基于广义线性模型估算内蒙古荒漠草原及典型草原地上生物量变化

本研究基于广义线性模型（generalized linear model,GLM）,利用中分辨率成像光谱仪（moderate resolution imaging spectroradiometer,MODIS）植被指数产品和野外实测的地上生物量数据（aboveground biomass,AGB）,分析了2009-2015年主要生长季5-10月内蒙古荒漠草原及典型草原AGB动态变化及气候因子的关系。结果表明：NDVI幂函数模型最佳模拟内蒙荒漠草原AGB,RVI对数函数模型最优模拟内蒙典型草原AGB;七年间荒漠草原平均地上总生物量为6.51 Tg,典型草原平均地上总生物量为36.94 Tg;2009-2015年主要生长季内蒙荒漠草原及典型草原AGB变化趋势呈现单峰曲线,生物量高峰出现在每年7,8月份,低值出现在每年10月份;AGB空间分布5-10月,以8月为节点随着季相变化南北交替推进;最后采用面板分析方法解释2类草原的限制因子,结果表明荒漠草原降水贡献较大,典型草原气温贡献较大,因此水热动态假说对该格局解释最佳。     

基于MODIS影像数据的红原县退牧还草工程效益监测与评价

为保护日益退化的草原,国家启动了天然草原退牧还草工程。本文以“3S”技术为支撑,利用2005年和2011年的MODIS影像数据,对红原县2005年度实施的退牧还草工程实施效果进行遥感监测,对工程实施进展情况、工程建设效益进行评价,为进一步开展草原资源与生态动态监测和草原生态建设工程效益评价与监测等工作提供科技支持。     

基于MODIS数据的中国草地生态体系价值估算研究

在传统的草原生态系统价值估算的基础上,利用遥感技术,以谢高地等人计算出来的各种草地类型单位面积价值量为经济参数,利用2003年MODIS数据估算的中国草原生态系统服务价值约折合US$311.48×108,并从草地类型和省区等角度分别进行区域分析,表明我国草原生态系统服务价值呈现出农牧交错带较高且逐渐向牧区递减的特征,说明牧区草原生态系统退化比较严重,草原生态功能保护意识需要进一步加强。     

基于MODIS与AMSR-E数据的雪被产品合成及精度评价

摘要：利用2002年10月1日-2008年3月31日青海省Terra/MOD10A1和Aqua/MYD10A1每日雪被产品,合成了MODIS五日积雪分类图像（MOYD_5D）,结合AMSR E五日雪水当量产品（AE_5D）,利用用户自定义合成算法合成五日积雪分类图像AEMD_5D。根据气象台站的雪情数据,对比分析MOYD_5D、AE_5D和AEMD_5D这3种积雪产品的积雪分类精度（Sa）。结果表明,1）当积雪深度为1~3 cm时, MOYD_5D、AE_5D和AEMD_5D的积雪分类精度分别为17.5%、49.8%和23.2%;2）积雪深度为4~6 cm时,MOYD_5D、AE_5D和AEMD_5D的Sa分别为46.2%、55.1%和56.9%;3）雪深为7~9 cm时,MOYD_5D、AE_5D和AEMD_5D的Sa分别为58.6%、78.5%和78.6%;4）当雪深≥10 cm时,MOYD_5D、AE_5D和AEMD_5D的Sa分别为66.7%、82.2%和84.1%。合成产品AEMD_5D对积雪分类精度有所提高,对于牧区雪灾监测及评价具有重要的应用价值。     

基于MODIS NDVI和NOAA NDVI数据的空间尺度转换方法研究——以内蒙古草原区为例

选择内蒙古自治区的主要草原植被类型区作为研究区域,分析了2000-2003年生长季(4-10月)内月NOAA NDVI和MODIS NDVI数据之间相关性的年季变化规律。采用统计学方法,探讨了在大尺度空间范围内进行不同分辨率遥感数据之间的空间尺度转换方法,并利用2002年7、8月的NOAA NDVI和MODIS NDVI数据建立NOAA NDVI空间尺度转化模型,对该模型进行了时间尺度外推和精度验证。结果表明：针对NOAA NDVI和MODIS NDVI数据建立的空间尺度转化模型具有较好的应用效果,能够用于时间尺度外推,使MODIS和NOAA NDVI数据之间的分析比较具有科学性和有效性。     

基于MODIS数据的伊犁河谷植被指数变化及其对气候的响应

利用2006-2014年主要生长季(5-9月)的MODIS遥感数据,分析了2006-2014年的年平均NDVI和生长季月NDVI变化规律。同时,收集整理同期伊犁河谷地区的气温与降水资料,并对NDVI与当月、2个月滑动、3个月滑动和5个月滑动的平均气温、降水值进行了相关性分析。结果表明,NDVI与气温、降水都存在一定的相关性,NDVI受当月平均气温的影响最大;NDVI与当月降水和滑动平均降水的相关性都很好,但3个月滑动平均降水对NDVI的影响最大,并且通过了0.01的极显著性检验。     

锡林郭勒典型草原植物多样性和蝗虫种群的关系

通过对锡林郭勒典型草原4种群落（羊草＋糙隐子草、大针茅＋羊草、克氏针茅＋冷蒿、克氏针茅＋糙隐子草）的物种丰富度指数、物种多样性指数、生态优势度指数和均匀度指数进行比较分析,对各种指数与蝗虫群落关系进行了研究。结果表明：羊草＋糙隐子草和克氏针茅＋糙隐子草群落的丰富度指数和多样性指数低于大针茅＋羊草群落,但高于克氏针茅＋冷蒿群落,优势度指数高于大针茅＋羊草,均匀度指数低于克氏针茅＋冷蒿群落;克氏针茅＋冷蒿群落的物种丰富度指数和物种多样性指数最低,生态优势度指数较高,群落均匀度指数高于其他3种群落;大针茅＋羊草群落的物种丰富度指数、物种多样性指数最高,优势度指数最低。相关分析表明,蝗虫种类数与均匀度指数极显著相关,蝗虫个体数与物种多样性指数显著相关。     

典型草原三种蝗虫种群死亡率和竞争的研究

通过田间罩笼试验研究内蒙古典型草原3种蝗虫成虫种群死亡率和竞争。供试蝗虫分别为:亚洲小车蝗(Oedaleus asiaticus B.Bienko),宽须蚁蝗(Myrmeleotettix palpapis(Zub.))和短星翅蝗(Calliptamus abbreviatus Ikonn.)。结果表明:亚洲小车蝗和宽须蚁蝗食性相似,喜食禾本科牧草,而短星翅蝗则喜食菊科牧草,为了获取更多食物,短星翅蝗种内竞争强于亚洲小车蝗和宽须蚁蝗;30 d后在3种密度(24、16、8头/m²)下,亚洲小车蝗存活数均高于另两种,其竞争也强于另两种;3种蝗虫24头/m²死亡率均高于80%,其中短星翅蝗达86%,说明在高密度下有很强的种内竞争,随着密度的减少死亡率降低,种内竞争也随之减少;3种蝗虫混养时,亚洲小车蝗和宽须蚁蝗的死亡率比在单种时有所降低,而短星翅蝗死亡率比单种时则有所增加,表明亚洲小车蝗和宽须蚁蝗有较强的种间竞争,短星翅蝗的竞争较弱。     

封育和放牧对黄土高原典型草原芽库的影响

在多年生草地生态系统中,芽库在干扰后的种群补充和更新中占据着重要地位。本研究采用单位面积挖掘取样法,比较分析了封育和放牧对黄土高原典型草原地上植被特征和芽库密度的影响。结果表明,黄土高原典型草原芽库以分蘖芽为主,密度为832~6 848芽·m~(-2)。与放牧相比,短期封育显著提高了芽库总密度和禾草芽库密度,但显著降低了非禾草芽库密度(P0.05)。封育和放牧对典型草原芽库密度的显著影响,主要来自根茎型、分蘖型和根蘖型牧草芽库的贡献。短期封育显著提高根茎型和分蘖型牧草的芽库密度,而显著降低根蘖型牧草的芽库密度(P0.05)。禾草芽密度与地上生物量呈显著正相关,与地上茎分枝数呈显著负相关(P0.05)。封育和放牧对黄土高原典型草原地上植被特征的影响可能是通过调控禾草芽库密度来实现的。在草地管理中,芽库对地上植被的发展有一定的指示作用,可以依靠芽库的测定来预测未来植被的产量、演替趋势和发展方向。     

典型草原恢复演替过程中土壤性状动态变化研究

为探讨典型草原恢复演替过程中土壤性状的变化规律,在内蒙古太仆寺旗典型草原选取不同围封年限,处于不同恢复演替阶段的生长季围封(4-9月围封)恢复草地为研究对象,同时选取自由放牧草地为对照,开展典型草原恢复演替过程中土壤物理、化学和生物学特性的系统研究。结果表明,1)典型草原恢复演替过程中,土壤性状发生了一系列演变,与自由放牧草地相比,围封7,10,13,20年,土壤0~30 cm土层容重显著下降,＜0.05 mm的粘粉粒含量和孔隙度显著增加(P＜0.05);土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾、微生物数量、微生物量碳、微生物量氮显著增加(P＜0.05),酶活性增强,以0~10 cm土层增加最为明显,表现出明显的表聚现象。2)典型草原在围封恢复过程中若连续多年刈割利用,容易导致土壤结构再次恶化,土壤质量下降,草地发生二次逆行演替。因此,退化草地恢复演替过程中的合理利用问题(如合理的割草制度)有待进一步研究。     

围封年限对典型草原群落结构及物种多样性的影响

针对退化草地恢复与合理利用问题,选取生长季围封调制干草,其他时间轻度放牧利用的草地为研究对象,同时选取自由放牧草地为对照,进行不同围封年限群落结构及植物多样性的比较研究。结果表明,重度退化草地采用生长季围封措施后,群落生产力与物种多样性增加,群落结构和各物种的优势地位发生较大改变。随围封年限的延长,群落盖度与密度增加,到１４年达最大,之后降低,高度和产量持续增加,围封２５年达最大。草地由星毛委陵菜＋冷蒿＋克氏针茅演替为羊草＋ 糙隐子草＋ 麻花头。经５ 年围封,物种的丰富度、均匀度和多样性增加。随围封年限的延长,物种丰富度继续增加,到围封１４ 年达最大,但由于围封１４ 年后形成以羊草为单优势种的群落,物种均匀度及多样性降低。之后,随围封年限的继续延长,群落逐步趋于稳定,均匀度和多样性增加。群落相似性分析证明,采用生长季围封措施后,围封样地与未围封对照间的相似性降低,表明围封在改变群落的环境条件上也具有较好的效果。生长季围封调制干草,其他时间轻度放牧利用的管理方式可保证退化草地在一定程度上得到恢复,综合考虑群落结构、产量及物种多样性,认为１４年是较适宜的围封年限。     

内蒙古典型草原羊草和大针茅群落热值研究

以内蒙古典型草原羊草Leymus chinensis和大针茅Stipa grandis群落为研究对象,于2006年7月、8月进行了群落组成调查和生物量测定,并采样测定了各植物种热值,按各种的干质量权重计算了群落水平的热值.测定分析结果表明,在观测期羊草热值平均为18.99 kJ/g;大针茅热值平均为19.16 kJ/g;羊草和大针茅无论样地间还是种间差异都不显著.在观测期内,羊草和大针茅的热值均表现出一定的随季节略微增加的变化特征,羊草热值的季节变化以二次多项式拟合的效果较好,大针茅热值的季节变化以线性拟合更好.群落水平上,羊草群落和大针茅群落热值最高的均是大针茅,分别为19.03和19.28 kJ/g,热值最小的植物种在羊草群落中为轴藜Axyris amaranthoides和灰绿藜Chenopodium glaucum,在大针茅群落中为猪毛菜Salsola collina.羊草群落干质量加权热值为18.73 kJ/g,大针茅群落为18.43 kJ/g.整个观测期群落地上部分、根系、凋落物及立枯物热值结果说明,地上部分热值高于地下部分,群落热值随时间和群落结构变化而有略微波动,群落水平热值与种及器官水平上的热值有着一定差异.     

不同干扰对典型草原群落物种多样性和生物量的影响

采用样方法对内蒙古典型草原区围封27年(E27)、7年(E7)、1年割1次(M)和中度放牧(G)样地的群落物种多样性、群落高度、群落密度、地上生物量进行实地调查分析,以研究不同干扰对典型草原群落物种多样性和生物量的影响。结果表明,围封27年和中度放牧样地的丰富度指数、多样性指数、均匀度指数仍显著高于围封7年和1年割1次样地,但围封27年样地与中度放牧样地之间无显著差异,围封27年和中度放牧相对于围封7年和1年割1次可以维持群落物种多样性;1年割1次和中度放牧样地退化指示植物糙隐子草重要值显著高于围封样地,草原群落呈退化趋势;围封7年样地的地上现存量为454.06 g/m2,显著高于其他样地。说明围封7年可显著提高草原生产力,但围封时间过长将不利于其维持较高的生产力。     

围封年限对典型草原植被与土壤特征的影响

针对典型草原退化草地恢复与合理利用问题,选取生长季（4-9月）围封收获干草,其他时间轻度放牧利用的天然草地为研究对象,同时选取自由放牧草地为对照,进行不同围封年限草原植物群落与土壤特征的比较研究。结果表明,1）与自由放牧草地相比,重度退化草地采用生长季围封恢复措施后群落地上现存量、盖度、密度、根系生物量、地表凋落物现存量及土壤养分含量显著增加,土壤容重、紧实度及＞0.25 mm的粗颗粒含量显著降低,群落结构优化,土壤环境改善, 植被与土壤间形成一个相互作用的良性循环系统,退化草地正向演替。2）草地在围封恢复过程中若连续多年刈割利用,容易导致生产性能降低,群落盖度与密度下降,草群矮化,土壤养分含量下降,草地发生2次逆行演替。3）季节性围封的管理方式既可保证退化草地在一定程度上得到恢复,也能达到充分利用草地资源的目的。季节性围封在我国牧区是可行方法之一,但适宜的围封季节及围封后的合理利用问题（如合理的割草制度等）有待进一步研究。     

宁夏典型草原不同退耕年限草地植物-土壤生态化学计量特征

为了研究宁夏典型草原不同退耕年限草地优势植物及土壤 C、N、P化学计量特征,本研究以宁夏南部典型草原区退耕草地为对象,分别对退耕0、1、3、5、6、8、11、15、20年草地优势植物及土壤碳、氮、磷等生态化学计量特征进行研究。结果表明,各植物全氮含量均表现为地上部分大于地下部分,且猪毛蒿整体全氮含量较其他植物高。全磷含量除赖草外也表现为地上部分大于地下部分。退耕1年狗尾草和退耕3年赖草有机碳含量表现为地下部分大于地上部分,其余各退耕年限地上部分大于地下部分。优势植物C∶N、C∶P、N∶P整体表现为退耕20年长芒草最大。赖草和猪毛蒿最小。退耕6年以上20年以内土壤有机碳含量由表层向深层逐层递减;全氮含量退耕0~6年呈波动式变化,退耕8年后全氮含量由表层向深层逐层递减;全磷含量变化趋势与全氮相同。研究区土壤C∶N变化范围为7.08~19.62,C∶P变化范围为6.60~35.25,N∶P变化范围为0.82~2.17。各层土壤C∶N平均值变化范围为11.18~15.03,C∶P平均值变化范围为14.09~24.55,N∶P平均值变化范围为1.06~1.98;除C∶N接近我国土壤C∶N均值外,研究区土壤C∶P和N∶P均低于我国土壤C∶P和N∶P均值。并且相应地表优势植物C∶N、C∶P、N∶P明显高于表层土壤。本研究中土壤C∶N与土壤有机碳之间相关性不显著,与全N呈负相关,意味着C∶N主要受N控制,而C∶P与有机碳呈显著正相关,与全P相关性不显著。土壤N∶P与土壤全N含量呈显著正相关,与土壤全P含量相关性不显著,说明主要受N控制,而土壤全N含量随退耕年限的增加呈波动式上升趋势。植物与土壤碳、氮、磷相关性显示:植物全N与土壤N之间相关性不显著(P>0.05),植物全P与土壤全N、全P呈极显著的相关关系(P<0.01),与土壤有机碳和N∶P呈显著的相关关系(P<0.05)。     

典型草原家庭牧场草地资源利用行为分异机制及管理策略研究

以内蒙古锡林郭勒盟典型草原为研究区域,依据牧户调查样本数据及统计资料,研究家庭牧场草地资源利用行为分异机制及管理策略。结果表明,因牲畜规模不同,家庭牧场在融资、草场流转、超载经营等方面表现出差异性;分大户组和小户组对家庭牧场面板数据(Panel Data)生产函数模型回归,发现规模报酬和要素弹性存在分组差异。可见,家庭牧场草地资源利用行为分异的内在机制是以牲畜特殊资产性质为基础的家庭牧场融资能力-生产经营行为-草地资源利用行为的关联性差异,外部驱动条件则是市场化经营和草畜平衡管理制度。现行草原制度管理政策与家庭牧场差异性行为存在矛盾,建议设立草场流转补贴,以改善当前草场流转不畅的局面;考虑家庭牧场超载差异,减轻违规超载处罚力度,重视合法超载限额管理;加强牧业技能培训和非牧就业培训等,发展现代生态畜牧业。     

不同密度布氏田鼠对内蒙古典型草原菌根真菌群落的影响

布氏田鼠是内蒙古典型草原的主要啮齿类动物,其活动既可以改变植物群落组成和多样性,又可以改变土壤理化性质,进而潜在影响与绝大多数草原植物共生的重要土壤微生物-丛枝菌根真菌（AMF）,但目前关于啮齿动物活动对AMF群落组成和多样性影响的研究鲜有报道。基于此,依托内蒙古自治区锡林浩特市毛登牧场的大型野外布氏田鼠围栏实验平台,选择其中3个田鼠密度处理（低、中、高密度,对应的初始投放布氏田鼠数量分别为12、24和48只·样地^-1）,利用Illumina Miseq测序技术分析不同密度布氏田鼠处理对AMF群落的影响,采用标准网格交叉法测定根系侵染率和土壤菌丝密度,探究布氏田鼠活动对典型草原AMF群落的影响机制和作用途径。主要结果表明：1）在土壤样品中共鉴定到6科9属的AMF,其中优势属为球囊霉属（Glomus）;2）高密度布氏田鼠处理显著降低了植物生物量、植被盖度、群落丰富度和多样性,显著降低土壤水分、pH,显著增加土壤硝态氮含量;显著降低AMF侵染率、菌丝密度、丰富度和多样性;3）相关性分析表明,菌丝密度与植物丰富度、多样性指数、土壤pH和含水量显著正相关,与硝态氮含量显著负相关;侵染率与植物多样性指数、土壤pH和含水量显著正相关;AMF多样性指数与土壤pH和含水量显著正相关,不同操作分类单元（OTU）丰富度与植物多样性指数和pH显著正相关;4）NMDS 和 PerMANOVA 分析显示AMF群落结构在低密度和高密度处理间差异显著,其中土壤NO₃^-和pH是影响AMF群落组成的主要因子。因此,布氏田鼠密度过高会导致植物群落生物量、多样性以及土壤养分含量下降,同时两者的改变导致了AMF群落多样性显著降低,可能会加速典型草原的退化。     

内蒙古典型草原地区常见植物光合、蒸腾速率和水分利用效率的比较研究

在所测78种植物中，光合(Ph)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)的平均值，分别以反枝苋、藜和西伯利亚滨藜最高。在不同分类系统中，Ph、Tr和WUE个指标，C4植物大于C3植物；双子叶植物通常大于单子叶植物；藜科植物高于其他科植物；1—2年生草本高于其他生活型植物；撂荒地植物一般高于其他植被类型的植物。方差分析表明，光合速率的差异显著性水平在各分类系统中均高于蒸腾速率和水分利用效率。     

封育年限对典型草原大针茅无性系构件组成与生长的影响

研究不同封育年限对黄土高原大针茅(Stipa grandis)无性系构件结构组成和生长的影响,可为阐明无性系构件组成和资源分配提供一定基础。在黄土高原典型草原选取不同封育年限区(10和20年)和放牧地(对照)作为试验样地,采用整个无性系完整挖掘的方法进行大针茅无性系构件特征的研究。结果表明：1)与放牧相比,封育10年显著增加了大针茅无性系丛径、生殖枝高度和花序高度(P < 0.05),而封育20年则显著提高了大针茅无性系丛径、总枝数、生殖枝数、营养枝数、分蘖芽数、生殖枝高度、花序高度、地上总生物量、营养枝生物量和花序生物量(P < 0.05)。封育降低了大针茅生殖枝数、生殖枝高度、花序高度、地上总生物量、生殖枝生物量和花序生物量的变异系数。2)随封育年限增加,营养枝生物量比例明显提高,生殖枝生物量比例下降,但花序生物量比例基本不变。3)封育措施显著提高了营养株单株生物量(P < 0.05),但生殖株单株生物量和全体分枝单株生物量与放牧处理差异不显著(P > 0.05)。4)大针茅丛径与地上总生物量、生殖枝数、生殖枝生物量、花序生物量呈极显著正相关关系(P < 0.001),与营养枝生物量呈极显著正相关关系(P < 0.01),与总枝数呈显著正相关关系(P < 0.05)。而地上总生物量与生殖枝数、营养枝数、总枝数、营养枝生物量呈极显著正相关关系(P < 0.001),与分蘖芽数、生殖枝生物量和花序生物量呈极显著正相关关系(P < 0.01)。分蘖芽数与营养枝数、总枝数、营养枝生物量呈极显著正相关关系(P < 0.001),与地上总生物量呈极显著正相关关系(P < 0.01)。综上所述,短期封育提高了大针茅的生殖分配,使大针茅迅速成为群落优势种,而长期封育使大针茅更依靠无性繁殖进行种群更新。