不同载畜率对短花针茅荒漠草原优势物种间关系及其空间分布特征的影响

为探究不同载畜率对荒漠草原群落建群种与优势物种间的关系及其空间分布的影响，于2020年7-9月在内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原进行野外调查，以建群种短花针茅及优势种无芒隐子草和冷蒿为研究对象，设置不放牧对照（CK）、轻度（LG）、中度（MG）和重度放牧（HG）载畜率水平（分别放牧0、4、8和12只羊），结合常规方法与地统计学方法分析建群种及优势种出现频率、多度、种间关系强度及空间分布特征。结果表明：1）与CK相比，LG下冷蒿出现频率仅在7月显著降低了50.55%（P<0.05），而MG和HG在7-9月均显著降低（P<0.05），7-9月平均降低77.76%和97.53%；而不同处理及月份下短花针茅和无芒隐子草出现频率无显著差异（P>0.05）。 2）与CK相比，各处理在7-9月时短花针茅种群多度均显著增加（P<0.05），LG、MG和HG分别在7-9月平均增加37.34%、75.72%和99.32%；冷蒿种群多度均显著降低（P<0.05），分别降低61.26%、66.32%和99.31%；无芒隐子草除LG在9月无显著变化外，各处理在7-9月时种群多度均显著增加（P<0.05）。3）短花针茅与无芒隐子草主要表现为亲和关系，而在9月时从CK的亲和关系转化为HG的竞争关系；短花针茅与冷蒿主要表现为竞争关系，放牧未改变其种间关系。4）短花针茅与无芒隐子草对冷蒿的作用强度较大，而冷蒿对短花针茅和无芒隐子草的作用强度较小。5）模拟9月物种间空间分布发现，CK中短花针茅种群多度随无芒隐子草种群多度增加而增加，随冷蒿种群多度增加而呈降低的趋势；HG中冷蒿种群多度不随短花针茅与无芒隐子草的变化而变化，但随着无芒隐子草种群多度增加，短花针茅种群多度整体上呈波动下降的趋势，表明短花针茅与无芒隐子草之间的关系由CK中的亲和关系转变为HG下的竞争关系。综上，放牧会改变物种的种群多度及物种间的关系。     

短花针茅种群功能性状对载畜率的响应

对不同载畜率下短花针茅种群的表型功能性状(株高、单株重、叶长、叶面积、比叶面积)和元素类功能性状(叶片N含量、叶片C含量、叶片C/N)等性状指标进行了测定,探讨短花针茅种群对放牧的响应机制。结果表明:随着载畜率增加,短花针茅种群表型功能性状指标逐渐降低,重度放牧显著低于对照(P0.05);载畜率对短花针茅种群叶片C、N含量没有显著影响,中度放牧区C/N显著低于轻度放牧(P0.05);可塑性指数PI值随着载畜率的增加而变大;叶面积是短花针茅响应放牧干扰最显著的指示性状。     

不同载畜率对短花针茅荒漠草原建群种空间异质性的影响

为探讨短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原建群种空间异质性在不同载畜率下的变化特点和差异,本研究以内蒙古自治区乌兰察布盟四子王旗内蒙古农牧业科学院试验基地的短花针茅种群为研究对象,采用半方差函数、分形维数和克里格差值方法进行系统研究,结果如下:短花针茅种群空间异质性随载畜率的增大呈增大趋势。轻度放牧(LG)和重度放牧(HG)处理区短花针茅种群空间分布主要受结构性因素影响,但表现结果的影响过程存在差异;中度放牧(MG)处理区短花针茅种群空间分布除结构性因素占主导地位外,放牧家畜的随机性牧食行为也占较大比重。     

放牧强度对荒漠草原一年生植物刺穗藜种群特征及空间分布的影响

为探讨不同放牧强度下一年生植物种群特征及空间分布的变化特点及差异,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原一年生植物刺穗藜（Chenopodium aristatum）为对象,分析了围封对照（CK）、轻度放牧（Light grazing）、中度放牧（Moderate grazing）和重度放牧（Heavy grazing）下刺穗藜种群特征（密度、单株重、株高、比叶面积、叶片/茎/根系干物质含量、叶片全碳、氮含量）,种群变异性及其空间分布。结果表明：放牧显著影响刺穗藜种群密度（P<0.05）,但对其比叶面积、叶片/根系干物质含量及叶片全碳、氮含量无显著影响;总体而言,放牧使刺穗藜种群密度增加,但对其种群性状影响较小;放牧使得刺穗藜种群相对密度增大（P<0.05）,并造成其种群变异性降低（P<0.05）;对刺穗藜种群空间分布模拟发现,放牧使得刺穗藜种群空间分布均匀,空间异质性降低。在草地利用过程中,一年生植物种群特征及其空间分布可能对群落结构造成影响,对其进行相关研究很有必要。     

短花针茅荒漠草原物种间关系的多度不对称性对载畜率的响应

目前物种的相对多度与种间关系的内部联系如何影响物种共存仍不清楚。为探讨植物群落物种间关系强度的多度不对称性及其对载畜率的响应,本研究以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原植物群落为对象,分析了对照、轻度、中度及重度放牧下群落物种的多度及其频率。结果表明：随载畜率的增大,物种数呈现出降低的趋势。不同载畜率下同分布指数CO均存在明显的多度依赖性;常见种(如短花针茅、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)及刺穗藜(Chenopodum aristatum))对其他物种的作用强度普遍较强。不同载畜率下短花针茅对无芒隐子草及刺穗藜的作用强度均高于其二者对短花针茅的强度,表现出种间强度的不对称性。此外,放牧使得短花针茅对无芒隐子草的作用强度呈现出增大的趋势,使得无芒隐子草对短花针茅的作用强度呈现出降低的趋势。因此,物种间存在多度的不对称性,而放牧进一步造成其物种间作用强度的变化。     

放牧强度对短花针茅植物种群空间分布的影响

为探讨荒漠草原建群种短花针茅(Stipa breviflora)空间分布的多重分形特征及其在不同放牧强度下的响应规律,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,设置对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)4个放牧强度,载畜率分别为每公顷每半年0、0.93、1.82和2.71个羊单位,结合变异分析和多重分形研究方法,结果表明:在不同放牧强度下,短花针茅植物种群空间分布存在多重分形特征;伴随放牧强度的增大(轻度放牧除外),短花针茅植物种群空间分布的多重分形复杂性降低:生态位宽度几乎没有变化,空间分布由聚集状态转为均匀状态,个体间的竞争强度增大;轻度放牧下短花针茅植物种群空间分布多重分形特征最为复杂:生态位宽度降低,空间分布聚集特征最明显,个体间的竞争强度最小.无论放牧强度如何变化,短花针茅植物种群在植物群落中的主导地位没有改变,空间分布的整体特征是以大概率子集空间分布为主.     

放牧强度对短花针茅植物种群空间分布的影响

为探讨荒漠草原建群种短花针茅(Stipa breviflora)空间分布的多重分形特征及其在不同放牧强度下的响应规律,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,设置对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG) 4个放牧强度,载畜率分别为每公顷每半年0、0.93、1.82和2.71个羊单位,结合变异分析和多重分形研究方法,结果表明:在不同放牧强度下,短花针茅植物种群空间分布存在多重分形特征;伴随放牧强度的增大(轻度放牧除外),短花针茅植物种群空间分布的多重分形复杂性降低:生态位宽度几乎没有变化,空间分布由聚集状态转为均匀状态,个体间的竞争强度增大;轻度放牧下短花针茅植物种群空间分布多重分形特征最为复杂:生态位宽度降低,空间分布聚集特征最明显,个体间的竞争强度最小。无论放牧强度如何变化,短花针茅植物种群在植物群落中的主导地位没有改变,空间分布的整体特征是以大概率子集空间分布为主。     

载畜率对荒漠草原植物群落影响的研究

对不同载畜率下短花针茅荒漠草原植物群落特征进行比较,结果表明:不同植物种群的盖度对载畜率的响应不同,无芒隐子草盖度在轻度放牧区最大,栉叶蒿盖度在7月份、8月份分别以中度放牧区和轻度放牧区最大;短花针茅、冷蒿、阿氏旋花、细叶葱、木地肤随载畜率增大高度下降明显,猪毛菜高度在四个载畜率下差异均不显著;随着载畜率的增大,植物群落生物量呈下降趋势,且重度放牧与不放牧、轻度放牧有显著差异;随着载畜率的增大,建群种、优势种地位改变不明显,但一年生的猪毛菜重要值增大,在重度放牧区达到最大并占据优势地位;Shannon-wiener指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数均以轻度放牧区最大,Shannon-wiener指数、Simpson指数均为轻度放牧>中度放牧>重度放牧>不放牧,且不放牧与轻度放牧差异显著。     

放牧对荒漠草原主要植物种群空间格局与生态位的影响

本研究以短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,在长期不同载畜率(对照CK、轻度放牧LG、中度放牧MG和重度放牧HG)放牧样地,通过群落调查探讨建群种短花针茅、优势种冷蒿(Artemisia frigida)和无芒隐子草(Cleistogenes songorica)以及主要伴生种银灰旋花(Convolvulus ammannii)的空间分布格局和生态位特征。结果表明：物种多样性指数随载畜率增加而降低,在HG处理显著低于其他处理(P<0.05);不同载畜率下,4种植物均为聚集分布的格局;随载畜率的增加,短花针茅和无芒隐子草的聚集强度降低,生态位变宽,冷蒿和银灰旋花的聚集强度提高,生态位变窄;短花针茅和无芒隐子草之间的生态位重叠随载畜率的增加而增加,二者的种间竞争作用加强,而冷蒿和银灰旋花之间或二者与短花针茅或无芒隐子草之间的生态位重叠均降低。综上,放牧改变了4种植物种群的空间分布和生态位,随载畜率增加,群落中短花针茅和无芒隐子草在群落中处于优势地位,冷蒿和银灰旋花在群落中的地位减弱。     

放牧强度对荒漠草原建群种短花针茅空间异质性的影响

[目的]探讨荒漠草原建群种短花针茅在不同放牧强度下空间异质性的特征和变化。[方法]以建群种短花针茅（Stipa breviflora）为对象,采用半方差函数、克里格插值法和多重分形维数等方法对其空间异质性进行研究。[结果]不同放牧强度下,短花针茅种群密度均值大小为重度放牧（HG）>禁牧（CK）>中度放牧（MG）;短花针茅种群具有多重分形特点;不同放牧强度下短花针茅空间分布有所差异,CK处理区结构比（C/C₀+C）最大,HG处理区次之,均大于75%,说明CK处理区和HG处理区都具有强烈的空间自相关性,而MG处理区最小,小于75%但大于25%,具有中等的空间自相关性;结构因素是导致短花针茅空间变异的主要原因。[结论]重度放牧增加了短花针茅种群密度,而中度放牧因家畜采食践踏作用小,导致短花针茅种群密度降低;在不同放牧强度下,结构因素是影响短花针茅空间异质性的主要因素;禁牧处理区内短花针茅种群空间分布最复杂,具有较强的空间异质性。     

荒漠草原优势种功能性状对不同放牧强度的响应

放牧是草地最主要的利用方式之一,植物功能性状能够客观的表达植物应对放牧的适应性,为了研究植物功能性状在不同放牧强度下的避牧策略和进一步阐明合理放牧的重要性,本研究依托15年的长期放牧平台,探讨在不同放牧强度下荒漠草原两大优势物种短花针茅(Stipa breviflora)和无芒隐子草(Cleistogenes songorica)的15个功能性状变化以及其之间联系。结果表明：短花针茅的叶长和株高随放牧强度的增大而显著降低(P<0.05);由于植物的补偿性生长轻度放牧增加了无芒隐子草的株高和株丛径,但是中度和重度放牧对无芒隐子草功能性状均产生了消极的作用(P<0.05);短花针茅和无芒隐子草的地上生物量与株高、丛幅径以及茎叶干重均呈极显著正相关关系(P<0.01)。由此可见,荒漠草原两种优势种对放牧干扰有着不同的响应机制,这为深入了解荒漠草原提供了重要的科学依据。     

长期不同放牧强度下短花针茅荒漠草原物种多样性季节性动态变化

为揭示短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原物种多样性季节性动态变化对长期放牧强度的响应机制,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,2018年5月至9月对围封14年（2004-2018）不同放牧处理下的物种组成、植物高度、盖度和密度进行观测,并对物种多样性、丰富度和均匀度分析。结果表明：5次观测对照区物种Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数均显著大于中度放牧区和重度放牧区;所有处理均是7月和8月的物种Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数较高,6月和9月观测值较小;Pielou均匀度指数变化差异由大到小排序为：重度放牧区 > 中度放牧区 > 轻度放牧区 > 对照样地;月份和放牧对短花针茅荒漠草原物种α多样性指数影响均达到极显著水平,且放牧处理对物种α多样性指数影响效应大于月份。研究认为,长期重度放牧对短花针茅荒漠草原物种多样性的影响在6月和9月表现最为明显,且会威胁草地生态系统的稳定性。     

荒漠草原短花针茅表型性状对模拟绵羊采食的可塑性响应

为探讨短花针茅(Stipa breviflora)表型性状对模拟绵羊采食的可塑性响应,本研究设置对照(CK)、刈割(C)、模拟绵羊采食(CS)三个处理,测定短花针茅叶长、叶宽、单叶面积等11个表型性状,分析其不同处理下的差异性及可塑性。结果表明：与对照相比,刈割显著增加了短花针茅的比叶面积(P<0.05),模拟绵羊采食显著增加了短花针茅的单叶面积、比叶面积和株丛茎,显著降低了单叶质量、比叶质量和地上生物量(P <0.05);地上生物量、单叶质量和比叶质量是对刈割和模拟绵羊采食响应的敏感性状;单叶面积、平均叶长,株高及株丛径是对刈割和模拟绵羊采食响应的惰性性状;短花针茅地上生物量与分蘖数、单叶质量、比叶质量及株丛径呈极显著正相关(P<0.01),与株高呈显著正相关(P <0.05)。由此可见,短花针茅在模拟绵羊采食下产生的可塑性是其生存繁殖的重要反应机制之一。     

不同放牧强度和水分处理下荒漠草原土壤呼吸与群落地下生物量的关系

为比较短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原不同放牧强度下不同水分处理对土壤呼吸、根系现存量和根系净生长量的影响,揭示土壤呼吸与地下生物量之间的关系,本研究在内蒙古荒漠草原不同放牧强度试验区进行对比性试验。放牧强度试验采用完全随机区组设计,将50 hm²试验样地分为不放牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4个梯度,3次重复。每个放牧强度下设有4个不同水分处理（减水50%、自然降水、增水50%和增水100%）。在不同水分处理小区内,采用开路式土壤碳通量测量系统LI-8100测定土壤呼吸速率,用根钻法测定根系现存量,根袋法测定根系净生长量。结果表明：不同放牧强度对土壤呼吸和群落地下生物量没有产生显著性影响（P>0.05）;土壤呼吸速率随着降水的增多显著增加（P<0.05）;在整个生长季中,土壤呼吸速率呈现先增高后下降的趋势;群落地下生物量在减水50%处理下显著降低（P<0.05）,根系净生长量在增水100%处理下最高,显著高于减水50%处理（P<0.05）;土壤呼吸速率与根系现存量和根系净生长量存在显著的正相关关系（P<0.05）。因此,在干旱的荒漠草原,水分是影响土壤呼吸和群落生长发育的主要因素。     

荒漠草原植物和土壤碳氮养分含量对不同载畜率的响应

以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,基于围封19年的长期放牧试验平台,设置4个载畜率水平,分别为对照(CK)0、轻度放牧(LG)0.91、中度放牧(MG)1.82、重度放牧(HG)2.71羊单位·(hm²·0.5a)^-1,测定并分析2021年8月植物生长高峰期优势植物及土壤的碳、氮养分含量。结果表明：与对照相比,载畜率的增加降低植物香农维纳指数、辛普森指数;轻度、中度和重度载畜率显著降低植物碳库氮库。随着载畜率增大,土壤铵态氮含量在中度载畜率时含量最高;与对照相比,重度载畜率显著增加土壤硝态氮含量,显著降低土壤全碳、全氮和土壤有机碳含量;中度和重度载畜率显著增加了土壤的pH值。表明在荒漠草原,高载畜率会降低植物多样性水平和碳、氮养分归还能力,增加土壤碳、氮含量的流失,进而造成了土壤全碳、全氮含量的降低,有机碳的累积转化受阻。     

藏北紫花针茅高寒草原适宜放牧率研究

通过5年的放牧试验研究了藏北紫花针茅高寒草原地上现存量和草地净初级生产力以及藏系绵羊采食量和采食率,以期能够准确制定藏北高寒草原适宜放牧率。研究结果表明,试验初期放牧强度对藏北紫花针茅高寒草地现存量的影响并不显著;随着试验后期对放牧强度增倍,草地地上现存量随放牧强度增加而减少。放牧样地地上净初级生产力在试验初期高于对照样地,但随着放牧强度和时间的增加,到2010年时对照样地净初级生产力明显高于放牧处理(P<0.05)。绵羊采食量与放牧强度间存在显著负相关(P<0.05);绵羊采食率大小顺序为:重牧>轻牧>中牧。综合分析试验结果,轻度放牧条件下,不仅草地现存量和净初级生产力最大,并且绵羊采食量也为最大,因此建议在牧草生长季内藏北紫花针茅高寒草原放牧率应低于4只/1.67 hm²为宜。