放牧对荒漠草原优势植物叶片养分含量和化学计量特征的影响

[目的] 阐明荒漠草原优势植物叶片养分含量对不同放牧强度的响应。[方法] 在内蒙古短花针茅荒漠草原的放牧样地上设置4个不同放牧强度的处理：对照（CK）、轻度放牧（LG）、中度放牧（MG）和重度放牧（HG）,载畜率分别为0、0.91、1.82、2.71只羊/hm²。于2020年对荒漠草原优势植物短花针茅（Stipa breviflora）、无芒隐子草（Cleistogenes songorica）、银灰旋花（Convolvulus ammannii）和冷蒿（Artemisia frigida）在不同放牧强度下叶片中的C、N、P浓度进行测定,并对其化学计量特征进行计算。[结果] 与对照区（CK）相比,重度放牧显著（P<0.05）降低了短花针茅和银灰旋花叶片的C浓度;放牧对短花针茅、无芒隐子草、银灰旋花和冷蒿叶片N含量无显著（P>0.05）影响;中度放牧显著（P<0.05）增加了短花针茅和银灰旋花叶片的P浓度,并显著（P<0.05）降低了冷蒿的P浓度;重度放牧显著（P<0.05）降低了银灰旋花的C∶N,短花针茅、银灰旋花和冷蒿的C∶P,以及短花针茅的N∶P。[结论] 放牧改变植物对养分的利用状况,不同植物对相同生境有不同的适应策略。放牧降低荒漠草原优势植物固C能力。长期中度放牧有利于荒漠草原优势植物对N、P的吸收。     

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。     

放牧调控对短花针茅种群年龄及叶性状的影响

草食动物对植物种群结构和功能的调控机制是放牧生态学研究的重要内容。本研究以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗荒漠草原的长期放牧控制实验为平台,通过研究荒漠草原建群种短花针茅种群年龄动态与其相应叶性状,以期揭示荒漠草地放牧调控下植物响应机制。结果显示,1)短花针茅种群基径小于4 mm部分植株存活数少;适度放牧处理短花针茅各年龄阶段频度与不放牧基本一致,重度放牧处理龄级Ⅲ的频度和比例分别下降了0.79,0.73;2)短花针茅种群龄级Ⅰ与龄级Ⅱ的短花针茅频度和比例较高,龄级Ⅲ相对较低,属于比较稳定的种群;Godron指数显示短花针茅年龄结构的稳定性重度放牧>适度放牧>不放牧;3)放牧调控下,叶高、叶长、叶干重、叶直立度、叶长宽比为年龄型敏感性状,自然叶宽、完全叶宽、叶卷曲度、叶干物质含量为年龄型保守性状;4)相关分析认为自然叶宽和叶干物质含量与各年龄型敏感性状基本呈协同变化;叶卷曲度与叶干重负相关(P<0.05),与叶直立度呈正相关(龄级Ⅲ、龄级Ⅰ)。研究认为,短花针茅种群在亚稳定下,通过控制种群年龄及叶性状,来完成其生活史对放牧调控的适应。     

封育措施下荒漠草原针茅植物-土壤C、N、P化学计量特征

以内蒙古希拉穆仁典型荒漠草原封育措施(完全封育、季节封育)下优势植物短花针茅及克氏针茅为研究对象,通过测定其叶片、枯落物和土壤C、N、P 含量及化学计量特征,分析封育措施下两种针茅养分变化特征及养分限制因素。结果表明:1)两种针茅叶片及枯落物C、N、P含量均表现为完全封育>季节封育,土壤N含量为完全封育(2.54 g·kg^-1)<季节封育(2.75 g·kg^-1);2)两种针茅植物叶片C/N、C/ P表现为季节封育>完全封育(P<0.05),说明完全封育降低了两种植物的固碳能力,土壤C/N与C/P均表现为完全封育(6.03、39.80)>季节封育(4.92、36.58)且差异显著(P<0.05);3)不同封育措施两种针茅叶片N/P>16,说明封育下两种针茅植物在研究区内主要受P的限制。研究结果进一步为荒漠草原可持续恢复管理提供科学指导。     

短花针茅荒漠草原不同放牧强度土壤线虫群落研究

为探明短花针茅荒漠草原土壤线虫群落分布特征及不同放牧强度对土壤线虫群落的影响,该研究对短花针茅荒漠草原4个不同放牧强度草地的线虫群落进行了系统调查。结果表明：试验区共捕获18属7 200条/100 g干土线虫。拟丽突属、丽突属2个属分别占个体总数的22.78%、41.90%,为该地区的优势类群。多样性分析表明：线虫群落个体数、物种丰富度均为轻度放牧草地大于其余放牧强度草地;群落多样性指数为对照样地>轻度放牧草地>重度放牧草地>中度放牧草地;群落均匀度指数为重度放牧草地>对照样地>（轻度放牧草地=中度放牧草地）。生态指数分析表明：成熟度指数为轻度放牧草地>对照样地>中度放牧草地>重度放牧草地,可见轻度放牧草地和对照样地土壤较稳定,而重度放牧草地土壤受外界活动扰动程度最大;通道指数为中度放牧草地>重度放牧草地>轻度放牧草地>对照样地。此外,通过对不同放牧强度草地植物群落多样性、生物量、盖度、平均高度、枯落物干重、土壤含水量、酸碱度、土壤有机质等环境因子与土壤线虫群落特征指数进行多元逐步回归分析,阐明了放牧条件下影响土壤线虫群落的关键生态变量。研究结果可为确定有益于荒漠草原线虫群落生物多样性维护的放牧强度提供参考。     

不同放牧强度对荒漠草原牧草微量元素和营养成分的影响

[目的] 探明不同放牧强度下荒漠草原牧草和主要优势牧草的微量元素和营养成分含量的变化特征。[方法] 在内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗荒漠草原不同放牧强度区域（适度放牧区、禁牧区和重度放牧区）进行连续3年野外调查和室内检测,综合分析不同放牧强度对荒漠草原牧草以及优势牧草微量元素和营养成分含量的影响。[结果] 适度放牧区优势牧草无芒隐子草和蒙古韭的硒含量显著（P<0.05）高于禁牧区和重度放牧区,适度放牧区牧草铜含量显著（P<0.05）高于禁牧区和重度放牧区,且禁牧区和重度放牧区牧草硒和铜含量近持平或低于该地区安全含量标准;适度放牧区优势牧草蒙古韭的铁含量显著（P<0.05）高于禁牧区;重度放牧区牧草镁含量显著（P<0.05）高于禁牧区和适度放牧区,且超该地区安全含量标准;适度放牧区优势牧草短花针茅、无芒隐子草和蒙古韭钠含量显著（P<0.05）高于禁牧区和重度放牧区;适度放牧区牧草粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、磷和钙的含量分别高于禁牧区牧草60.71%、69.00%、47.62%、28.57%和347.85%;适度放牧区牧草粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量比禁牧区分别降低13.93%、24.80%和6.35%;适度放牧区优势牧草短花针茅粗蛋白质含量高于禁牧区11.50%,优势牧草无芒隐子草粗脂肪、粗灰分和钙含量分别高于禁牧区24.12%、87.56%和116.86%;适度放牧区蒙古韭钙含量比禁牧区高出24.03%。[结论] 由于长期禁牧和过度放牧导致鄂托克旗荒漠草原迁入欠硒、欠铜草地。只有在适度放牧强度下,草地牧草才能保持应有的优良品质。     

蛋鸡粪发酵腐熟肥对番茄生长性状、产量、品质和土壤的影响

为降低养殖粪污环境污染,减少化肥施用,该试验研究蛋鸡发酵腐熟有机肥替代化肥对番茄生长性状、产量、品质和土壤的影响,设置施用常规化肥（CK）、蛋鸡发酵腐熟有机肥1 000 kg/667 m²（F1）、蛋鸡发酵腐熟有机肥1 500 kg/667 m²（F2）和蛋鸡发酵腐熟有机肥2 000 kg/667 m²（F3）4个处理组。结果表明,有机粪肥对番茄生长期叶片数、叶绿素和株幅影响不大,但在盛果期随着施肥量的增加,茎粗有增大趋势,株高变化不明显。从产量来看,仅F3组产量略高于CK组,但差异不显著（P>0.05）。与CK组相比,F2组番茄VC含量显著（P<0.05）增加了14.1%,F1组VC含量增加了6.0%（P>0.05）;F1、F2和F3组番茄硝酸盐含量均显著（P<0.05）高于CK组,且表现为随粪肥施用量的增加呈上升趋势。各处理组土壤pH值、容重和盐分无显著差异（P>0.05）;F3组土壤有机质含量是16.74 g/kg,极显著（P<0.01）高于CK组,F1、F2组显著（P<0.05）高于CK组;F1组和F3组土壤总氮相对CK组分别显著（P<0.05）提高了20.3%、17.1%;F1、F2和F3组速效钾略高于CK组,但无显著差异（P>0.05）;值得关注的是,与CK组相比,F1和F3组有效磷分别升高了55.7%（P<0.05）和196%（P<0.01）,F2组则无显著差异（P>0.05）。综上所述,蛋鸡粪肥可一定程度上提高番茄产量,改善番茄品质及培肥土壤,但为避免番茄硝酸盐和土壤氮、磷等富集,不宜超量施用。     

短花针茅草原主要植物种群及群落特征对放牧强度季节调控的响应

在探究荒漠草原主要植物种群及群落特征对放牧利用方式的响应规律时,不仅可以明确荒漠草原植物群落的变化规律,亦可以探讨作为荒漠草原群落重要组成部分的主要植物种群变化特征和规律,二者结合有利于掌握荒漠草原植物群落结构和功能的变化形式。试验选取内蒙古自治区苏尼特右旗短花针茅荒漠草原为研究对象,设置6个放牧处理,采用随机区组排列(3个区组,即3次重复),选取主要植物种群(短花针茅、无芒隐子草和碱韭)、植物群落的高度、盖度、密度和现存量为研究指标,运用最优母序列关联度分析方法,探讨主要植物种群、群落在放牧处理间、放牧季节间的关联序。结果表明,春季休牧+夏季重度放牧+秋季适度放牧的SA1处理区可以作为草地可持续利用的首选,其次是全年适度放牧的SA5处理区。采用最优母序列关联度评价草地具有简单便捷的特点。     

不同荒漠草原植被根际与非根际土壤养分及碳库管理指数特征

通过对宁夏荒漠草原恢复工程主要植被柠条、沙蒿、短花针茅和蒙古冰草根际与非根际表层(0~5 cm)、亚表层(5~10 cm)和深层(10~15 cm)土壤养分、土壤总碳(soil total organic carbon,C_r)、活性有机碳(active organic carbon,C_A)、碳库指数(carbon pool index,CPI)及碳库管理指数(carbon pool management index,CPMI)特征进行分析研究,探讨不同植被恢复对土壤养分、CPMI变化特征的影响。结果表明: 1)4种植被土壤养分均随土壤深度增加呈降低趋势,根际大于非根际,柠条群落根际和非根际表层速效钾(AK)含量高达130.81和111.96 mg/kg,相对于亚表层和深层分别高6.87、31.65 mg/kg和23.57、61.44 mg/kg,随土层深度增加,根际表层,亚表层和深层比非根际土壤分别高18.84、35.55和48.63 mg/kg,表现出了荒漠草原特殊的“肥岛”聚集效应,不同群落间差异显著(P<0.05); 2)4种植被类型土壤总有机碳C_r含量在2.09~17.11 g/kg范围内,土壤碳库管理指数CPMI均表现为根际大于非根际,C_r和C_A含量在土壤垂直剖面中的分布相似,具有一定的“聚表效应”,柠条和蒙古冰草群落表层比亚表层碳库活度分别增加了38.41%和29.54%,不同植被类型之间碳库活度表现为蒙古冰草>沙蒿>柠条>短花针茅,植被恢复显著改善了土壤有机质分布状况和土壤碳库质量,明显增强荒漠草原土壤碳汇功能; 3)荒漠草原土壤CPMI 与土壤养分含量显著相关(P<0.05),pH与C_r、C_A、CPI和CPMI呈显著负相关(P<0.05),相关系数分别为-0.661、-0.437、-0.661和-0.410,与其他土壤养分指标呈显著或极显著正相关(P<0.05; P<0.01),土壤氮(N)、磷(P)、钾(K)促进了土壤碳库循环周转速率,显著提高土壤质量和生产力。CPMI能够用来作为评价土壤质量和土壤管理措施的有效指标。     

不同利用方式对小针茅荒漠草原土壤活性有机碳的影响

通过围封、3个放牧梯度[0.50羊单位/hm²(G_0.50)、0.94羊单位/hm²(G_0.94)、1.25羊单位/hm²(G_1.25)]和开垦5种不同的处理条件下,对内蒙古小针茅荒漠草原土壤总有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳含量和土壤基本理化的影响开展野外监测试验。结果表明,1)不同利用方式下,小针茅荒漠草原土壤总有机碳、全氮、全磷、碳氮比均表现为围封>G_0.50>G_0.94>开垦>G_1.25。其中围封区的土壤有机碳含量、全氮含量显著高于G_0.94、G_1.25和开垦区(P<0.05),随着放牧强度的增加,土壤有机碳、全氮、全磷、碳氮比均呈现逐渐降低的趋势。2)开垦区和放牧区土壤表层(0~20 cm)水溶性有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳含量,均显著低于围封区(P<0.05);在放牧区,随着放牧强度的增加土壤活性有机碳含量均逐渐降低。3)围封4年后小针茅荒漠草原土壤活性有机碳占总有机碳的比例提高,放牧和开垦使活性有机碳的比例下降。其中,围封区的土壤微生物量碳比例显著高于G_0.94、G_1.25和开垦区(P<0.05),较G_0.50、G_0.94、G_1.25和开垦区分别增加了0.26,0.53,0.66和0.43个百分点。4)土壤总有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳含量均具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的正相关关系,土壤活性有机碳组分与土壤理化性质具有密切的关系。     

春季休牧后放牧强度变化对短花针茅草原植物种群种间关系的影响

为探讨春季休牧后放牧对短花针茅(Stipa breviflora)草原植物种群种间关系的影响,于2013年8月对苏尼特右旗荒漠草原进行调查研究,试验设2种放牧方式,分别为春季休牧+夏季重牧+秋季适牧(SA1)和春季休牧+夏季适牧+秋季重牧(SA2),分析物种数、物种频度差异,种对关联及群落总体关联性,得到如下结果:春季休牧较对照(全年禁牧)能够显著增加单位面积的物种数,且SA1>SA2;不同植物种群出现频率对春季休牧后不同放牧方式的响应存在显著差异(P < 0.05)。春季休牧后,主要植物种群短花针茅和无芒隐子草(Cleistogenes songorica)主要表现为无关联性,短花针茅与碱韭(Allium polyrhizum)主要表现为负关联性。无芒隐子草和碱韭受春季休牧影响,种间关联由对照处理的正关联转为负关联,且负关联程度SA1较SA2强。春季休牧后,无论放牧强度变化如何,正关联种总数较对照均减少,但物种总体种间亲和作用增加。     

荒漠草原土壤养分和植物群落稳定性对不同管理方式的响应

以宁夏短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,研究不同管理方式(放牧、补播改良和封育)对土壤养分及植物群落稳定性的影响,并分析土壤养分与植物群落稳定性之间的相关性.结果表明:不同管理方式对荒漠草原0～40 cm土壤养分含量影响显著,封育和补播有利于土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量的积累,中等强度的自由放牧较封育降低了土壤有机质、水解氮和速效钾含量;土壤养分的垂直分布规律并不一致,土壤有机质含量和全氮含量5~15 cm土层高于表层,而速效磷含量和速效钾含量表现为0～5 cm最高.不同管理方式下的荒漠草原植物群落均处于不稳定阶段,相比之下封育5年和7年草地植物群落稳定性较高;群落稳定性与土壤速效钾含量成显著正相关关系,与其他养分含量无显著相关性.     

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。     

短花针茅荒漠草原植物群落特征对不同载畜率水平的响应

在内蒙古短花针茅荒漠草原采用5个载畜率水平绵羊放牧试验,研究植物群落对载畜率的响应.研究结果表明,主要植物盖度、高度和密度在低载畜率和中等载畜率下保持较高水平;中等载畜率有利于短花针茅生长;随着载畜率的增加,植物群落现存量下降;短花针茅草原适宜的载畜率为1.7～2只羊/hm2/半年.     

不同载畜率下短花针茅和土壤生态化学计量特征研究

以荒漠草原建群种短花针茅为研究对象,分析不同载畜率(对照,CK;轻度放牧,LG;中度放牧,MG和重度放牧,HG)对短花针茅与其对应土壤(0～20 cm和20～40 cm)碳(C)、氮(N)、磷(P)及化学计量比的影响.结果表明:放牧对短花针茅N、P及C:N:P化学计量比没有显著影响,但C含量随载畜率的增加而显著增加(P...     

荒漠草原土壤粗质化和养分减少伴随多年生群落转变为一年生群落

为明晰荒漠草原植物群落物种空间分布对土壤环境因子的响应,2018年在宁夏盐池县荒漠草原区域,沿灰钙土内部、边缘和外部生境,基于样线法开展植被和土壤调查及采样,采用多元回归树和冗余分析相结合,探讨植物群落随土壤因子的空间变化特征以及不同群落特征的差异。结果表明,沿灰钙土内部、外部和边缘生境:1)短花针茅+糙隐子草+披针叶黄华群落,苦豆子+白草群落逐渐转变为猪毛蒿+猪毛菜群落。2)土壤粗砂粒、有机碳和全磷含量是群落物种组成空间变化的主要控制因子。3)植物群落高度、盖度和生物量呈显著降低趋势;群落物种多样性呈先增加后减少趋势;植物群落密度呈显著增加趋势。结论沿灰钙土内部、边缘和外部生境,土壤粗颗粒含量增加,养分含量降低,多年生植物群落转变为一年生植物群落。相对于残存的灰钙土生境植物群落,经历过严重沙化的生境,多年生物种比例、植物多样性和生物量依然较低。     

氮素和水分添加对荒漠草原短花针茅氮磷特征的影响

植物氮(N),磷(P)含量特征为研究植物的养分利用状况提供了重要的手段.为判断草地生态系统植被限制性元素及对环境的适应策略,在短花针茅荒漠草原的自由放牧区进行了N和水分添加试验,研究在N和水分添加条件下优势植物短花针茅叶的N,P含量及其化学计量特征.通过对N添加,水添加和N水同时添加3个处理的测定表明,短花针茅通过提高叶N含量来增强对贫瘠生境的适应能力.N和水分是影响短花针茅N吸收的限制因子.短花针茅叶N,P含量及N:P对N添加和水添加的响应在成熟期较枯萎期敏感;N对成熟期叶的N,P含量,N:P以及枯萎期的N:P有显著影响,而水分仅对成熟期叶的N,P含量有影响.     

不同放牧压下短花针茅荒漠草原植物群落盖度空间变化

在不同放牧压下,以短花针茅荒漠草原植物群落盖度为研究对象,采用GS+软件进行地统计分析,对其空间异质性进行了研究。结果表明,SA3(全年重度放牧处理区)和SA5(全年适度放牧处理区)植物群落盖度分别达到29.62%和28.58%,SA1(春季零放牧、夏季重度放牧和秋季适度放牧处理区)植物群落盖度为21.71%。家畜选择性采食践踏这一随机因素引起的空间变异在SA1处理区中最小,为0.01;SA4(春、夏重度放牧和秋季适度放牧)处理区和SA5处理区随机因素引起的空间变异接近且较大,分别为22.40和22.30。在不同放牧压组合下,植物种群盖度均存在强烈的空间自相关性,SA1、SA2(春季零放牧、夏季适度放牧及秋季重度放牧处理区)、SA3处理区空间自相关性表现强于SA4和SA5。SA1和SA3处理区分形维数较高,空间分布格局简单,空间依赖性较强,空间结构性好;SA4和SA5处理区分形维数较低,空间分布格局相对复杂,随机因素引起的异质性占有较大的比重。