武威市草地放牧强度空间差异的研究

放牧强度空间化是研究放牧活动区域性差异的方法,能够识别草地等自然环境变化的推动因素,进而为恢复草地生态、适当管控人类活动提供科学依据。放牧强度由放牧压力与放牧概率共同决定,放牧与距居民点、河流、道路的距离、植被覆盖等息息相关。本文以武威市草地为研究对象,选取坡度、坡向、海拔、居民点、道路、河流等地理因子判断放牧适宜性,选取牲畜存栏量及归一化植被指数等因子,通过Arc GIS平台对其进行分析,得到研究区放牧强度的空间分布。结果表明,放牧强度空间分布反映了明显的武威市草地放牧空间特征,武威市放牧强度较高的地区集中于南部的天祝藏族自治县,放牧强度较低的地区集中于民勤县及古浪县北部,由北向南逐渐递增,归一化植被指数与放牧强度有较强的相关关系。

基于草本群落、牧道特征对野果林放牧干扰强度的评价

客观、综合评价野果林放牧强度对正确认识林牧矛盾,制定科学合理的放牧制度具有重要意义。目前的研究主要集中在野果林放牧对植被群落特征和物种多样性影响上,然而野果林放牧活动本身的关注以及放牧强度的量化方法等方面尚不明确。基于此以新疆野果林6个典型放牧区为试验地,分析对比各放牧区的草本群落组成结构、生长特征、物种多样性以及牧道特征,并筛选出评价放牧干扰强度的主导因子,对其放牧干扰强度进行定量评价。结果表明:(1)草本群落特征方面,杏花沟物种数最多,且以禾本科种属植物为优势种;但莫乎儿沟草本密度比杏花沟高1.26%;各放牧区物种多样性水平存在显著差异,与其他放牧区相比,莫乎儿沟Shannon-Wiener多样性、Simpson优势度指数最高,分别为1.92、0.84,而吾都布拉克沟的Pielou均匀度指数最大;(2)牧道特征方面,伊勒格代沟的牧道密度显著大于匹里青沟,分别为19.23%、14.77%,而杏花沟的牧道宽度显著大于大西沟;在牧道分布格局上,除匹里青沟外,其他放牧区皆为均匀分布;(3)相关性分析表明草本群落结构特征、物种多样性水平及牧道特征指标间均存在较好的相关关系,对其12个指标主成分分析筛选出草本群落盖度、生物量、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数以及牧道密度与格局指数可作为评价放牧干扰强度的主导因子,依据牧压指数判定杏花沟与莫乎儿沟为轻、中度放牧干扰,大西沟、伊勒戈代沟、吾都布拉克沟与匹里青沟为重度或极度放牧干扰。当前新疆野果林整体受到放牧重度干扰,急需优化或者制定科学的放牧制度维护野果林的可持续发展。

放牧压力对中国北方农牧交错带生态系统健康的影响

中国北方农牧交错带生态系统敏感脆弱、不稳定,其健康状况受多种因素影响,其中以放牧为代表的人类经济活动影响显著。高强度放牧是造成草地退化的重要原因,草地退化又是影响草原生态系统健康的关键因素。利用归一化植被指数和牲畜量量化放牧压力,并选取合理的模型探究放牧对于中国北方农牧交错带生态健康的影响,确定合理的放牧强度和策略,以实现草畜平衡和区域可持续发展。基于“活力-组织力-弹性-生态服务”(VORS)模型,构建起包括自然、社会等多方面的指标体系,评估了2000—2015年北方农牧交错带的生态健康系统水平,并采用Moran′s I探讨放牧压力和生态系统健康指数的空间相关性,并从普通最小二乘法、地理加权回归模型、时间加权回归模型和时空地理加权回归模型选择最优回归模型,揭示放牧压力对于生态系统健康的影响机制。结果表明:(1)2000—2015年放牧强度格局高值区域主要为内蒙古草原地区,低值区域主要为陕西高原地区。(2)2000—2015年中国北方农牧交错带的生态系统健康指数呈现上升趋势,区域整体处于亚健康状态和一般健康状态。(3)全局双变量Moran′s I结果显示在2000—2015年呈现负相关影响关系,但影响力度在变小。(4)多种回归模型相比较,GTWR模型表现最优。2000—2015年,正向驱动空间集中在内蒙古、辽宁以及山西省区县;负向驱动空间集中在陕西省、甘肃等区域,同时影响强度持续增强。研究通过不同区县、不同的草原的反应状况,提出放牧政策的不同实施建议,致力于实现草原资源的可持续利用和生态系统的持续健康。

草地放牧饲养要素分析

饲养牲畜是草地放牧的目标,放牧饲养牲畜是草地饲草资源利用的最有效途径。放牧饲养要素包括草地生产率、适宜载畜率、饲草质量、牲畜生长需要和采食量及放牧方式。本文对这些要素进行了归纳分析,目的在于推进发展草地放牧饲养理论并推导草地生产和保护性利用的关键技术。本文介绍了草地生产率研究方法、适宜载畜率确定标准、划区轮牧区块数计算方法及间歇休牧期和放牧期确定方法。草地放牧饲养理论:基于土壤和气候,改善草地生产和饲草质量,制定适宜载畜率,确定合理放牧方式,满足放牧牲畜最佳生长需要,并维持草地健康,实现“双赢”或“三赢”。草地保护性利用关键技术:放牧场或割草场施肥,调整适宜的载畜率,延迟放牧及间歇休牧,确切的划区轮牧体系,放牧场和割草场等量配置,二时段饲养模式。

放牧苏尼特肉羊甲烷排放影响因素研究

试验研究了内蒙古苏尼特肉羊饲养管理方式、补饲料粗蛋白水平、放牧制度对羊只甲烷(CH_(4))排放的影响。结果表明:不同的饲养管理方式,对CH_(4)排放具有显著影响(P<0.05),排放浓度为放牧+补饲>舍饲苜蓿>天然放牧,浓度分别为0.32%、0.21%、0.18%;补饲料粗蛋白水平对羊只甲烷排放作用极显著(P<0.01),CH_(4)排放顺序为粗蛋白水平14%>17%>20%,浓度分别为0.36%、0.28%、0.24%;人工草地放牧条件下,采取划区轮牧,还是连续放牧,对苏尼特肉羊CH_(4)排放没有显著性(P>0.05)影响。畜牧生产者可参考选择适宜的管理方式、营养水平,保证生产并降低CH_(4)排放。

放牧对不同类型草原土壤碳氮及其稳定同位素的影响

为探究不同草原类型生态系统碳氮元素对重度放牧的响应,本研究以平原丘陵草原、平原丘陵荒漠草原和沙地荒漠草原3种草原类型为对象,通过测定围封和重度放牧下土壤有机碳、全氮、稳定碳氮同位素及土壤温湿度等指标,探究放牧处理对不同类型草原碳氮元素的影响。结果表明:(1)重度放牧显著降低了3种类型草原土壤有机碳、全氮含量(P<0.05),重度放牧条件下土壤稳定碳同位素和土壤稳定氮同位素值有降低的趋势;(2)土壤稳定碳同位素值与土壤含水量存在极显著负相关性(P<0.01),土壤有机碳、全氮含量及土壤稳定氮同位素值均与土壤含水量存在极显著正相关性(P<0.01)。重度放牧对不同类型草原碳氮养分含量造成了不同程度的影响,其中对平原丘陵草原影响较大,不利于土壤有机碳和全氮的积累。

牦牛放牧活动范围对高寒草甸冷季牧场植被群落结构和土壤理化性质的影响

【目的】揭示家畜放牧过程中植物群落格局的变化趋势及放牧家畜的选择性采食和游走规律对草地的干扰范围和程度,为草地管理和草牧业生产提供参考。【方法】在天祝高寒草甸研究了放牧牦牛冷季牧场出入口及其周围1 000 m范围内的植被演替规律和土壤变化情况。【结果】600 m以外的草地植被多样性显著高于牧场出入口200 m范围的草地植被多样性,平均草层高度以600~800 m的范围较低,以出入口周围200 m的草层高度最高,在400~600 m的范围内的地上生物量变化较大。随着放牧牦牛的活动范围距离出入口渐远,植被地下生物量和植被盖度显著增加,可食性牧草的种类和数量显著增加(P<0.05)。土壤以牧场出入口周围100 m内的容重最大,土壤水分、土壤渗透速率和土壤饱和持水量最低。土壤全效养分在家畜活动频繁的出入口具有较低的含量,而在家畜活动范围较远的区域具有较高的含量。土壤速效养分在100 m和>800 m的范围具有较高的含量。【结论】距离牧场出入口较近的草地受践踏和采食频度的影响较高,使得植被物种单一,土壤易被侵蚀,造成了牧场出入口及200 m附近的草地植被结构发生变化。高寒草地牧场出入口及附近的草地植被和土壤特性变化反映了植被和土壤对放牧强度的响应,在实际的牧场管理中可对出入口进行更换,或在出入口进行补播,以防止草地退化。

甘露醇对放牧绵羊瘤胃、粪便菌群结构以及血清抗氧化和免疫指标的影响

【目的】探讨甘露醇对放牧绵羊瘤胃、粪便微生物菌群及血清抗氧化、免疫指标的影响。【方法】选择7~8月龄、初始体重相近(27.10 kg±3.55 kg)的健康绵羊10只,采用单因素完全随机试验设计分为两组,每组5只。对照组绵羊补饲不添加甘露醇的玉米面100 g/d,试验组补饲添加1 g甘露醇的玉米面100 g/d。在自然放牧条件下饲喂35 d,其中预试期5 d,正试期30 d。在正试期开始和结束日放牧前称体重,计算平均日增重(ADG);在试验结束日放牧前分别采集瘤胃液、粪便及颈静脉血液,采用16S rRNA测序方法分析瘤胃及粪便微生物区系;采用相关试剂盒测定血清抗氧化和免疫指标。【结果】与对照组相比,(1)试验组绵羊ADG、瘤胃液pH和氨态氮(NH_(3)-N)含量均无显著差异(P>0.05);瘤胃液的总短链脂肪酸(SCFAs)、乙酸和丙酸浓度均显著提高(P<0.05)。(2)试验组绵羊瘤胃及粪便微生物OTU数目、Alpha多样性指数均无显著差异(P>0.05);瘤胃及粪便微生物基于abund_jaccard近似距离的PCoA均显著分离(P<0.05)。(3)在门水平上,试验组绵羊瘤胃微生物无显著差异(P>0.05),粪便中厚壁菌门相对丰度显著降低(P<0.05),拟杆菌门相对丰度显著提高(P<0.05);在属水平上,试验组绵羊瘤胃中瘤胃球菌科NK4A214相对丰度显著高于对照组(P<0.05),粪便中未分类的毛螺菌科相对丰度显著降低(P<0.05)。(4)试验组绵羊血清免疫相关指标均无显著差异(P>0.05),血清谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)含量显著降低(P<0.05)。【结论】在放牧条件下补饲甘露醇可提高绵羊瘤胃液乙酸、丙酸和总SCFAs浓度和瘤胃中瘤胃球菌科NK4A214相对丰度;使粪便中厚壁菌门和未分类的毛螺菌科相对丰度降低,拟杆菌门相对丰度提高;提高机体抗氧化能力。

转入草场对牧户草场放牧强度的影响--基于自有草场和转入草场视角

【目的】探析牧户对自有草场和转入草场利用强度的差异问题,从而正确认识草场流转真实效应,推动草场流转走向规范化和促进草原生态环境改善。【方法】基于对内蒙古西乌珠穆沁旗6个苏木(镇)的实地调研数据,采用倾向得分匹配法(PSM),分析草场地块使用权属性对牧户放牧强度的影响,并在此基础上运用普通最小二乘法(OLS)进一步分析不同契约安排对牧户在转入草场放牧强度可能发挥的作用。【结果】牧户在自有草场和转入草场上的放牧强度有所差异。转入草场后,牧户会降低自有草场的放牧强度,倾向于在转入草场上放养更多的牲畜;不同契约安排对转入草场放牧强度的影响存在区别。签订书面契约和流转来源于亲戚熟人可在一定程度上约束牧户的放牧强度,而约定流转年限对牧户放牧强度未产生显著的影响。【结论】在后续草场流转的过程中,要重点关注转入草场使用程度监管、增强流转合同的约束力及对新型畜牧业经营主体的支持力度。

不同放牧强度对短花针茅荒漠草原生物多样性的影响

生物多样性对维持生态系统功能与服务至关重要,结合物种、谱系及功能多样性理解群落构建十分必要。本研究以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原植物群落为对象,研究了对照、轻度、中度及重度放牧下不同维度生物多样性对不同载畜率的响应。研究结果表明:各放牧处理均显著降低物种丰富度、Simpson、Shannon-Wiener及Pielou指数。此外,中度和重度放牧处理均降低了谱系多样性。各放牧处理均显著降低了群落功能丰富度(FRic)、功能分异度(FDiv)、功能分散指数(FDis)及Rao二次熵指数(RaoQ);中度和重度放牧处理显著降低了群落功能均匀度(FEve)。总体而言,随放牧强度的增大,群落功能多样性呈现出逐渐降低的趋势。此外,物种、谱系及功能多样性之间存在显著或极显著的相关性。总之,对不同维度生物多样性的分析有利于理解植物群落构建机制,为草地合理利用及可持续性提供一定的理论基础。

基于数字孪生技术的草场放牧系统

运用数字孪生技术,在对草场环境及牲畜状态进行感知的基础上建立草场放牧监测系统。该系统将虚拟仿真技术Unity3D应用于草场放牧场景的孪生三维模型,为后续监测呈现可视化效果;采用无线传输技术搭建采集网络,实现草场及牲畜信息交互的功能,并选用模糊综合评价方法对草场进行放牧强度划分。为了验证该系统的有效性,以内蒙古锡林郭勒盟锡林浩特市毛登牧场的真实场景为例进行综合试验。结果表明:与传统的放牧监测系统相比,该系统运用数字孪生技术实现了数据共享和物理草场与孪生草场信息的同步,有效解决了传统放牧监测中决策滞后的问题;通过孪生草场能对物理草场的放牧场景进行仿真模拟,不受客观条件限制,能有效预测各种放牧情况,实现草场环境及牲畜放牧状态精准监测,在实际放牧中能及时应对突发情况,提升草场放牧决策的自主性。

放牧策略对土壤与植被的影响及土壤湿度预测研究

文章旨在探索锡林郭勒草原的可持续放牧策略,以防止草原干旱和荒漠化。从机理分析的角度研究不同放牧政策对锡林郭勒草原土壤物理性质、植被生物量的影响,通过建立数学模型优化放牧问题,以期找到在锡林郭勒草原可持续发展情况下草场内放牧羊数量的最大阈值。此外,开发了一个基于双向长短期记忆网络的预测模型,用于准确预测不同深度土壤的湿度,以支持草原管理决策。模型在测试集上的表现与实际土壤湿度趋势一致,其中200 cm深度的土壤湿度RMSE仅为0.2,显示出其在锡林郭勒草原土壤湿度预测中的实用价值。

普氏原羚与放牧绵羊的粪便细菌多样性差异研究

采用16S rDNA技术对刚察县、海晏县的普氏原羚(Procapra przewalskii)和刚察县放牧绵羊的粪便进行细菌多样性的初步分析,结果表明,在门分类水平上,海晏、刚察两个地区的普氏原羚及放牧绵羊的肠道微生物群落主要分布为以下6个优势菌门(占比大于1%),包括厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和螺旋体门(Spirochaetes)等,表明两种动物在肠道微生物多样性上具有一致性。此外,普氏原羚肠道中放线菌门相对丰度占比高于放牧绵羊,且差异极显著(P<0.01),而放牧绵羊肠道中疣微菌门相对丰度占比极显著高于普氏原羚肠道中的微生物含量。

不同放牧管理方式对新疆山地草原植物群落特征的影响

本研究基于巴里坤县国家级山地草原监测站10 a植物群落观测数据,探究了长期不同放牧管理方式(长期禁牧M0、冬季放牧M1和全年放牧M2)对新疆山地草原植物群落特征值、植物多样性及多样性与地上生物量之间关系的影响。结果表明:M0、M1和M2对优势种沙生针茅重要值无显著影响,M1和M2提高了非优势及草地退化的指示物种芨芨草、醉马草的重要值;随着放牧强度的增加,群落高度、盖度、密度、地上生物量及其响应比显著下降;Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数在各放牧处理下均无显著差异,但Margalef丰富度指数随放牧强度显著增加;M0处理地上生物量与Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数负相关,M1处理地上生物量与Margalef丰富度指数负相关。随着处理时间的增加,长期禁牧有利于退化草地的恢复,提高了群落特征值,在一定程度上有利于草地生产力的提高和群落稳定性的维持;放牧会影响生态系统中资源的再分配,导致物种多样性的增加,但是全年放牧管理方式下草地则退化加剧。

降水格局变化和放牧对草地土壤磷转化影响的研究进展

草地是重要的陆地生态系统,其植物生产力可能会受到营养元素磷的限制。植物在生长发育过程中所需的磷主要来源于土壤,磷元素在土壤中的转化及其有效性受到诸多因素的影响。放牧作为草地常见的利用方式,可以通过影响土壤理化性质、土壤微生物及植物根系分泌物等作用于土壤磷转化过程。然而,在全球降水格局变化的背景下,土壤磷形态及其有效性会如何响应放牧利用,是近些年学者关注的重点问题。本文从土壤含水量、pH、土壤磷酸酶及根系分泌物等方面,总结了降水和放牧对草地土壤磷转化的影响。未来应从自然因素和人为干扰、生物和非生物、长时间和大尺度上多角度考虑降水变化和放牧利用对草地土壤磷转化的影响,以期更好地理解草地土壤磷循环以及在降水格局变化背景下为草地恢复提供参考依据。

放牧强度对短花针茅荒漠草原生态系统多功能性的影响

生物多样性与生态系统功能之间的关系备受关注,但是过去的研究很少关注生态系统的多功能性(Ecosystem multifunctionality, EMF)。因此,本研究以短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为对象,在测定植物群落生物量、土壤有机碳和多种土壤酶活性等11种生态系统功能的基础上量化EMF,并探究不同放牧强度(对照,No grazing, CK;轻度,Light grazing, LG;、中度,Moderate grazing, MG;和重度放牧,Heavy grazing, HG)对植物多样性与EMF的影响。结果表明:放牧导致植物多样性、单一生态系统功能和EMF显著降低(P<0.05),不同放牧强度下EMF分别是0.6,0.25,-0.18和-0.78。不同放牧强度下,大多数生态系统单一功能都与植物多样性显著正相关(P<0.05)。EMF与植物多样性指数线性正相关,香农维纳指数与EMF的拟合结果最好,是预测EMF变化的最佳指标。因此,为实现荒漠草原生物多样性保护和多种生态系统服务和功能的可持续性,在草地管理中可适当降低载畜率。

放牧对青海湖北岸高寒草原植物群落特征的影响

基于青海湖北岸高寒草原连续3年放牧控制试验,研究了暖季和冷季放牧草地植物群落特征的变化。结果表明,暖季和冷季放牧草地群落地上生物量均随放牧强度的增加呈现下降趋势,禾本科地上生物量的变化趋势基本与群落地上生物量的一致;中度放牧对暖季放牧草地植被的影响程度高于冷季放牧草地;围栏封育区和冷季重度放牧草地的优势种均为紫花针茅(Stipapurpurea)和矮嵩草(Kobresia humilis),暖季放牧各放牧小区和冷季放牧草地轻度和中度放牧处理优势种均为紫花针茅和披针叶黄华(Thermopsis lanceolata);随放牧强度的增加,暖季放牧草地群落物种多样性指数和均匀度指数表现出先降低后增加的趋势,冷季放牧草地群落物种多样性指数和均匀度指数表现出增加的趋势,但是多样性指数在暖、冷季放牧草地均以重度放牧区最高。

放牧条件下人工草地植物高度的异质性变化

通过对人工草地进行受控放牧实验,定量研究了草地主要植物的高度异质性受奶牛放牧率的影响,以及高度异质性的季节动态特征变化.研究结果表明:1)在以黑麦草等禾草占优势的人工草地上,每次放牧前后草地植物的高度都有不同程度的降低,而从草地植被总体看,放牧使草地植物高度的异质性提高;2)草地植物的高度异质性特征与家畜的放牧率密切相关,高放牧率条件下,由于奶牛对植物的采食选择性的降低,黑麦草与白三叶的高度异质性较低,相反在低放牧率条件下,它们的高度异质性较高;3)草地植物高度的异质性存在着季节动态变化规律.对任何一种植物,高度异质性在生长季中期达到最高,生长初期全都大于生长后期.本实验有关植物高度异质性的分析对于草地与放牧管理具有实用价值,即通过控制或调整草地高度异质性易变区对应的放牧率,可能实现对草地的均衡与最大利用.

不同放牧压和放牧时期对山羊牧食行为的影响

在南方人工草地上,对云岭黑山羊在不同放牧压和放牧时期的牧食行为进行研究。结果表明:放牧压指数较小时,能减少采食时间和采食时行进步数,明显增加每步吃草口数、采食速度、口食量、日采食量、反刍时间,对其他牧食行为影响不大;9月份采食口数、行进步数最少,口食量、日采食量最大,6月份每步吃草口数明显小于其他月份。7,8,9月份采食速度相差不大,小于10月份采食速度;10月份反刍时间、每个食团咀嚼时间最长,反刍咀嚼速度、逆呕时间间隔在不同月份差别不大。

放牧对草地的作用

从牧草生长、种群、群落、土壤和生态系统5个方面分析了放牧的作用、机理与途径。放牧改变牧草的物质与能量分配格局,多途径地诱导牧草的补偿性生长,取决于放牧制度等因素。放牧还改变种间竞争格局、调控种群更新,以及群落结构和功能。介绍了草地健康管理的阈限双因子法,讨论了稳定态-过渡态假说和草地灌丛化。家畜对土壤有直接和间接两种作用途径,作用效果与放牧强度、季节、地形有密切关系,重点分析了放牧对土壤C贮量的作用机制。阐述了提高放牧系统生产力的系统耦合机制,以及放牧对生态系统物质循环的影响。根据放牧生态学的发展趋势和我国放牧管理现状,提出7项值得深入研究的问题。