内蒙古荒漠草原人工草地固碳效应分析

以内蒙古荒漠草原9种人工草地为研究对象,研究了植物和土壤的固碳能力差异。结果表明:与天然草地相比,四子王旗荒漠草原区人工草地可以有效地增加土壤碳储量,并且以紫花苜蓿、柠条和小叶锦鸡儿人工草地的固碳能力最强;且该地区各类草地植物根系主要集中在0~30cm,地下生物量均高于地上生物量。地上草产量最高的为谷草、紫花苜蓿和青莜麦;地下生物量则以紫花苜蓿、小叶锦鸡儿和柠条人工草地最高。在内蒙古西部地区,种植紫花苜蓿、小叶锦鸡儿和柠条等豆科植物可以有效地促进土壤碳库的积累。

模拟降水对内蒙古短花针茅荒漠草原土壤酶活性的影响

为探究模拟降水处理下土壤酶(脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶)活性变化与土壤养分供应状况的内在联系机制。以内蒙古荒漠草原为研究对象,根据多年降水平均量设置了4个梯度:减少自然降水的50%(P-50%)、对照(P CK)、增加自然降水的50%(P+50%)和增加自然降水的100%(P+100%)。结果表明:内蒙古荒漠草原中脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性对水分敏感度有较大差异;10~20 cm土层增水下显著增加了脲酶(17.36%)、碱性磷酸酶(9.9%)、蔗糖酶(34.85%)活性;3种土壤酶均与速效磷、全氮有显著相关关系(P<0.05),而速效磷的增加会降低全钾含量。综上,减水处理极显著抑制了碱性磷酸酶活性(P<0.01),蔗糖酶活性随增水梯度的增加表现为先显著升高后显著降低(P<0.05),脲酶活性表现为平稳升高,土壤酶活性改变对土壤养分含量起到促进作用,过量养分之间又产生抑制作用。

内蒙古短花针茅荒漠草原土壤碳氮磷获取酶活性及微生物熵

荒漠草原是内蒙古草地生态系统的重要组成部分,由于气候条件恶劣和长期不合理人为干扰,导致荒漠草原退化严重。微生物熵是反映微生物利用碳氮磷养分的关键因子,土壤酶是生态系统物质循环的重要动力,在土壤养分转化中扮演着重要的角色。目前,各生态系统关于在不同放牧梯度下微生物熵和土壤酶耦合关系的研究较少。为探究不同放牧梯度下,土壤碳氮磷获取酶、土壤微生物熵特征及影响因子,本研究以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,对土壤理化性质和土壤微生物熵进行分析。结果表明:1)随放牧强度增加,土壤微生物熵碳氮磷含量及β-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶、β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽、碱性磷酸酶活性均呈降低趋势。2)土壤碳氮磷获取酶与土壤微生物熵碳氮磷均呈极显著正相关关系(P<0.05)。3)冗余分析结果表明,土壤微生物熵磷、土壤最大持水量和微生物熵碳是土壤酶活性的关键驱动因子。本研究为探索内蒙古短花针茅荒漠草原长期放牧养分循环机理以及草地生态系统修复提供了理论依据。

长期放牧对内蒙古荒漠草原土壤不同组分有机磷含量的影响

探究长期放牧对荒漠草原土壤不同组分有机磷含量的影响,对干旱半干旱草地生态系统的合理利用和地力提升具有重要意义。本研究依托于乌兰察布市四子王旗内蒙古农牧业科学院研究基地的长期放牧平台,设置4个不同放牧强度:轻度(Light grazing,LG)、中度(Moderate grazing,MG)、重度(Heavy grazing,HG)和对照(Control,CK),通过测定土壤理化性质、微生物群落特性,并利用Bowman-Cole磷分级体系测定不同组分有机磷含量,揭示不同组分有机磷对放牧强度的响应机制。结果表明:荒漠草原土壤有机磷组分占比情况为:中活性有机磷>活性有机磷>稳性有机磷。其中,活性有机磷含量随放牧强度增加显著增加,中活性有机磷含量随放牧强度增加显著降低,而稳性有机磷含量的差异未达显著水平。放牧通过改变土壤微生物和间接影响土壤有机质来调控活性有机磷含量;放牧通过改变土壤磷养分间接调控中活性有机磷含量。综上,长期放牧对荒漠草原不同组分有机磷含量的影响存在差异,可通过提高微生物代谢底物养分缓解放牧导致的磷资源短缺,这将有助于提高土壤养分有效性从而维持草地生态功能的可持续利用。

内蒙古荒漠草原4种优势植物生物量分配对不同放牧强度的响应

放牧是荒漠草原主要利用方式之一,生物量是生态系统获取能量能力的主要体现。目前对荒漠草原优势植物生物量分配及权衡研究相对缺乏。本研究以内蒙古荒漠草原为研究对象,设置3个不同放牧梯度(轻度放牧,中度放牧,重度放牧),并以不放牧作为对照,通过对群落特征和4种优势植物短花针茅(Stipa breviflora)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、冷蒿(Artemisia frigida)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)生物量进行分析,揭示不同放牧梯度下优势植物生物量分配特征及生物量权衡机制。结果表明:随着放牧强度增加,荒漠草原群落地上、地下生物量、凋落物、盖度、4种优势植物地上地下生物量呈降低趋势;4种优势植物生物量均表现出向地下权衡,且随着放牧强度增加,权衡值变大;4种优势植物地上地下生物量均与群落盖度和凋落物含量呈显著正相关关系,冷蒿和银灰旋花根冠比均与群落盖度和凋落物含量呈显著负相关关系。本研究为理解地上地下生物量分配提供了一个新的视角和方法。

放牧强度对内蒙古荒漠草原土壤碳氮及其稳定同位素的影响

为了探究不同放牧强度对荒漠草原土壤碳氮元素的影响,选取内蒙古希拉穆仁荒漠草原为研究对象,分析3种放牧强度(无牧、轻度放牧、重度放牧)对0~50 cm土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、全氮(Total nitrogen,TN)、稳定碳、氮同位素(δ^(13)C,δ^(15)N)的影响。结果表明:随着放牧强度的增大,土壤容重升高,草地地上生物量下降;土壤SOC,TN含量及土壤δ^(15)N值减小,土壤δ^(13)C值增大。随着土壤深度的增加,无牧和轻度放牧样地土壤SOC,TN含量呈现先增加后减少的单峰变化,重度放牧样地土壤SOC,TN含量随土壤深度的增加而减少,土壤δ^(13)C和δ^(15)N值增大。可见,重度放牧不利于荒漠草原草地生态系统土壤有机碳的积累,会减缓氮循环速率。

内蒙古7种针茅属植物生态位研究

针茅属植物是内蒙古草原的主要优势种或建群种,具有重要的经济和生态价值。本研究以内蒙古地区7种针茅属植物为研究对象,分析其在群落中的相对重要值、生态位宽度及其在群落中的生态位重叠。结果表明:短花针茅(Stipa breviflora)、戈壁针茅(S.tianschanica)、小针茅(S.klemenzii)、沙生针茅(S.glareosa)和大针茅(S.grandis)在群落中的相对重要值大于30%,而克氏针茅(S.krylovii.)和贝加尔针茅(S.baicalensis)的相对重要值较小。生态位宽度分析发现:短花针茅、戈壁针茅、小针茅、沙生针茅和大针茅的生态位宽度较高,在群落中具有优势地位,且对生长环境适应能力较强。而克氏针茅和贝加尔针茅生态位宽度显著低于上述5种针茅属植物。贝加尔针茅、克氏针茅、沙生针茅及大针茅的平均生态位重叠指数较大;而戈壁针茅、短花针茅及小针茅的平均生态位重叠指数较小。

不同经营管理策略对内蒙古家庭牧场影响的研究现状及展望

内蒙古草原是我国重要的畜牧业生产基地和北方生态安全屏障,其经济发展和生态保护问题是当下研究的热点话题。家庭牧场作为比较典型的畜牧业生产组织形式,已经成为内蒙古农牧业发展的重要内容。近年来,气候变化和人类干扰在一定程度上造成了草地的退化,这不仅带来了生态系统功能衰退等问题,也对家庭牧场的经济发展有着重要的影响。本文对家庭牧场的发展及定义进行了论述,就内蒙古不同草地类型下的家庭牧场经营管理策略中产生的作用以及造成的影响进行综述,最后从内蒙古家庭牧场的经营模式、牧户经营意识、管理制度、金融制度及社会服务体系、景观化遥感技术这几个方面提出问题并进行展望,以期为内蒙古草原家庭牧场实现草畜平衡的同时提高农牧民经济效益提供科学参考。

蒙古冰草MwLEA3基因ihpRNA表达载体的构建

采用RT-PCR方法从蒙古冰草中克隆出MwLEA3基因的特异性cDNA序列,并连入克隆载体pGM-T中。根据植物中ihpRNA原理,成功构建了35S启动子调控的具有MwLEA3基因反向重复结构的ihpRNA表达载体pART27-MwLEA3(HB)-MwLEA3(EX),并通过冻融法转化将MwLEA3基因的ihpRNA表达框架成功导入根癌农杆菌LBA4404中。

增温对荒漠草原不同退化程度草地恢复初期影响的研究

为探讨增温对短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原不同退化程度草地恢复初期的影响,本研究以天然草地为对照,在不同退化程度的自然恢复草地上设置增温处理。增温一年后,在2021年8月测定增温处理下天然草地和不同退化程度草地恢复初期植物的高度、密度和生物量,并计算重要值和植物多样性指数。结果表明:增温降低了天然草地和轻度退化草地的物种数;增温和退化的交互作用极显著降低群落地上生物量和C_(3)植物生物量(P<0.01),增温显著增加了天然草地的地上生物量,显著降低了重度退化草地的地上生物量(P<0.05);增温和退化的交互作用对物种多样性无显著影响,但增温增加了天然草地的群落多样性,降低了退化草地的群落多样性;增温增强了不同退化程度草地物种多样性与地上生物量和不同功能群生物量的相关性。综上所述,在未来全球持续变暖的趋势下,退化草地的初期恢复将变得更加困难。

大数据应用于草地啮齿动物生态学:机遇与挑战

在分析国内外大数据产生背景的基础上,结合近年来大数据应用于生态学研究领域的前沿性文献及研究成果,从草地啮齿动物个体与行为生态学、种群生态学、群落生态学以及全球变化与草地啮齿动物生态系统等方面,分析了将大数据应用于草地啮齿动物生态学研究所带来的机遇和面临的挑战。针对草地啮齿动物生态学研究提出"生态痛点"的观点,并对把握"生态痛点"开展草地啮齿动物生态学与鼠害控制的创新性研究进行了分析。

中国北方地区蒙古韭潜在适生区分析

当前,气候变化正在威胁全球生物多样性。蒙古韭(Allium mongolicum)是干旱半干旱地区中重要的牧草以及群落稳定物种,目前其自然分布区域正逐渐缩减并面临濒危处境。为探究未来蒙古韭自然群体演化过程,本研究结合物种分布数据与22个环境变量数据,应用MaxEnt生态位模型对蒙古韭在近代以及未来3种气候情景下(SSP126可持续发展路径、SSP245中度发展路径、SSP585化石燃料常规发展路径)在我国北方地区的潜在分布格局进行了预测。结果表明:模型预测结果精度均大于0.8,模拟效果良好;影响蒙古韭分布的主导环境因子为年平均温度、最暖季平均温度、年均降水量和最暖季平均降水量;不同气候情景下未来蒙古韭潜在适生区面积均有所缩减,受降雨和温度影响,高适生区向蒙古高原地区收缩;未来蒙古韭核心适生区总体向东南方向迁移后再向西南方向迁移;蒙古韭未来潜在适生区缩减主要集中在黑龙江省、吉林省西北部和内蒙古东部。

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、氮添加对荒漠草原植物和土壤碳氮的影响

为了探究放牧和氮添加对内蒙古荒漠草原植物—土壤碳、氮循环的影响,在禁牧(UG,0只羊单位·hm^(-2))和重度放牧(HG,1.74只羊单位·hm-2)样地进行氮添加处理,各处理水平为:对照(CK,0 g·m^(-2)·a^(-1))、低氮(LN,5 g·m^(-2)·a^(-1))、中氮(MN,10 g·m^(-2)·a^(-1))和高氮(HN,20 g·m^(-2)·a^(-1))。通过对短花针茅(Stipa breviflora)叶片和土壤全碳(Total carbon, TC)、全氮(Total nitrogen, TN)、稳定碳同位素(Stable carbon isotopes, δ13C)、稳定氮同位素(Stable nitrogen isotopes, δ15N)及土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、速效氮(Available nitrogen, AN)的测定分析,结果表明:放牧显著增加土壤TC、TN和AN含量(P<0.05);放牧使短花针茅叶片δ13C,δ15N值显著减小(P<0.05);氮添加使短花针茅叶片δ15N值显著减小(P<0.05)。放牧和氮添加在一定程度上均加速了短花针茅和土壤的养分循环,同时氮添加对短花针茅的氮吸收及分馏效应有一定影响,对退化草地恢复起重要作用。

草甸草原春季不同生境东北鼢鼠(Myospalax psilurus)的食性特征及差异研究

研究东北鼢鼠(Myospalax psilurus)在牧草返青期不同生境的食性,不仅可以明确东北鼢鼠的食性选择及主要危害对象,还可为草地鼠害精准防控提供科学依据。本文采用DNA宏条形码技术,对呼伦贝尔陈巴尔虎旗(样地1)、新巴尔虎左旗(样地2)、海拉尔(样地3)、鄂温克族自治旗(样地4)、牙克石(样地5)、额尔古纳(样地6)以及兴安盟科尔沁右翼前旗(样地7)的草原区进行东北鼢鼠种群的食性特征及差异研究。结果显示,东北鼢鼠取食植物共包含34科150属203种,取食药用植物主要包括地榆(Sanguisorba officinalis)、川芎(Ligusticum scapiforme)、叉分蓼(Koenigia davisiae)、披碱草(Elymus dahuricus)和旋果蚊子草(Filipendula ulmaria)。不同生境的东北鼢鼠种群食物结构存在显著差异(P<0.05)。新巴尔虎左旗的食物多样性显著低于其他生境,而丰富度显著高于其他生境(P<0.05)。植物的空间分布差异影响不同生境东北鼢鼠种群的食物组成。

青海省多年地表感热通量的时空变化特征

选取青海省35个气象站观测数据,基于CHEN-WENG感热系数方案,计算了1980—2017年青海省地表感热通量。利用小波分析、Mann-Kendall突变检验和经验正交函数法(Empirical Orthogonal Function,EOF),对感热通量的时空变化特征及其影响因子进行分析。结果表明:(1)1980年以来,青海省全年和各季节感热通量总体上均呈上升趋势,并具有28 a的主周期和约18 a的副周期,冬季的周期变化较为复杂;(2)全年和各季节感热通量与地气温差存在显著相关性,2004—2017年受地气温差增大的影响上升;(3)全年、春季和秋季感热通量与风速存在显著相关性,1980—2004年受风速减小的影响感热通量下降;(4)夏季降水与感热通量呈显著负相关;(5)从空间上看,全年以及春季感热通量呈现出显著的东西分异,秋、冬季表现出一定程度的南北分异。

阴山北麓农牧交错区不同弃耕演替时期土壤质量评价

本研究采用空间代替时间的方法,以天然草地作为对照,分析了内蒙古阴山北麓农牧交错带两种不同类型的草原(荒漠草原和典型草原)中的农田及3个不同恢复年限(5年、15年和20年)弃耕地的土壤理化性质,并采用主成分分析法对土壤质量进行综合评价。研究发现,弃耕后,土壤含水率、饱和导水率、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤有机碳、全磷、有效磷含量增加;土壤容重、硝态氮、铵态氮、全氮含量逐渐降低;土壤最大持水率指标在荒漠草原呈上升趋势,在典型草原下降;毛管持水率、田间持水率无显著变化(P>0.05);弃耕后,荒漠草原土壤pH降低,典型草原pH升高。基于统计分析的土壤质量得分表明,影响荒漠草原土壤质量的主要因素为土壤有机碳、非毛管孔隙度、容重、全氮,其土壤质量综合得分高低依次为天然草地>弃耕5年>弃耕20年>弃耕15年>农田,影响典型草原土壤质量的主要因子是pH、容重、饱和导水率、有机碳,其综合得分高低依次为天然草地>弃耕15年>弃耕20年>弃耕5年>农田。荒漠草原样地中,农田、弃耕地的土壤质量得分均低于平均水平,典型草原样地中弃耕15、弃耕20年、天然草地的土壤质量得分高于平均水平。由此可知,自发恢复有利于弃耕地的恢复。本研究结果表明,弃耕20年足以使典型草原弃耕地恢复至天然草地状态,但荒漠草原土壤尚未达到其最高土壤质量,需要使用更长的时间进行恢复,且针对荒漠草原与典型草原区需要制定不同的弃耕地土壤质量恢复策略。

不同放牧强度对荒漠草原土壤呼吸速率及其温度敏感性的影响

在气候变暖影响下,研究放牧对草原土壤呼吸速率(Soil respiration rate,Rs)及其温度敏感性系数(Temperature sensitivity,Q 10)的影响,对阐述草原生态系统碳收支具有重要意义。以荒漠草原为研究对象,设置无牧、轻度放牧和重度放牧3个处理,运用全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统,测定不同放牧处理区0~30 cm土壤变温(-10~25℃)培养下的呼吸速率并计算Q 10。结果表明:放牧处理9年后的Rs及其Q 10值为:重度放牧Rs显著高于无牧和轻度放牧(P<0.05),重度放牧显著增加0~10 cm土层Q 10值;与无牧相比,轻度放牧显著降低20~30 cm土层Q 10值;主成分分析表明:放牧强度主要影响土壤pH值、粉粒含量,进而影响Rs。轻度放牧可降低土壤呼吸Q 10值,从而减少荒漠草原土壤CO_(2)排放。因此,建议实施轻度放牧管理策略以减少荒漠草原的碳排放。

放牧对荒漠草原蝗虫种群动态及多样性的影响

基于2004年短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原建立的长期放牧试验平台,放牧牲畜为绵羊(Ovis aries),调查了放牧期不同放牧强度下蝗虫的种群动态及多度。该试验设置4个放牧梯度:不放牧(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG),放牧强度分别为0、0.91、1.82和2.71羊单位/hm^(2)。结果表明:CK区优势种蝗虫为宽须蚁蝗(Myrmeleotettix palpalis)、短星翅蝗(Calliptamus abbreviatus)和毛足棒角蝗(Dasyhippus barbipes),在放牧影响下短星翅蝗的优势程度逐渐被亚洲小车蝗(Oedaleus asiaticus)取代。在4种优势种蝗虫发生的高峰期,MG和HG显著增加了宽须蚁蝗、毛足棒角蝗和亚洲小车蝗的多度,而短星翅蝗的多度则在放牧作用下显著降低(P<0.05)。蝗虫的多样性随放牧强度的增大逐渐降低,且与植物的多样性呈显著正相关(P<0.05)。研究表明荒漠草原优势种蝗虫多度对不同放牧强度响应并不一致,高放牧强度会降低蝗虫的多样性,改变蝗虫的优势种。

紫花苜蓿田苜蓿蚜虫诱集技术优化

苜蓿蚜虫是紫花苜蓿田的一类重要害虫,主要种类有豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)、苜蓿蚜(Aphis craccivora)及苜蓿斑蚜(Therioaphis trifolii)。为优化紫花苜蓿田苜蓿蚜虫的诱集技术,为防治苜蓿田蚜虫制定科学详尽的综合防控策略提供科学依据,分别于2021、2022年连续2 a测定苜蓿生长期8种颜色诱虫板、2个悬挂高度、2个田间位置、每日4个时段等因素对紫花苜蓿(Medicago sativa)田内苜蓿蚜虫诱集量的影响。结果表明,蓝色诱虫板对苜蓿蚜虫具有强烈趋性且对天敌影响小,2 a平均诱集量分别为57、56头/板;蓝色诱虫板悬挂高度在50 cm处诱集效果显著高于20 cm处;诱虫板放置在田间边缘地段较中央地段诱虫板的诱集效果好;在每日监测的4个时段内,下午至黄昏时分(15:00—19:00)诱集到苜蓿蚜虫的数量最多。此外,监测了苜蓿蚜虫的年种群动态发生规律,即每年7月中下旬苜蓿蚜虫为害达到高峰;第2茬诱集到的苜蓿蚜虫最多,而每一茬次苜蓿在现蕾期蚜虫为害最严重。综上,蓝色诱虫板放置在田间边缘地段,悬挂高度为50 cm,在每天15:00—19:00诱集,可以达到较好的苜蓿蚜虫诱集效果。