草原灌丛化过程灌木-草本植物相互作用研究进展

近年来,草原生态系统发生剧烈变化,灌丛化现象加剧。草原灌丛化的本质是灌木-草本植物相互作用的方向与强度发生改变,从而引起群落结构的变化。本文从灌木-草本植物相互作用的主要影响因素、发生机制及其对群落演替的影响三方面梳理近年研究进展,探讨各种环境因素影响下灌木-草本植物相互作用的变化趋势及其对草原群落的影响,以期为全球气候变化背景下灌木-草本植物动态变化及灌丛化草原群落演替方向预测提供参考,也为我国灌丛化草原的恢复与管理提供理论依据。

温带草原围封对植物群落的影响

物种多样性和地上生物量的变化是退化草地围封后需要关注和研究的重要问题。本研究以锡林浩特典型草原为研究对象,探究不同围封年限(10年、17年、26年、39年)对植物群落结构、物种多样性和地上生物量以及两者之间关系的影响。结果表明:随围封年限增加,植物群落地上生物量呈先增加后降低的趋势;围封后,草原植被群落由以杂类草黄囊苔草(Carex korshinskyi)和一二年生草本植物为主向以多年生禾草(羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipagrandis))为优势种群落转变,但随着围封年限的增加,植物群落的演替方向又逐渐向杂类草方向倾斜;草原围封显著提升了植物群落盖度、高度和地上生物量,植物多样性呈先下降后上升趋势,且各α多样性指数与地上生物量呈显著负相关。本研究证明进行草原围封管理应结合当地气候、降水等因素,科学决策围封年限才能达到最好的生态恢复效果。

母体放牧历史对羊草后代功能性状的影响

放牧是我国草原历史最悠久、应用最广泛的利用方式,放牧干扰下草原植物功能性状会产生适应性变化并可能形成遗留效应。为验证这一科学假设,以温性典型草原主要优势植物羊草为研究对象,采用室内同质化盆栽试验,对放牧样地和围封样地的羊草无性系后代的表型功能性状进行测定。结果表明:放牧羊草无性系后代与围封羊草无性系后代相比,叶片数、叶长、叶面积、比叶面积、茎长分别显著降低了13.79%、29.71%、18.74%、6.98%和31.06%(P<0.01或P<0.05),而分蘖子株数极显著增加了93.26%(P<0.01);放牧和围封来源下的羊草无性系后代单株地上总生物量、单株茎生物量及单株叶生物量具有极显著差异(P<0.01);表明放牧干扰对羊草无性系后代功能性状有显著影响,进而对植物生产力造成遗留效应。

被孢霉真菌代谢液对苜蓿、马唐、稗草的影响

杂草生物防除在解决与苜蓿竞争的杂草的同时可以避免化学除草剂使用后的药物残留,对土壤和水资源起到间接保护作用。从紫花苜蓿根际分离真菌被孢霉菌,并将其置于葡萄糖酵母膏(GY)、麦芽浸粉琼脂(MEA)、葡萄糖马铃薯(PDA)3种液体培养基中30℃、180 r/min摇床培养4 d后过滤得到被孢霉菌代谢液,通过盆栽试验探究其对苜蓿[中苜1号和WL168HQ(包衣)]生长以及对禾本科杂草马唐和稗草的影响。结果表明,3种代谢液中GY代谢液效果最好。与CK对比,GY代谢液处理中苜1号的鲜重降低36.09%,干重降低63.85%,WL168HQ(包衣)鲜重降低23.94%,干重降低36.21%;GY代谢液使中苜1号和WL168HQ(包衣)的粗蛋白含量分别提升57.02%、37.09%;GY代谢液使中苜1号中性洗涤纤维含量降低31.13%,酸性洗涤纤维含量降低37.14%。GY代谢液对稗草鲜重和干重影响不显著,对马唐鲜重抑制率达49.70%,干重抑制率达44.39%。GY代谢液使中苜1号和WL168HQ(包衣)土壤的全磷含量分别提高38.46%、19.35%,全氮含量分别提高63.63%、50.00%。综上所述,苜蓿根际被孢霉菌以葡萄糖酵母膏处理组中GY代谢液进行生物防除时对马唐有很好的抑制效果,且可以提升苜蓿营养品质。

植物单宁在反刍动物营养和健康养殖作用中的研究进展

植物单宁是植物以碳为基础的酚类次生代谢产物,普遍分布在热带和温带植物体中,不同植物其单宁含量存在较大变异,其浓度范围分布为0.5~349 g·kg^(-1)。单宁合成过程复杂多变,参与植物生长发育的生物和非生物因子都可能影响单宁最终的累积量。单宁类植物差异性的营养含量和化学结构在调控反刍动物营养代谢和健康养殖中起着重要作用,适量的缩合单宁在反刍动物瘤胃内通过结合植物蛋白质,提高植物蛋白利用效率。同时在反刍动物后消化道内,单宁和瘤胃结合蛋白解离过程起到增加过瘤胃蛋白保护作用,抑制膨胀病和寄生虫的发生。单宁在动物体内的代谢同样影响反刍动物毛生长率和产毛量,排卵率和产奶量等生产和繁殖性能。本文整合论述了植物单宁在动物营养和健康养殖中的作用,了解和掌握植物单宁的含量和性质能更好地为畜牧业发展服务,实现反刍动物最优的生产性状和表现。

基于生态足迹的内蒙古自然资源可持续利用分析

内蒙古自治区作为中国北方重要的生态安全屏障,其重要性不言而喻。精准掌握内蒙古自治区自然资本利用状况是其可持续发展的基础,有利于提升绿色发展水平,构建绿色特色优势现代产业体系,促进生态保护与经济建设协调发展。生态足迹模型是一种广泛应用于判别可持续发展程度的重要方法。该文在行政单元内部开展生态足迹研究,进一步明确生态足迹空间异质性,为开展更为精准细致的工作提供有力支持。基于净初级生产力构建了内蒙古12个盟市均衡因子和产量因子,采用生态足迹模型对内蒙古1990-2020年每隔5年共7个时期的自然资本进行核算;并结合相应年份人口空间分布公里网格数据集对其生态足迹、生态承载力、生态赤字/盈余进行空间化显示;最后采用区域土地可持续利用指数分析内蒙古土地可持续利用程度。结果表明:内蒙古6种地类中,林地均衡因子最高,呼伦贝尔市各地类的产量因子均高于内蒙古其他区域。内蒙古生态承载力呈现先下降后小幅上升趋势,生态足迹呈现上升趋势,并在1995-2000年由生态盈余转为生态赤字。内蒙古生态赤字面积由9.1%上升至51%,并具有明显的空间异质性。生态赤字主要集中在呼和浩特市、包头市、鄂尔多斯市、通辽市的市区。内蒙古区域土地可持续利用指数由0.67降至0.15,由轻度可持续状态转变为强不可续状态,可持续利用程度较低的区域集中于工业化、城市化等发展较快的地区。该研究可以为实现高质量可持续发展提供依据,为推动生态文明建设提供科学指导。

增温和氮素添加降低荒漠草原多年生植物氮素回收效率

植物营养器官在枯萎过程中将部分氮素转移到储藏组织之中,是植物适应生境的重要策略。以位于内蒙古荒漠草原的增温和添加氮素的交互试验为平台,对建群种短花针茅(Stipa breviflora)以及优势种无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、冷蒿(Artemisia frigida)和木地肤(Kochia prostrata)等5种多年生植物绿叶期和枯叶期氮浓度,以及氮素回收效率进行了研究。结果表明:增温处理下,植物绿叶期和枯叶期的平均氮素浓度提高了5.5%和11.3%,氮素回收效率显著降低了7.0%。氮素添加使绿叶期植物氮浓度显著提高了5.2%,使植物氮素回收效率降低2.9%。增温和氮素添加对植物枯叶期、绿叶期氮浓度和氮素回收效率有显著的交互作用。氮浓度和氮素回收效率对增温和氮素添加的响应在5个物种间都有显著差异,即这种响应具有物种特异性。研究表明独立的增温和氮素添加以及两者的交互作用都降低该荒漠草原生态系统中植物氮素回收效率,这些结果将为气候变化条件下荒漠生态系统氮素回收效率变化趋势的预测提供数据支持和实验证据。

生境斑块对比度对鹅绒委陵菜克隆内分工的影响

相互连接的克隆植物分株分别处于资源互补性的不同斑块时,将可能发生形态结构的特化,以更有效地吸收利用所处斑块中丰富的资源,形成分株的功能分化,即克隆内分工。生境的斑块对比度,作为资源或环境异质性的主要素,在一定程度上决定克隆内分工的发生状况。该文以鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)为材料,在自然条件下将多组分株对置于不同的斑块对比度处理下,比较了它们克隆内分工的发生状态,试图发现分工与斑块对比度的关系,同时考察在克隆分工过程中分株的可塑性变化及其与分工的关系。该实验的理论假设是:分株发生分工的程度与分株所处斑块的资源对比度成正相关。研究结果表明,鹅绒委陵菜分株的高度和叶面积对局部光照环境产生强烈的可塑性反应,反应的结果是增加了对匮乏的光资源的获取。从分株根冠比和我们提出的分工指数来看,分工的程度在一定的斑块对比度范围内随斑块对比度的增强而增强,但到达一个最大值后又迅速降低。鹅绒委陵菜分株之间的分工和结构特化往往滞后于分株对所处局部环境的适应性可塑性变化,而后者往往在分株之间具有独立性和局部特征。克隆内分工主要依赖于生物量分配的调节而实现,其发生状态都是分株系统在分工收益、分工代价与分工风险之间权衡的结果,而这种结果在很大程度上取决于分株所处的斑块对比度。

放牧对典型草原植物群落系统发育的影响

结合分子DNA条形码技术,在锡林郭勒典型草原探究放牧对草地群落系统发育多样性和系统发育结构的影响,同时还探究了土壤因子对群落系统发育多样性及结构的影响。研究发现:(1)随着放牧强度的增加,植物群落系统发育多样性呈现显著下降趋势,多元逐步回归结果发现土壤含水量是其主导因素。(2)群落系统发育结构呈现出先发散(对照-轻度-中度)再聚集(中度-重度-极重度)的变化趋势,多元逐步回归结果发现其主导因素为土壤全磷含量。本研究结果表明,放牧会显著降低内蒙古典型草原植物群落的系统发育多样性,并使群落的系统发育结构趋于聚集,群落内物种间的亲缘关系聚集。

CIMS环境下零件表面数字孪生模型构建方法

为了解决CIMS环境下,产品设计、工艺规划、质量检验等不同环节对多元素、多尺度、多层次零件表面质量信息的应用需求,提出一种基于数字孪生的表面综合质量信息模型构建方法。以数字孪生技术的应用准则为基础,采用面向对象的建模方法创建了包含设计几何模型、表面质量模型和表面性能模型的数字孪生表面模型,为多指标综合表征零件表面质量提供一种参考。其次,研究了数字孪生表面信息模型信息的表达与管理方法,实现几何模型与表面质量信息关联式的表达与管理,并提出一种基于XML的数字孪生表面信息模型集成应用框架,采用StAX标准编程接口规范来对XML文件进行解析,从而实现孪生数据在不同系统之间的有效传输。最后,以某卫星零件的复合加工工艺为例,构建了该零件的数字孪生模型,结合UOP UB200I金相显微镜、ZeGage Plus三维轮廓仪和西门子PLM系统Teamcenter搭建了CIMS环境,实现了该零件数字孪生表面模型的表达与集成应用,证明了所提方法的可行性和有效性。

内蒙古不同草原类型土壤呼吸对放牧强度及水热因子的响应

土壤呼吸的测定对于预测不同生态系统碳收支起着关键性作用。本研究利用Li-8100开路式碳通量测定系统,对内蒙古荒漠草原、典型草原和草甸草原生态系统在不同放牧强度(零放牧的对照、轻度放牧、中度放牧和重度放牧)下土壤呼吸速率进行测定,并分析了土壤呼吸与土壤温度(10cm处)和空气相对湿度的相关性。结果表明,草地类型、放牧强度及它们的交互作用都对土壤呼吸有显著影响(P<0.05),放牧强度对土壤呼吸的影响主要表现在荒漠草原和典型草原生态系统,对草甸草原没有显著影响。在不同草地生态系统中,随着放牧强度的增加,土壤呼吸速率呈先升高后降低的变化规律。方差结果显示,不同草原类型的土壤10cm温度和空气相对湿度有极显著性的差异(P<0.001),不同放牧强度对土壤10cm温度和空气相对湿度无显著性影响。

四种豆科牧草种子萌发和幼苗生长对干旱的响应及抗旱性评价

牧草种子在萌发和幼苗生长期对逆境的适应能力是决定干旱区草地种群分布及延续的关键因素,对牧草种子抗旱性的综合评价,可为干旱、半干旱地区草地补播、人工草地建植和矿山植被恢复进行水分调控及苗期养护等提供支持。采用不同渗透势聚乙二醇(PEG-6000)溶液梯度(0^-1.2 MPa)模拟干旱条件,选择鄂尔多斯干旱草原区补播或建植常用的4种豆科牧草:狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla Pojark.)、黄花草木樨(Melilotus suavelens Ledeb.)、内蒙准格尔苜蓿(Medicago sativa L.cv.Neimeng Zhungeer)和沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.cv.Shadawang),研究其种子萌发和幼苗生长特性对模拟干旱的响应及抗旱性评价。结果表明,轻微干旱(-0.05^-0.2 MPa)对4种牧草种子萌发和幼苗生长均有促进作用,除内蒙准格尔苜蓿外,干旱均促进其他3种牧草幼根生长及根苗比的增加;中度干旱条件下(-0.4^-0.6 MPa),狭叶锦鸡儿和沙打旺种子的相对活力指数较高,但前者的萌发抗旱指数最差;在重度干旱条件(≤-0.8 MPa)下,内蒙准格尔苜蓿萌发期各指标相对值均最高。运用模糊数学隶属函数法综合评价,4种牧草种子萌发期抗旱性强弱排序为:内蒙准格尔苜蓿>沙打旺>黄花草木樨>狭叶锦鸡儿。幼苗生长期:黄花草木樨>内蒙准格尔苜蓿>狭叶锦鸡儿>沙打旺。总体评价为:黄花草木樨>内蒙准格尔苜蓿>沙打旺>狭叶锦鸡儿。

植物-土壤微生物反馈在草地演替过程中的作用机制

植物-土壤反馈影响生态系统结构、功能及过程,推动植物群落组成的变化,对解释植物群落的演替进程和方向、维持植物群落多样性和稳定性有着重要意义,已成为近年生物学和生态学研究热点。植物-土壤微生物反馈是植物-土壤反馈的重要组成部分。重点综述植物-土壤微生物反馈在植物群落演替过程中的作用机制,简要指出目前研究中存在的不足,并对未来研究中值得重点关注的科学问题进行了探讨与展望。

围封对荒漠草原土壤微生物数量及其酶活性的影响

以鄂尔多斯高原温性荒漠草原为对象，对比研究了放牧和围封条件对草原植物地下生物量、土壤有机质、土壤微生物数量及酶活性的影响，旨在为干旱区退化草地的恢复与重建提供科学依据。结果表明，（1）与放牧区相比，围封显著增加了表层土壤（0-10 cm）草地植物地下生物量23.81%，极显著增加了次表层土壤（10-20 cm）草地植物地下生物量37.21%，而对土壤有机质含量无显著影响。（2）围封极显著提高了表层土壤真菌种群数量71%，次表层土壤细菌种群数量147%，显著提高了底层土壤（20-40 cm）真菌164%和表层、次表层土壤放线菌种群数量56%和8.9%。（3）围封区的次表层土壤脲酶活性显著增加了31.13%，表层土壤蔗糖酶活性显著降低了24.14%，表层土壤过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性分别显著提高了16.59%和11.76%。（4）围封与放牧条件下，各指标相关性表现不尽一致；放牧条件下，放线菌种群数量与各指标相关性均不显著（P〉0.05），而在围封下，放线菌与真菌种群数量及碱性磷酸酶活性无显著相关性（P〉0.05），与其他指标均表现出显著（P〈0.05）或极显著（P〈0.01）正相关关系，相关系数达68%以上；放牧条件下，真菌种群数量与4种土壤酶活性均呈极显著（P〈0.01）正相关关系，相关系数在84%以上，而围封条件下，其与4种酶活性均呈显著正相关关系（P〈0.05）。

基于LUCC的兰州城市生态系统服务价值动态分析

生态脆弱型城市生态系统服务价值评估是保育和合理开发城市生态系统的重要基础。构建典型生态脆弱型城市生态服务价值评估模型,以兰州城市生态系统为例,运用GIS和遥感技术分析LUCC特征,计算1989年、1999年和2009年6类主要土地利用类型的9项生态系统服务项目价值。结果表明：1）20a间兰州市耕地面积减少幅度最大为42.54%,水体湿地、草地次之。总价值呈现出先增加后减少的趋势,1999年兰州城市生态服务价值最大为4.4377×10~8元,2009年生态服务价值是1989年的1.5倍。2）土壤形成与保护服务功能价值占总价值的比例最高约20%,食物生产和娱乐文化服务功能价值占总价值比例较低为3.7%、3.4%,气体调节、娱乐文化和原材料生态服务价值增幅最大。3）各年份林地、草地、耕地和水体湿地生态服务价值均为总价值构成的主要部分,林地和草地生态系统对总服务价值的贡献率最高。城市扩张中应注重林草地的保育与合理规划。4）价值系数敏感性检验表明,生态系统服务价值对其缺乏弹性,模型能够合理评估该区域生态服务价值波动。

土地划区分级督察信息系统设计

结合国家土地督察西安局《青海省土地划区分级督察试点研究》项目,从国家土地督察业务的实际需求出发,以数据库技术、地理信息系统空间分析等技术手段为基础,遵循标准化、实用性、先进性、开放性、技术成熟性、安全性等系统建设原则,探讨了以省级为单位的土地划区分级督察信息系统的建设,以提升土地督察现代化。

断奶后舍饲精喂对内蒙古呼伦贝尔短尾羊日增重的影响

为研究断奶后对家畜舍饲精喂饲料,呼伦贝尔羊中的"短尾品系"(简称呼伦贝尔短尾羊)日增重的变化,选取家庭牧场植被相似的典型牧户,典型牧户家畜数量为400只母羊和400只羔羊。试验采取与牧民合作的形式进行控制性试验,以全年传统自由放牧为对照组,哺乳期断奶后舍饲精喂饲料加自由放牧为控制组。结果表明:舍饲使得羔羊日增重差异性显著(P<0.05),公羔的平均日增重最大可达210.8±8.48 g·d^(-1)。不同月龄母畜对舍饲精喂的显著性差异表现不同,其中18个月以上月龄的母羊日增重差异性显著,且月龄越大,差异越显著。舍饲使得不同月龄段的母羊之间日增重差异性显著,12个月龄以下的母畜日增重最大,达到126.26±5.23 g·d^(-1)。因此断奶后对家畜舍饲精喂饲料对家畜个体生产性能的提高具有重要的促进作用。

城市居住用地价格风险预警研究——以唐山市为例

土地市场管理的核心是土地价格管理,而居住用地价格管理又是城市土地价格管理的核心。近年来,我国城市土地价格增长较快,土地的价格风险越来越引起政府管理部门的重视。但是,到目前为止,我国土地市场还没有任何专门的价格风险预警预报机制。本文以唐山市居住用地价格为研究对象,通过居住用地价格风险评价模型对唐山市居住用地价格的合理性区间进行了界定,采用相应的标准划定了唐山市居住用地价格的警度区间,利用时差相关分析的方法确定唐山市居住用地价格预测的先行指标,借助BP神经网络模型对未来唐山市居住用地价格走势进行预测,并根据居住用地价格风险评价模型的界定对未来唐山市居住用地价格风险进行了评定。期望通过本研究,能够为政府经济部门提供决策依据,为广大投资者提供风险警示。

冰草(Agropyron cristatum)地上-地下性状对放牧强度的非对称性响应

在内蒙古典型草原设置5个放牧强度,即对照(CK)、轻度放牧(GI170)、中度放牧(GI340)、重度放牧(GI510)和极重度放牧(GI680),测定冰草(Agropyron cristatum)全株及根茎叶性状,研究典型草原冰草地上-地下性状对放牧强度的响应规律,解析冰草功能性状响应放牧干扰的适应策略及权衡机制。结果表明:(1)地上-地下性状响应放牧强度的幅度不同。从CK到GI680,降幅最大的是株高和生物量,其次是根长和根表面积,降幅最小的是叶片数、叶长、叶宽。(2)根性状响应放牧强度具有相对的保守性和稳定性。GI340处理下叶片开始变小、变轻(P<0.05),GI510处理下叶片数减少、植株变矮(P<0.05),GI680处理下根生物量和根表面积显著降低(P<0.05);株高和茎叶生物量可塑性指数随放牧强度增加而增加4.65倍,根性状仅增加0.85倍。(3)围封处理下,植株根长的生长速度大于株高。GI510处理下,株高降低速度大于根长。叶长与叶宽间为等速生长关系,且与放牧强度无关。适度放牧有利于冰草生物量的适应策略向地下(相比于地上)和茎(相比于叶片)分配。综上,冰草地上-地下性状对放牧强度的响应具有非对称性,其中根性状响应具有相对的保守性和稳定性。以上结论为制定科学的放牧管理制度提供理论基础。

内蒙古典型草原群落实生苗动态对刈割和放牧干扰的响应(英文)

该文通过刈割和放牧样地的实生苗动态观测,试图揭示刈割和放牧干扰对冰草（Agropyron cristatum）、克氏针茅（Stipa krylovii）和糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）等3种禾草实生苗出生、存活和死亡季节动态的影响,以及这种效应是如何受气温和降水影响的。利用有重复测量的方差分析,比较了不同刈割留茬高度（0、5和15cm）与放牧处理之间在实生苗密度、死亡率和出现率的时间动态方面的差异。结果表明：3种禾草的实生苗密度自5月下旬至8月中旬一直呈增加态势。刈割在一定程度上抑制了克氏针茅的实生苗出现率,原因可能是相对高大的克氏针茅在前一年刈割时会被去掉相当多的生殖部分,其种子数量必然受到影响,导致实生苗出现率的降低。同时,刈割对相对低矮的糙隐子草实生苗有正向效应,即促进其实生苗的出现,可能的原因是刈割使植被高度降低、植被稀疏,植被冠层以下至地面的光照较好、地温较高,同时位于下层的糙隐子草受到的高大植株的竞争压力减小。生长季早期和晚期实生苗死亡率较高,这与这两个时期的干旱和低温有关,而自6月中旬至7月初之间的死亡率小高峰也是先前的干旱少雨导致的。3种禾草实生苗的大规模出现几乎都在5-7月,这与该时期相对适宜的气温、地温和水分条件有关。对实生苗更新相关过程（如种子萌发、休眠、种子库存量等）进行更加深入细致的研究,将进一步揭示种子生产和有性繁殖在群落过程中的作用。