放牧对克氏针茅功能性状的影响

植物功能性状是植物对周围环境的适应及响应,进一步了解植物的功能性状,对于深入了解由放牧导致的草地退化具有重要意义。于内蒙古大学生态学研究基地开展4年(2012-2015年)放牧控制试验,通过研究克氏针茅(Stipa krylovii)在放牧干扰下的个体功能性状,探讨内蒙古典型草地生态系统中克氏针茅对放牧的响应和适应对策。2016年,在克氏针茅种群生物量高峰期(8月)测定了连续4年放牧(2012-2015年)和无牧条件下(对照)的植株高度(PH)、总叶面积(TLA)、茎叶比(SLW)、茎质量(SW)、总质量(AB)、总叶质量(TLQ)、比叶面积(SLA)、叶数(LN)、营养枝数(NNB)、丛幅(WCC)共10个性状指标。结果表明:(1)4年放牧显著降低了植株高度和比叶面积(P<0.05),与对照相比,植株高度和比叶面积分别下降了31%和58%;显著增加了克氏针茅的营养枝数和叶数(P<0.05);与对照相比,营养枝数与叶数分别增加了50%和63%;(2)其中比叶面积、营养枝数、叶数这3个功能性状为敏感性指标,其余7个为惰性指标;(3)生物量与株高、茎质量、营养枝数、总叶质量、茎叶比、丛幅、叶面积、和叶数存在极显著的正相关关系(P<0.01),与比叶面积呈现显著负相关关系;(4)株高、茎质量、总叶质量、总质量、丛幅、叶面积之间存在显著正相关关系。该研究认为,克氏针茅各功能性状对放牧干扰的不同响应,是其对干扰产生的生态对策,进而维持种群的稳定性。

刈割制度下羊草草原地上生物量的动态变化机制

基于长期定位控制试验,研究了割一年休一年刈割制度对羊草草原地上生物量的影响。结果表明,演替过程可以分为两个阶段,1982~1998年期间植物群落地上生物量显著下降,而且与根茎型禾草地上生物量呈显著正相关。灌木半灌木和根茎型禾草与高大丛生禾草和矮丛生禾草呈不显著负相关,根茎型禾草和矮丛生禾草与杂类草呈负相关;1998~2014年期间植物群落地上生物量没有显著上升,而且与高大丛生禾草、矮丛生禾草和杂类草地上生物量呈显著正相关,根茎型禾草与高大丛生禾草和杂类草呈不显著负相关。刈割对羊草典型草原植物群落地上生物量的作用不仅受刈割制度的影响,还要受刈割年份及演替阶段的影响。

季节性放牧对羊草功能性状的影响

以内蒙古典型草原为对象,比较研究了羊草功能性状对放牧的响应。2016年,在羊草种群生物量高峰期(8月)测定了连续4年放牧(2012~2015年)和无牧条件下的株高、叶总长、地上生物量、茎质量、总叶面积和茎粗等17个性状指标,结果显示:经过4年放牧羊草株高、叶下茎高、叶层分布高度、茎质量、整株质量、第1片叶长度显著降低(P<0.05),第1片叶角度、叶展显著增大(P<0.05),这8个指标为敏感性指标;其余9个指标为惰性指标。

草原群落生物量和土壤有机质含量对改良措施的动态响应

基于1983年开始的改良恢复长期观测试验,研究了在排除干扰的围封保护下,不同恢复改良措施对内蒙古退化羊草(Leymus chinensis)草原群落地上生物量和土壤有机质含量动态变化过程的影响,改良恢复措施包括浅耕翻、耙地和自然恢复。结果表明:(1)地上生物量在前期(1983–1991年)的动态变化特征为自然恢复处理显著低于浅耕翻处理,耙地处理与其余两个处理没有显著差异。中期(1992–2006年)各处理之间无显著差异;后期(2007–2014年)为自然恢复>耙地>浅耕翻,且自然恢复与浅耕翻处理之间有显著差异。(2)0–10 cm土壤有机质含量在前期的动态变化特征为浅耕翻>耙地>自然恢复,且处理之间有显著差异,自然恢复、浅耕翻、耙地处理相对1983年土壤有机质分别增加了21%、45%、37%;中期和后期自然恢复处理显著大于浅耕翻处理,耙地处理介于两个处理之间且与二者没有显著差异。中期自然恢复、浅耕翻、耙地处理有机质含量相对1983年分别增加了61%、46%、57%,后期分别增加了67%、51%、62%。(3)10–30 cm土壤有机质在前期浅耕翻>自然恢复>耙地,且各处理之间有显著差异;中期和后期各处理之间无显著差异。总之,应依据恢复目标的不同,选择不同的改良措施。在短时间尺度上,浅耕翻有利于退化羊草草原生产力和土壤有机碳的快速恢复,而长时间尺度上自然恢复和耙地的效益更明显。