草原羊草（Leymuschinensis）和大针茅（Stipagrandis）不同物候期植株残体及凋落物分解酶活性的研究

本文就不同物候期的羊草和大针茅植株残体和凋落物分解过程中的分解酶活性的一些特点进行了研究，结果是：植株残体分解初期，蛋白酶和转化酶活性强度表现为返青期＞结实期＞果后营养期；羊草植株残体的蛋白酶、转化酶和纤维素酶活性均高于大针茅；从设置条件来看，各酶活性强度均为埋置＞地表。但随植株残体的进一步被分解，上述结果呈现相反的变化趋势；纤维素酶活性除分解头一年（１９８８年）返青期略高于结实期外，此后各年均为果后营养期＞结实期＞返青期；凋落物分解过程中，分解酶活性有明显的季节性变化和年度间的优势交替现象，即酶活性在一年中，夏季最高，春秋次之，冬季最低；在各年度间，转化酶最先出现优势峰朗，蛋白酶随后出现，纤维素酶的峰期继之其后，可见牧草各物候期植株残体和调落物分解过程中的分解酶活性强度与牧草植株体和凋落物所能提供的酶促底物量，植株及其凋落物被分解的难易程度和所处环境条件紧密关联，同时亦反映其分解过程中各自的酶促特性．

典型草地地上现存生物量资产动态

生物量不仅是物质的载体,还是能量和价值的载体,也是评价生态系统结构和功能的重要指标。基于内蒙古站和海北站的已有动态监测成果,本研究分析了羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上现存生物量资产动态。羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上现存生物量动态曲线均呈单峰型,羊草+大针茅群落地上现存生物量的最大值为197.21 g/m2,矮嵩草草甸的地上现存生物量最大值为307.75 g/m2。羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上部分能量现存量动态曲线基本与地上现存生物量动态曲线一致,2个群落地上部分的能量现存量积累速率都与地上现存生物量积累速率呈显著的相关性。羊草+大针茅群落的地上部分能量现存量最大值为3 637.8 kJ/m2,矮嵩草草甸地上部分的能量现存量峰值为5 964.20 kJ/m2。羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上现存生物量价值曲线与地上现存生物量和能量现存量曲线存在显著差异。羊草地上现存生物量价值的最大值为584.95元/hm2,而大针茅的最大现存生物量价值为300.93元/hm2。矮嵩草草甸的地上现存生物量价值的峰值为2 066.84元/hm2。草地在生物量积累过程中,也形成了气体调节价值。羊草+大针茅群落释放O2的最大价值为742.40元/hm2,固定CO2的最大价值为1 484.89元/hm2。矮嵩草草甸群落释放O2的最大价值量为1 158.52元/hm2,固定CO2的最大价值为2 317.20元/hm2。

内蒙古羊草大针茅草原的地上生物量稳定性与补偿性研究

中国北方典型草原的地上生物量与气候的相关性已经有很多研究,多数注意到草原地上生物量的波动性,但尚未分析典型草原系统又能长期维持相对稳定的生产力机制,而该方面的研究有助于了解草地对全球气候变化的响应机理。本研究根据中国北方广泛分布的羊草大针茅草原24年的定点监测数据,分析降水量变化引起草地地上生物量的波动性,其波动幅度不如降水量波动幅度大,说明群落生物量存在一定的稳定性。为研究草地生态系统稳定性机制,本文进一步分析了24年样方中出现77种植物的相对生物量,结果表明有31种植物之间存在着负相关,可能在这些种对之间存在着生物量的补偿性。通过分析这些种对间的补偿性,可以看出优势种与亚优势种、优势种与其他非优势种、非优势种之间均存在着补偿性;发生在多年生草与多年生草之间或多年生草与半灌木之间生物量互补较多,说明群落的稳定成分之间的补偿性较强;补偿性主要发生在典型草原群落中的旱生与中旱生植物之间,发生在中旱生与中旱生植物之间的生物量补偿性位于第二,而中生对于中旱生的补偿性位于第三位,这与草原植被组成、降水量变动均有关;种之间的补偿性发生在最多的是禾本科与其它科的种之间,其次是菊科与其它科种之间。总而言之,羊草大针茅草原的地上生物量随降水量的波动性较强,而其又能维持相对稳定性,依赖于群落中的植物种类之间的补偿性。

内蒙古羊草和大针茅草原下垫面水汽、CO_2通量输送特征

利用涡动相关技术对2007年8月18日～9月12日在内蒙古羊草和大针茅草原样地上进行微气象观测,比较了两种草原生态系统下垫面水汽、CO2通量交换的差异,结果表明:(1)羊草样地的气温、地表温度和水汽压较小;羊草和大针茅样地的地表反射率平均值分别为0.17和0.16;(2)受土壤水分胁迫控制,羊草和大针茅样地的有效能量主要分配为感热通量,平均波文比分别为3.70和2.69,潜热通量在大针茅样地更大,有随着土壤湿度持续减小而减小的趋势;(3)羊草和大针茅样地在观测期间表现为CO2的源,日均释放率分别为0.97 g.CO2.m-2.d-1和0.43 g.CO2.m-2.d-1。受土壤水分胁迫和草地生理作用的控制,日间羊草和大针茅样地都出现了CO2通量的衰减。

内蒙古典型草原羊草和大针茅群落热值研究

以内蒙古典型草原羊草Leymus chinensis和大针茅Stipa grandis群落为研究对象,于2006年7月、8月进行了群落组成调查和生物量测定,并采样测定了各植物种热值,按各种的干质量权重计算了群落水平的热值。测定分析结果表明,在观测期羊草热值平均为18.99 kJ/g;大针茅热值平均为19.16 kJ/g;羊草和大针茅无论样地间还是种间差异都不显著。在观测期内,羊草和大针茅的热值均表现出一定的随季节略微增加的变化特征,羊草热值的季节变化以二次多项式拟合的效果较好,大针茅热值的季节变化以线性拟合更好。群落水平上,羊草群落和大针茅群落热值最高的均是大针茅,分别为19.03和19.28 kJ/g,热值最小的植物种在羊草群落中为轴藜Axyris amaranthoides和灰绿藜Chenopodium glaucum,在大针茅群落中为猪毛菜Salsola collina。羊草群落干质量加权热值为18.73 kJ/g,大针茅群落为18.43 kJ/g。整个观测期群落地上部分、根系、凋落物及立枯物热值结果说明,地上部分热值高于地下部分,群落热值随时间和群落结构变化而有略微波动,群落水平热值与种及器官水平上的热值有着一定差异。

内蒙古温带典型草原羊草与大针茅群落结构特征比较

于2006年植物生长盛期（7～9月）在中国科学院草原生态系统定位站对典型草原的代表类型羊草（Leymus chinensis）和大针茅（Sti-pa grandis）群落结构和生物量进行了观测和定量分析。结果表明,羊草群落丰富度略高于大针茅群落。按重要值排序,羊草群落位居前6位的分别是黄囊苔草（Caldesia korshinskii）、羊草、西伯利亚羽茅（Achnatherum sibiricum）、米氏冰草（Agropyron michaoi）、大针茅和糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）,6种的重要值总和为80.56%;大针茅群落重要值位居前6种的植物种类为大针茅、刺藜（Chenopodium aristatum Linn.）、羊草、黄囊苔草、糙隐子草、米氏冰草,总和达75.28%。大针茅群落较羊草群落更适应干旱气候条件。羊草群落和大针茅群落总生物量分别达到845.8和656.5 g/m^2,羊草群落显著高于大针茅群落（P〈0.01）,生物量变化趋势基本一致,两群落能迅速对干旱低温做出反应。

土壤水分条件对内蒙古典型草原水汽和二氧化碳通量的影响研究

本文基于2007年和2008年生长季内蒙古羊草和大针茅草原湍流观测资料,分析了两种典型草原下垫面生长季的不同土壤水分条件下水汽和二氧化碳通量交换特征及其控制因子。主要结果如下:(1)在植被生长峰值期,日尺度上,干旱条件下土壤湿度是潜热通量的主要控制因子,而土壤水分条件较好时潜热通量主要受净辐射控制。(2)与大针茅草原相比,羊草草原叶面积指数较大,水分条件较好时,其潜热通量平均值更大,CO_2吸收能力更强,吸收CO_2更多;但在土壤水分胁迫出现时,羊草草原叶面的气孔闭合度急剧增加,大针茅草原的潜热通量、和CO_2吸收反而更大,表现出更为耐旱的植被特性。(3)地表导度可以用来解释土壤水分条件对羊草和大针茅草原碳水通量的影响。

刈割处理对贝加尔针茅草原植物生长与繁殖状况的影响 Ⅰ.当年处理的效果及对返青状况的影响

在内蒙古锡林郭勒高原东部的贝加尔针茅草原上 ,选择丘间宽阔平地设置研究样地 ,在围栏封闭条件下 ,以群落为研究对象 ,采用固定双样方随机区组的方法 ,于 1998年 5月～ 1999年 9月 ,对植物进行了不同强度和不同时期的刈割研究 ,观察植物营养生长和生殖生长因不同处理而发生的变化 ,从而判断对整个群落植物生长与繁殖的影响。结果表明 ,从群落主要种到整个草群 ,其处理当年及返青后的高度、盖度、植株数量等指标基本上随刈割强度加大和刈割时间推后而降低 ,繁殖活动状态也是依相同的顺序而变差 ,1年 1次处理的效果即很明显且有残效。

刈割处理对贝加尔针茅草原植物生长与繁殖状况的影响 Ⅱ.第二年重复处理的效果

在上年处理的基础上 ,于 1999年进行重复处理 ,观察贝加尔针茅草原草群、羊草和贝加尔针茅高度、单位面积羊草植株数量及平均每丛贝加尔针茅植株数量变化的累加效应 ,结果表明 ,连续两年重复处理之后 ,累加效应显著。草群高度在春季刈割后可以恢复到CK水平 ,7月 1日以后刈割 ,则明显下降。贝加尔针茅高度的时间动态模式与草群相似 ,对不同留茬的反应更敏感。其植株数受处理时间和留茬高度互作的影响 ,且上年处理的后效具有长时间的作用 ,基本上是低留茬、中、晚期处理 ,植株数减少。羊草的再生高度也与草群高度动态相似 ,前期处理与CK接近 ,以后处理对高度的抑制作用逐渐加大 ,留茬越低越显著。其株数随着处理时间而有不同变化 ,基本规律是早期处理低留茬促进植株数增加 ,中期处理高留茬促进植株数增加 ,而晚期处理再生极少。

刈割处理对贝加尔针茅草原植物生长与繁殖状况的影响 Ⅲ.处理两次后对生长状况的影响

在连续 2a处理的基础上 ,于 1999年秋集中观察了草群、羊草和贝加尔针茅生长状况的变化。结果表明 ,经过 2次重复处理之后 ,累加效应显著。草群和主要种的高度、盖度随处理时间的推移和留茬高度的降低而呈直线或波动性下降 ;单位面积羊草植株数和单位株丛贝加尔针茅植株数也以相同的方式减少。下降和减少的程度比第 1a处理后加大。与CK相比 ,所有时间和留茬处理的生长指标都明显降低 ,揭示了不同利用方式对草地的不同影响。

生长盛期温带典型草原光能利用率变化

光能利用率(Light utilization efficiency,LUE或ε)是表征植物光合生产效率的一个重要指标,也是基于遥感的生产效率模型(Production efficiency model,PEM)的概念基础和核心参数。LUE的模拟是影响PEM不确定性的主要原因之一,为了探索LUE的季节波动规律及其控制因素,在内蒙古草原生态定位站对温带典型草原羊草(Leymus chinensis)群落和大针茅(Stipa grandis)群落进行了地面观测。结果表明:在生长盛期,内蒙古温带典型草原的LUE在时间上波动性非常明显,在LUE的各个相关因子中,降水量是决定因子,温度在低于或高于最适温度时,均会影响植被光能利用效率,羊草和大针茅群落最适温度为16℃,高于20℃时,也会限制羊草和大针茅光合作用。水分对植被光能利用率的影响需要进一步进行土壤含水量同步测定研究。本研究结果对于模型参数本地化和参数敏感性分析提供了非常有益的借鉴,为提高基于光能利用率的遥感模型的精度提供了具有重要参考价值的解决途径。

火烧和刈割耙除对羊草+大针茅草原土壤性状的影响

对火烧、刈割耙除后羊草+大针茅草原土壤有机碳含量、土壤温度、呼吸速率、pH值及团聚体分布的变化进行分析,结果表明:火烧地与刈割耙除地最大温差为2.25℃,与对照最大温差为3℃,刈割耙除地与对照最大温差为1.25℃;火烧地与刈割耙除地最大土壤呼吸速率差为2.61μmol/m2·s,与对照最大速率差为4.3μmol/m2·s,刈割耙除地与对照最大速率差为2.43μmol/m2·s;火烧地10cm土层土壤pH显著(P<0.05)高于刈割耙除地和对照,后两者差异不显著;火烧地土壤大团聚体百分率显著低于对照和刈割耙除地,后两者差异显著(P<0.05);不同土层不同观测时期火烧地土壤有机碳平均含量16.13g/kg,刈割耙除地21.04g/kg,对照地27.02g/kg,火烧地土壤有机碳含量明显低于刈割耙除地和对照;土壤有机碳含量与土壤温度、呼吸速率、pH值及大团聚体含量显著相关。

羊草与大针茅根系构型对水分梯度响应的比较研究

羊草(Leymus chinensis)与大针茅(Stipa grandis)是内蒙古锡林郭勒典型草原的两大建群种,也是内蒙古草原的重要优良牧草。选取锡林郭勒草原以大针茅和羊草为优势种的围封草场为研究样地,通过原状土柱移栽,进行了两年的水分梯度控制实验(150、300、450、600 mm),分别模拟当地年降雨量由干旱年到是湿润年的变化情况,分析比较羊草种群和大针茅种群地上高度和根系构型对水分梯度的响应情况。结果表明:相比大针茅种群,羊草种群对水分梯度的响应更敏感,随着水分梯度的增加,羊草地上高度和根系直径显著增加,根系长度和根系深度显著减少;而大针茅的地上高度和根系特征各项指标均没有显出与水分梯度的相关性,显然大针茅比羊草更能适应干旱生境。在干旱条件(模拟年降雨量150 mm处理)下,大针茅种群地上高度达到峰值,生长状况良好;羊草种群则采用地上个体小型化,地下主根变细,分叉,向土壤深层扩展的生长策略。因此,在气候变化背景下,干旱化的气候将导致大针茅种群在群落中的优势地位逐渐增加,反之羊草种群则会随着气候湿润化而占据更大的优势。

亚洲小车蝗对内蒙古典型草原3种禾本科植物取食特性研究

通过了解亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus的取食特性,为有害生物的防治和草原生态环境的保护提供理论依据。在分析亚洲小车蝗发生与羊草Leymus chinensis、克氏针茅Stipa krylovii及糙隐子草Cleistogenes squarrosa等3种禾本科植物特征参数关系的基础上,通过罩笼试验调查了罩笼内亚洲小车蝗3~5龄蝗蝻的存活率,比较了亚洲小车蝗的取食数量、取食高度及取食率等特性。结果表明,克氏针茅和糙隐子草生态优势度与亚洲小车蝗发生数量显著正相关,亚洲小车蝗喜食克氏针茅和糙隐子草(0.25≤RFN<0.5),少食羊草(0.025≤RFN<0.25)。4龄和5龄蝗蝻对克氏针茅和糙隐子草取食量显著大于羊草。亚洲小车蝗取食高度位于植物中下部(9~10cm),与3种植被高度无关;取食后上部掉落造成损失,特别是对克氏针茅的为害更大;亚洲小车蝗取食克氏针茅和糙隐子草时的存活率显著高于取食羊草时的存活率。结论:以克氏针茅和糙隐子草为优势植物的典型草原更适合亚洲小车蝗的发生与为害,应加强该类草原亚洲小车蝗的监测预警和防控。

气候变化对大针茅和羊草物候变化的影响

文章以大针茅(Stipa grandis)和羊草(Leymus chinensis)为研究对象,通过对东乌珠穆沁旗草原2004—2018年大针茅和羊草的返青与黄枯情况进行调查,并结合气象资料进行相关性分析。结果表明:(1)大针茅的返青期以9.8 d/(10 a)的速度明显提前,而黄枯期则以2.4 d/(10 a)的速度推迟。羊草的返青和黄枯日期与大针茅基本一致,其返青期以8.8 d/(10 a)的速度提前,而黄枯期则以2.9 d/(10 a)的速度推迟;(2)相关性分析表明:两者生长季长度与4月平均气温呈显著正相关关系(P<0.05),其生长季长度均与4月18日0~20 cm土层土壤相对湿度呈显著正相关(P<0.05),也与8月18日10~20cm土层土壤相对湿度呈显著正相关(P<0.05);牧草产量指标之间相关性多达极显著相关水平(P<0.01)。

羊草草原和贝加尔针茅草原生态系统呼吸的差异分析

应用静态暗箱-气相色谱法对羊草草原和贝加尔针茅草原的生态系统呼吸CO2通量进行了测算,分析了生态系统呼吸的影响因素,比较了2种草原生态系统呼吸的差异并分析了产生差异的原因.观测期间羊草草原生态系统呼吸CO2通量平均为(12.03±2.10)mg·(m2·min)-1,显著低于贝加尔针茅草原[(20.09±4.41)mg·(m2·min)-1];而羊草草原生物量显著大于贝加尔针茅草原(p<0.001).羊草草原和贝加尔针茅草原生态系统呼吸都与温度(箱内气温、5cm和15cm地温)具有显著的指数函数关系.通过偏相关分析发现,在地温作为控制变量时,生态系统呼吸与土壤Eh、pH间不再具有显著的相关性,Eh、pH对CO2通量的影响可能是由地温变化间接引起的,而CO2通量与活体生物量呈现出了一定的相关性,与凋落物生物量无显著相关性.2种草原的CO2通量都可以用温度指数模型进行很好地模拟,基于地温的模拟效果(R2为0.568～0.639)显著好于基于箱内气温的(R2为0.323～0.426).地温是2种草原生态系统呼吸最重要的影响因素,它掩盖了地上部植物体对生态系统呼吸的影响.在该区域,土壤呼吸占生态系统呼吸比例较高,贝加尔针茅草原较高的有机质含量导致了其生态系统呼吸CO2通量较高.

不同放牧强度下内蒙古温带典型草原优势种植物防御策略

放牧是草原的主要利用方式,但对牧草造成了一定的生物胁迫。面对生存压力,牧草会通过调节初级与次级代谢过程启动防御机制。该研究以内蒙古温带典型草原优势种植物为研究对象,通过测定其在5个放牧水平下不同营养器官中的次级代谢产物及木质素等含量,探讨大针茅(Stipa grandis)和羊草(Leymus chinensis)的各营养器官在防御机制中的角色及其碳氮权衡策略。结果表明:面对放牧胁迫,大针茅和羊草会产生大量的单宁、总黄酮、酚类以及生物碱等次级代谢产物,并以叶片为主要的合成及储存器官。中度放牧使羊草的化学防御机制得到较充分的诱导及表达。但二者地上部分木质素含量并无显著增加,因此,二者在避牧性机制上更倾向于化学防御而非机械防御。由于羊草有更高的氮利用效率,这使得羊草可以通过碳氮两种代谢途径进行防御,但大针茅在生长初期并不能将氮高效地分配到化学防御中。大针茅和羊草在生长初期面对轻度放牧胁迫,较多的资源仍然用于初级代谢,增加了植物耐牧性。因此,轻度放牧有利于提高牧草的碳氮资源利用效率、提高生态系统生产力及稳定性。