青藏高原气候变化与高寒草地

综述了近五十年来青藏高原气候和高寒草地的变化趋势,阐述了气候变化对高寒草地的可能影响。气候变化主要通过水、热过程及其诱导的环境变化对青藏高原高寒草地产生显著的影响。主要过程包括:气候变化对气候带、植被带、植物、植物群落、农业生产以及生态系统固碳潜力等的影响。从目前的观测和研究结果来看,有关青藏高原气候变化及其对高寒草地的可能影响都还很难得出一致的结论。因此,如何科学评价气候变化及其预测和评价对高寒草地结构和功能的潜在影响,以及如何将已经发生的变化纳入到全球变化模型或评价体系中,以便更加精确地评估气候变化的长期影响,将成为必须要回答的关键科学问题。

内蒙古典型草原主要草食动物食性及其营养生态位研究——以羊草群落为例

为探讨典型草原主要食草动物(绵羊、达乌尔黄鼠和亚洲小车蝗)的食性及其种间生态位变化与草原退化的关系,以内蒙古典型草原为研究对象,于2003年7-8月运用饱和链烷技术研究羊草群落不同放牧强度下绵羊、达乌尔黄鼠和亚洲小车蝗的食性及其生态位变化。结果表明,随牧压的增大,群落中羊草和克氏针茅的数量减少,星毛委陵菜比例增加;随牧压的增加,绵羊采食黄囊苔草的比例显著增加,在重度放牧区,绵羊没有采食西伯利亚羽茅和米氏冰草,而是增加了对星毛委陵菜的采食;达乌尔黄鼠在围栏内采食羊草的比例显著高于围栏外放牧区;但在围栏内没有采食米氏冰草、黄囊苔草和星毛委陵菜;围栏内无法捕捉亚洲小车蝗,在放牧区亚洲小车蝗对克氏针茅的采食随牧压的增加显著降低,但增加了对米氏冰草和星毛委陵菜的采食。三者同时采食羊草和糙隐子草,且对羊草的选择性指数最高;随牧压的增大,绵羊的生态位宽度变宽,而达乌尔黄鼠和亚洲小车蝗的生态位宽度变窄,三者生态位重叠程度类似。因此,重度放牧改变了羊草群落的植被组成,使其演替为星毛委陵菜群落,从而导致了草地的退化,而鼠类和蝗虫的危害则加剧了草地的退化演替,三者对草地资源的共同掠夺导致草原严重退化。

内蒙古典型草原主要草食动物食性及其营养生态位研究——以大针茅群落为例

为探讨典型草原主要食草动物绵羊(Ovis aries)、达乌尔黄鼠(Spermophilus dauricus)和亚洲小车蝗(Oedaleus asiaticus)的食性及其种间生态位变化与草原退化的关系,以内蒙古典型草原为研究对象,于2003年7-8月运用饱和链烷技术研究大针茅(Stipagrandis)群落不同放牧强度下绵羊、达乌尔黄鼠和亚洲小车蝗的食性及其生态位变化。结果表明:随牧压的增大,群落中羊草(Leymus chinensis)和大针茅的数量减少,糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和猪毛菜(Salsola collina)比例增加;绵羊、达乌尔黄鼠、亚洲小车蝗3种食草动物采食的牧草种类和比例存在一定的差异,但同时采食羊草、猪毛菜和大针茅时优先采食羊草;随牧压的增大,达乌尔黄鼠和亚洲小车蝗的生态位宽度变宽,且在放牧区绵羊的生态位宽度最大,三者生态位重叠程度类似。放牧改变了大针茅群落的植被组成,使其演替为糙隐子草群落,3种食草动物对草地资源存在激烈的竞争,因此,控制鼠、虫的种群密度,防止鼠、虫害的发生对保证放牧家畜的食物安全具有十分重要的现实意义。

不同季节适度放牧对高寒草甸植物群落特征的影响

于2007～2011年对青藏高原高寒矮嵩草草甸在不同季节适度（牧草利用率35％～60％）放牧处理（不放牧、夏季放牧和冬季放牧）下的植物群落组成和物种多样性进行观测研究,结果表明：（1）经过长期的不同季节的适度放牧处理后,夏季放牧与冬季放牧均降低了禾本科植物功能群的比例,提高了杂草类植物功能群的比例.（2）与未放牧（对照）相比,夏季放牧处理下莎草科植物矮嵩草和杂类草蒙古蒲公英、鹅绒委陵菜的相对生物量分别增加了151.38％和318.87％ 、344.15％,禾本科植物异针茅相对生物量降低了41.16％；冬季放牧鹅绒委陵菜相对生物量增加了124.08％,禾本科植物草地早熟禾减少了45.99％,但夏季放牧和冬季放牧对二柱头藨草、紫羊茅、垂穗披碱草、花苜蓿和高山唐松草等植物的影响均不显著.（3）总体上不同季节适度放牧对植物群落物种丰富度、多样性指数以及均匀度指数的影响均不显著,但对这三者的影响随年份变化而变化.

内蒙古荒漠草原主要草食动物食性及其营养生态位

为探讨荒漠草原主要食草动物(绵羊、达乌尔黄鼠和亚洲小车蝗)的食性及其种间生态位变化与草原退化的关系,以内蒙古苏尼特右旗荒漠草原为研究对象,于2003年7—8月运用饱和链烷技术研究小针茅群落不同放牧强度下绵羊、达乌尔黄鼠和亚洲小车蝗的食性及其生态位变化。结果表明:随牧压的增大,群落中小针茅数量显著减少,猪毛菜比例随着增加;绵羊、达乌尔黄鼠、亚洲小车蝗3种食草动物的主要食物均来源于猪毛菜,且采食比例随牧压增大而递增;3种食草动物对牧草的选择性指数随牧压的变化而变化,双齿葱和多根葱优先被采食;三者生态位重叠程度很高且生态位宽度随牧压的增加而变窄。重度放牧改变了小针茅群落的植物组成,使其演替为猪毛菜群落,3种食草动物对草地资源存在激烈的竞争,因此,控制鼠、虫的种群密度,防止鼠、虫害的发生对保证放牧家畜的食物安全具有十分重要的现实意义。

气候变化对高寒区域植物物候的影响

扼要综述主要环境因子(如温度、降水和雪融时间等)和物种组成对高寒区域植物物候的影响。多数研究表明增温和积雪早融使植物个体和群落的返青期和初花期提前,枯黄期延迟;但降水变化对物候的影响还没有一致的结论。目前对植物地下物候的报道较少,现有的研究发现土壤温度、湿度以及养分有效性等的变化都会对根系物候产生较大的影响,但不同研究给出的根系物候的响应模式并不一致。综合分析表明:研究方法、地点和对象等的不同均会使植物物候对气候变化的响应程度和方向表现出一些差异。在未来的研究中应该尽可能全面观测群落中各物种的物候序列,实现不同观测方法所得结果之间的转换和尺度推演,并加强根系物候和植物生物学机理的研究。

增温对高寒草甸群落凋落物质量动态变化的影响

为了解未来增温条件下,青藏高原高寒草甸凋落物质量如何变化,将有助于增强对高寒草甸生态系统碳源/汇效应的认识。该文通过定位可控的增温试验平台,动态监测了凋落物生物量及其质量的变化。结果表明:增温显著地促进了凋落物的分解速率(F=35.757,P<0.001),降低了凋落物中的C、N含量及其C/N比,但提高了凋落物中的P含量;随着生长季的推移,增温显著增加了木质素含量及木质素/N的比例。说明未来增温条件下,高寒草甸生态系统的C、N循环过程将可能加快。

链烷技术估测典型草原不同放牧率绵羊食性食量方法研究

为了进一步探讨饱和链烷技术在典型草原自由放牧家畜中的应用,定量研究自由放牧绵羊食性及食量,于2004年6-9月在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站放牧样地进行试验,选择体重及体况相近、健康无病的二岁羯羊(内蒙古细毛羊×蒙古羊)60只,按体重(36.9±2.6)kg聚类分组,设置6种放牧率(0,1.33,2.67,4.00,5.33和6.67羊/hm2)的轮牧实验,绵羊采食量的测定选择放牧率为1.33,4.00和6.67羊/hm2的处理,试验开始,每只羊投喂1粒QSM饱和链烷缓释胶囊。食性测定选用全部的放牧率进行,同时辅助全粪法、扣笼法一同评价。试验期内定期收集试验地牧草样品及绵羊粪便样品,使用气相色谱分析牧草和粪样中的链烷含量,应用链烷技术估测放牧绵羊的排粪量、牧草采食比例和干物质采食量。结果表明,植物链烷模式存在种间差异,运用链烷技术估测的排粪量和实际测得排粪量差异不显著(P>0.05),放牧绵羊主要采食7～9种牧草,且不同放牧季节不同放牧率绵羊采食的牧草种类和比例不同,但采食量差异不显著(P>0.05)。本研究表明,运用链烷技术结合扣笼方法可以估测天然草地自由放牧家畜牧草的采食比例、干物质采食量和排粪量。

内蒙古天然草原不同放牧压力下亚洲小车蝗的食性及营养生态位(英文)

植物表皮蜡质中的饱和链烷作为内源指示剂广泛用于评价放牧家畜的食性和食量,但用于天然草原蝗虫食性的评价研究较少。为了探讨天然草原蝗虫的食性及其生态位变化,本研究以内蒙古天然草原为研究对象,于2003年7-8月沿降水梯度选择3种典型植物群落(小针茅Stipa klemenzii、羊草Leymus chinensis和大针茅Stipagrandis群落),在每个植物群落不同放牧压力下小区随机做20个植被样方,样方内植物齐地面刈割,测定其地上生物量和物种多样性,取主要植物种测定其链烷模式,同时采集放牧小区优势蝗虫种亚洲小车蝗Oedaleusasiaticus的粪便,测定其链烷模式,运用链烷技术评价蝗虫的食性及其营养生态位。结果表明:不同植物群落中优势牧草种类及其比例不同,其链烷模式存在种间差异,链烷技术可以评价亚洲小车蝗的食性。亚洲小车蝗的食性在不同植物群落及不同放牧压力下存在显著的差异,在羊草和大针茅群落中,亚洲小车蝗是禾草采食者,主要采食羊草和糙隐子草Cleistogenes squarrosa,且与绵羊的营养生态位重叠指数较低,分别为0.0619和0.0172;在小针茅群落中亚洲小车蝗是杂类草采食者,主要采食无芒隐子草Cleistogenes songorica、猪毛菜Salsola collina和小针茅,且与绵羊的营养生态位重叠指数较高,达到0.1815。因此,放牧不仅改变了群落的植物种类组成,而且直接影响了亚洲小车蝗的食物组成,二者对食物资源利用存在一定程度的竞争。

华北农牧交错带不同放牧强度绵羊食性研究

为探讨华北农牧交错带放牧绵羊的食性与草原退化的关系,本文以河北省张家口市塞北管理区典型草原为研究对象,于2016年7-8月运用饱和链烷技术研究羊草群落不同放牧强度下绵羊食性变化。结果表明:随牧压的增大,群落中羊草(Leymus chinensis)、花苜蓿(Medicago ruthenica)和野韭(Allium ramosum)的数量减少,克氏针茅(Stipa krylovii)、冷蒿(Artemisia frigida)和马蔺(Iris ensata)的比例增加;绵羊采食的牧草种类和比例各存在一定的差异,但绵羊优先采食羊草、野韭和花苜蓿,其次为糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和冷蒿,绵羊不喜食克氏针茅和阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus),拒食马蔺。因此,重度放牧改变了羊草群落的植被组成,优质牧草减少,群落演替为冷蒿、克氏针茅和杂类草群落,从而导致了草地的退化。

链烷技术检测蝗虫食性方法的研究

为验证链烷技术测定蝗虫食性的精确性,确定蝗虫粪便中链烷的回收率。于2007年夏季在内蒙古太仆寺旗天然草地,用优势植物羊草(Leymus chinensis)、糙隐子草(Cleistegenes squarrosa)和克氏针茅(Stipa kylovii)各500g,饲喂360只成虫的亚洲小车蝗(Oedaleus asiaticus)。试验期内每天记录蝗虫实际牧草采食量、采食成分和排粪量,利用气相色谱分析牧草和粪样的链烷含量,应用链烷技术测定蝗虫的牧草采食比例,并与实际值进行比较。结果表明,3种牧草链烷模式存在种间差异;蝗虫粪便中链烷的回收率随链烷长度的增加而线性增加;蝗虫采食羊草、糙隐子草和克氏针茅比例的测定值与实际值存在显著正相关(P<0.05),相关系数分别为0.925 5、0.956 6和0.978 2。因此链烷技术可以精确测定典型草原蝗虫的食物组成。

基于分子生态学网络探究西藏草地放牧对土壤微生物群落的影响（英文）

【目的】揭示西藏地区放牧对在功能基因层面上的微生物相互作用的影响。【方法】利用最近发明的网络工具(基于随机矩阵理论的分子生态学网络)分别在对照和放牧条件下分析基因芯片中碳循环和氮循环基因。【结果】碳和氮循环基因网络在对照和放牧条件下都具有无标度、小世界、模块性和层次性的拓扑学特征。放牧条件下的网络关键基因(模块枢纽和连通者)与对照显著不同。放牧导致网络变得小而紧密,暗示环境压力的存在。地上植物生物量与微生物基因网络显著相关(P=0.001),证实了研究样地地上植物与地下微生物紧密相连。【结论】放牧显著改变了西藏草地在功能基因层面上的微生物相互作用关系。

土壤有机碳库的关键影响因素及其不确定性

土壤是陆地生态系统最大的有机碳库,比植被碳库或大气碳库的两倍还多。准确评估土壤有机碳库是预测全球变化与土壤有机碳之间反馈关系的关键。但目前对土壤有机碳库的估算还存在很大不确定性。该文综述了土壤有机碳库估算及其影响因素和土壤有机碳库估算不确定性的来源和常用的采样方法,以及计算土壤碳汇的最新研究进展。未来技术进步以及模型的不断完善可能会降低土壤有机碳库估算的不确定性,提高其估算的精度。

西藏那曲地区草地畜牧业现状调查及其发展趋势分析

通过对西藏那曲县60户牧民社会经济状况的调查发现,所调查的牧户人口呈成长型结构(即总人口的67%为劳动力人口),但由于牧民受教育水平较低,母畜比例和家畜出栏率均很低,仍然是"自给自足"型的初级草地畜牧业生产水平;牧民收入结构单一,主要来源于草地畜牧业。文章建议扩大母畜的饲养比例,通过新技术提高母畜的繁殖率和产奶量,以提高当地牧民生产和生活水平,达到增产增收的目的。

棚圈对不同牦牛冬季体重变化的影响

那曲地区冬季长、温度低,导致了天然放牧家畜的体重大幅度下降。研究表明,整个冬季暖棚外早晨8-9点的平均气温只有-16.4℃,而暖棚内平均气温为9.5℃;由于气温高降低了牦牛的维持消耗,所以与暖棚外牦牛相比,整个冬季暖棚内牦牛体重可以少减重9.9kg。因此,暖棚建设只是有效降低牦牛掉膘的幅度,但还不足以达到冬季牦牛不掉膘的目标。

补饲精料补充料对半舍饲牦牛生产性能的影响

那曲地区是西藏重要的草地畜牧业生产基地,牦牛产业是那曲地区畜牧业的主导产业,但牦牛生产性能深受冬季寒冷和营养缺乏的影响。通过暖棚建设,加上对母牦牛、1月龄早期断奶公犊牛以及架子牛补饲精料补充料的试验研究表明,冬季补饲280天期间可以延长母牦牛泌乳期30天,整个泌乳期产奶量从传统天然放牧的194 kg/头提高到238 kg/头,实现利润4,076元;与对照组相比(全年放牧、冬季无暖棚),冬季暖棚+全年补饲精料补充料可使1月龄公犊牛体重多增重78 kg左右;而4个月冬季短期育肥,架子牛可以实现每天增重0.55 kg,传统放牧架子牛反而每天减重0.18 kg。因此,暖棚建设与冬季补饲技术同时实施,可以有效提高牦牛的生产性能和经济效益,是脱贫致富的有效措施。

草地植物物候研究进展及其存在的问题

植物物候是随环境变化表现出的周期性节律变化的事件,对环境变化非常敏感。多数研究发现,增温改变了单个物候事件,如提前了返青期和开花期,推迟了枯黄期;特别是近期发现相对于其他物候序列而言,结实期保持相对稳定,并且物候序列持续期的反应存在等级关系。不同植物个体物候对环境变化的响应模式不同,因而依据植物个体物候很难准确预测群落物候对环境变化的响应模式,所以应该加强群落物候的地面观测研究。尽管放牧是天然草地的主要利用方式,但目前仍然缺乏放牧如何影响气候变化对物候序列影响的研究;尤其是由于研究方法和技术等限制,也缺乏未来气候变化条件下地上与地下物候同步性、物候变化非线性及其机理的研究。

放牧阉牦牛提前出栏甲烷排放强度减排潜力探讨

以阉牦牛提前出栏项目活动为例,按照2006年IPCC国家温室气体清单优良做法指南的计量方法,在同等牧草利用量的前提下,分别对4岁和7岁阉牦牛一生CH4排放总量和单位体重CH4排放量(即排放强度)进行了初步比较分析.发现在同等牧草利用量的基础上,由于饲养一头7岁阉牦牛一生所消耗的牧草量相当于可饲养2.1头4岁的阉牦牛所消耗的牧草量,所以从CH4排放总量而言,前者一生排放CH4总量比后者少86.3 kg.然而,由于后者总体重比前者重192 kg,所以,后者的单位体重CH4排放强度(以CH4/体重计)只有0.973 kg·kg-1,而前者为1.374 kg·kg-1.根据排放强度的概念,在同等牧草消耗量的基础上,如果将一头7岁阉牦牛替代成饲养2.1头4岁的阉牦牛,可以多生产192 kg的活体重,在同样生产192 kg活重的基础上,利用替代法估算后者饲养方式比前者饲养方式可以实现77 kg CH4减排量,即相当于总减排1.6 t CO2当量.因此,基于排放强度减排而不是总量减排的概念,提前出栏有较大的CH4减排潜力.

反刍家畜及其排泄物对N2O和CH4排放的贡献

了解反刍动物及其排泄物对温室气体的贡献以及主要影响因素对于认识全球气候变化及寻找减缓措施都具有重要的社会、经济和生态学意义。本文在综述了大量国内外相关文献的基础上,提出提高家畜营养水平和均衡营养,特别是在天然草原上增加豆科牧草的比例,并通过在饲料中适量添加中链脂肪酸等添加剂,是提高家畜的生产性能、降低CH4排放量的有效措施。同时指出,由于在家畜排泄物处理和利用过程中,降低一种温室气体的排放可能会增加另一种气体的排放,因此,应该根据它们对大气增温潜值的差异,将各种处理下温室气体换算成CO2-C,从而进行比较分析,通过调整综合措施以达到二者总释放量的最低水平;同时还应该考虑到所产生的NH3和亚硝酸盐/硝酸盐对大气和环境的污染。因此,如何提高反刍家畜的饲养与营养、调整放牧管理制度、改善草原群落结构,从而在提高个体生产性能的基础上达到降低家畜总饲养量,最终实现草原生态保护、家畜生产和温室气体排放综合考虑的折衷管理方案,是今后所要解决的科学问题。任何减缓温室气体排放的措施都应该以整个生产系统为基础,从而综合评价所采取措施的有效性。