8年围封对内蒙古荒漠草原植物和土壤的影响

为了探讨围封对荒漠草原植物和土壤的影响,在内蒙古短花针茅荒漠草原设计了不同放牧强度的试验,试验采用完全随机区组的设计,一共有3个区组,每个区组有4个处理,分别为围封、轻度放牧、中度放和重度放牧。试验期间采用样方法对样地内的植物进行了调查以及对土壤的全氮、全钾、全磷、速效钾、速效磷含量和pH进行了测定,我们的研究得出了以下主要结论:围封显著的增加了植物群落的盖度、密度、生物量和丰富度(P<0.05),同时也显著的增加了香浓熵指数、香浓维纳指数、辛普森指数、均匀度指数和丰富度指数(P<0.05)。围封对土壤全氮、全钾、全磷、速效磷和pH都没有显著的影响。在短花针茅荒漠草原,短期围封可以增加植物的多样性和生物量,但是对土壤没有影响。

增温和施氮对内蒙古荒漠草原土壤理化性质的影响

利用红外线辐射器模拟全球气候变暖,以硝酸铵(NH 4NO 3)为氮源进行施氮处理,探讨增温和施氮对内蒙古短花针茅荒漠草原不同深度淡栗钙土pH值以及水分、铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾含量的影响。结果表明:增温极显著增加了0~30cm土壤硝态氮含量(P<0.01),对土壤pH值、含水量以及铵态氮、速效磷和速效钾的含量无显著影响。施氮处理极显著降低了土壤pH值(P<0.01),极显著增加了硝态氮含量(P<0.01),对土壤含水量以及铵态氮、速效磷和速效钾含量无显著影响。施氮+增温处理下土壤铵态氮、硝态氮和速效磷含量的增加幅度高于单独增温或施氮处理。增温条件下,土壤含水量以及铵态氮、速效磷、速效钾含量随土层深度的增加而减少,pH值逐渐增加,0~10cm土层含水量、铵态氮和速效钾含量与下层土(10~20cm、20~30cm)差异显著(P<0.05)。施氮条件下,土壤pH值、硝态氮含量随土层深度的增加逐渐增加,土壤含水量、速效钾含量逐渐降低,0~10cm土层含水量与下层土(10~20cm、20~30cm)有显著差异(P<0.05)。

增温和施氮对内蒙古荒漠草原土壤团聚体稳定性及碳含量的影响

以内蒙古荒漠草原淡栗钙土为研究对象,在自然条件下开展增温和施氮试验,试验采取裂区试验设计,以增温为主处理因子,施氮为副处理因子,探讨在长期增温和施氮条件下对土壤团聚体组成、稳定性及有机碳含量的影响。结果表明:在各处理下,以250~2000μm粒级团聚体含量最高,总体表现为>250μm粒级占优势级,土壤结构较为稳定;增温增加了土壤团聚体的稳定性,施氮、增温+施氮降低了土壤团聚体的稳定性,但均表现为不显著(P>0.05);增温仅显著降低了>2000μm粒级内土壤有机碳含量(P<0.05),对其他粒级无显著影响(P>0.05),施氮、增温+施氮处理对土壤团聚体内各粒级有机碳含量无显著影响(P>0.05);有机碳储量在各处理下无明显变化规律,除>2000μm内有机碳储量对照表现最高外,其余粒径下有机碳储量均表现为在施氮处理下最高。

中国草地固碳减排研究现状及其建议

随着经济的快速发展,温室气体的排放量不断增加,加之人类对自然资源的利用强度逐渐增加,导致全球生态系统的固碳能力减弱,大气中的温室气体浓度达到新高,所造成的温室效应已经成为国际社会普遍关注的重大全球性问题。中国草地碳汇资源得天独厚,发展草原碳汇经济成为履行国际承诺、打造碳汇新经济、建设美丽中国的重要载体。综述中国草地固碳减排现状及其影响因素,包括草地碳汇和家畜生产减排研究、气候变化背景下的草地碳汇、人工草地建设等方面,并提出中国草地固碳减排发展建议,以期为中国实现碳达峰、碳中和及草地固碳减排的贡献提供理论基础,为推动我国社会高质量发展、创造高品质生活提供坚实的技术支撑。

不同刈割时期和留茬高度对羊草割草地产量和品质的影响

适宜的留茬高度对羊草割草地的牧草生长与牧草营养品质有着重要的作用。本文以呼伦贝尔羊草割草地为研究对象,研究不同的刈割时期与刈割留茬高度对牧草的经济产量及养分含量的影响。本实验设置3个刈割时间,4个留茬高度,每个处理3次重复,采用随机区组实验设计。结果表明,8月15日刈割的植物群落地上生物量显著高于其他刈割时期;随着刈割时间的推迟,群落ADF和NDF含量先上升后下降。留茬高度2 cm的群落地上生物量显著高于留茬高度8 cm(P<0.05),但与留茬高度5 cm间无显著差异(P>0.05),不同刈割时期不同留茬高度下群落粗蛋白(CP)含量无显著差异(P>0.05)。呼伦贝尔羊草割草地适宜刈割时间为8月15日左右,以留茬高度2-5 cm为宜。

东乌珠穆沁旗天然草地地上生物量与物种数的空间变化

为给东乌珠穆沁旗草地环境保护和草地畜牧业可持续发展提供数据支持和理论支撑,以东乌珠穆沁旗2020年调查数据为基础,采用地统计及拟合函数等研究方法,对东乌珠穆沁旗天然草地地上生物量与物种数的空间变化特点及相互关系进行了研究。结果表明,东乌珠穆沁旗草地物种数单位均值上的变异程度高于地上生物量,但空间异质性地上生物量略高于物种数;物种数空间分布的自相关尺度大于地上生物量,前者主要表现为经度上的变化规律,后者在经纬度上均存在相应变化特点;当物种数小于14种时伴随物种数的增大地上生物量急剧增加,当物种数大于14种时多物种效应呈单峰曲线变化形式。

基于二次调查的扎鲁特旗草地退化状况比较研究

为了分析扎鲁特旗草地资源和退化状况,2016年8月,在遥感监测的基础上,试验采用地面样地调查法对扎鲁特旗10个苏木(镇)的草原植物群落特征进行了研究,与1980—1985年内蒙古自治区草原勘测设计院的调查结果进行对比。结果表明:2016年,扎鲁特旗的轻度退化草地占1%,中度退化草地占17%,重度退化草地占82%。该旗草地植物群落的物种组成发生明显改变,灌木虎榛子(Ostryopsis davidiana)、土庄绣线菊(Spiraea pubescens)和西伯利亚杏(Armeniaca sibirica)等的数量减少;优势种线叶菊(filifolium sibiricum)、大针茅(Stipa grandis)和贝加尔针茅(S.baicalensis)的数量大幅度减少,优势度下降;优良牧草羊草(Leymus chinensis)、中华隐子草(Cleistogenes chinensis)和花苜蓿(Medicago ruthenica)等的活力下降,竞争力降低;一年生虎尾草(Chloris virgata)、蒺藜(Tribulus terrester)和止血马唐(Digitaria ischaemum)等数量增多,生长旺盛。说明该旗植物群落的生态功能下降,结构趋于简单化。

草地生态学经典文集《草原生态系统研究》

《草原生态系统研究》是中国科学院内蒙古草原生态系统定位站的科研人员共同的科研成果的系列文集(共六集,收录134篇论文)。该文集主要内容包括植物生理生态、种群生态、群落生态、生态系统生态、动物生态、微生物生态、人工草场建设与退化草场改良、利用,以及草地植物区系和兽类区系特征等方面。国际著名生态学家、美国亚利桑那州立大学邬建国教授在近些年仍然推荐阅读。该系列文集虽已发表了多年,但书中的很多基本特征和原理、研究方法对我们现在的研究仍然适用,特别适合于林草部门合并以来,想要了解草原的林业工作者。

修复措施对科尔沁盐碱化草地枯落物分解的影响

对中度和重度盐碱化草地采取铺沙+补播、施有机肥+补播两种修复处理措施,研究枯落物分解一年期间的质量残留率及养分残留率。结果表明:枯落物分解一年后各处理中枯落物分解速率快慢依次为对照>施有机肥>铺沙,处理间差异显著;中度盐碱化草地枯落物质量残留率、木质素、碳、氮和钾残留率等均高于重度盐碱化草地,纤维素残留率低于重度盐碱化草地;枯落物的残留率与碳、钾含量呈正相关,与纤维素和木质素含量呈负相关。

基于转录组测序的紫花苜蓿耐盐相关转录因子挖掘研究

为鉴定紫花苜蓿响应盐胁迫的转录因子,本研究以紫花苜蓿耐盐品种中苜1号和敏盐品种WL323为研究对象,采用200 mmol/L NaCl胁迫,分析胁迫后0、6、12、24 h紫花苜蓿根部组织转录组数据。结果表明,两个品种间响应盐胁迫差异表达的转录因子共758个,GO分析发现差异转录因子主要富集在代谢过程、结合、细胞过程,KEGG显著性富集分析发现差异转录因子富集在植物激素信号转导通路。对比植物激素信号转导通路中差异转录因子的相对表达量和表达模式,挖掘出10个调控紫花苜蓿耐盐性的关键候选转录因子。qRT-PCR分析表明,随机挑选的6个转录因子与转录组测序结果基本一致。

氮水添加改变内蒙古典型草原两种优势植物的氮吸收偏好

植物对不同形态氮的吸收直接影响输入到生态系统中氮的去向和氮动态的变化,但是资源添加如何影响植物氮吸收偏好仍不明确.本研究依托内蒙古典型草原连续开展了10年氮、水添加实验平台,选择克氏针茅(Stipa krylovii)和冰草(Agropyron cristatum)两个优势物种为研究对象,使用15N自然丰度法测定植物叶片和土壤各形态氮含量及其同位素特征,利用同位素混合模型量化不同氮源对植物氮的贡献,探究植物氮吸收偏好及其对资源添加的响应.结果表明,(1)自然状态下硝态氮和铵态氮对植物氮的贡献分别约为80%和20%;(2)氮添加减小了两种植物对硝态氮的利用,水分添加降低了克氏针茅而提高了冰草对硝态氮的利用,氮、水处理对植物氮吸收偏好的影响具有显著的交互作用.结果揭示,内蒙古典型草原优势植物在自然状态下主要利用较丰富的硝态氮,对较贫瘠的铵态氮利用较少;并且氮吸收特征随着资源添加而改变,水分对氮吸收的影响受到了氮素供给的调节.未来氮沉降加剧和硝态氮比例增加并非总是产生负效应,很可能促进温带草原优势植物的生长,减缓全球环境变化的生态后果.

牛角花齿蓟马取食对苜蓿防御酶活性及编码基因的影响

为了探究蓟马取食对苜蓿防御酶活性及相关基因的影响,以草原4号紫花苜蓿(Medicago sativa L.cv.Caoyuan No.4)为材料,分别在紫花苜蓿生长59 d前(分枝期)的0 d(对照)、7 d和14 d接种牛角花齿蓟马(Odontothrips loti),测定叶片的防御酶活性,并结合转录组数据分析其编码基因的表达量变化。结果表明:接种蓟马后苜蓿叶片脂氧合酶(LOX)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和多酚氧化酶(PPO)活性显著升高(P<0.05),取食第14 d比对照分别升高了133.30%、120.80%和25.47%;过氧化物酶(POD)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性在蓟马取食后第14 d最高,分别比对照升高了93.60%(P<0.05)和11.90%;超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性在蓟马取食后第7 d最高,分别比对照显著升高了82.60%和18.60%(P<0.05)。转录组数据发现编码POD的14个基因中的13个、编码PAL的14个基因中的11个、编码LOX的17个基因中的12个以及编码PPO的全部基因在蓟马取食后表达量均显著上调;而蓟马取食对编码SOD、GR和GSH-Px的不同基因的表达影响不同。苜蓿可能通过调节自身防御酶活性变化及相关编码酶基因的表达应对蓟马取食为害。

不同降水条件下内蒙古荒漠草原主要植物物候对长期增温和氮添加的响应

植物物候是生态系统对气候变化响应的重要指示器,是植物生产力与植被动态模拟的重要参数。但是植物物候对全球变化的响应是否存在年际间变异、年内变异、物种间变异或生境间变异,以及如何改变,目前仍然不明确。该研究基于内蒙古荒漠草原长期增温和氮添加实验平台,选择优势植物短花针茅(Stipa breviflora)、冷蒿(Artemisia frigida)和木地肤(Kochia prostrata)为研究对象,使用物候打分观测方法和Richards生长曲线拟合方法,研究了实验处理第11、12和13年(2016–2018年)期间增温和氮添加对植物物候的影响。研究结果表明:(1)短花针茅开花时间集中在第129–145天,冷蒿开花时间集中在第230–248天,木地肤开花时间集中在第194–222天。增温、氮添加和增温+氮添加均使短花针茅和木地肤开花时间趋于提前,冷蒿开花时间趋于推迟。(2)短花针茅结果时间集中在第134–148天,冷蒿结果时间集中在第241–260天,木地肤结果时间集中在第207–231天。增温、氮添加和增温+氮添加处理均使短花针茅和木地肤结果时间趋于提前,冷蒿结果时间趋于推迟。(3)短花针茅生殖生长持续12–25天,冷蒿生殖生长持续48–55天,木地肤生殖生长持续45–77天。增温、增温+氮添加缩短了短花针茅而延长了冷蒿和木地肤的生殖生长时间。

茉莉酸甲酯对苜蓿抗蓟马性及其生理指标的影响

为探究外源茉莉酸甲酯(MeJA)对苜蓿抗蓟马性的影响,本研究以草原4号紫花苜蓿为材料,分别外源喷施0.01 mmol/L MeJA、0.10 mmol/L MeJA、1.00 mmol/L MeJA、1.00 mmol/L茉莉酸合成抑制剂(DIECA),连续喷施3 d后接种牛角花齿蓟马(Odontothrips loti),测定蓟马接种0、7、14 d后的虫口数。在此基础上,分析不同处理下苜蓿叶片相关生理指标(氧化防御酶、次生代谢物、可溶性蛋白和可溶性糖含量)的变化,探究MeJA影响苜蓿抗蓟马性的生理机制。结果表明:与对照(喷施蒸馏水,CK)相比,低浓度的MeJA(0.01 mmol/L和0.10 mmol/L)可显著降低蓟马危害7 d和14 d后的叶片虫口数(P<0.05),1.00 mmol/L MeJA处理显著降低蓟马危害14 d后的虫口数,DIECA处理对蓟马虫口数没有显著影响。外源0.10 mmol/L MeJA处理显著增强了未接种蓟马苜蓿叶片过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、脂氧合酶(LOX)的活性以及单宁和类黄酮含量(P<0.05)。接种蓟马7 d后,外源MeJA处理的苜蓿叶片PPO和LOX活性显著高于CK,而SOD和PAL活性及类黄酮含量显著低于CK(P<0.05);外源DIECA处理显著增强了SOD的活性和可溶性蛋白含量(P<0.05),而POD和PPO活性以及单宁和类黄酮含量均显著低于CK(P<0.05)。接种蓟马14 d后,外源MeJA处理叶片的POD、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、LOX活性和单宁含量均显著高于CK,类黄酮、可溶性糖和可溶性蛋白含量均显著低于CK(P<0.05);外源DIECA处理的谷胱甘肽还原酶(GR)和PAL活性以及类黄酮、总酚、可溶性蛋白、可溶性糖含量均显著低于CK(P<0.05)。综合以上结果表明,外源MeJA能通过调节苜蓿生理防御反应来增强其抗蓟马性。

不同盐碱地紫花苜蓿及其青贮品质的研究

为了研究不同盐碱地紫花苜蓿营养品质及其青贮后的营养品质和发酵品质的差异性,试验按照土壤含盐量设置NS(含盐量≤1 g/kg)、LS(含盐量>1~≤2 g/kg)、MS(含盐量>2~≤4 g/kg)、HS(含盐量>4 g/kg)处理,每个处理3个重复,苜蓿刈割后分别青贮发酵30 d和60 d,并分析苜蓿原料及青贮后的干物质(DM)、粗蛋白(CP)、非结构性碳水化合物(NSC)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF),以及青贮后的DM、CP、ADF、NDF、NSC、pH值、乳酸(LA)、乙酸(AA)含量。结果表明:盐碱化程度对苜蓿原料营养品质有较大影响,HS处理的苜蓿原料DM含量最高,NS处理的苜蓿原料DM含量最低。LS处理的苜蓿原料CP含量最高。分别在青贮发酵30天和60天时,4个处理间的青贮苜蓿DM含量均差异显著(P<0.05),随着盐碱化程度的增大,青贮饲料的CP含量逐渐降低,且HS处理的苜蓿青贮CP耗损量最小。在发酵60天时,各处理组pH值从大到小排序为NS>LS>HS>MS。分别在青贮发酵30天和60天时,MS处理的青贮苜蓿的LA含量显著高于其他处理(P<0.05)。不同盐碱化苜蓿在青贮发酵过程中,LS、MS、HS的青贮苜蓿在发酵前后营养物质的耗损量均较小。说明中度盐碱地(MS)苜蓿原料营养品质最佳,NSC和CP含量较高,充足的营养物质可以提供足够的发酵底物。且青贮发酵60 d后,中度盐碱地苜蓿青贮营养品质最佳。

阿拉善荒漠区两种跳鼠种群年龄结构及其季节动态特征

2014~2016年在阿拉善荒漠区选择开垦、轮牧和禁牧三种典型生境,应用夹日法对五趾跳鼠和三趾跳鼠进行野外调查,并对两种跳鼠的年龄结构及其季节变化特征进行分析。结果表明,在三种不同类型生境中五趾跳鼠和三趾跳鼠均以II龄组数量为最高;五趾跳鼠种群在开垦生境中为下降型种群,在轮牧和禁牧生境中夏季为增长型种群,春季和秋季为下降型种群;三趾跳鼠种群在开垦和轮牧生境中3个季节均为下降型种群,在禁牧生境中春季为增长型种群,夏季为下降型种群。

不同根颈直径苜蓿生理生化特性对低温胁迫的响应

为了探究不同颈粗苜蓿(Medicago sativa L.)的抗寒性与其根颈中生理生化特性的关系。以‘公农1号’紫花苜蓿为试验材料,对不同颈粗(3.50 mm,5.25 mm,7.00 mm)苜蓿根系进行低温胁迫(4℃,-10℃,-15℃,-20℃)处理,测定了苜蓿根颈活力、非结构碳氮含量和抗氧化酶活性。结果表明:低温胁迫对苜蓿根颈活力、非结构碳氮含量、非结构碳氮比(Cnstructured carbon nitrogen ratio,C/N)及过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性均有极显著影响(P<0.01);随低温胁迫的增加不同颈粗的苜蓿根颈活力均降低,可溶性糖和可溶性蛋白含量均呈增加-降低-增加的变化,淀粉含量、C/N和CAT活性均呈先增加后降低的趋势;苜蓿根颈活力大小与根颈中可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、CAT活性及C/N显著相关(P<0.05)。研究认为,根颈直径大的苜蓿抗寒性较强,其通过调控根颈中可溶性蛋白、可溶性糖含量和CAT活性及C/N以适应低温胁迫。

草畜平衡奖励对荒漠草原家庭牧场的影响

基于四子王旗荒漠草原家庭牧场的调研数据和植被监测数据,通过植物群落数量特征计算植物多样性指数,构建草畜平衡模型和多元线性回归模型,比较第一轮、第二轮草畜平衡奖励在草地植被、草畜能量平衡和经济收入层面的实施效果。结果表明:四子王旗草畜平衡区载畜率显著下降,植被高度、盖度、物种数、生物量和Margalef丰富度指数显著增加;草畜能量呈夏季能量充足,冬季能量不足的不均衡态,但全年草畜能量趋于平衡;影响牧民收入的主要因素由成本类逐渐转变为牧业规模类和收入类,补贴收入开始显著影响牧民收入。草畜平衡奖励有利于当地植被的生长与恢复,缓解了草畜能量供需不平衡的矛盾,并改变了牧民收入的经济结构,促进牧民增收和收入结构多元化,补贴收入成为一项重要的收入来源。整体而言,草畜平衡奖励在当地已有一定成效。未来草畜平衡奖励政策的制定与实施应加强对草畜能量季节不平衡等问题的研究,精细化补助方案,以促进家庭牧场的可持续发展。

不同牧草品种用作绿肥对盐碱地土壤养分的影响

通过对国内外9个不同牧草品种在盐碱地进行单播及2个混播处理,测定孕穗期(孕蕾期)和压青后不同牧草品种对土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮(碱解氮)、速效钾以及pH值的影响,进而评价遴选适合在盐碱地栽培种植的牧草品种作为备选绿肥。试验结果表明:不同牧草品种均可有效提高土壤有机质含量,效果由高到低依次为甜燕2号+草原224饲用豌豆、新疆毛苕子、当地白豌豆和Savane毛苕子,分别比对照组提高了4.76倍、4.00倍、3.44倍和3.14倍;不同绿肥对土壤N、P、K的提高程度不同,以Nacre箭筈豌豆、草原224饲用豌豆、当地黑豌豆和当地白豌豆表现较好,都显著高于对照(P<0.05);速效氮和速效钾含量在绿肥处理后都有不同程度的提高,其中新疆毛苕子、当地白豌豆和Savane毛苕子等都表现较好。不同牧草在压青后对土壤pH值有不同的影响,但Savane毛苕子、新疆毛苕子和当地白豌豆压青后均有显著降低(P<0.05)。综合各项指标来看,新疆毛苕子、当地白豌豆和Savane毛苕子比较适合作为在盐碱地种植的绿肥作物。

北方野生罗布麻叶片氨基酸种类及含量分析

为研究不同野生罗布麻居群氨基酸的含量和品质,对吉林省白城市、内蒙古杭锦旗、内蒙古扎鲁特旗、甘肃省金塔县、甘肃省民勤县5个不同居群的罗布麻叶片的氨基酸含量进行了测定与比较分析,并且参考WHO/FAO修订的必需氨基酸模式谱评价了罗布麻叶片的营养价值。结果表明:不同野生罗布麻居群均检测出17种氨基酸,其中药用氨基酸有8种,必需氨基酸有7种;这两类氨基酸含量甘肃省民勤县的最高(分别为9.260%和6.114%),内蒙古杭锦旗的最低(分别为4.843%和3.268%);通过聚类分析将5个居群分为3类,甘肃省金塔县野生罗布麻居群和甘肃省民勤县野生罗布麻居群聚为一类,吉林省白城市野生罗布麻居群和内蒙古扎鲁特旗野生罗布麻居群聚为一类,内蒙古杭锦旗野生罗布麻居群独自为一类;在5个野生罗布麻居群中,内蒙古扎鲁特旗的罗布麻叶片营养价值为最高。