呼伦贝尔草甸草原生态系统大型土壤动物生态地理特征

对呼伦贝尔草甸草原6种生境的大型土壤动物群落的数量和类群组成、多样性、生态地理分布及群落排序进行研究。从6种生境中共获取大型土壤动物29个类群,优势类群为蚁科和象甲科幼虫,常见类群为线蚓科、食虫虻科幼虫、地蜈蚣目、露尾甲科幼虫、蜘蛛目、象甲科和叩甲科幼虫。各生境大型土壤动物群落优势类群基本相同,个体密度和类群数的垂直分布均具有表聚性,优势度、常见类群、个体密度和类群数及其垂直递减速率存在着一定差异。3种植物群落围封样地大型土壤动物群落多样性指数没有显著差异,但放牧和刈割对大型土壤动物群落多样性指数具有不同程度的影响。对应分析结果表明,3种植物群落围封样地大型土壤动物群落相似性不大,但刈割导致羊草草甸草原和贝加尔针茅草甸草原大型土壤动物群落与线叶菊草甸草原大型土壤动物群落越来越接近,放牧对草甸草原土壤动物群落的影响也很明显,不同的大型土壤动物对生境的偏好存在一定的差异。

影响呼伦贝尔草原土壤有机碳空间变异的主导因素

【背景】土壤有机碳(SOC)是草地生态系统全球碳循环中的关键组成部分。在气候变化和草地土壤退化的背景下,草地碳循环的研究引起了广泛的关注,特别是对草地SOC在不同时间和空间尺度上的动态和驱动因素的深入分析。然而,对草地SOC长期动态变化的估计和空间变异驱动因子分析目前主要基于遥感建模方法和模拟预测,而非直接测量。【目的】评估呼伦贝尔草原不同时期SOC空间变异因子的相对重要性及其变化特征。【方法】基于1980年全国第二次土壤调查数据,在2022年重复了呼伦贝尔草原第二次土壤调查的31个样点的土壤剖面,并通过建立多元线性模型和广义相加模型对这两个时期SOC变化及其驱动因子进行量化分析。【结果】1980—2022年,40年间呼伦贝尔草原SOC由17.25 g·kg^(-1)增加到17.62 g·kg^(-1),增加了0.37 g·kg^(-1)。气候因子的相对重要性从1980年的22.1%增加到2022年的72.9%。相比之下,地形和利用强度因子的相对重要性下降,分别从1980年的38.8%和39.2%下降到2022年的13.5%和13.5%。【结论】气候因子、地形和利用强度共同主导了呼伦贝尔草原土壤有机碳的空间变异。在过去的40多年里,影响草地SOC变化的气候因子已由次要贡献因素演变为主要控制因素。

基于遥感数据的呼伦贝尔草原放牧强度研究

呼伦贝尔草甸草原是我国主要的畜牧业基地,放牧强度直接影响着该草原生态系统的稳定和可持续发展。本文首先建立了研究区草地地上生物量的遥感估算经验模型,然后结合净初级生产力(NPP),研究了草地放牧强度估算方法;基于该方法,利用2014年6月到7月多期Landsat遥感数据计算谢尔塔拉牧场草地地上生物量变化和放牧强度。研究结果表明:所使用方法可较好用于放牧强度的估算,估算结果与实际情况基本吻合,决定系数R2达0.7996;谢尔塔拉牧场的公共放牧区放牧强度范围为1~2.5Au/hm^2,属于过度放牧状态,重度放牧区多位于小型湖泊周围和草地面积较少但牛相对较多的生产队,轻度放牧区多位于围封地;将尺度扩展到海拉尔区分析:所使用方法能够准确地将轻度、中度和重度放牧区分开,且海拉尔区东北方向的放牧强度明显高于西南地区。

呼伦贝尔草原野生豆科牧草资源及植物生态地理区系分析

对呼伦贝尔草地野生豆科牧草的属种组成、生长习性、饲用价值及植物区系进行了研究.结果表明:呼伦贝尔草地现有豆科植物17属64种.这些豆科牧草的生长型中多年生草本植物有52种,占总种数的81.25%;水分生态型中各类中生种类有53种,占总种数的82.81%;大多数种类对典型草原和丘陵草甸草原生境的适应性良好;优等和良等牧草的种类超过60%,饲用价值高.植物区系成分在属的水平上有11个类型,温带成分有14个属,占总属数的82.35%;在种的水平上有13个类型、6个亚型,达乌里-蒙古成分有16种,温带亚洲成分有9种,中国-日本成分有8种,分别占总种数的25.00%,14.06%和12.50%,三者占有较大比例.植物区系特征在属的水平上表现为以温带成分为主,在种的水平上达乌里-蒙古成分等3种类型占较大比例,其他多种分布类型并存,表现为丰富的物种多样性特征.豆科植物决定着草地植被的质量,对豆科牧草植物生态地理区系进行分析,对维护呼伦贝尔草原植物多样性、保持草地生态系统生产力具有重要意义.

呼伦贝尔草原异质生境羊草有性生殖及其生物量分配的研究

在呼伦贝尔草原典型草原的栗钙土围栏草地、草甸草原暗栗钙土围栏草地和草甸草原暗栗钙土割草地等3个异质生境对羊草的有性生殖特征和生物量分配进行研究。结果表明,各个生境羊草生殖分蘖株的有性生殖和生物量分配的指标在一定范围变化,变异系数为8.234%～84.237%。典型草原栗钙土围栏场羊草生殖分配Ⅰ小于草甸草原暗栗钙土围栏场,但生殖分配Ⅱ和生殖分配Ⅲ均大于草甸草原暗栗钙土围栏场,而草甸草原暗栗钙土围栏场羊草的生殖分配Ⅰ、生殖分配Ⅱ和生殖分配Ⅲ均大于草甸草原暗栗钙土割草地。多重比较分析表明,羊草有性生殖特性和生物量分配比率等指标在各个生境之间差异显著。相关分析表明羊草生殖分蘖株的生殖分配Ⅰ与茎和鞘的生物量分配率之间达到显著或极显著的负相关关系。不同生境土壤条件的羊草有性生殖和生物量分配产生可塑性变化。同时,在资源有限的条件下,生殖分蘖株对营养器官和生殖器官的资源投入采取了相互制约的调节策略。

呼伦贝尔草原植物群落空间格局及其环境解释

草地不同植物群落的空间分布结构及群落内部的物种组成结构的研究,一直是草原植物群落生态学最核心的问题之一。在2006年野外实地采样的基础上,运用DCCA除趋势典范对应分析(detrended canonical correspondence analysis)对影响呼伦贝尔草原植物群落结构的地形和土壤环境因素进行了定量的分解。结果表明:纯土壤环境因子可以解释的物种多度变化为12.48%,纯地形因子可以解释的物种多度变化为8.34%,两者耦合的部分为4.76%,不可解释的部分为74.42%。地形因子通过影响水热组合的再分配,对群落结构起起较大作用。在诸多因子中,土壤总氮、有效钾、有效氮、有效磷、有机质以及坡形决定了群落小生境的变化,导致群落类型分布的梯度变化。

放牧制度对荒漠草原生态系统土壤养分状况的影响

从土壤N,P,K及土壤有机质等方面研究了在连续进行了7 a的放牧制度试验对荒漠草原生态系统土壤养分含量的影响。研究结果表明:放牧制度对土壤的养分状况有明显的影响。划区轮牧区和禁牧提高了土壤有机质、土壤氮素、土壤全钾和土壤速效钾含量。土壤表层磷含量划区轮牧区最高。放牧导致碳氮比减少。同时,土壤养分含量随土壤深度的变化在不同处理没有表现出较为一致的变化趋势。禁牧区土壤全氮含量随土壤深度的增加而增加;不同处理土壤速效氮、土壤速效钾含量均随土壤深度的增加逐渐降低;土壤全磷在自由放牧区随土壤深度的增加逐渐升高;土壤速效磷、全钾含量在划区轮牧区随土壤深度的增加逐渐降低;土壤养分含量与土壤深度的拟合曲线为二次幂函数。研究表明,禁牧和划区轮牧较自由放牧可以提高荒漠草原土壤养分元素的含量,有利于遏制草原土壤的退化。

基于高光谱数据的呼伦贝尔草原花期物种识别和覆盖度估算

实时准确地监测草地植物种类和覆盖面积对草原物种多样性研究和生态环境的可持续发展具有重要意义。草地植物在花期具有独特的光谱特征,相比营养生长期,通过花更容易识别物种。花期是遥感识别物种的关键时期。本文利用2008年8月和2010年7月呼伦贝尔草原上麻花头、棉团铁线莲、冷蒿、蓬子菜、黄花菜、有斑百合和细叶百合七种花以及裸土的实测高光谱数据,通过其冠层光谱的特征分析和参量化,找出了各物种之间的光谱差异,且得到了参量化特征识别方法,经验证,当花在样方中的覆盖度大于10%时,识别方法的精度在90%以上。在此基础上,采用线性解混模型,计算样方中各种花的覆盖度,与实际数据相比较,误差在4%左右,证明了线性解混模型用于估算草原上花覆盖度的可行性。

微生物肥料对呼伦贝尔打孔羊草草甸草原土壤微生物及酶活性的影响研究

以呼伦贝尔退化羊草(Leymus chinensis)草甸草原割草场为研究对象,研究在打孔羊草草甸草原施加不同微生物肥料处理下土壤养分、微生物量碳氮和酶活性的变化及影响土壤微生物量碳氮和酶活性的关键土壤因子,旨在为退化羊草草甸草原生态系统的改良、恢复及合理利用提供科学依据。结果表明,(1)水分正常年份,土壤中全碳和全氮含量最高值均出现在腐殖酸+微生物菌剂(F+J)处理,分别比对照(CK)提高1.84%~18.53%、1.24%~31.67%,其他不同处理土壤养分无显著差异。(2)土壤生物活性与土壤水热状况密切相关,在雨水正常的2014年,土壤微生物量碳、氮含量最高值分别出现在F+J和海藻酸+微生物菌剂(H+J)处理,分别比CK提高36.52%和28.56%;在降水较少、气候干燥的2015年,土壤微生物量碳、氮含量最高值分别出现在海藻酸(H)和糖蜜发酵(T),分别比CK提高9.86%和15.02%;(3)打孔+施微肥短期效应能够影响土壤蔗糖酶和过氧化氢酶,2014年土壤蔗糖酶表现为H+J和F+J显著高于其他处理,较CK分别提高了10.68%和10.12%,2015年不同打孔与施微生物肥料处理比CK提高4.72%~9.84%,且腐殖酸(F)、H、T以及F+J处理显著高于CK;2015年土壤过氧化氢酶表现为F和F+J显著高于CK,提高了2.50%。(4)土壤全碳,速效钾、速效氮,电导率分别为土壤蔗糖酶,脲酶,过氧化氢酶的关键影响因子,土壤全磷、速效磷为土壤微生物量的关键影响因子。综合分析表明,施入复合微生物肥料与微生物菌剂有助于提高呼伦贝尔打孔羊草草甸草原土壤微生物量碳氮含量和土壤酶活性,有利于改善草原土壤生物化学肥力状况。

呼伦贝尔草甸草原植被的数量分类和排序研究

在群落样方调查的基础上,研究了物种组成,采用TWINSPAN、DCA、DCCA对呼伦贝尔草甸草原植被进行了数量分类和排序。96个物种分属25科66属,物种丰富度在20.1种/m2。菊科(13种)、禾本科(11种)、豆科(10种)、百合科(8种)、蔷薇科(8种)等科所含物种数最多,分别占到13.4%、11.3%、10.3%、8.2%、8.2%。生活型以多年生草本占绝大多数。TWINSPAN将96个样方划分为13组,根据植被分类原则确定为13个群丛,并对群落学特征给予说明。96个样方的DCA排序结果反映了植物群落类型与环境梯度之间的关系,影响群丛分布格局的主导生态因子为坡位、土壤养分、土壤水分和pH值。优势种的DCA排序图与样方的DCA排序图有很大的相似性。排序结果与分类结果相吻合,反映出植物群落类型和物种分布随环境因子梯度变化的趋势。

MODIS/FAPAR在呼伦贝尔草原区的精度验证与分析

验证MODIS/FAPAR产品在温性草原地区的精度,以提高NPP估算精度,为区域碳平衡监测及合理安排草地畜牧业生产提供服务。该文选取两块2km×2km温性草甸类草地设计和进行FAPAR实测试验。以分辨率为32m的北京-1号卫星遥感数据对样地进行异质性分析,然后进行尺度上推,利用地面实测数据对1km的MODIS/FAPAR草原地区产品进行验证。结果表明,在草地生长季,MODIS/FAPAR产品的草地FAPAR季节变化与实测FAPAR季节变化趋势基本一致,但总体要比实测FAPAR要高,针茅样地MODIS/FAPAR值比实测值要高约13.7%,羊草样地为18.7%。MODIS/FAPAR算法对于局部区域过于粗糙,对草地类型多样的中国来说,需更多的野外试验资料,以反演适合不同草地类型的FAPAR算法。

呼伦贝尔草地野生禾本科牧草生态地理区系研究

通过野外实地考察对呼伦贝尔草地野生禾本科牧草的区系组成、生长习性及属种地理成分进行了调查与分析.结果表明:呼伦贝尔草地现有禾本科牧草42属112种,其中93种为多年生草本,说明多数牧草具有抗寒冷、再生能力强的特点,且适应能力强、分布范围广;在植物区系属的水平上,温带成分占有主要地位;在种的水平上,北温带成分、旧世界温带成分、亚洲温带成分占较大比例.这种区系格局,不仅表现出禾本科野生牧草的物种多样性,而且对种质资源本土化和改良草场,草原地区牧草资源的保存、繁育与合理利用等各方面都具有重要意义.

呼伦贝尔草原FPAR/LAI模型的验证

在呼伦贝尔草原最主要生长季(6、7、8月)对羊草(Leymus chinensis)进行野外实测,分别用PROSPECT模型和SAIL模型对实测数据进行模拟,得到羊草叶片和冠层光谱曲线,分析了曲线特征,并将实测数据通过PROSPECT+SAIL模型模拟,将实测FPAR/LAI和待验证模型模拟FPAR/LAI比较,R2分别为0.863 4,0.841 8和0.640 8,说明该模型对试验地区是适用的。

HJ-1CCD与Landsat-8OLI在呼伦贝尔草原区FPAR反演中的比较分析

光合有效辐射吸收比率(Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation,FPAR)是主要的植物生理参数之一。本研究根据地面实测数据和由HJ-1CCD(Charge-coupled Device,CCD)及Landsat-8OLI(Operational Land Imager,OLI)影像提取的NDVI,分别建立研究区FPAR估算模型,对比分析和评价了CCD和OLI数据在反演研究区FPAR的精度。结果表明,基于CCD和OLI数据计算的NDVI与实测FPAR之间均呈现良好的正相关关系;针对每个基本采样单元(Elementary Sampling Units,ESU),两种数据反演的FPAR具有显著的一致性,且反演值相差甚少;剔除影像中受到云和云影影响的区域,整个研究区利用CCD与OLI数据反演的FPAR相关性好、分布趋势一致,且反演值均值差很小。本研究结果对该区域FPAR的进一步研究具有借鉴和指导意义,在以后的研究中可以尝试使用HJ-1CCD数据。

呼伦贝尔草原牧区奶牛饲养现状及养殖效益分析

根据对呼伦贝尔草原牧区奶牛饲养情况和草场利用现状,奶牛饲养成本和产奶效益等问题调查的基础上,分析了2008年度养殖户的奶牛生产成本和收益情况。调研发现,奶牛饲养方式、饲草料生产和供给策略等对奶牛经济效益和家庭牧场可持续性均有一定影响,为此,文章从改善放牧管理、扩大人工草场、科学饲养管理、合理搭配日粮配方以及国家政府以加强补贴政策等方面提出了促进养殖户奶牛效益和草地可持续利用的几点建议,为将来提高呼伦贝尔草原牧区奶牛饲养管理技术、改善家畜饲养水平以及草地合理利用提供一定的参考价值。

呼伦贝尔岭东地区野生大豆资源分布和种群生境调查研究

目的:通过对呼伦贝尔岭东地区野生大豆(Glycine soja Sieb.)种质资源分布、种群生境及样方内物种组成进行考察、搜集和整理,为该地区野生大豆资源开发、利用和保护提供参考依据。方法:采用野外调查、植物样本采集、资料文献收集等,分析了野生大豆地理分布特征、伴生植物组成及生长状况,并对保护区和非保护区野生大豆保护情况进行了对比分析。结果:呼伦贝尔岭东地区野生大豆大多分布在湿地、池塘、水稻田边机耕路、大豆田边、铁道旁边等地势低洼处,零星分布,也有连片成为群落的。野生大豆在湿地公园区域内株丛数和盖度排序第一,株高平均值为48 cm。伴生植物披碱草(Elymus dahuricus Turcz.)(83丛、盖度7%)、长萼鸡眼草(Kummerowia stipulacea Maxim.)(62丛、盖度3%)、问荆(Equisetum arvense L.)(52丛、盖度16%)占位优势种。结论:呼伦贝尔地区野生大豆资源较丰富,发展提升空间大,但是对其重要性的认识不到位,造成野生大豆破坏现象十分严重,本次调查为该地区的野生大豆资源的保护和科学利用提供参考依据。

呼伦贝尔草甸草原区主要植物种群生态位特征与物种多样性对封育年限响应

采用Levins生态位指数、Pianka生态位重叠指数和物种多样性指数,分析草甸草原区主要植物种群生态位对封育年限的响应特征。结果表明:退化草地实施封育措施后,群落中主要植物种群生态位宽度发生变化,未封育(对照区)样地以多年生草本植物蒲公英生态位宽度最大;封育年限为4和13年时,生态位宽度最大的物种均为展枝唐松草;封育年限为5、6、8和10年时,生态位宽度最高的物种依次是羊草、麻花头、囊花鸢尾和贝加尔针茅;退化草地实施封育后,物种间生态位重叠指数值集中在0.6~0.9,而未封育样地物种生态位重叠指数值在0.0~0.3;随着封育年限的增加,生态位重叠指数总平均值表现出先增加后降低的变化趋势,其中未封育(对照区)样地主要植物种群生态位重叠指数总平均值最低,封育5年时,主要植物种群生态位重叠指数总平均值最大,为0.68;封育草地的主要植物种群的生态位重叠指数平均值较未封育(对照区)样地增加了40.76%~93.68%;封育年限为5年时,Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数最大,分别比未封育(对照区)增加了45.46%、16.51%、45.80%和23.38%。封育后,群落多样性、丰富度和均匀度显著增加,并且植物种间竞争加剧,但在封育5年后,随着封育年限的增加,多样性、丰富度以及均匀度逐渐降低,导致生态位分化,种间竞争减缓,群落趋于稳定。因此,从物种多样性角度出发,该区封育时间不宜过长,在封育5年后,可采取适当利用,保护群落多样性。

1992—2015年呼伦贝尔草原区不同草地类型分布时空变化遥感分析

【背景】呼伦贝尔草原作为我国温性草原的重要组成部分,其独特的地理位置、典型的生态及气候特点、代表性的生产方式决定其在草原畜牧业生产中的重要地位,同时也是我国北方的绿色生态屏障,发挥着生态缓冲区功能。草地作为重要的陆地生态系统之一,在农牧业生产、生态及环境保护、气候变化等方面具有重要的意义。【目的】明确不同草地类型的空间分布及变化规律,为草地研究及管理提供依据。【方法】以呼伦贝尔草原区不同草地及地物类型为研究对象,以1992年、2015年遥感影像为数据源,采用支持向量机、面对对象分类法获得研究区地物类型空间分布数据,以地统计方法分析时空变化特征,结合植物-生境学分类法划分地带性草地类型潜在分布、社会统计数据、地物类型转化过程分析气候变化、人类活动对草地类型分布的影响。【结果】研究区耕地、林地、沙地碱地、人工表面4种地物类型面积增加,草地、水体面积减少。草地作为研究区最大的覆盖类型,1992年、2015年分布面积为7601258 hm^2、7148085 hm^2,减少幅度5.96%。研究区分布典型草原、草甸草原、低地草甸、山地草甸及沼泽,前3种草地类型分布面积较大,共占研究区总面积70%以上,后2种草地类型分布面积相对较少,占2%左右。除典型草原面积增加外,其他草地类型面积减少,典型草原面积增加283790 hm^2,增加幅度7.12%;草甸草原减少面积最大,减少563439 hm^2,减小幅度28.72%。研究区水分状况相对较湿润的草地类型向相对干旱的类型转换占据主导地位,1992—2015年转移面积466687 hm^2,水分状况相对较干的草地类型向相对湿润的类型转移面积212330 hm^2。【结论】呼伦贝尔草原区不同草地及地物类型空间分布变化较为剧烈,气候变化的影响具有趋势性、长期性、难恢复性,人类活动的影响具有破碎性、可逆性、易恢复性。

呼伦贝尔草原净初级生产力时空变化及气候响应分析

为了定量评估呼伦贝尔草原的生产能力,明确气候因子对草原生物量累积过程的影响,利用近18年中分辨率成像光谱仪(MODIS)净初级生产力(NPP)产品(MOD17A2H),结合同时期气象数据,基于像元定量分析了呼伦贝尔草原NPP的时空变化规律及其与气候因子的关系。结果表明:2000-2017年呼伦贝尔草原净初级生产力(NPP)均值为306.97 g C·m^(-2), 18年来NPP变化呈波动中增加的趋势,最低值为2001年的241.60 g C·m^(-2),最高值为2014年的372.10 g C·m^(-2)。NPP高值区(>400 g C·m^(-2))分布于低地草甸;中值区(250～400 g C·m^(-2))分布于山地草甸和温性草甸草原;低值区(<250 g C·m^(-2))出现在呼伦贝尔西部的温性草原,不同草地类型NPP值整体变化趋势表现为:低地草甸>山地草甸>温性草甸草原>沼泽类>温性草原。呼伦贝尔草原NPP与降水的相关性高于与温度的相关性,降水是NPP积累的主要影响因子,温性草甸草原和温性草原对气候因子变化的响应总体比低地草甸和山地草甸敏感。

呼伦贝尔草原蘑菇圈对土壤呼吸作用的影响

【目的】蘑菇圈是草原上常见的生态学景观,蘑菇圈的真菌不仅会影响植物的生长,而且会极大地改变土壤理化性质和微生物群落,从而间接影响土壤呼吸。探究草原蘑菇圈的土壤呼吸作用,为精确估算草地土壤温室气体排放提供科学依据。【方法】采用Li-8100土壤呼吸监测系统,对呼伦贝尔草甸草原蘑菇圈不同位置(圈上、圈内、圈外)的土壤呼吸作用进行监测,并使用探针式电子温度计(CJTP-101)和手持式土壤水分仪测量土壤温度和土壤含水量,同时测定蘑菇圈土壤生物量和土壤养分,探讨它们之间的相关性。【结果】蘑菇圈上的地上生物量为246.2 g·m^-2,显著高于圈内(153.1 g·m^-2)和圈外(132.6 g·m^-2),圈上地上生物量分别为圈内和圈外的1.61倍和1.86倍;蘑菇圈上地下生物量为763.9 g·m^-2,小于圈内(927.4 g·m^-2)和圈外(824.8 g·m^-2),圈上、圈内、圈外地下生物量差异不显著(P>0.05);蘑菇圈上枯落物量为17.9 g·m^-2,大于圈内(13.1 g·m^-2)和圈外(9.6 g·m^-2),但差异不显著(P>0.05);圈上土壤速效氮和速效磷的含量分别为52.2和7.8 mg·kg^-1,显著高于圈内和圈外(P<0.05),速效氮的含量分别比圈内、外平均值高42%和40%,速效磷的含量分别比圈内、外平均值高53%和59%;蘑菇圈上土壤有机质和全氮含量分别为3560.1和319.8 mg·kg^-1,均低于圈内和圈外;而全磷含量为502.2 mg·kg^-1,高于圈内和圈外,但均无显著差异(P>0.05)。草原蘑菇圈上平均土壤呼吸速率为5.26μmol·m^-2·s^-1,显著大于圈内(4.07μmol·m^-2·s^-1)和圈外(4.17μmol·m^-2·s^-1),土壤呼吸速率与土壤温度和土壤含水量之间分别存在显著的指数和线性回归关系(P<0.01)。【结论】土壤温度和水分不是造成蘑菇圈土壤呼吸速率差异性的主导要素,蘑菇圈上的土壤呼吸速率增强与圈上较高的速效养分和较强的微生物活性及酶活性有关。