基于稳定同位素技术的高寒草甸高原鼢鼠营养生态位特征

【目的】分析啮齿动物营养生态位特征,了解动物所占据的营养层,揭示啮齿动物在不同时间尺度上的食物资源利用变化。【方法】以祁连山东段高寒草甸栖息的高原鼢鼠(Eospalax baileyi)为研究对象,采用贝叶斯碳氮稳定同位素质量平衡混合模型,分析高原鼢鼠不同组织的食性信息及其营养生态位特征。【结果】高原鼢鼠不同组织中同化的食物种类基本一致,但在食谱中的贡献率各有差异。地上部分蒲公英(Taraxacum mongolicum)在血液(24.33%)、肌肉(19.63%)和毛发(14.00%)组织中的贡献率均最高;地下部分鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)在不同组织中的贡献率均最高,分别为66.01%,17.79%和10.72%。不同组织中同化食物种类和营养生态位宽度变化一致,在植物地上部分表现为血液(8种,1.742)<肌肉(10种,2.049)<毛发(13种,2.227)组织,植物地下部分为血液(5种,1.100)<肌肉(14种,2.370)<毛发(15种,2.469)组织,且地上和地下植物在高原鼢鼠血液组织(1.100)中的生态位重叠度远低于肌肉(0.447)和毛发(0.566)组织。【结论】高原鼢鼠各组织代表的不同时间尺度的食性信息中,短期食性(血液组织)中同化物种数较少,生态位宽度较小。而在长期食谱(肌肉和毛发组织)中食物种类广泛,生态位宽度变大。且地上和地下植物在高原鼢鼠短期食性中生态位重叠度远低于长期食性。鉴于高原鼢鼠的采食习性,建议在高原鼢鼠危害严重区域,可以通过补播禾本科等优良牧草,降低高原鼢鼠优质食物在其栖息地植物群落中的比例,达到防治高原鼢鼠危害的目的。

青藏高原土壤微生物生物量对放牧强度响应的Meta分析

家畜放牧是青藏高原高寒草地最主要的利用方式,对草地生态系统具有重要影响。然而青藏高原微生物生物量对放牧强度的综合响应模式仍不清楚。因此,本文采用Meta分析方法,对青藏高原高寒草地不同放牧强度表层土壤(0~10 cm)有机碳、全氮含量及微生物生物量变化进行了定量分析。结果表明,重度放牧显著降低了土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量,降幅分别为24.5%,16.0%,29.3%和24.7%;且重度放牧降低了细菌、真菌和放线菌的生物量。此外,线性混合效应模型分析表明,土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量在重度放牧强度下与土壤有机碳和全氮含量呈正相关关系。综上,重度放牧对青藏高原高寒草地土壤养分和微生物生物量具有显著的负效应,为维持草地植物多样性和生态系统功能,应保持较低的放牧压力。

不同放牧制度对高原鼢鼠活动区高寒草地群落结构影响

为探讨不同放牧制度对高原鼢鼠的生物调控机制,本研究以高原鼢鼠(Myospalax baileyi)危害严重的天然草场为研究对象,通过网围栏设置禁牧区、季节性放牧区及自由放牧区,分析草地群落结构及高原鼢鼠种群密度与单子叶、阔叶类植物的相关性。结果表明:禁牧区禾本科植物重要值两年均高于季节性放牧和自由放牧区。3个样区的多样性指数在第二年都有所增加;同时,自由放牧区第一年的优势度指数和均匀度指数高于季节放牧区和禁牧区;季节性放牧第二年草地群落多样性指数高于禁牧区和自由放牧区,同时季节性放牧区的优势度指数显著高于禁牧区和自由放牧区(P<0.05)。另外,禁牧区单子叶植物地上生物量最高,季节放牧区阔叶类植物地下生物量最高。高原鼢鼠相对鼠群密度表现为:季节性放牧区>自由放牧区>禁牧区,且禁牧区高原鼢鼠相对种群密度与单子叶植物地上生物量、阔叶类植物地下生物量呈正相关;季节性放牧区的相对鼠群密度与地上生物量呈负相关,与地下生物量呈正相关;自由放牧区的相对鼠群密度与单子叶植物地上生物量呈负相关,与单子叶植物地下生物量、阔叶类植物生物量(地下、地上)均呈正相关。综上所述,建立合理的放牧制度可以改善高寒草甸草地群落结构,进而调控高原鼢鼠的种群密度。

秋季刈割对高寒退化草地植被和土壤生态属性的影响

合理的刈割对提高牧草利用价值,维护草地生态系统稳定具有重要意义。以高寒退化草地为研究对象,进行秋季刈割后,研究了刈割对高寒退化草地牧草产量、草地群落多样性、土壤特性及牧草品质等指标的影响。结果表明:刈割处理后,草地总地上生物量以及莎草科、豆科和杂类草地上生物量有所增加,其中豆科增加显著(P<0.05),且禾本科、莎草科以及豆科生物量显著高于上一年(P<0.05)。草地群落各多样性指数均有增加趋势,且香农威纳指数、物种丰富度指数均显著高于围封(P<0.05)。刈割后土壤全氮、有机质及速效磷含量有降低趋势,而硝态氮和铵态氮含量显著增加(P<0.05),且刈割2年的铵态氮含量显著高于刈割1年(P<0.05);速效钾含量较围封有所增加,而全钾含量显著低于围封(P<0.05)。刈割后,牧草粗脂肪、粗蛋白、粗灰分、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维等营养成分含量变化不显著。

狼毒斑块对狼毒型退化草地植被和土壤理化性质影响的研究

草地植物群落的物种组成变化影响草地土壤养分数量和分布格局,而土壤理化性质改变会加速原生植物被更适生于此土壤条件下的植物所代替。狼毒在退化草地中斑块状集群分布的格局可能会影响草地植物的群落结构和土壤养分循环过程。以退化草地中未防除狼毒和防除狼毒的狼毒斑块为研究对象,分析斑块内和斑块间草地植物群落的特征和土壤养分含量变化规律。结果表明:1)未防除狼毒和防除狼毒斑块间的地上生物量、丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著低于未防除狼毒斑块内,而防除狼毒斑块内和斑块间的地上生物量和群落多样性指数差异不显著; 2)未防除狼毒斑块内土壤含水量、有机质含量、全氮含量、速效磷含量、铵态氮含量显著高于斑块间;同时,未防除狼毒斑块内土壤含水量、有机质含量、全氮含量显著高于防除狼毒斑块内,而防除狼毒斑块内土壤速效钾含量显著高于未防除狼毒斑块内。由此可见,狼毒斑块内土壤养分和水分含量比斑块间高,表现出明显的"肥岛"效应。针对狼毒型退化草地治理应严格控制草地载畜量并辅以防除狼毒、围封、施肥等草地改良措施,实现狼毒型退化草地的可持续利用。

不同草地管理措施对狼毒型退化草地植物生产力的影响

杂草滋生是天然草地退化的重要类型之一,而禁牧是退化草地恢复的重要策略。以高寒草原狼毒型退化草地为对象,研究了禁牧、施肥、防除、刈割对杂草退化草地改良效应的影响,旨在寻求狼毒型退化草地恢复的适宜措施。结果表明,禁牧(A1)、禁牧+施肥(N肥40kg·hm-2,A2)、禁牧+防除(A3)和禁牧+施肥+防除(A4)措施均显著降低了狼毒(Stellera chamaejasme)密度(P<0.05),降低效应表现为禁牧+防除、禁牧+防除+施肥>禁牧+施肥>禁牧措施>刈割(B)。禁牧+施肥(N肥40kg·hm-2)、禁牧+防除和禁牧+施肥+防除的草地可食牧草地上生物量均显著大于禁牧的优良牧草的地上生物量(P<0.05),但禁牧+施肥+防除措施效果最佳,能够改善杂草型退化草地的质量。因此,禁牧+施肥+防除是狼毒型退化草地恢复和质量改善的适宜管理措施。

不同恢复措施对黄帚橐吾及毒害草型退化草地群落的影响

黄帚橐吾是高寒草甸分布广泛的毒害草,由于自身生物特性和不合理放牧,造成优良草地退化,形成以黄帚橐吾为优势种的毒害草型退化草地。以青藏高原退化高寒草甸为研究对象,以天然放牧样地作为对照,开展了禁牧、施肥、防除3种处理下的草地恢复试验,以探索不同恢复措施对毒害草型退化草地中黄帚橐吾种群及群落特征的影响。结果表明:禁牧和施肥处理实施翌年对黄帚橐吾的密度和盖度影响不显著,防除措施显著降低了黄帚橐吾的密度和盖度(P<0.05),3种处理对黄帚橐吾的影响大小依次为防除>禁牧>施肥;防除措施显著降低了黄帚橐吾在草地群落中的重要值,同时增加了禾本科植物的重要值(P<0.05);施肥和禁牧措施均提高了草地的Shannon-Wiener多样性指数和丰富度指数,防除措施降低了草地的Shannon-Wiener多样性指数和丰富度指数;禁牧后草地生物量和多样性变化不显著;3种措施实施1年后对草地总地上生物量、莎草科、豆科和杂类草植物地上生物量以及群落地下生物量均无显著影响,但防除措施显著提高了禾本科牧草地上生物量(P<0.05)。该结果对以黄帚橐吾为优势种的毒害草型退化草地的恢复以及青藏高原天然草地毒害草的控制研究提供了基础数据。

应用“清橐1号”防除黄帚橐吾对草地群落及生产力的影响

近年来,青藏高原高寒草甸上黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)大量蔓延,对草地质量的危害日益严重。为此,于2016年7月选用"清橐1号"进行了化学防除黄帚橐吾的试验研究,并对试验区植被群落结构及草地生产力进行了测定,结果表明:"清橐1号"对黄帚橐吾具有较好的防效,达95%以上,施药后第2年黄帚橐吾在草地群落中失去优势地位,家畜喜食的线叶嵩草、矮嵩草等莎草科牧草成为优势种,防除区群落的多样性、均匀度指数和优势度指数均高于对照区。防除区的禾本科、莎草科、豆科和杂类草的地上生物量与对照区相比均有增长的趋势,但差异不显著(P>0. 05)。防除黄帚橐吾后,禾本科、莎草科、豆科和杂类草生物量比例均有所增加,其中莎草类和杂类草功能群生物量比例增加显著(P <0. 05)。

两种措施下施氮肥对狼毒型退化草地群落及营养品质的影响

施肥是退化草地恢复常用的管理措施。以狼毒型退化天然草地为对象,研究了禁牧和刈割两种措施下不同施氮量10(N_1)、20(N_2)、30(N_3)、40(N_4)kg·hm^(-2)对狼毒型退化草地群落结构、功能及牧草品质的影响。结果表明:两种措施下狼毒密度及地上生物量均显著低于对照区(P<0.05),且禁牧+施肥处理下狼毒种群下降最明显。在禁牧区,N_4处理的丰富度指数具有最高值,但与CK处理差异不显著(P>0.05),N_1的Alatalo指数最高;而在刈割区,Shannon-Wiener指数最高的为N_4,刈割后不施肥的Alatalo指数显著高于N_4(P<0.05),且其物种数最多。不同施氮水平的草地群落功能群地上生物量均显著高于CK,莎草科的地上生物量均高于禾本科,不同施肥水平间的总地上生物量和各个功能群的生物量差异均不显著(P>0.05),禁牧+N_3的总生物量和莎草科的增产比率均为最高,分别为47.21%和48.24%,禁牧+N_4的禾本科的增产比率最高,为119.35%。不同施肥水平牧草营养物质含量除粗蛋白含量禁牧显著高于禁牧+N_1(P<0.05)、粗灰分含量刈割+N_2显著高于CK(P<0.05)和中性洗涤纤维含量刈割显著高于刈割+N_2(P<0.05)外差异均不显著(P>0.05)。通过分析单位面积的粗蛋白和粗脂肪的含量得到粗蛋白含量在各施肥样区差异不显著(P>0.05),但与CK差异显著(P<0.05),粗脂肪含量为禁牧+N_4显著高于禁牧和CK(P<0.05),刈割+N_1显著高于刈割和CK(P<0.05)。

不同草地管理措施对狼毒型退化草地群落结构及牧草品质的影响

近年来,狼毒型退化草地在青海省境内分布广泛,对天然草地生产力及畜牧业发展危害严重。本研究通过采取不同的草地管理措施,包括自由放牧(对照)、禁牧(禁)、禁牧+防除狼毒(禁+防)、禁牧+刈割(禁+刈)、禁牧+防除狼毒+刈割(禁+防+刈)5种方式,对狼毒型退化草地的草产量、草地群落多样性以及牧草品质等指标进行了测定,以期探究对狼毒型退化草地恢复过程中较有利的管理措施。所得结果如下:1)总的地上生物量在禁+防处理下显著高于其他处理(P<0.05),其中,禾本科牧草生物量在禁+防处理下最高,莎草科植物生物量在各处理下无显著差异,而豆科和杂类草则在禁+刈条件下具有最高的生物量;2)就群落多样性而言,Shannon-Wiener指数、Simpson指数和均匀度指数均在禁+刈处理下具有最高值,但与对照相比差异不显著(P>0.05),而在禁+防处理条件下,此3种多样性指数均显著低于对照处理(P<0.05);3)牧草粗蛋白、粗脂肪、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量在各处理下差异均不显著(P>0.05),而粗灰分含量则在禁与禁+防处理条件下显著高于对照(P<0.05)。可见,若获得较高的草产量则禁+防处理最佳,而若要维持较高的群落多样性则宜采取禁+刈处理。该结果对狼毒型退化草地的恢复以及青藏高原天然草地毒杂草的控制研究提供了科学依据。

不同放牧方式下防除黄帚橐吾对高寒草地植物群落的影响

合理的放牧方式是青藏高原高寒草地可持续利用的前提。本研究通过监测牧、自由放牧+药物防除(牧+防,G+C)、牧草生长季禁牧(禁,E)和牧草生长季禁牧+药物防除(禁+防,E+C)4种草地管理措施对黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)型退化草地的群落特征和产草量的影响发现:牧+防和禁+防显著降低黄帚橐吾地上生物量和密度(P<0.05);植物群落地上生物量和高度在禁和禁+防处理下显著高于其他处理(P<0.05),且在牧+防和禁+防处理下,植物群落的优势种由黄帚橐吾+垂穗披碱草变为高原早熟禾,而牧和禁处理下,植物优势种在3年内均为黄帚橐吾;只有放牧处理下物种多样性在年份间变化显著(P<0.05);牧+防和禁+防处理下,禾本科地上生物量占比显著增加(P<0.05),而黄帚橐吾地上生物量占比显著减少(P<0.05)。综上所述,牧+防和禁+防均可显著抑制黄帚橐吾生长,而禁+防显著提高禾本科牧草的产量。因此,禁+防是橐吾型退化草地恢复改善的适宜管理措施。

添加氮素对退化高寒草地植被及营养品质的影响

施肥是众多草地恢复措施中提高草地肥力的主要方式之一,为了探讨高寒退化草地适宜的氮(N)添加量,以高寒退化草地为研究对象,设置不同施氮水平N1(10 kg·hm^(-2)),N2(20 kg·hm^(-2)),N3(30 kg·hm^(-2)),N4(40 kg·hm^(-2)),分析添加氮素对高寒退化草地群落物种多样性,生产力及牧草品质的影响。结果表明:随着施氮年份的延长,各施氮水平的物种数及多样性均明显降低,但各施氮水平间差异不明显;施氮增加了可食牧草地上生物量,总体表现为N3和N4水平高于其他水平,各功能群地上生物量在各施氮水平间以及同一施氮水平不同年份间的差异都不显著;施氮显著增加了牧草粗蛋白和粗脂肪含量(P<0.05),随着施氮水平的增加,粗蛋白和粗脂肪含量均呈增加趋势,其中N4水平粗蛋白含量提高了41.55%。通过主成分分析以及结合草地群落变化特征,将高寒退化草地施氮量初步定为30~40 kg·hm^(-2)。本研究结果可为高寒退化草地的可持续性恢复和管理提供一定的理论基础。

温度及培养基对黄花棘豆种子萌发及幼苗生长的影响

采用物理方法剥除黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)种皮,设置7个温度梯度以及选用7种常用植物组织培养基进行黄花棘豆种子萌发及幼苗生长的最佳培养温度和培养基的筛选。结果表明:温度对黄花棘豆种子发芽的影响较大,在10～40℃种子发芽率呈先上升后下降趋势,当温度为25℃时,黄花棘豆种子发芽率最高,为94.72%,当培养温度为30℃时,幼苗茎叶长、根长以及两子叶间宽度均达到最大值,其次以25℃培养各指标较高;黄花棘豆种子发芽率最高的是N6培养基,其次为MS、MT;幼苗的两子叶宽度最大的是LS培养基,幼苗长度最长的是White培养基,其次为SH和N6,幼苗根长最佳培养基为MT,其次为White、LS、SH培养基。结合主成分分析,幼苗生长情况以及培养基配方用来最终确定黄花棘豆种子萌发及幼苗生长最佳培养基为MS培养基。

狼毒防除对高寒草地群落植物养分重吸收的影响

狼毒防除是青藏高原狼毒型退化草地恢复的主要措施之一,在此过程中高寒草地群落的养分重吸收的变化未见报道。本研究从物种水平、功能群水平和群落水平比较狼毒防除以后高寒退化草地植物的氮(N)、磷(P)养分含量和重吸收效率的变化,结果如下:从物种水平来说,狼毒防除造成高原早熟禾和羊茅N重吸收效率的降低,也引起了高原早熟禾和异针茅P重吸收效率的降低,以及芒洽草、线叶蒿草和矮蒿草P重吸收效率的升高;从功能群水平来说,狼毒防除升高了杂类草绿色叶片和枯黄叶片中的N含量,但降低了其中的P含量,同时,狼毒防除降低了禾本科、豆科植物和杂类草对N和P的重吸收效率,但是提高了莎草科植物的P重吸收效率;从整个群落水平来说,狼毒防除以后,绿色叶片中的N含量和枯黄叶片中的P含量显著低于对照,对P的重吸收效率则显著高于对照(P<0.05)。因此,狼毒防除对不同物种和不同功能群植物的养分重吸收的影响不同,但是提高了该草地生态系统群落的P的利用效率。此研究结果可以为揭示狼毒型退化草地恢复过程中的养分利用机制提供基础数据,为提高高寒草地毒杂草治理的有效性与持续性提供理论依据。

内生真菌对高寒草地紫花针茅凋落物分解的影响

禾草内生真菌对于提高宿主植物对生物和非生物胁迫的耐性发挥着积极作用,然而,禾草内生真菌共生体凋落物分解对于草地生态系统养分循环的影响仍不清楚。本研究以紫花针茅为研究对象,比较带内生真菌(E+)与不带内生真菌(E-)植株凋落物分解过程中重量及全氮、木质素和纤维素含量,以及木质素∶N、纤维素∶N与全氮、木质素和纤维素残留率的变化,以期揭示内生真菌在紫花针茅凋落物分解过程中发挥的作用。主要结果如下:E+紫花针茅凋落物分解速率高于E-,具有更短的分解周期;随着时间的延长,紫花针茅凋落物木质素含量和木质素∶N由E+显著高于E-逐渐变为二者之间差异不显著,纤维素含量、纤维素∶N和纤维素残留率则逐渐变为E+显著低于E-;另外,随着分解时间延长,E+和E-凋落物全氮含量呈上升趋势,而全氮残留率呈现出下降-上升-下降的趋势,且后期E+显著低于E-。因此,内生真菌不同程度地促进了紫花针茅凋落物全氮、木质素和纤维素的降解。

高寒草甸不同黄帚橐吾密度斑块的植物群落结构特征

为了解黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)斑块植物群落维持和演替过程,本研究以不同密度黄帚橐吾微斑块为研究对象,根据密度等级设置6个斑块梯度(D0,D1,D2,D3,D4和D5),分析不同斑块草地群落结构及生产力的变化特征。结果表明:随着黄帚橐吾密度的增加,禾本科和莎草科重要值明显降低,黄帚橐吾逐渐成为建群种;物种多样性指数呈先增加后降低趋势,且在D1~D2之间香农维纳指数、均匀度指数和优势度指数均为最高值;去除黄帚橐吾后的总地上生物量表现为D1显著高于D5(P<0.05),禾本科、莎草科和豆科植物的地上生物量为D4最高,杂类草生物量为D1显著高于D3~D5(P<0.05);总地下生物量和0~10cm土层的地下生物量变化趋势一致,为D1显著高于D4(P<0.05),10~20cm土层的地下生物量随密度的增大呈显著增加趋势(P<0.05)。因此,当黄帚橐吾的密度介于D1~D2时,对草地稳定性的维持具有积极作用。

狼毒型退化草地质量提升综合改良技术研究

针对高寒草地狼毒大面积发生及防除后草地生产力和优良牧草短期难以恢复的现状,本研究通过比较狼毒防除、围栏封育、添加氮素等草地生态恢复途径对“狼毒型”退化草地恢复过程中的生产力与群落特征等的影响,测评不同技术组合模式对“狼毒型”退化草地牧草品质和营养功能的提升力度。结果表明:禁牧+防除+施肥耦合措施实施2年后,草地牧草总产量、禾本科植物生物量和植物粗蛋白含量,相比对照分别提高23.52%、46.81%和19.80%,并且土壤全钾、铵态氮、硝态氮、速效钾含量均有显著提高。同时,牧草中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维含量均显著低于对照,相比其他措施效果最优。因此,将禁牧+防除+施肥措施进行耦合是狼毒型退化草地牧草品质提升及营养功能优化的最佳集成模式。

黄花棘豆组培过程中愈伤组织诱导培养基的优化

为了诱导黄花棘豆组培过程中产生愈伤组织,本文以黄花棘豆种子发芽获得幼苗的叶片为外植体,采用正交试验,探讨在MS和1/2MS培养基上生长激素BAP、NAA和TDZ的不同浓度对黄花棘豆愈伤组织诱导的影响。结果表明:两种培养基上的种子发芽率差异不显著,均在70%以上。比较极差得到,在MS培养基中3种生长素对黄花棘豆组培过程中愈伤组织生长影响的主次顺序依次为:NAA>TDZ、BAP,在1/2MS培养基中的顺序为TDZ>NAA>BAP。由正交试验与数据分析可得在MS培养基中黄花棘豆出愈的最佳生长素配比为BAP浓度为1mg/L,NAA为1.6mg/L,TDZ为2mg/L,在1/2MS培养基中的最佳配比为BAP0.5mg/L,NAA 1.6mg/L,TDZ 2mg/L。