【目的】研究燕麦/箭筈豌豆混播及燕麦单播草地产量和水分利用对施肥的响应,以探明混播及施肥影响人工草地水分利用的效应及机理,并提出青藏高原荒漠草原区水分高效利用的栽培草地播种和施肥模式。【方法】大田试验于2017年和2018年在青海省乌兰县金泰牧场开展,试验设置2个种植方式,分别为燕麦/箭筈豌豆混播和燕麦单播,设置2个施肥水平,分别为高肥(120 kg N·hm~(-2), 103 kg P_2O_5·hm~(-2))和低肥(60 kg N·hm~(-2), 51.5 kg P_2O_5·hm~(-2)),共4个试验处理,完全随机区组设计。所有处理在春季播种前进行灌溉,生育期无灌溉。试验测定指标包括主要生育时期人工草地地上生物量、植株氮含量、土壤体积含水量等,计算指标包括牧草生育期内耗水量、干物质水分利用效率和粗蛋白水分利用效率。【结果】通过混播和施肥均可大幅提高草地产量,2017年和2018年高肥处理干物质产量比低肥处理分别提高34.7%和9.7%,粗蛋白产量分别提高41.3%和20.4%,混播处理干物质产量比单播处理分别提高14.4%和9.2%,粗蛋白产量分别提高74.7%和62.9%。混播高肥处理产量为所有处理中最高,2017年收获期干物质和粗蛋白产量分别为10 251.7和827.2 kg·hm~(-2),2018年分别为7 589.3和570.2 kg·hm~(-2)。通过增施化肥增加了草地的水分消耗,同时大幅度提高了草地水分利用效率。2017和2018年两个生长季中高肥处理牧草耗水量分别比低肥处理增加6.2%和4.3%,干物质水分利用效率提高了21.0%和4.9%,粗蛋白水分利用效率提高了30.1%和17.4%。通过混播也增加了草地的耗水量,对草地的干物质水分利用效率影响不显著,但大幅提高了蛋白质水分利用效率。2017和2018年混播草地耗水量分别比单播处增加17.9%和9.2%,干物质水分利用效率比单播处理提高-5.9%和0.5%,粗蛋白水分利用效率比单播处理提高46.7%和51.3%。【结论】通过混播和合理施肥能够减少土壤水分无效蒸发、促进土壤贮水有效利用,提高栽培草地产量、品质及水分利用效率,推荐在高寒荒漠草原区有春季灌溉条件的草地使用。研究可为我国高寒干旱、半干旱区栽培草地建设和优良饲草生产提供一定的借鉴。

了解燕麦(Avena sativa)品种、施肥和箭筈豌豆混播比例对燕麦栽培草地各器官生物氮素储量的影响及动态变化,为燕麦栽培草地生态评价提供理论依据。采用3因素4水平正交试验设计[L16(45)],研究了高寒区燕麦栽培草地在品种、施肥和混播处理下的生物氮素储量。结果表明,对燕麦混播栽培草地群落而言,地上和地下生物氮素储量均受品种、施肥和混播共同作用影响,其中品种、施肥和混播比例均显著影响燕麦草地植物各器官氮素储量,品种主要影响燕麦茎和花序生物氮素储量,施肥主要影响燕麦叶生物氮素储量,品种和施肥共同影响燕麦根生物氮素储量;混播主要影响箭筈豌豆(Vicia sativa)茎、叶和根生物氮素储量。选用青海甜燕麦、尿素+磷酸二铵+有机肥施肥处理和混播75 kg·hm–2箭筈豌豆处理下,乳熟期地上、地下总生物氮素储量分别可达128.60和13.20、112.45和10.08、122.20和11.30 kg·hm–2。随着生育期的推进,群落地上总生物氮素储量呈增加变化,地下总生物氮素储量则呈下降变化;燕麦地上、茎、叶和根生物氮素储量分别呈增加、"先增后降"、"先增后降"和下降的变化;箭筈豌豆地上总生物、茎生物、叶生物氮素储量呈增加变化,而箭筈豌豆根生物氮素储量呈"先增后降"的变化。

祁连山作为我国西部重要的生态区,分布有大量草地,探明祁连山不同草地类型土壤微生物群落组成及其影响因子,对该地区深入研究土壤生态系统结构和维持草地健康具有参考价值。本研究采用Illumina MiSeq高通量测序和OTU分析法比较了位于祁连山东缘青海省刚察县高寒草甸和河西走廊临泽县平山湖荒漠草原0–10 cm土层中土壤细菌群落结构的差异,同时测定土壤理化性质,探讨了土壤细菌群落结构与土壤环境因子之间的关系。结果表明:高寒草甸和荒漠草原土壤细菌的β多样性和细菌群落组成存在显著差异;在门水平上,两种草地类型土壤细菌均以放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria)为主要类群,相对丰度分别占总数的84%和89%;放线菌门为两地优势类群,相对丰度分别为57%和29%。在门水平上,两种草地类型主要细菌类群相对丰度有差异,其中高寒草甸土壤放线菌门和绿弯菌门的相对丰度显著低于荒漠草原(P 0.05)。主要类群与环境因子的Pearson相关性及PCA主成分分析表明:土壤放线菌门和绿弯菌门相对丰度与土壤养分(全氮、全碳、有机碳、含水量和碳氮比)之间呈显著负相关关系(P <0.05)。土壤全碳、全氮、pH、有机碳、含水量、容重和碳氮比是影响两种草地类型土壤细菌菌群分布的重要原因。

我国90%以上的草地存在不同程度的退化，修复退化草原是当前“双碳”背景下提升草原碳储量的重要途径，探究不同草地修复措施对土壤碳排放的影响十分重要。因此，本研究在内蒙古四子王旗荒漠草原样地设4个处理：对照(CK)、生物炭基磷肥(CB)、补播(CP)和生物炭基磷肥加补播(CPB)，于2021年生长季(6月-10月)测量土壤呼吸速率，并测量0-20 cm的土壤物理性质(土壤温度和含水量)和土壤化学性质(土壤有机碳和速效磷含量)，同时调查植被地上生物量。结果表明：与对照相比，CP和CPB处理下土壤含水量和土壤呼吸速率分别增加了12%、15%和27%、30%，土壤温度降低了2.5%和4.6%,CB处理提高了土壤化学性质但并未对土壤呼吸产生影响。研究发现，补播和施肥+补播措施能够在短期内促进土壤呼吸。综合植被和土壤的变化情况，生物炭基磷肥对于荒漠草原的修复有促进作用，但施肥和补播措施时，早期要注意控制开沟的规模，尽可能减少对土壤的扰动。

通过研究不同施肥量(A1：0 kg N·hm^-2，A2：90 kg N·hm^-2，A3：180 kg N·hm^-2，A4：360 kg N·hm^-2)和不同播种方式（B1：条播，B2：撒播，B3：点播）对生长第2年和第3年猫尾草（Phleum pretense）新品系生产性能和营养成分的影响，以筛选甘肃高寒阴湿区猫尾草新品系比较适宜的施肥量和播种方式。结果表明：从施肥量看，生长第2年和第3年施肥量为90 kg N·hm^-2时，猫尾草新品系的平均干草产量均最高，平均CP含量均较高。从播种方式看，猫尾草新品系在点播处理下的平均株高、CP含量和EE含量均高于条播和撒播。施肥量×播种方式互作效用表明，播种方式不同，猫尾草新品系生长发育所需的施肥量不同，点播，生长第2和第3年施用90 kg N·hm^-2氮肥的猫尾草新品系模式，具有用种量和用肥量少、产量高、营养好的特点，属于低投入、高产出的一种种植方式，适宜在甘肃高寒阴湿区推广。

以内蒙古荒漠草原为研究对象,分析一个生长季内不同放牧强度下荒漠草原植被和土壤养分变化状况。试验设置禁牧CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)4个放牧梯度。结果表明,随着放牧强度的增加,草地植被地上生物量减少,且生长旺季(8月),轻度放牧、中度放牧和重度放牧比禁牧分别降低了7.47%、41.96%和51.75%;草地植被群落生物多样性变化不显著(P>0.05);植被物种丰富度随着放牧强度增加而下降;放牧强度对土壤有机质和土壤全氮无显著影响;植被群落生物多样性与表层土壤有机质呈负相关关系。

本文提出适合高寒草原区草场可持续利用的仿真理论及理论模型,在此基础上建立高寒草原区草场可持续利用的系统动力学模型,并以普兰县为例,确定了系统动力学模型的参数和主要方程。在对模型有效性进行检验后,本文通过对牧草地面积、牧草地承载量和承载力以及实现草场可持续利用的产业等变量进行模拟仿真,提出加强水能等能源投入、加快旅游产业替代传统产业、改善旅游和朝拜人员数量调控机制、建立处理垃圾污染的机制以及建立生态食物链保护机制等草场可持续利用的政策建议。

荒漠草原地区草地的灌丛化使得草地资源空间分布具有异质性,并且灌丛的自持能力也逐渐得到了增加。荒漠草原灌丛沃岛是荒漠草原地区灌木灌丛下限制性土壤资源的显著聚集现象,其中的资源为土壤水分、养分、微生物、动物以及由灌丛带来的非生物环境等的总和。沃岛集聚养分,改善土壤构造,在养分的空间和养分循环中发挥着重要的生态和水文效应,成为许多生物物种,包括草本植物和小型动物的庇护所,这种效应被称之为"沃岛"效应。"沃岛"效应的发生很可能促进了灌丛化草地的形成和维持,同时也加速了草原的荒漠化过程。"沃岛"效应的存在是荒漠草原受损生态恢复与重建的重要基础和依据。学者对于"沃岛"效应引起的土壤资源的异质性分布研究较深,但对于养分在灌木植物下土壤表层的积累研究较浅。如何把握"沃岛"效应各个复杂过程中植物、土壤和土壤生物扮演的确切角色,还亟待解决。本文从"沃岛"的概念和形成机制出发,对"沃岛"的结构特征和生态效应以及土壤与植被系统的关系进行了总结,对于深入了解"沃岛"效应的机理具有重要的意义,也对荒漠草原地区的植被演替和恢复重建具有重要的生态学意义,同时也为荒漠草原地区的水土治理提供基础理论。

本研究通过样方调查、生物量测定和多样性指数计算,研究了内蒙古荒漠化草原锦鸡儿(Caragana)属灌丛扩增对牧草产量和植物多样性的影响,结果发现:1)锦鸡儿灌丛内草本植物高度显著高于灌丛外和非灌丛化草地(P

比较分析了荒漠草原5种禾本科牧草光合生理特性及其主要影响因子。结果表明:5种牧草净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)日变化均呈双峰曲线,并且均以沙生冰草最高,蒙农杂交冰草最低,品种间达到显著差异水平(P新麦草>沙芦草>无芒雀麦>蒙农杂交冰草,Chl a和Chl b含量大小表现为相同规律;5种牧草净光合速率受生理、生态因子的影响不同,其中主要影响因子为蒸腾速率(E)、水分利用效率(WU...

针对中国草原、荒漠草原生态系统承载的温室气体量在区域大尺度上无法有效量化的问题,本研究通过生态系统温室气体值(green-house gas value,GHGV)模型,利用国内1990–2015年共6期的草原、荒漠草原的土地利用数据,开展草原时空变化分析,结合全球和中国本地化后的两套模拟参数分别模拟分析中国草原、荒漠草原近25年来对3类主要温室气体(CO2、CH4、N2O)的封存潜力。结果显示,研究时段内,草原、荒漠草原的面积呈下降趋势,对温室气体的封存潜力有所减弱,封存的温室气体减少了1.93 Pg·CO2-eq–1。通过对比参数本地化和模型自带参数的模拟结果发现,本地化参数后草原、荒漠草原生态系统的温室气体模拟值均大于使用全球参数的模拟值。本研究同时发现,从草原面积到草地的碳储量,当前研究均面临量值差异的挑战,亟待开展更多深入的研究。

【目的】研究荒漠草原猪毛蒿生长和代谢特征对降水变化的响应，可为荒漠草原植被恢复与重建提供参考。【方法】本文采用野外增减降水试验，于2017-2020年研究了降水改变（增水30%、对照和减水30%）条件下猪毛蒿生长特征及其代谢产物，旨在探讨猪毛蒿生长代谢对降水改变的响应机制。【结果】在降水量较多的2018年（385.6 mm），降水改变对猪毛蒿生长影响较小，而在降水较少的2020年（205.8 mm）猪毛蒿的地上生物量、密度、株高和冠幅对降水变化响应显著。在猪毛蒿茎叶中检测出772种代谢物，主要包括黄酮、酚酸类、脂质等。3种降水处理间具有显著差异的43种代谢物主要是黄酮、酚酸类、有机酸、脂质、氨基酸及其衍生物等。增加和减少降水处理间出现差异的代谢物为52种，差异代谢物以上调为主，上调数量占到了差异代谢物数量的76.07%，而增减水和对照处理三者间共同的差异代谢物仅为2种，说明水分可显著影响猪毛蒿生长代谢。在代谢通路方面，降水量改变主要影响了猪毛蒿茎叶的花青素生物合成通路、精氨酸生物合成与淀粉和蔗糖代谢通路。【结论】荒漠草原猪毛蒿通过增强地上生物量、密度、株高和冠幅等表型可塑性来适应降水的变化，降水偏枯年份的表型可塑性变异比丰水年更明显，而且降水变化可显著改变猪毛蒿茎叶代谢物，这可能是干旱环境下猪毛蒿生理可塑性的表现。虽然本研究发现了猪毛蒿在不同降水处理下差异明显的KEGG代谢通路，但差异通路上具体的调控机制还需要进一步深入探究。

研究植物根系特征变化对进一步了解禁牧封育过程中的植被变化具有重要意义。以宁夏荒漠草原不同封育年限(0、3、7和15年)下短花针茅(Stipa breviliora)、沙芦草(Agropyron mongolicum)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、甘草(Glycyrrhiza uralensis) 4种优势植物为研究对象，研究了封育对优势植物根性状特征的影响及其与植物地上部和土壤特性的关系。结果表明：1)封育措施下不同植物根性状变化不尽相同，短花针茅根表面积、平均根直径和根总体积封育后显著降低(P <0.05)。研究认为，封育在一定程度改善了荒漠草原植物根性状，但不同植物变化不一，单一的封育措施短期内较难取得显著成效，需结合其他措施以加速植被恢复进程。

为了探讨气候变化对荒漠草原土壤真菌群落结构和多样性的影响,进而更有效地管理草原,在内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原进行远红外线辐射器模拟增温和人工施肥模拟增氮试验。经过6年的连续模拟试验后,采用稀释平板涂布法结合18SrRNA分子鉴定技术,对试验地土壤可培养真菌群落的组成和多样性进行分析。结果表明,1)从内蒙古短花针茅荒漠草原土壤中共分离获得17个属的可培养真菌;2)模拟增氮不增温、增温增氮处理均使可培养真菌的菌落数显著增加(P0.05);3)增氮不增温、增温增氮处理的群落组成和

短花针茅荒漠草原植物群落稳定性受到优势种和物种多样性的共同调控，但优势种和物种多样性之间的相关关系却鲜为人知。为探讨放牧强度对优势种群和物种多样性及其相互关系的影响，研究以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗短花针茅荒漠草原为研究对象，采用CK（对照区）、MG（中度放牧）和HG（重度放牧）的3个试验处理进行单因素随机区组试验设计，结合对比分析和优势分析方法，得到初步结论如下。各优势种群重要值和物种多样性指数在不同放牧强度下未表现出显著性差异（P>0.05）。在短花针茅荒漠草原上，基于绝对数量关系，丰富度指数和多样性指数对放牧强度响应较为敏感，基于相对数量关系和综合数量关系，优势度指数多样性指数在MG处理区下变化幅度较大，均匀度指数在HG处理区下变化幅度较大。在不同处理区内，优势种群优势排序不因数量关系的相对与绝对发生变化，而物种多样性的优势排位则受相对与绝对数量关系的影响较大。伴随放牧强度增大，植物群落优势种群与各物种多样性指数可以通过调整其关联强度来适应放牧强度的影响。