日本那须地区人工草地牧草生物量随时间变化的解析——Ⅰ 地上生物量

为了揭示草地生态系统的现存生物量随时间的变化规律与气候条件和人为干扰(放牧压,施肥量等)之间的关系,从1974年开始至1994年,每年的4月至11月,在位于日本中部那须地区的国立草地研究所内的人造围栏放牧草场进行了放牧试验.结果表明,在1974至1994年的21年间,在不同放牧处理(放牧压分别为轻度和重度/施肥分少量和大量)的条件下,地上现存生物量的季节变化非常明显,其变化范围为150～380 g DW m-2.用4次方多项式检验表明牧草成长模式呈双峰曲线,每一年中不同放牧条件下地上现存生物量的最大值都出现在6月份左右,第二个峰值出现在9,10月份.复合回归分析的结果得出了体现现存生物量和气温,放牧压(或施肥量)之间的定量关系的多项回归方程式.协方差分析结果表明放牧压力,施肥量以及季节和年度的变化,以及他们之间的相互作用对现存生物量有着显著影响 (P<0.05) 或极显著影响(P<0.01).本研究表明在现存放牧强度下不会对地上生物量造成毁灭性的影响,而是在其承受范围之内.     

日本那须地区人工草地牧草生物量随时间变化的解析--I 地上生物量

为了揭示草地生态系统的现存生物量随时间的变化规律与气候条件和人为干扰(放牧压,施肥量等)之间的关系,从1974年开始至1994年,每年的4月至11月,在位于日本中部那须地区的国立草地研究所内的人造围栏放牧草场进行了放牧试验.结果表明,在1974至1994年的21年间,在不同放牧处理(放牧压分别为轻度和重度/施肥分少量和大量)的条件下,地上现存生物量的季节变化非常明显,其变化范围为:150～380 g DW m-2.用4次方多项式检验表明牧草成长模式呈双峰曲线,每一年中不同放牧条件下地上现存生物量的最大值都出现在6月份左右,第二个峰值出现在9,10月份.复合回归分析的结果得出了体现现存生物量和气温,放牧压(或施肥量)之间的定量关系的多项回归方程式.协方差分析结果表明放牧压力,施肥量以及季节和年度的变化,以及他们之间的相互作用对现存生物量有着显著影响 (P<0.05) 或极显著影响(P<0.01).本研究表明在现存放牧强度下不会对地上生物量造成毁灭性的影响,而是在其承受范围之内.     

日本那须地区人工草地牧草生物量随时间变化的解析--Ⅱ地下生物量

国立草地研究所位于日本中部的西那须地区，在其所辖人工草地的放牧试验区内，进行了以下实验：(1)研究不同放牧压对地下生物量的影响(1974-1981年)，(2)研究不同施肥水准对地下生物量的影响(1982-1989年)．在与上述相同的放牧样地内，除去了放牧条件的差异(以相同的放牧压和施肥水准)，继续进行了5年的放牧试验(1990-1994)．结果表明地下生物量(包括新鲜的根和地下茎)的季节和年度变化较大，呈现出随着放牧年限增加而年年递减的趋势．     

草地植被结构对奶牛放牧强度的反应特征

通过对黑麦草-三叶草人工草地进行受控放牧实验,定量研究了草地植被结构对不同放牧强度（放牧率）条件下的反应特征变化。结果表明：（1）黑麦草-三叶草人工草地的禾草生物量季节动态,在不同放牧强度下基本上均呈明显的“双峰型”变化,而且随放牧强度的增大,峰值逐渐降低;（2）草群中禾草的留茬高度（相同放牧时间）,随放牧强度减小而升高,诚意脏乱牧强度的降低有利于草地植被的后期再生;（3）草地禾草的叶面积指数（LAI）在放牧条件下呈“三峰型”变化,低放牧强度下,禾草的叶面积指数较大;（4）放牧有利于草地禾草的分蘖,使草群植物密度提高,7至8月份各小区的植物密度达到最高,从草地植被结构的综合性参数-相对生长速率（γRGR)与叶面积增量（LAIincrement)对放牧强度的响应分析还表明,梯度放牧实验中存在一个最适放牧强度（或放牧率）范围,可由此提供确定草地最适放牧率的植被结构基础。     

不同放牧方式对松嫩草地地下、地上生物量及其分配比例的影响

通过野外样地实验研究了放牧方式对松嫩草地植物群落地下、地上生物量及生物量向地下分配比例的影响.实验共设置了4种放牧方式:禁牧、牛单牧、羊单牧、混合放牧.结果表明:不同放牧方式对植物地下、地上生物量的影响随降水量的不同而产生年际差异.2012年降水充足,混合放牧方式下植物地下生物量最高,并显著高于禁牧、牛单牧和羊单牧,分别高出38％,118％ 和40％(P<0.01);而在2013年,由于干旱胁迫,不同放牧方式对植物地下、地上生物量的影响均不显著.生物量向地下分配的比例主要受放牧方式的影响,受降水影响较小.在两年的实验中,混合放牧方式下植物向地下分配的生物量比例均为最高,达到了57％,说明混合放牧有利于植物地下部分生物量的积累;而牛单牧和羊单牧方式下植物向地下的生物量分配比例均低于50％.从植物地下生物量及其分配比例两方面考虑,在我国北方半干旱草原应该减少牲畜单独放牧,转而推行混合放牧较为合理.     

放牧对贝加尔针茅草原植物个体和群落生物量分配的影响

通过对贝加尔针茅草原的调查研究,分析了严重放牧样地、中度放牧样地、天然草地以及放牧后围封样地的群落水平与个体水平根冠比的差异,以及各构件生物量分配比例,得出以下结论：1）严重放牧样地地上、地下生物量显著小于天然草地,过度放牧后植物的根冠比显著高于天然草地;2）中度放牧样地的地下生物量与天然草地相差不大,群落水平的地下生物量最高;3）放牧样地受到破坏后围封,个体植株较天然草地小,但生物量略高于天然草地.     

放牧条件下人工草地植物高度的异质性变化

通过对人工草地进行受控放牧实验，定量研究了草地主要植物的高度异质性受奶牛放牧率的影响，以及高度异质性的季节动态特征变化。研究结果表明：1）在以黑麦草等禾草占优势的人工草地上，每次放牧前后草地植物的高度都有不同程度的降低，而从草地植被总体看，放牧使草地植物高度的异质性提高；2）草地植物的高度异质性特征与家畜的放牧率密切相关，高放牧率条件下，由于奶牛对植物的采食选择性的降低，黑麦草与白三叶的高度异质性较低，相反在低放牧率条件下，它们的高度异质性较高；3）草地植物高度的异质性存在着季节动态变化规律。对任何一种植物，高度异质性在生长季中期达到最高，生长初期全都大于生长后期。本实验有关植物高度异质性的分析对于草地与放牧管理具有实用价值，即通过控制或调整草地高度异质性易变区对应的放牧率，可能实现对草地的均衡与最大利用。     

安徽省草地生物量空间分布特征

利用样方法,2011年9~10月调查了安徽境内21个草地样地的地上和地下生物量。结果表明:地上生物量(含凋落物)变化幅度为75.73~3 729.07 g·m-2,平均值为987.48 g·m-2;地下生物量变化范围是129.88~8 134.18 g·m-2,平均值为2 115.50 g·m-2,不同土层中地下生物量所占的比例随土壤深度增加而减小;总生物量在205.62~10 711.05 g·m-2之间,平均值为3 102.99 g·m-2;地上、地下和总生物量从北向南皆呈增大趋势,表现出明显的空间分布格局,且皖南地区的地上与地下生物量显著高于其他地区(P0.05)。     

基于MOD09GA产品的草地生物量遥感估算模型

利用忖南州2006-2008年的草地地上生物量外业实测数据和EOS Terra卫星中分辨率成像光谱仪MODIS每日地表反射率产品MOD09GA,提取了年实测点上的7个通道的光谱反射率值,计算了17种植被指数,综合研究了植被指数与生物量之间的相关性及草地地上生物量遥感反演模型,采用植被指数最大合成算法,计算了2005-2007年各旬、月及年最大植被指数及草地地上生物量密度时空变化动态特征.研究表明适宜甘南州草地地上生物量估产的植被指数EVI,其估产模型是乘幂模型(y=13583x<1.6652>,R=0.798),模型平均测产精度达76.72%.甘南州草地地上生物量密度除了2005年在7月上旬达到最大值外,其他年份均在7月下旬达到最大值.从月度变化可以看出,除了2005年温性草甸草原、2006年低平地草甸、2007年暖性草丛的月生物量密度分别在6,9,6月达到最大值外,甘南州不同类型草地基本上在7月达到最大值.2006年和2007年甘南草地地上生物量密度的年变化比较相近,但2005年的草地地上生物量密度与其他两年相比差异较大,且多高于三年的平均值.     

基于MODIS植被指数的甘南草地生物量

利用2006-2008年MODIS植被指数和同期野外调查数据,建立草地地上部分干物质产量遥感监测模型.根据七种草地类型多年平均根冠比对2006-2008年甘南草地生物量(地上+地下部分)进行了估算,比较了不同时间尺度下的模拟效果,绘制了甘南草地生物量空间分布图,分析了不同地区、海拔高度和草地类型的草地生物量特征,探讨了甘南地区草地生物量的年际变化.结果表明:2006-2008年甘南草地生物量分别为3.784×1013,3.527×1013,3.26×1013g,其空间分布具有白西向东逐渐减少的趋势;在没有消除噪音的情况下,用月作为时间尺度的模拟效果较好;甘南草地生物量在3000～4000m处的产量最高,占草地总产量的84.69%;2006-2008年甘南草地生物量呈减少趋势,年均减少速率为97.91 g/(m2·a).     

藏东南高寒地区人工草地建植初期生物量研究

针对藏东南山区过度放牧和植被破坏的问题,以芒康地区人工草地为研究对象,依据当地的水热条件,从2014年4月到2015年9月选用4种牧草进行两两混播和单播的试验,研究一年多来牧草的产量变化、生物量的分配以及不同牧草之间的混播效果.结果表明:1)在生物量上,单播的垂穗披碱草和老芒麦总生物量最大,分别为(228.80±26.61)和(225.47±62.85)g/m~2;混播组合中,紫花苜蓿+老芒麦的总生物量最大,为(217.47±54.48)g/m~2.2)10种牧草组合的人工草地地下生物量在垂直方面上均呈倒金字塔特征,即上层根系生物量较大,越往下层生物量越少,0~15 cm的生物量占地下总生物量的比例介于63.21%~88.17%,其中燕麦+垂穗披碱草组合的人工草地在0~15 cm的生物量所占的比重最大,为88.17%.3)10种牧草组合的人工草地的地上生物量与地下生物量呈高度线性相关(R=0.83,P0.05).4)从根冠比上看,在单播草地中,根冠比从大到小依次为紫花苜蓿、老芒麦、燕麦和垂穗披碱草,根冠比差异不明显;在混播草地中,垂穗披碱草+老芒麦、燕麦+紫花苜蓿以及紫花苜蓿+老芒麦组合的草地根冠比较大,介于2.40~2.60,其中紫花苜蓿+垂穗披碱草根冠比最小,仅为0.82,显著低于除燕麦+老芒麦以外的其他混播组合草地.     

高寒草地放牧管理最优控制模式

通过对高寒草地植物多样性与生产力对不同放牧强度响应机制的研究表明:多样性与生产力随放牧强度的增加均呈现显著性下降趋势,其中不放牧、轻牧、中牧和重牧下的Shannon指数的平均值分别为4.35,3.89,3.66,3.01,生产力指标(地上生物量均值)分别为987.6,826.8,660.7,535.8 g/m2(鲜重).这表明多样性与生产力对放牧的响应呈现同步性,中牧和重牧是导致二者大幅度下降的主要动'因.应用生物控制论方法,组建了草地放牧管理的最大持续产量模型和最优控制模型.实例计算结果表明:样区滩地、阳坡与阴坡地等三类牧场的牧草保护指标分别为468.1,564.3,614.7 g/m2(鲜重),相应的最大持续产量分别为390.9,471.2,513.3 g/m2(鲜重).确定了草地放牧管理的最优牧草资源种群水平和最优控制量,提出了草地放牧管理的控制对策,为高寒草地保护与可持续利用提供了优化模式和定量依据.     

放牧和封育条件下金露梅灌丛草地群落动态变化的研究

对放牧和封育条件下金露梅灌丛群落动态变化进行了研究.结果表明：金露梅灌丛群落种类数量在放牧条件下不会发生明显的改变（P＞0.05）,在封育条件下出现轻微的先增后减的变化格局;盖度和地上生物量在放牧条件下6-7月无明显的差异,到9月上旬呈现下降趋势,显著地低于前期（P＜0.05）;在封育条件下7月下旬后趋于稳定状态,且明显地高于6月底的数值（P＜0.05）.群落的平均高度在放牧条件下无明显变化（P＜0.05）,在封育条件下呈现逐步增高的趋势,不同时期有明显的差异（P＜0.05）.     

短花针茅荒漠草原土壤呼吸对载畜率的响应(英文)

土壤碳通量是陆地生态系统中碳循环的重要组成部分.为了揭示放牧对荒漠草原土壤呼吸速率的影响,我们采取完全随机区组设计比较研究了不同载畜率下草地土壤的呼吸速率.试验包括4个处理,3次重复.4个处理分别是对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG),相应的载畜率分别为0,0.91,1.82 和2.71只羊*hm-2*半年-1.在2004年和2006年8月,采用LI-6400-09土壤呼吸室与LI-6400连接对每个样地的土壤呼吸速率进行了测定,在测定过程中,同时获取了土壤温度及土壤呼吸室中的相对湿度等相关指标.通过对测定数据的分析表明,内蒙古荒漠草原土壤呼吸速率介于0.80 μmol·m-2·s-1与5.00 μmol·m-2·s-1之间.随着载畜率的增加,土壤呼吸速率明显增加(P<0.05).另外,土壤呼吸速率也随着土壤呼吸室中相对湿度的增加而增大,但是二者的相关关系不太明显(P>0.05).经过2年放牧后,重度放牧条件下的土壤呼吸速率明显低于对照区和轻度放牧区,不同载畜率下土壤呼吸速率随时间的变化并没有明显的差异.高载畜率下土壤呼吸速率明显降低可能与该条件下土壤水分和草地生物量的明显降低有关,土壤水分对土壤和大气之间CO2的交换起着非常重要的作用.     

不同放牧强度下天然沙质草场植物群落分异特征及沙漠化发生机理试验研究

本文通过在科尔沁沙地沙质天然草场进行连续牧压梯度试验，主要得出如下结论：随着放牧强度的增加，植被盖度，地下生物量迅速下降，连续强度牧压下沙漠化在短期内（３～７个月）强烈发展；随着牧压的增加，地下生物量与地上生物量的比值呈上升趋势，土壤含水量也上升；放牧造成的沙漠化在初期阶段相对容易治理。     

草地地上生物量高光谱遥感估算研究

以锡林郭勒草原为试验区,采集草地冠层高光谱反射率数据和对应样方的地上生物量数据,综合分析了高光谱主要变换形式(高光谱特征变量、小波能量系数和植被指数)与草地地上生物量间的相关关系.研究结果表明:在选取的13个高光谱特征变量中,草地地上生物量与红谷的吸收深度Rd、红边区一阶微分总和与蓝边区一阶微分总的比值SDr/SDb的相关系数最高(0.86);在11个小波能量系数中,第四小波能量系数与草地地上生物量的相关性最强,相关系数为0.85;在选用的8种常用植被指数中,ARVI与生物量之间的相关性最强(R=0.874),而DVI的相关性最差(R=0.578).在对不同近红外、红光和蓝光波段进行组合而获得的植被指数中,ARVI(R945,R620,R430)模型对草地地上生物量的预测具有最好的准确性,训练样本和验证样本的拟合方程R值分别为0.882和0.865.     

高寒草地植物生态位适宜度与生产力和多样性的关系及其对放牧的响应

通过对高寒草地不同生境下植物生态位适宜度与生产力(地上生物量)及物种多样性(Shannon多样性指数)关系的研究表明:适宜度与生产力和多样性之间的总体关系均呈正的线性关系,牧草生长的适宜度决定着生产力和多样性,适宜度高的样区生产力和多样性亦高,它们之间整体上呈现出同步性.而在生境梯度上,适宜度值与生产力和多样性变化均呈显著差异,在实验研究的滩地、阳坡和阴坡地3种生境中,以阴坡地植物的适宜度最大,其生产力和多样性也最高,表明阴坡地牧草生长对环境条件的适宜程度最好.控制放牧的计算结果表明:随着放牧强度的增加,适宜度呈下降趋势,其生产力和多样性均有显著减少;在不放牧、轻牧、中牧和重牧4种处理中,以轻牧效果最好,具有推广应用价值.以上结果能够为高寒草地的保护和持续利用提供理论与定量依据.     

新疆草地植被的地上生物量

2004年对新疆地区的草地地上生物量进行了大范围的调查,据此估算了新疆6种主要草地类型的地上生物量密度和总量,并探讨了草地地上生物量与环境因子的关系。结果表明,草原类型中,荒漠草原的地上生物量密度最小 (34.9 g C·m^-2),草甸草原最大 (87.3 g C·m^-2),而典型草原 (53.2 g C·m^-2)和高寒草原 (47.7 g C·m^-2)介于两者之间;草甸类型中,山地草甸 (117.4 g C·m^-2)的地上生物量密度显著高于高寒草甸 (58.1 g C·m^-2)。6种草地的地上生物量总量为14.65 Tg C,约占全国的10%。地上生物量主要集中于高寒草原和高寒草甸,两者占总量的41.7%;其次是典型草原、山地草甸和荒漠草原,分别占19.0%、18.3%和14.6%;草甸草原因分布面积小而使得其地上生物量最小,仅占总量的6.4%。草原和草甸地上生物量的控制因子存在差异：草原地上生物量主要受降水控制,而草甸地上生物量则与温度相关。除受气候影响外,草原地上生物量还与土壤含水率、土壤总氮含量正相关,而草甸地上生物量与土壤含水率、土壤总氮含量均不相关。     

滇西北亚高山草地的地下生物量及净初级生产力研究

以滇西北香格里拉县达拉藏族村寨为研究对象,研究了自由放牧草地、围栏刈草草地、人工种植草地等3种利用方式草地的地下生物量的变化规律,并估算不同草地的地下净初级生产力.发现3种利用草地地下生物量在1 a内随时间推移呈现“双峰型”变化,即有2个峰值.各层生物量垂直分布呈“T”型递减趋势.地下净初级生产力围栏刈草草地>人工种植草地>自由放牧草地.认为在滇西北亚高山草地,放牧使地下生物量减少且有更加浅层化的趋势,生产力也较低;翻耕使地下生物量明显减少,但是加快了根系转换率,对生产力有所提高;传统围栏刈草的管理方式较好地维持了地下生物量和生产力,有利于草地复苏.     

不同放牧条件下镶黄旗典型草原植物群落调查

为研究锡林郭勒盟镶黄旗典型草原在不同干扰条件下植被群落特征的变化规律,通过围封和自由放牧5个样地的测定,对不同放牧条件下草地群落数量特征以及生物量的变化进行了研究.结果表明:(1)围封和自由放牧区典型草原的优势植物多为多年生植物,围封区仅有两种一年生优势植物.但围封区多年生禾本科植物优势度高于自由放牧区;(2)围封区植被盖度、地上生物量均高于自由放牧区;放牧1号区上述指标高于放牧2号区;(3)围封和自由放牧区典型草原物种丰富度差异显著,物种多样性差异不显著.放牧改变了典型草原植物群落的组成,植被盖度和生产力显著降低.