积雪是影响草原春季土壤水分的重要因素,积雪量主要受降雪量和积雪再分配影响.然而,很少有研究探讨放牧对积雪量及融雪后土壤水分的潜在影响.研究不同放牧强度对典型草原积雪量及春季融雪后土壤水分的影响及机制,为草原的合理利用与优化管理提供科学依据.基于锡林郭勒典型草原长期控制放牧试验平台,于2016年和2017年,对禁牧(G0)、轻度放牧(G0.75)、中度放牧(G1.50)、重度放牧(G2.25)、极重度放牧(G3.00)等5种放牧处理下的植被、积雪量和土壤水分进行测定.结果表明,随着放牧强度的增加,积雪量逐渐减少,并且2016年的平均积雪量比2017年高57.63％.具体而言,与禁牧处理相比,极重度放牧使2016年和2017年的积雪量减少了 75.20％和74.53％.随着放牧强度的增加,春季土壤水分呈逐渐减少的趋势.2016年和2017年禁牧处理的春季土壤水分(0-40 cm)为14.91％和10.70％,是极重度放牧处理的1.5倍和1.4倍.土壤水分与植被特征(地上生物量和植被高度)和积雪(积雪量和积雪深度)呈显著正相关(P＜0.05).相比底层土壤,表层土壤(0-5 cm)水分对放牧的响应更敏感.结构方程模型结果显示,降雪量、植被和积雪对春季土壤水分具有显著的正作用.放牧通过去除植被,对草原积雪量和春季土壤水分有负作用.因此,为了获得更多的积雪量和春季土壤水分,土地管理者应考虑降低放牧强度或保留部分地块不放牧.

应用无人机近地面遥感技术估算草地生物量是目前较热门的方法,但构建的反演模型类型、变量、算法差异较大.通过在内蒙古锡林郭勒获取的无人机多光谱影像提取出波段反射率、植被指数等变量,与实际获取的地面样方调查数据结合,构建并对比了 8种最常用的参数与非参数方法构建的草地地上生物量预测模型,评估不同模型的精度和建模变量,以期能够优化得到最佳预测模型.研究结果表明8种模型中参数模型精度相对较低,非参数模型具有更高精度;参数模型中多变量的广义线性模型优于线性、对数和指数这3个参数模型;非参数模型中K近邻、支持向量机、极端梯度提升和随机森林4种模型的决定系数R2都大于0.7,但随机森林模型相对更稳健,且模型变量数最少.建模变量中归一化植被指数和红波段反射率变量对生物量估算作用较大.综上,随机森林模型是较适用于内蒙古锡林郭勒地区草原无人机近地面遥感技术估算草地生物量的模型,然而在超参数调整、算法优化,以及植被多源变量筛选等方面还需要更深入的研究.

本文对内蒙古锡林郭勒草原不同灌丛化阶段(轻度、中度、重度)下小叶锦鸡儿的种群特征及其土壤影响因子进行研究.结果表明:在草原轻度-中度-重度灌丛化的发展过程中,小叶锦鸡儿的密度和高度逐渐增加,两阶段密度和高度分别增长196.0％、34.5％和25.4％、17.6％.小叶锦鸡儿的冠幅、基径、每丛分蘖数和地上生产力均呈先减少后增加的趋势,地上生物量向叶片的分配比例减少.小叶锦鸡儿在中度灌丛化阶段与草本植物之间的竞争最为强烈,其通过减少横向生长如冠幅、基径和每丛分蘖数,增加密度和高度以获取竞争优势.在不同灌丛化阶段小叶锦鸡儿所受到的土壤限制因子明显不同.在轻度灌丛化阶段,土壤因子对小叶锦鸡儿生长的限制作用较小;在中度灌丛化阶段,深层(20～50 cm)土壤水分和土壤pH是限制小叶锦鸡儿密度的关键因素;在重度灌丛化阶段,深层土壤水分和pH限制小叶锦鸡儿纵向生长的主要因素,浅层(0～20 cm)土壤水分和养分是限制灌从横向扩张的主要因素.

为定量评价干旱半干旱草原煤电开发区域长时序生态承载力及其动态变化特征,本研究基于DP-SIR 模型,选取 29 个指标,构建 了生态承载力评价指标体系,采用熵权法和综合求值法对内 蒙古东、中、西部地区的呼伦贝尔市、锡林郭勒盟和鄂尔多斯市生态承载力动态进行评价,采用主成分分析法对不同区域生态承载力的驱动力进行分析,并对不同组分变化及不同组分间相关性进行了分析.结果表明:(1)2005-2015年,呼伦贝尔市生态承载力在波动中缓慢上升,锡林郭勒盟呈现先降后升的趋势,鄂尔多斯市趋于平稳;(2)不同地区生态承载力驱动力略有差异,总体来说,影响煤电开发区域生态承载力的主要驱动因子为人均GDP、城镇居民可支配收入、工业产值比重、人均原煤产量等;(3)呼伦贝尔市与锡林郭勒盟的"状态"、"人类福祉"组分和鄂尔多斯市的"生态系统服务"组分与区域生态承载力呈显著相关;(4)不同区域生态承载力组分相关性有较大差异,提高居民生活水平,实施生态保护和降低煤电开发强度等可有效促进生态承载力的提升.

蒙古白丽蘑Leucocalocybe mongolica是国家重点保护珍稀濒危物种,具有重要的经济价值和生态价值,但目前还没有气候变化对蒙古白丽蘑分布格局的影响研究.本研究基于蒙古白丽蘑分布数据,采用最大熵(maximum entropy)模型研究了当前和未来条件下蒙古白丽蘑的适生分布区以及影响蒙古白丽蘑分布格局的气候因子.蒙古白丽蘑适生区预测模型的训练集和测试集的受试者工作特征曲线下面积(AUC)值分别为 0.997 和 0.998,模型预测结果极准确.最暖季度降水量、最冷季度降水量、温度季节性变化的标准差以及降水量变异系数是影响蒙古白丽蘑分布的主要气候因子,累计贡献率达 75.2%.全球来看,当前蒙古白丽蘑的最佳适生区和高适生区主要集中在中国北方、蒙古国北部和中部以及俄罗斯与中国和蒙古国接壤的蒙古高原.在我国则分布在内蒙古、黑龙江和新疆,内蒙古是蒙古白丽蘑资源分布的核心区域,且可分为北部的呼伦贝尔草原区和南部的锡林郭勒草原区 2 个区域.在未来 4 种气候情景下,蒙古白丽蘑最佳适生区和高适生区向高纬度转移,形成我国分布面积下降而蒙古分布面积增加的格局.基于参考文献、实地调查分布点数据和筛选后的环境变量构建的蒙古白丽蘑的适生区分布特征模型可信度高,结合未来气候变化分布区预测可为蒙古白丽蘑的野生资源保护提供理论依据.

内蒙古草原是我国重要的生态保护屏障,部分区域是农牧交错带的重要组成部分.锡林郭勒草原位于内蒙古东中部,属典型温性草原,深入开展退耕还草对其植被总初级生产力(GPP)的影响、探究相关环境因子,对深入了解退耕还草过程中区域植被生长状况变化和生物固碳潜力时空分布以及制定更加科学精准的退耕政策具有重要意义.基于遥感、气象观测和土地利用数据,采用残差分析和相关性分析方法,系统研究了 2010-2015年间锡林郭勒草原退耕还草区域的植被GPP变化特征,并探讨了不同环境因子对GPP变化量的影响,揭示了退耕还草活动造成的GPP变化特征及其受环境因子影响的作用机制.结果发现:(1)锡林郭勒盟退耕还草区域5年内GPP平均变化量为0.47 g C/m2,其中GPP增加面积占退耕还草总面积的67.2％,退耕还草初期GPP变化不显著;(2)退耕还草区域内,土壤含水量和土壤有机碳与GPP变化量显著负相关,而气温、降水、高程和坡度均与GPP变化量显著正相关;(3)坡度和土壤含水量与GPP变化量的相关程度最强,对退耕还草后GPP变化的影响程度较高.

内蒙古草原具有丰富的自然植被和矿产资源.本研究基于Landsat5/7/8 NDVI数据,采用像元二分模型反演植被覆盖度,通过Sen+MK和Hurst指数对内蒙古草原区植被覆盖度的稳定性、空间分布和未来演变趋势进行研究,并使用最优参数地理探测器分析植被覆盖度空间分异的驱动因素.结果表明:从植被覆盖特征来看,2006-2020年内蒙古草原区植被覆盖度呈增长趋势,整体呈现东高西低的空间格局,以高波动为主,植被具有轻微或明显改善特征的区域(64.8％)远多于轻微或严重退化特征的区域(23.2％).与过去15年相比,未来植被退化区域的面积占比预计将增加至36.6％,中部草原区的锡林郭勒盟和乌兰察布中部、东部草原区呼伦贝尔的西部和鄂尔多斯市的西部以及西部草原区乌海都有退化风险,应重点关注.从驱动因素来看,降水是内蒙古草原区空间分异性的主导因素,其与土壤类型、土地利用和气温3个因子的协同作用最显著.

利用1981-2010年连续30 a的GIMMS AVHRR NDVI 3g数据,应用最小二乘法线性拟合,分析了30年间呼伦贝尔市(呼盟)与锡林郭勒盟(锡盟)的地表植被覆盖绿度的变化,并在研究区内选取了24个煤矿产区,分析了矿区及其周围10、20 km和50 km的缓冲区的绿度变化趋势,通过分析矿区及对应缓冲区生长季NDVI (GNDVI)的相关性,揭示如下规律:(1)30年间,呼盟和锡盟绿度减少的区域分别为59.16％和73.13％;(2)呼盟植被绿度减少的像元散落在呼盟各个方位,增加的像元主要分布在东北部;锡盟植被绿度减少的像元分布在锡盟东部和西南部,植被绿度增加的像元分布在锡盟西北部;(3)矿区及缓冲区的GNDVI整体呈下降趋势,且锡盟的下降速度更快;(4)不管煤矿露天还是井工开采,对矿区及周边植被绿度都有影响,矿区及缓冲区GNDVI两组变量在0.05水平上显著相关;(5) GNDVI能反映植被复垦状况.

研究啮齿动物密度对牧草损失量的关系,对于计算草地经济损害水平至关重要,可以为草地畜牧业管理决策提供指导.本研究于2012-2016年,在锡林郭勒典型草原(东乌珠穆沁旗),应用标志重捕法和样方法对啮齿动物密度以及9月份植物地上生物量进行调查,用啮齿动物密度及其日食量来估算鼠类对牧草的损害程度,确定牧草损失量.研究结果表明:(1)啮齿动物密度与牧草损失量的最佳拟合曲线是三参数S型曲线,为:Loss=k/(1+e-rdensity);(2)当啮齿动物密度＞906个标准鼠单位/hm2时,牧草产量发生最大损失(牧草产量损失比=23.30％);(3)根据所拟合的曲线,得出该类型草地啮齿动物对牧草损害的危害阈值为174个标准鼠单位/hm2.

从整体性治理理论视角出发,深入分析了草原生态补偿政策实施过程中的管制与治理维度,认为草原生态补偿政策是一个“管制平衡”导向型政策,进而提出从“参与式干预发展”的角度对该政策的实施效果进行综合性评价.基于内蒙古锡林郭勒典型草原的一个纯牧业嘎查(村庄)的案例研究,将参与式干预发展评价(PADev)方法的应用进行了详细呈现,并获得了兼具“形成性”和“主体间性”的综合性评价结论与发现.为验证PADev的适合性和科学性,从“元评价”的角度,进一步呈现了基于生态调研和抽样社会调查的评价,作为PADev方法的“验证性”评价.案例研究发现,草原生态补偿政策的地位和作用体现在“草-畜-人”历史性(长达35年,从1983年牲畜承包开始)发展变迁的结构关系中,从政策作用的末端来评价生态补偿政策所产生的生态效益,比较难以直接确定其因果关系,但从基于制度变迁的路径依赖及未来发展的角度,政府主导的生态补偿政策将积极地促进牧民们的自主整合和适应市场的发展,以及“生态载畜量”和“实际载畜量”的收敛趋同.