长期放牧改变了草地生态系统的土壤资源可利用性和微生物生物量化学计量.研究放牧荒漠草原土壤化学计量不平衡与微生物碳利用效率(CUE)的关系,有助于从微生物视角理解土壤碳动态.本研究依托2004年建立的内蒙古短花针茅荒漠草原长期放牧实验平台,以围封禁牧为对照,设置重度、中度和轻度放牧处理,测定了 土壤有效养分、微生物生物量及其获取的相关酶活性,并利用生态化学计量法对土壤微生物CUE进行计算.结果表明:与对照相比,放牧抑制了土壤微生物CUE,降幅为1.0％～10.3％;土壤C∶N不平衡在中度放牧处理下显著增加20.6％,C∶P不平衡和N∶P不平衡在重度放牧处理分别显著增加20.7％和25.2％,这表明土壤微生物群落更容易受N、P限制.土壤微生物群落通过调节元素阈值计量比和胞外酶的产生来维持自身化学计量平衡.结构方程模型结果表明,化学计量不平衡通过改变元素阈值计量比、微生物生物量化学计量和酶化学计量间接影响微生物CUE.

放牧是草原生态系统最主要的人为干扰因素,也是草原群落构建的重要"外部"过滤因子.然而,关于放牧强度对草原群落构建的作用机制,尤其是在这一过程中种内性状分化和种间性状差异的相对作用目前的了解还比较有限.为此,该研究利用在内蒙古典型草原建立的长期放牧控制实验平台,采用土芯法(环刀)取样,系统分析了植物群落地上(株丛、叶片)和地下(根系)性状对放牧的响应.通过环刀-小区和小区-样地两个推绎尺度,研究了基于种内与种间性状变异的放牧强度过滤作用.研究结果表明:(1)随着放牧强度的增加,大多数地上性状的种内和种间变异呈增加趋势,而根系性状的种内和种间变异则显著降低.(2)随着放牧强度的增加,在环刀尺度上,基于地上性状的种内变异和种间差异的放牧过滤强度先增大后减小,在中度放牧时达到最大;然而基于地下性状的种内变异和种间差异的放牧过滤强度逐渐增加.在小区尺度上,基于地上性状的种内变异和种间差异的放牧过滤强度呈线性降低趋势;而基于地下性状种内变异的放牧过滤强度增加,基于种间差异的放牧过滤强度减弱.(3)随着空间尺度增大,放牧强度对草原群落构建的影响由基于种间性状差异的过滤作用逐渐转变为基于种内性状变异的过滤作用,此过程受土壤水分和养分的调控.这些研究结果为深入揭示放牧对草原群落构建的调控机制提供了科学依据,也为正确理解长期放牧导致的植被景观异质性和尺度效应评估提供了重要参考.该研究中叶片和根系性状主要考虑了结构性状,因此具有一定的局限性,未来研究可结合叶片和根系碳氮含量等化学性状指标,以全面理解放牧对植物地上、地下性状变异的调控机制.

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.

物种编目是生物多样性研究和保护的基础,长期开展野生动物多样性监测、提供物种分布影像资料佐证对于更新本底物种编目至关重要.祁连山国家公园青海祁连县片区自东向西差异明显的自然生态系统孕育了诸多野生动物类群.2017年9月至2021年12月,为了调查该片区内雪豹(Panthera uncia)及同域分布物种本底数据,在雪豹适宜生境选取187个位点利用红外相机开展野生动物监测.调查期间,累积获得44946个有效相机工作日,收集独立有效照片14330张(含雪豹466张),共鉴定出野生动物78种,其中兽类5目12科27种,鸟类7目18科51种.记录到国家Ⅰ级重点保护野生动物9种,包含雪豹、荒漠猫(Felis bi-eti)、白唇鹿(Cervus albirostris)、马麝(Moschus chrysogaster)、藏野驴(Equus kiang)、胡兀鹫(Gypaetus barba-tus)、秃鹫(Aegypius monachus)、金雕(Aquila chrysaetos)和红喉雉鹑(Tetraophasis obscurus);国家 Ⅱ 级重点保护野生动物20种;"三有"动物40种.被IUCN红色名录评估为濒危(EN)的野生动物1种,易危(VU)3种,近危(NT)5种;被《中国脊椎动物红色名录》评估为极危(CR)、濒危、易危和近危的分别有3、5、7和17种.相对多度指数(RAI)排名前5位的兽类依次是岩羊(Pseudois nayaur,RAI=128.18)、喜马拉雅旱獭(Marmota himalayana,RAI=50.17)、赤狐(Vulpes vulpes,RAI=11.30)、灰尾兔(Lepus oiostolus,RAI=10.72)和雪豹(RAI=10.37);RAI 排名前 5 位的鸟类依次为赭红尾鸲(Phoenicurus ochruros,RAI=8.30)、藏雪鸡(Tetraogallus ti-betanus,RAI=5.18)、红嘴山鸦(Pyrrhocorax pyrrhocorax,RAI=3.87)、棕颈雪雀(Pyrgilauda ruficollis,RAI=4.32)和喜鹊(Pica pica,RAI=3.65).本次在祁连县境内监测到的斯氏高山?(Alticola stoliczkanus)、藏雪雀(Montifringilla henrici)和黄腰柳莺(Phylloscopus proregulus)为祁连山地区新记录物种.此外,红外相机还监测到较多的放牧活动(RAI=56.09).本研究为祁连山国家公园区域物种编目以及制定野生动物保护与管理政策提供了数据支持.

为探讨长期(19年)放牧干扰下荒漠草原植物的响应与适生策略,该研究以荒漠草原优势种无芒隐子草(Cleistogenes songorica)作为研究对象,测量不同放牧强度(控制、轻度、中度、重度)下叶片解剖结构指标,探讨无芒隐子草叶片解剖结构对长期放牧干扰作出的响应.结果表明:(1)保护组织方面,角质层厚度、角质层厚度占叶片厚度比均随着放牧强度的增加呈先减小后增加趋势.泡状细胞厚度随着放牧强度的增加先减小后增加,与对照、中度、重度放牧区相比,轻度放牧区泡状细胞厚度显著减小.(2)维管组织方面,维管束面积、导管面积、韧皮部面积3个指标均随放牧强度的增加呈先增加后减小趋势.木质部面积随着放牧强度增加先减小后增加.维管组织占比方面,木质部占维管束面积比随着放牧强度增加而增加,而主导管占主脉维管束面积比随着放牧强度增加而减小.韧皮部面积随着放牧强度的增加呈先增加后减小趋势,与对照区相比,3种放牧区韧皮部面积显著减小.(3)花环结构面积随着放牧强度的增加呈增加趋势,与对照区相比,3种放牧区花环结构面积显著增加.上述结果表明无芒隐子草叶片各项解剖结构均对长期放牧干扰作出适当响应以确保自身在受放牧等人为干扰的荒漠草原脆弱生态系统中持续生存.

种群是草原生态系统结构、功能形成和发展的基础.然而,长期放牧伴随着全球气候变化深刻影响着种群的生长和繁殖.长芒草(Stipa bungeana)是黄土高原典型草原的优势种,具有较高的生态和经济价值.该研究依托黄土高原典型草原长期滩羊轮牧实验平台,采用完全随机的裂区实验设计,以放牧率(0、2.7、5.3、8.7 sheep.hm-2)作为主因子,氮添加水平(0、5、10、20g·m-2)作为副因子,探究放牧、氮添加及其交互作用对长芒草的形态性状、地上生物量及其占群落生物量比例的作用.结果表明:随放牧率的增加,长芒草的株高、冠幅直径、分蘖密度、实生苗密度、地上生物量和生物量占比呈"单峰"曲线变化趋势,种群密度降低.而氮添加增加长芒草的株高、冠幅直径、生殖枝密度、分蘖密度、地上生物量和生物量占比;实生苗密度随氮添加的增加呈先增后减的趋势.相比氮添加,放牧对长芒草地上生物量和生物量占比的总效应小,放牧对地上生物量有直接的负效应,并通过调控分蘖密度、种群密度及地上生物量影响其生物量占比;氮添加不仅对地上生物量有直接的积极效应,还通过株高、生殖枝密度对地上生物量有间接的正效应,同时通过调控种群密度、冠幅直径、分蘖密度和生殖枝密度影响生物量占比.总体上,氮添加增加长芒草的冠幅直径和生殖枝密度(相比株高和分蘖密度),放牧增加实生苗密度(相比种群密度),而放牧和氮添加的交互作用显著影响生殖枝密度.放牧率为4.10和5.29 sheep·hm-2时长芒草具有最大地上生物量及其群落占比.上述结果表明放牧和氮添加通过影响长芒草种群的形态特征来调控其地上生物量和群落地位.

为了解云南哀牢山国家级自然保护区楚雄州片区大中型兽类和雉类多样性以及人类活动情况,2020年3月至2022年5月,在保护区内按照1 km× 1 km网格布设了 153台红外相机,开展系统调查与监测,累积59623个相机工作日,收集到野生动物独立有效照片数9309张,记录到大中型兽类动物5目14科23种,雉类1目1科7种,其中,国家一级重点保护野生动物3种,国家二级重点保护野生动物14种.在监测到的物种中,物种相对多度指数最高的 5 种动物分别是赤麂(Muntiacus vaginalis,RAI=7.52)、毛冠鹿(Elaphodus cephalophus,RAI=2.43)、野猪(Sus scrofa,RAI=2.39)、猕猴(Macaca mulatta,RAI=2.26)和马来豪猪(Hystrix brachyura,RAI=2.16).种-多度曲线分析结果表明,赤麂、野猪和白鹇(Lophura nycthemera)在云南哀牢山楚雄州片区多度秩排序前三位,累积相对多度占所有物种相对多度的65％.此外,还在保护区内拍摄到大量放牧等人类活动,显示保护区内存在一定的人为活动干扰.本次系统调查与监测结果完善了云南哀牢山国家级自然保护区楚雄州片区范围内大中型兽类和雉类本底信息,填补了区内大中型兽类和雉类的研究空白,为保护区后续的管理和长期监测提供科学依据.

针对世界性的草原普遍退化,以及人类利用的影响问题,该文阐述了生态系统恢复、生态演替中气候顶极、环境变化与草原状态转移、放牧利用与干扰顶极,以及人工辅助干预恢复,提出了退化草原生态系统恢复的路径与状态模式.该文特别强调:应该以生态系统为视角开展退化草原恢复,而非仅考虑植被或土壤等单一过程;同时注重干扰下的退化草原恢复,其恢复状态可能存在多个选择.退化草原恢复包括3种基本方式:1)依渐进式恢复的生态演替理论,在环境条件较好,退化程度处于中轻度的草原,借助系统自组织性,以"自然演替"能够达到顶极或近顶极状态;2)人工辅助干预恢复:对重度或极度退化草原,突破由于非生物(土壤物理、养分等)与生物(植物定植、物种相互作用等)因素带来的限制,使用工程、物理、化学及生物生态等方法,可以恢复到某种平衡或稳定状态,或者顶极状态;3)放牧干扰恢复:通过适度家畜放牧,调控生态系统基本结构(物种组成、多样性)、主要过程(生产力形成、养分循环、反馈作用),进而促进与维持较高的草原生态系统多功能性与稳定性,对于处于中轻度的退化草原可以选择这种恢复方式.总之,退化草原恢复的目标是实现其长期稳定的生态系统多功能性.

为明确围栏封育对斑块化退化高寒草甸净生态系统碳交换(NEE)不同组分的影响,本研究选取青藏高原黄河源区斑块化退化高寒草甸进行围封试验,设置4个围封年限(1、2、5、11 a)和1个正常放牧对照,研究NEE及组分对不同围封年限的响应.结果表明,围封5 a退化高寒草甸总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(ER)显著大于正常放牧、围封1 a、2 a和11 a,围封2 a和5 a退化高寒草甸NEE显著小于正常放牧、围封l a和11 a样地(P＜0.01),其他NEE组分对不同围封年限的响应情况不一致.植被自养呼吸(Ra)、根系呼吸(Rr)和土壤异养呼吸(Rh)占ER的比例在不同围封年限间差异显著(P＜0.01).此外,土壤温度与NEE呈二次曲线的关系,与ER以及除Rh以外的其他呼吸组分呈指数关系,土壤含水量与NEE、GPP、ER、土壤呼吸(Rs)、Ra、Rr呈线性关系(P＜0.05).全氮、全磷、生物量和NEE及组分存在显著的相关关系.说明围封5 a能显著提高退化草地的土壤养分和固碳功能,并能维持草地生产力,无需进行长期围封.

植物叶片解剖结构随放牧强度的变化而发生变化.以短花针茅荒漠草原长期(19年)固定监测放牧样地为研究区,以建群种短花针茅叶片作为实验材料,测量不同放牧强度(对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG))下短花针茅叶片保护组织、输导组织、机械组织、同化组织有关的14个解剖结构指标,分析短花针茅叶片解剖结构随长期不同放牧强度的变化,从生理角度探讨荒漠草原植物对长期放牧的适应及响应.研究结果表明:(1)叶片层次上,短花针茅通过增加其叶片横切面面积和叶厚度去适应放牧干扰;(2)保护组织方面,与对照区相比,重度放牧区角质层厚度增加,但未达到差异显著性(P>0.05),角质层厚度占叶厚度比例随放牧强度的增加整体呈增加趋势;(3)输导组织方面,木质部面积随放牧强度的增加呈下降趋势,而韧皮部面积、主导管面积、维管束面积等指标均随放牧强度的增加呈增加趋势,但没有达到显著性(P>0.05);(4)机械组织方面,厚壁组织面积和厚壁组织占叶面积比例均随放牧强度的增加呈增加趋势;(5)同化组织方面,随着放牧强度的增加,短花针茅叶片叶肉组织面积显著增加(P<0.05).可见,在长期不同放牧条件下对荒漠草原植物解剖结构进行研究,在丰富荒漠草原放牧生态学研究内容的同时,对脆弱生态系统的合理利用和保护提供科学依据.