郑淑霞
- 作品数：13 被引量：356H指数：10
- 供职机构：中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技支撑计划国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：农业科学生物学更多>>
- 基于种内与种间性状变异的放牧过滤作用及其尺度效应
- 2024年
- 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。
- 秦嘉晨王欢朱江王扬田晨白永飞杨培志郑淑霞
- 关键词：种内变异放牧强度典型草原
- 灌丛斑块和草本斑块碳交换对季节性降水增加的响应——基于地上净初级生产力和叶面积指数标准化的比较分析
- 2024年
- 随着气候变化和人类活动干扰的加剧,干旱半干旱地区草地灌丛化现象普遍发生,严重影响了草地生态系统的碳汇功能。水分是内蒙古半干旱草原的主要限制因子,未来降水格局的变化对草原生态系统的碳交换具有重要影响。然而,目前关于降水变化对灌丛化草地生态系统,特别是异质斑块碳交换过程的影响研究较少,相关机制尚不清楚。为此,该研究利用内蒙古小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛化草地季节性降水增加(冬季增雪、夏季增雨)实验平台,系统观测了灌丛斑块和草本斑块的碳交换参数,即净生态系统碳交换(NEE)、总生态系统生产力(GEP)、生态系统呼吸(ER),并结合基于地上净初级生产力(ANPP)和叶面积指数(LAI)标准化的参数比较分析,研究了季节性降水增加对灌丛化草地碳交换的影响以及异质斑块的响应差异。结果表明:1)夏季增雨显著提高了草本斑块|NEE|、GEP和ER值,而冬季增雪显著降低了草本斑块|NEE|ANPP、GEPANPP和ERANPP。夏季增雨显著增加了灌丛斑块GEP和ER值,但对NEE影响不明显,冬季增雪对灌丛斑块的碳交换过程有促进作用。总体而言,灌丛斑块的|NEE|、GEP、ER显著高于草本斑块。相较于湿润年份(2021年),干旱年份(2020年)的碳交换对降水增加的响应更为敏感。2)灌丛斑块碳交换(|NEE|、GEP和ER)与土壤水分含量、叶片生物量呈正相关关系,夏季增雨主要通过增加深层土壤(40-80 cm)水分含量、降低土壤温度来促进碳交换。草本斑块碳交换与浅层土壤(0-20 cm)水分含量、ANPP呈正相关关系,与土壤温度、根冠比呈负相关关系;夏季增雨主要通过增加浅层土壤水分含量、降低土壤温度促进碳交换,而冬季增雪则通过增加深层土壤水分含量和减少地下生物量来抑制草本斑块碳交换。3)基于ANPP标准化后的碳交换参数能更好地揭示灌丛斑块和草本斑块对降水变化的响应差�
- 张梦迪向官海文艺瑶王欢呼格吉勒白永飞王忠武郑淑霞
- 关键词：灌丛化
- 放牧强度和地形对内蒙古典型草原物种多度分布的影响被引量：30
- 2014年
- 为了更好地理解放牧对草原生态系统物种多度分布格局的影响,以及常见种和稀有种对维持群落多样性的作用,以内蒙古典型草原为研究对象,基于长期放牧控制实验平台(包括7个载畜率水平(0、1.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0 sheep·hm–2)和两种地形系统(平地和坡地)),研究了群落内全部物种、常见种和稀有种的丰富度和多度对放牧强度的响应规律,并选取对数正态模型、对数级数模型和幂分割模型,对物种多度数据进行拟合。结果表明:1)平地系统中,物种丰富度和多度在低放牧强度下(1.5、3.0 sheep·hm–2)增加,而在中、高度放牧强度下(4.5–9.0 sheep·hm–2)降低,全部物种的多度分布在大多数放牧强度下符合幂分割模型,在高放牧强度下也符合对数正态模型;坡地系统中,物种丰富度和多度随着放牧强度增加而显著降低,全部物种的多度分布在各个放牧强度下,均符合幂分割模型和对数正态模型。2)随着放牧强度增加,常见种的多度响应趋势与全部物种的响应趋势一致,其多度分布均符合幂分割模型和对数正态模型;稀有种的丰富度响应趋势与全部物种的响应趋势一致,其多度分布符合幂分割模型,同时也部分符合对数正态和对数级数模型。总之,适宜的载畜率有利于生物多样性和初级生产力的提高,平地系统中物种多度的响应在一定程度上支持放牧优化假说;而坡地系统中不同物种多度的响应差异说明:确定最佳载畜率时,还需要考虑地形因素的影响。此外,模型的拟合结果表明:生态位分化机制对内蒙古典型草原物种多度分布起着主要作用,常见种和稀有种通过不同的响应方式共同维持着草原生态系统的物种多样性。
- 李文怀郑淑霞白永飞
- 关键词：常见种放牧强度稀有种物种丰富度典型草原
- 蒙古高原草原火行为的时空格局与影响因子被引量：24
- 2010年
- 采用GIS空间分析方法和L3JRC遥感卫星数据,研究了2000—2007年间蒙古高原草原火行为的时空分布规律,比较了中国内蒙古自治区和蒙古人民共和国草原火行为的差异,分析了植被、气候与人文因素等对草原火行为的影响.结果表明:不同植被类型间的过火率存在极显著差异(P<0.001),为草甸草原>典型草原>荒漠草原,蒙古人民共和国草原过火率显著高于中国内蒙古自治区(P<0.001),过火频次的分布格局与过火迹地相一致.草原火行为存在明显的年际变化特征,草甸草原(r2=-0.54,P<0.05)和典型草原(r2=-0.61,P<0.05)的年过火率与年降雨量呈负相关关系;草原火集中在降水较少、风速较大的春、秋两季.中国内蒙古自治区的人口密度和载畜密度远高于蒙古人民共和国,而过火率则相反,表明人文因素,尤其是过度放牧是导致中国内蒙古自治区和蒙古人民共和国火行为差异的主要原因.
- 曲炤鹏郑淑霞白永飞
- 关键词：草原火行为
- 放牧对内蒙古锡林河流域草地群落植物茎叶生物量资源分配的影响被引量：64
- 2009年
- 以内蒙古锡林河流域沿水分梯度分布的灰脉苔草(Carex appendiculata)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和冷蒿(Artemisia frigida)6个草地群落为对象,研究了围封禁牧与放牧样地中144个共有植物种的高度、丛幅面积、茎、叶和株(丛)生物量、茎叶比等性状。结果表明:1)在个体水平上,放牧样地中植物的生殖枝高度、营养枝高度、丛幅面积、单株(丛)生物量、茎、叶生物量和茎叶比均显著低于围封禁牧样地,植物在放牧干扰下表现出明显的小型化现象;2)在群落水平上,放牧亦显著降低了群落总生物量和茎、叶生物量;3)过度放牧显著改变了物种的资源分配策略,使生物量向叶的分配比例增加,向茎的分配比例减少。资源优先向同化器官分配可能是植物对长期放牧干扰的一种重要适应对策;4)轻度放牧对物种的资源分配没有显著影响,单株(丛)生物量和群落茎、叶及总生物量均表现出增加趋势,这与过度放牧的影响正好相反。过度放牧引起的植物个体小型化改变了生态系统中物种的资源分配策略,进而对生态系统功能产生重要的影响。
- 任海彦郑淑霞白永飞
- 关键词：放牧茎叶比资源分配
- 内蒙古灌丛化草原小叶锦鸡儿的种群特征及其土壤影响因子
- 2024年
- 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。
- 文艺瑶朱江王欢张梦迪鲁顺保郑淑霞
- 关键词：灌丛化种群特征小叶锦鸡儿土壤理化性质内蒙古草原
- 不同利用方式和载畜率对内蒙古典型草原群落初级生产力和植物补偿性生长的影响被引量：45
- 2010年
- 基于2005年6月开始的放牧控制实验,研究了不同草地利用方式和放牧强度对内蒙古典型羊草(Leymus chi-nensis)草原群落初级生产力和补偿性生长的影响。草地利用方式包括:传统放牧、传统割草和放牧与割草轮换利用(混合利用)。结果表明:传统放牧和混合利用方式下,羊草群落地上生物量均随放牧强度增加逐渐降低。高载畜率下,羊草群落地上净初级生产力表现为:混合利用>传统割草>传统放牧,说明混合利用方式优于传统放牧和传统割草利用方式;而低载畜率则有利于草原的可持续利用和植物的补偿性生长。这一实验结果在一定程度上验证了放牧优化假说。在不同利用方式、地形因素的影响和采用不同的群落净生长量计算方法时,随着放牧强度的变化,等补偿、超补偿和欠补偿效应都可能出现。在低载畜率下,群落大多表现出等补偿生长,在高载畜率下,群落大多表现出欠补偿生长。植物群落的补偿性生长与载畜率的关系可以用开口向下的二次函数或者斜率为负的线性函数模拟。说明随着载畜率的增加,一些系统表现为欠补偿生长,而另一些系统则表现为超补偿生长,这可能与植物群落组成、地形部位(平地、坡地)和载畜率以及净生长量的计算方法有关。
- 薛睿郑淑霞白永飞
- 关键词：放牧载畜率初级生产力补偿性生长
- 降雨强度和时间频次对内蒙古典型草原土壤氮矿化的影响被引量：10
- 2017年
- 为了深入地理解和认识全球变化背景下草原生态系统土壤氮矿化的变化动态及其对气候变化的响应机制,以内蒙古典型草原不同围封年限样地(1999年围封和2013年围封)为研究对象,通过改变降雨量(增加降雨50%和减少降雨50%)和降雨时间频次(连续3年降雨处理;连续2年降雨处理,然后自然恢复1年;降雨1年处理,然后自然恢复1年),共设置7个降雨处理,研究不同降雨强度和时间频次对内蒙古典型草原土壤氮矿化的影响及其调控因子。研究结果表明:1)随着减雨或增雨时间频次的增加(由1年减雨或增雨至连续3年减雨或增雨处理),土壤净氮矿化速率和净硝化速率会降低,且土壤净氮矿化速率和净硝化速率的最大值发生在增雨或减雨1年恢复1年处理中,表明较高的降雨强度和时间频次对土壤净氮矿化速率和净硝化速率会产生抑制作用,而适宜的土壤水分和温度条件更有利于土壤氮矿化作用。2)与2013年围封样地相比,1999年围封样地的土壤净氮矿化速率和净硝化速率、土壤累积氮矿化量和硝化量更高,表明长期的自然封育有利于养分储存和土壤质量恢复。3)长期的连续性增雨或减雨处理会显著影响土壤含水量和土壤温度(短期的间断性增雨或减雨处理则无显著影响),但二者对土壤氮矿化的影响在两块样地的表现不同,如在2013年围封样地,土壤无机氮和净氮矿化速率主要受土壤水分的影响,而在1999年围封样地,土壤无机氮和净氮矿化速率主要受土壤温度的影响,土壤水分甚至对净氮矿化速率产生了明显的负效应。研究表明,降雨强度和时间频次对内蒙古典型草原土壤氮矿化具有重要影响,但影响大小因样地而异,与土壤质地、群落组成和干扰程度等因素有关。
- 朱志成黄银许丰伟邢稳郑淑霞白永飞
- 关键词：降雨强度土壤氮矿化羊草草原
- 长期氮添加对典型草原植物多样性与初级生产力的影响及途径被引量：18
- 2020年
- 氮(N)沉降对陆地生态系统的结构和功能已产生了重要的影响,N也是中国北方草原植物生长和初级生产力的主要限制性元素。物种多样性和功能多样性是揭示生物多样性对生态系统功能维持机制的关键指标,然而,关于长期N添加下草原物种多样性与功能多样性的关系,及其对初级生产力的影响途径及机制,尚不十分清楚。为此,该研究依托在内蒙古典型草原建立的长期N添加实验平台,实验处理包括1个完全对照(不添加任何肥料)和6个N添加水平(0、1.75、5.25、10.50、17.50和28.00 g·m^-2·a^-1),研究了长期N添加对典型草原物种多样性、功能多样性和初级生产力的影响大小及途径。结果表明:1)N添加显著降低了典型草原的物种丰富度和Shannon-Wiener指数,但对功能多样性(包括功能性状多样性指数和群落加权性状值)无显著的影响。2)结构方程模型分析表明,功能多样性主要受物种丰富度的影响,但是物种多样性减少并没有导致功能多样性降低,其原因主要是功能群组成发生了改变,即群落内多年生根茎禾草所占比例显著增加,以致群落加权性状值变化不大。3)N通过影响物种丰富度和功能群组成,间接影响群落加权性状值,进而影响群落净初级生产力。其中,群落加权性状值是最重要的影响因子,可解释48%的初级生产力变化,表明初级生产力主要是由群落内优势物种的生物量及功能性状所决定,因此该研究的结果很好地支持了质量比假说。
- 王玉冰孙毅寒丁威张恩涛李文怀迟永刚郑淑霞
- 关键词：物种多样性生物多样性
- 小叶锦鸡儿灌丛化对典型草原群落结构与生态系统功能的影响被引量：24
- 2020年
- 草原灌丛化是全球干旱半干旱地区面临的重要生态问题。灌丛化对草原生态系统结构与功能的影响较为复杂,有待于在更广泛的区域开展研究。该研究在内蒙古锡林郭勒典型草原选择轻度、中度和重度灌丛化草地,通过群落调查,结合植物功能性状和土壤理化性质观测,研究了小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛化对草原群落结构(物种多样性、功能多样性和功能群组成)和生态系统功能(初级生产力、植被和土壤养分库)的影响。结果表明:1)不同程度灌丛化草地的物种丰富度、功能性状多样性和群落加权性状平均值差异显著,其中,中度灌丛化草地的物种多样性和功能多样性较高,表明一定程度的灌丛化有利于生物多样性维持。2)重度灌丛化草地的地上净初级生产力(ANPP)显著高于轻度和中度灌丛化草地,其原因主要是随着灌丛化程度加剧,群落内一/二年生草本植物显著增加,而多年生禾草和多年生杂类草显著减少。三个灌丛化草地的植被叶片和土壤碳、氮库差异均不显著。3)灌丛化对草原生态系统功能包括ANPP、植被和土壤养分库均没有直接的影响,而是通过影响功能群组成、土壤理化性质和功能多样性,间接地影响生态系统功能;灌丛化导致功能群发生替代和土壤旱碱化是最重要的生物和非生物因素。
- 丁威王玉冰向官海迟永刚鲁顺保郑淑霞
- 关键词：灌丛化物种多样性生态系统功能
