《科学通报》2025年4月中旬刊(“草原生产力形成与调控机制专辑”）| 文章速递

封面介绍：草原是全球最重要的陆地生态系统之一, 为全球三分之一的人口提供食物、水以及其他各种生态系统服务, 同时草原在维持生物多样性和调节全球气候变化等方面具有非常重要的作用. 草原生产力是草原生态和生产功能发挥的基石, 是由生物群落结构和能量流动过程决定的. 详见本期专辑.

草原生产力形成与调控机制专辑

武维华

编者按

张英俊, 贺金生, 韩国栋, 白永飞

进展

草原生产力形成与调控机制研究展望

张英俊, 梁俊毅, 贺金生, 韩国栋, 白永飞

厘清草原生产力的形成与调控机制, 是草学和生态学领域关注的重点. 本文从草原第一性生产力的形成和维持、第一性向第二性生产力的转化、生产功能与碳汇功能的协同三个层次总结剖析草原生产力的形成与调控机制的研究进展, 并提出未来研究重点.

论文

基于Landsat和Sentinel-2卫星的草地利用率遥感监测——以不同草地类型放牧平台为例

常楚晨, 王洁, 杨吉林, 刘楠, 赵玉金, 王忠武, 辛晓平, 张英俊

草地利用率是遥感放牧强度监测的直接指标, 是一定时间内实际利用的牧草量占草地地上部产草量的百分比. 本研究基于长期放牧平台的放牧对照实验, 利用地上生物量的地面数据以及Landsat和Sentinel-2融合的遥感数据, 基于支持向量机算法建立了草地利用率遥感反演模型(R2=0.90).

草地生态系统植物生长动态模型构建及生产潜力估算

王殿杰, 张英俊, 辛晓平, 闫瑞瑞, 梁俊毅

草地群落的功能性状多样性是草地生产力形成和维持的关键. 然而, 目前的草地过程模型忽略了群落动态对生产力的影响. 本文基于植物功能性状构建了草地过程模型, 并根据野外观测数据进行了模型验证. 利用该模型揭示了随资源变化下的群落动态, 估算了草地的生产潜力.

不同类型退化草地植被与土壤恢复的协同性

苏纪帅, 许丰伟, 王扬, 赵玉金, 白永飞

我国退化草地植被恢复快于土壤, 但多数指标未恢复到天然草地水平; 人工辅助恢复与自然恢复措施的恢复效果整体类似; 草地生产力与土壤水分、养分呈协同性恢复, 且较高的土壤肥力更有利于典型草原和荒漠草原植物多样性的恢复.

典型草原和高寒草甸种子萌发性状差异及其对群落物种共存的影响

卢晓宁, 海志霞, 张雁明, 许玉珑, 任晶, 赵宁, 刘坤, 齐威, 王小亮, 林丽, 卜海燕

本研究通过比较高寒草甸和典型草原植物种子萌发性状差异及其对温度的响应, 从群落水平上探讨种子功能性状多样性及其对物种共存的影响, 以期为深入探讨群落构建机制提供新视角和数据支持.

中国北方草地植被空间异质性对放牧强度的不同响应规律

康萨如拉, 闫瑞瑞, 字洪标, 赵玉金, 张霞, 辛晓平, 赵萌莉, 韩国栋

本文通过长期放牧试验结合高分辨率无人机图像与机器学习技术, 分析了不同放牧强度对中国北方4种草地类型植被空间格局的影响. 研究发现, 放牧导致4种草地植被优势种变化和不同植被空间异质性的变化规律. 研究结果对于优化放牧管理、保护草地生态系统具有重要意义.

放牧对草地生态系统C:N:P的影响

张艺馨, 何超迈, 岳白, 张英俊, 刘楠, 白永飞, 鲁小名, 韩国栋, 武倩, 鞠馨, 贺金生, 赵宁

本文利用长期放牧联网实验平台的生态系统叶、根、凋落物、土壤微生物生物量和土壤C、N、P含量整合数据库, 分析地上和地下组分间C:N:P联系对放牧的响应及其区域差异. 放牧系统中地上和地下组分间C:N:P关系的改变提示我们草地可持续管理不能忽视生态系统C:N:P化学计量关系间的平衡.

放牧补饲促进草地生产力协同

徐民乐, 刘楠, 杨高文, 张英俊

放牧家畜补饲提高家畜生长性能, 并降低牧草采食量, 进而降低草地放牧强度, 这导致草地第一性生产力(牧草生产)和第二性生产力(家畜生产)的协同增长. 本研究通过量化协同增长量并研判其变化趋势, 为研究草地生产力协同增长提供新视角.

放牧强度影响荒漠草原家畜牧食行为及食性选择

武倩, 鞠馨, 王煜鑫, 刘楠, 王忠武, 韩国栋

放牧是天然草地的主要利用方式之一, 放牧家畜牧食行为是影响草地生态系统结构与功能的重要因素. 本文研究了荒漠草原不同放牧利用强度下家畜牧食行为及食性选择的变化, 明确了合理的放牧利用强度, 为优化荒漠草原放牧管理和实现草地可持续利用提供重要依据.

不同类型草原重度放牧对土壤微生物多样性的影响及其驱动因素

陈焘, 巴德木其其格, 董鑫, 张英俊

本研究比较了不同类型草原重度放牧对土壤微生物群落多样性的影响, 揭示了不同类型草原土壤微生物多样性的关键驱动因素, 为天然草原的管理以及退化草地的恢复提供了理论依据.

不同类型天然草场优势牧草及其与补饲玉米组合效应研究

马秀花, 保杰, 张博, 王智, 刘佳灌, 王雨婷, 王扬, 张晓嘉, 徐民乐, 字洪标, 罗海玲

随着天然草场牧草产量与家畜所需饲草量的矛盾加剧, 草场退化日趋严重. 如何提高天然草场饲草料利用率是草牧业重点关注的问题. 本文研究了不同类型草场中主要优势牧草的营养价值, 以及这些牧草在反刍动物瘤胃中的相互作用, 以期通过优化牧草组合, 发挥其潜在的优势效应, 从而提高牧草的利用率和家畜生长, 促进第一性生产力(牧草生产)向第二性生产力(家畜生产)的转化效率.

微生物活体碳对草地土壤有机碳贡献的方法评估

田晨, 崔冬晴, 李童, 秦嘉晨, 杨培志, 白永飞, 田建卿

本研究以内蒙古草原不同植被类型的四种土壤为研究对象, 评估了流式细胞计数(FCM)、叠氮溴化丙锭-qPCR(PMA-qPCR)和磷脂脂肪酸(PLFA)技术结合碳转换系数对微生物活体碳估算的准确性与适用性, 以期为建立普适性微生物活体碳定量框架提供科学依据.

中国牧区草地合理载畜量和生态承载力时空变化分析

赵玉金, 宋伟江, 吴智胜, 白永飞

本文利用净初级生产力等多时相遥感监测数据, 基于植物补偿生长理论及不同草地类型的合理放牧强度, 核算了2000~2020年我国268个牧区和半牧区县草地合理载畜量及其变化趋势, 并结合家畜数量和补饲率, 评估了牧区和半牧区的草地生态承载力时空格局.

中国三种草地类型的碳循环模式与长期碳汇机制

王金洲, 王超, 全占军, 贺金生

本研究基于高寒草甸、典型草原和草甸草原三种草地类型的长期定位观测与短期控制实验, 通过精细计量、数据挖掘与模型模拟, 构建了草地生态系统碳循环模式图, 明确了主要碳循环过程及参数, 并模拟评估了全球变化背景下草地生态系统的碳汇特征及其驱动机制. 为今后评估区域碳收支、过程模型参数化及草地碳库管理等提供参考.

| 关注科学通报 | 了解科学前沿