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山西农业大学农牧交错带(右玉)草地生态系统野外观测研究站
发布时间:2020-08-08 浏览量:


观测研究站的特色和定位

观测研究站所在区域山西省朔州市右玉县,是山西省唯一的半农半牧县,是我国北方典型农牧交错带典型代表区域,其气候、植被、土壤以及土地利用方式、历史文化等具有明显过渡特征,地处北方农牧交错带的草原生态系统定位观测研究站的建立从结构、功能、机理上探索建立合理的农林牧复合生态系统研究,该站结合农区、农牧交错带的地域特点、以草地畜牧业和生态环境建设为主体特色,对饲草资源调查、生产、加工调制、利用以及草畜资源合理配置等进行研究,发展适合雁门关乃至华北的草地畜牧业生产理论与技术体系。 

根据农牧交错带为地域和生产、生态特色,以草原资源和耕地、牧业为观测对象,通过定位监测气象数据,为草地生态修复与气候变化提供依据;长期观测草原生物与生产力,为草地生物多样性保护和可持续利用提供依据;定位监测草原修复工程的生态和生产力变化,为草原修复工程技术优化提供决策依据;长期观测耕地、草原土壤肥力和牧业承载能力,为农牧交错带生态和生产提供依据;逐步形成具有农牧交错带生态和生产平衡的复合系统观测研究站。 

以草原和耕地、牧业为研究对象,以农牧交错带草原与耕地复合系统为研究,研究草原资源、生物多样性及功能,为草原生态和生物多样性保护提供基础;研究草原养分循环机理、草田轮作耕地养分变化,为草原生态系统服务功能和草原可持续利用提供支撑;研究生态草品种培育及草原修复技术,为草原生态建设提供技术支撑;研究草原、耕地和牧业生产系统耦合,以促进区域经济发展,为改善生态环境提供科学依据和技术支撑。

观测研究站的研究方向

围绕农牧交错地带草原生态建设和草牧业发展逐步形成优良草种资源及创新、草原生态修复和农牧复合生态系统3个稳定的研究方向。主要研究内容:

1)优良草种资源及创新:挖掘乡土优良牧草种质资源,评价其抗逆性、种质特性、生态生产性能。以草原改良和生态建设为目标驯化和培育主要优势优良牧草,以盐碱地重建与利用草地植被为目标筛选和驯化优良耐盐碱草种。同时研究优良草种修复退化、沙化、盐碱化草原的栽培技术。

2)草原生态修复:研究农牧交错带草原生态系统生产力、生物多样性、草地养分循环、放牧和割草的影响机制、草原退化机理及恢复机制等,为草原生态保护和合理利用草原奠定基础。研发利用选育的乡土草种修复退化草原技术、退耕地草原生态恢复技术、草原可持续利用技术和功能维持评价技术,为遏制山西草原生态环境持续恶化,促进区域经济发展,为生态和生产协调统一提供技术支撑。

研究气候变化如增温、降水、氮沉降水平与形态对草原生态系统的植物群落结构、功能群组成、多样性和生产力,凋落物的质量、分解速率,地下根系生长速率,土壤呼吸和温室气体通量等方面的影响研究。研究农牧交错带草原退化的演替过程、影响因素,运用恢复生态学原理研发退化草原治理技术。

3)农牧复合生态系统研究:生态修复关键是生态和生产之间找到平衡点,结合农牧交错带的地域和生产特点,开展人工草地稳定持续高产和草畜平衡技术、优质饲草生产加工与贮存技术的研究,以解决牧业生产饲草资源,减轻天然草原压力。研究草原家畜系统的生产力和生态承载力,分析区域饲草生产力以及生态系统服务评价机制。研究草田轮作的过程中草原农田系统的结构、功能与管理机理,土壤质量及养分转化和调控、水文生态进行过程对气候变化的潜在响应,草地农业生态系统及草畜平衡模式研究,将有助于减轻草地压力,防止草地退化。

观测研究站的条件

研究站从2003年依托右玉县宏宇牧业有限公司逐步建立,作为山西农业大学教学科研长期实习实践基地,占地面积200亩,羊舍30000㎡,人工草地1100亩,天然草地4万亩,特克塞尔、杜泊、德国美利奴、小尾寒羊、道塞特5个品种700只种羊,4500只杂种育肥肉羊,实验室1500㎡,仪器设备22台(套、件),总值达到304.5万元。

1、仪器设备和场地条件

2001年山西省委、省政府做出建设雁门关生态畜牧经济区的重大战略决策,山西农业大学贯彻省委、省政府实施雁门关生态畜牧经济区发展战略部署下,依托右玉宏宇牧业有限公司于2002年建立山西农业大学雁门关草畜生产系统研究站。该公司为国家肉羊产业体系综合试验站,位于右玉县威远镇后所堡村,场区占地80亩,羊舍30000㎡,人工草地1100亩,天然草地4万亩,特克塞尔、杜泊、德国美利奴、小尾寒羊、道塞特5个品种700只种羊,4500只杂种育肥肉羊。作为山西省重要的草畜野外观测站,该站自成立以来以草地畜牧业为主要方向,结合农区、农牧交错带的地域特点、以草地畜牧业和生态环境建设为主体特色,研究适合雁门关乃至华北发展的草地畜牧业生产理论与技术体系,为雁门关地区发展提供技术保障。

针对草原风蚀沙化和退化严重问题,到2008年开始研究退化草地植被恢复技术,组装集成适应性品种、生态栽培和生态工程配套技术,形成减轻为一体的退化草原治理技术体系,有效支撑生态农牧业的发展。到2015年结合农业部草牧业发展政策,开始以调整种植结构为中心,根据环境和资源承载力规划种植、养殖业的适度规模,形成以农户为单元种植业-畜牧业协调发展的新模式。

研究站目前有实验设备50台(件),基础实验设施相对完备。实验室常规设备有:恒温干燥箱、真空干燥器、电子天平、人工气候箱、显微镜、冰柜、数字恒温水浴锅、pH计等。野外观测设备:HOBO小型气象站、RG3-M自动雨量计、LI-8100A便携式土壤碳通量自动动测定系统、Em50土壤温湿度自动测量系统、Li-6400便携式光合测定仪、PAM-2500便携式调制叶绿素荧光仪、Psypro水势测量系统筹。

目前该研究站用于草原生态系统研究占草地300亩,用于示范占耕地300亩,联合中国科学院植物研究所搭建了7个试验平台,包括模拟增温试验平台、模拟降水变化平台、模拟氮沉降平台、养分联网试验平台、模拟放牧试验平台、刈割试验平台、耐盐碱草种选育平台。

 专用小型气象站 

氮磷钾+增减降水试验平台

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氮梯度平台 

氮形态+割草试验平台

 放牧试验平台    

增温试验平台

 

2、基础数据积累

本研究站自2002年起开始对该区域草地生态系统观测,已累积17年气象数据,以及草地植物群落特征、土壤理化性质等基础数据,如植物群落结构、功能群组成、生产力和多样性,土壤有机碳、全氮、有效磷含量等数据。2010年参与国家十一五科技支撑计划退化草地植被恢复与重建关键技术研究实施多重盐碱化草地治理措施以来,积累10年盐碱化草地相关数据,如土壤酸碱度、金属离子、阴离子含量等。

该研究站通过2011年承担中国科学院战略性先导科技专项生态系统固碳现状、速率、机制和潜力山西草地项目研究,研究了山西地区不同类型草地生态系统的碳汇现状、固碳速率,在区域尺度上准确地估算出山西草地生态系统的固碳潜力,探讨了山西草地生态系统碳储量和固碳速率的影响,通过对碳库中不同组分碳的变化规律研究,明确草地碳库的稳定性维持机制。从2012-2015年连续动态监测,建立草地固碳量和固碳速率与环境要素之间的关系模型,由此确定气候变化对草地生态系统固碳潜力和速率的影响及其机制。从2015年开始,借助国家重点研发计划与中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室合作建立了联网实验平台,包括氮梯度、氮形态、增减降水和氮磷添加、增温、放牧和割草等7个试验平台,完成了草地本底数据的调查和近十年气象基础资料的积累,在草地生态、生产方面积累了更加细致全面的数据,包括植物物候(返青、开花、抽穗、结实等)、生态系统净碳交换、土壤自养呼吸和异养呼吸、生态系统温室气体通量、植物凋落物质量和分解速率、植物根系生长速率、土壤氮矿化速率、土壤微生物群落结构、土壤氨挥发等数据。这一切将为项目下一步实施奠定了良好的基础。

观测研究站成果

自建站以来,结合农区、农牧交错带的地域特点、以草地畜牧业和生态环境建设为主体特色,联合中国科学院植物研究所、中国农业大学、中国农业科学院北京畜牧兽医研究所、山西省农科院畜牧兽医研究所、山西省牧草工作站等8家研发单位承担国家和省级项目48项,获得科技奖励3项,发表论文100余篇,获得发明专利1项,申请专利3项。为当地及周边地区改良退化草地6万亩,引进饲草品种28个,推广了燕麦生产、苜蓿种植和生产、青贮玉米种植及青贮,干草调制和加工,盐碱化草地治理、饲草饲料配制技术等饲草生产利用实用技术14项,建立了12个比较完善实用的肉羊改良综合技术推广服务点,改良绵羊18万只,推广了超数排卵胚胎移植、人工授精、同期发情、杂种羔羊短期育肥、羊双胎、羊的饲养管理和疫病防治等家畜生产技术22项,为雁门关草地畜牧业和生态环境建设提供技术支撑。近年来与平鲁区双碾乡、山西京龙科技农业有限公司、山阴县佳联农业发展有限责任公司、右玉县威坪牧区、右玉县宏宇牧业有限公司、右玉县中陵草业公司、右玉县畜牧局合作开展高产优质苜蓿生产、燕麦生产和青贮玉米生产示范30万亩,退化草地改良、人工草地优质牧草生产等20万亩,改良盐碱地建设人工草地2万亩。