荒漠草原猪毛蒿的生长特征与稳定碳同位素间的关系

植物的稳定碳同位素组成（δ¹³C）能反映植物对干旱环境的适应能力。为研究荒漠草原区猪毛蒿（Artemisia scoparia）的生存策略,本研究以猪毛蒿为试验对象,分析了猪毛蒿同化枝δ¹³C值与土壤因子,种群数量特征,以及猪毛蒿个体生物量分配间的关系。结果表明：猪毛蒿同化枝δ¹³C值分布为-29.76‰~-25.10‰。试验区内土壤体积含水率、土壤硬度对猪毛蒿同化枝δ¹³C的影响不显著。δ¹³C值与密度呈显著负相关关系（P<0.05）,与盖度、株高和冠幅呈极显著正相关关系（P<0.01）。δ¹³C值与营养器官生物量、繁殖器官生物量、地上生物量、地下生物量和总生物量均呈极显著正相关关系（P<0.01）;猪毛蒿营养器官生物量与繁殖器官生物量呈极显著正相关（P<0.01）。综上可得,猪毛蒿同化枝δ¹³C值与植株种群数量特征、个体生物量分配存在明显的相关性,表明猪毛蒿为适应荒漠草原环境,能够采取独特的生存适应策略。     

放牧对内蒙古不同类型草原植物和土壤总氮与稳定氮同位素的影响

为了探究过度放牧对不同草原生态系统氮（N）素的影响,选取内蒙古3种主要类型草原（草甸草原、典型草原和荒漠草原）为研究对象,分析了连续多年过度放牧对植物生物量与叶片、根系和土壤中总氮（TN）和稳定氮同位素（δ¹⁵N）值的影响。研究结果表明：过度放牧显著降低草原植被地上、地下生物量（P<0.05）;无牧条件下,3种主要类型草原植物叶片、根系和土壤的TN、δ¹⁵N值自东向西呈现下降趋势,并且所有植物叶片（R²=0.73, P<0.001）、根系（R²=0.86, P<0.001）的TN和δ¹⁵N表现出显著正相关;过度放牧降低了3种草原植物叶片、根系和土壤中TN、δ¹⁵N的值。综上所述,过度放牧对3种草地生态系统N循环造成不同程度的影响,因此我们应采取多样化的管理方式,使草原生态系统可持续发展。     

植物氮同位素组成与其影响因子的关系研究进展

植物氮同位素组成(δ¹⁵N)能够综合反映氮循环特征,研究植物δ¹⁵N与其影响因子的关系,有助于理解气候变化对生态系统氮循环的影响。通过概述菌根类型、叶片N含量、氮源、温度、降水、大气CO₂浓度、土壤N有效性等生物和非生物因素对植物氮同位素组成(δ¹⁵N)的影响以及植物δ¹⁵N随海拔的变化趋势,指出目前研究中存在的不足,提出在群落水平上,采用野外调查和控制试验相结合的方法,研究环境因素(尤其是大气CO₂浓度)对植物δ¹⁵N的影响规律及机理将是今后该领域的研究重点。     

宁夏针茅属植物叶片碳稳定同位素特征及其影响因素

植物叶片δ¹³C自然丰度能够揭示植物对环境的适应策略。本研究分析了宁夏6种针茅属植物叶片δ¹³C与环境因子的关系，并量化了气候与土壤因子对δ¹³C的影响程度，结果表明：宁夏针茅属植物叶片δ¹³C范围为-28.07‰~-24.56‰，均值为-26.31‰，其中，戈壁针茅δ¹³值最大(-25.91‰)，沙生针茅最小(-27.96‰)；δ¹³C与经度呈显著负相关，随纬度和海拔增加呈先上升后下降趋势；土壤因子单独解释量为32.87%，气候因子单独解释了7.54%，二者共同解释量为34.17%。通过蒙特卡洛检验，土壤全磷(TP)是影响针茅叶片δ¹³C的最主要因素，土壤全磷与δ¹³C呈显著正相关，年均温(MAT)、太阳辐射量(SRAD)、土壤容重(BD)与δ¹³C显著负相关。本研究结果可为揭示温性草原针茅属植物响应气候变化的适应策略及大尺度研究提供基础数据支持。     

不同高寒草甸土壤碳氮稳定同位素和密度的差异

为了解不同类型高寒草甸土壤碳氮稳定同位素和密度的差异,采用稳定同位素质谱仪Isoprime100对采自黄河源区不同高寒草甸覆被条件下0~30 cm土壤进行了碳氮稳定同位素组成特征和密度分析。结果表明,高寒草甸土壤δ¹³C值介于-25.42‰~-24.20‰之间,δ¹⁵N值介于3.37‰~4.69‰之间,显著高于大气δ¹⁵N值。δ¹³C值和δ¹⁵N值均随土壤深度加深而增大。人工草地土壤δ¹³C值显著低于轻度和重度退化草甸(P<0.05),而δ¹⁵N值显著高于轻度和重度退化草甸(P<0.05)。土壤碳氮比最小值为7.89,最大值为9.97,平均碳氮比为8.71。土壤有机碳含量和全氮含量呈正相关(P<0.01),二者的回归方程为y=0.0963x+0.0336(R²=0.9619)。轻度退化草甸、严重退化草甸和人工草地0~30 cm土壤碳密度依次为7.14、6.67和6.46 kg/m²;全氮密度依次为0.83、0.77和0.75 kg/m²。植物吸收、生长有利于¹²C和¹⁴N的输出,而将较重的¹³C和¹⁵N留在了土壤中。人工草地植物生长势强,形成的地上生物量多,吸收了较多的土壤氮素¹⁴N,导致土壤¹⁵N升高。植被退化或种植人工草地均可导致土壤碳氮密度的显著降低,这种变化主要发生在0~20 cm土层。     

围栏封育对高寒草原植被−土壤养分含量的影响

围栏封育是青藏高原高寒退化草地最常见的恢复措施,开展围栏内外土壤理化性质与植物养分变化及其相互关系研究是评估草地恢复效益的基础.本研究选取了西藏那曲市班戈县围封时间分别为6、11和12年的3块样地,分析了围封对土壤理化特征和植物养分的影响,并探究了植物?土壤之间的内在联系.结果显示:1)围栏封育显著提高了高寒草原地上生物量和植被盖度(P<0.05),但是显著降低了Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数(P<0.05);2)不同深度土壤容重、全碳(total carbon,TC)、全氮(total nitrogen,TN)含量在围栏内外差异不显著(P>0.05);3)围栏封育对植物相对重要值的影响因物种而异,种间TC、TN、氮素利用效率(nitrogen-use efficiency,NUE)差异显著(P<0.05);4)植被与表层土壤主要养分含量之间的关联性仅存在于部分物种与部分营养元素之间.研究结果表明,围栏封育可以显著改变植被生产力和群落组成,但是土壤理化性质和植物养分利用却具有相对的稳定性.围封对青藏高原退化高寒草原生态系统的恢复效益,需要系统的研究和综合的评价.     

δ13C值在羊草草原植物体中的差异和变化及其影响因素分析

为了解稳定同位素¹³C在草原植物体中的分配和变化以及水分和温度对¹³C组成（δ¹³C）的影响,在内蒙古羊草草原的生长盛期（7-9月）,应用¹³C脉冲标记技术,测定了¹³C脉冲标记处理和对照处理下羊草草原植物活体和活根中的δ¹³C,分析了土壤水分、气温和地温对植物体中δ¹³C的影响。结果表明：对照处理中羊草草原植物活根δ¹³C值比活体高1~2‰,标记处理中活体δ¹³C值显著高于活根,标记处理中活体和活根的δ¹³C均显著高于对照处理。生长盛期,标记和对照处理中植物活体和活根的δ¹³C值均表现为先减小再增加,随后再减小的趋势。对照处理中活体和活根以及标记处理中活根的δ¹³C与0~20 cm土壤水分含量之间线性负相关,而标记处理中活体δ¹³C与0~20 cm土壤水分之间存在二次函数关系。标记、对照两处理中羊草草原活体、活根δ¹³C与温度均呈线性正相关。     

放牧、氮添加对荒漠草原植物和土壤碳氮的影响

为了探究放牧和氮添加对内蒙古荒漠草原植物—土壤碳、氮循环的影响,在禁牧(UG,0只羊单位·hm^-2)和重度放牧(HG,1.74只羊单位·hm^-2)样地进行氮添加处理,各处理水平为：对照(CK,0 g·m^-2·a^-1)、低氮(LN,5 g·m^-2·a^-1)、中氮(MN,10 g·m^-2·a^-1)和高氮(HN,20 g·m^-2·a^-1)。通过对短花针茅(Stipa breviflora)叶片和土壤全碳(Total carbon, TC)、全氮(Total nitrogen, TN)、稳定碳同位素(Stable carbon isotopes, δ¹³C)、稳定氮同位素(Stable nitrogen isotopes, δ¹⁵N)及土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、速效氮(Available nitr...     

围栏封育对高寒草原植被−土壤养分含量的影响

围栏封育是青藏高原高寒退化草地最常见的恢复措施,开展围栏内外土壤理化性质与植物养分变化及其相互关系研究是评估草地恢复效益的基础。本研究选取了西藏那曲市班戈县围封时间分别为6、11和12年的3块样地,分析了围封对土壤理化特征和植物养分的影响,并探究了植物?土壤之间的内在联系。结果显示:1)围栏封育显著提高了高寒草原地上生物量和植被盖度(P<0.05),但是显著降低了Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数(P<0.05);2)不同深度土壤容重、全碳(total carbon,TC)、全氮(total nitrogen,TN)含量在围栏内外差异不显著(P>0.05);3)围栏封育对植物相对重要值的影响因物种而异,种间TC、TN、氮素利用效率(nitrogen-use efficiency,NUE)差异显著(P<0.05);4)植被与表层土壤主要养分含量之间的关联性仅存在于部分物种与部分营养元素之间。研究结果表明,围栏封育可以显著改变植被生产力和群落组成,但是土壤理化性质和植物养分利用却具有相对的稳定性。围封对青藏高原退化高寒草原生态系统的恢复效益,需要系统的研究和综合的评价。     

水分胁迫对两种荒漠灌木幼苗生长与水分利用效率的影响

通过盆栽试验测定了不同水分胁迫下霸王和柠条幼苗的生长生理特性,长期水分利用效率(WUE_L)和叶片碳同位素组成(δ¹³C 值),并对各生长指标、δ¹³C 值与WUE_L进行了相关性分析。结果表明,1)重度水分胁迫显著降低霸王和柠条的总生物量、地上生物量、总叶面积、叶数;2)随水分胁迫程度增加,霸王和柠条的WUE_L与叶片δ¹³C值逐渐提高,且WUE_L与δ¹³C 值呈显著正相关(P<0.05);3)霸王和柠条的WUE_L与总叶面积、总叶数呈极显著负相关(P<0.01),与总生物量呈显著负相关(P<0.05);4)柠条的生物量和总叶面积显著小于霸王,但其根冠比较高,且在水分胁迫时,生物量、叶面积、叶数大幅度降低,对水分胁迫反应更敏感;5)同一水分梯度,柠条的WUE_L较低,但δ¹³C值相对较高。     

沟垄集雨下密度和施氮对黄土高原青贮玉米叶片酶活性及水氮利用的影响

为探究沟垄集雨下青贮玉米叶片酶活性与水氮利用效率对种植密度和施氮量的响应,于2019和2020年在甘肃环县开展田间试验,设置4个种植密度（D₁：6.0万株·hm^-2;D₂：7.5万株·hm^-2;D₃：9.0万株·hm^-2;D₄：10.5万株·hm^-2）和4个施氮水平（N₀：0 kg·hm^-2;N₁：120 kg·hm^-2;N₂：240 kg·hm^-2;N₃：360 kg·hm^-2）。结果表明：1）在吐丝期和灌浆期,硝酸还原酶（nitrate reductase, NR）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、过氧化氢酶（catalase, CAT）活性随着密度的增加而降低,N₂、N₃处理的灌浆期NR、SOD和CAT活性显著高于N₀。2）饲草产量（干草和鲜草）随着密度升高而逐渐增加,N₃处理的平均饲草产量最高,但与N₂处理无显著差异。3）D₃、D₄处理的降水利用效率（precipitation utilization efficiency, PUE）和生物量水分利用效率（biomass water use efficiency, WUE_B）显著高于D₁和D₂,且D₃处理的籽粒产量水分利用效率（grain yield water use efficiency, WUE_G）最高。N₂、N₃处理的PUE、WUE_B、WUE_G均显著高于N₀和N₁,且N₂处理的WUE_B、WUE_G最高。4）D₃、D₄处理的植株氮含量小于D₁,而氮吸收量、氮肥农学效率（nitrogen agronomic efficiency, AEN）和氮肥利用效率（nitrogen use efficiency, NUE）显著高于D₁。随着施氮量的提高,氮含量与氮吸收量提高,而AEN和NUE则随施氮量增加呈先增高后降低的趋势。密度与施氮的交互作用对叶片酶活性和水氮利用效率影响不显著。所有处理中D₃-N₂的NUE、WUE_G和WUE_B最高,同时获得较高的饲草产量,该措施是一种适宜黄土高原地区青贮玉米种植的管理模式。     

高原鼠兔刈割对青海湖流域高寒草甸植物种间关联的影响

高原鼠兔喜欢刈割茂密高寒草甸中高大植物而影响植物群落内的种间关系。采用方差比率法、χ²检验和Spearman秩相关分析相结合的方法,分析了高原鼠兔刈割行为对高山嵩草草甸植物群落种间关联的影响。结果表明：高原鼠兔刈割会促进植物群落的种间总体联结从不显著正关联变为显著负关联,降低植物群落稳定性,减少植物群落内正关联和正相关的种对数量,增加负关联、无关联和负相关的种对数量。而综合χ²检验结果、AC值和OI指数,洞口植物群落大部分种对的种间关联均不显著,种间联结程度不强。这表明χ²检验和Spearman秩相关分析能够评价小型草食动物对植物群落种间关联的影响,为全面解析高原鼠兔整体干扰驱动植物群落结构变化提供了基础信息。     

放牧强度对内蒙古荒漠草原土壤碳氮及其稳定同位素的影响

为了探究不同放牧强度对荒漠草原土壤碳氮元素的影响,选取内蒙古希拉穆仁荒漠草原为研究对象,分析3种放牧强度(无牧、轻度放牧、重度放牧)对0～50 cm 土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、全氮(Total nitrogen,TN)、稳定碳、氮同位素(δ13C,δ15N)的影响.结果表明:随着放牧...     

高寒草地不同利用方式对植被生物量和土壤氮矿化的影响

研究了天然草地、恢复草地和人工燕麦3种不同草地利用方式植被生物量与土壤氮矿化的变化。结果表明：3种土地利用方式,地上生物量大小依次为恢复草地〉燕麦〉天然草地,分别为424.02,381.72和307.26g/m^2,地下生物量主要集中在0-10cm土层,为天然草地〉恢复草地〉燕麦,总生物量地下地上比的大小也是天然草地〉恢复草地〉燕麦;植物种类及扰动大小是3种草地利用方式生物量差异的主要原因。随草地利用方式变化,植被构成、生物量发生变化,土壤氮素矿化作用也随之改变。3种草地利用方式,土壤净氮矿化速率大小为恢复草地〉天然草地〉燕麦。土壤氮矿化以硝化作用为主,硝态氮是形成生物量的有效氮素。天然草地的地下生物量最大,与其土壤净硝化速率最高有关,燕麦的土壤净氮矿化速率为负值,为植物生长提供的氮素较少,使其生物量最小。     

黑麦草杂交F2代光合及水分利用效率研究

在晴朗无云天气下,利用C-340df便携式光合测定仪分别于分蘖期、拔节期和初花期对4个黑麦草品种(百盛Lolium perenne L.cv.Bison,邦德Lolium multiflorum L.cv.Abundant,多福L.perenne cv.Tove,卓越L.perenne cv.Eminent)及其杂交F₂代的光合蒸腾速率、生态因子(光合有效辐射、大气温度、大气湿度、叶温)和生理因子(胞间二氧化碳浓度、气孔导度)进行测定,并同期测定叶片相对含水量,旨在从F₂代中筛选出高光合、高水分利用率株系,并探讨影响黑麦草光合及水分利用效率的主要生理生态因子。结果表明:121个F₂代株系中,F₂-2(百盛×多福)的净光合速率最高、蒸腾效率最低(P<0.05),为F₂代中高光合、高水分利用率的最优株系;F₂-2(百盛×多福)相关性分析结果表明,蒸腾作用显著影响黑麦草叶片光能利用率和水分利用效率(P<0.05),气孔导度是影响黑麦草叶片光能利用率和水分利用效率的主要生理因子,可作为筛选高光合作物的生理指标。     

藏北高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性对增氮的响应

土壤线虫在高寒草甸生态系统物质循环和能量传递过程中起重要作用。高寒草甸植物对氮沉降极为敏感，但增氮对土壤线虫群落结构和多样性的影响仍不明确。本研究在西藏那曲高寒草甸开展模拟氮沉降试验，设置0、7、20、40 kg N·hm^-2·a^-14个增氮水平(硝酸铵)，研究增氮对高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性的影响。结果表明：1)增氮显著改变了高寒草甸土壤线虫的群落组成，并且降低了线虫多样性和均匀度；2)N₂₀、N₄₀显著提高了食细菌线虫(Ba)类群的相对丰度，较对照组分别提高了30.4%和31.7%;3)线虫多样性指数(H’)和均匀度指数(J)均表现为N_ck>N₄₀>N₂₀>N₇，不同处理间植物寄生线虫指数(plant parasite index,PPI)、自由线虫成熟度指数(maturity index,MI)、瓦斯乐思卡指数(wasilewska index,WI)无显著差异。在不同增氮条件下，线...     

藏北不同退化阶段高寒草甸植物群落特征与土壤养分特性

为探究藏北不同退化阶段高寒草甸的植物群落特征、土壤养分特性及其相关性,以那曲县那玛切村的轻度退化（lightly degraded,LD）、中度退化（moderately degraded,MD）和重度退化（severely degraded,SD）高寒草甸为研究对象,采用冗余分析（RDA）试图揭示不同退化阶段高寒草甸土壤环境因子与植被因子之间的关系。结果表明：1）研究区植物共有9科20属25种,莎草科、禾本科、菊科和蔷薇科植物适应性较强,不同退化草甸植被类型分别为高山嵩草+斑唇马先蒿,弱小火绒草+高山嵩草,二裂委陵菜+白苞筋骨草,其中高山嵩草是轻、中度退化草甸的优势种,不同退化阶段高寒草甸杂类草均占据重要地位,生活型以多年生草本为主。2）从轻度退化草甸到重度退化草甸,植物群落特征（地上生物量、高度、密度、频度、总盖度）整体呈递减趋势,且差异显著（P<0.05）,Shannon-Wiener多样性指数、Margalef物种丰富度指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数随着退化加重呈降低的趋势。3）随退化程度加重,土壤有机质、速效氮、全氮、全磷、速效磷、速效钾、全钾均呈降低的趋势,土壤pH值逐步增加。4）不同退化草甸速效磷、全磷与物种多样性指数呈正相关关系,群落植被地上生物量与土壤全氮密切相关,且土壤环境因子含量对植被生长贡献率最高的分别为速效氮、有机质和pH。说明退化草甸的植被群落特征与土壤养分具有协同性,因此研究和治理西藏高寒草地退化必须重视土壤中氮磷元素的含量。     

高寒草甸植物叶片生态化学计量特征对长期氮肥添加的响应

氮（N）是植物生长发育所需的基本元素，人为N添加已成为陆地生态系统N输入的主要形式。施N作为改善土壤养分条件的重要途径，可改变土壤理化性质，也会对植物叶片生态化学计量特征产生影响。本研究在2012年5月设置0（CK）、10（N₁₀）、20（N₂₀）、30（N₃₀） g·m^-2·a^-1的N添加试验，并于2018年8月采集禾本科、莎草科、豆科和杂类草叶片，测定其碳（C）、N、磷（P）含量，分析不同水平N添加下植物叶片生态化学计量特征的差异，探索长期N添加下植物叶片生态化学计量特征变化的影响因素。结果表明：1）N添加显著提高了禾本科叶片碳（LC）含量而显著降低了豆科LC含量（P<0.05），莎草科和杂类草LC含量变化不显著（P>0.05）。随施N量增加，4种功能群叶片氮（LN）含量均显著增加（P<0.05），而叶片磷（LP）含量变化趋势不一致。2）N添加下4种功能群植物叶片碳氮比（LC/N）整体呈下降趋势，叶片氮磷比（LN/P）和叶片碳磷比（LC/P）呈上升趋势。3）土壤含水量（SMC）与植物叶片各项指标均显著相关（P<0.05），SMC对植物叶片生态化学计量特征变化的贡献率最高（10.28%，P<0.001）。4种功能群中，杂类草对SMC变化的响应最敏感，表现为杂类草LN、LN/P和LC/P随SMC增加显著降低而LC/N和LP显著升高。综上所述，4种功能群植物叶片生态化学计量特征对N添加的响应存在差异，N添加下影响植物叶片生态化学计量特征变化的重要因子是SMC。