10年禁牧未改变藏西北高寒荒漠植物水氮利用效率

在气候变化和过度放牧影响下,高寒草地退化日趋严重。当前,围栏封育作为退化草地生态恢复的主要措施之一,其对植物功能性状和生理过程影响的研究相对较少。以藏西北荒漠草原植物为对象,选取植物叶片碳（LCC）和氮含量（LNC）及稳定同位素组成（δ¹³C和δ¹⁵N）来表征植物水分利用效率（WUE）和氮素利用效率（NUE）,以期探明围栏封育对高寒荒漠草原植物WUE和NUE的相对影响。结果表明：1）高寒荒漠草原不同功能群植物间LCC、LNC、δ¹³C和δ¹⁵N存在差异;2）在植物群落和功能群水平上,围栏封育对LCC、LNC、δ¹³C和δ¹⁵N均无显著影响;3）土壤含水量和pH值是影响荒漠植物叶片δ¹³C的主要因子,表明植物内在WUE主要受土壤因素的调控。生长季气温是影响叶片δ¹⁵N的主导因子,表明气候条件是影响藏西北荒漠草原生态系统氮循环的主导因素;4）荒漠草原植物WUE和NUE之间无明显权衡关系。综上所述,短期围栏封育并不会显著改变藏西北荒漠草原植物WUE和NUE;且荒漠草原生态系统碳氮循环主要受当地环境因素影响。因此,建议在脆弱高寒荒漠生态学研究中加强关于植物生理和功能性状对环境变化响应过程的研究,从而更好地理解群落构建和演替以及养分循环机制。     

干旱、半干旱地区天然草原灌木及其肥岛效应研究进展

灌丛可以改变局部的生态小环境,使其周围植物生物量、植物组成、植物化学成分、土壤中大量营养元素和微量营养元素产生变异,将养分集中于灌木灌丛下,改变其周围的局部小环境,影响灌丛下的植被和土壤养分,称作灌丛肥岛效应。灌丛因截留水分、养分及遮阴等作用使其周围局部土壤和植被环境发生变化,导致其树冠下养分和水分聚集,土壤养分相对周围空地更肥沃。探讨干旱和半干旱地区天然草原的灌丛化过程及其生态学效应,了解其对荒漠草地恢复过程的作用,减缓土壤侵蚀和草地生产力下降,对植被的演替和恢复重建等都有重要的生态学意义,并为防治干旱半干旱荒漠生态地区土地退化提供理论依据。     

驼绒藜属植物研究现状及进展

驼绒藜属植物为旱生、超旱生优良饲草,粗蛋白质、氨基酸含量较高,适口性好,营养丰富,防风固沙作用强,在改良草地、防止草原“三化”及荒漠草原区发展畜牧业生产中具有重要作用.阐述了驼绒藜属植物解剖学与细胞学、种子生理、抗性生理、生物学、生殖生物学与生殖生态学研究等6个方面的国内外研究现状、进展及存在问题.     

不同放牧强度对荒漠草原植物根系生理变化的影响

在盐池县四墩子荒漠草原上进行围栏放牧试验,研究了在不同放牧强度下荒漠植物长芒草、牛枝子和沙芦草根系生理变化,旨在探讨植物在放牧条件下的根系生理变化,为合理利用草地资源提供一定的理论依据。研究发现,适度放牧可以提高长芒草根系代谢活力,表现出根系生理补偿;脯氨酸是植物抗性指标,在干旱与随放牧强度的双重胁迫下,长芒草与牛枝子脯氨酸含量较高,体现出放牧下牧草的适应机制;在适度放牧下,长芒草根系可溶性糖积累较多,具有根系生理补偿。     

野生牧草的引种驯化——Ⅱ油蒿

油蒿(A rtemisia ordosica Krasch.)又名黑沙蒿、鄂尔多斯蒿,系菊科蒿属灌木,典型旱生沙生植物.油蒿以其独特的生物学特性分布在干旱、半干旱的典型草原、荒漠草原、草原化荒漠及荒漠地带.概述了油蒿的自然分布、引种试种和应用过程、形态特征、植物分类和细胞学研究、生长发育、适应性和环境条件、建植技术及草地管理、虫害及其防治、营养价值,并介绍了同属植物的开发利用,以期为更好地推广种植和开发利用油蒿提供参考.     

驼绒藜属植物研究现状及进展

驼绒藜属植物为旱生、超旱生优良饲草,粗蛋白质、氨基酸含量较高,适口性好,营养丰富,防风固沙作用强,在改良草地、防止草原“三化”及荒漠草原区发展畜牧业生产中具有重要作用。阐述了驼绒藜属植物解剖学与细胞学、种子生理、抗性生理、生物学、生殖生物学与生殖生态学研究等6个方面的国内外研究现状、进展及存在问题。     

放牧对中国北方草地生态系统水分利用效率的影响

解析草地生态系统植物水分利用效率对不同放牧强度的响应特征,对于提升草地生产和生态屏障功能具有重要意义.收集中国北方草地开展的38个放牧试验中关于放牧对植物水分利用效率影响的试验数据进行Meta分析.结果 表明:放牧对中国北方草地植物水分利用效率影响的平均效应值为--0.18±0.04(95％置信区间:-0.27～-0.10),放牧极显著降低草地生态系统植物水分利用效率(P＜0.01).不同类型草地平均效应值降低幅度从高到低依次为典型草原＞高寒草地＞草甸草原＞温性草原＞荒漠草原.放牧对典型草原与高寒草地、草甸草原平均效应值具有极显著和显著影响,对荒漠草原与温性草原无显著影响.植物水分利用效率对放牧强度的响应顺序从高到低依次为重度、轻度和中度放牧,重度放牧极显著降低植物水分利用效率(P＜0.001),中度放牧可以提高植物水分利用效率,轻度放牧对于植物水分利用效率影响不显著.土壤C/N、海拔和年均气温分别可以解释60.88％、11.81％和6.45％效应值变异.基于优化放牧制度以及对重度退化草地恢复的治理,提高草地土壤有机碳含量,将会提升草地生态系统植物水分利用效率.     

糙隐子草生态学研究进展

糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)是内蒙古草原的优势C4植物。其对全球变化和人为干扰的响应将会影响内蒙古草原生态系统的结构、功能和服务。本文总结了糙隐子草的光合特征、水分利用特征和氮素利用特征,并阐明了这些生理生态特征对放牧、降水改变、氮添加、沙化等的响应。建议今后对糙隐子草相关生态学研究应注重于其水分利用效率对全球变化的响应及内在机制、其与共存植物的养分竞争关系、其在群落中比重的改变对草地生态系统碳循环的影响等几个方面。     

草原植物光合生理生态研究

在内蒙古典型草原地区20年来所进行的草原植物光合生理生态研究取得了如下成果:(1) 通过研究光照、大气温度、湿度和CO2浓度等自然生态因子对草原植物光合作用的影响、光呼吸和暗呼吸与光照和温度的关系、光合速率的日变化和季节变化以及不同叶位叶片和地上器官光合速率的差异,深入剖析了草原植物的光合生产过程;(2) 从光合生理生态角度研究了草原植物的光生态类型、水分生态类型和碳代谢类型的划分指标;(3) 探讨了草原植物光合作用与刈割、土壤水分、氮素和植物生长调节剂等人为生态因子的关系,以及草原植物光合作用午间降低的原因和减缓措施,为提高草原第一性生产力提供了理论依据.     

野生牧草的引种驯化——Ⅱ油蒿

油蒿（Artemisiaordosica Krasch．）又名黑沙蒿、鄂尔多斯蒿,系菊科蒿属灌木,典型旱生沙生植物。油蒿以其独特的生物学特性分布在干旱、半干旱的典型草原、荒漠草原、草原化荒漠及荒漠地带。概述了油蒿的自然分布、引种试种和应用过程、形态特征、植物分类和细胞学研究、生长发育、适应性和环境条件、建植技术及草地管理、虫害及其防治、营养价值,并介绍了同属植物的开发利用,以期为更好地推广种植和开发利用油蒿提供参考。     

内蒙古草原干旱指标的研究

干旱是内蒙古草原最严重的自然灾害,合理的干旱指标是监测预警干旱灾害的基础.在传统干旱指标的基础上,研究一种新的指标--相对蒸降差,该指标涉及到与大气降水、草地蒸发蒸散和土壤水分有关的因子,通过牧草供需水状况反映牧草受旱程度的一个指标.使用该指标对内蒙古草旬草原、典型草原和荒漠草原的牧草不同生育阶段的旱情进行统计、分析,并与降水距平百分率和土壤湿度指标加以对比,发现相对蒸降差更为精确实用且代表性强.     

中国西北干旱草地生态区划分及宜栽牧草

对我国西北地区干旱草地进行了广泛的调研,引种,驯化和成功繁育了国内外30余种适于西北地区干旱环境栽培的耐旱牧草,并对旱生、超旱生牧草的生态型进行了量化界定的基础上,根据地理位置、水热资源、植物群落、土壤类型及地表基质等4项指标,将我国西北干旱草地划分确定为高原、盆地极旱荒漠草地生态区;黄土高原干旱、半干旱草地生态区;青藏高原、黄土高原农牧交错带草地生态区和人工草地生态区,及各干旱草地生态区宜栽牧草。     

草地入侵植物对枝叶去除的生理生态响应:模式、机理与研究展望

外来植物对草地生态系统的入侵会导致草地生物多样性降低、植被生产力下降、生态环境日趋恶化等严重后果,要想有效防治草地入侵植物,深入了解其生理生态特性十分关键。根据国内外利用刈割这一常规管理方法控制草地入侵植物的现状,对草地入侵植物响应枝叶去除处理的模式与机理相关研究展开综述,并得出以下主要结论:(1)草地入侵植物倾向于利用补偿性光合作用模式保证和提高其光合作用能力;(2)通过快速的茎叶再生机制来补偿光合器官和地上生物量的损失;(3)改变土壤微生物群落结构使其更有利于入侵植物的生长;(4)入侵植物利用高效和多样化的资源分配策略促进再生;(5)入侵植物将更多能量优先分配到繁殖器官以维持种群稳定;(6)草地入侵植物在不同发育阶段对枝叶去除的耐受性差异较大。并且,本研究对刈割控制草地入侵植物的优势与不足进行了简要分析,并提出了三点防治草地入侵植物的具体建议。此外,建议在今后的相关研究中,研究者应重点考虑草地入侵植物响应枝叶去除的分子机理,以及放牧草地入侵植物对全球变化的响应机制,以巩固与拓展科学高效防治草地入侵植物的理论基础。     

丛枝菌根真菌对植物抗旱性研究进展

植物作为固着生物,采取多种策略应对各种外界刺激和胁迫环境,其策略之一就是与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)建立共生关系.AMF可与80％以上的陆地植物形成共生关系,促进植物生长发育,提高植物抗旱性.AMF增强植物的抗旱性机制主要包括促进土壤团粒结构形成、改善根系构型、提高植物吸收水分能力、增强植物营养摄取、提高植物光合能力及水分利用效率、降低植物氧化损伤、强化渗透调节能力、调节内源激素水平及诱导相关基因的表达.本文从形态、生理生化及基因表达等层面综述了近年来国内外有关AMF提高植物抗旱性方面的研究进展,并提出当前研究存在的问题及今后研究的建议,为加快AMF这一高效生物技术的应用提供帮助.     

7种禾本科牧草抗旱性研究与评价

以7种多年生禾本科牧草（蒙古冰草-宁夏、蒙古冰草-内蒙古、沙生冰草、扁穗冰草、细茎冰草、格兰马草、老芒麦）为研究对象，系统分析了农艺性状（绿叶数和株高）收益与土壤水分收益的权衡关系，将权衡值（RMSD）与土壤含水量作为分位数模型变量，确定维持植物正常生长的土壤含水量的响应阈值，同时研究干旱胁迫下生理指标综合评价值，进行抗旱性评价。结果表明：1）干旱胁迫程度越高，牧草的绿叶数和株高受到的负面影响就越大；2）不同牧草对干旱胁迫的耐受程度和范围有差异，其中，细茎冰草和格兰马草的绿叶数-土壤含水量阈值分别为9.1%和9.7%，细茎冰草、格兰马草和蒙古冰草-宁夏的株高-土壤含水量阈值分别为4.6%、5.6%和13.0%，其余牧草分位数模型均未通过显著性检验；3）通过7项生理指标评价分析，7种多年生禾本科牧草抗旱性强弱表现为：蒙古冰草-宁夏>格兰马草>细茎冰草>蒙古冰草-内蒙古>沙生冰草>扁穗冰草>老芒麦；4） 综合土壤含水量阈值与抗旱生理评价，细茎冰草与格兰马草可作为中度干旱区的引选牧草。     

内蒙古鄂尔多斯市蒿属植物资源调查

为了掌握内蒙古鄂尔多斯市蒿属植物的资源现状,在该市进行了不同种类的蒿属植物资源调查。调查结果表明,鄂尔多斯市共有蒿属植物32种(含4个变种),分为中生、盐生或盐中生、旱生或旱中生、超旱生4大类。其中,中生植物有14种,旱生或旱中生植物有14种,盐生或盐中生植物有2种,超旱生植物有2种,主要分布在温性荒漠草原平原丘陵荒漠草原亚类和沙地荒漠草原亚类草地上。由此可以看出,鄂尔多斯市蒿属植物资源丰富,分布广泛,适应性强。     

藏沙蒿种质材料苗期抗旱性综合评价

为评价藏沙蒿(Artemisia wellbyi)野生种质材料苗期抗旱性，以采自我国西藏地区不同生境的13份藏沙蒿种质材料为研究对象，采用盆栽控水法模拟土壤干旱条件，设置未胁迫CK、中度和重度3个干旱胁迫处理，研究干旱胁迫对藏沙蒿材料苗期生长和生理生化特性的影响，采用主成分分析和隶属函数相结合的方法对其抗旱性进行综合评价。结果表明：干旱胁迫下，供试藏沙蒿材料的相对电导率(Relative conductivity, REC)、丙二醛(Malondialdehyde, MDA)含量、过氧化物酶(Peroxidase, POD)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)以及过氧化氢酶(Catalase, CAT)活性和脯氨酸(Proline, Pro)、可溶性糖(Soluble sugar, SS)含量均增加，可溶性蛋白(Soluble protein, SP)含量不同材料之间存在一定差异性(P<0.05);综合评价认为11号材料抗旱性最强，10号和3号次之，6号材料抗旱性最弱；建议11,10和3号藏沙蒿材料作为西藏高寒荒漠草地生态恢复和育种研究的首选材料...     

草地净第一性生产力估算模型研究进展

草地净第一性生产力(NPP)直接反映了草地植物群落在自然环境条件下的生产能力,是草地碳循环的重要组成部分。利用数学模型估算草地NPP是一种重要且被广泛接受的研究方法。在总结植被NPP估算模型的基础上,分析了气候相关统计模型、光能利用率模型、生态系统过程模型和生态遥感耦合模型各自的优缺点,讨论了各类模型在草地NPP中的研究现状,探讨了草地NPP模型研究中存在的问题,并进一步提出今后的发展方向。统计模型通过NPP与温度、降水等气候因子建立统计关系计算NPP,参数简单,但估算结果较粗;光能利用率模型以植被光合作用机理作为其理论基础,建立在植物光合作用过程和光能利用率的概念上,由于模型形式简单且可以直接利用遥感数据,使其倍受关注,但在具体求算过程中存在不确定性;过程模型从机理上对植物的生理生态过程进行模拟并对NPP的影响因子进行分析,更能揭示生物生产过程以及与环境相互作用的机理,但模型较复杂,实用性不强;生态遥感耦合模型能够利用遥感资料,克服了光能利用率模型和生态系统过程模型的不足,使其成为NPP模型的一个主要发展方向。草地植被NPP估算模型的研究相对薄弱,专门针对草地NPP建模的研究较少。建立具有自主知识产权的中国草地NPP模型是一项即具有重要意义又具有挑战性的工作。     

野生老芒麦苗期耐旱性品种筛选及鉴定

根据老芒麦(Elymus sibiricus)苗期对干旱胁迫的响应,筛选出适宜在半干旱地区生长的老芒麦,为青藏高原半干旱地区的栽培草地建植、草地补播改良和草原生态恢复提供依据.选取青海省互助县、门源县、大通县和刚察县地区不同生境的19份野生老芒麦为研究材料,同时以青牧1号老芒麦(Elymus sibiricus'Q i n g m u N o.1')和川草2号老芒麦(E.sibiricus'C h u a n c a o N o.2')作为参比材料,采用盆栽控水法(土壤相对含水量为田间持水量的45％～50％)模拟典型干旱胁迫环境,定株测定了老芒麦的表型和生理指标,并通过模糊数学隶属函数法对野生老芒麦和栽培种老芒麦苗期耐旱性进行了综合评定.结果表明,随着干旱胁迫天数的增加,老芒麦材料株高、相对生长速率、单叶面积增长减缓,相对存活率、叶绿素含量持续下降,根系干物质积累率、相对电导率值则不断上升.老芒麦株高、叶面积、根系干物质积累等形态的可塑性是苗期老芒麦适应干旱环境的重要方式.供试的21份老芒麦材料中,大通县的15-195老芒麦苗期耐旱性最强,属Ⅰ级强抗.     

荒漠草原优势种功能性状对不同放牧强度的响应

放牧是草地最主要的利用方式之一,植物功能性状能够客观的表达植物应对放牧的适应性,为了研究植物功能性状在不同放牧强度下的避牧策略和进一步阐明合理放牧的重要性,本研究依托15年的长期放牧平台,探讨在不同放牧强度下荒漠草原两大优势物种短花针茅(Stipa breviflora)和无芒隐子草(Cleistogenes songorica)的15个功能性状变化以及其之间联系。结果表明：短花针茅的叶长和株高随放牧强度的增大而显著降低(P<0.05);由于植物的补偿性生长轻度放牧增加了无芒隐子草的株高和株丛径,但是中度和重度放牧对无芒隐子草功能性状均产生了消极的作用(P<0.05);短花针茅和无芒隐子草的地上生物量与株高、丛幅径以及茎叶干重均呈极显著正相关关系(P<0.01)。由此可见,荒漠草原两种优势种对放牧干扰有着不同的响应机制,这为深入了解荒漠草原提供了重要的科学依据。