祁连山高寒草甸4种植物荧光特性的季节变化

高寒草甸围栏草地上选取矮嵩草(Kobresia humilis)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、扁蓿豆(Melissitus rutenica)、黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)4种优势植物,用Mini-IMAGING-PAM测量叶片叶绿素荧光参数的季节变化。结果显示:(1)8月干旱,植物的光合能力受到严重影响,Fv/Fm、qP、ETR值都显著降低,所以8月是当地草地的敏感期;(2)矮嵩草、垂穗披碱草、黄花棘豆在生长后期的光合能力不如生长前期,而扁蓿豆在生长后期要高于前期,而且抗旱能力要高于其他3种植物;(3)垂穗披碱草、黄花棘豆、扁蓿豆在生长后期的光保护能力高于前期,矮嵩草在生长前期高于后期。     

东祁连山高寒草甸优势植物光响应特征

为研究高寒地区草地优势植物旺盛生长期光合特征,选取位于祁连山东段天祝藏族自治县抓喜秀龙乡的甘肃农业大学高山草原试验站围栏禁牧草地的矮嵩草(Kobresia humilis)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、赖草(Leymus secalinus)、扁蓿豆(Melissitus rutenica)、黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)、二裂委陵菜(Potentilla bifurca)和麻花艽(Gentiana straminea)7种优势植物,利用GFS-3000便携式光合测定仪拟合了7-9月的光合-光响应曲线。结果显示:由于8月份的干旱,草地植物的光合能力受到严重影响,对弱光的利用能力和对强光的适应能力都降低。垂穗披碱草、赖草、矮嵩草和二裂委陵菜在7月份的光合能力,对强光的适应能力都高于9月份,而黄花棘豆、扁蓿豆和麻花艽则相反。垂穗披碱草、黄花棘豆、麻花艽和二裂委陵菜4种植物对干旱很敏感,容易受到干旱胁迫;而赖草、扁蓿豆和矮嵩草3种植物对干旱胁迫不敏感。     

封育与施肥对高寒草甸4种优势植物叶绿素荧光特征的影响

为探寻更加合理的草地管理方式,以甘肃省夏河县桑科乡高寒草甸优势植物垂穗披碱草(Elymus nutans)、赖草(Leymus secalinus)、野胡萝卜(Daucus carota)、香薷(Elsholtzia ciliata)为材料,设置封育(non-grazing)、放牧(grazing)、放牧+施肥(grazing+fertilizing) 3个处理对其叶绿素荧光特征进行研究.结果表明:垂穗披碱草、赖草的最大量子产量(Fv/Fm)差异显著,光化学猝灭系数(qL, qP)施肥处理最大,非光化学猝灭(NPQ)和非光化学猝灭系数(qN)放牧处理最大.野胡萝卜和香薷的最大光合潜力对放牧干扰不敏感,且在放牧处理下光保护作用最强,垂穗披碱草和赖草在放牧状态下,最大光合潜力受到明显抑制,光保护作用受到破坏.表明施肥处理植被光合能力最强,封育处理次之.封育处理能显著提高禾草的光合能力,抑制杂类草;施肥处理杂类草光和能力的提高大于禾草.     

不同放牧管理模式下高寒草甸共有优势种叶片功能性状比较

比较高寒草甸连续放牧(CG)、传统放牧(TG)、生长季休牧(GSG)和禁牧(PG)不同放牧管理模式下4种共有优势种垂穗披碱草(Elymus nutans)、矮嵩草(Kobresia humilis)、扁蓿豆(Medicago ru-thenica)和鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)的叶长、叶宽、叶周...     

牦牛和藏羊夏季划区轮牧对高寒草甸3种植物凋落物分解的影响

为深入理解放牧牦牛和藏羊及放牧强度对青藏高原高寒草地凋落物分解的分异影响,在天祝高寒草甸夏季牧场,采用凋落物袋法研究了牦牛和藏羊轮牧强度对垂穗披碱草(Elymus nutans)、矮生嵩草(Kobresia humilis)和珠芽蓼(Polygonum viviparum)凋落物损失率及碳(C)、氮(N)和磷(P)含量的影响。结果表明:3种植物凋落物损失率随处理时间的增加和放牧强度的增大均呈增大趋势。处理15个月后,垂穗披碱草、矮生嵩草和珠芽蓼凋落物损失率分别为24.71%~32.70%,30.56%~38.83%和32.27%~42.96%。放牧藏羊草地上的3种凋落物损失率小于牦牛放牧草地。在同一放牧家畜及放牧强度下,垂穗披碱草的损失率显著小于矮生嵩草和珠芽蓼。3种植物凋落物C含量随着放牧强度的增加依次呈降低趋势,C含量大小依次为:垂穗披碱草矮生嵩草珠芽蓼,但C含量的变化大小依次为:垂穗披碱草矮生嵩草珠芽蓼。3种植物凋落物N含量随放牧强度增加呈现降低趋势;随着时间的增加凋落物N呈现先降低再增加后又降低的趋势。随着放牧强度的增加,珠芽蓼凋落物的P含量总体呈降低趋势;随着放牧时间的增加,珠芽蓼凋落物P含量总体呈增加趋势。藏羊和牦牛对P含量的富集均有抑制作用,并且牦牛的抑制作用大于藏羊。     

青藏高原三种高寒植物的质膜透性 变化与抗寒性的关系

对生长在青藏高原高寒地区的典型抗寒植物--矮嵩草、垂穗披碱草和苔草的质膜透性变化进行了研究。在返青期(5月中旬)、草盛中期(7月上旬)、草盛后期(8月中旬)及枯黄期(9月中旬)四个物候期，用电导法测定了几种植物对低温的适应能力以及抗寒性的季节变化特征。结果显示，三种高寒植物的低温半致死温度(LT50)随高原地区气温而改变；三种植物在不同时期的抗寒能力和耐受的低温极限有所不同；三种植物的LT50都比较低，其中垂穗披碱草最低，矮嵩草居中，苔草最高。     

青藏高原高寒草甸花期物候和群落结构对氮、磷、钾添加的短期响应

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站的矮嵩草草甸水肥样地进行了氮、磷、钾施肥添加试验,研究了施肥对植物花期物候和群落结构的影响。结果表明,施肥使矮嵩草草甸有效积温增加,地下5cm和地上10cm有效积温的大小均为:氮磷钾对照;施肥使垂穗披碱草、甘青剪股颖、冷地早熟禾、矮嵩草、黑褐薹草、双柱头藨草、美丽风毛菊的始花期、终花期显著推迟(P0.05),而鹅绒委陵菜和麻花艽的始花期、终花期显著提前(P0.05);施肥后禾草的花期持续期小于莎草和杂类草;与对照相比,垂穗披碱草-麻花艽、垂穗披碱草-美丽风毛菊、甘青剪股颖-麻花艽和冷地早熟禾-麻花艽的开花时间(始花期)上的差异变小,种间开花时间重叠增加;非度量多维尺度分析的检验结果为,对照、钾、磷和氮处理下其群落之间的相似程度逐渐降低,添加氮、磷促进了非相似性群落的形成。熵值法综合评价分析得出,对矮嵩草草甸添加氮、磷后,花期物候响应较为敏感的物种为:垂穗披碱草、矮嵩草、麻花艽和美丽风毛菊。     

典型高寒植物有性繁殖对长期增温的响应

近年来,全球气候变化影响植物群落已经成为研究热点,植物有性繁殖对环境条件微小变化的响应十分敏感。为探究高寒植物采取何种生长繁殖策略以适应全球气候变暖,从而预测高寒植被群落变化趋势,本研究利用开顶式生长室（Open-Top Chambers,OTCs）装置模拟增温,探究增温对高寒植物中常见的矮生嵩草（Kobresia humilis）、青藏苔草（Carex moorcroftii）,和垂穗披碱草（Elymus nutans）有性繁殖特征的影响。结果表明：1）增温下矮嵩草繁殖枝数量、有性繁殖效力极显著降低（P<0.01）,青藏苔草小穗长度显著增加（P<0.05）,垂穗披碱草小穗长度在增温下极显著增加（P<0.01）;2）增温导致矮嵩草和垂穗披碱草种子生产能力显著降低（P<0.05）,青藏苔草种子产量变化不明显（P<0.05）;3）3种植物发芽势在增温下呈现显著降低的趋势（P<0.05）,但发芽率无显著变化（P<0.05）;4）经热图（heatmap）分析,高寒植物有性繁殖对增温响应不一致,且增温严重抑制矮嵩草有性繁殖。综上,在气候变暖下,不同植物可能表现出不同的适应策略,矮嵩草有性繁殖受到增温的抑制,且最为敏感。     

高寒地区暖季草场放牧牦牛的生产性能及其土壤养分变化

旨在通过不同放牧强度下高寒小嵩草(Alpine Kobresia parva(Nees)Wang et Tang ex Y.C.Yang)草甸和垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)/星星草(Puccinellia tenuiflora(Griseb.)Scribn.et Merr.)高寒混播草地暖季草场植物初级生产力、土壤养分含量以及牦牛生产性能的研究,为草地合理利用提供有益的依据。结果表明:牦牛个体增重与放牧强度均呈线性关系;高寒小嵩草草甸暖季草场最适放牧强度为1.26头/hm²,垂穗披碱草/星星草混播高寒混播草地暖季草场的最适放牧强度是7.23头/hm²;放牧强度对高寒混播草地速效氮和速效磷的影响不显著,对速效钾的影响显著(P<0.05);随着放牧强度的提高,高寒小嵩草草甸土壤有机质、有机碳、全氮、全磷的含量呈减小趋势;当放牧强度分别达到1.07头/hm²,1.08头/hm²和1.22头/hm²时,0~5 cm,5~10 cm,10~20cm土壤速效氮含量依此达到最小;随着放牧强度的提高,高寒小嵩草草甸禾草和莎草的比例下降,可食杂草和毒杂草比例增加,而高寒混播草地垂穗披碱草的比例降低,星星草和杂类草的比例增加。     

祁连山东缘高寒草甸植物及各部位对氮素添加的响应

为探究氮添加处理下高寒草甸草原植物的氮吸收和分配模式,本研究以祁连山东段高寒草甸草原为研究对象,分别施入0,10,20,30,40 g·m^-2的尿素,测定不同施氮水平下不同经济类群和优势种植物的生物量、整个植株及各部位氮含量等。结果表明：相比于豆科和杂类草,禾本科和莎草科植物对于氮素的利用率更为高效;施氮与扁蓿豆（Trigonella ruthenica L.）、矮生嵩草（Kobresia humilis）、垂穗披碱草（Elymus nutans）植物氮含量显著相关,与赖草（Leymus secalinus）和球花蒿（Artemisia smithii）的相关性较弱;施氮后植物叶片氮含量最高,其次是穗/花,茎的氮含量最低,且施氮对于植物叶片的氮含量有显著影响,对茎和穗/花的影响不显著。     

返青期休牧对退化高寒草地植被特征及优势种光合生理的影响

为探讨返青期休牧对退化高寒草地植被特征及优势种光合生理的影响,本研究在祁连山区选择已实施返青期休牧6年的高寒草甸开展了植被特征及优势种光合生理相关指标的调查研究。结果表明：返青期休牧6年后,高寒草甸的植被盖度、地上生物量、地下生物量和土壤含水量较未休牧区分别增加了38.44%,985.00%,209.56%和62.62%,其优势禾草垂穗披碱草（Elymus nutans）株高、叶片净光合速率、光化学量子效率、呼吸速率、叶面积、相对叶绿素含量和叶片氮含量分别提高了965.77%,139.86%,4.92%,269.37%,254.13%,197.02%和96.24%（P<0.05）,其地上地下生物量与除叶温和光化学猝灭系数外的指标显著相关,叶片净光合速率与除叶温外的指标显著相关。因此,返青期休牧可显著增强高寒草地优势禾草的光合作用和呼吸作用,促进植物生长及退化草地的恢复。本研究为推广实施返青期休牧这一措施来恢复退化高寒草地植被提供了理论基础。     

过量铁胁迫对豌豆幼苗光合特性和叶绿体膜的影响

研究了水培条件下过量铁胁迫对豌豆（Pisum sativum）幼苗光合特性和叶绿体膜组分及流动性的影响。结果表明,随着铁浓度的升高,幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、水分利用效率（WUE）和羧化效率(CE)呈现不同程度的下降;叶绿素含量以及最大荧光(Fm)、最大光化学速率(Fv/Fm)、潜在光化学速率(Fv/Fo)、光合电子传递速率(ETR)、最大量子产额(Yield)以及光化学猝灭系数(qP)都逐渐下降,而初始荧光（Fo）与非光化学猝灭系数（qN）则逐渐上升;同时,过量铁胁迫造成叶片叶绿体膜饱和脂肪酸含量下降,不饱和脂肪酸含量相对增加,进而引起膜流动性的急剧升高。可见过量铁胁迫除导致幼苗光合作用的气孔抑制外,还直接伤害了光合机构,引起光能原初捕获能力和光能同化效率的降低,同时也造成了叶绿体膜不饱和度增加使得膜功能下降,引起幼苗光合能力的下降。     

青藏高原东北边缘高寒草甸植物种群生态位特征对牦牛放牧的响应

在甘肃天祝县境内的青藏高原高寒草甸牦牛牧区设置不同强度放牧小区,采用野外样方调查法研究了放牧对青藏高原高寒草甸植物组成、种重要值和种群生态位特征的影响。结果表明,青藏高原高寒草甸随放牧强度增大植物种数逐渐减少,其中紫花针茅、西藏香青、高山韭等种类在重度放牧条件下消失。在中度条件下,优势种线叶嵩草的重要值最高;另一优势种珠芽蓼的重要值则是先增加后降低再升高,以轻度放牧条件下最高。在3个放牧强度条件下,珠芽蓼和线叶嵩草的生态位宽度均位居所有种群前两位,并随着放牧强度增加二者的生态位宽度呈增大趋势,在重度放牧条件下二者生态位宽度相等。3个放牧强度下,优势种珠芽蓼和线叶嵩草与各种群间的生态位重叠系数不尽相同,封育或者轻度放牧条件下,珠芽蓼是种群间竞争较强的一方,但当放牧强度达到中度及以上时,珠芽蓼则退出种群间竞争强度激烈的局面;线叶嵩草是重度放牧下,种群间竞争强度最大的一方。说明放牧强度对青藏高寒草甸植物群落植物物种组成、重要值、生态位宽度和生态位重叠值均产生一定的影响,中度放牧强度是珠芽蓼和线叶嵩草的适宜放牧强度。运用“生态位理论”分析青藏高原高寒草甸植物群落生态特征,其结果与“中度干扰理论”相吻合,中度放牧是青藏高原高寒草甸优势种适宜的放牧强度。     

放牧干扰对内蒙古草甸草原羊草光合特性的影响

以内蒙古呼伦贝尔草甸草原放牧草地和围封草地为实验样地,通过对两种样地羊草的水分关系、气体交换、渗透调节等生理生态学特性进行测定分析,比较研究放牧干扰对羊草的光合特性的影响。结果表明,在放牧处理下,羊草对水分亏缺更加敏感,通过降低蒸腾速率、提高水分利用效率(WUE)来应对放牧干扰。羊草能够提高叶绿素含量、 改变电子流动方向、提高实际光化学量子产量(Φ_PSⅡ)活性、增强Rubisco酶活性、提高光合氮、磷利用效率(PNUE、PPUE)适应放牧干扰,利于有机物积累。放牧和围封样地羊草净光合速率日变化都呈“双峰型”,出现“午休现象”,受气孔因素和非气孔因素的共同限制。在光合能量分配上,两种样地羊草PSⅡ的最大光化学量子产量(F_v/F_m)均出现光抑制现象,放牧样地羊草在光照较强时增加非光化学猝灭(NPQ),而在光照适宜时增加光化学猝灭(qP),将更多的能量用于光合反应中心,放牧干扰下羊草对能量的分配和利用更加迅速灵敏。因此,适宜放牧能够促进羊草的生长发育,维持草地较高的生产力,为内蒙古草甸草原生产力的恢复提供一定的理论依据。     

不同放牧强度下垂穗披碱草遗传多样性分析

放牧对草地植物种群遗传与进化产生重要影响,本研究利用SSR分子标记对4个不同放牧强度下垂穗披碱草种群遗传多样性进行研究,试验地选择在甘肃省甘南自治州玛曲县的阿孜试验站,利用8对多态性强的SSR引物对不同放牧压力下4个居群的800个个体基因组进行检测,每个位点的有效等位基因数在1.2267~1.9976之间。利用popgene分析发现不放牧垂穗披碱草种群遗传多样性最高,在3种不同放牧地,中等放牧强度的遗传多样性指数较高,其次为重牧,最后为轻度放牧。在不同放牧干扰下的4个垂穗披碱草种群的遗传分化系数为0.5168,基因流N_m=0.2337,说明4个种群的遗传变异主要发生在种群之间。从种质资源保护角度来讲,不放牧对于垂穗披碱草种质资源的保护是有利的;从草地利用角度,中等放牧强度比较合理。     

放牧及AM真菌对垂穗披碱草生长和白粉病抗性的影响

于兰州大学玛曲高山草原站设3个不同放牧强度样地,采集样地的土壤和优势植物垂穗披碱草(Elymus nutans)种子,在温室建立盆栽试验,研究轻度、中度和重度放牧条件下,AM真菌对垂穗披碱草生长和白粉病(Blumeria graminis)发生的影响。结果表明:中度和重度放牧处理下接种AM真菌土(AM)侵染率显著高于轻度放牧土壤(P0.05),重度放牧条件下自然土(NS)和AM处理的侵染率比轻度和中度放牧分别高32.48%、2.39%和69.2%、21.17%;轻度、中度和重度放牧条件下AM处理的发病率比SS处理分别低22.1%,57.26%和20.46%,AM真菌有效抑制垂穗披碱草白粉病的发生,降低发病率,且对抗病相关酶活性产生显著影响,随放牧强度的增强AM真菌处理的SOD酶和PPO酶活性增高,POD酶活性在中度放牧强度下最高;中度放牧土壤的植物根系全磷含量最高;AM真菌不同程度提高植物根系全磷含量、总生物量、根冠比、叶绿素含量及光合速率。因此,在玛曲高山草原,适当增加放牧强度可提高AM真菌侵染率。AM真菌通过促进植物生长,调节抗病相关酶活性,有效降低了垂穗披碱草白粉病的发生。     

干旱胁迫对不同禾本科牧草叶绿素荧光特性的影响

本试验以无芒雀麦、垂穗披碱草、老芒麦、细茎冰草为试验材料,研究了干旱胁迫处理下不同禾本科牧草的叶绿素荧光参数、叶片电导率和脯氨酸（Pro）含量变化的对比。结果表明：随着干旱胁迫程度的加剧,4种禾草初始荧光（Fo）和非光化学淬灭系数（qN）呈现逐渐上升趋势,而最大荧光（Fm）,潜在光化学效率（Fv/Fo）,最大光化学效率（Fv/Fm）和光化学淬灭系数（qP）呈现逐渐下降趋势。上述参数的变化幅度因材料抗旱性强弱而异,这种差异可作为简便评价禾草抗旱性强弱的鉴定指标,因此,运用隶属函数对不同禾草抗旱性进行评价分析,得出抗旱性强弱次序为：垂穗披碱草〉无芒雀麦〉细茎冰草〉老芒麦。