氮素添加对黄土高原典型草原长芒草光合特性的影响

为研究氮沉降对黄土高原典型草原植物代谢功能的影响,本研究通过模拟大气氮沉降的方法对黄土高原天然草地进行了氮添加试验,分析了天然草地植物长芒草(Stipa bungeana)在不同施氮水平下叶片氮含量、光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)以及叶绿素含量的响应特征,探讨了长芒草光合生理特性和叶片衰老的影响对氮添加的响应。结果显示,氮素添加可显著增加长芒草地上生物量(P0.05),明显增加其所占总生物量的比例,显著增加叶片氮含量、叶绿素含量和净光合速率,而对气孔导度和蒸腾速率没有显著影响(P0.05),显著提高了植物水分利用效率。另外,氮素添加延缓了长芒草叶绿素的降解速率。以上结果表明,一定范围内的大气氮沉降量有利于长芒草光合能力的提高,可以延缓长芒草叶片的衰老。     

黄土丘陵区草地群落多样性和优势种养分对氮添加的响应

为探究大气氮沉降对黄土丘陵区草地群落多样性及其优势种生长的影响,本研究以白羊草(Bothriochloa ischaemum, Bi)和达乌里胡枝子(Lespedeza davurica, Ld)为优势种的草地群落为研究对象,设置3个氮添加处理(N0,0 kg ·hm^-2·a^-1;N25,25 kg ·hm^-2·a^-1;N75,75 kg ·hm^-2·a^-1),测定并分析了白羊草和达乌里胡枝子的株高、盖度、地上生物量(Aboveground biomass,AGB),物种多样性和养分含量。结果表明：氮添加处理下,Bi和Ld群落的总AGB显著提高;Bi群落中,氮添加显著降低物种多样性指数,而显著提高白羊草的全氮含量和氮磷比;Ld群落中,氮添加显著增加物种多样性指数,而显著降低达乌里胡枝子的全氮含量和氮磷比;相关性分析表明,物种多样性与白羊草的盖度和生物量呈显著负相关关系,与达乌里胡枝子的高度、盖度和AGB呈显著正相关。综上,氮添加促进了白羊草生长但抑制达乌里胡枝子,其群落优势种的AGB对物种多样性影响更加重要。     

氮磷添加对黄土丘陵区撂荒草地优势植物功能性状的影响

在陕北黄土丘陵区开展野外撂荒草地氮、磷添加控制试验,并选取3种典型优势种铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和芦苇(Phragmites australis)为研究对象,探讨不同优势种的功能性状和土壤理化性质在短期氮、磷添加处理下的响应规律,并探讨其与土壤养分的关系。结果表明：磷添加总体上促进了达乌里胡枝子和铁杆蒿对磷元素的吸收,并导致叶片氮磷比下降,但芦苇叶片磷含量变化不显著;达乌里胡枝子比叶面积在氮添加后表现为增加的趋势,芦苇和铁杆蒿表现为降低的趋势;氮添加使达乌里胡枝子茎叶比下降,而芦苇和铁杆蒿茎叶比增加。芦苇和铁杆蒿功能性状指标可塑性指数在氮添加下更高,而达乌里胡枝子则在磷添加下更高,且在不同处理下达乌里胡枝子功能性状可塑性指数均高于芦苇和铁杆蒿。氮、磷添加后土壤养分的变化对植物功能性状变化的解释率均高于50%;氮、磷添加处理下达乌里胡枝子比叶面积、茎叶比等性状受土壤全磷、速效磷等指标影响较大;而芦苇和铁杆蒿的功能性状整体上与氮相关的指标相关性更高。以上结果表明,不同优势种由于自身的遗传特性、环境耐受性不同,故其功...     

氮添加对高寒草甸植物花期物候和群落结构的影响

测定了2009-2011年3年氮素添加处理下,青藏高原东缘高寒草甸植物群落30个常见组分种的始花期、花期植株高度、群落高度(CWM H)和群落比叶面积(CWM SLA),并用非度量多维尺度分析(NMDS)检验了氮素添加对群落水平的花期物候和群落结构的影响。结果表明,氮素添加后物种的花期植株高度显著增加(P<0.05);莎草和禾草的始花期显著推迟(P<0.05),豆科植物的始花期对氮素添加无明显响应,而其他双子叶类杂草的始花期的响应不一致：菊科的始花期推迟,毛茛科、龙胆科和玄参科的始花期均提前;高氮处理(HN)下的变化大于低氮处理(LN)。物种多样性随着氮素添加的增加而降低 (P<0.05)。氮素添加后群落高度和群落比叶面显著提高(P<0.05)。氮素添加显著降低了氮素处理和对照之间开花物候加权的群落结构相似性(Stress Value=0.08)。植物花期物候对氮素添加的响应差异可能会引起植物在繁殖及相互竞争共存上的新格局,最终改变群落组成。     

石羊河上游两种退化草地植物群落特征分析

采取分层取样法,对石羊河上游阿尔泰狗哇花+阿尔泰针茅型和火绒草+阿尔泰针茅型两种退化草地群落特征进行了分析。结果表明,(1)两种毒杂草型草地物种丰富度之间没有显著差异,但群落数量结构及群落成员型明显不同:阿尔泰狗哇花+阿尔泰针茅型草地中,阿尔泰狗哇花占优势地位,阿尔泰针茅次之;多年生杂类草盖度和植物量高于禾本科牧草;地下植物量自表层向下依次减小,且主要集中在0~20 cm土层。火绒草+阿尔泰针茅型草地,火绒草占优势地位,阿尔泰针茅次之;地下植物量变化趋势同阿尔泰狗哇花+阿尔泰针茅型草地。(2)两种退化草地群落功能型发生明显变化,表现为禾草∶杂类草比例与原生植被相比明显倒置。(3)两种退化草地总盖度略高于原生植物群落,差异不显著,但地上植物量明显高于原生植物群落。     

青藏高原高山草甸群落生物量及多样性对氮素添加的响应

为了探测大气氮沉降对高山草甸的影响,设置对照(N_0)、低氮14.3g·m~(-2)(N_5)、中氮28.6g·m~(-2)(N_(10))和高氮57.1g·m~(-2)(N_(20))4个氮素(NH_4NO_3)添加水平,连续3年对青藏高原东部的高山草甸群落进行施氮处理,测定各添加水平下群落生物量及物种多样性的变化。结果表明,随着氮素添加量的增加,地上生物量逐渐增加,在N_(20)达到最大,且地上生物量在空间格局上呈现向上转移的趋势;随氮素的增加,地下生物量先增大后减小,在N_(10)最大,且有向浅层表土(0-10cm深度)转移的趋势。各功能群中,禾草类植物的地上生物量从N_0到N_(20)逐渐增加,在N_(20)达到最大,其在地上总生物量中所占的比例也在N_(20)达到最大。另外,随着施氮量的增加,植物物种多样性呈现出逐渐降低的趋势。可以看出,氮素添加对高山草甸群落的结构有着明显的影响。     

施氮磷肥对黄土丘陵区典型草地优势种光谱特征的影响

探讨施肥后草地群落优势种光谱特征响应和差异,对准确评价草地施肥效应有重要意义。以黄土丘陵区6个典型优势种[白羊草(Bothriochloa ischaemum)、长芒草(Stipa bungeana)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、菊叶委陵菜(Potentilla tanacetifolia)、蒙古蒿(Artemisia mongolica)和铁杆蒿(Artemisia sacrorum)]为对象,测定并提取了不同施氮磷处理下的7个光谱特征参数。结果表明：相比未施肥,单施氮或磷均降低6个优势种在“蓝谷”、“绿峰”和“红谷”处的光谱反射率;氮磷配施后,各优势种的红边幅值(AMP)和红边面积(S_red)呈增加趋势,白羊草、达乌里胡枝子、菊叶委陵菜和铁杆蒿的差值植被指数(DVI)均增大。结果表明,光谱特征参数可有效反映黄土丘陵区草地优势种的氮磷施肥效应,植被指数DVI,NDVI和GNDVI相比RVI更适合于评价草地群落优势种对施氮磷肥的响应和差异。     

黄土丘陵区不同管理方式下草地优势种群的生态位

以吴起县杨青川流域草地为研究对象,对封育(Enclosure)、放牧(Grazing)、施肥(Fertilization)、刈割(Clipping)、灭鼠(Deratization)5种管理方式的草地群落进行调查,并运用Levins生态位宽度和Pianka生态位重叠指数对5种管理方式下主要植物种群生态位特征进行分析。结果表明,达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、赖草(Leymus secalinus)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)和硬质早熟禾(Poa sphondylodes)的种群总生态位宽度较大,封育放牧施肥刈割灭鼠管理模式下,生态位宽度最大的分别是达乌里胡枝子、赖草、紫花地丁(Viola philippica)、达乌里胡枝子和猪毛蒿,生态位宽度值大于4的物种数分别为6、6、3、4和3种。不同管理方式下各种对间的重叠指数平均值由大到小依次封育放牧施肥刈割灭鼠。施肥管理中,种群间生态位宽度与生态位重叠之间存在线性关系,其它管理方式中种群生态位宽度与生态位重叠之间不存在线性关系。生态位分析表明,封育和放牧管理下种群间对资源的需求趋于相同,彼此间通过竞争共存,有利于群落演替,草地生态系统逐渐得到恢复,施肥、刈割、灭鼠管理使群落物种竞争排序发生变化,破坏了草地生态系统原有的竞争机制,导致群落向简单群落演替。从牧草发展角度出发,封育、施肥和刈割有利于优质牧草生长。     

模拟增温和添加氮素对高寒草甸草地生产力影响的初步研究

为探索高寒草地植被对模拟增温和添加氮素的响应机制,通过在野外对高寒草甸进行模拟增温和硝态氮、铵态氮的氮素添加试验,研究模拟增温和添加氮素对高寒草地群落物种组成、生产力及土壤水含量的影响.结果表明:增温和添加氮素可显著增加植物地上总生物量、优良牧草地上生物量和植被平均高度(P <0.05).增温处理能增加植物种类,且有利于杂类草生物量的增加;对几种主要植物来说,增温施氮互作下植株高度高于其他处理,土壤0～15和15～30 cm水分均先减少后增加,且都为不增温不施肥处理最高.可见增温施氮互作处理能够促进植被的生长,但不利于土壤水分的增加.     

放牧和氮添加对半干旱沙质草地优势种糙隐子草及群落功能性状的影响

为探究氮沉降背景下放牧对半干旱沙质草地植物功能性状的影响,本试验探究了放牧和短期氮添加(20 g·m^-2·a^-1)对半干旱沙质草地优势种糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和群落功能性状的影响。结果表明：放牧和氮添加增加了糙隐子草的重要值,放牧降低了糙隐子草叶面积,氮添加显著降低了围封草地中糙隐子草叶干物质含量,增加了围封和放牧草地中糙隐子草叶氮含量(P<0.05);相同氮素水平下放牧降低了植物群落高度,氮添加增加了围封样地植物叶面积和叶氮含量,增加了放牧样地植物比叶面积和叶氮含量,降低了叶干物质含量(P<0.05);回归分析表明,糙隐子草叶面积和叶氮含量能较好地解释群落水平植物叶面积和叶氮含量的变化。半干旱沙质草地植物群落通过改变植株大小和主要叶性状来响应放牧和氮沉降,对预测未来草地生态系统结构与功能具有重要意义。     

牧草种群生长对家畜践踏的短期响应

通过模拟试验研究了牧草种群生长对家畜践踏的短期响应,试验于2004年6月下旬在甘肃环县温带典型草原区进行.践踏强度分别为:0,40,80,120 次/m2,4次重复.践踏后1个月,观测试验各小区主要牧草种的株高、株基直径、盖度和实生苗密度,并建立了综合响应指数,分析了植物对践踏的敏感性.结果表明,植物对践踏的响应存在明显的种间差异.长芒草、达乌里胡枝子和沙打旺的随践踏强度呈凸抛物线变化;苜蓿、阿尔泰狗娃花和二裂委陵菜随践踏增强而下降;茵陈蒿的综合响应指数随践踏呈现无规律变化.同时,根据植物生长对践踏的响应模式,可以将7种植物分为纵向敏感型,沙打旺和达乌里胡枝子;横向敏感型,长芒草和阿尔泰狗娃花;横向-纵向敏感型,苜蓿和茵陈蒿.因此,适度践踏促进一些植物的生长、繁殖,有利于种群更新.     

不同埋藏方式及杀菌剂处理对黄土高原3种植物种子存活的影响

为了探讨黄土高原典型草原植物病原真菌如何影响土壤种子存活,采用“种子袋埋藏与取回”的方法,对该地区3种常见植物胡枝子、长芒草和狗尾草种子进行杀菌剂处理、并且以不同方式（单种或者不同种混合）装入尼龙网袋后埋入土壤中,在田间分别埋藏1和3个月后取回种子袋,统计每袋种子的存活情况,并且进行萌发试验,检测种子生活力状况。结果表明：1）长芒草种子的田间发芽率最高,平均约为51.9%,显著高于胡枝子（14.6%）和狗尾草（26.1%）（P<0.05）;随着埋藏时间的增加,3种植物种子发芽率显著增加;然而杀菌剂处理以及不同埋藏方式对种子发芽率没有显著影响。2）胡枝子种子的田间死亡率最低,平均约为1%,长芒草和狗尾草种子的田间死亡率分别为5.1%和4.4%;埋藏1个月后,杀菌剂未处理和单种埋藏条件下长芒草和狗尾草种子的田间死亡率分别为12.5%和11.0%,显著高于其他处理组合下两种植物种子的死亡率（P<0.05）;胡枝子种子在埋藏1和3个月时,其种子死亡率在不同处理组合之间均无显著差异。3）长芒草种子的室内萌发率最高,平均约为64.3%,显著高于胡枝子（5.9%）和狗尾草（29.2%）（P<0.05）。随着埋藏时间的增加,胡枝子和狗尾草种子的室内萌发率显著下降,而长芒草种子的室内萌发率却显著增加。结果表明,病原真菌对土壤种子存活的影响因植物种而异;较单种埋藏相比,混合埋藏降低了种子的死亡率,可能是由于混合埋藏稀释了病原真菌的效应所致。     

黄土丘陵区不同植被类型根际微生物群落功能多样性研究

为了解生态恢复过程中土壤微生物功能特征,采用Biolog-Eco微平板法分析了黄土丘陵区人工灌木(柠条 Caragana korshinskii、沙棘 Hippophaer rhamnoides)、人工草地(沙打旺 Astragalus adsurgens、柳枝稷 Panicum virgatum)和天然草地(阿尔泰狗哇花 Heteropappus altaicus、茵陈蒿 Artemisia capillaries)的根际微生物碳源代谢多样性特征。结果表明:柠条、阿尔泰狗哇花和茵陈蒿的根际微生物对糖类的代谢能力显著高于沙棘、沙打旺和柳枝稷;阿尔泰狗哇花和茵陈蒿对氨基酸类、酚酸类和聚合物类的代谢能力较高。茵陈蒿和阿尔泰狗哇花的微生物代谢功能多样性高于其他4种植物。柠条、阿尔泰狗哇花和茵陈蒿具有相似的根际微生物代谢功能。黄土丘陵区植被类型显著影响微生物群落碳源利用能力,天然草地根际微生物群落代谢功能多样性优于人工灌木和人工草地。     

火干扰对本氏针茅草地群落特征的影响

摘要：以云雾山典型草原本氏针茅（Stipa bungeana）群落为对象,研究了火烧后2年、10年和未烧草地群落的物种重要值、群落平均高度、盖度、密度、地上生物量、多样性指数及枯落物积累量的变化。结果表明,1）3个样地中,本氏针茅和白颖苔草（Carex rigesoens）是共优势种;火烧后2年和未烧地,铁杆蒿(Artemisia sacrorum)成为次优势种,而火烧后10年,赖草（Leymus secalinus）成为次优势种。2）火烧后2年地,群落的平均高度显著减小(P<0.05);火烧后10年地,群落的平均盖度显著减小(P<0.05);火烧后2年和火烧后10年地,群落的平均密度显著增加(P<0.05)。3）火烧后,群落的地上生物量、多样性指数、丰富度指数、均匀度指数差异均不显著(P>0.05)。4）枯落物积累量变化表现为：未烧地>火烧后10年地>火烧后2年地,差异显著(P<0.05)。     

牧草研究3种植物枯落物水提液对达乌里胡枝子幼苗生长的作用

通过研究黄土高原丘陵沟壑区3种主要草地植物（长芒草Stipa bungeana、达乌里胡枝子Lespedeza davurica、茵陈蒿Artemisia capillaris）枯落物水提液对达乌里胡枝子幼苗生长特性的影响,结果表明：不同质量分数处理下,3种植物水提液对达乌里胡枝子幼苗伸长和全株质量均有明显抑制作用,长芒草和茵陈蒿水提液在高质量分数时对达乌里胡枝子幼苗根质量有抑制作用,对根长影响不明显,达乌里胡枝子枯落物水提液仅在高质量分数下对其自身幼苗干质量和根长有显著影响。说明3种牧草的枯落物水提液对受体物种存在明显的抑制潜势,且对质量分数效应有敏感响应。     

黄土丘陵沟壑区不同立地环境下植物的抗氧化特性

通过野外取样,对黄土丘陵沟壑区坡沟系统5种立地环境(阳坡沟谷地和沟间地、峁顶、阴坡沟间地和沟谷地)下19种主要物种叶片的膜脂过氧化指标丙二醛(MDA)含量,3种抗氧化酶即超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,及2种非酶抗氧化物质即还原型谷胱甘肽(GSH)和类胡萝卜素(Car)含量进行了测定与分析,旨在探讨不同物种适应不同立地环境的抗氧化特性。结果表明:各立地环境下物种间的MDA积累量均呈极显著差异(P<0.01),说明各立地环境的胁迫均导致供试物种遭受不同程度的膜脂过氧化作用,其中互生叶醉鱼草的膜脂过氧化水平最高,猪毛蒿的最低;在不同立地环境间,白羊草、达乌里胡枝子、阿尔泰狗娃花和狼牙刺的各抗氧化酶活性和非酶抗氧化物质含量均无显著差异(P>0.05),中华隐子草、糙隐子草、长芒草、草木樨状黄芪、糙叶黄芪、甘草、菊叶委陵菜、猪毛蒿、铁杆蒿、茭蒿、沙棘、杠柳和互生叶醉鱼草存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异,说明在不同立地环境下,前者均采用多种抗氧化酶和非酶抗氧化物质协同抵御胁迫的策略,后者则调用不同抗氧化酶或非酶抗氧化物质发挥主要抵御作用;由于植物科属和碳同化途径的差异,其抗氧化特性也存在差异:菊科和豆科植物分别主要通过CAT和SOD减轻活性氧的伤害,禾本科植物则能以较高的SOD、POD活性和Car含量维持较低的膜脂过氧化水平,C₄植物比C₃植物具有较高的GSH和Car含量。隶属函数法综合评价表明,中华隐子草的抗氧化能力最强,互生叶醉鱼草的最弱。     

黄土丘陵区弃耕地恢复过程中土壤与植物恢复特征

采用对比分析以及空间代替时间的方法,根据黄土丘陵区5个恢复年限(0-5、6-10、11-15、16-20和21-25年)弃耕地的调查数据,研究其在植被恢复过程中随着弃耕年限的增加植物群落生物量及其土壤养分的变化特征。结果表明,在5个恢复阶段内黄土丘陵区主要的优势物种依次为赖草(Leymus scalinus)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、长芒草(Stipa bungeana)、白羊草(Bothriochloa ischaemun)。期间,Simpson多样性指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H)、Pielou均匀度指数(Jsw)、Margalef丰富度指数(Dma)总体上均呈先增大后减小的趋势,其植被覆盖度呈逐渐增加的趋势,这表明黄土丘陵区的植被生物量在自然和人工恢复方式下可以逐渐增加。随着植被恢复年限的增加,黄土丘陵区地上生物量总体上呈现先减少后增加的趋势。土壤养分含量随土层深度(0-20、20-40、40-60cm)的增加而下降,随植被恢复年限的增加土壤有机质、全N和速效K含量呈先减少后增大的趋势,土壤全P含量呈先增大后减小的趋势。植被恢复过程中,21-25年的土壤有机质和全N含量达到峰值,16-20年的土壤全P含量达到峰值,这表明在植被恢复过程中黄土丘陵区土壤养分含量能够得到一定改善,但改善速度缓慢。     

云雾山天然草地30年恢复演替过程中优势草种生态位动态

为探究云雾山天然草地30年恢复演替过程中优势草种的生态位动态,通过典型样方调查,运用Levins和Pianka公式分别对封育5年、9年、14年、18年和30年天然草地的主要物种生态位进行了分析。结果表明：不同封育年限草地的物种组成与群落类型具有明显差异,阿尔泰狗哇花（Heteropappus altaicus）、大针茅（Stipa grandis）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）和百里香（Thymus mongolicus）4个种群生态位总宽度较大,且在5个不同封育年限草地均有出现。云雾山原建群种长芒草（Stipa bungeana）生态位宽度也较大,但在封育30年样方中未发现其分布。不同封育年限各物种生态位宽度排序和其总宽度排序并不相同,封育5年、9年和14年的草地中生态位宽度最大的分别是长芒草、甘肃蒿（Artemisia gansuensis）和猪毛蒿（A.scoparia）,封育18年和30年草地大针茅最大。随着封育年限增加,优势物种的生态位宽度出现波动,大针茅的生态位宽度随封育年限增加呈现“升-降-升”的动态变化,封育5~18年,长芒草生态位宽度变化表现为先降后升,甘青针茅（S.przewalskyi）只在封育30年样地出现,但其生态位宽度仅次于大针茅。种群间生态位重叠与不同封育年限草地种群生态位宽度无线性关系,封育9年草地种群间的生态位重叠指数均值最大,封育14年和30年草地的生态位重叠指数均值呈递增趋势。随着封育年限的增加,草地生态系统逐渐得到恢复,种间竞争也随之增加。     

草地 农业农牧交错带天然草地植物种枯落物对小麦幼苗生长的影响

研究了黄土高原农牧交错带天然草地建群植物长芒草Stipa bungeana、达乌里胡枝子Lespedeza davurica和茵陈蒿Artemisia capillaris枯落物浸提液对小麦Triticum aestivum幼苗生长指标（出苗率、株高、地上与地下干质量）的影响。结果表明,长芒草枯落物对小麦出苗率和幼苗地上和根系干质量及地上干质量/地下干质量均无显著影响（P>0.05）,仅在处理后第2、8、12和16天增加小麦幼苗株高（P<0.05）。胡枝子和茵陈蒿枯落物对小麦出苗率和各观测期小麦幼苗株高及根系干质量影响不显著（P>0.05）;但二者均对小麦幼苗根系生长影响显著（P<0.05）,通过小麦根系生长的增加,使其地上干质量/地下干质量（P<0.05）降低。可见,小麦幼苗生长因枯落物植物种不同而异,其对胡枝子和茵陈蒿枯落物的反应比长芒草的更敏感。     

典型草原区植物群落结构特征动态监测

1999-2002年在内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场典型草原区海流特,监测主要植物群落结构特征。结果表明,随时间推移,试验区主要群落的优势植物大针茅、羊草相对高度、相对盖度、相对密度和相对生物量呈降低趋势,退化指示植物冷蒿、狼毒相对高度、相对盖度、相对密度、相对生物量呈增加趋势;试验区群落物种丰富度指数、多样性指数和均匀性指数随时间推移均呈降低趋势;围栏在试验区草地植物群落特征的保持方面很有效,但围栏内植物群落特征随时间推移仍呈退化趋势。