短期增温对长江源区高寒沼泽草甸植物-土壤C,N化学计量及季节变化特征的影响

为了探讨植物-土壤C,N化学计量及其季节变化特征对气候变暖的响应特征和调控机制,本研究以风火山地区高寒沼泽草甸优势种藏嵩草(Kobresia tibetica)为研究对象,采用开顶式增温室(OTC)模拟气候变暖,对2种增温幅度条件下(T_1:增温1.5～2.5℃;T_2:增温3～5℃)植物-土壤碳(C)、氮(N)化学计量及其季节变化展开研究。结果表明:植物在不同增温幅度下对C、N的利用率不同;该研究区土壤处于氮限制状态,增温加剧了这种限制,植物通过提高养分重吸收率来应对自然胁迫;植物C,N含量与土壤C,N含量呈显著相关(P0.05)或极显著相关(P0.01)。研究认为:温度变化影响了沼泽草甸植被生长及其C,N含量,但不同季节对其影响并不一致;在养分供应上,整个生长季内增温和对照处理下植物生长均受N素限制。     

5年模拟增温后矮蒿草草甸群落结构及生产量的变化

5年模拟增温后观察表明,植物生长期4～9月暖室内10 cm、20 cm地下土壤平均增温1.86℃,10 cm、20 cm地上空气平均增温1.15 ℃,地表0 cm平均增温1.87 ℃,且增温在植物生长初期大于生长末期及枯黄期.在模拟增温初期年生物量比对照高,增温5年后生物量反而有所下降.增温使禾草类植物种增加,杂草减少.从表面来看,增温可使植物生长期延长,利于增大生物量,实际受热效应作用,植物发育生长速率加快,植物成熟过程提早,生长期反而缩短,加之玻璃纤维的存在使暖室内外温度交换减缓,减少了温度日变化,限制干物质积累,终久导致生物量减少.这说明小气候的作用,环境条件诱发土壤结构变化,植被的种群结构也随之改变,甚至出现演替的过程,全球变暖不仅对植物的生物生产力影响较大,而且对植被类型的演替有着不可忽视的作用.     

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。     

青藏高原高寒栽培草地植物在光照变化和增温影响下矿物元素蓄积分异性初探

为了解释高寒草地植物中矿物元素蓄积分异性发生机理,采用盆栽垂穗披碱草和青海冷地早熟禾等高寒草地植物,通过遮阴和增温等处理,试验样品的采集分析,结果表明：遮阴组和增温的对照组草地植物中矿物元素具有蓄积分异性,高寒草地植物体内矿物元素营养的蓄积增加是草地植物对生长环境变化的响应与适应,而生物矿物元素饥饿效应可能是生物矿物元素蓄积分异行为发生的内动力之一。     

5年模拟增温后矮嵩草草甸群落结构及生产量的变化

5年模拟增温后观察表明,植物生长期4～9月暖室内10cm、20cm地下土壤平均增温1.86℃,10cm、20cm地上空气平均增温1.15℃,地表0cm平均增温1.87℃,且增温在植物生长初期大于生长末期及枯黄期。在模拟增温初期年生物量比对照高,增温5年后生物量反而有所下降。增温使禾草类植物种增加,杂草减少。从表面来看,增温可使植物生长期延长,利于增大生物量,实际受热效应作用,植物发育生长速率加快,植物成熟过程提早,生长期反而缩短,加之玻璃纤维的存在使暖室内外温度交换减缓,减少了温度日变化,限制干物质积累,终久导致生物量减少。这说明小气候的作用,环境条件诱发土壤结构变化,植被的种群结构也随之改变,甚至出现演替的过程,全球变暖不仅对植物的生物生产力影响较大,而且对植被类型的演替有着不可忽视的作用。     

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.     

增温和氮添加对长江源区高寒沼泽草甸生态系统呼吸的影响

为探究高寒湿地生态系统对气候变化的响应,本研究对模拟增温（2.64℃）、氮添加（40 kg N·ha^-2·yr^-1）及其交互处理下的高寒沼泽草甸生态系统呼吸进行了2个生长季的监测。结果表明：增温显著提高了高寒沼泽草甸生态系统呼吸（约25%）,而氮添加对高寒沼泽草甸生态系统呼吸无显著影响;增温降低了高寒沼泽草甸生态系统呼吸对土壤温度变化的敏感性。在相对温暖的2015年生长季,增温和氮添加对生态系统呼吸起到协同促进作用。分析发现高寒沼泽草甸生态系统呼吸主要受表层土壤温度、植物生物量和土壤可溶性有机碳的影响;增温显著提高了植物地上和地下生物量,增强了自养呼吸,是增温提高生态系统呼吸的主要原因。本研究结果表明相比于大气氮沉降增加,高寒沼泽草甸生态系统呼吸对气候变暖的响应更加敏感。     

AMF及短期增温增雨互作对植物吸收氮磷功能的影响

为研究气候变化是否影响植物-真菌共生关系及植物的吸收功能,本试验以青藏草原优势植物垂穗披碱草（Elymus nutans）和草地早熟禾（Poa pratensis）为研究对象,选取管柄囊霉属（Funneliformis）丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrizal fungi,AMF）进行室内控制试验。结果表明：增温促进了AMF和植物的共生,接种AMF及短期增温增雨互作对植物吸收氮磷功能的影响并不一致。对垂穗披碱草而言,增温增雨对其生长的土壤pH、全氮和有效磷含量均无显著影响,增雨促进了植物磷吸收（P<0.05）,增温处理下接种AMF提高了植物氮磷含量（P<0.05）;对草地早熟禾而言,增温增雨提高了植物氮磷含量和土壤电导率、降低了土壤全氮含量（P<0.05）,增温提高了土壤有效磷含量（P<0.05）,增雨处理下接种AMF后降低了植物氮磷含量（P<0.05）。     

增温对喜旱莲子草入侵和竞争力的影响

随着全球气候的变暖,外来入侵植物对温度的升高可能会做出积极的响应,其危害程度也随之增加,因此需要采取积极有效的措施对其进行控制。本研究以入侵植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,黑麦草(Lolium perenne)和白三叶(Trifolium repens)为其竞争对象(替代植物)进行单种、纯种和混种试验并配合增温处理,探讨喜旱莲子草对增温和竞争的响应以及黑麦草和白三叶作为喜旱莲子草替代物种的可能性,以期为气候变暖条件下喜旱莲子草的入侵趋势和生物替代提供理论依据。结果表明:1)增温条件下,喜旱莲子草通过提高叶片和茎对光能的获取,将更多的生物量分配在地上部分。同时,增温还加剧了喜旱莲子草与黑麦草和白三叶的种间竞争强度。这些响应表明温度的增加会增强喜旱莲子草的入侵。2)种间竞争抑制了喜旱莲子草的生长,但随着竞争密度的增大,抑制作用没有显著变化(P> 0.05)。黑麦草和白三叶都对喜旱莲子草的生长有明显的抑制作用,通过对不同竞争条件下喜旱莲子草相对产量的分析,发现黑麦草的抑制作用相较于白三叶更加显著(P <0.05)。3)增温促进了...     

增温对川西北高寒草甸草场植物凋落物分解的影响

凋落物分解是陆地生态系统碳循环的重要环节,温度是凋落物分解的关键影响因子。为探究增温对川西北高寒草甸草场植物凋落物分解的影响,使用开顶式生长箱(OTCs)研究模拟增温对分解袋法处理的凋落物样品的影响,以阐明增温对川西北高寒草甸生态系统中优势物种凋落物:禾本科的披碱草、发草,杂草类的野茴香、鹅绒委陵菜、蒙古蒿、星状雪兔子、长毛凤毛菊等群落混合地上凋落物和群落地下根系凋落物分解的影响。结果表明:1)模拟增温并未显著改变混合地上凋落物的分解周期,但是显著提高了根系凋落物的分解效率,地上、地下凋落物的分解周期对温度变化的响应存在差异。2)尽管不同种类植物凋落物的养分含量与化学计量特征存在显著差异(P<0.05),但与自然分解条件相比,模拟增温条件下单种植物地上凋落物的分解效率并未发生明显改变,模拟增温对单种植物地上凋落物的分解释放过程影响不显著。综上所述,川西北高寒草甸生态系统地上凋落物的分解过程对模拟增温响应不显著,而模拟增温显著影响地下凋落物分解过程。     

苗期劲直黄芪根浸提液对8种西藏野生植物化感作用的研究

为了研究苗期劲直黄芪根浸提液对8种西藏野生植物即天蓝苜蓿、垂穗披碱草、小叶棘豆、羊茅、紫花针茅、丝颖针茅、藏北嵩草和黑穗画眉草的化感作用规律,采用室内生物学测定法,研究不同浓度(0.1、0.05、0.025、0.0125 g·mL-1)劲直黄芪根浸提液对8种植物种子萌发及幼苗生长的影响,阐明劲直黄芪根浸提液对8种植物的...     

劲直黄芪水浸提液化感作用研究

采用培养皿滤纸法,首次研究了分布于西藏自治区的劲直黄芪地上部分水浸液对4种受体植物燕麦、反枝苋、白三叶和荠菜种子萌发、幼苗根长、苗高和鲜重的化感效应以及对燕麦和白三叶丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性的影响,旨在提示劲直黄芪的化感潜力,为劲直黄芪资源的进一步开发利用提供理论依据。结果表明,劲直黄芪水浸提液对燕麦种子萌发和幼苗生长均表现为抑制作用,且随着劲直黄芪水浸提液浓度的升高其抑制程度不断增强;对反枝苋、白三叶和荠菜种子萌发均表现为抑制作用,幼苗生长基本呈“低促高抑”的化感作用,且浓度达到100.0 mg/mL时,反枝苋种子不能萌发,被完全抑制了。不同浓度的劲直黄芪水浸提液影响燕麦和白三叶幼苗体内SOD、POD活性和MDA含量,当浓度为50.0 mg/mL时,SOD、POD活性和MDA含量明显增加;浓度升高到100.0 mg/mL时,MDA含量继续增加,而SOD和POD活性呈下降趋势。     

土温升高对湿草甸小叶章植株碳、氮含量的影响

采用电缆加热水浴升温的方法,研究了土壤温度升高对湿草甸小叶章碳、氮累积的影响,对比分析了淹水和非淹水条件下土温升高的相对影响程度。经过一个生长季,升温处理小叶章地上和地下部位生物量分别平均较对照增加67.24%和48.83%,而升温与淹水的交互作用下二者则分别平均增加45.21%和78.13%。土温升高显著提高了小叶章植株的碳、氮累积量,而降低了其地上和地下部位的C/N,升温处理植株碳、氮累积量分别较对照平均增加48.90%和104.20%,而地上和地下部位C/N则分别平均下降8.44%和5.26%,升温与淹水的交互作用显著促进了地上部位的碳、氮累积。结果表明,1～3℃的土温升高显著促进了小叶章的生物量及碳、氮累积,并将对湿地系统的碳固定过程造成影响。     

不同放牧方式下防除黄帚橐吾对高寒草地植物群落的影响

合理的放牧方式是青藏高原高寒草地可持续利用的前提。本研究通过监测牧、自由放牧+药物防除(牧+防,G+C)、牧草生长季禁牧(禁,E)和牧草生长季禁牧+药物防除(禁+防,E+C)4种草地管理措施对黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)型退化草地的群落特征和产草量的影响发现：牧+防和禁+防显著降低黄帚橐吾地上生物量和密度(P<0.05);植物群落地上生物量和高度在禁和禁+防处理下显著高于其他处理(P<0.05),且在牧+防和禁+防处理下,植物群落的优势种由黄帚橐吾+垂穗披碱草变为高原早熟禾,而牧和禁处理下,植物优势种在3年内均为黄帚橐吾;只有放牧处理下物种多样性在年份间变化显著(P <0.05);牧+防和禁+防处理下,禾本科地上生物量占比显著增加(P <0.05),而黄帚橐吾地上生物量占比显著减少(P <0.05)。综上所述,牧+防和禁+防均可显著抑制黄帚橐吾生长,而禁+防显著提高禾本科牧草的产量。因此,禁+防是橐吾型退化草地恢复改善的适宜管理措施。     

库布齐沙地五种植物主要品质性状季节性变化研究

对沙打旺、羊柴、草木樨状黄芪、达乌里胡枝子和油蒿营养成分测定结果表明,5种沙地植物叶和茎营养成分均有明显的季节性变化,粗蛋白、粗脂肪和磷含量逐渐降低,而酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和钙含量逐渐上升。7月初,无氮浸出物含量比其他月高,例如,沙打旺叶无氮浸出物含量高达53.5%(P＜0.05);8月初,纤维物质开始显著增加,如沙打旺和羊柴茎中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维分别高达55.3%和50.5%,且与前3个月比较差异显著(P＜0.05),因此为获得高品质牧草,采收季节以6月底-7月中旬为宜。油蒿叶中粗蛋白含量虽然很低,但粗脂肪和钙含量却很高,7月初分别高达3.3%和4.1%,且与其他植物比较差异显著(P＜0.05),通过适时刈割和加工调制仍可获得优质牧草。     

季节放牧对典型草原植物群落不同生长季特征的影响

在内蒙古典型草原区建立放牧试验平台,研究秋季、冬季和初春放牧对草地植物返青期土壤温湿环境和植物生长以及生长旺季植物群落地上生物量及其构成的影响。结果表明:在草地返青季,秋季放牧草地表层土壤湿度相对于其他处理显著降低,而温度相对升高;土壤表层湿度与草地枯落物总量、立枯量呈显著正相关;秋季和冬季放牧显著降低草地返青期的地上生物量;秋季放牧显著降低优势植物地上生物量;而初春放牧不影响草地返青期的群落生物量。在生长旺季,初春放牧草地群落及其高大优势植物大针茅和羊草的生物量显著增加,而其下层的糙隐子草和杂类草生物量显著减少。     

不同盐胁迫对斜茎黄芪种子萌发及幼苗生长的影响

[目的]明晰斜茎黄芪种子萌发及幼苗生长对不同盐胁迫的适应性。[方法]分别采用NaCl溶液、Na₂SO₄溶液和Na₂CO₃溶液对斜茎黄芪种子进行盐胁迫处理，每种溶液均设置0（CK）、10、20、30、40 mmol/L 5个浓度梯度，每种溶液每个处理浓度设置3次重复。计算不同盐溶液处理下斜茎黄芪种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和相对盐害率，测定幼苗株高、根长。[结果]随着盐溶液浓度逐渐升高，斜茎黄芪种子萌发及幼苗生长指标均呈下降趋势。与CK组相比，NaCl、Na₂SO₄、Na₂CO₃处理组在盐溶液浓度为40 mmol/L时，斜茎黄芪种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数显著（P<0.05）降低，幼苗株高及根长显著（P<0.05）降低。Na₂SO₄处理组在盐溶液浓度为10 mmol/L时，幼苗根部较CK组长5.5%，低浓度Na₂SO₄溶液促进了幼苗根部生长；Na₂CO₃溶液处理对斜茎黄芪种子造成严重的盐害，各浓度处理组的种子萌发及幼苗生长指标均显著（P<0.05）低于CK组，且各处理浓度之间差异较大。[结论]斜茎黄芪种子对3种盐胁迫的耐受程度为Na₂SO₄>NaCl>Na₂CO₃。低浓度Na₂SO₄溶液对斜茎黄芪种子的萌发和幼苗生长表现出一定的促进作用，Na₂CO₃溶液则表现出较强的抑制作用。     

野生型斜茎黄芪内生真菌分离鉴定及苦马豆素分析

为探明青海野生型斜茎黄芪(Astragalus adsurgens)是否存在产苦马豆素内生真菌,本试验采用植物组织表面消毒法对斜茎黄芪内生真菌进行分离培养,运用形态学观察和内部转录间隔区(Internal transcribed spacer,ITS)序列分析鉴定分离获得的内生真菌种属,并构建系统发育树,应用薄层层析法对斜茎黄芪和优势菌发酵液中的苦马豆素进行检测。结果显示,从斜茎黄芪中共分离出26株菌株,分属于5纲、5目、7科、7属,4株未定属。其中由根中分离的链格孢菌属(Alternaria sp.)是斜茎黄芪的优势菌属,分离率为23.08%。从薄层层析结果可以看出,斜茎黄芪和优势菌发酵液中均未检测到苦马豆素。上述结果表明,野生型斜茎黄芪不属于疯草类有毒植物,这为该植物的后续资源化利用提供重要理论依据。     

NaCl处理对4种牧草植物种子萌发的影响

为探究草木樨（Melilotus suaveolens Ledeb.）、沙打旺（Astragalus adsurgens Pall.）、沙米（Agriophyllum squarrosum（Linn.）Moq.）、蒙古冰草（Agropyron mongolicum Keng）4种牧草种子在不同浓度NaCl处理下的萌发情况,本试验采用50 mmol·L^-1,100 mmol·L^-1,150 mmol·L^-1,200 mmol·L^-1,300 mmol·L^-15种NaCl浓度处理这4种牧草种子,测定其种子的发芽率、发芽指数等。结果表明：低浓度NaCl（50 mmol·L^-1和100 mmol·L^-1）处理对草木樨和沙打旺种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数的影响不显著,但对沙米和蒙古冰草种子的发芽有显著抑制作用;当NaCl浓度达到150 mmol·L^-1和300 mmol·L^-1时,沙米和蒙古冰草种子均不能发芽;4种牧草种子对NaCl的耐受程度由强到弱的顺序为：草木樨、沙打旺、蒙古冰草、沙米。     

高寒草甸牧草产量和草场载畜量模拟研究及对气候变暖的响应

高寒草甸地区温度是限制牧草地上年产量提高的主要因素,利用这一点,引进牧草产量与生长期间的产量积温比概念,建立高寒草甸牧草产量的估算模式。