围栏封育对伊犁绢蒿种群构件生长和生物量分配的影响

为了解围栏封育对放牧采食目标植物资源分配格局和生态策略的影响,以新疆伊犁绢蒿(Seri phidium transiliense)荒漠草地建群种伊犁绢蒿种群为研究对象,从构件的数量特征、形态可塑性、生物量及其分配格局进行分析.结果表明:围栏封育后伊犁绢蒿构件大小和构件数量显著增加(P＜0.05),地上同化构件和生殖构件分配增加,种群的更新能力和可利用性得到改善;围栏封育后伊犁绢蒿种群采用了生殖投资增加、营养生长减少和储藏分配不改变的生物量分配对策,在围栏封育和发育时期改变后均存在生物量分配的权衡,营养生长和生殖之间存在负相关关系;伊犁绢蒿可以在放牧压力下通过增加其形态性状和生物量分配的可塑性来适应变劣的环境,而围栏封育后,则通过增加生殖生长投资提高其适合度.因此,围栏封育是伊犁绢蒿维持其种群持续更新能力和恢复其在群落中地位的有效手段.     

放牧地伊犁绢蒿营养元素分配特点

以蒿类荒漠草地上的建群种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)为对象, 研究其根、茎、叶、花/种子中的氮、磷、钾、有机碳含量及其贮量分配对放牧干扰的响应。结果表明, 放牧导致伊犁绢蒿根中的磷含量减少, 花/种子中的氮、磷、钾以及有机碳含量减少, 而放牧对其他构件中营养元素的影响不一致。从分配格局来看, 放牧后根中的钾、有机碳的分配增加, 分别为3.16%~12.79%、2.12%~12.74%;茎、叶和花中钾和碳元素分配减小, 钾元素分别减少1.67%~14.13%、1.49%~2.89%和0.33%~0.41%, 碳元素分别减少6.45%~11.37%、0.77%~4.18%和0.01%~0.09%。在营养期和开花期放牧后, 伊犁绢蒿根中氮分配增加, 增加11.91%~18.45%;茎和叶中氮分配减小, 分别为8.00%~14.58%、1.78%~4.76%, 磷分配规律性不明显。     

天山北坡围栏封育条件下伊犁绢蒿幼苗分布格局及数量动态变化规律研究

采用空间分布型指标对围栏封育条件下的伊犁绢蒿幼苗种群进行了空间分布格局分析,结果表明,在5和9月2个时间点上,无论围栏内外,幼苗均呈聚集分布的空间格局,但不同时间点和围栏内外的幼苗分布聚集程度存在差异,这种差异是由于环境条件的空间异质性引起的;进一步采用TAYLOR幂法则、IWAOY对M的回归法进行分布格局的拟合检验,检验结果与各空间分布型指标的结果相符合,可以确定绢蒿幼苗种群为聚集分布且适宜取样面积为4 m²;采用DCCA(除趋势对应典范分析)和相关分析对围栏内外的幼苗数量和环境因子的关系进行分析,表明幼苗数量和环境因子之间存在密切相关,同时可以将幼苗数量的发生类型按生境条件分为4类;对4类生境条件下的不同时间的幼苗存活数量进行了统计,表明不同生境下幼苗的初始萌发数量存在巨大的差异且在夏季死亡率极高,呈现出“爆发性出苗”和“骤然性死亡”的特点;对幼苗发生规律的统计结果表明,4种生境条件下的幼苗发生高峰均出现在4月,之后急剧下降,7和8月几乎没有幼苗发生。幼苗死亡率极高且发生时间强烈集中,这主要是由于环境筛选和竞争共同作用的结果。     

围栏封育对新疆伊犁绢蒿草地的影响

2005年,对伊犁绢蒿Seriphidium transillense草地设置围栏内外草地植被和土壤对比,分析封育对草地植被和土壤的影响。调查结果显示：封育后,伊犁绢蒿个体植株高度增高,地上生物量上升,丛幅增大。封育后土壤条件得到改善,处于围封中的土壤容重较放牧利用中的土壤容重小,水分含量升高,尤其是 5～10 cm土层变化显著。围封3年内,草地植物组成成分无明显变化,但优良牧草产量比例增加。总体表明：围栏封育改善了草地植被生长状态,提高了草地质量。     

短期封育对伊犁绢蒿荒漠群落特征的影响

本研究以新源县和呼图壁县典型的伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠为研究对象,采用野外调查的方法,测定封育区和放牧区伊犁绢蒿荒漠植被生态经济类群、群落特征及其多样性,研究不同气候区荒漠群落特征对封育的响应规律,为草地资源的合理利用提供一定的基础资料和科学依据。结果表明:1)封育围栏内,草原植物群落的高度、盖度、密度和生物量有大幅度提高,显著高于围栏外(P0.05);2)在封育围栏内,草地群落Pielou均匀度指数增大,香浓指数和Patrick指数减小,伊犁绢蒿荒漠植被恢复明显。     

围栏封育下伊犁绢蒿荒漠草地特征植物高光谱特征变化分析

为研究围栏封育对伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地的改善情况,利用便携式光谱仪对不同封育年限的围栏内外实测的半灌木伊犁绢蒿、一年生草本叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)和短命植物涩芥(Malcolmia maritima)的高光谱数据进行分析。结果表明,伊犁绢蒿、叉毛蓬和涩芥三者在可见光波段具有明显的差异性,与植物生态生理特征有关,可利用350~680 nm内三者光谱反射率的差异进行区分;伊犁绢蒿的红边斜率在不同封育年限下均表现为围栏内大于围栏外,而叉毛蓬的红边斜率表现为围栏内小于围栏外,涩芥在平台处光谱和红边特征上与其生理生态特征无明显相关性。     

封育方式下伊犁绢蒿可塑性贮藏营养物质的动态变化

2006年5-11月,在新疆阿什里乡对不同封育方式下伊犁绢蒿Seriphidium transiliense可溶性碳水化合物、淀粉、粗蛋白的变化进行研究。结果表明,不同封育方式下伊犁绢蒿根中贮藏物质的变化规律基本一致;可溶性碳水化合物呈“单峰”特征,多年封育地、禁牧后放牧地、连续放牧地最高可达53.43、36.77和32.63 mg/g,而淀粉呈倒“V”特征;粗蛋白呈“降低-升高-再降低”特征,且峰值出现时间及持续期上存在差异;3种封育方式间可溶性碳水化合物、淀粉及粗蛋白含量差异显著（P＜0.01）,可溶性碳水化合物含量上多年封育地＞禁牧后放牧地＞连续放牧地,淀粉含量上为多年封育地＞连续放牧地＞禁牧后放牧地,而粗蛋白含量上则以连续放牧地最高。     

围栏封育下蒿类草地群落变化的研究

本试验在退化的蒿类半灌木荒漠草地中分别设置围栏4年(2005年4月实施围栏)和围栏2年(2008年4月实施围栏)两个处理,并以全年放牧草地作为对照,对不同围栏年限下伊犁绢蒿草地群落的变化规律。(1)草地植被在围栏中,围栏4年的总盖度、平均高度均显著高于未围栏的相应指标(P<0.05),而围栏2年与未围栏的总盖度、平均高度之间均没有显著性差异(P>0.05),围栏4年与围栏2年草地间也存在显著性差异(P<0.05)。但群落密度和物种数变化均不明显。同时,围栏封育对蒿类半灌木草地植物地上总生物量和建群种伊犁绢蒿生物量的影响都表现为:围栏4年>围栏2年>未围栏,但随着季节的变化,地上总生物量呈现逐渐下降趋势,而伊犁绢蒿生物量呈现"V"字型曲线。(2)随着围栏时间的增加,围栏封育内短命植物数量逐渐较少,而适应当地气候条件的新疆落芒草却逐渐增多,伊犁绢蒿的重要值也增加较快,在群落中处于绝对优势地位。     

封育年限对伊犁绢蒿荒漠土壤有机氮组分的影响

为探究荒漠土壤有机氮组分对封育年限的响应规律,研究了不同封育年限(封育时间为0、1、4和11a)对中度退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地土壤全氮(total nitrogen,TN)、轻组氮(light fraction organic nitrogen,LFON)、颗粒氮(particulate organic nitrogen,PON)、微生物量氮(soil microbial biomass nitrogen,SMBN)及其分配比例的影响。结果表明,与封育0a相比,其它封育年限5-10、10-20、30-50cm土层的TN含量均显著降低(P0.05),且0-50cm土层TN含量随封育年限延长呈"降-升"趋势;封育11a,0-5cm土层PON含量达到最高,而封育4a,5-10和20-30cm土层PON分配比例显著增加;0-20cm土层LFON含量增加显著,且0-5cm土层含量最高。0-50cm土层SMBN随封育年限增加呈"降-升"趋势,而封育4a,5-10和20-30cm土层SMBN分配比例显著高于封育0a和封育1a(P0.05);0-10cm土层LFON和0-50cm土层LFONR与封育年限呈显著正相关。总之,短期封育(1~11a)下,中度退化伊犁绢蒿荒漠土壤全氮含量仍未得到恢复,但促进了LFON、PON、SMBN及其分配比例的增加。     

刈割和放牧条件下伊犁绢蒿生物量分配特点

为了解伊犁绢蒿Seriphidium transiliense在不同干扰条件下资源分配特点,分别测定了刈割和放牧条件下根、茎、叶、花（种子）的生物量。结果表明：刈割引起伊犁绢蒿对根生物量分配增加,茎和叶生物量分配减少,随刈割强度的增加,根生物量分配增加8%20%,茎生物量分配减少5%14%,叶生物量分配减少3%6%;放牧引起伊犁绢蒿对根生物量分配增加,茎和叶生物量分配减小,有性生殖分配减少,生物量分配趋势为：根>茎>叶>花/种子,根生物量分配为45%67%,占优势地位,而有性生殖分配较小,在1%以下。且刈牧干扰下,伊犁绢蒿优先将资源分配给营养贮藏器官--根。     

伊犁绢蒿构件动态变化研究

为确定新疆蒿属荒漠草地建群种个体构件的自然生长规律,2005-2006年采用实地调查与室内分析相结合的方式,连续两年对蒿属荒漠草地建群种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)个体构件数量及产量进行动态监测。结果表明:伊犁绢蒿在整个生长季内株高和枝条重量基本呈线性生长,增长速度呈"快-慢-快"的趋势;枝条数量及叶片重量分别呈"升高-降低-升高"双峰曲线形式;根重变化不明显,均在6.1g/株左右;从整体上看,伊犁绢蒿地上部分和个体总产量均呈"S"型变化;各构件在年度之间存在一定的波动性,可能与当年的水热条件相关;从利用上看,伊犁绢蒿荒漠草地适宜在4-6月、9-10月进行放牧。     

伊犁绢蒿的生态学特性及利用和保护研究进展

伊犁绢蒿是菊科绢蒿属多年生超旱生半灌木,主要分布在北疆各山地山前砂砾质冲积平原、洪积扇到前山、低山丘陵区中,在新疆各类草地中有2个草地类、3个草地亚类、7个草地组和9个草地型,面积约600万hm2,是这些草地的建群种、优势种或主要伴生种。伊犁绢蒿解剖结构、电镜扫描结构、生理生态特性及种群遗传多样性均表明其具有较强的抗逆性(耐旱、耐热)和耐牧性;种子具有极强的吸水、保水性能,萌发迅速,发芽率较高。伊犁绢蒿构件特征、种群分布格局、幼苗分布格局、土壤种子库和繁殖分配格局的研究结果表明,其种群采取的是胁迫耐受对策,种群更新受到放牧、气候变化和空间尺度等因素的影响。伊犁绢蒿具有明显的中亚荒漠植物生长发育的节律性,与土壤水分密切相关,春秋2季形成产量高峰,夏季休眠,在利用上成为连接夏、冬牧场的时间与空间纽带。针对伊犁绢蒿草地退化严重的现状,从合理利用和生态恢复2个方面探讨其可持续管理的对策。     

禁牧对中度退化伊犁绢蒿荒漠草地土壤养分的影响

为了探究荒漠土壤理化性质对禁牧的响应规律,以中度退化伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地为研究对象,采取野外取样与室内分析相结合的方法,对不同禁牧年限(0、1、4和11a)的荒漠草地土壤有机碳,全量和速效氮、磷、钾,pH,土壤含水量,容重进行测定分析,探讨草地恢复演替过程中土壤养分的变化规律。结果表明,随着禁牧年限的增加,土壤表层(0-5cm)有机碳、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾均呈先降后升的变化趋势;与对照未禁牧相比,0-5cm土壤有机碳含量降低了11.9%~23.0%,5-10cm土壤全氮显著降低了31.3%~46.7%;禁牧11a后全磷、速效钾分别增加了8.5%,12.0%;全钾、碱解氮、速效磷无明显变化趋势;土壤含水量呈波动性增加,容重呈波动性下降趋势。     

微生物菌剂对伊犁绢蒿种子发芽特征的影响

为提高野外补播伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)幼苗的存活率,研究不同稀释倍数下(10、100、1 000、3 000、5 000、10 000倍)微生物菌剂对其发芽率、发芽势、根长、芽长及单株幼苗重的影响,并结合隶属函数法筛选最适宜的种子处理方式。结果表明,除复合芽孢杆菌抑制发芽率、发芽势外,适宜稀释倍数的生物菌剂均可提高伊犁绢蒿种子的发芽率、发芽势、根长、芽长及单株幼苗重。隶属函数综合评价认为,菌剂对该种子发芽及幼苗生长的促进效果由大到小依次为地衣芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、复合芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、农用复合微生物菌、EM菌和放线菌。结合盆栽结果从微生物菌剂组合看,地衣芽孢杆菌稀释1 000倍、10倍、5 000倍及多粘类芽孢杆菌稀释1 000倍对伊犁绢蒿种子整体萌发生长提升效果较好,可作为补播前种子处理的首选措施。     

放牧干扰对伊犁绢蒿表型性状特征的影响

试验以新疆天山北坡荒漠草地建群种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)为对象,研究了其单株表型性状特征对4种放牧强度:无牧(0只羊/hm~2)、轻牧(0.56只羊/hm~2)、中牧(0.95只羊/hm~2)、重牧(2.89只羊/hm~2)的响应。结果表明:放牧显著降低了伊犁绢蒿的株高、冠幅面积、短轴长、长轴长、根颈直径、茎重、地上生物量,且轻牧、中牧各性状均显著高于重牧;放牧强度与伊犁绢蒿株高、冠幅面积、短轴长、长轴长、根长、根颈直径、一级分枝、二级分枝、三级分枝、茎重、叶重、地上生物量呈极显著负相关,其中,放牧强度对株高、短轴长、长轴长、冠幅面积影响较大,且随放牧强度增加呈线性下降;伊犁绢蒿各表型性状总体变异系数为22.23%~134.95%,各放牧处理平均变异系数为20.26%~134.24%,且中牧和重牧下大部分表型性状变异程度明显大于对照。放牧干扰下伊犁绢蒿单株趋向"小型化",避免了家畜的频繁采食,利于其种群的存活。