放牧和土壤水分对温性草甸草原群落结构及植被碳库的影响

以辉河保护区天然牧草地、盐碱地和沼泽草地为对象,通过野外调查采样结合室内分析研究放牧影响下不同土壤水分梯度草地的植物群落结构、生物量及碳储量变化。结果显示：植被群落结构受放牧影响较小,放牧与围封条件下的草地物种数相差甚微,群落结构与土壤水分关系密切,物种数随土壤水分增加而减少;放牧、土壤水分和二者的交互作用对地上生物量及其碳储量影响不显著,但对地下生物量及其碳储量产生了显著影响(P<0.05),放牧、土壤水分和二者的交互作用极显著影响0～10 cm地下生物量及其碳储量(P<0.01),土壤水分和二者的交互作用极显著影响10～20 cm地下生物量及其碳储量(P<0.01),土壤水分显著影响20～30 cm地下生物量及其碳储量(P<0.05);不同样地地上生物量碳储量在23.52～70.47 g C/m²之间,地下生物量碳储量在143.30～1750.07 g C/m²之间,地下生物量碳储量远高于地上生物量碳储量,说明地下植被碳库占据植被碳库的主导地位,放牧对植被碳库的影响会在土壤水分条件变化的情况下发生转变。     

矮嵩草草甸生物量季节动态及其与气候因子的关系

测定高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸地上、地下生物量季节动态,分析生物量季节动态与气候因子的相关性,建立了地上生物量动态变化的模拟模型。结果表明:高寒矮嵩草草甸地上生物量动态变化历经萌动期、返青期、旺盛生长期、稳定期和折损减少期等5个阶段;地下生物量自5-9月表现出升高-降低-升高的变化规律,且变化幅度较高;2003年地下净生产量633.46g/m²,周转率0.3193;利用海北高寒草甸多年观测资料,建立了气象因子影响植被年生产量的预报模型。     

冬闲田单混播草地地上、地下生物量和总生物量动态及其相关性分析

冬闲期,在云南省晋宁县对多花黑麦草与光叶紫花苕按不同比例混播的草地地上生物量、地下生物量和总生物量等指标进行了测定与相关分析,结果表明:多花黑麦草与光叶紫花苕混播(1.7 g/6m2+10.3 g/6m2)草地地上生物量可以达到13 534.28 kg/hm2,与其他处理差异不显著,粗蛋白产量达到2 589.27 kg/hm2,显著高于单播黑麦草(p<0.05)。草地地上生物量和总生物量随生长时间呈指数曲线变化,地下生物量随生长时间呈对数或幂函数曲线变化,并且地上生物量、地下生物量和总生物量三者之间具有显著的相关关系(p<0.01),地上生物量与总生物量之间表现出线性正相关,地下生物量与总生物量之间的相关曲线为指数或幂函数型,地下生物量与地上生物量之间也呈现出指数函数或幂函数关系。     

物种多样性和生物量分布规律对冻土活动层埋深变化的响应

全球变化背景下,冻土环境变化对地上植被的影响是近年来倍受关注的重大科学问题。鉴于此,在长江源区冬克玛底流域分析了植物物种多样性和生物量空间分布规律及其对冻土活动层埋深变化的响应。结果表明, 1)地上植被的物种多样性指数随着冻土活动层埋深的增加表现出非单调性递减;在冻土活动层埋深约2 m时,物种多样性指数较高(Patrick指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数分别为:26.43±3.31,2.06±0.38和0.83±0.08)。2)生物量的垂直分布规律整体表现出地下生物量明显高于地上生物量,地下生物量占总生物量的63%~96%。3)地上生物量和地下生物量与活动层埋深均具有显著的相关性(R²=0.65,P<0.01; R²=0.79, P<0.01),随着活动层埋深的增加呈现出明显下降趋势。4)活动层埋深对0~40 cm深度的地下生物量的垂直分布具有显著影响。活动层埋深约1 m时,地下生物量垂直变化很小;活动层埋深大于1.5 m时,呈倒金字塔形分布;活动层埋深大于3 m时,10~40 cm深度的地下生物量占总地下生物量的比例随着活动层埋深(3.11~4.81 m)的增加而增加。     

青藏高原高寒草甸退化对草地群落生物量及其分配的影响

青藏高原高寒草甸退化严重影响了草地群落结构与生产力.为揭示草地退化对高寒草甸群落结构和生物量地上/地下分配的影响,采用随机区组设计,在青海省海北州选择3个小区,每个小区设置完整的未退化、轻度退化、中度退化和重度退化4个退化梯度,于2020年8月对样地进行群落调查,同时采集植物样品.结果表明,随着退化程度加剧:1)草地的盖度、高度和地上植物生物量均显著下降;2)地上生物量在不同功能群的分配发生显著变化,物种逐步从以禾草类为优势转变为以杂类草为优势的群落;3)地下生物量显著下降,深层土壤根系生物量占比增加.研究结果表明:随着退化加剧群落结构发生颠覆性变化,且地上和地下生物量同步出现严重衰退.因此,针对该区域退化草地的植被恢复应考虑草地物种组配以及地上和地下生物量同步恢复的相应措施.     

青藏高原高寒草甸退化对草地群落生物量及其分配的影响

青藏高原高寒草甸退化严重影响了草地群落结构与生产力。为揭示草地退化对高寒草甸群落结构和生物量地上/地下分配的影响,采用随机区组设计,在青海省海北州选择3个小区,每个小区设置完整的未退化、轻度退化、中度退化和重度退化4个退化梯度,于2020年8月对样地进行群落调查,同时采集植物样品。结果表明,随着退化程度加剧：1)草地的盖度、高度和地上植物生物量均显著下降;2)地上生物量在不同功能群的分配发生显著变化,物种逐步从以禾草类为优势转变为以杂类草为优势的群落;3)地下生物量显著下降,深层土壤根系生物量占比增加。研究结果表明：随着退化加剧群落结构发生颠覆性变化,且地上和地下生物量同步出现严重衰退。因此,针对该区域退化草地的植被恢复应考虑草地物种组配以及地上和地下生物量同步恢复的相应措施。     

青海湖北岸草甸草原牧草生物量季节动态研究

2007年5-9月在青海湖北岸的高寒草甸草原,定位研究天然草地地下、地上和总生物量的变化动态。结果表明：青海湖北岸高寒草甸草原天然牧草地上生物量有明显的季节变化,在生长季呈单峰曲线,生育初期地上生物量最小,8月中旬达到最大值,为223.0 g/m2;地下生物量空间分布为倒金字塔型,0～10 cm层地下生物量占地下生物总量的65%,0～10、10～20和20～40 cm层牧草地下生物量在5-9月均表现为“N” 型变化规律;地下生物量周转值为0.45;在生长期内地下生物量的积累远远大于地上生物量的积累,地下生物量峰值也比地上生物量峰值提前;群落根冠比先降后升,平均值为16.1。     

河西走廊荒漠绿洲过渡带3种典型一年生藜科植物构件生长及生物量分配特征北大核心CSCD

藜科一年生草本植物白茎盐生草、刺沙蓬和雾冰藜是荒漠绿洲过渡带人工防风固沙林草本层的优势植物,在维持过渡带生态功能稳定方面发挥着不可替代的作用。以河西走廊荒漠绿洲过渡带的上述3种藜科植物为研究对象,通过野外大面积取样,对其地上、地下各构件数量性状和生物量进行系统分析,研究3种植物在营养生长期不同阶段的构件生长和生物量分配特征,揭示3种植物在不同生长阶段的生长策略,为深入认识其生态适应机理和荒漠生态系统的保育提供参考。结果表明:1)营养生长期间,3种植物的构件生长和生物量积累变异程度不同,地上和地下生物量表现为强变异,且变异系数相近,地上构件中变异程度最强的为叶片,而地下构件中变异程度最强的为侧根;2)3种植物的构件生长和生物量积累在营养生长期不同阶段差异显著(P<0.05),主根生长主要发生在前期和中期,而茎干、叶片、分枝和侧根生长主要在中期和后期;3)3种植物地上构件数量性状(茎高、分枝数和叶片数)和地上生物量在营养生长期内主要表现为异速生长关系,而地下构件数量性状(主根长和侧根数)与地下生物量在营养生长期前期表现为异速生长关系,中期和后期关系不显著;4)3种植物的根冠比(R/S)随营养生长期的推进逐渐降低,地上生物量分配比例不小于86%,地下生物量分配比例不超过14%,且个体较大的植株R/S较小。     

青海湖区针茅草原生物量的动态变化

探讨了围栏后青海湖区针茅Stupa草原群落生物量季节动态变化.通过多元回归分析,围栏内外群落地上生物量的季节变化基本上呈Logistic曲线变化,与土壤水分相关性显著,并且围栏内地上生物量高于围栏外地上生物量;地下生物量呈典型的倒金字塔形,空间分布十分不均匀,多集中在地下0～20 cm,围栏内群落地下生物量同样高于围栏外地下生物量.     

干旱荒漠区草地植物群落地上生物量时空分布对地下水的响应

分析了塔里木河下游以芦苇为优势种群的草地植物群落地上生物量时空分布特征及其对物种多样性和地下水的响应。结果表明,1)在时间上,2007年群落地上生物量最高,达741.75g/m²;在空间上,群落地上生物量随垂直河道距离的增加显著减少。2)物种多样性与群落地上生物量呈显著正相关。3)地上生物量在地下水埋深<3m时较高,且地上生物量对地下水中的Mg-Cl盐含量最为敏感,群落耐盐上限在5.0g/L左右。     

玛曲沙化高寒草甸植被、土壤理化性质及土壤微生物数量研究

对不同沙化程度高寒草甸植被特征、土壤理化性质及土壤微生物数量进行调查分析,结果表明:1)随着沙化程度的加剧,植物多样性指数、地上/地下生物量、土壤含水量及浅层土壤有机质、全氮、速效磷含量呈逐渐下降趋势,植物优势度、pH值呈增加趋势;深层土壤有机质、全氮、速效磷在轻度沙化样地上达到最高值。2)在不同沙化程度的土壤中,细菌数量最多,之后依次为放线菌、固氮菌、真菌;微生物在轻度沙化样地中的数量比其他3个样地都大。3)以土壤深层速效磷作为控制因子,偏相关关系分析显示,土壤微生物总量及土壤细菌数量变化与地上植物丰富度指数、植物生物量、地下生物量呈极显著负相关关系,而与植物地上/地下生物量之比呈极显著正相关关系;固氮菌数量与地上生物量呈显著相关关系,而真菌数量与地下生物量呈显著相关关系;除地上/地下生物量之比与土壤微生物数量之间呈正相关关系外,其余植被特征值与土壤微生物数量之间均呈现负相关关系。     

施肥和刈割对紫茎泽兰和黑麦草苗期竞争的研究(简报)

通过种植牧草抑制外来入侵种紫茎泽兰是一条重要的替代控制途径。为探究施肥和黑麦草刈割等管理措施对紫茎泽兰与多年生黑麦草竞争的影响,运用de Wit取代系列设计,设置不施肥与施肥2个肥力水平、黑麦草不刈割与刈割2个干扰水平,对紫茎泽兰和黑麦草苗期的相对竞争表现进行了研究,同时观察了紫茎泽兰苗期的形态特征变化。结果表明,施肥和黑麦草刈割2个因素对紫茎泽兰的相对产量(RY)有显著互作效应,但对黑麦草RY没有互作效应。施肥能提高紫茎泽兰的相对竞争力,而刈割黑麦草可以降低紫茎泽兰的竞争力;在所有管理处理下,黑麦草的竞争强度均大于紫茎泽兰。紫茎泽兰的株高、分枝数和生物量在施肥和不刈割黑麦草处理下达到最大,而在不施肥和刈割黑麦草处理下最小。建议在与本试验地类似的土壤中,不施或少施肥并增加黑麦草的刈割次数,来降低紫茎泽兰的竞争力,以提高黑麦草的替代控制效果。     

内蒙古荒漠草原4种优势植物生物量分配对不同放牧强度的响应

放牧是荒漠草原主要利用方式之一,生物量是生态系统获取能量能力的主要体现。目前对荒漠草原优势植物生物量分配及权衡研究相对缺乏。本研究以内蒙古荒漠草原为研究对象,设置3个不同放牧梯度(轻度放牧,中度放牧,重度放牧),并以不放牧作为对照,通过对群落特征和4种优势植物短花针茅(Stipa breviflora)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、冷蒿(Artemisia frigida)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)生物量进行分析,揭示不同放牧梯度下优势植物生物量分配特征及生物量权衡机制。结果表明：随着放牧强度增加,荒漠草原群落地上、地下生物量、凋落物、盖度、4种优势植物地上地下生物量呈降低趋势;4种优势植物生物量均表现出向地下权衡,且随着放牧强度增加,权衡值变大;4种优势植物地上地下生物量均与群落盖度和凋落物含量呈显著正相关关系,冷蒿和银灰旋花根冠比均与群落盖度和凋落物含量呈显著负相关关系。本研究为理解地上地下生物量分配提供了一个新的视角和方法。     

不同利用方式对典型草原优势植物生物量的影响

植物个体性状是表征草原生态系统功能和结构的指示器。本试验对内蒙古典型草原优势植物种(克氏针茅和糙隐子草)在不同利用方式的响应进行了研究,物种地上生物量和分配比例及地下生物量作为研究指标,分析对比自由放牧,1995年围封和2003年围封3种不同利用方式对克氏针茅和糙隐子草生物量的影响。研究结果表明,不同利用方式显著影响了两种优势植物种地上、地下生物量(P<0.05)。放牧显著降低了两种植物地上茎、叶和种子生物量(P<0.05),但显著增加了两种植物的地下根系生物量(P<0.05);围封区(1995和2003年围封)C₃/C₄比率显著高于自由放牧区。     

不同氮、磷营养水平下紫茎泽兰和多年黑麦草苗期的相对竞争力(简报)

用具有更强竞争力的植物替代控制紫茎泽兰再入侵,是有效治理紫茎泽兰危害的生态恢复途径之一。研究了标准、1/2、1/10氮和磷水平下,多年黑麦草与紫茎泽兰在不同竞争环境中(地上竞争、地下竞争、地上地下全竞争)的苗期相对竞争力表现。标准氮和1/2氮水平下紫茎泽兰的相对竞争力(用相对产量表示)比1/10氮水平下减弱约1倍,而磷素水平变化对其影响不明显;标准氮水平下黑麦草的相对竞争力比1/2氮和1/10氮减弱1倍以上。在不同氮素水平下紫茎泽兰地上部分的相对产量大于地下部分的40%~100%,而磷素营养水平对此无明显影响。在紫茎泽兰株高、根长、地上和地下生物量等生长参数中,减少氮仅使紫茎泽兰地上生物量明显降低,而减少磷则使其各生长参数均明显降低。     

水肥耦合对巨能草生长和光合色素的影响

采用盆栽控制实验的方式,利用控水、控肥的实验方法,设计了干旱(25% FC)、对照(75% FC)和水淹(100% FC)3个水分梯度以及低、中、高3个养分水平的完全随机组合实验,研究了不同水肥耦合条件对巨能草生长与光合色素的影响。结果表明,巨能草的地上生物量、地下生物量、生物总量和根冠比都受到了水肥交互作用的显著影响。在正常水分条件下,高肥处理下的分蘖数、株高、地下生物量、地上生物量和生物总量都是最大的,是9种水肥配比中巨能草生物量积累最佳的水肥配比。可见,良好的水肥条件是巨能草获得高产的前提。水淹和干旱都不利于植株的分蘖和高生长,但干旱条件下可通过施肥提高植株的分蘖能力。水淹环境下,不宜施用过多肥料,中等施肥量最有利于巨能草地下生物量的积累,其根冠比显著增大,有利于植物根系适应水淹条件下的缺氧环境。与水淹条件相比,干旱条件更不利于巨能草地上生物量的积累,为了适应干旱环境,巨能草会把更多的同化物质分配给地下部分,进而增大根冠比,从而表现出较高的生理可塑性以适应极端的干旱环境。有趣的是,水分胁迫下的光合色素含量显著高于正常水分,且随着施肥量的增加,光合色素的含量都有所增加,干旱处理下的增加尤为显著。由此可见,在水分胁迫环境下,巨能草会通过其各种形态和生理适应机制来适应环境,表现出一定的耐涝性和抗旱性,且施肥能够在一定程度上降低水分胁迫对植物生长的影响。     

乌鲁木齐周边典型荒漠草地群落物种多样性及生物量关系研究

为探讨荒漠草地群落物种多样性及生物量分配，本研究采用样方法对乌鲁木齐市周边典型荒漠草地群落物种多样性与生物量的关系进行研究。结果表明：乌鲁木齐周边典型荒漠草地群落物种组成单一，群落平均高度、盖度、密度、生物量呈现显著性差异(P<0.05)；0～50cm土层中，群落地下生物量除梭梭群落均随着土层深度增加而逐渐减小，梭梭群落则呈先增加后降低的趋势；植物群落呈异速生长模式，拟合方程为：y=231.375×e^{0.003 3x}(R²=0.714 8)；凋落物生物量与地下生物量之间呈线性关系，拟合方程为：y=13.818x+259.812(R²=0.616 1)；地上生物量与物种多样性之间呈单峰变化曲线，对应方程为：y=-5.210 4x²+0.004 5x+0.369 9(R²=0.307 1，P<0.01)，群落地下生物量与物种多样性之间关系表现出极显著的线性相关，对应方程为：y=3.073 5x+0.678 2(R²=0.543 4，P<0.05)。本研究结果可为退化荒漠草地的恢复及生物多样性保护、生态系统功能维持与恢复提供基础数据。     

典型草地地上现存生物量资产动态

生物量不仅是物质的载体,还是能量和价值的载体,也是评价生态系统结构和功能的重要指标。基于内蒙古站和海北站的已有动态监测成果,本研究分析了羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上现存生物量资产动态。羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上现存生物量动态曲线均呈单峰型,羊草+大针茅群落地上现存生物量的最大值为197.21 g/m²,矮嵩草草甸的地上现存生物量最大值为307.75 g/m²。羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上部分能量现存量动态曲线基本与地上现存生物量动态曲线一致,2个群落地上部分的能量现存量积累速率都与地上现存生物量积累速率呈显著的相关性。羊草+大针茅群落的地上部分能量现存量最大值为3 637.8 kJ/m²,矮嵩草草甸地上部分的能量现存量峰值为5 964.20 kJ/m²。羊草+大针茅群落和矮嵩草草甸的地上现存生物量价值曲线与地上现存生物量和能量现存量曲线存在显著差异。羊草地上现存生物量价值的最大值为584.95元/hm²,而大针茅的最大现存生物量价值为300.93元/hm²。矮嵩草草甸的地上现存生物量价值的峰值为2 066.84元/hm²。草地在生物量积累过程中,也形成了气体调节价值。羊草+大针茅群落释放O₂的最大价值为742.40元/hm²,固定CO₂的最大价值为1 484.89元/hm²。矮嵩草草甸群落释放O₂的最大价值量为1 158.52元/hm²,固定CO₂的最大价值为2 317.20元/hm²。     

不同株高的柠条生物量分配格局及其估测模型构建

采用整株挖掘法测量小株（0< h≤ 50cm）、中株（50< h≤ 100cm）、大株（h>100cm）3个株高的柠条（Caragana korshinskii）地上与地下器官生物量,分析其地上与地下生物量分配格局,并利用易测指标对其地上、地下和全株生物量构建估测模型,旨在揭示不同株高柠条的生物量空间结构特征。结果表明：柠条地上各器官生物量所占比例为老龄枝 >叶 >新生枝,随着株丛高度的增加,老龄枝生物量所占比例呈升高趋势,而叶和新生枝生物量呈现降低趋势;柠条地下生物量随着土壤层次增加而呈降低趋势,3个株高柠条的地下生物量主要集中在0~30cm,其中0~5cm所占比例最高,且同一层不同株高的柠条地下生物量所占比例不同;柠条地上、地下生物量呈幂函数生长关系,地上生物量所占比例高于地下生物量,随株高增大老龄枝所占比例呈升高趋势,而叶、新生枝和地下生物量所占比例呈降低趋势。利用冠幅直径、高和冠幅体积构建的柠条地上、地下及全株生物量的模型较好,小珠和中株建立的估测模型为二次函数,大株建立的估测模型为幂函数,所筛选出来的3个株高最优生物量模型总相对误差（RS）范围为-3.9~-18.08,平均相对误差绝对值（RMA）范围为10.12~18.67,满足要求。