松嫩平原羊草草甸植物的生态及分布区型结构分析

松嫩平原羊草草甸穿越吉林省西部和黑龙江省西南部约129万hm^2的范围，是蒙古植物区系，东北植物区系，兴安植物区系，华北植物区系4个植物区系相汇集的区域，在全区所设的36个调查样地中，共有162个植物，隶属于36个科，6个株生长型，5个根生长型，6个生活型，5个水分生态类型，15个分布区型和6个经济价值类型。其中，菊科种类最多，占24．1％，豆科和禾本科分别占11．1％和10．5％；株生长型结构以分枝型种类最多，占31％，直立型和丛生型分别为22％和20％，根生长型结构以直根型的种类最多，占54％，刷状根型和根茎型分别为23％和19％；生活型结构以地面芽植物最多，占42％，地下芽植物次之，,占26％，地面－地下芽植物占9％，水分生态类型结构以中生型种类最多，占58％，中旱生型次之，占25％,分布区型结构以蒙古－东北－兴安－华北分布区型的种类最多，占26％，东北－华北分布区型次之，占17％，经济价值类型结构以中、低等质量的种类最多，所占比重高达50％，而优，良牧草种类只占22％，松嫩平原羊草草甸具有温带草本群落的植株和根系的特点，典型的温带地面芽植物气候特征，中生生境条件，复杂的分布区型结构和多样的经济价值类型。     

松嫩平原榆树疏林植物组分的结构型

松嫩平原植被是蒙古、东北、兴安和华北4个植物区系成分相接触的区域，在全区所设的10个榆树疏林调查样地40个样方中，共有89种植物，隶属于26个科，6个株生长型，4个根生长型，6个生活型，4个水分生态类型，13个分布区型和6个饲用价值类型。其中，菊科种类最多，占22．5％；禾本科和豆科分别占15．7％和12．4％。株生长型结构以分枝型种类最多，占39％；直立型和丛生型分别为2l％和16％。根生长型结构以直根型的种类最多，占66％；根茎型和刷状根型分别为17％和16％。生活型结构以地面芽植物最多，占43％；地下芽植物和一年生植物次之，各占15％；地面-地下芽植物占12％。水分生态类型结构以中生型种类最多，占63％；中旱生型次之，占19％。分布区型结构以蒙古-东北-兴安-华北分布区型的种类最多，占30％；蒙古分布区型次之，占16％。饲用价值类型以中、低等质量的种类最多，占46％；优、良牧草种类占31％。松嫩平原榆树疏林具有典型的温带地面芽植物气候、中生生境条件、植物分布区型结构复杂、饲用价值较高的特征。     

松嫩平原盐生群落植物的组合结构

松嫩平原植被是蒙古、东北、兴安、华北4个植物区系成分相接触的区域,在全区所设的285个盐生群落调查样方中,共有74种盐生植物,隶属于20个科,6个株生长型,4个根生长型,5个生活型,5个水分生态类型,11个分布区型和6个饲用价值类型.其中,禾本科种类最多占20.3%,菊科和藜科分别占17.6%和14.9%.株生长型结构以分枝型种类最多占42%,丛生型为23%,直立型和匍匐型分别占11%.根生长型结构以直根型的种类最多占65%,刷状根型和根茎型分别为23%和11%.生活型结构以地面芽植物最多占37%,一年生植物次之占31%,地下芽植物占20%.水分生态类型结构以中生型种类最多占79%,湿中生型次之占8%.分布区型结构以蒙古分布区型的种类最多占29%,蒙古-华北分布区型次之占24%.饲用价值类型结构以中、低等质量的种类最多占52%,而优、良牧草种类只占23%.松嫩平原盐生植被具有温带草本群落的植株和根系的特点,典型的温带地面芽植物气候特征,中生生境条件,交错带的植物分布区型结构和饲用价值较低.     

大针茅和贝加尔针茅营养生长和生殖生长特性分析

在呼伦贝尔草原观测试验站对针茅优势种群采用随机取样法进行了大针茅和贝加尔针茅生殖分蘖株的营养生长和生殖生长的数量特征研究。结果表明,大针茅和贝加尔针茅营养和生殖生长特性指标的变异系数变化为6．90％～77．60％;贝加尔针茅有性生殖特征,以及营养生长特征,分别是它的1．056-4．327倍;方差分析表明,贝加尔针茅与大...     

呼伦贝尔草原大针茅和贝加尔针茅的生殖生长规律

采用无样方采样法,对内蒙古呼伦贝尔草原大针茅(Stipa grandis P.Smirn)和贝加尔针茅(Stipa baicalensis Roshev.)生殖分蘖株的生物量分配和生殖生长规律的比较分析,以期揭示2种针茅的生殖生长状况和资源分配策略,提高草地的合理利用。结果表明:大针茅和贝加尔针茅生殖分蘖株穗重随植株总重、植株高度、穗长增加而增加;穗长、生殖生长比率随植株高度增加而增加;每穗籽粒数随小花总量增加而增加;每穗籽粒重随穗重、穗长增加而增加,均呈现y=a+bx线性函数变化规律,达到显著或极显著水平。大针茅生殖器官穗生长速率b值和穗重百分比大于贝加尔针茅,而结实籽粒的生长速率b值,以及茎、鞘、叶重百分比均却小于贝加尔针茅。生殖分蘖株生殖器官穗构件与营养器官生物量分配比例呈负相关。表明在相同生长条件下,2种针茅具有相同的生殖生长和资源分配规律,采取了生存和生殖相权衡的资源分配调节策略,且贝加尔针茅种子生产的能力大于大针茅。     

养分添加对贝加尔针茅草原6种植物叶片性状的影响

养分添加是促进退化草地恢复常用的管理措施。以贝加尔针茅草原为研究对象,设置CK(对照,不施肥),N(单施氮肥,100 kg/hm²),P(单施磷肥,100 kg/hm²),K(单施钾肥,100 kg/hm²),NP(氮、磷肥混施,均为100 kg/hm²),NK(氮、钾肥混施,均为100 kg/hm²),PK(磷、钾肥混施,均为100 kg/hm²),NPK(氮、磷、钾肥混施,均为100 kg/hm²),研究贝加尔针茅草原包括建群种和优势种在内的6种植物的比叶面积、叶绿素含量和养分含量等叶片性状对养分添加的响应,旨在探讨草原生态系统中,不同物种叶片特性随养分供给条件发生的变异及其与土壤理化特性之间的关系。结果表明,6种植物的比叶面积(specific leaf area, SLA)、叶绿素含量、叶片养分在不同养分添加下都发生了变化,但变化的范围和方向都不尽相同。综合6种植物进行分析,SLA与叶绿素含量、叶片含N量呈极显著正相关(P<0.01),与叶片含P量呈显著正相关(P<0.05);叶绿素含量与叶片含N量、土壤铵态氮含量呈极显著正相关(P<0.01);叶片含N量与土壤pH呈显著正相关(P<0.05);叶片含P量与土壤P、土壤速效P含量和土壤pH值呈极显著正相关(P<0.01)。综合研究表明,贝加尔针茅草原植物叶片含N量较低,植物叶片性状受N素影响显著,但不同物种对N素添加的反应不同,土壤养分供给的差异是叶片结构特性和叶片养分组成发生变化的重要原因。     

贝加尔针茅草原生态系统生长季碳通量及其影响因素分析

以贝加尔针茅草原为研究对象,利用涡度相关通量测量系统,测定CO₂通量及其影响因子。结果表明,贝加尔针茅草原CO₂通量存在明显的日、季变化,不同生育阶段CO₂通量日、季变化呈“U”型,其中以7月最为明显,CO₂通量固碳、释放碳最大值均出现在7月,分别为-0.56和0.83 mg/(m²·s)。潜热通量、显热通量、有效光合辐射与CO₂通量显著相关,与土壤温度、土壤含水量相关不显著。     

科尔沁沙地植物的生态及分布区型结构分析

为调查科尔沁沙地草原近年来植物多样性和植物生态特征,以反映该地区环境变化和植物生态适应性。本研究于2013年8月选取科尔沁沙地共56个样地,对样地植物按典型的科、属、种分类系统和株生长型、根生长型、Raunkiaer生活型、水分生态型及分布区型进行调查和分类,结果表明,科尔沁沙地具有典型的地面芽植物气候、中旱生生境条件、植物分布区系结构复杂的特征,共发现121种植物,隶属于31个科,6个株生长型,5个根生长型,6个生活型,5个水分生态类型和13个分布区型。其中,禾本科最多,占23.1%;菊科和豆科分别占22.3%和11.6%。株生长型结构以直立型种类最多,占37%;分枝型和丛生型分别占30%和19%。根生长型结构以直根型的种类最多,占61%;刷状根型和根茎型分别占22%和15%。生活型结构以地面芽植物种类最多,占35%;一年生植物和地面-地下芽植物分别占26%和14%。水分生态型以中生型植物种类最多,占44%;旱生型和中旱生型分别占26%和23%。分布区型结构中,蒙古-东北-兴安-华北分布区型(Mo-N-D-C)的植物种类占据首位,达30%;接下来是蒙古分布区型(Mo)和蒙古-东北-华北(Mo-N-C)分布区型,分别占18%和10%。结果表明,科尔沁沙地草原目前处于生态恢复的早期阶段,植物区系较复杂,水分环境没有发生重大变化,有利于该地区植物正向演替,但表层土壤生态环境依旧脆弱,一年生植物数量占绝对优势,应继续加强草地管理,合理保护和利用植物资源。     

贝加尔针茅草原植物多样性与地上生物量及其关系对刈割的响应

本研究以呼伦贝尔贝加尔针茅割草地为研究对象,探讨刈割干扰对植物群落多样性和地上生物量及其关系的影响。结果表明：刈割时间对植物的优势度和均匀度指数有显著影响,留茬高度对植物多样性影响不显著。随着留茬高度的增加,地上生物量显著下降;刈割时间对群落地上生物量影响不明显。植物多样性和地上生物量呈显著正相关关系。     

放牧干扰对贝加尔针茅草原土壤微生物与土壤酶活性的影响

以贝加尔针茅草原为目标,研究不同程度的放牧干扰对草地土壤微生物数量、土壤酶活性、土壤养分和土壤呼吸的影响及其相互关系,旨在为贝加尔针茅草原生态系统的保护、恢复及重建提供科学依据。结果表明:随着放牧强度的增加,土壤微生物总数量显著降低(P<0.05);各放牧区土壤微生物数量均表现为:细菌>固氮菌>放线菌>真菌;垂直分布为0~10 cm>10~20 cm;随着放牧强度的增加,土壤脲酶、过氧化氢酶、转化酶、磷酸酶均显著降低(P<0.05);0~10 cm土层的土壤酶活性均高于10~20 cm;土壤养分含量、土壤含水量随着放牧强度的增加亦显著降低(P<0.05);土壤pH、土壤容重则逐渐增加,在不同放牧压力处理条件下差异显著(P<0.05)。相关分析表明,土壤酶活性与土壤微生物数量、土壤养分含量密切相关,放牧干扰条件下土壤中真菌数量与脲酶活性呈显著正相关(P<0.05),固氮菌数量与脲酶活性达到极显著正相关(P<0.01),转化酶和磷酸酶与土壤全磷含量呈显著正相关(P<0.05)。     

氮、磷添加对贝加尔针茅草原凋落物分解的影响

凋落物分解是草原生态系统养分循环和能量流动的主要途径。养分是温性草原生产力主要限制因素之一。本文主要研究了养分添加对草原凋落物分解的影响,为草原生态系统养分管理和天然草地的恢复建设提供理论依据。试验以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,使用网袋分解法,实验材料为贝加尔针茅(Sb)、羊草(Lc)以及冷蒿(Af)3种植物的根、茎、叶组织,设置4个处理:CK、N、P和NP(CK:不施任何肥料;N:硝酸铵;P:重过磷酸钙;NP:硝酸铵和重过磷酸钙)。结果表明,1) N、P、NP添加下,3种植物的残留率显著低于无养分添加,氮磷添加对凋落物分解有显著的促进作用。2)分解过程中,叶和根凋落物N元素前期释放,后期有轻微的富集现象,而茎凋落物呈现富集-释放-富集的模式。P元素和C元素基本呈现持续释放的模式。3)磷元素的残留率在N、P以及NP处理条件下均呈下降的趋势,与植物器官残留率的变化趋势相同。4)羊草各器官凋落物分解95%所用的时间为2.95~3.96年,贝加尔针茅为3.32~3.77年,冷蒿为2.64~4.89年。5)不同植物以及植物的不同器官凋落物分解速率对氮、磷添加的响应不同。     

贝加尔针茅草原土壤无机氮含量对氮素添加的响应

土壤无机氮是可以直接被植物根系吸收的氮素形态,也是表征土壤肥力的重要参数。基于内蒙古贝加尔针茅草原长期氮素添加(NH4NO3)试验平台,本研究选取4个氮素添加水平,分别是0(CK)、30(N30)、50(N50)和100 kg N·hm-2·a-1(N100),探究氮素添加对土壤无机氮的影响。于2015年生长季(6—10月)每月中旬分别采集0~10、10~20、20~30、30~40 cm四个土层深度的土壤样品,测定土壤铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)含量。结果表明:贝加尔针茅草原0~40 cm土壤中,CK、N30和N50处理的土壤铵态氮含量较土壤硝态氮含量高,N100处理中,二者几乎各占一半,生长季内无机氮含量的变化趋势与硝态氮一致;各处理土壤铵态氮、硝态氮和无机氮含量在土层间的关系均表现为:0~1010~2020~3030~40 cm,且都随氮素添加水平增加而增加。经方差分析表明,氮素添加、取样时间、土层深度及三者交互作用对土壤铵态氮、硝态氮和无机氮含量均有极显著影响;本试验中,在自然水热条件下,N100处理有明显的硝态氮累积,达"氮饱和点"。     

氮添加对贝加尔针茅草原土壤细菌群落结构的影响

为揭示不同氮添加量对贝加尔针茅草原土壤细菌群落结构的影响,依托长期定位试验,采集8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300 kg N·hm^-2·yr^-1)下0~10 cm土层土壤,利用高通量测序技术,分析不同氮添加水平下土壤细菌群落结构特征及其与土壤化学性质的关系。结果表明:随着氮添加水平增加,细菌Alpha多样性指数呈现先增加后降低的趋势,7个氮添加处理的Alpha多样性指数与对照相比无显著差异。在群落中占主导的细菌门类有酸杆菌门(19.01%~38.31%)、变形菌门(6.64%~17.11%)、放线菌门(5.07%~16.06%)、疣微菌门(3.57%~7.40%)、绿弯菌门(3.38%~8.42%)和芽单胞菌门(0.87%~1.81%)。随着氮添加水平的增加,占主导的细菌门类相对丰度表现出不同的变化趋势。氮添加改变了土壤细菌群落结构,且高氮添加对土壤细菌群落结构影响高于低氮添加。相关性分析表明,土壤pH、硝态氮、铵态氮和全磷含量是影响细菌群落结构的主要因素,其中土壤pH对细菌群落结构的影响最大。     

不同利用方式对贝加尔针茅草原土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳能够准确反映土壤有效性,表征土壤质量变化,是探索可持续草地管理措施的关键指标之一。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,采用围封、放牧和刈割野外控制试验,探讨不同利用方式对土壤有机碳（SOC）和活性有机碳的影响,发现不同利用方式下土壤SOC含量表现为围封>刈割>放牧,其中围封区和刈割区土壤SOC含量显著大于放牧区,围封区与刈割区土壤SOC含量差异不显著,在土壤活性有机碳中土壤可溶性有机碳（DOC）含量表现为放牧>围封>刈割。土壤微生物量碳（MBC）和土壤易氧化有机碳（ROC）含量均表现为围封>刈割>放牧,围封区与刈割区土壤MBC和土壤ROC平均含量差异不显著,且均显著大于放牧区。土壤MBC、ROC和SOC之间呈极显著相关性（P<0.01）。土壤ROC和土壤MBC与土壤全氮和土壤全磷呈极显著相关性（P<0.01）。围封与刈割有利于土壤SOC、MBC、ROC的提升,放牧对土壤DOC有一定累积作用。围封和刈割增强了土壤SOC的稳定性,活性有机碳与土壤有机碳和土壤理化性质密切相关,能够敏感地反映土壤有机碳的变化。     

不同利用方式下贝加尔针茅草原植物和土壤的生态化学计量特征

掌握不同利用方式对草原植物和土壤碳、氮和磷生态化学计量特征的影响,可为全面分析和评估不同利用方式对草原生态系统的影响提供基础数据。以贝加尔针茅草原围封、放牧和刈割3种草地为研究对象,研究不同利用方式对贝加尔针茅、羊草和扁蓿豆3种主要植物叶片和土壤碳、氮和磷化学计量特征的影响,分析植物与土壤化学计量之间的相互关系。结果表明,与围封相比,放牧显著增加3种植物叶片全氮含量和贝加尔针茅、扁蓿豆叶片氮磷比;刈割显著增加贝加尔针茅和羊草叶片碳氮比,显著降低贝加尔针茅和羊草叶片全氮含量和氮磷比(P<0.05)。利用方式、物种以及它们之间的交互作用显著影响植物叶片碳、氮、磷化学计量特征。围封增加了0～10cm土层土壤有机碳含量、碳氮比、碳磷比和10～20cm土层土壤碳磷比。不同利用方式对20～30cm土层土壤有机碳、全氮、全磷含量和化学计量比影响不显著。植物与土壤碳、氮、磷化学计量比密切相关,但不同物种与土壤碳、氮、磷化学计量比间的相关关系存在分异。     

氮添加对贝加尔针茅草原土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响

以贝加尔针茅草原为研究对象,施氮模拟氮沉降增加,设置N₀,N₅₀,N₁₀₀,N₂₀₀,N₃₀₀(0,50,100,200,300 kg N·hm^-2·年^-1)5个氮添加水平,研究不同氮添加水平变化对土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响。结果表明,与对照N₀相比,N₅₀、N₁₀₀、N₂₀₀和N₃₀₀处理显著提高了土壤易氧化有机碳和可溶性有机碳含量,显著降低了土壤微生物量碳含量。N₁₀₀处理显著提高了土壤易氧化有机碳和可溶性有机碳的组分比例,显著提高了土壤碳库活度、碳库活度指数和碳库管理指数。N₂₀₀和N₃₀₀处理显著降低了土壤易氧化有机碳组分比例,显著降低了土壤碳库活度、碳库活度指数和碳库管理指数。分析结果表明,土壤易氧化有机碳分配比例、可溶性有机碳分配比例、微生物量碳分配比例、碳库活度指数和碳库管理指数之间呈极显著相关性(P<0.01)。在未来氮沉降持续增加的情况下,贝加尔针茅草原土壤碳库质量可能会降低。