退化程度对紫花针茅花期种群构件生长及生物量分配的影响

以新疆巴音布鲁克高寒草原建群种紫花针茅种群为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,分析了退化程度对紫花针茅种群构件形态生长和生物量分配的影响。结果表明:随着退化程度的增加,紫花针茅种群高度和个体生物量显著降低(P0.05),分蘖节和茎的直径呈现增加的趋势,而根长、茎长、叶长、花序长呈现减少的趋势。未退化草地生物量分配趋势为营养分配繁殖分配贮藏分配,而退化草地为营养分配贮藏分配繁殖分配。紫花针茅花序生物量与个体生物量呈显著线性正相关关系(P0.05),随着退化程度的增加,花序生物量的增长速率显著降低。紫花针茅种群在不同退化程度的草地中具有较强的形态可塑性。     

放牧强度对短花针茅草原冷蒿繁殖特性的影响

研究不同放牧强度下短花针茅(Stipa breviflora Griseb.)草原植物——冷蒿(Artemisia frigida Willd.)的种子繁殖和营养繁殖特性,探讨不同放牧强度下冷蒿繁殖方式的变化。结果表明:冷蒿在轻牧区和封育区单位面积种子产量较高,重牧条件下不能产生种子。冷蒿营养繁殖的各构件在轻牧区表现最好,轻度放牧能促进冷蒿的营养繁殖更新。放牧增加了冷蒿地下部分的投资而减少了地上部分的,这是其适应环境的对策。随着放牧强度的增加,冷蒿的生殖格局由种子繁殖和营养繁殖并存向单一的营养繁殖转变。     

内蒙古典型草原表层土壤有机碳储量差异及影响因素

在内蒙古锡林河流域典型草原设置119个样地,确定群系序列,应用单因素方差分析法和最小差异法来对比分析不同群系0～30cm土壤有机碳储量的差异,并分析了表层土壤有机碳储量和植被群系类型、物种多样性、功能多样性、群落权重均值、地上生物量的关系。结果显示:(1)通过Canoco 5.0软件对119个样方进行PCA排序,结果确定出5个群系:羊草、大针茅、克氏针茅、苔草+委陵菜、冷蒿+冰草群系;(2)5个群系表层土壤有机碳密度变化范围为1.84～2.74 kg/m^2,平均值为2.41±0.84 kg/m^2,其大小关系为:羊草群系>大针茅群系>克氏针茅群系>苔草+委陵菜群系>冷蒿+冰草群系,其中冷蒿+冰草群系显著低于其他群系;(3)典型草原表层土壤有机碳储量与植被群系类型、地上生物量及叶面积呈显著正相关,其中植被群系类型是最主要的影响因素。     

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。     

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。     

模拟氮沉降对克氏针茅和碱韭种间竞争的影响

以克氏针茅和碱韭为研究对象,分析单播和混播种植方式下,氮沉降对两种植物地上生物量、地下生物量的影响,比较两种植物的竞争能力。结果表明:单播时,克氏针茅的株高随着施氮浓度的增加而上升且在施氮20 g/(m^2·yr)时显著高于其他处理(P<0.05),碱韭的株高在施氮20 g/(m^2·yr)时显著低于其他处理(P<0.05)。氮素对克氏针茅种群和碱韭种群都具有显著的调节效应,随着氮素梯度的增加,克氏针茅与碱韭的地上生物量、地下生物量、总生物量均有增加的趋势。克氏针茅对氮素添加的响应相比碱韭更明显,在单播时,克氏针茅在施氮10 g/(m^2·yr)时地上、地下及总生物量显著高于其他处理(P<0.05),混播时,克氏针茅在施氮20 g/(m^2·yr)时地上、地下及总生物量最大;在模拟氮沉降的过程中,克氏针茅与碱韭的种内竞争大于种间竞争,说明氮沉降对两者之间的竞争关系影响较小。     

封育对云雾山本氏针茅草地群落的影响

以云雾山封育与未封区为对象,采用样线法进行调查,重点分析二者群落特征和地上生物量的变化,以期为退化草地植被恢复提供依据.结果表明:封育后本氏针茅(Stipa bungeana)群落发生较大变化,物种数显著增加、演替差异明显,由未封区的本氏针茅+大针茅(S. gigantea)群落演替为封育后的大针茅+本氏针茅群落;未封区本氏针茅种群的优势地位明显加强,重要值明显大于封育区;封育与未封区群落的相似性系数为0.419;物种丰富度指数和多样性指数(修正的Simpson指数、Shannon-winner指数、Audair和Groff指数)均表现为封育区>未封区,而均匀度指数则相反;封育区地上生物量明显增加,其中禾本科、蔷薇科和杂类草占总生物量的比例均表现为封育>未封区,而菊科则相反.     

不同退化梯度克氏针茅种群形态及等位酶的分析

通过对克氏针茅Stipa krylovil退化系列种群分析表明,形态变异随退化程度而异.营养枝和生殖枝长度随退化的加重变短,中、小株丛减少,生殖分配减少,生殖枝数量减少.重度退化种群,植株小型化明显.等位酶分析表明,多态位点的百分率均在100%;平均每个位点的等位基因数(A)是2.25,有效等位基因数(Ae)和遗传多样度指数(He)在种群内的分布规律是中度退化种群》重度退化种群》无退化种群》轻度退化种群,当放牧压力达到一个阈值时,种群的遗传多样性有增加的趋势.克氏针茅种群间的分化系数GsT为0.236 4,退化系列克氏针茅种群间出现一定的分化.克氏针茅退化种群,生产力衰退明显但遗传多样性并未丧失,反而形成了一个相对稳定的遗传结构适应环境(放牧)的压力.     

封育年限对典型草原大针茅无性系构件组成与生长的影响

研究不同封育年限对黄土高原大针茅(Stipa grandis)无性系构件结构组成和生长的影响,可为阐明无性系构件组成和资源分配提供一定基础。在黄土高原典型草原选取不同封育年限区(10和20年)和放牧地(对照)作为试验样地,采用整个无性系完整挖掘的方法进行大针茅无性系构件特征的研究。结果表明：1)与放牧相比,封育10年显著增加了大针茅无性系丛径、生殖枝高度和花序高度(P < 0.05),而封育20年则显著提高了大针茅无性系丛径、总枝数、生殖枝数、营养枝数、分蘖芽数、生殖枝高度、花序高度、地上总生物量、营养枝生物量和花序生物量(P < 0.05)。封育降低了大针茅生殖枝数、生殖枝高度、花序高度、地上总生物量、生殖枝生物量和花序生物量的变异系数。2)随封育年限增加,营养枝生物量比例明显提高,生殖枝生物量比例下降,但花序生物量比例基本不变。3)封育措施显著提高了营养株单株生物量(P < 0.05),但生殖株单株生物量和全体分枝单株生物量与放牧处理差异不显著(P > 0.05)。4)大针茅丛径与地上总生物量、生殖枝数、生殖枝生物量、花序生物量呈极显著正相关关系(P < 0.001),与营养枝生物量呈极显著正相关关系(P < 0.01),与总枝数呈显著正相关关系(P < 0.05)。而地上总生物量与生殖枝数、营养枝数、总枝数、营养枝生物量呈极显著正相关关系(P < 0.001),与分蘖芽数、生殖枝生物量和花序生物量呈极显著正相关关系(P < 0.01)。分蘖芽数与营养枝数、总枝数、营养枝生物量呈极显著正相关关系(P < 0.001),与地上总生物量呈极显著正相关关系(P < 0.01)。综上所述,短期封育提高了大针茅的生殖分配,使大针茅迅速成为群落优势种,而长期封育使大针茅更依靠无性繁殖进行种群更新。     

内蒙古典型草原生物量碳分配格局

以内蒙古呼伦贝尔草原、科尔沁草原、锡林郭勒草原等为研究区域,借助群落分层取样方法,科学估测内蒙古典型草原的生物量碳分配情况,主要结论如下:1)我国内蒙古典型草原的平均生物量碳密度为400.56 g C/m²,其中羊草-杂类草(585.18 g C/m²)、冷蒿-其他小禾草(505.68 g C/m²)以及克氏针茅群落(501.45 g C/m²)具有较高的地下生物量碳密度。2)内蒙古典型草原拥有32.26×10⁶ hm²的面积,贡献了112.76 Tg的生物量碳,其中地上生物量碳20.42 Tg,地下生物量碳92.34 Tg。3)根冠比(R∶S)分布上,内蒙古典型草原的平均根冠比数值为4.52,要大于一般草地类型。4)地下生物量碳(BGB)沿土壤深度的分布情况,糙隐子草、克氏针茅、羊草-杂类草、羊草-丛生禾草、大针茅、冰草等草本群落均属于“指数型”,即BGB沿深度分布符合指数函数,主要分布在0~10 cm土壤层;冷蒿-糙隐子草、冷蒿-其他小禾草、差巴嘎蒿群落等灌丛群落的BGB分布曲线为“抛物线形”,其地下生物量碳主要分布于20~40 cm土壤层,不符合指数函数但符合二次函数。     

不同施氮水平对克氏针茅草原地上地下生物量分配的影响

研究了不同施氮水平下克氏针茅草原群落地上地下生物量的分配格局。结果表明,氮素的添加明显改变了克氏针茅群落的地上地下生物量分配。施氮对群落地上生物量的影响较大,同时也使群落减少了对地下生物量的分配,但是不同施氮梯度对地下生物量各层分配的总体影响不大。     

典型草原4种优势种牧草次生代谢物对亚洲小车蝗解毒酶活性的影响

亚洲小车蝗是我国北方草原重要害虫,具有特定的食物选择性和适应性。为揭示其食物选择的形成机制,测定了典型草原克氏针茅、羊草、糙隐子草和冷蒿4种优势牧草的黄酮、萜类、生物碱、酚类和单宁5种次生代谢物含量,并研究了这些次生代谢物对亚洲小车蝗生长发育及关键解毒酶活性的影响。结果表明,冷蒿、羊草中5种次生代谢物含量最高(P<0.05),克氏针茅中含量最低(P<0.05);与冷蒿、羊草处理相比,克氏针茅处理的亚洲小车蝗存活率、发育速率、生活力最高(P<0.05),氧自由簇(ROS)浓度、解毒酶活性、保护酶活性最低(P<0.05);克氏针茅作为最优食物资源,最利于亚洲小车蝗的生长发育和发生。该研究对于揭示蝗虫-植物特异性关系的形成机理,指导亚洲小车蝗的科学防控具有重要意义。     

松嫩平原扁秆藨草种群生殖株构件表型可塑性及生长分析

采用大样本取样野外实地测定方法,对松嫩平原扁秆藨草(Scirpus planiculmis)种群生殖株的数量性状和生殖分配规律进行了分析。结果表明,在籽实成熟期,扁秆藨草种群生殖株各数量性状具有较大的表型可塑性。变异系数以种子生物量最大,为81.63%;其次为种子生殖分配73.14%;株高最小,为13.11%。扁秆藨草种群生殖株表型可塑性遵循着规律性,即随着株高和株生物量的增加,茎叶生物量呈幂函数增加,花序生物量呈直线增加;生殖分配随着株高和株生物量的增加呈幂函数或指数减少。     

华北农牧交错带不同放牧强度绵羊食性研究

为探讨华北农牧交错带放牧绵羊的食性与草原退化的关系,本文以河北省张家口市塞北管理区典型草原为研究对象,于2016年7-8月运用饱和链烷技术研究羊草群落不同放牧强度下绵羊食性变化。结果表明:随牧压的增大,群落中羊草(Leymus chinensis)、花苜蓿(Medicago ruthenica)和野韭(Allium ramosum)的数量减少,克氏针茅(Stipa krylovii)、冷蒿(Artemisia frigida)和马蔺(Iris ensata)的比例增加;绵羊采食的牧草种类和比例各存在一定的差异,但绵羊优先采食羊草、野韭和花苜蓿,其次为糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和冷蒿,绵羊不喜食克氏针茅和阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus),拒食马蔺。因此,重度放牧改变了羊草群落的植被组成,优质牧草减少,群落演替为冷蒿、克氏针茅和杂类草群落,从而导致了草地的退化。     

种群密度对沙米异速生长的影响

植物各器官之间的异速生长关系决定了植物的生活史对策,进而影响种群内个体之间的共存和生物多样性的维持。传统方法无法区分植物性状对其的响应是环境造成的,还是由于个体大小差异造成的,而异速生长分析能够解决这一问题。为此,本研究利用异速生长分析方法,通过模拟沙米在退化草地恢复过程中不同的种群密度(16, 44.4, 100和400株/m²),研究其各器官之间的异速生长关系。结果表明,沙米各器官之间都具有显著的异速生长关系:其中根和地上、根和主茎、叶和根、主茎和地上等器官生物量之间的变化不随种群密度的变化而变化,属于表观可塑性;根和茎、茎和地上、叶和茎等器官生物量之间的异速生长及生物量比值均受种群密度的显著影响,属于真正可塑性,这表明种群密度变化的确影响了沙米的生长变化。研究同时发现,沙米叶和地上生物量之间的异速指数仅在44.4株/m²种群密度下接近于0.75,即叶生物量与个体大小呈3/4次幂关系,符合生态代谢理论,而在其他密度时异速指数与0.75有显著差异(P<0.001),表明环境变化可能会导致沙米生长策略发生改变。种群密度对沙米繁殖和其他器官之间的异速生长关系影响不显著,表明在不同种群密度下,沙米仍保持相同的繁殖策略;然而种群密度在沙米生育期对繁殖和其他器官之间的异速常数和个体大小均产生了极显著的影响。因此,在探讨繁殖器官与个体大小的关系时,还需要关注植物生育期的变化,只有生育期相同的时候,才能比较不同研究之间的差异。     

3种龙胆科植物的资源分配对策

选择青藏高原东缘同一生境类型下具有不同交配系统特点和不同传粉者丰度的3种龙胆科植物湿生扁蕾(Gentianopsis paludosa)(自花授粉)、祁连獐牙菜(Swertia przewalskii)(高昆虫访问异花授粉)和线叶龙胆(Gentiana farreri)(低昆虫访问异花授粉)为对象,研究其资源分配特征。结果表明,1)3种植物的花粉胚珠比例(P/O)存在显著差异(P0.05),湿生扁蕾的P/O显著低于另外两种异花授粉植物的(P0.05),祁连獐牙菜的P/O显著低于线叶龙胆的(P0.05);2)3种植物的繁殖分配比例存在差异,湿生扁蕾的繁殖分配比例显著高于另外两种异花授粉植物的(P0.05),线叶龙胆的繁殖分配比例显著高于祁连獐牙菜的(P0.05);3)在繁殖分配比例与个体大小关系上,湿生扁蕾与其个体大小不存在显著相关关系(P0.05),而另外两种异花授粉植物则与其各自个体大小之间存在显著负相关关系(P0.05)。研究表明,交配系统类型和传粉者丰度与植物的资源分配模式有关,尽管3种植物的繁殖绝对投入量都与其个体大小显著正相关(P0.05),但自花授粉植物相对于异花授粉植物具有较高的繁殖分配比例,并且这种较高的繁殖分配比例不受个体大小影响,这种高繁殖投入的资源分配模式可能与自花授粉植物具有繁殖保障,从而降低其繁殖代价有关。     

内蒙古典型草原主要植物群落土壤呼吸的初步研究

从野外选取有代表性的羊草,羊草－冷蒿,大针茅,克氏针茅和沙蒿群落,原状移栽到试验场,采用动脉气室／ＩＲＧＡ法在植物主要生长期,连续测定各群落的土壤呼吸,结果表明,土壤呼吸速率具有明显的昼夜变化和动态。沙蒿群落土壤呼吸张土壤ＣＯ２排放总量低于其它群落,羊草群落ＣＯ２日排放量和ＣＯ２总排放量较高。     

人工培育条件下羊草与冷蒿的种间关系研究

通过人为控制种群密度的盆栽实验,研究羊草的高度生长和播种比例的关系以及羊草、冷蒿的地上生物量与播种比例的关系。结果表明:羊草的高度生长不受单播、混播的影响,其增长曲线为H=a bt ct2;不同的播种比例,羊草的生长速率不同。当两者株丛数接近相等时,冷蒿对羊草的高度生长有明显的抑制作用;株丛数相差较大时,冷蒿促进羊草的生长。对总生物量而言,羊草的混播比例增大不利于总体生物量的积累。     

松嫩平原不同生境芦苇生殖分株的异速生长分析

通过乳熟后期大样本随机取样,对松嫩平原季节性积水的单优种芦苇群落和旱地生境羊草+芦苇群落的芦苇生殖分株数量特征进行了定量分析。结果表明,2种生境除花序长和花序生物量外,分株高、构件生物量、分株生物量、生殖生长比率和构件生物量分配间均达到显著差异。2种生境绝对数量性状中花序生物量变异系数最高,分别为57.73%和49.87%;相对数量性状中生殖分配的变异系数最高,分别为36.17%和39.44%。株高与花序长呈正相关,但与生殖生长比率呈负相关趋势。在构件生物量分配关系中,生殖分配和生产分配、生产分配和茎生物量分配均呈极显著的幂函数异速生长关系。揭示了不同生境条件下芦苇较强的调节生殖分配能力,体现了植物个体生长与生殖策略。