气候变化对呼伦贝尔克氏针茅草原植被的影响

为了解气候变化对克氏针茅(Stipa krylovii)草原植被及植被群落特征的影响,对额尔古纳河流域呼伦湖周边地区呼伦贝尔克氏针茅草原2002-2006年连续5年的温度和植被进行调查(样方法)分析.结果表明:该地区的均温随着时间的推移呈波动型递减趋势,冬季最高温逐年下降;随着冬季温度的下降,克氏针茅、羊草(Leymus chinensis)、二裂委陵菜(Potentilla bi urca)和碱蓬(Suaeda salsa)的重要值呈递减趋势,糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)呈递增趋势,且其株高、丛数、盖度和重要值与冬季最高温显著负相关,而群落主要优势种克氏针茅和羊草对冬季最高温度的变化反应不明显;群落的多样性指数(Simpson指数和Shannon-Wiener指数)和均匀度指数与冬季最高温无显著相关性.由此可知,5年间虽有少数植物对冬季最高温度变化反应敏感,但是对群落的结构和功能没有产生明显影响.     

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.     

克氏针茅ISSR-PCR反应体系的建立与优化

采用正交试验与单因素设计相结合的方法,对克氏针茅ISSR-PCR反应体系中的5种主要因素(模板DNA、Mg2 、TaqDNA聚合酶、dNTP及引物)进行优化筛选,确立了适合克氏针茅ISSR分析的优化反应体系。在25μL反应体系中各反应成分为:模板DNA 50 ng,Mg2 1.5 mmol/L,dNTP 0.2 mmol/L,引物0.8μmol/L,TaqDNA聚合酶1 U,10×buffer 2.5μL。这一体系的建立为今后利用ISSR技术进行克氏针茅遗传多样性分析、遗传图谱构建和基因定位奠定了技术基础。     

5个不同克氏针茅种群抗旱性的比较

在内蒙古锡林郭勒草原区选取5个克氏针茅分布的典型样地,并测定了这5个克氏针茅种群的若干抗旱生理指标.结果显示:(1)游离脯氨酸和可溶性糖含量在5个克氏针茅种群表现为中间低一两侧高的分布模式,而游离氨基酸则表现为中间高一两侧低的分布模式.(2)来源于生境条件最湿润的西乌珠穆沁旗种群克氏针茅的丙二醛含量最低,但来源于生境条件最干旱的苏尼特左旗种群的丙二醛含量并不是最高.(3)SOD、POD、CAT 三种保护酶活性在种群间的变化并无规律可循,但存阿巴嘎旗种群这三种酶活性都是最高的.(4)多数指标之间没有显著的相关关系,基于这些指标所得到的种群间的聚类关系不能反映克氏针茅所处生境相似性及种群间的地理距离.     

内蒙古高原克氏针茅种群的生态分化

采用野外形态调查和DNA分子标记方法,对内蒙古高原7个不同地理分布的克氏针茅种群进行研究,结果表明:不同地理分布区克氏针茅种群的表型性状受环境影响改变程度的差异不同,其中营养枝高度、生殖枝高度、千粒重、颖果长、芒柱长具有随降水量递减而变小、变短的趋势;而颖果直径表现为随降水量的递减逐渐增加的趋势。随机扩增多态DNA(RAPD)分析表明,16个有效引物共扩增出129个位点,其中多态位点128个(99.22%)。AMOVA分析显示,克氏针茅种群64.95%的遗传变异发生在种群内,35.05%的遗传变异发生在种群间。种群遗传多样性与其所处生境的年均温呈显著相关关系(r=0.802,t=3.003t0.05=2.571)。聚类分析表明,7个种群一级聚类分为4个分支,有相似生态条件的种群具有优先聚类的趋势,种群间遗传距离与地理距离无明显的相关性。克氏针茅有较大的形态变化和丰富的遗传多样性,环境适应潜力大,可作为西部地区植被恢复及草地生态建设的首选植物之一。     

锡林郭勒草原克氏针茅抗旱生理变化的研究

为揭示不同生长时期、不同地区克氏针茅Stipa krylovii抗旱性,对内蒙古锡林郭勒草原5个地区克氏针茅的某些抗性生理指标:丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、脯氨酸(Pro)进行比较分析,结果表明:5月份(生长初期)克氏针茅MDA含量最高,POD、SOD活性最低;7月份(盛期)与9月份(末期)MDA含量降低,POD、SOD活性增加,而游离脯氨酸含量变化并不规律。综合分析表明,克氏针茅在分布区内,随着降水量的减少,游离Pro含量和保护酶活性增加,MDA减少,在生理方面表现出对环境较强的适应性。     

放牧条件下大针茅种群的形态变异

以草原生态系统顶级群落羊草样地（1979年围封）为对照，研究了同一生境下长期放牧后围封2年的新羊草样地的大针茅种群生殖器官和营养器官的变异，结果表明，新羊草样地大针茅植株变矮，丛幅显著减小，营养枝和生殖枝减少，且生殖枝减少更为显著，说明大针茅放牧后个体小型化，有性繁殖降低，新枝条形成时间提前，但也提前结束。此外，其种子长变短，芒柱变短，变细，芒针变弱但长度基本没有变异。     

不同围封年限克氏针茅群落物种多样性分析

本文是在正镶白旗草原采用样线,样方进行了围封年限对克氏针茅群落物种多样性影响的研究,试验选取未围封、围封五年、围封十年的样地,通过分析不同围封年限克氏针茅群落主要物种组成,密度、高度、重要值和多样性指数,探讨围封对克氏针茅群落物种多样性的影响。主要研究结果如下：（1）不同围封年限克氏针茅群落物种重要值表现为：克氏针茅和冷蒿在十年围封区达最大值;糙隐子草在五年围封区达最大值;阿氏旋花在未围封地区达最大值。（2）群落多样性指数中：丰富度指数,优势度指数,表现为围封五年区最高,同时优势度指数和均匀度指数十年围封区最高。（3）围封年限对克氏针茅数量特征的影响：随着围封年限的延长,克氏针茅种群中个体的数量特征呈先增加后减小的趋势。     

内蒙古克氏针茅草原生产力的研究

本文研究了位于内蒙古乌兰察布盟达茂联合旗境内的克氏针茅草原群落及建群种、优势种的地上部生物量动态规律及其与降水量、土壤含水量的关系,并从营养学角度提出了合理利用克氏针茅草原的措施。     

内蒙古典型草原克氏针茅（Stipa krylovii Roshev.）遗传资源的同工酶研究

本文采用聚丙烯酰胺凝胶电泳对内蒙古典型的６个不同地理位置及生态环境下的克氏针茅，种群进行了过氧化物酶同工酶研究。通过对酶谱的Ｒｆ和相似系数的比较分析，作者认为，不财理位置和生态条件对克氏针茅的过氧化物酶同工酶有影响，并在酶谱上表现出一定的差异性，但这种差异较小。全面比较所有酶带的差异程度，各种地间的相似系数值均大于８４％说明克氏针茅种群的种内分化较小，它们的遗传资源是相对稳定的。     

小麦微卫星引物在克氏针茅和冰草中应用的初步研究

微卫星标记因其具有等位基因丰富、检测技术简单等优点,成为近几年迅速发展的一种分子标记技术。微卫星的一个具有潜在价值的特征,就是从一个物种产生的引物可以应用于相关的分类群。试验尝试利用合成的2对小麦的SSR引物(Xgwm23D、Xgwm323A),通过梯度PCR对克氏针茅和冰草的DNA进行PCR扩增,结果一对引物(Xgwm323A)在两者中均有扩增,初步摸清了小麦微卫星引物(Xgwm323A)在克氏针茅和冰草中PCR反应条件,为进一步研究奠定了基础。     

模拟增温与增雨对克氏针茅光合作用的影响

本文在全球气候变化的背景下,利用开顶式生长室(OTC, open top chamber)于2011与2012年进行模拟增温,同时实施降水量增加的处理,研究增温与增水处理及其交互作用对内蒙古典型草原优势植物克氏针茅光合作用的影响。于2012年生长季使用Li-6400对克氏针茅叶片的各光合作用特征参数进行测量。结果表明,增温明显降低克氏针茅的叶片光合速率(P_n)与气孔导度(G_s),并存在明显季节变化趋势。在7月与9月增温分别使P_n降低17%和27%,使G_s分别降低24%和32%。同时增温降低克氏针茅蒸腾速率(T_r)、叶绿素含量、核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)羧化的最大速率(V_cmax)、RuBP再生能力的最大速率(J_max)、表观量子效率(AQE)与最大光合速率(P_nmax),但使水分利用效率(WUE)增加16.5%。降水增加对高温条件下的光合作用具有补偿效应。降水增加促进了克氏针茅的P_n、G_s、T_r、叶绿素含量、V_cmax、J_max、AQE与P_nmax,但对WUE影响不明显。温度水分对克氏针茅光合作用与WUE的影响,是由气孔开合与非气孔因素共同引起的。增温与增水条件下克氏针茅气孔导度在光合速率与蒸腾速率间存在权衡。温度与降水增加显著影响克氏针茅叶片各光合特性参数,但二者交互作用对植物光合作用无显著影响。     

水分对克氏针茅和冷蒿生殖生长的影响

研究克氏针茅(Stipa krylovii)和冷蒿(Artemisia frigida)的生殖枝数量、重量以及水分对繁殖分配与种群密度、地上生物量之间的关系。结果表明:增加水分有利于克氏针茅的生殖生长,而不利于冷蒿;增加水分时,克氏针茅繁殖分配比例随着密度和生物量的增加而呈增加趋势,但冷蒿则呈降低趋势,但随着生物量的增加二者变化不大;水分、密度和生物量的变化对克氏针茅和冷蒿繁殖分配比例均产生影响,表明两者的繁殖分配是与表型可塑性的变化密切相关,而不受遗传控制。     

短期休牧对克氏针茅草原植物群落物种多样性及稳定性影响研究

文章采用野外植物样方采取及实验室数据分析相结合的方法,以阿巴嘎旗北部牧户常年放牧和隔年休牧的冬季草场为例,探讨短期休牧对克氏针茅草原植物物种多样性及群落稳定性的影响。结论如下:(1)两个草场植物群落内植物数量差异不大,主要差异表现在主要植物的平均重要值及两个草场仅有2对共优种。此外,短期休牧冬季草场的禾本科植物比重提升的同时,一年生藜科植物也显著提升;(2)短期休牧冬季草场的植物群落物种多样性指数略高于常年放牧冬季草场,但差异不显著;(3)两个草场植物群落处于中等相似水平,植物种间存在分异化趋势;(4)短期休牧冬季草场植物群落总体呈微弱正联结,种间联结松散,处于正向演替阶段,常年放牧冬季草场呈微弱负相关,群落较不稳定,存在一定退化风险;(5)两个草场的植物群落离稳定性都有一定差距,但短期休牧冬季草场植物群落稳定性略好于常年放牧冬季草场。可见,短期休牧有利于克氏针茅草原植物群落物种多样性和稳定性保持。     

退化梯度对克氏针茅种群遗传分化的影响

对重度退化、轻度退化和正常样地的克氏针茅种群进行RAPD研究。结果表明,3个种群扩增条带总数、多态位点比率、种群内稀有位点数、遗传多样性和基因多样性均是正常种群>轻度退化种群>重度退化种群。用Shannon指数估算3个种群的遗传多样性,其中72.39%的遗传变异存在于种群内,26.89%存在于种群间。重度退化与轻度退化种群,重度退化与正常种群间的遗传相似系数分别为0.8993和0.8159。在重度退化情况下克氏针茅种群遗传结构发生了一定的遗传分化。     

青海湖地区气候变化对西北针茅生长发育和产量的影响

利用青海湖北岸海北牧业气象试验站西北针茅（Stipa krylovii）定位观测资料,应用逐步回归、小波分析、Logistic曲线拟合、M K检验等方法,分析了气候变化对牧草生长发育和产量形成的影响。结果表明,研究区年平均气温呈极显著上升趋势,升幅为每10年0.529 ℃,1986年和1997年气温发生突变;降水量呈逐年上升趋势,气候倾向率为每10年4.955 mm,年降水量有一个9年左右的振荡周期;年蒸散量和日照时数也呈上升趋势;气候变暖使青海湖北岸温性草原典型牧草西北针茅营养生长期提前,生殖生长期推迟,从而使牧草整个生育期延长,为物质和能量的积累及产量形成奠定了基础。影响西北针茅返青、开花、成熟和黄枯期的主要因子是热量条件,水分和日照条件也是影响牧草生育期的因子,对于不同生育期,其影响大小有所不同;返青期主要受2-4月最高气温和上年8月降水量的共同影响,气候变化可使返青期提前,黄枯期推迟;6月平均最低气温和3-6月小型蒸发量共同影响牧草高度,气候变化使西北针茅高度增加;牧草产量与6-7月最低气温呈正相关关系,与6-8月日照时数呈负相关关系,这两个因子变化趋势使产量呈增加趋势。     

放牧对克氏针茅草原植物群落与种群格局的影响

在内蒙古草原区中部的克氏针茅草原,连续4年(2006-2009年)进行了夏秋季划区轮牧实验;利用摄影和地理信息系统相结合方法,研究了不同放牧强度对植物群落和种群格局的生态作用效应。摄影图像和测定数据的分析结果表明,在不同放牧实验小区形成了大小不一、结构不同的群落斑块,并显示出不同放牧强度与放牧周期的植物群落及种群斑块结构的生态梯度格局。在不放牧的围封对照小区内(G5)保持原有的克氏针茅群落斑块和羊草群落斑块,二者的斑块数量、斑块面积之比、斑块的植物组成与生物量都比较稳定;在不同放牧强度的实验小区(G1、G2、G3),群落斑块的数量、面积、种群结构、植物多度、株丛冠幅、生物量等都形成了相对应的梯度差异。不同放牧强度导致克氏针茅群落与种群斑块的不同破碎化程度和植物个体(株丛)小型化。适度放牧使得斑块结构与生物量表现出中度干扰下植物补偿性生长的效应。结果表明植物群落斑块结构与种群格局的变化是草原植物群落演替过程中种群拓殖与衰退的基本形式,也是生态演替的机制。