三种类型高寒草地内甘肃马先蒿的光合碳分配

基于三江源区果洛州军牧场不同退化程度草地,采用原位~(13)CO_2脉冲标记的方法示踪了~(13)C在甘肃马先蒿-土壤系统中的转移与分配,探讨了未退化天然草甸、重度退化高寒草甸(黑土滩)与建植5年的人工草地内代表性植物——甘肃马先蒿光合碳的分配情况。结果表明:标记当天,不同类型草地上~(13)C固定百分比在39%~71%,说明标记的效率较高且分配差异较大;3种类型草地土壤碳分配比例平均为8.6%,说明光合固定碳在甘肃马先蒿植株-土壤系统的分配与转移速度非常迅速;脉冲标记21 d后,甘肃马先蒿植株δ~(13)C值下降,5%~27%的~(13)C分配到地下。黑土滩恢复治理为人工草地5年后,甘肃马先蒿固定的光合碳转移到土体中的含量显著增加。甘肃马先蒿对于维持草地群落多样性和稳定性具有一定生态学意义,应根据草地的经济利用特性予以合理灭除。     

放牧践踏对黄蒿功能性状的影响

植物功能性状是构成植物个体的基础,从性状角度揭示植物个体特征的变化机制尤为重要。该研究以半干旱沙质草地优势草本植物黄蒿为研究对象,探讨不同践踏强度在生长季早期对其功能性状的影响。结果表明：(1)在群落水平上,放牧践踏显著降低了生长季早期植物群落高度;而在个体水平上,黄蒿株高不是响应放牧践踏的敏感性状。(2)黄蒿的叶长、叶宽随践踏强度增加呈先增加后减少的趋势,在中度践踏强度下达到最高;茎直径随践踏强度的增加而增加;根系和全株性状随践踏强度增加无显著差异。(3)黄蒿的叶片长度、叶片宽度、单叶面积随叶片厚度的增加而减小,且叶片与一级根数目、根茎叶生物量之间均呈显著正相关关系;放牧践踏会影响黄蒿茎直径,但对其他表型性状没有显著影响;在生长发育过程中,黄蒿通过不同表型性状的非对称变化进行性状之间的权衡,践踏强度的增加对生长季早期黄蒿根茎叶生物量积累的影响很小。研究认为,黄蒿在生长季早期对放牧践踏具有较强的抵抗力,这对生长季早期半干旱沙地放牧压力的选择和物种保护具有重要的指导意义。     

三江源地区不同建植期人工草地植被特征及其与土壤特征的关系

研究了三江源地区不同建植期人工草地群落生物量、物种组成、多样性指数和土壤理化特征,并用多元逐步回归分析法探讨了土壤理化特征对群落生物量、多样性变化的响应.结果表明:研究区不同建植期人工草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异;土壤含水量随着物种多样性指数的增加而增加,土壤容重随着物种多样性的增加而减小;土壤微生物生物量碳与土壤含水量、土壤有机质呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;土壤有机碳含量明显呈"V"字型变化,且与土壤含水量的变化趋势相一致,随土壤容重的增加而减少;群落生物量与土壤养分和土壤含水量之间呈显著正相关,群落地上、地下生物量的增加有利于提高土壤养分含量.     

荒漠草原土壤相对湿度对猪毛蒿表型可塑性的影响

猪毛蒿(Artemisia scoparia)为菊科蒿属草本植物,是一种适应性较强的广幅种。研究荒漠草原不同土壤相对湿度条件下猪毛蒿的表型可塑性,对认识异质生境下猪毛蒿的生存适应策略具有重要的生态学意义。结果表明:株高、茎粗、根长、根重和单株生物量均表现出随土壤相对湿度的增大而增加的趋势,对异质生境具有较强的可塑性,而根冠比则表现出相对的稳定性。植株不同部位生物量大小排序为:上部中部下部,且植株下部显著大于上部生物量(P0.05)。土壤相对湿度40%生境下的头状花序数量和重量显著高于土壤相对湿度30%和30%—40%生境。繁殖器官绝对投入量(lg R)随着个体大小(lg V)的增大呈极显著的增加(P0.001),繁殖阈值介于1.868—2.006 g。随着土壤相对湿度的增加,繁殖分配比例极显著增大(P0.001)。营养器官和繁殖器官生物量、头状花序重量和数量、地下生物量和地上生物量均呈极显著线性正相关关系(P0.001),存在正向权衡。单个头状花序重量并不随个体大小和头状花序数量的增加而发生显著变化(P0.05),且在不同土壤相对湿度和不同部位间均无显著差异(P0.05)。由此可见,猪毛蒿在异质生境下产生的可塑性是其生存繁殖的重要反应机制之一。     

阿拉善荒漠不同密度白沙蒿人工种群生长、繁殖与土壤水分的关系

研究了阿拉善荒漠飞播建植的不同密度人工白沙蒿 (Artemisia sphaerocephala)种群的生长、繁殖与土壤水分的关系 ,主要结果是 :(1)不同密度白沙蒿人工种群的生长与繁殖特征存在明显差异 ,它反映在白沙蒿单株地上生物量、根量、生殖枝数和种子产量随着种群密度的增加而下降。 (2 )不同密度白沙蒿种群的存活率明显不同 ,当种群密度超过 3.1株 /m2时 ,个体植物生长发育不良 ,并出现密度制约死亡 (自疏 )现象 ,植株死亡率急剧上升。(3)不同密度白沙蒿草地不同深度土壤含水量存在明显差异 ,特别是 0～ 2 0和 2 0～ 4 0 cm两个土层的土壤含水量随种群密度的增加显著下降 ,与水资源容量相适应的白沙蒿种群密度约为 2 .1株 /m2 ,在该密度下土壤水分含量基本上能够满足白沙蒿的生理生态需水。 (4 )回归分析显示 ,白沙蒿单株地上生物量与0～ 2 0和 2 0～ 4 0 cm的土壤含水量呈显著正相关 ,而与 4 0 cm以下土层的土壤含水量无显著相关性 ,表明白沙蒿种群的生长主要受 0～ 4 0 cm土层土壤含水量的影响     

中华山蓼不同海拔居群的繁殖分配研究

研究了具有克隆繁殖和雌雄异株繁育特性的中华山蓼Oxyria sinensis Hemsl.在5个不同海拔居群的繁殖分配.结果表明:(1)雄株高度和茎叶总生物量仪在海拔2780 m的居群显著高于雌株,在另外4个居群与雌株高度和茎叶总生物量均不存在显著差异:雄株地上部分总生物量在海拔较高的3个届群显著高于雌株的地上部分总生物量;雄株的花生物量和繁殖分配在海拔1978 m的居群与雌株没有显著差异,但在另外4个居群均显著高于雌株,表明在海拔较高的地区,中华山蓼增加了对雄性植株的资源配置,可能是对海拔较高地区不可预见性降雨和降低昆虫访花频率的适应.(2)雌雄株高度、地上部分总生物量和茎叶生物量以及雌株的花生物量和繁殖分配随海拔升高表现出降低的趋势,但雄花的生物量和繁殖分配随海拔升高显著增加,进一步证明中华山蓼在海拔较高地区的居群增加了对雄性资源的投资.(3)雄雌株繁殖分配受个体大小制约(个体大小依赖性),但并不支持"植物开始繁殖必须达到一定的大小(阈值)"的观点.这可能因为中华山蓼具有较强的无性繁殖能力,而同一植株上不同分株间能通过地下根状茎达到资源共享,因此中华山蓼分株的开花繁殖不需要达到一定的大小.     

青藏高原高寒草地退化与人工恢复过程中植物群落的繁殖适应对策

以三江源区不同退化程度高寒草甸和不同恢复年限人工草地作为研究对象,通过野外调查与采样、实验室分析,探究了高寒地区退化天然草地与人工恢复草地的植被群落繁殖构件数量变化.结果表明:在群落水平上,天然草地退化和人工草地建植会对植物繁殖构件的数量和生物量产生影响.随着天然草地退化程度的增加,营养枝数量和生物量则明显下降,而繁殖枝的数量和生物量明显升高(P＜0.05);随着人工草地恢复年限的增加,营养枝的数量和生物量逐渐增加,而繁殖枝的数量和生物量则逐渐降低(P＜0.05);随着恢复年限的增加,人工草地繁殖构件的变化逐渐接近未退化天然草地.在功能群水平上,植物繁殖构件数量亦随草地退化程度和人工恢复年限而变化.随着恢复年限的增加,禾本科、莎草科、杂类草的营养枝数量和生物量均呈现显著增加(P＜0.05),而繁殖枝数量和生物量则显著下降,禾本科的繁殖构件数量远远大于莎草科和杂类草;随着退化程度的增加,三大功能群的营养枝枝数和生物量显著增加(P＜0.05),而繁殖枝则呈现相反的趋势.实证了草地退化和人工恢复改变植物群落繁殖分配对策的科学假设,为高寒草地植被恢复重建技术的发展和更新提供理论支撑.     

腾格里沙漠人工固沙植被中油蒿的生长及生物量分配动态

植物的资源分配模式反映了对环境的生态适应对策。2007年整个生长季, 采用生物量法对腾格里沙漠东南缘固沙植被区半灌木油蒿(Artemisia ordosica)地上部分各器官的生长及资源分配格局动态进行了研究。结果表明: 不同时期各器官的生长速率不同, 光合产物在各器官中的分配也不是等量的, 而是按一定的顺序在不同时期有不同的分配中心; 2007年油蒿的营养生长、繁殖输出、生殖枝大小都显著大于年降水量不足其一半的年份, 而繁殖分配和头状花序大小没有差异; 营养器官生物量大的油蒿总的繁殖输出也大, 但生殖期内营养生长和生殖生长既不同时也不等速, 表明资源分配的权衡(Trade-off)是存在的; 固沙植被建立以后, 随着时间延长, 油蒿的当年总生物量、繁殖输出、繁殖器官生物量分配有减小的趋势, 但不显著。     

尕海湿地不同密度下甘肃马先蒿根系分叉数与连接数、分支角度的关系

根系构型决定根系分布及其对养分和水分的吸收效率,是植物根系与胁迫生境相互适应的结果。采用标准化主轴估计(Standardized major axis estimation, SMA)法,并采用全根挖掘和Win-RHIZO根系分析仪相结合的方法,按照甘肃马先蒿种群密度设置I(10—31株/m~2)、Ⅱ(32—53株/m~2)、Ⅲ(54—75株/m~2)3个样地,研究了尕海湿地不同密度下甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)根系分叉数与连接数及分支角度的关系。结果表明:随着种群密度由高到低转变,甘肃马先蒿的高度、盖度、地上生物量、根系分叉数及外部连接数逐渐减小,地下生物量、根系内部连接数、分支角度逐渐增大;甘肃马先蒿根系分叉数与内部连接数、外部连接数及分支角度均呈异速生长关系,随着种群密度由高到低转变,甘肃马先蒿根系内部连接数与分支角度增加的速度逐渐大于分叉数与外部连接数减小的速度,根系分叉数与内部连接数的异速斜率逐渐减小,与外部连接数、分支角度的异速斜率逐渐增大。甘肃马先蒿在高密度倾向于密集型根系构型构建模式,在低密度选择扩散型根系生长模式,体现了高寒湿地植物种群应对资源多重竞争的生态适应机制。     

Variation in biomass allocation of Nitraria tangutorum during different phenological phases

植物生物量的分配模式是植物对环境适应的结果, 并伴随着植物生活史的每一个阶段, 与植物的生长和发育息息相关。目前关于植物生物量分配的大小依赖性已有相关报道, 但关于其对物候期的响应尚鲜有报道。该研究以乌兰布和沙漠地区白刺(Nitraria tangutorum)为研究对象, 通过对其2016与2017年连续2个生长季里盛花期、盛果期与营养生长期3个物候期的根、压条、新枝、老枝、叶、繁殖器官等部分的生物量测定, 采用标准化主轴回归方程的斜率和截距的显著性比较, 分别探讨了白刺在不同物候期的异速生长的大小依赖程度和相对生物量分配比例, 特别是地上与地下部分之间、支持与同化器官之间, 在不同物候期的生物量分配规律。结果表明: 白刺的繁殖生长对生物量分配模式造成的影响主要体现在相对生物量分配比例(36.00%)而不是个体大小的依赖性程度上(16.67%), 且对新枝的影响较大, 使其不同物候期的大小依赖性程度发生了改变, 但是变化趋势不一致, 同时繁殖生长增加对叶片的相对生物量分配比例, 减少对老枝的相对生物量分配比例, 但并没有改变他们的大小依赖性程度。白刺生长过程中的地下部分生物量分配率随个体生物量的累积均增大, 而繁殖分配会在一定程度内减弱这种速率。白刺随着个体生物量的增大其生物量向支持器官分配率也越大, 但随着生长时间推移, 更倾向于将生物量分配给同化吸收器官。     

Forest Succession and Distance from Forest Edge in an Afro‐Tropical Grassland1

Forest succession on degraded tropical lands often is slowed by impoverished seed banks and low rates of seed dispersal. Within degraded landscapes, remnant forests are potential seed sources that could enhance nearby forest succession. The spatial extent that forest can influence succession, however, remains largely unstudied. In abandoned agricultural lands in Kibale National Park, Uganda, recurrent fires have helped perpetuate the dominance of tall (2–3 m) grasses. We examined the effects of distance from forest and grassland vegetation structure on succession in a grassland having several years of fire exclusion. At 10 and 25 m from forest edge, we quantified vegetation patterns, seed predation, and survival of planted tree seedlings. Natural vegetation was similar at both distances, as was seed (eight species) and seedling (six species) survival; however, distance may be important at spatial or temporal scales not examined in this study. Our results offer insight into forest succession on degraded tropical grasslands following fire exclusion. Naturally recruited trees and tree seedlings were scarce, and seed survival was low (20% after 7 mo). While seedling survival was high (95% after 6 to 8 mo), seedling shoot growth was very slow (x?= 0.5 cm/100 d), suggesting that survivorship eventually may decline. Recurrent fires often impede forest succession in degraded tropical grasslands; however, even with fire exclusion, our study suggests that forest succession can be very slow, even in close proximity to forest.     

黄土高原半干旱区退化草地恢复与利用过程研究

草地退化表现为土壤和植被遭到彻底破坏,草地演替过程受到强烈抑制.实验采用长期(30年)封禁措施,定位监测退化草地从次生半裸地演变为近似原生植被(进展演替)的变化过程.结果表明,随着封禁时间的变化,退化草地恢复演替经历了4个阶段,群落盖度、植株密度、物种丰富度和多样性指数、地上生物量和地下生物量在草地群落恢复过程中逐渐增加,其特征变化出现的峰值均在封禁第20年(地下生物量峰值在第15年),其中地上生物量最高达520.5 g/m2;直到封禁的第20~25年,以本氏针茅为建群种的草原群落衰败退化现象明显,而大针茅种群密度剧增;在封禁的第26年以上以大针茅为优势的群落生长较为稳定,从目前群落演替进程看,大针茅有替代本氏针茅的趋势.另外,在草原沟道两侧以斑块状聚集分布有中旱生灌木,群落的演替进入了一个新的阶段.随着封禁时间的延续,退化草地从自然封禁恢复的0~26年,通过侵入-竞争-扩散-定居的几个演替阶段,目前形成以大针茅为建群种相对稳定的"亚顶级".虽然草地生物量有一定下降,但草地质量提高,物种多样性丰富,促进草地的进展演替.草地植物群落主要由禾本科、豆科和菊科组成;多年生植物、C3和旱生物种可以作为草地演替过程和植被恢复的指示物种.长期封育对草地物种更新和生态系统稳定性有负面影响,因此,合理的封育时间是草地生态恢复中非常重要的一个因素.本研究提出,在黄土区退化草地封育10~15年后可以开始进行合理的利用,例如通过两年一次刈割和轻度放牧(2只羊/hm2).本研究可为干旱区、半干旱区相似的退化草地恢复提供理论依据.     

辽宁西部低山丘陵区植被恢复研究：基于演替理论和生态系统退化程度

在对辽宁西部地区植被演替分析的基础上,选用不同演替阶段的生境指标,应用聚类分析方法,定量确定了辽宁西部低山丘陵区退化生态系统的退化程度．在辽宁西部地区,南刘杖子林场的天然栎林、天然油松林、杨栎林、牛河梁和欺天林场坡地的人工油松林与天然松栎林的平均相异系数分别为0．655、0．665、2．029、3．919,综合反映了其在生态系统演替／退化中的相对位置．研究表明。辽宁西部低山丘陵区现有油松林(阴坡)立地大多已退化到灌木林和先锋乔木林之间的演替阶段,并且接近于先锋乔木林阶段;建议在现有人工林经营改造或营造混交林时,应适当增大灌木树种和先锋乔木树种的比重．     

祁连山典型流域谷地植被斑块演变与土壤性状

植物群落演变与土壤性状变化之间的相互作用和过程研究对于认识生态系统结构和功能演变有着重要的意义.对祁连山谷地灌丛草甸退化演变过程中植物群落物种组成、土壤物理和化学性状特征、及土壤与植被的相互作用进行了研究,结果表明,在祁连山谷地阴坡林线以下较小的空间范围,植被斑块由金露梅群落向金露梅-马蔺群落斑块和马蔺群落斑块演变,植被盖度降低,但物种多样性增加.不同植被斑块之间土壤水分有显著的梯度变化,土壤水分的变化导致植被的退化演替.植被斑块的演变导致土壤性状的明显分异,从金露梅灌丛斑块向金露梅-马蔺群落斑块和马蔺群落斑块演变,土壤容重显著增加,土壤团聚体组成由大粒级的大团聚体(》1mm)破碎为小粒级的大团聚体(1-0.25mm)和微团聚体(《0.25mm),团聚体稳定性降低,表明土壤结构的退化;土壤有机碳含量下降了31.2%和55.9%,干筛各粒级土壤团聚体中有机碳含量金露梅-马蔺群落斑块和马蔺群落斑块显著低于金露梅斑块,土壤团聚体平均重量粒径与有机碳含量存在显著相关,植被退化演变中土壤有机碳的损失部分地由于团聚体的破碎引起;土壤全氮和有效氮不同斑块之间也有显著的差异,植被斑块退化演变使氮的有效性降低;但磷、钾养分对植被变化的响应不敏感.植被的退化演变使土壤团聚体破碎、土壤结构退化,有机碳和全氮含量下降,使其抗侵蚀能力和水源涵养功能显著降低,又进一步加速植被的退化演替.在气候变暖的趋势下,马蔺斑块将进一步向林线逼近,灌丛草甸植被将会进一步退化和萎缩.     

退化生态系统植被恢复的生理生态学研究进展

自然的力量和人类的干预导致局部性、区域性甚至全球性植物群落格局的变化。不管这种变化的原因是什么,变化的强度如何,生态系统常常通过自然演替能够恢复它们大部分的特征,亦可以通过人类的介入进行修复,退化生态系统恢复的实质是群落演替,是生态系统结构和功能从简单到复杂、从低级向高级演变的过程,植物生理生态特性研究可以解释退化生态系统植被恢复的一些宏观现象,并为植被恢复构建先锋群落提供可靠的科学依据,本文综述退化生态系统植被恢复的生理生态学研究的进展。     

Model of succession in degraded areas based on carabid beetles (Coleoptera, Carabidae)

Degraded areas constitute challenging tasks with respect to sustainable management of natural resources. Maintaining or even establishing certain successional stages seems to be particularly important. This paper presents a model of the succession in five different types of degraded areas in Poland based on changes in the carabid fauna. Mean Individual Biomass of Carabidae (MIB) was used as a numerical measure for the stage of succession. The run of succession differed clearly among the different types of degraded areas. Initial conditions (origin of soil and origin of vegetation) and landscape related aspects seem to be important with respect to these differences. As characteristic phases, a 'delay phase', an 'increase phase' and a 'stagnation phase' were identified. In general, the runs of succession could be described by four different parameters: (1) 'Initial degradation level', (2) 'delay', (3) 'increase rate' and (4) 'recovery level'. Applying the analytic solution of the logistic equation, characteristic values for the parameters were identified for each of the five area types. The model is of practical use, because it provides a possibility to compare the values of the parameters elaborated in different areas, to give hints for intervention and to provide prognoses about future succession in the areas. Furthermore, it is possible to transfer the model to other indicators of succession.     

紫茎泽兰入侵下喀斯特退化天坑的土壤微生物群落特征

紫茎泽兰入侵到宏大地表负地形的喀斯特退化天坑后,会通过改变其立地环境的土壤微生物群落来影响退化天坑的植物多样性、群落演替与自然生态恢复.以云南沾益天坑群的典型退化天坑巴家陷塘为研究区,选择不同生境的紫茎泽兰根系土壤,采用Biolog微平板法探究紫茎泽兰根系土壤微生物群落特征.结果表明: 受退化天坑内生境异质性影响,紫茎泽兰的入侵程度表现为坑坡灌草地>坑底草地>坑坡林地>坑口灌草地,并且不同生境的紫茎泽兰性状特征存在差异;紫茎泽兰根系土壤微生物代谢活性、优势度指数、丰富度指数、均匀度指数与其入侵程度具有一致的变化趋势,且坑内外差异显著;糖类和氨基酸类为土壤微生物利用的主要碳源;不同生境的草本层植物α多样性与土壤微生物群落多样性存在相关性.紫茎泽兰根系土壤微生物群落多样性会随入侵程度的增加而显著提高,形成有利于入侵定植的微环境.未来退化天坑经过植物群落演替和自然生态恢复,最终形成地下森林顶极群落,可能使紫茎泽兰在退化天坑中消失.     

滇西北高原典型退化湿地纳帕海植物群落景观多样性

采用时空替代法,运用3S技术,结合植物群落实地调查,研究了云南西北高原典型退化湿地纳帕海的植物群落景观多样性格局。结果表明:人为干扰加速了纳帕海原生沼泽、沼泽化草甸植物群落景观向草甸、垦后湿地植物群落景观演替,湿地环境不断丧失,湿地功能逐渐退化;不同演替阶段沼泽植物群落景观多样性在空间上呈现出不同的格局是对湿地环境变化的响应,体现了湿地环境变化与功能现状,并在一定程度上反映了人为干扰的类型与强度。     

Patterns in woody species diversity, richness and partitioning of diversity in forest communities of tropical deciduous forest biome

The regressive succession model hypothesizes tropical savanna-woodlands to be a degraded stage of primary deciduous forests. Species diversity, richness and evenness of woody species in savanna-woodlands, secondary deciduous forests and mature deciduous forests of central India were compared to test if the regressive succession explained pattern in species richness, diversity, functional diversity and basal area. At the plot scale (0.1 ha) secondary deciduous forests and savanna-woodlands had similar species diversity, a pattern not consistent with the regressive model of deciduous forest succession, and mature deciduous forests had greater species diversity and richness (p<0.05). When examined at a larger scale or community scale by pooling all plots within a community type, the trend in diversity persisted even with greater effort allocated to sampling of secondary deciduous forests. Species richness at the community scale was greatest in secondary deciduous forest as expected from species area relationship. The communities shared 28 woody species but the species composition was significantly different between the communities. I suggest that conservation of tropical deciduous forests based on regressive succession model is problematic.     

丛枝菌根在退化土壤恢复中的生态学作用

土壤退化 (包括土壤侵蚀、贫瘠化、盐碱化、沙化、酸化 )不仅为全球所关注 ,而且是关系到我国农业可持续发展的重大问题。全球 1.3× 10 8ｋｍ2 的总土地面积中 ,因人为原因引起的退化面积为 2 0×10 7ｋｍ2 ,这些退化土壤中 ,耕地近 5× 10 8ｈａ ,约占总耕地面积的 1/ 3。我国南方丘陵区土壤退化问题也突出 (水土流失面积 8 0× 10 7ｈａ ,养分贫瘠化 1 9×10 7ｈａ ,污染土壤 3 2× 10 6ｈａ ,酸化土壤 3 2×10 6ｈａ) ,因而探讨恢复和重建退化土壤的途径已成为该地区农业持续发展的重要内容[5] 。菌根 (ｍｙｃｏｒｒｈｉｚａ)是土…