Growth and reproductive strategies of Thalictrum petaloideum under different stocking rates

放牧是内蒙古草原最主要的利用方式, 而草原植物在不同放牧压力下的生长和繁殖策略是它们与有蹄类动物长期协同进化的结果。为了了解瓣蕊唐松草(Thalictrum petaloideum)的生长和繁殖策略如何响应载畜率的变化, 作者依托中国科学院内蒙古草原站的大型放牧实验平台, 从种群、个体和器官三个组织水平上研究了该物种对放牧强度的响应。结果表明: 1)在种群水平上, 随着载畜率的增加, 瓣蕊唐松草减少了生殖株丛数或不进行有性生殖生长。该实验条件下, 载畜率每hm ² 7.5只羊(夏季)是瓣蕊唐松草不再进行生殖生长的阈值; 2)在个体水平上, 随着载畜率的增加, 瓣蕊唐松草降低了株高和个体生物量, 减少了生殖枝、花朵和种子等生殖器官的数量。随着载畜率的增加, 瓣蕊唐松草生殖分配的调节从依赖于植株个体大小向不依赖于植株个体大小转变。3)在器官水平上, 随着载畜率的增加, 瓣蕊唐松草减少了生殖枝的花朵负荷, 提高了单粒质量。籽粒数量和籽粒质量之间的权衡是瓣蕊唐松草应对放牧干扰的重要机制。     

冷蒿(Atemisia frigida)种群在放牧干扰下构件的变化

对放牧干扰下冷蒿种群构件的变化进行了研究.结果表明：在放牧干扰下,冷蒿种群营养枝和生殖枝高度在轻度放牧时缓慢下降,在中度、重度放牧后,枝条高度迅速下降.随着放牧强度的增加,冷蒿种群的营养枝密度和不定根密度增加,分枝密度和个体大小之间存在一定补偿特性,营养枝密度的回归曲线表明重牧下冷蒿的营养枝密度已接近补偿阈值.随着放牧强度的增加,冷蒿种群匍匐茎长度显著地增加;生殖枝密度在轻度放牧增加,到中度放牧后生殖枝数急剧减少,重度放牧下生殖枝基本消失.枝条的性别分化发生变化,生殖枝的分化率（生殖枝密度/总枝条密度）降低.与此同时,营养枝的分化率却随着放牧强度的增加而增加.伴随之,冷蒿种群繁殖格局也发生了重大的调整.     

载畜率对内蒙古荒漠草原冷蒿种群资源分配格局的影响

研究植物的资源分配格局以揭示其对环境变化的响应机制有重要的生态学意义。以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)草原冷蒿(Artemisia frigida)种群为研究对象,设置4个载畜率水平的随机区组试验,由冷蒿地上、地下及各构件生物量的变化入手,探讨了载畜率对该种群资源分配格局的影响规律,为退化草地的恢复及合理的放牧管理提供参考。结果表明:(1)冷蒿种群的高度随载畜率的增大而显著降低(P0.05),中度与重度放牧显著降低了该种群的盖度(P0.05),轻度放牧使该种群密度显著增加(P0.05);(2)地上、地下生物量及总生物量均随载畜率的增加而显著降低(P0.05),3a的年际效应及载畜率与年际的互作效应对总生物量、地上和地下生物量的影响差异均显著(P0.05);(3)生物量分配的总体格局是根茎叶花/果,且各构件的生物量均随着载畜率的增加而减少;(4)各构件的生物量分配比例对载畜率的响应不同,中度与重度放牧显著增大了生物量在根的分配(P0.05),茎的生物量分配在轻度放牧显著增加,重度放牧显著降低(P0.05),轻度与中度放牧显著促进了叶的生物量分配(P0.05),花/果的生物量分配随载畜率的增加而显著降低(P0.05);(5)随着载畜率的增大,冷蒿的有性繁殖能力减弱,而无性繁殖能力增强。     

放牧退化群落中冷蒿种群生物量资源分配的变化

对放牧退化群落中冷蒿种群生物量及生物量资源分配的变化进行了研究.结果表明,在放牧干扰下,随着放牧退化程度的增加,冷蒿种群叶、茎、根的生物量及总生物量增加.其中根的重量增加幅度较大,但生殖构件(花序、果实)的生物量在轻度退化群落中增加,中度退化群落中迅速减少,重度退化群落中未发现生殖构件.随着放牧退化程度增加,冷蒿种群生物量的资源分配发生变化,对根的分配增加,对茎、叶的分配减少,根冠比增加;对无性繁殖的分配增加,对有性生殖的分配减少.在重度退化群落,冷蒿有性生殖严重受阻,繁殖格局发生变化.从资源分配的动态来看,随着放牧退化程度的增加,生长初期至盛期,冷蒿种群资源优先分配给地上部分,尤其是光合器官叶;而生长盛期至末期,资源优先分配给有性生殖或贮藏器官.繁殖格局的转变是冷蒿种群耐牧,在重度退化下成为建群种的关键.资源分配格局的时空变化,使生长、维持和繁殖等方面的分配达到和谐,是冷蒿种群在重度退化下成为建群种的物质基础.     

不同载畜率下短花针茅分蘖数量对内源激素浓度的响应

放牧是荒漠草原最主要的利用方式之一,载畜率的变化严重影响着植物的生长发育;而内源植物激素是调节植物生长发育的开关,且植物在不同的生长发育阶段具有不同的生理要求和环境适应能力。通过测定放牧条件下短花针茅(Stipa breviflora)分蘖叶内源激素的变化,研究短花针茅分蘖生长对放牧的响应,并分析了分蘖数量受内源激素影响的机制。结果表明,(1)内源激素与载畜率之间存在显著二次相关关系,说明放牧能够显著增加内源激素的浓度(P0.05),但这种相关只存在于中、小株丛的短花针茅中。(2)其次,放牧能够在一定程度上影响短花针茅植株个体分蘖的数量(P0.05),重度放牧是增加短花针茅植株个体分蘖数量最显著的载畜率。(3)过高浓度的生长素(IAA)会抑制短花针茅的分蘖数量(P0.01)。而细胞分裂素(CTK)与短花针茅的分蘖数量之间尚未发现相关关系。     

不同利用方式和载畜率对内蒙古典型草原群落初级生产力和植物补偿性生长的影响

基于2005年6月开始的放牧控制实验, 研究了不同草地利用方式和放牧强度对内蒙古典型羊草(Leymus chinensis)草原群落初级生产力和补偿性生长的影响。草地利用方式包括: 传统放牧、传统割草和放牧与割草轮换利用(混合利用)。结果表明: 传统放牧和混合利用方式下, 羊草群落地上生物量均随放牧强度增加逐渐降低。高载畜率下, 羊草群落地上净初级生产力表现为: 混合利用>传统割草>传统放牧, 说明混合利用方式优于传统放牧和传统割草利用方式; 而低载畜率则有利于草原的可持续利用和植物的补偿性生长。这一实验结果在一定程度上验证了放牧优化假说。在不同利用方式、地形因素的影响和采用不同的群落净生长量计算方法时, 随着放牧强度的变化, 等补偿、超补偿和欠补偿效应都可能出现。在低载畜率下, 群落大多表现出等补偿生长, 在高载畜率下, 群落大多表现出欠补偿生长。植物群落的补偿性生长与载畜率的关系可以用开口向下的二次函数或者斜率为负的线性函数模拟。说明随着载畜率的增加, 一些系统表现为欠补偿生长, 而另一些系统则表现为超补偿生长, 这可能与植物群落组成、地形部位(平地、坡地)和载畜率以及净生长量的计算方法有关。     

不同放牧率对大针茅种群结构的影响

 采用连续放牧的方式研究了不同放牧率对大针茅(Stipa grandis)种群结构的影响。研究结果表明：在一定放牧率范围内,单丛分蘖密度随着放牧率的增加而增加,超过这个范围,单丛分蘖密度下降;单位面积生殖枝数、结实数和种子重随放牧率的增加而下降,种子千粒重在轻度和中度放牧率下最大;不同年龄株丛的分蘖密度存在很大差异,老龄株丛的分蘖密度最大,其次是成年株丛,幼龄株丛最小;轻度和中度放牧率能够刺激成年和老龄株丛分蘖,增加其单丛分蘖密度;老龄株丛在种群的有性生殖中占有重要地位,其生殖枝数目高于成年株丛。     

牧压梯度对克氏针茅生长和繁殖的影响

用比较样地法调查了牧压梯度对克氏针茅生长和繁殖的影响,结果表明：长期过度放牧使克氏针茅株丛发生破碎和小型化,营养生长的株丛密度增加,生殖生长的株丛密度减少,生殖枝比例下降,枝条生物量和种子产量下降,分蘖节向地表移动,株丛茎基部和根系的储藏碳水化合物含量显著减少。而中度放牧干扰使克氏针茅的株丛大小和生殖枝营养枝比例保持适中,有利于发挥株丛和枝条各自的生长和繁殖潜力。     

短花针茅荒漠草原α多样性对绵羊载畜率的响应

以短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,采用巢式样方法分析在不同绵羊载畜率下草地的α多样性以及物种组成的变化,探讨荒漠草原生态系统在放牧利用下α多样性对载畜率的响应。结果表明:物种数和α多样性指数随着载畜率的升高而下降。放牧会减少群落非优势物种的相对多度,非优势物种能够反映α多样性。40 m~2为短花针茅荒漠草原多样性研究的最佳取样面积。种-面积关系以及α多样性指数-面积关系符合对数增长模型:y=aln(x)+b。随着取样面积尺度的增加,α多样性指数沿载畜率梯度差异性逐渐增大,在取样面积为0.16 m~2到0.64 m~2时可以体现中、高载畜率和零、低载畜率水平间的差异性,在160 m~2时可以体现各载畜率水平之间的差异显著性。     

长汀侵蚀退化区砍伐迹地马尾松种群动态

砍伐是人类对植物种群最常见的干扰形式之一,种群结构及其动态在砍伐后会经历快速变化和调整时期。以长汀侵蚀退化地为研究区,基于砍伐迹地上马尾松种群4年生活史调查,利用积分投影模型(IPM,Integral Projection Model)结合传统种群统计分析方法,揭示砍伐迹地上马尾松种群增长率变化过程及个体生命率对种群的影响。结果表明:砍伐迹地上马尾松种群处于衰退状态(λ1),且衰退程度不断加深。4年内幼苗数量大幅度减少,幼年树和成树数量增加。死亡在生活史各个阶段均有出现,幼苗是死亡的主要来源;植株生长量随着个体的增大和时间的增加而增加,生长增量由大到小依次为:成年树,幼年树和幼苗;植株繁殖概率逐年提升,但新生幼苗数量逐年下降。弹性分析显示,个体尤其是幼苗的存活对种群至关重要,小径级植株的正生长有利于种群恢复,大径级植株的正生长不利于种群发展,而负增长和繁殖贡献均十分有限。     

草地植物种群繁殖对策研究

植物的繁殖包括有性繁殖和无性繁殖两大类型,克隆繁殖是一种较为特殊的营养繁殖方式。本文综述了草地种子植物的生殖分配及生殖投资,克隆生长以及放牧对草地植物种群繁殖的影响。植物种群生物量、能量和养分生殖分配是植物种群生殖分配的重要内容,不同植物在结实期营养元素及能量的配置上有着显著的区别,这可能是植物在长期进化过程中形成的生殖对策,是适应环境的结果。在种群水平上,中等强度以上的放牧干扰有利于植物的克隆生长,但有性生殖减弱。草原植物发达的营养繁殖或克隆生长方式是对放牧的适应性对策。     

北京西部山区胡枝子种群研究:个体和构件生物量

通过对北京西部山区胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)种群个体和构件地上生物量进行系统研究。结果表明,种群(总和)个体和各构件地上生物量积累与年龄的关系均可用方程式Y=axb表示。不同种群的植株个体和构件生物量有显著性不同(P<0.05),在海拔910-1100m的山脊林缘的种群个体和构件地上生物量较其它种群大,植株地上营养构件的生物量比率较小,而繁殖构件生物量比率较大;不适生境中的种群则反之。种群个体生长和各构件生物量动态与环境条件关系密切。构件生物量比率也随着年龄的增长而有所变化。叶生物量比率随年龄增加而减小;枝构件生物量比率随年龄增加而增大;繁殖构件的生物量比率随年龄增加先增后减。依据相关指数R2,筛选各构件生物量估计的最优模型:枝、枝叶生物量和地上生物量均为m(DW)=a(D2H1)b,叶生物量和花果生物量均为m(DW)=a(D)b。     

北京西部山区胡枝子种群研究: 个体和构件生物量

通过对北京西部山区胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)种群个体和构件地上生物量进行系统研究。结果表明, 种群(总和)个体和各构件地上生物量积累与年龄的关系均可用方程式Y=axb表示。不同种群的植株个体和构件生物量有显著性不同(P<0.05), 在海拔910-1 100 m的山脊林缘的种群个体和构件地上生物量较其它种群大, 植株地上营养构件的生物量比率较小, 而繁殖构件生物量比率较大; 不适生境中的种群则反之。种群个体生长和各构件生物量动态与环境条件关系密切。构件生物量比率也随着年龄的增长而有所变化。叶生物量比率随年龄增加而减小; 枝构件生物量比率随年龄增加而增大; 繁殖构件的生物量比率随年龄增加先增后减。依据相关指数R2, 筛选各构件生物量估计的最优模型: 枝、枝叶生物量和地上生物量均为m(DW)= a(D2H1)b, 叶生物量和花果生物量均为m(DW)=a(D)b。     

牡压梯度对克氏针茅生长和繁殖的影响

用比较样地调查了牧压梯度对克氏针茅生长和繁殖的影响,结果表明,长期过度放牧例克氏地茅株丛发生破碎和小型化,营养生长和株丛密度增加,生殖生长的株丛密度减少,生殖枝比例下降,枝条生物量和种子产量下降,分蘖节向地表移动,株丛茎基部和根系的储藏碳水化合物含量显著减少,而中度放牧干扰使克氏针茅的株丛大小和生殖权－营养枝比例保持适中,有利于发挥株丛和枝条各自的生长和繁殖潜力。     

金沙江干热河谷车桑子生殖枝生物量分配的性别差异

以车桑子生殖枝为材料,通过野外调查、取样以及各器官生物量的测定,研究金沙江干热河谷地区车桑子不同性别植株生殖枝生物量分配特征。结果表明：（1）金沙江干热河谷地区车桑子种群雄∶雌性别比为0.11,极显著的偏离1∶1（P<0.001）,种群偏雌性。（2）车桑子生殖枝的形态特征和生物量分配特征均具有显著的性别差异;雌性植株生殖枝花朵生物量和总生物量显著高于雄性和两性植株（P <0.05）,而后两者之间无显著差异;生殖枝生殖分配具有显著的性别差异（P <0.05）,但生殖枝叶生物量无性别差异。（3）生殖枝生物量大小与花朵生物量、营养生物量均呈极显著正相关关系（P <0.001）。营养生物量与花朵生物量之间为显著正相关关系(P <0.01),生殖分配与生殖枝大小无相关关系。研究认为,车桑子生殖枝营养生长与生殖生长不具有权衡关系,且生殖分配不具有个体大小依赖性,特定生物量分配模式可能是对金沙江干热河谷区资源利用、环境适应的一种特殊形态模式。     

短花针茅草原不同载畜率对植物多样性和草地生产力的影响

采用不同载畜率的围栏放牧试验,研究了内蒙古高原荒漠草原亚带短花针茅（Stipa breviflora Gfiseb．）草原群落在不同载畜率水平植物多样性变化规律和对草地生产力的影响。研究结果表明：在2a的放牧过程中,不同载畜率植物多样性指数的均值随年度的增加有降低的趋势,但年度间差异未达到显著水平;不同年度内,植物多样性指数均在载畜率1．027只羊／（hm^2·a）附近出现峰值;且载畜率为1．027只羊／（hm^2·a）时植物补偿性生长最高,是最理想的载畜率水平。研究结果支持群落物种多样性与生产力相关格局中的负二次函数关系的单峰格局模型,即中等生产力水平物种多样性最高。     

放牧影响下羊草种群生殖生态学的研究

在种群水平上系统研究了放牧对松嫩草原关草种群无性繁殖、有性生殖和生物量的生殖分配的影响。结果表明,放牧制约了羊草种群无性繁殖和有性生殖的更新途径,表现在随放牧强度增加,无性繁殖体营养技密度、根茎牙密度和有性生殖体种子生物量、结实数和生殖枝分化率等指标均显著下降,是生牧后下降迅速。随放牧强度增加,关草种群根茎生物量的分配比例显著增加,而同化器官、非同化器官和种子生物量分配比例都显著下降,极牧阶段几科     

Linking plant spatial aggregation with reproductive traits and near-source seed dispersal: ecological adaptation to heavy grazing

植物的生态适应策略一直备受生态学者的关注,然而很少有研究能够整体地、系统地揭示植物适应草食动物的生态过程。本研究以内蒙古荒漠草原建群种短花针茅为研究对象,分析了重度放牧和不放牧处理下短花针茅的繁殖个体性状、种子性状以及土壤种子库和种群空间格局。研究结果表明,生殖个体性状方面,生殖枝数量对营养枝数量有正向影响;土壤种子库方面,短花针茅生殖个体基部的土壤种子库中短花针茅密度显著高于旁边裸地土壤种子库中短花针茅的密度,且与种子性状和裸地土壤种子库显著负相关;在种群空间格局方面,重度放牧下短花针茅种群空间聚集分布。我们的结果认为在重度放牧处理下,生殖活动在短花针茅的资源分配中处于主导地位;短花针茅植物种群通过调控种子形态特征,采用就近扩散的生态策略,促进了幼年种群与成年种群在较小的尺度上空间正关联,从而形成“安全岛”。     

青藏高原露蕊乌头不同海拔居群的开花持续期与繁殖分配

对青藏高原东部3个不同海拔居群的露蕊乌头(Aconitum gymnandrum)(毛茛科)开花持续期和繁殖分配进行了野外观察和检测试验。结果表明:(1)随着海拔的升高,露蕊乌头的开花持续期时间延长,且不同居群间存在显著差异。(2)露蕊乌头的植株个体越大,繁殖投入越高。(3)露蕊乌头的繁殖分配在地上总生物量中所占的比例随海拔升高而增加。研究认为,露蕊乌头在高海拔地区较高的繁殖分配比例强调了有性繁殖在高山恶劣环境中的重要性,而高海拔地区开花持续期的延长补偿了传粉昆虫的减少并增加了对传粉昆虫的吸引能力。     

长瓣杓兰（Cypripedium lentiginosum）种群数量动态与生殖行为的相关性

尽管种群数量动态分析已广泛应用于濒危物种,但很少应用于中国兰科植物.根据中国云南特有的兰科物种长瓣杓兰(Cypnpedium lentiginosum)的生物学特征调查和生殖行为观察,计算出其各龄级的存活数、出现频率和子代数,描述其生殖行为和机制.利用基株出现频率计算其空间分布格局;利用其各龄级的存活数和平均生产子代数编制种群静态生命表和生殖力表、绘制存活曲线和年龄锥体,构建Leslie矩阵模型和连续增长模型N1=658e0.211t对种群数量动态过程进行预测;利用物候特征和传粉生物学观察结果分析其生殖行为和繁殖策略.在此基础上分析其生殖行为与其空间格局、年龄锥体和种群数量动态的关系.结果表明:长瓣杓兰的空间结构为成群分布,种群的年龄锥体属于金字塔-钟型锥体,种群存活表现为Deevey Ⅰ型;其种群的净增长率、内禀增长率和周限增长率较高,为增长型种群;种群增长受自身密度影响,连续增长模型不适用该种群的动态预测;引入密度制约因子构建的预测模型Nt=6000/(1 e2.094-0.211t)适用于其种群数量动态预测.长瓣杓兰的生殖行为表现在兼具无性繁殖和有性繁殖,无性繁殖不增加种群的个体数量,仅延续基株的寿命以维持现行种群数量和为有性生殖积累营养.有性繁殖通过花模拟繁殖地欺骗食蚜蝇进入唇瓣而传粉,致使54.37%±6.08%的花产生果实,果实产生充足幼龄植株并多数能进入有性繁殖阶段.有性繁殖在很长的一段时期多次生殖后代而成为种群发展的基础,显示出繁殖方式是影响种群数量动态变化的主要因素.其成功的生殖对策和这种对策在空间格局、年龄锥体上对种群数量动态的影响具有密切的相关性,表明长瓣杓兰的种群发展与其生物学特性相吻合,适生地的生长空间不连续性和狭窄成为其种群发展的制约因素,但该物种现在不需要也不适宜进行迁地保护.