暖温型与中温型草原共有植物种生长特性的比较

在我国北方暖温型草原和中温型草原各选择一个草原监测站点,应用Hunt提出的生长分析指标,对两个站点的大针茅、羊草、糙隐子草、达乌里胡枝子和阿尔泰狗哇花5个共有种的生长特性进行了对比研究,结果表明：5个共有种在暖温型草原和中温型草原两个站点的叶绿素含量、单位叶速率、叶面积比率、叶面积干重比、都表现出很大差异;中温型草原植物种的叶绿素含量均高于暖温型草原,中温型草原的单位叶速率相对的高于暖温型草原。叶面积比率和叶面积干重比两个站点的数值有较大的差异,如同一种植物在同年同月的叶面积干重比就相关很大,这是长期在不同水热组合条件下形成的差异;而且这两个指标明显受水热状况的影响,不同年份表现出较大的可塑性。同时这些指标也存在季节上的波动。显示出温度驱动因素及其水热组合条件对不同热量型草原区域共有植物种的影响。     

中温型和暖温型草原五种植物构件生长与水热组合关系研究

在暖温型和中温型草原对大针茅（Stipa grandis）、羊草（Leymus chinensis）、糙隐子草（Cleisto-genes squorrosa）、达乌里胡枝子（Lespedeza dahurica）和阿尔泰狗哇花（Heteropappus altaicus）5个共有植物种群的构件生长特征进行了比较研究,并应用种群统计的生长分析指标与研究站点的月平均温度、降水量和湿润度进行了灰色关联分析。结果表明,中温型草原各共有种的相对生长速率（DRGR&;DRGRa）和单位叶速率（DULA）均高于暖温型草原,显示出对中温型草原生长季短、热量条件不足的生态适应特征;而暖温型草原则以较长的叶面积及构件持续时间适应该草原区生长季长、热量较为充足的气修条件。暖温型草原各共有种的构件生长指标与湿润度之间的灰色关联度普遍高于中温型草原,即暖温型草原植物的构件生长对生长季内的水热组合更为敏感,显示出不同热量型草原区植物构件生长的响应特征。     

中温型草原和暖温型草原大针茅+羊草群落结构特征的比较

运用植被水平地带性原理在南北样带（NSCT）草原生物群区中温型草原和暖渐型草原内的典型草原地带各选择一个研究站点,于1999-2000年5-9月份对大针茅 羊草群落的数量结构、α多样性、生活型功能群组成、地上生产结构、C3和C4植物组成及群落生长动态特征进行了比较研究。结果表明：暖温型草原群落高度（h）、生态优势度（C）、C4植物比例（％）和单位叶速率（ULR）较高,生长动态曲线呈双峰型且第1峰大于第2峰;中温型草原物种丰富度（R）、群落密度(d)、物种多样性（H'）、群落均匀度（E）、F/C值、叶面积指数（LAI）、叶面积持续时间（LAD）和干物质生产能力（P）较高,生长动态曲线呈单峰型,初期生长较快。虽然两站点平均降水量相近,但温度、热量差异较大,年蒸发力不同,并影响到天然降水及土壤水分、养人供给的有效性,可能是导致其群落结构与生长动态差异的主要原因。     

中温型和暖温型草原五种植物构件生长与水热组合关系研究

在暖温型和中温型草原对大针茅(Stipa grandis)、羊草(Leymus chinensis)、糙隐子草(Cleistogeness quorrosa)、达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)和阿尔泰狗哇花(Heteropappus altaicus)5个共有植物种群的构件生长特征进行了比较研究,并应用种群统计的生长分析指标与研究站点的月平均温度、降水量和湿润度进行了灰色关联分析.结果表明,中温型草原各共有种的相对生长速率(DRGR &DRGRa)和单位叶速率(DULA)均高于暖温型草原,显示出对中温型草原生长季短、热量条件不足的生态适应特征;而暖温型草原则以较长的叶面积及构件持续时间适应该草原区生长季长、热量较为充足的气候条件.暖温型草原各共有种的构件生长指标与湿润度之间的灰色关联度普遍高于中温型草原,即暖温型草原植物的构件生长对生长季内的水热组合更为敏感,显示出不同热量型草原区植物构件生长的响应特征.     

四种荒漠草原植物的生长对不同氮添加水平的响应

大气氮(N)沉降增加加速了生态系统N循环, 从而会对生态系统的结构和功能产生巨大的影响, 尤其是一些受N限制的生态系统.研究N添加对荒漠草原植物生长的影响, 可为深入理解N沉降增加对我国北方草原群落结构的影响提供基础数据.该文基于2011年在宁夏荒漠草原设置的N沉降增加的野外模拟试验, 研究了两年N添加下4个常见物种(牛枝子(Lespedeza potaninii),老瓜头(Cynanchum komarovii),针茅(Stipa capillata)和冰草(Agropyron cristatum))不同时期种群生物量和6-8月份相对生长速率的变化特征.并通过分析物种生长与植物(群落和叶片水平)和土壤碳(C),N,磷(P)生态化学计量学特征的关系, 探讨C:N:P化学计量比对植物生长养分限制的指示作用.结果显示N添加促进了4个物种的生长, 但具有明显的种间差异性, 且这种差异也存在于相同生活型的不同物种间.总体而言, 4个物种种群生物量与叶片N浓度,叶片N:P,群落N库,土壤全N含量和土壤N:P存在明显的线性关系, 与植物和土壤C:N和C:P的相关关系相对较弱.几个物种相对生长速率与植物和土壤N:P也呈现一定程度的正相关关系, 但与其他指标相关性较弱.以上结果表明, 短期N沉降增加提高了植物的相对生长速率, 促进了植物生长, 且更有利于针茅和老瓜头的生物量积累, 从而可能会逐渐改变荒漠草原群落结构.植物N:P和土壤N:P对荒漠草原物种生长具有较强的指示作用: 随着土壤N受限性逐渐缓解, 土壤N含量和N:P相继升高, 可供植物摄取的N增多, 因而有利于植物生长和群落N库积累.     

准噶尔盆地南缘不同坡向对短命植物生物量分配和化学计量特征的影响

短命植物是中国荒漠区系中重要的组成部分,坡向是准噶尔荒漠区最重要的地形因子之一,可能影响该地区短命植物的生物量和化学计量特征。该研究通过分析两种十字花科的短命植物涩荠(Malcolmia africana)和条叶庭荠(Alyssum linifolium)的不同器官(根、茎、叶和繁殖器官)在不同坡向(东坡、西坡和北坡)上的生物量分配和化学计量特征,来探究短命植物的适应策略。结果表明:(1)两种短命植物个体生物量在不同坡向上均差异显著,但涩荠在西坡的单株生物量最大(1.1±0.0134 g),而条叶庭荠在北坡的单株生物量最大(1.45±0.0113 g),东坡最小(0.5±0.0084 g)。(2)涩荠各器官的生物量分配均表现为叶茎繁殖器官根,且在不同坡向上各器官分配比例相似;条叶庭荠各器官的生物量在不同坡向的分配均差异显著,且均表现为根部生物量显著低于其他器官(P0.05),其中北坡繁殖器官的比例最大,东坡叶片的比例大,而西坡的根、茎、叶生物量所占比例差异不大。(3)两种短命植物在不同坡向的生物量与C、N、P化学计量呈极显著正相关关系。(4)两种短命植物在不同坡向的N/P均小于14,说明植物的生长受到N的限制;涩荠通过调整个体大小以适应不同环境,而条叶庭荠则是通过调整各器官的分配比例来适应变化的环境。研究认为,短命植物具有通过调整养分和生物量分配来适应荒漠环境的策略,在准噶尔荒漠区的低山丘陵地带,坡向是影响其生物量分配和化学计量特征的主要环境因子。     

氮添加对荒漠草原植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征的影响

大气氮(N)沉降增加加速了土壤N循环, 引起微生物生物量碳(C):N:磷(P)生态化学计量关系失衡、植物种丧失和生态系统服务功能降低等问题。开展N添加下植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征关系的研究, 可为深入了解N沉降增加引起植物多样性降低的机理提供新思路。该文以宁夏荒漠草原为研究对象, 探讨了N添加下植物生物量和群落多样性的变化趋势, 分析了微生物生物量C:N:P生态化学计量特征独立及其与其他土壤因子共同对植物群落组成的影响。结果表明: N添加下猪毛菜(Salsola collina)生物量呈显著增加趋势, 牛枝子(Lespedeza potaninii)生物量呈逐渐降低趋势, 其他植物种生物量亦呈降低趋势但未达到显著水平; 沿N添加梯度, Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Patrick丰富度指数均呈先略有增加后逐渐降低的趋势; N添加提高了微生物生物量N含量和N:P, 降低了微生物生物量C:N; 植物群落组成与微生物生物量N含量、微生物生物量C:N、微生物生物量N:P、土壤NO₃ ^--N浓度、土壤NH₄ ⁺-N浓度以及土壤全P含量有较强的相关关系; 微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物种群生物量和群落多样性变化的独立解释力较弱, 但却与其他土壤因子共同解释了较大变差, 意味着N添加下微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物群落组成的影响与其他土壤因子高度相关。     

氮添加对荒漠草原植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征的影响

大气氮(N)沉降增加加速了土壤N循环,引起微生物生物量碳(C):N:磷(P)生态化学计量关系失衡、植物种丧失和生态系统服务功能降低等问题。开展N添加下植物群落组成与微生物生物量生态化学计量特征关系的研究,可为深入了解N沉降增加引起植物多样性降低的机理提供新思路。该文以宁夏荒漠草原为研究对象,探讨了N添加下植物生物量和群落多样性的变化趋势,分析了微生物生物量C:N:P生态化学计量特征独立及其与其他土壤因子共同对植物群落组成的影响。结果表明:N添加下猪毛菜(Salsolacollina)生物量呈显著增加趋势,牛枝子(Lespedezapotaninii)生物量呈逐渐降低趋势,其他植物种生物量亦呈降低趋势但未达到显著水平;沿N添加梯度,Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Patrick丰富度指数均呈先略有增加后逐渐降低的趋势;N添加提高了微生物生物量N含量和N:P,降低了微生物生物量C:N;植物群落组成与微生物生物量N含量、微生物生物量C:N、微生物生物量N:P、土壤NO3--N浓度、土壤NH4+-N浓度以及土壤全P含量有较强的相关关系;微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物种群生物量和群落多样性变化的独立解释力较弱,但却与其他土壤因子共同解释了较大变差,意味着N添加下微生物生物量C:N:P生态化学计量特征对植物群落组成的影响与其他土壤因子高度相关。     

生态系统演替过程中土壤与微生物碳氮磷化学计量关系的变化

土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征会显著影响微生物的生长、群落结构、生物量C:N:P化学计量及其代谢活动。然而生态系统演替过程中土壤-微生物C:N:P化学计量的时间格局及其协调关系还不明确。为此, 该研究收集了2016年5月以前发表的文献中19个生态系统演替序列(包括13个森林、6个草地生态系统)的土壤-微生物生物量C:N:P研究结果, 整合分析了其中土壤-微生物生态化学计量的时间动态, 结果表明: (1)生态系统演替过程中土壤C:N没有一致的时间格局, 而土壤C:P和N:P均随演替进程显著增加, 其中土壤C:N:P与演替时间之间线性关系的斜率与相应演替序列的初始土壤有机C含量呈负相关关系。(2)演替进程中土壤-微生物生物量C:N:P没有一致的时间格局。(3)微生物生物量C占土壤有机C百分比(qMBC)、微生物生物量N占土壤全N百分比、微生物生物量P占土壤全P百分比均随着演替进程而显著增加, 即单位资源所能支持的微生物生物量随着演替进程而增加, 这与宏观生态系统演替理论相符。(4) qMBC随着土壤C:N、C:P和N:P以及C:N、C:P和N:P化学计量不平衡性(即土壤C:N、C:P和N:P分别除以微生物生物量C:N、C:P和N:P)的增加而减小; 其中, C:N、C:P和N:P化学计量不平衡性解释了qMBC变异性的37%-57%, 是演替时间解释率的7-17倍, 表明土壤-微生物生态化学计量关系对qMBC演替动态有重要影响。该研究强调了生态化学计量学理论和生态系统演替理论在土壤微生物时间动态研究中的重要作用, 表明适当地融合生态学宏观理论于土壤微生物研究可以加深对土壤-微生物生态过程的认识。     

遮光和施氮对暗紫贝母生长和C-N平衡的影响

为了了解暗紫贝母对资源变化的适应策略,本研究通过田间控制试验,研究了遮光和施氮对暗紫贝母生物量、生物量分配,以及叶、根C、N状态的影响。结果表明：遮光和施氮处理后,暗紫贝母生物量均减少;遮光下叶片的生物量分配相对增加,叶根生物量比显著升高（P<0.05）,但施氮处理下叶根生物量比的变化不明显;遮光和施氮后,暗紫贝母叶、根N含量均显著升高（P<0.05）,叶片和根的C：N显著降低（P<0.05）;相关分析显示,叶片N、C：N与暗紫贝母总生物量、叶根生物量比有极显著的相关性（P<0.01）。本研究表明,与生物量分配相比,C-N平衡,尤其是叶片的C：N比能更好的解释暗紫贝母对资源变化的适应。     

典型草原建群种羊草对氮磷添加的生理生态响应

由于人类活动和气候变化的共同作用, 大气氮(N)沉降日益加剧, 使得陆地生态系统中的可利用性N显著增加, 生态系统更易受其他元素如磷(P)的限制。然而, 目前关于N、P养分添加对草原生态系统不同组织水平的影响研究较少, 相关机制尚不清楚。该文以内蒙古典型羊草(Leymus chinensis)草原为研究对象, 通过连续两年(2011-2012年)的N和P养分添加实验, 研究建群种羊草的生理生态性状、种群生物量和群落初级生产力对N、P添加的响应及其适应机制。结果表明: 羊草草原不同组织水平对N、P添加的响应不同。群落水平上, 地上净初级生产力在不同降水年份均受N和P元素的共同限制, N、P共同添加显著提高了地上净初级生产力; 物种水平上, N、P添加对羊草种群生物量和密度, 以及相对生物量均没有显著影响, 表明羊草能够维持种群的相对稳定; 个体水平上, 在正常降水年份(2011年), 羊草生长主要受N素限制, 而在湿润年份(2012年), 降水增加使得羊草生长没有受到明显的养分限制。羊草通过增加比叶面积、叶片大小和叶片N含量, 提高整体光合能力, 以促进个体生长。总之, 内蒙古典型草原群落净初级生产力受N、P元素共同限制, 作为建群种的羊草, 其对N、P添加的响应因组织水平而异, 也受年际间降水变化的影响。     

羊草种群生物量和能量生殖分配的研究

从构件入手,研究了生长季羊草种群根茎、营养枝和生殖枝及其构件的生物量和能量分配及季节动态,结果表明种群营养枝和生殖枝的生物量和能量分配没有显著的颉抗关系,但营养枝和根茎生物量和能量分配比例间呈显著的颉抗关系。研究结果还表明种群根茎、营养枝和生殖枝及构件的生物量和能量分配比例间的差异基本不显著,而且季节动态趋势一致,即生物量分配和能量分配是等价的。     

羊草种群能量生殖分配的研究

对羊草种群能量生殖分配规律研究表明,在羊草种群中,各构件热值的大小顺序为穗〉营养枝叶鞘〉生殖枝叶鞘〉营养枝叶〉营养枝茎〉生殖枝茎〉生殖枝叶〉凋落物;营养生长和生殖生长的能量分配比例的大小顺序为营养枝〉根茎〉凋落物〉生殖枝;各构件能量分配比例的季节动态也有差异,在羊草种群的生殖枝构件中,茎和叶鞘的分配比例较大,而穗和叶的能量分配比例较小。     

High nitrogen : phosphorus ratios reduce nutrient retention and second-year growth of wetland sedges

Shifts from nitrogen (N)- to phosphorus (P)-limited growth due to high N deposition may alter the functioning of wetland vegetation. This experiment tested how N vs P deficiency affects the growth and nutrient use of wetland sedges. Five wetland Carex species were grown at nine N : P supply ratios (0.6-405) with two absolute levels of N and P. Biomass and nutrient concentrations were determined after one and two growing seasons. Shoot biomass was maximal at N : P supply ratios of 15-26 after one season but 5-15 after two seasons. Photosynthesis after the first season, second-year growth, leaf longevity, and the fraction of nutrient supply retained by plants over two seasons were all negatively related to N : P supply ratios, with small effects of absolute supply. The five Carex species responded similarly to N : P ratios but differed in nutrient resorption efficiency and biomass allocation. Plants treated with high N : P ratios appeared to lose nutrients below ground. Such losses may reduce plant performance in P-limited wetlands affected by high N deposition.     

丛枝菌根真菌对羊草生物量和氮磷吸收及土壤碳的影响

采用大田试验的方法在内蒙古锡林格勒草原进行牧草接种试验,通过灭菌和未灭菌两种土壤研究接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae和Glomus claroidium对内蒙古典型草原优势种羊草生长的影响.结果显示,接种丛枝菌根真菌对羊草的地上部干重未产生显著影响,但向未灭菌土壤中接种能显著增加羊草根系量,同时接种G.mosseae显著增加了地上部的N、P含量及吸收量,有效地改善了植株N、P营养,提高了牧草品质;2种菌对根系的营养吸收影响不同,接种G.mosseae在灭菌土壤和未灭菌土壤中均能显著增加根系的N、P吸收量,而接种G.claroidium仅在土壤未灭菌状态下增加根系N、P吸收量;接种对土壤中的菌丝密度未产生显著影响,但接种后土壤中微生物量碳有增加的趋势,短期内难以观察到接种对土壤有机碳的影响.研究表明,丛枝菌根真菌能够提高牧草对N、P吸收,促进牧草的生长,改善牧草品质,增强牧草根际微生物量碳.     

内蒙古典型草原生态系统中N素添加对羊草和黄囊苔草N:P化学计量学特征的影响

过度放牧是中国典型草原生态系统日趋退化的主要原因.由于养分输入-输出的不均衡,将导致土壤养分库的耗竭,而确定退化草原受何种养分的制约是对其进行恢复的重要途径之一.应用N:P化学计量学的原理和方法,有望代替传统的野外养分添加实验,来研究不同草地受养分限制的状况.本文采用这两种方法在物种水平上研究限制性养分.此外,陆地植物器官中的N:P比相对恒定是植物在地球上生存的重要适应机制,养分添加为验证这一假说提供了一种有效手段.为此,我们采用野外N素添加的方法,研究了内蒙古典型草原两种演替系列样地中(围封22年的样地A和围封2年的样地B)羊草(Leymus chinensis(Ttin.)Tzvel.)和黄囊苔草(Carex korshinskyi Kom)生物量和N:P化学计量学特征的变异.N素添加梯度分别为0、5、15、30、50、80 gNH4NO3·m-2·a-1.研究结果表明,在施肥第一年,两个物种的地上生物量和P含量均不受N素添加的影响;相关分析结果表明,在施肥第二年两种植物的N:P比不受氮素添加的影响;施肥可以显著提高羊草和黄囊苔草地上器官的含N量,P含量只是在第二年有显著增大的趋势;2001年,两块样地中羊草和黄囊苔草的氮磷含量在不同施肥处理下均呈极显著地正相关.这表明,样地A中黄囊苔草缺乏P,样地B中羊草缺乏N,施肥两年后,两个物种器官中的N、P含量具有显著的协同关系,从物种水平上验证了我们提出的假说.同时,两年的实验结果还表明,生态系统中不同物种对添加N素的响应不同,笼统地界定一个生态系统受某种元素的制约是不恰当的.     

Phylogenetic and growth form variation in the scaling of nitrogen and phosphorus in the seed plants

Plant biomass and nutrient allocation explicitly links the evolved strategies of plant species to the material and energy cycles of ecosystems. Allocation of nitrogen (N) and phosphorus (P) is of particular interest because N and P play pivotal roles in many aspects of plant biology, and their availability frequently limits plant growth. Here we present a comparative scaling analysis of a global data compilation detailing the N and P contents of leaves, stems, roots, and reproductive structures of 1,287 species in 152 seed plant families. We find that P and N contents (as well as N : P) are generally highly correlated both within and across organs and that differences exist between woody and herbaceous taxa. Between plant organs, the quantitative form of the scaling relationship changes systematically, depending on whether the organs considered are primarily structural (i.e., stems, roots) or metabolically active (i.e., leaves, reproductive structures). While we find significant phylogenetic signals in the data, similar scaling relationships occur in independently evolving plant lineages, which implies that both the contingencies of evolutionary history and some degree of environmental convergence have led to a common set of rules that constrain the partitioning of nutrients among plant organs.     

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     

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。