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房凯;王迎新;黄建辉;段俊光;张琦;张倩;甘红豪;褚建民 《植物生态学报》2025,49(1):7-18
草地生态系统具有固碳增汇、防风固沙和维持生物多样性等多种生态服务功能。当前部分地区草地退化问题日益严重, 亟需深入解析退化草地植被恢复的限制因子, 为天然草地植被恢复实践工作提供科学理论支撑。该研究基于内蒙古典型草原的13个采样点(每个点包含4种不同退化程度的植物群落: 未退化、轻度退化、中度退化和重度退化)调查, 探究了植物群落属性(地上生物量、盖度和密度)随草地退化程度的变化规律, 并利用最小二乘回归分析、冗余分析和多元线性回归分析等多种统计分析方法解析了退化草地植被恢复的养分限制因子。结果显示: 1)随着退化程度的加剧, 内蒙古典型草原植物群落地上生物量、盖度和密度以及土壤有机碳、总氮和速效磷含量显著降低。2)整体退化阶段以及相邻的退化演替阶段之间, 土壤氮含量是对植物群落属性变化最大的影响因素, 土壤磷含量仅在草原整体退化阶段具有一定影响。上述结果表明, 土壤氮的可利用性是内蒙古典型草原退化植被恢复最重要的养分限制因子, 在退化草原恢复工作中应发展以氮肥施用为主的养分管理措施。 相似文献
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分析植物叶片(C)、氮(N)、磷(P)含量及其比值的季节动态, 不仅有助于认识植物生长发育和养分吸收利用等生理生态过程, 也有利于认识植物化学计量的动态平衡关系。该文选择内蒙古典型温带草原18种常见植物, 在生长季的6-9月, 每半月一次进行连续采样, 在此基础上分析了叶片C、N、P含量及其比值在生长季内的变化。主要结果: 1)植物叶片C、N、P含量及其比值的季节性变化在不同功能类群间不同步, 其中叶片N、P含量的季节变化体现了明显的稀释作用。2)叶片C、N、P含量及其比值在不同功能类群间差异显著, 单子叶、多年生禾草类的叶片N、P含量显著低于双子叶和多年生杂类草植物, 而其叶片C:N、C:P则高于双子叶和多年生杂类草植物。3)叶片N、P含量显著正相关, 叶片C:N和C:P分别与N和P含量显著负相关, 可能体现了植物体内营养元素间的内在耦合机制。4)叶片N含量与C:N, 叶片P含量与C:P以及叶片N含量与P含量均呈现等速生长关系, 且等速生长关系在生长季保持稳定。 相似文献
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本项研究自1983年起在锡林河中游对放牧退化的冷蒿(Artemisia frigida)占优势的草原群落变型进行封育恢复实验与长期监测。每年在植物生长季以15天为间隔进行取样测定,即每年测定9期,每期做10或20个1m×1m的样方。测定项目包括：群落中各植物种群的地上现存生物量、密度、高度、花(果)枝数等。还采用改进的样方方差法监测植物种群空间分布格局的动态。并同时在保护良好的羊草+大针茅(Leymus chinensis+Stipa grandis)群落中进行测定取得完全对应的数据,作为对照系列。以上两种群落的土壤水分与养分动态的长期监测由本站土壤组承担。根据连续十二年监测数据的分析,对退化草原群落的性质与特征提出以下的认识,并对退化草原恢复演替的驱动因素进行厂探讨。1．草原退化演替阶段是与一定强度的放牧压力保持平衡而相对稳定的群落变形,退化阶段取决于牧压强度与持续的年代。2．当群落退化到冷蒿为主要优势种的阶段时,与原生群落的种类组成相比,只发生一定的数量消长变化,对群落的物种丰富度影响不大。3．退化群落植物种群空间格局的均匀性较高,随着恢复演替的进展,因一些种群斑块增大而使空间不均匀性增强。4．退化群落与其原生群落的种—生物量关系呈对数正态模式,其演替过渡阶段成为分割线段模式,也反映出群落资源分配格局与群落空间格局的关系。5．退化草原的显著特征是植被生产力下降,冷蒿群落的生物量下降到原生群落的30％～40％,家畜嗜食的植物种减少50％～70％总生产力不足原生群落的30％。6．退化群落在自然封育条件下能够迅速恢复的原因,可归结为植物在削除放牧干扰后的种群拓殖能力与群落资源(水分,矿质养分等)的剩余。群落资源条件是种群拓殖的物质基础,从而成为恢复演替的动力。 相似文献
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定义植物个体小型化是在草原过度放牧条件下 ,草原植物植株变矮 ,叶片变短、变窄 ,节间缩短 ,以及根系分布浅层化等性状的集合。小型化个体的生态学属性介于环境饰变与生态型之间 ,特称之为扰动响应型。个体小型化逆转过程表现出集体行为 ;小型化个体具有维持其形状的保守性 ,变化的阶段性和突变性 ;小型化的逆过程即正常化过程 ,与演替时间有关。个体小型化是过度放牧下群落生产力衰退的重要表现 ,是对过度放牧的负反馈机制。在草原群落退化演替机理研究中 ,对个体小型化的深入认识是十分重要的环节。 相似文献
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深入认识植物功能性状的生态学含义, 对于阐明不同自然与人为干扰环境下的群落构建途径, 进一步揭示生态系统服务维持机制具有重要的理论意义。该文以内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原不同退化演替阶段的群落为研究对象, 分析了土壤养分与植物功能性状的变化特征及两者之间的关系。结果表明: (1)退化导致土壤养分含量逐渐减少, 全氮和全磷在未退化的羊草+杂类草群落与严重退化的羊草+冷蒿(Artemisia frigida)群落之间差异显著; (2)随着退化演替的进程, 群落最大高度和叶片碳氮比减小, 群落最大高度在未退化的羊草+杂类草群落与轻度退化的羊草+针茅(Stipa sp.)群落之间差异显著, 碳氮比在未退化的羊草+杂类草群落与严重退化的羊草+冷蒿群落之间差异显著; (3)不同退化演替阶段的群落, 其土壤养分对植物功能性状的影响有所差异。在羊草+针茅群落, 速效氮与群落最大高度、叶片木质素含量和叶片碳氮比均呈显著负相关关系。而在羊草+糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)群落中, 上述3种植物功能性状则表现为均与全磷含量显著正相关; (4)群落植物功能性状之间的关系也因退化阶段不同而有所不同。在轻度退化的羊草+针茅群落中, 叶片木质素含量与其他4个功能性状显著正相关, 叶片碳氮比与群落最大高度、叶干物质含量、木质素含量呈显著正相关关系。在严重退化的羊草+冷蒿群落中, 所有性状均呈极显著正相关关系。表明植物通过功能性状的协调或组合, 以适应贫瘠的土壤环境。上述结果深化了对典型草原退化演替的认识, 对退化草地的恢复与保护具有一定的指导意义。 相似文献
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内蒙古典型草原地带退化草原的恢复动态 总被引：47，自引：0，他引：47
对退化草原自然恢复演替过程的监测,是认识其恢复过程、机理、探讨恢复的限制因子和进一步制定快速、低投入生态恢复措施的基础。通过对内蒙古典型草原地带退化草原［星毛委陵菜（Potentila acaulis）、冷蒿（Artemisia frigida）和寸草苔（Carex duriuscula）等为主］封育恢复动态 8年的监测表明：在退化草原群落自然恢复过程中,植物高度上升;植被盖度和生物量先增加,尔后基本稳定,或略有下降的趋势。群落的物种丰富度增加微弱,这可能与该区草原植物和野生动物协同进化有关,同时与数千年的家畜放牧史有关。即植物物种对放牧有较大的耐性,停止放牧,物种的丰富度也增加较少;群落结构的变化主要表现在不同种群优势度的消长上。群落均匀度指数的动态过程分析表明,恢复8年的草原群落尚未达到天然草原状态,尚需进一步的监测研究。 相似文献
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根据１９８３年至今１２年定位监测的结果,提出了一个描述典型草原在过大的牧压下退化和封育恢复演替的数学模型。建模的生态学公设是：１．植物群落占据的空间范围内环境因素视为均匀一致;２．退化和恢复演替进程中尚未发生植物种的消失和侵入;３．牲畜采食将增大牧草死亡率;４．草原群落内植物种群的竞争存在一个优胜顺序;５．植物种群增长遵循逻辑斯蒂克规律。对这一模型的稳定性分析说明：１．退化草原长期围封后可恢复到顶极状态;２．随着牧压的增强,草原群落将达到一个新的退化状态;３．退化过程和恢复过程的轨迹是不同的;４．草场改良措施改变了草原群落的演替轨迹和速率,使优质牧草在较大的种群尺度下向顶极状态演替。 相似文献
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《植物生态学报》2021,44(11):1138
分析植物叶片(C)、氮(N)、磷(P)含量及其比值的季节动态, 不仅有助于认识植物生长发育和养分吸收利用等生理生态过程, 也有利于认识植物化学计量的动态平衡关系。该文选择内蒙古典型温带草原18种常见植物, 在生长季的6-9月, 每半月一次进行连续采样, 在此基础上分析了叶片C、N、P含量及其比值在生长季内的变化。主要结果: 1)植物叶片C、N、P含量及其比值的季节性变化在不同功能类群间不同步, 其中叶片N、P含量的季节变化体现了明显的稀释作用。2)叶片C、N、P含量及其比值在不同功能类群间差异显著, 单子叶、多年生禾草类的叶片N、P含量显著低于双子叶和多年生杂类草植物, 而其叶片C:N、C:P则高于双子叶和多年生杂类草植物。3)叶片N、P含量显著正相关, 叶片C:N和C:P分别与N和P含量显著负相关, 可能体现了植物体内营养元素间的内在耦合机制。4)叶片N含量与C:N, 叶片P含量与C:P以及叶片N含量与P含量均呈现等速生长关系, 且等速生长关系在生长季保持稳定。 相似文献
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围封草原枯落物累积通过改变水分和热量的再分配影响植物的生长发育。为探究不同植物种群对枯落物累积的适应性,2015—2017年在内蒙古围封典型草原设置了枯落物去除实验,对土壤温度和水分进行了原位监测,也对群落优势物种大针茅(Stipa grandis)和亚优势物种羊草(Leymus chinensis)种群的生长发育过程及种群数量特征进行了测定。结果表明：枯落物累积显著降低生长季表层和深层土壤温度(1.3—4.6℃和1.5—3.2℃),并提高表层和深层土壤水分(1.4%—10.4%和1.0%—5.0%)。枯落物累积对大针茅种群返青时间的延迟(16.9—24.2 d)显著高于羊草种群的(5.2—6.7 d),但对大针茅和羊草种群的营养生长期无显著影响。枯落物累积显著提高大针茅种群的高度但显著降低其盖度和地上生物量,引起大针茅种群的重要值显著降低(0.38→0.22)。枯落物累积显著提高羊草种群的高度、盖度和地上生物量,进而显著提高其重要值(0.16→0.28)。大针茅和羊草种群重要值排序的更替驱动围封草原植物群落演替。本研究从植物种群的角度为阐明围封草原群落结构与功能改变提供新视角,也为科... 相似文献
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以3种不同退化程度的温带典型草原(大针茅轻度退化、中度退化和重度退化)为研究对象,研究植被退化对温带典型草原土壤及根系碳氮含量及储量的影响。结果显示:(1)植被退化对地下根系碳含量影响不显著(P0.05),而对地下根系氮含量的影响显著(P0.05),中度退化样地根系氮含量显著高于轻度退化和重度退化样地(P0.05)。(2)植被退化对根系碳氮储量影响显著(P0.05),根系碳氮储量随着土层深度增加而减少,总根系碳氮储量随退化程度加剧而降低。(3)土壤有机碳、总碳和总氮含量及储量均受退化程度和采样深度的影响显著(P0.05),其含量随着土壤深度的增加而显著减少,随退化程度加剧而显著降低(P0.05)。(4)土壤是根系-土壤系统碳氮储存的最主要场所,储量占比90%以上。虽然土壤碳氮储量均存在表层聚集现象,但表层储量所占比例在各样地间差异显著(P0.05)。 相似文献
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Grazing is a traditional grassland management technique and greatly alters ecosystem nutrient cycling. The effects of grazing intensity on the nutrient dynamics of soil and plants in grassland ecosystems remain uncertain, especially among microelements. A 2‐year field grazing experiment was conducted in a typical grassland with four grazing intensities (ungrazed control, light, moderate, and heavy grazing) in Inner Mongolia, China. Nutrient concentration was assessed in soil and three dominant plant species (Stipa krylovii, Leymus chinensis, and Cleistogenes squarrosa). Assessed quantities included four macroelements (carbon (C), nitrogen (N), phosphorus (P), and magnesium (Mg)) and four microelements (copper (Cu), iron (Fe), manganese (Mn), and zinc (Zn)). Soil total C, total N, total P, available N, and available P concentrations significantly increased with grazing intensity but soil Mg, Cu, Fe, Mn, Zn concentrations had no significant response. Plant C concentration decreased but plant N, P, Mg, Cu, Fe, Mn, and Zn concentrations significantly increased with grazing intensity. In soil, macroelement dynamics (i.e., C, N, and P) exhibited higher sensitivity with grazing intensity, conversely in plants, microelements were more sensitive. This result indicates macroelements and microelements in soil and plants had asymmetric responses with grazing intensity. The slopes of nutrient linear regression in C. squarrosa were higher than that of S. krylovii and L. chinensis, indicating that C. squarrosa had higher nutrient acquisition capacity and responded more rapidly to heavy grazing. These findings indicate that short‐term heavy grazing accelerates nutrient cycling of the soil–plant system in grassland ecosystems, elucidate the multiple nutrient dynamics of soil and plants with grazing intensity, and emphasize the important function of microelements in plant adaptation in grazing management. 相似文献
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收集全球803种木本植物叶片硅（Si）、钙（Ca）数据,研究不同木本植物生活型（常绿植物以及落叶植物、针叶植物以及阔叶植物）叶片Si、Ca元素的化学计量学特征及其与纬度、气候因子（年平均温度,年平均降水量）间的关系。结果表明：（1）全球尺度上木本植物叶片Si、Ca含量存在较大变异性,且含量均低于中国境内的研究结果;（2）不同生活型树种间存在差异,针叶树叶片Si含量及Ca/Si显著高于阔叶树,落叶树叶片Si、Ca含量及Ca/Si均显著高于常绿树种;（3）随着纬度升高、年平均温度及年平均降水量的下降,全球尺度木本植物叶片Si、Ca含量显著升高,而Ca/Si显著下降;（4）不同生活型木本植物对气候因子的响应不同,除针叶及落叶树种的Ca含量外,其余各生活型树种Si、Ca含量与纬度及气候因子显著相关,随着纬度升高而升高,随年平均温度及年平均降水量的升高而降低,且随着年平均温度的降低,常绿及阔叶树种叶片Si含量下降速度显著高于落叶及针叶树种。研究结果能够为全球尺度生态化学计量学模型的发展提供数据基础,有助于更好地理解和模拟区域乃至全球尺度上纬度和气候因子对植物叶片Si、Ca含量的影响。 相似文献
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通过比较实验导出用于研究草原群落中不同植物种群起始吸水层研究方法,暂称之为\"土体挖空法\"。该方法是将土壤剖面的下部挖空,保留上面0—5、0—10、0—15 cm的土层和上面的全部植物,当从地表浇的水在被挖空部分的向下表面开始渗出时测定哪些植物种群吸收了水分。实验中用于检验植物是否吸水的方法是用水势仪测定法。在内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场中国科学院草原生态系统定位研究站的实验样地上,通过对处于不同退化恢复演替阶段的草原群落中主要植物种群的研究得出以下结论:1)同一群落中不同植物种间根系起始吸水层存在差异,在恢复群落中存在根系起始吸水位置的生态位分离和重叠现象,其中黄囊苔草(Carex korshinskyi)、冷蒿(Artemisia frigida)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)的起始吸水层位置表明它们在对土壤中水资源利用空间维上存在空间生态位重叠现象;羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)、米氏冰草(Agropyron michnoi)之间也存在类似的生态位重叠;两组植物种群间存在对土壤中水资源利用空间维上的空间生态位分离现象。2)无论是否退化的草原群落,其中黄囊苔草、冷蒿、糙隐子草的根系起始吸水层深度保持不变;在严重退化的群落中羊草、大针茅、米氏冰草同种个体的起始吸水层则变浅,即呈浅层化分布现象。退化群落中,植物体小型化和根系浅层化的同时植物根系对水分吸收的起始位置总体呈浅层化。3)典型草原群落中各植物种群间存在较大幅度的生态位重叠和一定的生态位分离,其中生态位分离的幅度较小,重叠的程度较大。 相似文献
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植物细根养分生态化学计量特征是植被适应土壤环境的一种策略.为了解喀斯特地区不同林地类型细根碳(C)氮(N)磷(P)的生态化学计量比值的季节变化及其影响因素,该文研究了喀斯特地区灌木林和乔木林活细根和死细根的C、N、P含量和比值及其与环境因子的关系.结果表明:(1)总体上乔木林两类细根C、N、P含量高于灌木林,表明乔木物种细根对养分的吸收和储存比灌木物种更强.另外,两种林地类型活细根C含量显著高于死细根(P＜0.05),而活细根N、P含量则低于死细根.(2)两种林地类型的两类细根C含量在雨季均低于旱季;灌木林活细根N、P含量在雨季高于旱季,而乔木林相反.灌木林活细根C∶N、C∶P和N∶P比值在雨季均低于旱季;乔木林两类细根的C∶N和C∶P比值在雨季高于旱季,而N:P比值则是雨季低于旱季.雨季较低的活细根N:P比值,表明灌木林和乔木林的植物在雨季的P限制程度较低.(3)两种林地类型上坡两类细根的C含量均高于中坡和下坡,而灌木林下坡N、P含量相对较高,乔木林中坡N、P含量相对较高;灌木林上坡两类细根C∶N、C∶P、N∶P比值相对较高,乔木林下坡两类细根的C∶N比值高于其他坡位而C∶P和N∶P比值是上坡高于其他坡位,表明两种林地中的植物在上坡受P限制影响较强,在中下坡受影响较弱.(4)冗余分析表明,林地类型、有效磷、季节是细根C、N、P养分含量及比值的主要影响因子,它们的单独解释量分别为18.8％、6.6％、6.5％.上述结果表明,在人工促进植被恢复时应考虑适当的林地类型、季节以及坡位差异造成的N∶P比值变化的影响,以便加快喀斯特生态系统的恢复. 相似文献
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《植物生态学报》2017,41(3):325
Aims The increase in atmospheric nitrogen (N) deposition has accelerated N cycling of ecosystems, probably resulting in increases in phosphorus (P) demand of ecosystems. Studies on the effects of artificial N:P treatment on the growth and carbon (C), N, P ecological stoichiometry of desert steppe species could provide not only a new insight into the forecasting of how the interaction between soils and plants responses to long-term atmospheric N deposition increase, but also a scientific guidance for sustainable management of grassland in northern China under global climate change. Methods Based on a pot-cultured experiment conducted for Glycyrrhiza uralensis (an N-fixing species) during 2013 to 2014, we studied the effects of different N:P supply ratios (all pots were treated with the same amount of N but with different amounts of P) on aboveground biomass, root biomass, root/shoot ratio, and C:N:P ecological stoichiometry both in G. uralensis (leaves and roots) and in soils. Additionally, through the correlation analyses between biomass and C:N:P ecological stoichiometry in leaves, roots, and soils, we compared the differences among the C:N:P ecological stoichiometry of the three pools, and discussed the indication of C:N:P ecological stoichiometry in soils for the growth and nutrient uptake of G. uralensis. Important findings The results showed that, reducing N:P decreased C:P and N:P ratios both in G. uralensis (leaves and roots) and in soils but increased aboveground biomass and root biomass of G. uralensis, indicating that low to moderate P addition increased P availability of soils and P uptake of G. uralensis. However, excessive low N:P (high P addition) led to great decreases in soil C:P and N:P ratios, thus hindering N uptake and the growth of G. uralensis. C:N:P ratios in the two pools of G. uralensis (especially in leaves) had close correlations with soil C:N:P ratio, indicating that the change in soil C:N:P ratio would have a direct influence on plants. Our results suggest that, through regulating C:N:P ratio in leaves and soils, appropriate amounts of P addition could balance soil P supply and plant P demand and compensate the opposite influences of long-term atmospheric N deposition increase on the structure of desert steppe. 相似文献
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《植物生态学报》2016,40(12):1257
AimsThe carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) stoichiometry (C:N:P) of soil profoundly influences the growth, community structure, biomass C:N:P stoichiometry, and metabolism in microbes. However, the relationships between soil and microbes in the C:N:P stoichiometry and their temporal dynamics during ecosystem succession are poorly understood. The aim of this study was to determine the temporal patterns of soil and microbial C:N:P stoichiometry and their relationships during ecosystem succession.MethodsAn extensive literature search was conducted and data were compiled for 19 age sequences of successional ecosystems, including 13 forest ecosystems and 6 grassland ecosystems, from 18 studies published up to May 2016. Meta-analyses were performed to examine the sequential changes in 18 variables that were associated with soil and microbial C, N and P contents and the stoichiometry. Important findings (1) There was no consistent temporal pattern in soil C:N along the successional stages, whereas the soil C:P and N:P increased with succession; the slopes of the linear relationships between soil C:N:P stoichiometry and successional age were negatively correlated with the initial content of the soil organic C within given chronosequence. (2) There was no consistent temporal pattern in microbial C:N:P stoichiometry along the successional stages. (3) The fraction of microbial biomass C in soil organic C (qMBC), the fraction of microbial biomass N in soil total N, and the fraction of microbial biomass P in soil total P all increased significantly with succession, in consistency with the theory of succession that ecosystem biomass per unit resource increases with succession. (4) The qMBC decreased with increases in the values of soil C:N, C:P, or N:P, as well as the stoichiometric imbalances in C:N, C:P, and N:P between soil and microbes (i.e., ratios of soil C:N, C:P, and N:P to microbial biomass C:N, C:P, and N:P, respectively). The C:N, C:P, and N:P stoichiometric imbalances explained 37%-57% variations in the qMBC, about 7-17 times more than that explainable by the successional age, illustrating the importance of soil-microbial C:N:P stoichiometry in shaping the successional dynamics in qMBC. In summary, our study highlights the importance of the theories of ecosystem succession and stoichiometry in soil microbial studies, and suggests that appropriately applying macro-ecological theories in microbial studies may improve our understanding on microbial ecological processes. 相似文献