刈割留茬高度和不同播种组合对人工草地初级生产力和物种丰富度的影响

采用7种播种方式(3种单播和4种混播)和3种刈割留茬高度裂区试验,测定了青藏高原高寒地区人工建植3年的垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)和羊茅(Festuca ovina)草地地上生物量、物种丰富度以及杂草生物量,以分析刈割对青藏高原人工草地初级生产力和物种丰富度的影响。结果显示:(1)在草地建植第2年,不刈割与刈割留茬60和20 mm的草地初级生产力均有显著差异;留茬60和20 mm刈割使单播草地的平均初级生产力分别降低20%和27%,使混播草地的平均初级生产力分别降低29%和37%。(2)草地建植第3年,不刈割、留茬60和20 mm 3个处理间的草地生产力均差异极显著;留茬60和20 mm刈割使单播草地的平均生产力分别降低19%和36%,使混播草地的平均生产力分别降低4%和18%。研究表明,刈割显著降低了人工草地的初级生产力,同时显著增加了垂穗披碱草单播草地的物种丰富度和杂草生物量以及3种牧草混播草地物种丰富度,其他播种草地的物种丰富度和杂草生物量与不刈割草地均无显著差异。     

高寒矮嵩草草甸两种主要植物耐牧性的比较

通过野外控制实验,研究了刈割(留茬3 cm、留茬1 cm及不刈割)、施肥(施肥、不施肥)和浇水(浇水、不浇水)处理对高寒草甸矮嵩草(Kobresia humilis)和垂穗披碱草(Elymus nutans)补偿高度、株高相对生长率、比叶面积、叶片净光合速率和地上总生物量的影响.结果表明:2物种的株高和地上总生物量在刈割后均为低补偿响应,但其株高相对生长率显著提高,并均随年份而增加;垂穗披碱草比叶面积、叶片净光合速率和地上总生物量对刈割损伤更加敏感;尽管施肥能显著提高2物种上述各项指标,但在不同处理条件下矮嵩草的耐牧性指数均小于垂穗披碱草;浇水的作用不显著.说明2物种的耐牧性依赖于土壤养分资源获得性,矮嵩草的耐牧性强于垂穗披碱草.     

光照，施肥及刈割对垂穗披碱草生长的影响

以甘南高寒草甸常见牧草垂穗披碱草（Elymus nutans）为研究对象，比较不同光照、肥力条件下，垂穗披碱草对刈割的生长和补偿反应。研究发现，光照和肥力存在交互作用。施肥、中度光照下，未刈割单株垂穗披碱草地上生物量最大，为3．239g。施肥、中度光照下，比较刈割植株地上生物量补偿发现：晚期刈割单株地上生物量的补偿大于早期刈割；刈割强度无显著影响；刈割两次单株地上生物量的补偿最大。施肥、中度光照、晚期、轻度、一次刈割时，单株垂穗披碱草地上生物量累积最大，为4．500g。全光照、未施肥条件下，刈割对单株地上生物量的补偿无影响。就补偿机制而言，植株地上生物量的增加以地下生物量为代价。     

青藏高原东缘人工草地群落结构和土壤养分对选择效应的影响

实验以青藏高原高寒草地常见物种垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)和羊茅(Festuca ovina)为材料,通过建植单、混播植物群落,及连续5年对其生产力的测定,来探索物种组成、丰富度、播种密度和土壤养分对群落选择效应的影响,以及群落选择效应随时间的变化趋势。结果表明:凡包含有垂穗披碱草物种的群落均有较高的选择效应,说明物种组成显著影响群落的选择效应;实验初期,群落选择效应随物种丰富度和播种密度的增大而升高;然而,随着生长年限的延长,物种丰富度和密度的效应却呈逐减弱趋势;施肥对群落选择效应的影响从最初的显著提高转变为影响不显著,到最后反而减弱了群落的选择效应;从群落成长过程来看,群落的选择效应值有逐渐减弱的趋势。     

刈割、施肥和浇水对垂穗披碱草补偿生长的影响

植物的补偿生长特性受放牧强度和生境资源获得性的影响。通过为期2年的野外控制实验,研究了刈割高度(留茬1cm、3cm及不刈割)、施肥(施、不施)和浇水(浇、不浇)处理对垂穗披碱草(Elymus natans)补偿生长的影响,并结合对各处理分株密度、比叶面积、净光合速率和相对生长率的变化研究,探讨了其补偿生长机制。结果表明:刈割后垂穗披碱草分株种群密度显著增加,补偿生长高度显著降低,比叶面积和相对生长率随刈割强度增加而呈上升趋势,叶片净光合速率变化不显著;施肥能显著增加垂穗披碱草的补偿生长高度、比叶面积、叶片净光合速率和相对生长率;浇水处理以及刈割、浇水、施肥处理之间的交互作用均不显著。可见,在刈割条件下,垂穗披碱草具有一定的密度补偿机制,但由于刈割抑制补偿性高生长,导致分株高度出现低补偿。因此,即使刈割后比叶面积和株高相对生长率显著增加,也不一定必然引起株高的超补偿;但施肥可显著提高垂穗披碱草的补偿能力,增加耐牧性,证实了改进后的限制资源模型的预测。     

物种组成、丰富度、播种密度和土壤养分对群落补偿效应的影响

为了明确物种组成、丰富度、播种密度和土壤养分对群落补偿效应的影响,以及群落补偿效应随时间的变化趋势,本文以青藏高原高寒草地常见物种垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)和羊茅(F.ovina)为材料,通过建植不同物种组合的单、混播草地,连续5年对不同群落的生产力进行了测定,结果表明:物种组成显著影响群落的补偿效应;在施肥情况下,物种丰富群落有较高的补偿效应;实验初期,随着播种密度的增加,群落补偿效应有降低趋势,但随着生长年限的增加,密度对补偿效应的影响变得不显著;施肥显著提高了群落的补偿效应;随着生长年限的延长,群落补偿效应有升高趋势。     

亚高寒草甸群落结构决定群落生产力实例验证

在植物物种丰富度与生产力之间关系的研究中,多以物种丰富度和生产力作为双变量,常常忽略在同一物种丰富度水平下可能影响群落生产力的其他因素,例如物种组合与组成等。该研究采用盆栽法,以中华羊茅(Festuca sinensis)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、鸭茅(Dactylis glomerata)和紫花苜蓿(Medicago sativa)为研究对象,设置4个物种丰富度水平(1、2、3、4),并在最高物种丰富度水平下,保持总种植密度不变,改变各组成物种的相对比例(10%、20%、30%、40%),探讨群落物种组合、组成及物种所属功能群对群落生产力的影响。结果表明:1)在较低物种丰富度下,群落生产力随物种丰富度增加而增加,在较高物种丰富度下,群落生产力随物种丰富度的增加不再显著变化。2)群落物种组合及组成对群落生产力具有显著影响,配置垂穗披碱草的群落及垂穗披碱草占比大的群落具有更高生产力。3)混播物种所属功能群对群落生产力具有显著影响,豆科植物对其他混播物种生产力表现出促进或抑制作用,禾本科物种垂穗披碱草对群落生产力有正效应，中华羊茅和鸭茅对群落生产力影响不明显。由此推测,物...     

种群密度与施肥对垂穗披碱草刈割后补偿作用的影响

 以甘南亚高山草甸常见牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)为对象,通过考察种群密度、施肥与刈割处理等对植物生长和生殖的影响效应,比较了垂穗披碱草在5个密度及2个施肥实验处理条件下对4种刈割处理的补偿性反应特点。结果表明,在所有密度及施肥处理条件下,早期轻度刈割处理 (分蘖期刈割,留茬4 cm) 都有利于植物的补偿作用,后期重度处理 (拔节期刈割,留茬2 cm) 可显著降低植物的地上部分生物量及生殖部分干重 (穗重)。在不施肥情况下,刈割对垂穗披碱草的影响程度随种群密度而加大,在低密度处理中早期轻度刈割的植物发生了超补偿。可以认为,低密度种群中植物具有较多的分蘖是植物在刈割后表现出较高补偿能力的一个重要生物学原因。实验还发现,施肥可提高植物个体的分蘖能力和秆叶再生能力,因而总体上可增强植物的补偿能力,并且在中等密度条件下垂穗披碱草的补偿能力较强,尽管没有发生超补偿现象。不过,施肥主要是有利于植物地上营养器官的补偿,生殖器官的补偿程度较小一些。试验结果对科学管理人工草场具有一定的指导意义。     

补偿能力和适口性对放牧群落植物优势度的影响

通过模拟刈割试验和样方调查,研究了9种植物的补偿能力及其在放牧群落中优势度变化趋势.结果表明：多数植物的补偿能力与适口性有一定的相关性,适口性较好的多枝黄芪、金花苜蓿、矮嵩草及珠芽蓼的补偿指数较高,分别为1.013、0.907、0.849和0.802,垂穗披碱草(0.668)次之,适口性差的藏蒲公英、獐牙菜及细叶亚菊的补偿指数较低,分别为0.649、0.587和0.553;中华羊茅的适口性较好，但其补偿指数最低,为0.473.优势度变化呈增加型、减少型、中性3种放牧反应类型，其中,中华羊茅为减少型,多枝黄芪、珠芽蓼、垂穗披碱草为中性型,其余5种为增加型.补偿能力、适口性在一定程度上可以解释植物在放牧群落中优势度的变化趋势.     

高原鼠兔刈割行为与栖息地植物群落的关系

采用观察法和样条法对不同栖息地高原鼠兔刈割植物的行为、相对频次、生物量百分比以及刈割植物与鼠兔冬季食物组成之间的关系进行了分析,并阐述了高原鼠兔刈割植物的生物学意义.结果表明:高原鼠兔刈割植物始于每年的6月下旬,早于其它草原小型哺乳动物贮草时间.不同栖息地鼠兔对植物的刈割频次和生物量比例并非完全一致.在矮嵩草草甸,鼠兔刈割频次较高的为垂穗披碱草、二柱头藨草、甘肃棘豆、短穗兔耳草、铺散亚菊和鹅绒萎陵菜;这些植物生物量所占比例亦较高,仅短穗兔耳草比例较低;在垂穗披碱草草甸,鼠兔刈割频次较高的为垂穗披碱草和早熟禾;垂穗披碱草生物量较高;而在杂类草草甸,鼠兔主要刈割植物为铺散亚菊、大籽蒿、黄帚橐吾、长茎藁本和圆齿狗娃花,生物量比例较高的主要为铺散亚菊.相似性分析结果表明,不同栖息地间鼠兔刈割植物频次和生物量比例差异较大,相似性系数最大分别为0.7862和0.6100,最小仅为0.1422和0.1035,而同一栖息地间鼠兔刈割植物频次和生物量差异相对较小,相似性系数最高达0.9203和0.8490,最小亦达到0.6662和0.4440,表明栖息地变化对鼠兔刈割植物频次和比例有明显的影响作用.鼠兔刈割主要植物频次和生物量比例与冬季主要食物组成的相关分析结果表明,生物量比例与主要食物组成呈显著的正相关(r=0.8412,df=6,P<0.05),而刈割植物频次与主要食物相关不显著.     

青藏高原东缘人工草地群落物种丰富度对杂草入侵的影响

物种丰富度和生态系统功能间的关系是近年来生物多样性研究的中心问题,其中群落抗杂草入侵是其功能的重要表现形式。本文利用青藏高原东缘地区3种野生优良牧草：垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)和羊茅(F. ovina),构建人工草地群落,探讨了物种丰富度与杂草入侵能力间的相互关系及其潜在的作用机理。结果表明：随着群落中物种丰富度的增加,入侵杂草的物种数、秧苗数和生物量均表现为显著下降趋势(P＜0.05);杂草的物种数、秧苗数和生物量间存在极显著的正相关(P＜0.01);群落的物种丰富度与入侵杂草间的负相关关系可能是选择效应和补偿效应共同作用的结果;2004—2007年,群落中入侵杂草的物种数和生物量有增加趋势,而秧苗数的变化趋势不明显。     

Interspecific interactions under fertilization among Elymus nutans,Festuca sinensis and Festuca ovina on the eastern Qinghai‐Tibetan plateau

A field replacement experiment was used to study the interspecific interaction among three perennial grasses (Elymus nutans, Festuca sinensis and Festuca ovina) that are distributed widely on the east Qinghai‐Tibetan plateau. The experiment consisted of four different species mixtures at four seeding densities and two fertilizer levels. Above‐ground biomass, relative yield and complementary effect were determined from harvested shoot dry weights. The results showed that above‐ground biomass was greater in all species mixtures than in monocultures. The difference between the observed and expected relative yield was greater than zero in all mixtures for E. nutans and was greater than zero in the F. sinensis/F. ovina mixture, but was below zero in all other mixtures for F. sinensis, and was below zero in all mixtures for F. ovina. The complementary effect was more negative across all seeding densities except at a seeding density of 400 seeds/m², and was negative across all mixtures except the F. sinensis/F. ovina mixture. In addition, fertilization had an insignificant impact on the relative yield, but a significant impact on the complementary effect. Fertilization enhanced negative interspecific interaction among the species.     

高寒草场优势杂草黄帚橐吾水浸液对牧草的化感作用

研究了高寒草场中主要毒杂草——黄帚橐吾水浸液对同域分布的5种牧草的化感作用.将反应指数(RI)相加平均后分为一、二、三级敏感指数,分别评价不同测定指标、不同发育期和物种水平对化感作用的敏感性;从供体角度对相应RI值做同样处理,以综合评价不同水浸液及其不同浓度的化感效应.结果表明,5种牧草对黄帚橐吾化感作用的敏感性从强到弱依次为早熟禾>大雀麦>中华羊茅>羊茅>垂穗披碱草;牧草种子萌发期的敏感性强于幼苗生长期,尤以萌发指数受化感作用的影响明显.黄帚橐吾根、叶水浸液对牧草生物测定结果大多达到显著差异水平,物种水平的化感效应均表现为抑制作用,说明雨水淋溶是黄帚橐吾向环境中释放化感物质的途径之一.黄帚橐吾根部化感效应强于叶片,可能与其地下种间激烈的资源竞争有关.化感作用在增强黄帚橐吾生存竞争力、扩大种群和入侵草场中起着不容忽视的作用,可能是黄帚橐吾单优势种群落形成和草场退化的原因之一.     

土壤肥力和物种属性决定亚高寒草甸实验群落的生产力

  生物多样性与生态系统功能之间的关系及其形成的内在机制还存在很多争议。为了揭示植物群落生产力形成的生态学机制, 采用盆栽方法探讨了物种多样性、物种属性以及施肥水平与植物群落生产力之间的关系。研究结果显示: 在不施肥和每盆施5.0 g磷酸二铵的条件下, 随着物种多样性的增加, 地上生物量增加不显著; 在每盆施10.0 g磷酸二铵的条件下, 随着物种多样性的增加, 地上生物量显著增加。相对于中华羊茅(Festuca sinensis)而言, 垂穗披碱草(Elymus nutans)和垂穗鹅观草(Roegneria nutans)对群落生产力的贡献较大, 但在不同施肥水平和播种密度下, 其影响不完全相同。这表明物种多样性对群落生产力的影响随着土壤肥力的变化而变化; 并且植物群落生产力受组成群落的物种属性影响较大, 而物种属性又与特定时间和特定生境下资源的利用方式相联系。在高肥力水平下, 物种多样性之所以对群落生产力具有正效应, 可能是因为高肥力水平增加了可利用的生态位空间, 最终仍体现在物种组合上。因此, 植物群落的生产力与物种多样性之间没有必然的联系, 而与土壤肥力和土壤肥力决定的物种属性有关。     

Adaptive divergence and speciation among sexual and pseudoviviparous populations of Festuca

Pseudovivipary is an environmentally induced flowering abnormality in which vegetative shoots replace seminiferous (sexual) inflorescences. Pseudovivipary is usually retained in transplantation experiments, indicating that the trait is not solely induced by the growing environment. Pseudovivipary is the defining characteristic of Festuca vivipara, and arguably the only feature separating this species from its closest seminiferous relative, Festuca ovina. We performed phylogenetic and population genetic analysis on sympatric F. ovina and F. vivipara samples to establish whether pseudovivipary is an adaptive trait that accurately defines the separation of genetically distinct Festuca species. Chloroplast and nuclear marker-based analyses revealed that variation at a geographical level can exceed that between F. vivipara and F. ovina. We deduced that F. vivipara is a recent species that frequently arises independently within F. ovina populations and has not accumulated significant genetic differentiation from its progenitor. We inferred local gene flow between the species. We identified one amplified fragment length polymorphism marker that may be linked to a pseudovivipary-related region of the genome, and several other markers provide evidence of regional local adaptation in Festuca populations. We conclude that F. vivipara can only be appropriately recognized as a morphologically and ecologically distinct species; it lacks genetic differentiation from its relatives. This is the first report of a 'failure in normal flowering development' that repeatedly appears to be adaptive, such that the trait responsible for species recognition constantly reappears on a local basis.     

Mycorrhizal inoculation of cloned hazels by Tuber melanosporum: effect of soil disinfestation and co-culture with Festuca ovina

A pot experiment was conducted to determine the effects of soil disinfestation and presence of Festuca ovina L. on the formation of Tuber melanosporum Vitt. mycorrhizae by Corylus avellana L. Festuca ovina reduced colonization of young hazels by T. melanosporum. Co-culture with F. ovina resulted in necrosis of hazel roots, leading to 33% plant mortality. The surviving hazels were poorly colonized by T. melanosporum and highly colonized by other symbionts. Roots of F. ovina did not seem to attract mycelium or to be infected by T. melanosporum. Relatively poor mycorrhizal colonization developed in non-disinfested soil containing native inoculum of Tuber melanosporum. Mycorrhization by T. melanosporum developed very efficiently in disinfested soil inoculated with a spore suspension with relatively little colonization by competing symbionts. Growth of host plant was also affected.     

生化他感作用与高寒草甸上人工草场自然退化现象的研究

细叶亚菊是海北地区垂穗披碱草人工草场上主要入侵杂草之一。本文探讨了垂穗披碱草和细叶亚菊草种间抑制与促进作用以及细叶亚菊各种代谢产物对垂穗披碱草种子萌发与幼苗生长的抑制作用。实验表明:在垂穗披碱草人工草场自然退化过程中存在着生化他感作用。牧草的自然退化速度与主要杂草入侵程度呈明显的相关性。     

青藏高原东部高寒草甸54种禾本科植物种子的萌发特性

 在实验室条件下观测了青藏高原东部高寒草甸54种禾本科植物的种子萌发特点。结果发现：在54种植物中,有43种植物种子萌发率都达到了50%,其中萌发率80%以上的物种有26种,60%～80%的有11种,40%～60%的有8种,20%～40%的有5种,小于20%的有4种;萌发开始时间为3～5 d的植物有14种,6～8 d的植物有29种,9～10 d的植物有10种,大于10 d的 有1种;萌发持续时间为1～7 d的植物有16种,8～14 d的植物有28种,15～21 d的有10种;达50%萌发率的时间为1～7 d的植物有11种,8～14 d的植物有27种, 大于14 d的植物有5种,萌发率一直没达到50%的植物有11种。这些植物显示了4种萌发类型：爆发型、过渡型、缓萌型（萌发率大于50%的物种）和低萌型（萌发率小于50%的物种）。