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。     

刈割、施肥和浇水对矮嵩草补偿生长的影响

通过对青海海北高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸进行为期3年的野外控制试验, 研究了刈割(留茬1 cm、3 cm及不刈割)、施肥(2.5 g·m^-2尿素+ 0.6 g·m^-2磷酸二胺、不施肥)和浇水(20.1 kg·m^-2、不浇水)处理对矮嵩草补偿生长(包括分株密度、株高和分株地上生物量)的影响, 及其比叶面积、叶片净光合速率和相对增长率的变化, 探讨矮嵩草补偿生长的机制。研究结果表明: 刈割后, 矮嵩草的补偿生长高度和比叶面积显著降低; 分株密度有增加的趋势, 但会随刈割强度的增加而下降; 株高和生物量的相对增长率随刈割强度的增加而呈上升趋势; 补偿地上生物量在重度刈割处理下最高。施肥能显著增加矮嵩草的补偿高度、分株密度、补偿地上生物量、株高相对增长率、生物量相对增长率、比叶面积和净光合速率; 与不浇水处理相比, 浇水处理对重度刈割处理下的分株地上生物量、密度相对增长率、比叶面积和净光合速率无影响, 而显著降低了中度刈割处理下的补偿高度和株高相对增长率, 提高了不刈割处理下的分株密度和重度刈割处理下的生物量相对增长率。刈割、施肥和浇水处理的交互作用也显示出刈割与施肥对矮嵩草补偿生长具有拮抗效应, 而刈割与浇水具有协同效应。上述结果说明, 矮嵩草在刈割后可通过增加分株密度和相对增长率等途径来提高补偿能力, 弥补在生长高度上出现的低补偿, 而施肥可显著抵消刈割的不利影响, 提高矮嵩草的补偿能力。     

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。     

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。     

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。     

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。     

高寒草甸对刈割、施肥和浇水发生响应的最优植物性状集和功能型

基于植物性状和功能型的特征变化对于研究植被动态和生态系统功能变化具有重要意义。通过在高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为期5年(2007-2011年)的刈割(不刈割、留茬3 cm、留茬1 cm)、施肥(施肥、不施肥)和浇水(浇水、不浇水)控制实验, 采用递归算法(recursive algorithm)和多元回归分析筛选对模拟放牧发生响应的最优植物性状集和响应功能型, 以及影响群落生产力变化的作用功能型。研究结果显示: (1)在不施肥不浇水、仅施肥、仅浇水和既施肥又浇水4种条件下的最优植物性状集不同, 它们分别是叶缘形状-株高-叶干质量-比叶面积、生活周期-株高-叶干质量-比叶面积、生活周期-叶片叶绿素含量-叶表面结构-株高-叶干质量-比叶面积和繁殖结构-叶缘-株高。其中, 株高、叶干质量和比叶面积是对刈割和土壤资源变化更为敏感的植物性状。(2)在这4种处理条件下, 共获得14个最优响应功能型和4个作用功能型。作用功能型对群落生产力变异的解释能力在50.3%-86.4%之间。(3)最优响应功能型和作用功能型分别占功能型总数的70%和20%。作用功能型占最优响应功能型的28.5%, 两者间仅存在部分重叠。上述结果说明, 植物功能性状和功能型变化能够准确地反映植被的放牧响应和生态系统功能变化, 但是不同资源条件下群落的最优响应性状集和功能型不同。作用功能型是同时反映植被放牧响应和生态系统功能变化的最优功能型。     

刈割、施肥对高寒草甸物种多样性与生态系统功能关系的影响及群落稳定性机制

植物群落中不同“功能身份”物种的多样性与特定生态系统功能之间具有何种关系及其作用机制尚不明确。通过在高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为期5年的刈割(不刈割、留茬3 cm、留茬1 cm)、施肥(施肥、不施肥)和浇水(浇水、不浇水)控制实验, 研究了刈割与土壤资源获得性梯度上不同“功能身份”物种(群落中所有物种、响应物种、作用物种和共有物种)的多样性变化与群落地上净初级生产力和稳定性的关系以及稳定性机制。研究结果显示: 群落中响应物种、作用物种和共有物种数分别占全部物种数的36.6%、18.3%和64.8%, 物种多样性对生态系统功能具有不同的效应, 净初级生产力主要受响应物种和作用物种的多样性变化影响, 而稳定性则主要由共有物种的多样性变化决定; 群落稳定性的维持主要依赖于共有物种的多样性增加, 其作用机制是投资组合效应, 而超产效应和异步性效应对稳定性并无作用; 刈割和施肥对物种多样性、稳定性和净初级生产力具有相反的影响, 前者能增加物种多样性和稳定性, 并降低净初级生产力, 而后者的作用正相反。这与群落中全部物种的多样性变化受刈割影响较大, 而作用物种的多样性变化受资源获得性影响较大有关。上述结果表明高寒草甸生态系统地上净初级生产力主要由少数影响生产力的作用物种的多样性决定, 而稳定性则由大量共有物种的多样性所掌控。投资组合效应是物种多样性导致稳定性的机制。由于群落中不同物种的多样性效应具有分异性, 对于特定的生态系统功能而言, 物种的“功能身份”可能比物种多样性本身更重要, 不加区别地笼统定义物种多样性与生态系统功能的关系可能欠妥。     

刈割、施肥和浇水对高寒草甸物种多样性、功能多样性与初级生产力关系的影响

通过在高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为期4年的刈割(留茬1 cm、3 cm及不刈割)、施肥(尿素7.5 g·m^-2·a^-1+磷酸二铵1.8 g·m^-2·a^-1、不施肥)和浇水(20.1 kg·m^-2·a^-1、不浇水)控制实验, 对该生态系统中功能多样性与物种多样性的变化及其与初级生产力关系进行了研究。结果表明: 刈割和施肥显著影响植物性状和生产力, 而浇水作用微弱。刈割对物种多样性无影响, 但对不同功能多样性指数的影响不同; 施肥降低了物种多样性和以所有性状(除植株高度外)量化的功能多样性; 浇水仅对物种丰富度有微弱影响。各功能多样性的平均值能更好地反映群落物种间的功能差异。功能多样性和物种多样性呈正相关或不相关, 且二者与初级生产力的关系可表现为正相关、负相关和不相关, 说明三者间的关系是性状依赖的, 并受生境资源状况和刈割扰动的影响。植物功能性状对群落初级生产力有更加直接的影响。在考虑生物多样性对生态系统功能的影响时, 应更加注重对植物功能属性变化的研究。     

施肥和刈割对垂穗披碱草（Elymus nutans）、中华羊茅（Festuca sinensis）和羊茅（Festuca ovina）种间竞争力的影响

试验选用青藏高原东部高寒草甸普遍存在的3种禾本科牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)以及羊茅(Festuca ovina)进行种间竞争的野外研究.通过测定3种牧草生物量的干重,对其进行方差分析并计算了相对产量总和(RYT)以及竞争率(CR).结果如下:对实验物种竞争率(CR)的分析表明垂穗披碱草的竞争力最强,中华羊茅次之,羊茅最差.施肥和刈割处理对于原来的竞争格局没有影响,即在施肥、刈割及其交互作用下3种牧草的竞争等级均是一致的.对试验物种混播的相对产量总和(RYT)的分析表明:在中华羊茅与垂穗披碱草的混播中,两种组成物种利用相同的资源,表现出相互竞争的趋势,这种趋势是非密度依赖的;垂穗披碱草和羊茅混播,在低密度时,羊茅和垂穗披硷草可以共享资源,但是随着密度增加,羊茅和垂穗披碱草表现出竞争相同资源的趋势;在中华羊茅和羊茅的混播中,二者在生长过程中能够共享资源,有相互促进的趋势,表现出共生的关系,且是非密度依赖的.     

Diet segregation between two sympatric 'small'Barbus spp: an experimental study of mechanisms

Gut contents of two co‐occurring species of 'small' diploid barbs (<10  L _F cm) in Lake Tana revealed that zooplankton is the major diet component for B. tanapelagius (75% based on volume), but less prominent in B. humilis (40%). Functional response experiments in the laboratory were conducted to elucidate the mechanisms causing this difference. The type of functional response by the two 'small' barbs under different microcrustacean zooplankton densities (10, 20, 40, 60 and 80 ind.l⁻¹) was examined. The functional response of B. tanapelagius to increasing prey densities corroborates with Holling Type II model, whereas B. humilis exhibits a Type III functional response. Predation rate is higher for B. tanapelagius at low zooplankton density (<40 ind.l⁻¹) and equals the level of B. humilis at higher densities (>40 ind.l⁻¹). This suggests that at lower zooplankton densities B. humilis is a less efficient forager on zooplankton prey items than B. tanapelagius . In Lake Tana average zooplankton density is relatively low (<35 ind.l⁻¹). Under these food conditions, B. humilis is forced to feed on other food items (e.g. benthic invertebrates), whereas B. tanapelagius primarily feeds on zooplankton. The feeding potentials of the two 'small' barbs, as deduced from their morphology explain their different performances and their segregation in space and food resources.     

矮嵩草光合作用与环境因素关系的比较研究

 以青海高原不同海拔地区生长的矮嵩草(Kobresia humilis)为材料,研究高山植物光合作用随海拔梯度的变化特征及对生长环境和低温胁迫的反应。随海拔升高矮嵩草叶绿素含量有降低的趋势,而叶绿素a／b值和类胡萝卜素含量则随海拔升高而增高。生长地区海拔越高矮嵩草光合速率、光补偿点、光饱和点越高;而光合表观量子产额则随海拔升高而降低。光呼吸强度有随海拔升高而降低的趋势。矮嵩草光合作用特性受生长环境因素的影响。低温胁迫导致矮嵩草光合速率、表观量子产额降低,低温下的光照加剧了光合作用抑制的程度。     

植物生长季退化草毡寒冻雏形土CO2释放特征

对中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区退化草毡寒冻雏形土CO2释放的全天候连续观测结果表明,退化草毡寒冻雏形土CO2的释放有明显的日变化和季节动态,日最大释放速率出现于12：00-14：00,最小释放速率出现于6：00-8：00;植物生长季的最大振幅为462.49mg·m^-2·h^-1（8月18日）,最小振幅为114.97mg·m^-2·h^-1（5月9日）,CO2释放速率白天大于夜晚。不同物候期CO2释放速率亦不同,草盛期>枯黄期>青期。最大日均值为480.76mg·m^-2·h^-1（8月18日）,最小日均值为140.77mg·m^-2·h^-1（5月9日）。释放速率与气温、地表温度及土壤5cm地温均呈显著或极显著相关关系,表明温度是决定CO2释放速率季节变化的首要因素。     

Relations between carbon dioxide fluxes and environmental factors of Kobresia humilis meadows and Potentilla fruticosa meadows

Carbon dioxide fluxes of Kobresia humilis and Potentillafruticosa shrub meadows,two typical ecosystems in the Qinghai-Tibet Plateau,were measured by eddy covariance technology and the data collected in August 2003 were employed to analyze the relations between carbon dioxide fluxes and environmental factors of the ecosystems.August is the time when the two ecosystems reach their peak leaf area indexes and stay stable,and also the period when the net carbon absorptions of Kobresia humilis and Potentilla photo flux densities (PPFD),the carbon dioxide-uptake rate of the Kobresia humilis meadow is higher than that of the Potentilla fruticosa shrub meadow;where the PPFD are rates of the two ecosystems declined as air temperature increased,but the carbon dioxide uptake rate of the Kobresia humilis meadow decreased more quickly (-0.086) than that of the Potentilla fruticosa shrub meadow (-0.016).Soil moistures exert influence on the soil respirations and this varies with the vegetation type.The daily carbon dioxide absorptions of the ecosystems increase with increased diurnal temperature differences and higher diurnal temperature differences result in higher carbon dioxide exchanges.There exists a negative correlation between the vegetation albedos and the carbon dioxide fluxes.     

草毡寒冻雏形土CO2释放特征

研究了植物生长季节海北高寒草甸生态系统高寒嵩草草甸覆被下草毡寒冻雏形土的 CO2 释放速率。其结果表明 :CO2 释放速率有明显的日变化和季节动态。日最大排放速率多出现在 1 4 :0 0～ 1 6:0 0时 ,最小排放速率在 6:0 0～ 8:0 0时。植物生长季日最大振幅为 797.75mg/m2·h,最小振幅 1 97.33mg/m2·h。CO2 排放白天大于夜晚。不同物候期 CO2 释放速率不同 ,其顺序为草盛期 >枯黄期 >返青期。生长季土壤 CO2 释放速率的范围是 4 41 .72 mg/m2 · h± 1 55.2 9mg/m2· h,最大日均值为 681 .0 6mg/m2 · h( 7月 1 6日 ) ,最低值 1 76.65mg/m2 · h ( 6月 1日 )。退化草地土壤 CO2 释放速率明显低于未退化草地 ,生长季平均日均值低 1 37.4 7mg/m2·h。相关分析表明 :土壤 CO2 排放速率与气温、地表温度、土壤5cm、1 0 cm、1 5cm、2 0 cm、30 cm地温均呈显著和极显著相关关系。温度是影响土壤 CO2 释放速率的主要因子。     

The parasite fauna and structures of parasite communities of Oreoleuciscus humilis Warpachowski, 1889 from Ust-Nur Lake (Selenga River basin) and Tuin-Gol River (Goby Lakes Valley)

The parasite fauna of Oreoleuciscus humilis from the Ust-Nur Lake (Selenga River basin), Tuin-Gol River (Goby Lakes Valley) are given for the first time. We found 9 species of Oreoleuciscus humilis parasites, 5 species is revealed for the first time for this host. Infracommunities of parasites of Oreoleuciscus humilis in the Tuin-Gol River are balanced and mature, in the Ust-Nur Lake are not balaced and not mature.     

Comparison of Photosynthetic Adaptability Between Kobresia humilis and Polygonum viviparum on Qinghai Plateau

The chlorophyll fluorescence parameters of Kobresia humilis Serg. and Polygonum viviparum L. grown at two different altitudes (3200 m, 3980 m) were measured and the ultrastructure of chloroplasts were observed for studying the photosynthetic adaptability of plants to the influences of stress conditions in alpine environment. Rfd -values, the vitality index, in leaves of K. humilis and P.viviparum grown at 3980 m were higher than those at 3200 m. The higher ratio of Fv/Fo and Fv/Fm in leaves of K. humilis and P.viviparum indicated that the rate of photosynthetic conversion of light energy increased at higher altitude. Ratios of Fv/Fo and Fv/Fm and Rfd -values in K.humilis were higher than that in P.viviparum grown at the same altitude. There were more irregular chloroplasts in leaves of both species grown at higher altitude. Many irregular chloroplasts such as swollen thylakoid, deformed chloroplast envelope, were observed in P.viviparum grown at 3980 m, but few in K.　humilis . These results were discussed in relation to the photosynthetic adaptability of alpine plants and the different adaptive competence between K.humilis and P.viviparum.