宁夏荒漠草原优势植物生长及生物量分配对放牧干扰的响应

于2011年植物生长旺季(8月)在围封禁牧(NG)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)区分别随机选取荒漠草原优势植物甘草(Glycyrrhiza uralensis)和牛心朴子(Cynanchum komarovii)各15株为研究对象,对比分析其生长特征、各植物构件生物量及生物量资源分配差异对不同放牧强度的响应机制,为退化草原的恢复演替提供依据。结果表明:(1)甘草株高和地径、牛心朴子株高均随放牧强度的增加呈先升高后下降的趋势,而且均在轻度放牧条件下最高,重度放牧时则显著降低。(2)甘草和牛心朴子的总生物量、茎生物量和叶生物量随着放牧强度的增加呈先升高后降低的趋势,且不同放牧强度间差异显著;甘草和牛心朴子根系生物量随放牧强度的加强变化趋势不同。(3)甘草和牛心朴子生物量分配的总体格局为:根叶茎;随着放牧强度的增加,甘草根生物量比呈先升高后降低趋势,茎生物量比呈下降的趋势,叶生物量比呈上升趋势,而牛心朴子根生物量比呈先下降后升高的趋势,茎生物量和叶生物量呈先增加后下降的趋势。研究认为,不同放牧强度下两种植物形态可塑性和生物量分配格局的差异反映出植物生态适应策略的不同。     

长期不同放牧强度下荒漠草原建群种短花针茅(Stipa breviflora)叶片解剖结构变化

植物叶片解剖结构随放牧强度的变化而发生变化。以短花针茅荒漠草原长期(19年)固定监测放牧样地为研究区,以建群种短花针茅叶片作为实验材料,测量不同放牧强度(对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG))下短花针茅叶片保护组织、输导组织、机械组织、同化组织有关的14个解剖结构指标,分析短花针茅叶片解剖结构随长期不同放牧强度的变化,从生理角度探讨荒漠草原植物对长期放牧的适应及响应。研究结果表明：(1)叶片层次上,短花针茅通过增加其叶片横切面面积和叶厚度去适应放牧干扰;(2)保护组织方面,与对照区相比,重度放牧区角质层厚度增加,但未达到差异显著性(P>0.05),角质层厚度占叶厚度比例随放牧强度的增加整体呈增加趋势;(3)输导组织方面,木质部面积随放牧强度的增加呈下降趋势,而韧皮部面积、主导管面积、维管束面积等指标均随放牧强度的增加呈增加趋势,但没有达到显著性(P>0.05);(4)机械组织方面,厚壁组织面积和厚壁组织占叶面积比例均随放牧强度的增加呈增加趋势;(5)同化组织方面,随着放牧强度的增加,短花针茅叶片叶肉组织面积显著增加(P<0.05)。可见,...     

不同程度石漠化对金山荚蒾末端小枝的生长和生物量积累及分配的影响

以金山荚蒾(Viburnum chinshanense Graebn.)末端小枝为研究对象,通过野外调查,研究不同程度(轻度、中度、重度)石漠化生境对金山荚蒾小枝的生长形态、生物量积累及分配的影响。结果表明,在石漠化地区,金山荚蒾的小枝生物量积累受到抑制,且随石漠化程度的加剧而增大,其中,小枝花的生物量相比茎、叶下降幅度最小。与无石漠化地区相比,金山荚蒾小枝的形态指标(叶片数、叶面积、比叶面积、茎长、茎径)均显著降低,且石漠化对植物小枝茎长的抑制作用大于茎径,而叶面积受到的抑制程度最大。金山荚蒾在轻度、中度石漠化地区尽可能通过提高叶生物量比、降低茎生物量比来适应石漠化生境;但金山荚蒾在3种不同程度石漠化生境中均以提高花生物量比来增加生殖投入,从而保证其繁殖能力和种群延续;其通过减小茎、叶等营养器官投资的策略来适应严苛生境,最大程度维持生态系统的格局和稳定。     

不同放牧强度下高寒灌丛植物的生长特点

 不同放牧强度下高寒灌丛植物在生长发育、生理生态,物质生产和群落结构等方面主要有以下变化：1．在高寒灌丛草场,禾草类、莎草类和灌丛类植物的叶面积指数和平均生长速率随着放牧强度的减轻而增大;随着放牧强度的增加而减小。植株平均高度,植被盖度水平也与放牧强度呈负相关(p<0.01)。2．各项生长分析参数中：叶面积比率(LAR)、叶面积干重比(SLA)和叶干重比(LWR)与放牧强度之间存在负相关。叶面积指数(LAI)与地上生物量呈正相关(p<0.5),地上部现存在量与放牧强度呈负相关(p<0.01)。3．不同放牧强度条件下,高寒灌丛中的禾草类、莎草类、灌丛类和杂类草植物的种类组成和数量变化明显。其中禾草类和莎草类、灌丛类植物的生物量和种类组成比例在重度放牧下减少,在轻度放牧下增大。反之,重度放牧下杂类草的组成和数量明显增加,而轻度放牧下其比例降低。     

放牧对小嵩草草甸生物量及不同植物类群生长率和补偿效应的影响

基于小嵩草(Kobresia parva)草甸连续2 a的牦牛放牧试验,研究了暖季和冷季放牧草场地上地下生物量及其分配规律、不同植物类群的绝对生长率生长率,探讨了放牧制度和放牧强度对不同植物类群补偿效应的影响。结果表明,随着放牧强度的增加地上总生物量呈减小趋势,放牧强度对暖季草场地上总生物量的影响极显著（P?0.01）,对冷季草场地上总生物量的影响不显著（P?0.05）;两季放牧草场各土壤层地下生物量随放牧强度的增加呈明显下降趋势,放牧强度对暖季放牧各土壤层地下生物量的影响显著（P?0.05）,对冷季放牧各土壤层地下生物量的影响不显著（P?0.05）;冷季放牧草场牧草生长季地下生物量与地上生物量的比值随放牧强度的增大而减小,暖季放牧草场对照区地下生物量与地上生物量的比值低于轻度放牧和中度放牧、高于重度放牧;暖季放牧草场各放牧处理不同植物类群均存在超补偿生长,但莎草科和禾本科植物的超补偿生长在8月份,阔叶植物的超补偿生长发生在6月和7月份,禾本科植物的超补偿生长效应强于莎草科植物和阔叶植物,轻度和中度放牧的补偿效应更明显;冷季放牧下不同植物类群也存在超补偿生长,但补偿效应不明现。因此,暖季适度（轻、中度）放牧利用更有利于产生超补偿生长,而重度利用对植被的稳定产生潜在的不利影响。     

放牧对内蒙古锡林河流域草地群落植物茎叶生物量资源分配的影响

以内蒙古锡林河流域沿水分梯度分布的灰脉苔草(Carex appendiculata)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和冷蒿(Artemisia frigida) 6个草地群落为对象, 研究了围封禁牧与放牧样地中144个共有植物种的高度、丛幅面积、茎、叶和株(丛)生物量、茎叶比等性状。结果表明: 1)在个体水平上, 放牧样地中植物的生殖枝高度、营养枝高度、丛幅面积、单株(丛)生物量、茎、叶生物量和茎叶比均显著低于围封禁牧样地, 植物在放牧干扰下表现出明显的小型化现象; 2)在群落水平上, 放牧亦显著降低了群落总生物量和茎、叶生物量; 3)过度放牧显著改变了物种的资源分配策略, 使生物量向叶的分配比例增加, 向茎的分配比例减少。资源优先向同化器官分配可能是植物对长期放牧干扰的一种重要适应对策; 4)轻度放牧对物种的资源分配没有显著影响, 单株(丛)生物量和群落茎、叶及总生物量均表现出增加趋势, 这与过度放牧的影响正好相反。过度放牧引起的植物个体小型化改变了生态系统中物种的资源分配策略, 进而对生态系统功能产生重要的影响。     

不同土壤水分胁迫下沙漠葳的生长及生物量的分配特征

将从美国西部引进的2年生的沙生灌木沙漠葳（Chilopsis linearis）分别盆栽于含水量不同的土壤中,研究其生长及生物量的分配特征.结果表明,土壤水分胁迫严重限制了沙漠葳的营养生长和生殖生长,使单株叶片数、分枝数和侧根数显著下降,生物量大大降低,其中中度和重度胁迫下沙漠葳的干重分别比轻度胁迫降低40.9%和76.4%.重度土壤水分胁迫下沙漠葳的单叶干重、单叶面积和单位叶面积干重分别比轻度土壤水分胁迫降低63.45%、47.39%和27.23%,比叶面积和根茎比分别上升22.28%和86%.随土壤水分胁迫的加重,光合物质的积累从中下部叶片向中上部叶片转移.各构件生物量随土壤水分胁迫的加重而降低,其幅度大小为叶生物量＞茎生物量＞主根生物量＞侧根生物量,反应了沙漠葳对土壤水分胁迫响应的整体行动.     

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。     

放牧强度对内蒙古典型草原糙隐子草功能性状的影响

研究糙隐子草株高、丛幅等11个性状指标对不同强度放牧(不放牧;5、7月两次放牧;全生长季5次放牧)的响应。结果表明: 以不放牧为对照,经过连续5年的放牧处理,糙隐子草的生殖枝数、株高、茎质量、比叶面积和总叶面积显著降低,5、7月放牧处理各指标降幅分别为61.7%、21.5%、33.3%、21.6%、26.7%,全生长季放牧处理各指标降幅分别为75.7%、24.7%、46.7%、28.5%、43.7%,降幅随放牧强度的增加显著增强。在不同放牧强度下,糙隐子草的营养枝数、叶片数、总叶面积、茎质量、总叶质量、丛幅均与整丛地上生物量呈现协同变化关系,营养枝数与茎质量和总叶质量呈显著正相关。糙隐子草应对不同放牧强度干扰表现出矮小-密枝化的避牧响应策略,减轻放牧强度有利于维持其个体性状的稳定。     

光照条件对蒙古栎幼苗生长特性和光合特征的影响

为了研究不同光照条件下蒙古栎幼苗的生长过程,本文通过控制实验,模拟设计4种不同的光照条件:全光照(FS)、轻度遮荫(LS)、中度遮荫(MS)和重度遮荫(SS),对蒙古栎幼苗的形态特征、光合特性和生物量分配进行比较研究。结果表明:中度遮荫和重度遮荫条件下蒙古栎幼苗的比叶面积显著大于全光照和轻度遮荫,不同光照条件下苗高无显著差异,全光照条件下蒙古栎幼苗的地径显著大于中度遮荫和重度遮荫,同时,全光照条件下的主根长度和根径显著大于3种遮荫条件,而轻度遮荫和中度遮荫又显著大于重度遮荫;最大净光合速率表现为轻度遮荫全光照中度遮荫重度遮荫的趋势,表观量子效率在全光照与轻度遮荫时显著大于中度遮荫和重度遮荫,暗呼吸速率无显著差异;全光照下单株总生物量和根系生物量最高,轻度遮荫和中度遮荫次之,重度遮荫最低;叶片生物量和茎生物量差异较小;不同器官生物量分配表现为根叶茎,并且根生物量所占比重在68%~76%之前;全光照、轻度遮荫和中度遮荫的根冠比显著高于重度遮荫。     

放牧践踏对黄蒿功能性状的影响

植物功能性状是构成植物个体的基础,从性状角度揭示植物个体特征的变化机制尤为重要。该研究以半干旱沙质草地优势草本植物黄蒿为研究对象,探讨不同践踏强度在生长季早期对其功能性状的影响。结果表明：(1)在群落水平上,放牧践踏显著降低了生长季早期植物群落高度;而在个体水平上,黄蒿株高不是响应放牧践踏的敏感性状。(2)黄蒿的叶长、叶宽随践踏强度增加呈先增加后减少的趋势,在中度践踏强度下达到最高;茎直径随践踏强度的增加而增加;根系和全株性状随践踏强度增加无显著差异。(3)黄蒿的叶片长度、叶片宽度、单叶面积随叶片厚度的增加而减小,且叶片与一级根数目、根茎叶生物量之间均呈显著正相关关系;放牧践踏会影响黄蒿茎直径,但对其他表型性状没有显著影响;在生长发育过程中,黄蒿通过不同表型性状的非对称变化进行性状之间的权衡,践踏强度的增加对生长季早期黄蒿根茎叶生物量积累的影响很小。研究认为,黄蒿在生长季早期对放牧践踏具有较强的抵抗力,这对生长季早期半干旱沙地放牧压力的选择和物种保护具有重要的指导意义。     

高寒草甸放牧扰动与两种植物的反应研究

对不同放牧强度下矮嵩草草甸植物垂穗披碱草和鹅绒委陵菜的生长和繁殖特性进行了5年研究。结果表明,垂穗披碱草株高、分蘖数、地上物量、地下生物量、有性繁殖效力在不放牧或轻度放牧下最大,营养生长效力在重度放牧中最大,而贮藏效力在重度放牧中最小。鹅绒委陵菜叶数、匍匐茎长度、地上生物量、匍匐茎生物量、开花数、生殖生物量、有性繁殖效力及营养繁殖效力在放牧区显著高于不放牧的对照区。说明适当的放牧干扰有利于垂穗披碱草营养生长,但放牧过重会抑制其有性繁殖;由于放牧采食减少了种间竞争影响,从而提高了鹅绒委陵菜营养,生长效力和有性繁殖效力。两物种地下贮藏物的比例随着放牧强度增加显著减少。放牧强度对高寒草甸的群落演替方向有显著影响。     

不同放牧强度下短花针茅荒漠草原植被-土壤系统有机碳组分储量特征

草地生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,在全球碳循环中发挥着重要作用。以内蒙古短花针茅荒漠草原不同放牧强度样地为研究对象,通过分析地上植物、凋落物、根系、土壤中有机碳和土壤轻组有机碳,研究草原植被-土壤系统有机碳组分储量的变化特征,从碳储量角度为合理利用草原提供指导。研究结果表明:(1)不同放牧强度荒漠草原地上植物碳储量为11.98—44.51 g/m~2,凋落物碳储量10.43—36.12 g/m~2,根系(0—40cm)碳储量502.30—804.31 g/m~2,且对照区(CK)均显著高于中度放牧区(MG)、重度放牧区(HG);(2)0—40cm土壤碳储量为7817.43—9694.16 g/m~2,其中轻度放牧区(LG)碳储量为9694.16 g/m~2,显著高于CK、HG(P0.05);(3)植被—土壤系统的碳储量为8342.14—10494.80 g/m~2,LGMGCKHG,有机碳主要储存于土壤当中,占比约90.54%—93.71%,适度放牧利用有利于发挥草地生态系统的碳汇功能;(4)土壤轻组有机碳储量为484.20—654.62 g/m~2,LG储量最高,表明适度放牧有助于草原土壤营养物质的循环和积累。     

放牧对贝加尔针茅草原群落植物多样性和生产力的影响

研究了不同放牧强度对贝加尔针茅草原群落植物多样性和生产力的影响。结果表明,在牧压梯度上,不同的植物表现出不同的生态适应对策,贝加尔针茅种群随着牧压的增加,种群株丛破碎化、小型化,羊草耐牧性较强,在中牧阶段生产力最高。群落初级生产力随着放牧强度的增加逐渐下降。较大的放牧压力下,群落中适口性差、耐牧的杂类草植物渐趋增加。而在更大的放牧压力下,群落逐步被耐牧的小丛生禾草、旱生小苔草、小灌木和灌木所替代。草地群落的稳定性随着放牧强度增加逐渐降低。放牧干扰对群落植物多样性和生产力及其稳定性的影响是不同步的,不对称的。植物群落初级生产力对放牧干扰的响应更迅速,变化更剧烈。     

不同强度牦牛放牧对青藏高原高寒草地土壤和植物生物量的影响

放牧作为家畜饲养方式之一,是草地最简单、有效的利用方式,放牧中的家畜对草地生态系统的影响是全球畜牧生态学研究的焦点。过度放牧导致草地退化严重,虽然在青藏高原地区已有较多放牧对草地影响的研究,但探究连续4年放牧对高寒草地生态系统影响的定位实验却鲜见报道。本研究在青藏高原东缘选取典型高寒草地,使用高原特有且分布最广的牦牛作为大型草食放牧家畜,设置了4个牦牛放牧强度（禁牧：无放牧、轻牧：1头/hm²、中牧：2头/hm²和重牧：3头/hm²）以研究其对高寒草地土壤和植物功能的影响。开展4年试验后的结果表明：放牧条件下土壤含水率显著增加;而土壤容重、全磷和有机质含量对放牧强度均无显著性响应;土壤全氮和pH的响应主要在表层0-20 cm,其中全氮为轻牧和重牧处理分别显著高于中牧,中牧处理下的土壤pH为显著高于轻牧;土壤全钾含量在禁牧处理中显著高于放牧处理;而土壤有效氮和速效钾均为中牧处理显著高于禁牧;放牧可以显著降低植物地上生物量。牦牛放牧强度显著影响土壤含水率、有效养分和植物地上生物量,而对其它土壤理化性质影响较弱。本研究结果揭示放牧对高寒草地土壤理化性质和植物地上生物量的影响,为青藏高原高寒草甸生态系统保护、可持续管理和合理放牧率提供理论依据。     

Moderate grazing promotes the root biomass in Kobresia meadow on the northern Qinghai–Tibet Plateau

Grazing is an important modulator of both plant productivity and biodiversity in grassland community, yet how to determine a suitable grazing intensity in alpine grassland is still controversy. Here, we explore the effects of different grazing intensities on plant biomass and species composition, both at community level and functional group level, and examines the productivity–species richness relationship under four grazing patterns: no grazing (CK), light grazing (LG), moderate grazing, (MG) and heavy grazing (HG), attempt to determine a suitable grazing intensity in alpine grassland. The results were as follows. The total aboveground biomass (AGB) reduced with increasing grazing intensity, and the response of plant functional groups was different. AGB of both sedges and legumes increased from MG to HG, while the AGB of forbs reduced sharply and the grass AGB remained steady. There was a significant positive relationship between productivity and species richness both at community level and functional group level. In contrast, the belowground biomass (BGB) showed a unimodal relationship from CK to HG, peaking in MG (8,297.72 ± 621.29 g/m²). Interestingly, the grassland community tends to allocate more root biomass to the upper soil layer under increasing grazing intensities. Our results suggesting that moderate levels of disturbance may be the optimal grassland management strategy for alpine meadow in terms of root production.     

Belowground net primary productivity and biomass allocation of a grassland in Inner Mongolia is affected by grazing intensity

The root system of permanent grasslands is of outstanding importance for resource acquisition. Particularly under semi-arid conditions, the acquisition of water and nutrients is highly variable during the vegetation growth period and between years. Additionally, grazing is repeatedly disturbing the functional equilibrium between the root system and the transpiring leaf canopy. However, very few data is available considering grazing effects on belowground net primary productivity (BNPP) and root-shoot dry mass allocation in natural grassland systems. We hypothesise that grazing significantly reduces BNPP due to carbon reallocation to shoot growth. Root biomass and BNPP were estimated by soil coring in 2004, 2005 and 2006 and from ingrowth cores in 2005 and 2006 at one site which has been protected from grazing since 1979 (UG79), at one winter grazing (WG), and one heavily grazed (HG) site. BNPP was estimated from the summation of significant increments of total and live root biomass and from accumulated root biomass of ingrowth cores. Belowground biomass varied from 1,490–2,670 g m^?2 and was significantly lower under heavy grazing than at site UG79. Root turnover varied from 0.23 to 0.33 year^?1 and was not significantly different between sites. Heavy grazing significantly decreased live root biomass and BNPP compared to site UG79. Taking BNPP estimates from live root biomass dynamics and ingrowth cores as the most reliable values, the portion of dry mass allocated belowground relative to total net primary productivity (BNPP/NPP) varied between 0.50–0.66 and was reduced under heavy grazing in 2005, but not in 2006. The positive correlation between cumulative root length density of ingrowth cores and leaf dry matter suggests that the ingrowth core method is suitable for studying BNPP in this semi-arid steppe system. Grazing effects on BNPP and BNPP/NPP should be considered in regional carbon models and estimates of belowground nutrient cycling.