缺苞箭竹密度对养分元素贮量、积累与分配动态的影响

研究了缺苞箭竹(Fargesiadenudate)-紫果云杉(Piceapurpurea)原始林下不同密度缺苞箭竹群落的养分元素贮量与分配动态以及养分元素在一个生长季节内的积累量。结果表明:地上、地下部分的N、P、K、Ca、Mg贮量均随着箭竹密度的增加而增大,养分元素贮量排序为:K>N>Ca>P>Mg。密度较大的箭竹群落(D1和D2)中,地上部分的N、P和K贮量大于地下部分,而密度较小的箭竹群落(D3)中P和K贮存于地下部分的比例较大,3个群落中的地下部分Ca和Mg贮量均大于地上部分,且地下部分的养分元素贮量的比例随着箭竹密度的增加而减少。养分元素的总积累量排序为:K>N>Ca>P>Mg,且地上部分和群落的总积累量随着箭竹密度的增加而增加,总积累率以D1群落最大,3个群落的养分元素积累率大小顺序为:Mg>Ca>P>N>K。地下部分(根系和鞭)养分元素贮量比例随着箭竹密度的增加而下降,而地上部分(叶、枝和竹杆)养分元素贮量比例随着箭竹密度增加而上升。密度对缺苞箭竹养分贮量、积累和分配动态有深刻影响。     

密度对缺苞箭竹凋落物生物元素动态及其潜在转移能力的影响

 研究了一个生长季节内,缺苞箭竹(Fargesia denudata)-紫果云杉（Picea purpurea）原始林下不同密度缺苞箭竹凋落物及其生物元素含量的动态,比较了凋落物与新鲜叶中生物元素含量的差异,探讨了生物元素在缺苞箭竹体内的潜在内转移能力。研究结果表明：在生长季节内,缺苞箭竹凋落物量随着缺苞箭竹密度增加而增大。凋落物中C、N、P、K含量随着缺苞箭竹密度增加而减小,但Ca、Mg含量随着缺苞箭竹密度增加而增大。凋落物和新鲜叶中的C含量无显著差异,且二者均无明显的季节变化规律;凋落物的N、P、K含量表现为在5、6、7月依次升高,7月以后逐渐下降的格局,且凋落物中的含量明显低于新鲜叶;凋落叶的Ca含量明显高于新鲜叶,但无明显的季节变化规律;凋落叶的Mg含量在缺苞箭竹指数生长期最低,而新鲜叶中Mg含量在缺苞箭竹指数生长期最高。缺苞箭竹密度对生物元素的动态变化规律无显著影响。内转移率表现为K>N>P,且P的内转移率随着缺苞箭竹密度的增加而升高,但缺苞箭竹密度对K、N的内转移能力影响较小;C在缺苞箭竹植株体内的内转移现象不明显;Ca在凋落物中的积累率随缺苞箭竹密度增加而增大;Mg元素的积累率随着缺苞箭竹密度增加越来越高,而内转移率越来越低。     

密度对缺苞箭竹凋落物养分归还及养分利用效率的影响

在缺苞箭竹-紫果云杉原始林下,选取3个密度(D1、D2、D3)的缺苞箭竹,研究了密度对缺苞箭竹凋落物量、养分归还量及养分利用效率的影响.结果表明:3个密度缺苞箭竹的年凋落物量分别为793.2、1135.7和1458.5kg.hm-2,C归还量分别为370.7、516.2和671.5kg.hm-2,5种主要养分归还量分别为16.3、22.9和29.3kg.hm-2,均随密度的增大而增加.各密度养分年归还量中均以Ca最高(占总量的48%～58%),P和Mg最低(3%～5%),总体排序为Ca>N>K>Mg、P.除高密度(D3)缺苞箭竹在8月有一个凋落与养分归还小峰外,10月生长季末是各密度缺苞箭竹凋落及养分归还高峰期.不同密度缺苞箭竹叶N和K的再分配能力无显著差异,P的再分配能力随密度的增大而增强,Ca、Mg则显著积累.缺苞箭竹P的养分利用效率随密度的增大而增高,表明P可能是缺苞箭竹生长更新的限制因子.     

羊草种群生物量分配动态模拟

基于4种密度羊草种群的温室模拟试验,分析了羊草种群地上生物量与地下生物量的动态变化．结果表明：羊草种群的地上生物量与地下生物量随生长期呈增加的趋势,且随密度的增加而增加,但不同密度间羊草地上生物量与地下生物量的相对生长速率没有显著差异;不同密度羊草种群的根冠比随生长进程而增加,但差异不显著,表明环境因子是影响羊草种群根冠比变化的主导因素;单株羊草及羊草种群的地上生物量和地下生物量间存在显著的幂函数关系,但幂函数指数与系数随羊草密度的变化而变化,表明资源竞争引起的微环境差异导致了羊草种群根冠比的动态变化,可为定量研究光合产物分配提供参考．     

Aboveground biomass and its biotic and abiotic modulators of a main food bamboo of the giant panda in a subalpine spruce–fir forest in southwestern China

中国西南亚高山云冷杉林中大熊猫主食竹的地上生物量及其生物和非生物影响因子 作为大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)的主食竹之一，缺苞箭竹(Fargesia denudate)广泛分布在中国西南山地云冷杉林的林下。然而，缺苞箭竹生物量及其分布的驱动因素仍不清楚。本研究基于对王朗大样地(25.2 ha) 209个样方(投影面积为20 m × 20 m)中的乔木层和灌木层(包括竹子等木质草本)的系统调查，探讨非生物因素(地形和土壤理化性质)和生物因素(乔木密度、乔木总胸高断面积(TBA)和灌木盖度等) 对缺苞箭竹地上生物量的影响。研究结果表明，样方缺苞箭竹地上生物量平均为1.17 ton/ha，在209 个 调查样方中差异很大(0–4.88 ton/ha，95%置信区间)。缺苞箭竹生物量随海拔、坡度和乔木平均胸径的增 加而显著增加，随乔木密度、灌木盖度和土壤pH的增加而显著降低，而与乔木TBA、坡向、土壤有机质或总氮含量无显著线性关系。随机森林模型表明，地形和生物因素对缺苞箭竹生物量的影响比土壤理化性质更大。具体来说，地形主要通过改变乔木密度和土壤理化性质来影响缺苞箭竹的生物量。本研究结果可为大熊猫的保护和亚高山云冷杉林的管理提供科学参考。     

密度制约决定的植物生物量分配格局

基于自然环境下红葱(Allium cepa var.proliferum)个体各器官生物量积累动态、生物量分配比例动态、生物量比率动态和形态性状对不同种群密度(36、49、64、121和225株·m-2)响应的模拟实验,分析了密度制约对其生物量分配格局的影响。结果表明:红葱地上部分、叶和鞘的生物量分配比例均随密度的增加而增加,地下部分和鳞茎的分配比例随密度的增加而下降,而根的分配比例未随密度发生显著变化。除根:叶、根:地上比在密度处理间无显著差异外,各器官间生物量比率均表现出明显的密度依赖性。随着个体的生长,根:鞘、根:叶、根:地上比逐渐减小,鳞茎:叶、鳞茎:鞘、鳞茎:地上比先减小后增加,而地上:地下比先增加后减小。比叶面积与密度呈显著正相关(P<0.01),叶面积和根长与密度呈显著负相关(P<0.05),而比根长不受密度的影响。由此可见,种内竞争水平会对植物体内的资源分配产生较大影响;植物生物量分配格局响应不同密度具有可塑性,随着密度的增加,红葱个体会增加地上营养器官的生物量分配,并以减小地下无性繁殖器官的生物量分配为代价。最优化分配理论仅在无竞争存在的情况下适用,当竞争发生时,种群密度及其制约性调节是决定...     

林冠环境对亚高山针叶林下缺苞箭竹生物量分配和克隆形态的影响

通过对亚高山针叶林的林下、小林窗(130m2)、中林窗(300m2)和大林窗(500m2)4种林冠环境中缺苞箭竹(Fargesia denudata)分株种群特征进行调查,研究其生物量分配格局和克隆形态可塑性。研究结果表明:(1)分株生物量、基径、高度以及分株各构件生物量随林冠郁闭度减小均表现为先增加后减小的趋势,在小林窗中达到最大值;(2)大林窗中,根生物量分配和数量显著高于其他林冠环境,随林冠郁闭度增大,分株不断增大叶生物量分配、比叶面积和分枝百分比等地上部分投资,以适应低光环境;(3)比茎长和比地下茎长随林冠郁闭度增大表现为先减小后增加的趋势,在小林窗值最低,分枝强度在小林窗和中林窗中显著高于林下和大林窗环境。结果显示,缺苞箭竹在不同林冠环境中具有生物量分配和克隆形态的可塑性,以利于种群对光资源的有效利用。小林窗环境是缺苞箭竹较适宜的生境,生物量积累最多,长势最好。     

土壤养分库对缺苞箭竹叶片养分元素再分配的影响

研究了王朗自然保护区3个密度的缺苞箭竹群落的土壤养分库和叶片养分元素再分配能力的相互关系。结果表明,不同密度箭竹群落的土壤N、K贮量没有显著差异,土壤P贮量随着密度增加而显著减少（P〈0．01）,土壤Ca和Mg贮量则随着密度增加而增加。不同密度的箭竹叶片N和K的再分配能力没有显著差异,叶片P的再分配能力随着密度的增加而显著增加,Ca和Mg随着箭竹密度的增加在凋落叶中有显著积累的趋势。这表明,基于密度的箭竹叶片养分元素再分配能力与土壤养分库的大小密切相关,可能的机理过程是不同密度的箭竹在生长发育过程中改变了土壤养分库的大小,土壤养分库通过反馈机制导致箭竹叶片养分元素再分配能力的变化,体现了土壤与植被之间的互动关系。综合分析表明,P可能是限制缺苞箭竹生长发育的重要因子。     

密度对尖头叶藜生物量分配格局及异速生长的影响

植物器官指示植物不同的功能,而植物器官生物量分配比例的变化表征了植物对资源获取能力的调整。在植物生长发育过程中,植物各器官呈一种明显的异速生长规律。利用异速生长分析方法,通过模拟不同密度(16、44.4、100、400株/m~2)下尖头叶藜(Chenopodium acuminatum)的生长特性,研究密度对尖头叶藜器官生物量分配格局及异速生长的影响。结果表明,随密度增加,尖头叶藜地上和地下器官都存在不同程度的竞争:其中,根和主茎生物量分配增加,茎和地上生物量分配减少,而叶和繁殖生物量分配不随密度变化而变化。研究发现,尖头叶藜各器官间具有显著的异速生长关系:其中叶∶主茎、根∶地上部分、根∶茎、根∶主茎、繁殖器官∶地上部分及繁殖器官∶根生物量间的异速生长不随密度变化而变化,属于表观可塑性;而叶∶地上部分、叶∶根、叶∶茎、茎∶地上部分、主茎∶地上部分、繁殖器官∶茎、繁殖器官∶主茎生物量间具有极显著的异速生长关系,异速指数和个体大小显著受密度变化影响,属于真正可塑性,这表明密度能够影响尖头叶藜各器官的生长变化。尖头叶藜叶∶主茎、叶∶根及主茎∶地上部分生物量间的异速指数在D4-密度时与3/4差异不显著(P0.05),符合生态代谢理论,而在D1—D3密度时与3/4差异显著(P0.05),表明充分竞争的植株更符合代谢理论,而竞争不激烈的植株对资源的投入具有物种特异性。     

中国草地生物量地上-地下分配格局: 基于个体水平的研究

生物量的地上-地下分配反映了植物的生长策略, 并且生物量地上-地下分配会影响土壤碳输入进而影响陆地生态系统碳循环. 然而, 根系采样的困难使得作为陆地生态系统碳循环模型中重要参数的地下-地上生物量比(R/S)存在很大不确定性. 2006~2007年, 分别对内蒙温带草地19个样地中的42个优势物种, 以及青藏高寒草地16个样地中53个优势物种的地上生物量与地下生物量进行了调查, 试图揭示个体水平上草地生物量的地上-地下分配格局及其与环境因素的关系, 同时与群落水平的观测结果进行比较. 总体上, 中国草地物种的地下-地上生物量比的中值为0.78, 其中青藏高寒草地植物个体的R/S低于内蒙温带草地, 青藏高寒草地植物个体地上生物量与地下生物量相关生长关系的斜率显著低于内蒙温带草地植物. 中国草地植物个体水平的地下-地上生物分配并不支持等速生长假说. 中国草地植物个体水平的地下-地上生物量比随年均温和年降水没有明显变化趋势. 群落水平与个体水平的R/S存在很大差异, 可能的原因是个体水平根系采样不全而低估了R/S, 而群落采样低估了地上生物量同时高估了地下生物量致使R/S 被高估. 结果表明, 如果用之前报道的R/S可能会高估草地地下生物量.     

Effects of dwarf bamboo (Fargesia denudata) density on biomass, carbon and nutrient distribution pattern

Dense dwarf bamboo population is a structurally and functionally important component in many subalpine forest systems. To characterize the effects of stem density on biomass, carbon and majority nutrients (N, P, K, Ca and Mg) distribution pattern, three dwarf bamboo (Fargesia denudata) populations with different stem densities (Dh with 220 ± 11 stems m^?2, Dm with 140 ± 7 stems m^?2, and Dl with 80 ± 4 stems m^?2, respectively) were selected beneath a bamboo-fir (Picea purpurea) forest in Wanglang National Nature Reserve, Sichuan, China. Leaf, branch, rhizome, root and total biomass of dwarf bamboo increased with the increase of stem density, while carbon and nutrient concentrations in bamboo components decreased. Percentages of below-ground biomass and element stocks to total biomass and stocks decreased with the increase of stem density, whereas above-ground biomass and element stocks exhibited the opposite tendency. Moreover, more above-ground biomass and elements were allocated to higher part in the higher density population. In addition, percentages of culm biomass, above-ground biomass and element stocks below 100 cm culm height (H₁₀₀) increased with the increase of stem density, while percentages of branch and leaf biomass below H₁₀₀ decreased. Pearson’s correlation analyses revealed that root biomass, above-ground biomass, below-ground biomass and total biomass significantly correlated to leaf biomass in H_100?200 and total leaf biomass within high density population, while they significantly correlated to leaf biomass in H_50?150 within low density population. The results suggested that dwarf bamboo performed an efficient adaptive strategy to favor limited resources by altering biomass, carbon and nutrients distribution pattern in the dense population.     

Effects of dwarf bamboo (Fargesia denudata) density on biomass, carbon and nutrient distribution pattern

Dense dwarf bamboo population is a structurally and functionally important component in many subalpine forest systems. To characterize the effects of stem density on biomass, carbon and majority nutrients (N, P, K, Ca and Mg) distribution pattern, three dwarf bamboo (Fargesia denudata) populations with different stem densities (Dh with 220 ± 11 stems m^?2, Dm with 140 ± 7 stems m^?2, and Dl with 80 ± 4 stems m^?2, respectively) were selected beneath a bamboo-fir (Picea purpurea) forest in Wanglang National Nature Reserve, Sichuan, China. Leaf, branch, rhizome, root and total biomass of dwarf bamboo increased with the increase of stem density, while carbon and nutrient concentrations in bamboo components decreased. Percentages of below-ground biomass and element stocks to total biomass and stocks decreased with the increase of stem density, whereas above-ground biomass and element stocks exhibited the opposite tendency. Moreover, more above-ground biomass and elements were allocated to higher part in the higher density population. In addition, percentages of culm biomass, above-ground biomass and element stocks below 100 cm culm height (H₁₀₀) increased with the increase of stem density, while percentages of branch and leaf biomass below H₁₀₀ decreased. Pearson’s correlation analyses revealed that root biomass, above-ground biomass, below-ground biomass and total biomass significantly correlated to leaf biomass in H_100?200 and total leaf biomass within high density population, while they significantly correlated to leaf biomass in H_50?150 within low density population. The results suggested that dwarf bamboo performed an efficient adaptive strategy to favor limited resources by altering biomass, carbon and nutrients distribution pattern in the dense population.     

高寒草原不同植物群落地上-地下生物量碳分布格局

高寒草原具有独特的自然生境和生物资源,对高寒草原开展系统研究对于减缓气候变化与草原恢复具有重要实践意义。以往研究主要针对高寒草原生物量碳开展整体评估,缺乏对不同群落类型间的定量比较。本文分析了高寒草原10种主要典型植物群落地上-地下生物量碳分布格局以及对总生物量碳的贡献差异。结果表明:高寒草原面积为167.33×10^6hm^2,总生物量碳为1.53 Pg(1 Pg=1015g),其中地上生物量碳0.19 Pg,地下生物量碳1.34 Pg;紫花针茅、青藏苔草和紫花针茅-小蒿草群落面积大,生物量碳密度高,为高寒草原贡献了69.3%的生物量碳。高寒草原平均生物量碳密度为690.80 g C·m^-2,其中紫花针茅群落(196.14 g C·m^-2)和蔷薇群落(177.93 g C·m^-2)具有最高的地上生物量碳密度(AGC);蔷薇(1491.18 g C·m^-2)和紫花针茅-小蒿草群落(1306.51 g C·m^-2)则具有最高的地下生物量碳密度(BGC),且显著高于其他群落类型(P<0.05)。不同群落的BGC在土壤中的垂直分布格局存在较大差异,驼绒藜、盐爪爪、金露梅、紫花针茅、青藏苔草、紫花针茅-小蒿草、蔷薇、固沙草、砂生槐等群落的BGC主要集中在表层土壤(0~10 cm),分布曲线呈指数函数,而华扁穗草群落的BGC则集中在40~60 cm土壤层,分布曲线呈二次函数关系。对草原植物群落的地上-地下生物量碳开展评估,可以提高生物量碳的估算精度,为草原生态管理提供更有力的数据支持。     

高寒草甸主要植物地上地下生物量分布及退化对根冠比和根系表面积的影响

研究高寒草甸主要植物地上地下生物量的分布及其对退化的响应有利于了解高寒草甸的退化过程。该研究首先在西藏那曲生态环境综合观测研究站小嵩草围栏内(2009年围封)选择原生植被较好的地点随机选择小嵩草(Kobresia pygmaea)、矮嵩草(K.humilis)、紫花针茅(Stipa purpurea)、二裂委陵菜(Potentila bifurca)和青藏苔草(Carex moorcroftii)等5种植物斑块,选择退化斑块上(与原生植被相比)的二裂委陵菜和青藏苔草;然后用烘箱烘至恒重并称重,用扫描仪对根系进行扫描用于估算根系表面积;最后利用2因子方差分析检验不同物种个体、不同取样层次对地上和地下生物量的影响,利用物种和退化状态2因子方差分析检验对地上生物量的影响,以及利用物种、取样层次和退化状态3因子方差分析检验对二裂委陵菜和青藏苔草地下生物量、根冠比和根系表面积的影响。结果表明:在未退化条件下,小嵩草、矮嵩草和紫花针茅0~10cml地下生物量占0~30cm地下生物量的70%以上,0~30cm地下生物量占其地上地下总生物量的96%以上;二裂委陵菜(Potentilla bifurca)和青藏苔草(Carex moorcroftii)0~10cm地下生物量占0~30cml地下生物量的50%以上,其中二裂委陵菜0~30cm地下生物量占其地上地下总生物量的57%,青藏苔草0~30cm地下生物量占其地上地下总生物量的87%;对于退化草甸的主要植物,退化显著降低了二裂委陵菜的地上生物量、地下生物量和根冠比,对其根系表面积影响不大,但显著增加了青藏苔草的地上生物量,降低了其根冠比,对其地下生物量和根系表面积影响不大。     

三江源地区不同建植期人工草地植被特征及其与土壤特征的关系

研究了三江源地区不同建植期人工草地群落生物量、物种组成、多样性指数和土壤理化特征,并用多元逐步回归分析法探讨了土壤理化特征对群落生物量、多样性变化的响应.结果表明:研究区不同建植期人工草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异;土壤含水量随着物种多样性指数的增加而增加,土壤容重随着物种多样性的增加而减小;土壤微生物生物量碳与土壤含水量、土壤有机质呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;土壤有机碳含量明显呈"V"字型变化,且与土壤含水量的变化趋势相一致,随土壤容重的增加而减少;群落生物量与土壤养分和土壤含水量之间呈显著正相关,群落地上、地下生物量的增加有利于提高土壤养分含量.     

小麦/玉米间作优势及地上部与地下部因素的相对贡献

 明确种间地上部相互作用和地下部相互作用对间作优势的贡献，优化资源配置对提高间作体系产量具有重要意义。该文采用田间微区试验以及地下部种间根系分隔技术研究了玉米(Zea mays)覆膜与不覆膜两种情况下小麦(Triticum aestivum)/玉米间作优势及地上部和地下部因素对间作优势的相对贡献, 以期为间作体系的增产提供理论依据。结果得出，玉米不覆膜时小麦/玉米间作具有明显的产量间作优势(籽粒产量和生物学产量土地当量比(Land equivalent ration, LER)分别为 1.30和1 .29)，玉米覆膜能显著增加小麦/玉米间作系统产量间作优势（LER分别为1.41和1.40）；玉米不覆膜时小麦/玉米间作系统具有明显的氮、磷、钾养分吸收优势，玉米覆膜也能显著增加小麦/玉米间作系统养分吸收优势。小麦/玉米间作系统籽粒产量和生物产量间作优势来自地上部种间相互作用和地下部种间相互作用两个方面，但其相对贡献以地上部大于地下部， 当玉米不覆膜时均以地上部占75%、地下部占25%，当玉米覆膜时均为地上部占67%、地下部占33%，玉米覆膜能明显增加小麦/玉米间作系统产量间作优势地下部的相对贡献。地上部和地下部因素对小麦/玉米间作系统养分吸收优势也都具有重要贡献。玉米不覆膜时地上部和地下部因素对氮、磷养分吸收优势的相对贡献均分别为67%与33%，钾则相等（各占50%）；玉米覆膜能显著增加小麦/玉米间作系统氮、磷养分吸收优势地下部贡献率，但对钾养分吸收优势贡献影响不明显。表明,间作优势不仅可以通过作物组合来获得，也可通过地膜覆盖等措施进行调控，玉米覆膜能显著增加小麦/玉米间作系统产量间作优势和养分吸收优势及其地下部的相对贡献。可见，该研究对小麦／玉米间作模式持续增产和发展具有十分重要的指导作用。     

Competition by herbs as a limiting factor in shrub invasion in grassland: a test with different growth forms

Abstract. We tested the hypothesis that seedling establishment, the critical stage in the invasion of grassland by shrubs, is limited by competition with perennial grasses in seasonally wet/dry savannas. We placed seeds of two invasive exotic shrubs – Cryptostegia grandiflora, a woody vine, and Acacia nilotica, an arborescent legume – into pots with a wide range of existing above- and below-ground herbaceous biomass provided by either a tussock or a stoloniferous perennial grass. We also imposed different levels of watering frequency (5, 10 and 21 d), nutrient addition (+ and -) and grass clipping intensity (no clipping, clipped to 5 cm and clipped to 25 cm). There was no effect of any treatment on shrub seedling emergence or survival and all of the seedlings that emerged survived the 90-d growing period. Herbaceous competition also failed to have an effect on biomass accumulation in shrub seedlings. More frequent watering significantly increased above- and below-ground biomass accumulation for both shrub species and nutrient addition significantly increased Cryptostegia biomass accumulation. Based on these results, we question the proposition that reduction in competition by herbs via livestock grazing has been a significant factor in determining the rate or pattern of exotic shrub increase in the seasonally wet/dry tropics. We also question the suitability of the two-layer soil moisture hypothesis as a basis for management practices to control the ingress of woody species into grasslands and open savannas.