羌塘高原降水梯度植物叶片、根系性状变异和生态适应对策

叶片和根系是植物获取资源的最重要的器官,其性状随环境梯度的变化反映了植物光合碳获取和水分与养分的吸收能力及其对环境变化适应的生态对策。羌塘高原降水梯度带高寒草地群落叶片和根系成对性状关系研究不仅能揭示环境梯度对植物性状的塑造作用,也可为理解寒、旱和贫瘠等极端环境下植物的适应策略提供依据。为此,选择3组具有代表性的叶片和根系成对性状:比叶面积(SLA)和比根长(SRL);单位质量叶氮含量(LN_mass)和单位质量根氮含量(RN_mass);单位面积叶氮含量(LN_area)和单位长度根氮含量(RN_length),分析不同优势植物地上、地下成对性状变异特征及其与环境因子的关系,探讨植物性状对高寒生态系统水分和养分限制因素的适应策略。研究表明,区域气候和土壤环境导致的叶片性状变异大于根系性状的变异,干旱端的植物既具有高的SRL,又具有高的叶片和根系的养分含量(LN_mass,LN_area和RN_mass)。SLA-SRL、LN_mass     

羌塘高原藏羚羊栖息地分布及影响因素

藏羚羊作为羌塘高原草食性野生动物的典型代表,明确其栖息地的准确分布将有利于识别藏羚羊种群保护关键区域,协调羌塘高原人与野生动物冲突。采用野外调查与物种分布模型相结合的办法,以藏羚羊栖息地选择偏好和迁徙规律为基础,利用Maxent模型模拟其在繁殖季节和非繁殖季节的栖息地分布,并通过栖息地质量模型辅以GIS空间分析方法,识别受人类干扰的栖息地范围。结果表明:藏羚羊在非繁殖季节主要分布在羌塘高原东南部,围绕在色林错等水系周围,其越冬区面积约为26万km²。倾向选择海拔4800m以上、气候温暖、靠近水源且食物资源丰富的区域。藏羚羊在繁殖季节栖息地明显呈现由南向北扩散的趋势,多在水系周围呈小片状分布于羌塘东北、中北、昆仑山南麓部分区域,产羔区面积约为30万km²。选择产羔地时则注重坡度、水源、海拔、气温日较差等,对植被资源的选择倾向较非繁殖季弱,重视迁徙通道连贯性和产羔区域安全性。羌塘高原人类活动整体较弱,北部羌塘国家级自然保护区是藏羚羊理想栖息地,但南部地区社会经济较发达,尤其是那曲地区南部和阿里西南部,居民地、道路和牧业等人类活动对栖息地干扰较大,受干扰面积分别占藏羚羊越冬区的39.7%,产羔区的34.9%。     

樟子松人工林原产地与不同自然降水梯度引种地土壤和植物叶片生态化学计量特征

降水格局是影响陆地生态系统结构和过程的重要环境要素,尤其对于干旱/半干旱地区,降水变化是植物生长驱动的关键生态因子。目前,针对降水变化对陆地生态系统C、N、P等元素生物地球化学循环过程影响开展了大量研究。然而,关于沙地樟子松重要引种地科尔沁沙地自然降水梯度下沙地樟子松人工林土壤、植物生态化学计量特征的研究未见报道。因此,本研究以樟子松原产地红花尔基和引种地科尔沁沙地自然降水梯度下4个典型沙地樟子松人工林为对象,研究樟子松引种地降水变化对土壤(0—10,10—20 cm和20—40 cm)和植物(1年和2年生叶)生态化学计量特征的影响。研究结果发现:(1)与红花尔基原产地樟子松人工林相比,科尔沁沙地引种的樟子松人工林土壤C、N、P元素含量显著降低;(2)科尔沁沙地自西向东,随降水量增加,沙地樟子松人工林土壤C、N、P含量以及C∶P和N∶P表现为逐渐增加趋势,而土壤C∶N呈减少趋势;(3)随着降水量增加,樟子松叶C含量呈下降趋势,叶N含量和N∶P比值呈增加趋势,植物叶P含量无一致性规律;(4)樟子松叶片P含量与土壤C、N、P含量呈极显著正相关关系,而叶片C和N含量与土壤C、N、P含量无显著相关性。研究表明,沙地樟子松引种地科尔沁沙地土壤C、N、P养分比较缺乏,且随着降水增加土壤N养分限制降低,而土壤P养分限制增加。本研究从生态化学计量特征角度,为今后开展科尔沁沙地不同降水梯度条件下引种樟子松人工林提供理论依据。     

控制降水梯度对荒漠草原优势植物叶功能性状及土壤养分的影响

探究植物叶功能性状随降水梯度的变化规律,对揭示干旱区优势植物对环境变化的响应和适应策略至关重要。以盐池荒漠草原为研究对象,采用遮雨棚和喷灌系统控制降水梯度,分析了优势植物蒙古冰草（Agropyron mongolicum）、短花针茅（Stipa breviflora）及达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）叶功能性状变异,以及土壤水分、养分和微生物特性与响应性状间的相关关系。结果表明：HW（增水50%）处理下3个植物LA（叶面积）、LDMC（干物质含量）显著增大,LW处理（减水50%）下短花针茅和达乌里胡枝子LA、LDMC显著减小,降水处理对短花针茅和达乌里胡枝子SLA（比叶面积）影响不显著,LW处理显著提高了蒙古冰草SLA;LW处理显著提高了蒙古冰草和短花针茅LNC（叶氮含量）和LPC（叶磷含量）;HW显著降低了土壤C、N含量,LW和HW均显著减少了真菌数量,而放线菌数量、微生物生物量C、N显著增加;3种优势植物LA均与土壤水分显著正相关,蒙古冰草和短花针茅通过提高SLA、LNC及LNP来适应干旱生境,蒙古冰草和短花针茅LNC及LNP是表征土壤P、微生物生物量有效性的关键指标,达乌里胡枝子通过自我调节养分利用策略来适应C、N、P含量和微生物活性较低的生境,从而决定其在群落中的优势地位。     

红池坝草地常见物种叶片性状沿海拔梯度的响应特征

叶片性状是决定植物光合能力和羧化能力的关键因素,研究叶片性状在海拔梯度上的变化特征是解释植物对于环境变化的适应策略的重要手段。本文以分布于红池坝(10958′E, 3130′ N)草地的5个常见物种红三叶(Trifolium pratense)、老鹳草(Geranium wilfordii)、紫菀(Aster tataricus)、火绒草(Leontopodium leontopodioides)和绣线菊(Spiraea prunifolia)为研究对象,分析了所有物种(n=56)和不同物种的叶片比叶重(LMA)、叶氮含量(单位面积氮含量Narea、单位重量氮含量Nmass)以及叶片δ13C含量沿海拔梯度(815-2545m)的变化趋势及叶片性状之间的关系。研究结果表明：所有物种样品(n=56)的比叶重(LMA)、Narea和δ13C含量沿海拔梯度的增加呈显著增加趋势;Nmass沿海拔梯度的变化趋势不明显;δ13C含量与LMA、Narea呈现极显著正相关关系;不同物种的叶片性状沿着海拔梯度的响应特征有所不同,绣线菊(S. prunifolia)和老鹳草(G. wilfordii)的叶片性状沿海拔梯度的分布规律与所有物种(n=56)样品分布规律一致,红三叶(T. pratense)、紫菀(A. tataricus)、火绒草(L. leontopodioides)的各叶片性状沿海拔梯度的分布特征有所不同。     

氮硅添加对高寒草甸垂穗披碱草叶片全氮含量及净光合速率的影响

该文以青藏高原高寒草甸优势种垂穗披碱草(Elymus nutans)为研究对象, 探究不同水平氮肥与硅肥混合添加后对其叶片全氮含量和净光合速率的影响, 以期对高寒草甸牧场施肥提供一定的理论依据。研究发现: 氮、硅单独添加时, 均可提高垂穗披碱草叶片全氮含量以及净光合速率; 氮、硅配施处理对叶片全氮含量和净光合速率均存在显著的交互作用; 低(N₁)、中(N₂)、高(N₃) 3种不同浓度的氮肥处理下, 低硅(Si₁)添加对垂穗披碱草叶片全氮含量以及净光合速率没有显著的促进作用, 而添加中浓度硅肥(Si₂)可显著提高垂穗披碱草叶片全氮含量; 低、中浓度施氮水平下, 中浓度硅肥可显著促进垂穗披碱草光合作用; 叶片全氮含量和净光合速率最大平均值均出现在中浓度氮、硅肥配施下, 与不施肥相比分别提高了119.99%和85.70%; 就该试验而言, 施加氮肥的同时, 适当添加一些硅肥能够更好地提高垂穗披碱草叶片全氮含量和净光合速率, 且硅的添加量为8 g·m^-2时效果较好。     

滨海沙地主要造林树种叶片功能性状及养分重吸收特征

为探讨不同树种对滨海沙地干旱贫瘠环境的适应策略,以滨海沙地主要造林树种木麻黄、湿地松、厚荚相思和尾巨桉为对象,研究了不同树种叶片功能性状及养分重吸收特征.结果表明:阔叶树种(厚荚相思和尾巨桉)的叶面积、比叶面积显著高于针叶树种(木麻黄和湿地松),而针叶树叶干物质含量、叶厚度最高.成熟叶和凋落叶的N、P含量表现为阔叶树高于针叶树,成熟叶高于凋落叶,但凋落叶N∶P较高.针叶树种的N、P养分重吸收效率大于阔叶树种,P重吸收效率明显高于N,木麻黄、湿地松、厚荚相思和尾巨桉的N、P吸收效率分别为64.2%、63.1%、47.0%、16.8%和92.5%、81.6%、80.3%、18.0%.比叶面积与叶片N、P含量呈显著正相关,与叶干物质含量,叶厚度以及N、P养分重吸收效率呈显著负相关;叶干物质含量与叶厚度及N、P养分重吸收效率呈显著正相关.就叶片功能的权衡关系而言,木麻黄和湿地松属于缓慢投资-收益型物种,具有较高的养分重吸收效率,而厚荚相思和尾巨桉属于快速投资-收益型物种,养分的重吸收效率较低.不同滨海沙地造林树种通过叶片功能性状及养分重吸收之间的相互协调实现对滨海沙地特殊生境的适应性.     

青藏高原草地植物多样性沿降水梯度的分布格局及影响因素

青藏高原不同尺度的植物多样性具有不同的空间分布格局,而形成这种格局的影响因素尚不清楚。本研究对青藏高原不同地区的33个样点进行植被群落和土壤调查,从α多样性、β多样性和γ多样性3个尺度阐明了植物物种多样性沿降水梯度的分布格局,采用线性回归和结构方程模型(SEM)探讨影响植物多样性分布格局的直接或间接因素。结果表明：青藏高原植物α和γ多样性随着降水量增加而增加,植物β多样性随着降水量增加而减少;降水量增加通过改变土壤湿度直接增加了植物α多样性,通过增加土壤无机氮含量间接增加植物α多样性;并且,降水量增加会通过增加土壤氮磷比和降低土壤pH值间接增加植物γ多样性。综上所述,随着降水量的变化,土壤理化性质会发生相应的变化,进而影响不同空间尺度的植物多样性。     

城市土壤活性碳、氮分布特征及影响因素

为揭示城市绿地土壤活性碳氮分布特征及影响因素,选取合肥市不同类型绿地(蜀山森林公园、公园绿地、道路绿地、学校绿地、居住区绿地、工厂绿地)土壤为研究对象,对其0 ～ 30 cm土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)等活性组分进行研究.结果表明,绿地类型对土壤活性碳氮含量影响显著(P＜0.05),各活性碳氮含量随土层深度的增加而降低.城区内各人工绿地土壤活性碳氮含量均低于郊区蜀山森林公园绿地:MBC下降了46.81％ ～ 64.39％,MBN下降了49.90％ ～80.13％,DOC下降了28.95％ ～45.52％,DON下降了5.67％ ～48.90％,表明土地利用变化是导致绿地土壤活性碳氮变化的主要因素.相关分析表明,研究区域内MBC与MBN、DON正相关(P＜0.01),MBN与DOC正相关(P＜0.01),DOC与DON正相关(P＜0.01).研究还发现,土壤pH与活性碳、氮间均呈负相关关系(P＜0.01),表明适当降低城市土壤碱性污染物的侵入有利于土壤活性碳氮的积累.     

氮和水分添加对黑沙蒿群落优势植物叶片氮磷化学计量特征的影响

为了解典型沙生半灌木群落植物在氮(N)沉降和降水增加下的响应机制和适应策略,以毛乌素沙地黑沙蒿(别名油蒿, Artemisia ordosica)群落为对象,研究了N、水分添加及其交互作用下土壤与优势植物黑沙蒿和赖草(Leymus secalinus)叶片N含量、磷(P)含量、N:P及相应的内稳性指数。结果显示:(1)土壤速效N、P养分供应状况和植物养分吸收的内在属性共同影响黑沙蒿和赖草叶片N含量、P含量、N:P对N和水分添加的响应,黑沙蒿和赖草叶片N含量对N和水分添加的响应存在种间差异;(2)黑沙蒿和赖草叶片P内稳性均强于叶片N内稳性,与黑沙蒿和赖草生长均受N限制密切关联;(3)黑沙蒿叶片N、P化学计量内稳性相对较高且养分利用策略较为保守,赖草叶片N、P化学计量内稳性相对较低且养分利用策略较为灵活。结果表明,黑沙蒿在干旱贫瘠的环境中更具竞争力和生长优势。在N沉降和降水持续增加的情景下,黑沙蒿群落物种组成可能因优势植物黑沙蒿和赖草竞争力和养分利用策略的不同而发生变化。     

林地覆盖经营雷竹林叶片养分特征及其与土壤养分的关系

探讨了短期覆盖经营(覆盖1 a)、休养式覆盖经营(覆盖3 a 后休养3 a)、长期覆盖经营(覆盖6 a)和不覆盖雷竹林(CK)2年生立竹叶片养分含量、化学计量比和再吸收率及其与土壤养分的关系。结果表明：(1)短期和休养式覆盖经营促使雷竹叶片养分含量和再吸收率总体上提高,而长期覆盖经营对雷竹叶片 P 含量和N、K 再吸收率会产生较为明显的影响,叶片 P 含量、N 再吸收率显著升高,K 再吸收率降低;(2)短期和休养式覆盖经营对雷竹林土壤、叶片养分化学计量比影响不明显,但长期覆盖经营使雷竹林土壤、叶片 N∶P、K∶P 显著降低;(3)短期覆盖经营能增强雷竹林土壤养分与叶片的养分含量、化学计量比和养分再吸收率的相关性,但随覆盖经营年限的延长,相关性总体上呈减弱趋势;(4)土壤养分含量及其平衡关系对林地覆盖经营雷竹林叶片养分特征影响明显;(5)长期覆盖经营雷竹林土壤、叶片养分间相关性明显减弱,竹子吸收利用养分的能力下降,生产中应实行雷竹林休养式覆盖经营方式。研究结果为林地覆盖经营雷竹林的可持续发展提供了理论参考。     

辽东山区主要阔叶树种叶片养分含量和再吸收对落叶时间的影响

凋落物是森林生态系统养分的重要来源, 叶片脱落时间是影响其分解的关键因素。东北温带森林中蒙古栎(Quercus mongolica)落叶时间较其他树种晚, 在山脊等贫瘠立地叶片甚至第二年春天才脱落。我们假设: 相对于其他树种, 蒙古栎叶片养分元素含量过高、再吸收时间长, 导致叶片延迟脱落。为验证假设, 除蒙古栎外, 选择了落叶时间居中的色木槭(Acer mono)和落叶较早的胡桃楸(Juglans mandshurica)为对象, 持续监测叶片从成熟至凋落过程中叶片养分元素含量, 包括大量元素: 氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg), 微量元素: 铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)和锌(Zn); 并分析养分再吸收率。结果表明: 蒙古栎成熟叶养分元素含量介于对照树种之间; 凋落叶N、P和K含量低于对照树种, Fe和Mn含量高于对照树种, 其余元素含量介于对照树种之间。该结果不支持“蒙古栎叶片养分含量过高”假设。蒙古栎叶片N、P和K再吸收率高于对照树种, 再吸收率高低与其落叶时间完全一致; 叶片Cu和Zn再吸收率与对照树种无显著差异; 叶片其余元素未发生再吸收, 其累积率与对照树种无显著差异; 说明养分再吸收与养分含量无关, 可能与树种的种专一性相关, 可能会影响叶片脱落时间。由于蒙古栎多生长在贫瘠土壤, 其成熟叶无法积累更多养分; 为避免叶片脱落后养分进入土壤被其他物种利用, 将养分尽量回收储存于自身, 即蒙古栎叶片养分再吸收过程较长, 叶片脱落较晚。生长在极端贫瘠立地的蒙古栎叶片次年春天才落叶, 可能是由于再吸收一直在进行, 来不及脱落而保留至新生长季开始。落叶晚的树种养分再吸收率高、有利于自身养分保存, 更能适应贫瘠土壤, 反之亦然。     

氮素添加对黄土高原典型草原长芒草氮磷重吸收率及C:N:P化学计量特征的影响

 为了解氮素沉降对草地群落的影响, 通过人工氮肥添加模拟试验, 研究了黄土高原天然草地优势植物长芒草(Stipa bungeana)在不同施氮水平下叶片和立枯物碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量的变化特征, 探讨了N素增加对N、P重吸收率和C : N : P化学计量比的影响及其内在联系。结果表明: 氮素添加显著增加了长芒草叶片的C、N和立枯物的N、P含量, 对叶片P和立枯物C含量无显著影响; 氮素添加显著降低了长芒草的N、P重吸收率, 对照处理的N、P重吸收率最高, 分别为60.35%和
71.75%, 并且, 在相同氮素处理条件下P的重吸收率显著大于N重吸收率; 随着氮素添加量的增大, 叶片的C : N降低, N : P和C : P增加, N : P为18.25–29.01。研究表明, 黄土高原天然草地群落主要受P限制, 随氮素沉降增加, P限制进一步加剧; 长芒草较高的N、P重吸收率是保证其在贫瘠的土壤中生存的重要机制。