内蒙古锡林河流域植物功能群组成及其水分利用效率的变化--依水分生态类群划分

依照植物水分生态类群,将锡林河流域主要植物种划分为6个植物功能群:呈生植物、中旱生植物、旱中生植物、中生植物、湿中生植物和湿生植物.沿土壤水分梯度,我们调查了8个植物群落的功能群组成及其δ13C值.结果表明:1)在水分状况不同的8个群落中,植物功能群的组成有很大差异.在较湿润生境中(沼泽化草甸和盐化草甸),湿中生和湿生植物成为优势种并构成地上生物量的主要部分;在干旱生境中(草甸草原、典型草原和退化草原),旱生和中旱生植物占绝对优势并构成群落生物量的90%以上;2)不同功能群δ13C值表现为:旱生植物(26.38‰)=中旱生植物(26.51‰)＞旱中生植物(-27.02‰)＞中生植物(-27.56‰)=湿中生和湿生植物(-27.80‰),表明随着不同水分生态类群所适应生境从干旱到湿润逐渐转变,植物的水分利用效率显著降低;3)在土壤水分状况不同的生境下,旱生植物始终维持相对较高的δ13C值和水分利用效率;而中旱生植物的δ13C值表现出较大的变化幅度,表明其对土壤水分的改变更敏感;4)旱生植物叶片脯氨酸含量最高;旱中生、中旱生和中生植物次之;湿中生和湿生植物脯氨酸含量最低.不同水分生态类群脯氨酸含量与其δ13C值和地上生物量呈显著正相关关系.     

内蒙古锡林河流域不同植物群落中羊草和糙隐子草水分利用效率的变异

用稳定性同位素技术,研究了锡林河流域不同群落和生境下羊草（Leymus Chinensis(Trin.)Tzvel.) 和糙隐子草（Cleistogenes squarrosa(Trin.)Keng.)叶片δ^13C值及其水分利用效率的变化。结果表明,在不同生境下,羊草和糙隐子草叶片δ^13C值随土壤水分含量的降低而增大,并与不同土层土壤水分含量均表现出极显的线性负相关关系;而二的叶片水分含量与土壤水分含量无显的相关关系。这一结果说明,羊草和糙隐子草的水分利用效率均随土壤水分含量的降低而提高,而叶片水分含量保持相对稳定。这两种植物可能通过调节气孔导度,提高水分利用效率和参透调节能力等生理生态机制适应不分状况不同的生境,从而使它们能够在锡林河流域不同植物群落中广泛分布并成为建群种或优势种。     

内蒙古锡林河流域不同植物群落中羊草和糙隐子草水分利用效率的变异

用稳定性同位素技术,研究了锡林河流域不同群落和生境下羊草(Leymus chinensis ( Trin.) Tzvel.)和糙隐子草(Cleistogenes squarrosa (Trin.) Keng.)叶片δ13C值及其水分利用效率的变化.结果表明,在不同生境下,羊草和糙隐子草叶片δ13C 值随土壤水分含量的降低而增大,并与不同土层土壤水分含量均表现出极显著的线性负相关关系;而二者的叶片水分含量与土壤水分含量无显著的相关关系.这一结果说明,羊草和糙隐子草的水分利用效率均随土壤水分含量的降低而提高,而叶片水分含量保持相对稳定.这两种植物可能通过调节气孔导度、提高水分利用效率和增强渗透调节能力等生理生态机制适应水分状况不同的生境,从而使它们能够在锡林河流域不同植物群落中广泛分布并成为建群种或优势种.     

高寒草甸不同坡向条件下植物叶片δ~(13)C及水分利用效率的变化

通过对高寒草甸不同坡向条件下25科86种C3植物叶片稳定性碳同位素组成(δ~(13)C)的测定,研究了高寒草甸C3植物δ~(13)C和水分利用效率对坡向变化的响应以及环境因子对其产生的影响,分析了坡向上控制植物δ~(13)C变化的主要环境因子.结果表明:从北坡到南坡的生境梯度上,土壤含水量不断减少,而土壤温度及光照强度不断增加,植物群落结构也发生了相应变化.5个坡向中,植物叶片δ~(13)C值为-31.19‰~-21.80‰,均值为(27.18±0.13)‰;生长季植物叶片δ~(13)C均值在南坡最高,其次为西南坡、西坡、西北坡,最低值出现在北坡.坡向间δ~(13)C值的差异主要是由不同坡向土壤含水量和土壤温度,以及光照强度的不同导致的,其中土壤含水量是主要的限制因子.北坡-南坡梯度上植物叶片δ~(13)C值随土壤含水量下降、土壤温度及光照强度升高而变大,表明不同坡向植物的水分利用状况对干旱胁迫的响应不同,植物逐渐提高了水分利用效率以适应干旱胁迫的生境.     

高寒草甸不同坡向条件下植物叶片δ13C及水分利用效率的变化

通过对高寒草甸不同坡向条件下25科86种C3植物叶片稳定性碳同位素组成(δ¹³C)的测定,研究了高寒草甸C3植物δ¹³C和水分利用效率对坡向变化的响应以及环境因子对其产生的影响,分析了坡向上控制植物δ¹³C变化的主要环境因子.结果表明: 从北坡到南坡的生境梯度上,土壤含水量不断减少,而土壤温度及光照强度不断增加,植物群落结构也发生了相应变化.5个坡向中,植物叶片δ¹³C值为-31.19‰~-21.80‰,均值为(27.18±0.13)‰;生长季植物叶片δ¹³C均值在南坡最高,其次为西南坡、西坡、西北坡,最低值出现在北坡.坡向间δ¹³C值的差异主要是由不同坡向土壤含水量和土壤温度,以及光照强度的不同导致的,其中土壤含水量是主要的限制因子.北坡-南坡梯度上植物叶片δ¹³C值随土壤含水量下降、土壤温度及光照强度升高而变大,表明不同坡向植物的水分利用状况对干旱胁迫的响应不同,植物逐渐提高了水分利用效率以适应干旱胁迫的生境.     

锡林河河漫滩草甸群落的结构与生产力及其排序

 锡林河河漫滩主要草甸群落的植物组成、群落构成规律、地上植物量、群落间生态关系的研究表明：1)踏头草甸以中间型荸荠(Eleocharis intersita)、无脉苔草(Carex enervis)、巨序剪股颖(Agrostis gigantea)和湿中生杂类草共同建群,其地上植物量为445.64gDM·m-2,是该区草原群落的2—4倍;密花凤毛菊(Saussurea acuminata)杂类草草甸的地上植物量为3584.50gFM·m-2(鲜重);马蔺(Iris lactea)杂类草草甸的地上现存量为1444.02gFM·m-2(鲜重)。2)与该区草原群落相比,草甸群落或没有单种建群植物,或单种建群植物的作用不很突出。说明了草甸优越的生境可满足多种植物共同充分生长。3)河漫滩不同草甸群落的排序表明：在积水生境中沼泽植被的外围、较为湿润的地段上分布着以莎草科植物为主的莎草(苔草)草甸;中度湿润的地段分布着以禾本科植物为主的禾草草甸;而相对较干的地段分布着以双子叶植物为主的杂类草草甸。     

三峡库区消落带水淹初期土壤种子库月份动态

干湿交替往往导致土壤种子库产生剧烈变化,严重影响着地上植被的自然恢复和生长。采用垂直空间梯度代替水淹时间梯度,研究了消落带水淹初期土壤种子库月份动态变化。结果表明：消落带内不同土地环境类型土壤种子库具有不同的月份变化趋势,分别是采伐迹地土壤种子库密度逐渐增加,弃耕地则逐渐降低。随着垂直空间梯度的升高,5、7、9月份消落带土壤种子库密度都表现为逐渐增加,说明水淹时间越长越不利于土壤种子的储存。不同月份共同出现的优势物种包括地果、黄鹌菜、具芒碎米莎草、毛马唐、婆婆纳、匍茎通泉草、鼠曲草、水田碎米荠、雾水葛、细穗腹水草、香附子、一年蓬、知风草、苎麻,这些物种构成了消落带土壤种子库的主要组成部分。各月份土壤种子库的物种生活型非常接近,主要以一年生草本和多年生草本为主,相对缺少乔灌木,且生活型百分比例在不同海拔梯度存在差异。结合土壤种子库物种水分生态功能,将其划分为湿生植物、湿中生植物、中生植物、旱中生植物,发现其主要以中生植物为主,高海拔区段旱中生植物比例相对较高,低海拔区段湿中生植物比例相对较高,而湿生植物比例则变化较小,水淹导致种子库植物呈现向中生和湿中生植物类型的变化趋势。消落带土壤种子库植物具有较高的生物多样性,但不同海拔区段植物变异性较高,没有形成绝对优势的物种,植被群落明显处于演替早期。研究认为,消落带水淹初期,土壤生境、物种组成以及种子储量都发生着剧烈的变化,仅依靠土壤种子库进行消落带植被恢复与重建是不现实的,必须要给予更多的人为干预。     

不同干扰方式对内蒙古典型草原植物种组成和功能群特征的影响

研究休牧、补播和自由放牧3种人为干扰方式对内蒙古典型草原群落植物种组成、功能群组成、群落物种多样性和地上生物量的影响.结果表明: 3种干扰方式对植物功能群结构及其多样性有显著影响,休牧方式下群落植物种数量、地上生物量、多样性指数和丰富度指数最大,分别为22种、171.32 g·m^-2、1.46和5.7,灌木半灌木和多年生禾草的重要值、物种所占比例、地上生物量、多样性指数、丰富度指数和均匀度指数显著高于其他干扰方式,多年生杂类草的重要值、物种所占比例、地上生物量、多样性指数和均匀度指数显著低于其他干扰方式,中生植物、C3和C4植物的地上生物量最大,分别为22.22、143.35和27.97 g·m^-2.补播方式下,中旱生植物地上生物量最大,为13.60 g·m^-2,旱生植物物种所占比例最小(48.5%),C4植物物种所占比例最大(28.8%).自由放牧方式下,一、二年生草本植物物种所占比例最大,达12.3%,中生植物和C4植物所占比例最小,分别为17.0%和20.9%.春季休牧措施有利于退化草原的恢复.     

青藏高原北部多年冻土退化过程中生态系统的变化特征

多年冻土的发育是青藏高原冻土区生态系统稳定的基础,而多年冻土退化效应是目前青藏高原研究的热点。研究了青藏高原北部多年冻土退化过程中生态系统的变化特征。结果表明:在多年冻土退化的过程中,土壤温度逐渐升高,土壤含水量下降,有机质含量降低,植被类型表现为从沼泽化草甸演替为典型草甸,草原化草甸,最终成为沙化草地,群落植物组成从湿生或中湿生逐渐向中生、中旱生乃至旱生转变,草层高度变矮,植被盖度下降,α和β多样性均表现为先增加后减小,在草原化草甸阶段达到最大;草地植物生物量和载畜能力总体表现为降低趋势,但在典型草甸和草原化草甸之间差异不显著。植被经济类群的变化趋势表现为优良的莎草科和禾本科牧草比例下降,而毒杂草比例显著增加,牧草品质下降,饲用价值降低。     

沿土壤水分梯度黄囊苔草碳同位素组成及其适应策略的变化

 选取了内蒙古锡林河流域6个水分条件不同的典型植物群落,测定了各群落中黄囊苔草 (Carex korshinskyi) 叶片δ13C值、叶片含水量（LWC）及其种群特征的变化。结果表明：1）不同生境下,黄囊苔草叶片的碳同位素组成发生明显变化（变幅为1.8‰）。沿土壤水分梯度,随着土壤含水量的降低,黄囊苔草叶片δ13C值显著增大,水分利用方式更加保守。2）虽然不同生境下,黄囊苔草叶片含水量变化不大,但其叶片δ13C值与LWC表现出显著的负相关关系(p=0.051)。这表明黄囊苔草水分利用效率对其叶片水分状况变化的反应非常敏感。3）在不同生境下,黄囊苔草种群的植株高度、密度、地上生物量及其在群落中的出现频度明显不同。具有较高δ13C值的黄囊苔草种群在群落中出现的频度和地上生物量所占比例都显著增加。以上结果表明,生长在不同生境下的黄囊苔草种群能够通过改变其水分利用效率适应不同的土壤水分状况,使其在植物群落中表现出更强的竞争能力和生态适应性。     

Linking thaw depth with soil moisture and plant community composition: effects of permafrost degradation on alpine ecosystems on the Qinghai-Tibet Plateau

Background and aims

The warming of the planet in recent decades has caused rapid, widespread permafrost degradation on the Qinghai–Tibet Plateau. These changes may significantly affect soil moisture content and nutrient supply, thereby affecting ecosystem structure and function. This study aimed to describe the dynamic changes in thaw depth, assess the relationship between thaw depth and soil moisture content, and analyze the changes in species composition and water-use efficiency in response to permafrost degradation.

Methods

We surveyed species composition, thaw depth, ground temperature, soil moisture, nutrient content, and foliar stable carbon isotope compositions to gain insights into the response of alpine grassland ecosystems to permafrost degradation on the Qinghai-Tibet Plateau.

Results

Moisture content of the surface layer decreased with increasing thaw depth. The correlation between thaw depth and surface soil moisture content was strongest in June and decreased in July and August. The strongest correlation occurred at a depth of 20 cm to 30 cm. The dominant species shifted from Cyperaceae in alpine meadow to mesoxerophytes in alpine steppe before finally shifting to xerophytes in alpine desert steppe. Thaw depth correlation was significantly negative with organic C content (r?=??0.49, P?<?0.05) and with total N content (r?=??0.62, P?<?0.01). The leaf δ¹³C of Carex moorcroftii increased with increasing thaw depth and followed a linear relationship (R ²?=?0.85, P?=?0.008).

Conclusions

Permafrost degradation decreases surface soil moisture and soil nutrient supply capacity. Increasing permafrost degradation decreases the number of plant families and species, with hygrophytes and mesophytes gradually replaced by mesoxerophytes and xerophytes. The water-use efficiency of plants improved in response to increasing water stress as surface layers dried during permafrost degradation. Permafrost on the Qinghai–Tibetan Plateau is expected to further degrade as global warming worsens. Therefore, more attention should be dedicated to the response of alpine ecosystems during permafrost degradation.     

辽河口湿地植物多样性及物种功能型空间分布格局

辽河口湿地是我国典型的滨海湿地, 在过去几十年受人为过度干扰, 植被变化明显。本研究拟通过野外实地调查揭示辽河口湿地植物多样性及功能型的空间格局。结果表明, 潮上带的物种丰富度和Shannon-Wiener指数均高于潮间带。与潮上带相比, 潮间带的盐生植物与湿生植物比例较高, 而中性植物、甜土植物、中生植物与旱生植物的比例较低。物种丰富度、Shannon-Wiener指数以及中性植物、甜土植物、中生植物、旱生植物的比例均随着与海岸线距离的增加而增加, 盐生植物、湿生植物比例则与之相反。对所调查样地与植物物种的主成分分析(PCA)表明, 潮上带主要为芦苇(Phragmites australis)、刺儿菜(Cirsium setosum)、山莴苣(Lagedium sibiricum)等中性和甜土植物, 潮间带为盐地碱蓬(Suaeda salsa)、扁秆藨草(Scirpus planiculmis)、水烛(Typha angustifolia)等盐生植物。可见, 盐度与水位是决定辽河口湿地植物多样性及物种功能型的关键生态因子。     

Comparative Studies on Water Relations and Xeromorphic Structures of Some Plant Species in the Middle Part of the Desert Zone in China

The mean value of leaf water potential (LWP) of the mesophytes, the less-succulent xerophytes and the succulent xerephytes was –13.5, –18.09 and –26.09 bars respectively. The bound water content (BWC), and the ratio of bound water content to free water content (B/E ratio) for the succulent xerophytes (174.0% and 4.8) were higher than those for the mesophytes (52.5% and 0.37) and the less-succulent xerophytes (76.8% and 1.0). The transpiration rate of the mesophytes, less-succulent xerophytes and succulent xerophytes was 1146.5, 866.3 and 422.8 mg/g. fw. h respectively. The water holding capacity (WHC) of the succulent xerophytes was the strongest among those of the three types, while that of the mesophytes was the weakest. The xerophytes, both the succulent and the less-succulent, have the following xeromorphic structures: thick cuticle, sundan stomata, dense epidermal hairs, well-developed palisade tissue and degenerated spongy tissue, the high ratio of palisade tissue to spongy tissue, and equilateral leaves. Besides, succulent xerophytes possess other xeromorphic structures: thick leaves, well-developed water storing tissue, high ratio of water tissue to leaf thickness, and the succulent leaves. The mesophytes exhibit the following mesophilous structures, thin cuticle, levelling or arching up stomata, low ratio of palisade tissue to spongy tissue, and back-belly leaves.     

安太堡矿区复垦地植被种间关系及土壤因子分析

为研究安太堡矿区植被复垦过程中不同植物群落类型的种间关系及影响群落稳定性的外部环境因子, 作者对矿区的植物群落和自然生境进行了野外调查。对森林、灌丛和草地3种群落分别在10 m×10 m、 4 m×4 m和1 m×1 m的尺度上, 采用校正的χ2检验、Spearman秩相关分析研究了不同群落类型中出现频率较高的物种之间的联结性, 同时应用灰色关联识别对影响群落稳定性的土壤因子进行了识别。结果表明: 草地群落中物种组成贫乏, 以旱生种为优势类群, 物种间既具有一定的联结性, 又具有相当独立的分布格局。灌丛群落主要种整体呈现正联结, 其组成成分仍以旱生或中旱生物种为主, 部分中生性物种的出现及其与优势种的正相关关系都在一定程度上指示了灌丛群落向正向演替方向进行。森林群落主要种也整体呈现正联结, 表明群落处于植被演替进程中一个相对稳定的过渡阶段。土壤因子与植物群落稳定性的关联顺序为: 有机质> N > P> K> Cu> Mn > pH > Zn>电导率。总的来看, 矿区现有森林群落配置方式是较灌丛群落和草地群落配置方式更适合于矿区特殊生境的群落类型, 而土壤因子中有机质在决定群落稳定性方面发挥重要作用。此研究结果对制定该矿区植被恢复计划具有参考价值。     

Ecologically based differences in the structure of grass stem

A quantitative anatomical study of the stem structure of grasses of various ecological groups: xerophytes, mespohytes, ephemers, hydrophytes and psammophytes (a total of 30 species) was carried out. The proportions of the various tissues in the stem were expressed as a percentage of the cross-sectional area of the stem. Stems of hydrophytes were found to have only small proportion of mechanical (4-8%) and conducting (2-5%) tissues but a large pro. portion of parenchyma (85-93% - primary cortex and basic parenchyma) and air system (38-40% - parenchyma channels or specialized aerenchyma). The stems of xerophytes possess a highly developed sclerenchyma (30-50%) and vessel bundles (6-13%) while the parenchyma is less developed (36-60%). The cells of the stems of hydrophytes are larger than those of xerophytes, but the cell membranes are thinner. The structure of mesophytes is intermediate between that of hydrophytes and xerophytes and the structure of ephemers is very similar to that of mesophytes. Psammophytes differ from xerophytes in having more mesomorphous features.     

Comparative Studies on Relationships Between Proline Accumulation and Photosynthesis,Respiration and Chlorophyll Content of Some Plant Species in the Middle Part of the Desert Zone in China

The proline content of mesophytes, less-succulent xerophytes and succulent xerophytes were 0.42, 1.73 and 7.22 mg／g·dw·h respectively. The latter is 17 and 4 times both of the formers. The proline content of xerophytes-both succulent and less-succulent, under non-irrigation condition was higher than that under irrigation condition. The photosynthetic rates of less-succulent and succulent xerophytes were 16.74 and 14.04 CO2 mg／g·dw·h respectively, without clear difference between them. The photosynthetic rate of mesophyte (37.57 CO2 mg／g·dw·h) was more than 2 times that of two types of xerophytes. The respiratory rate of less-succulent xerophytes, succulent xerophytes and mesophytes were 6.27, 4.73 and 7.60 CO2 mg／g·dw·h respectively. The ratios of photosynthetic rate to respiratory rate in less-succulent xerophytes, succulent xerophytes and mesophytes were 2.50, 3.09 and 4.59 CO2 mg／g·dw·h respectively. This fact indicated that the carbon assimilatory process of mesophyte was evidently higher than the respiratory process for all the two types of plants. There was no obvious difference between the total contents of chlorophyll in the three types of plants.     

科尔沁沙地刺榆群落的结构特征

对科尔沁沙地刺榆（Hemiptelea davidii）群落的种类组成及其生态类型结构进行了调查.结果表明：研究区刺榆林不存在灌木层;其乔木层可划分为2个亚层,上、下层高度分别为4.05~7.86和2.05~3.20 m;林下共有32种草本植物,隶属13科27属,以禾本科、豆科和菊科为主;研究区有11个植被分布区型,其中,蒙古-东北-兴安-华北分布区型种类最多（34.38%）,其次为东北-华北分布区型（12.5%）.在3个水分生态类型中,中生植物最多,占59.37%,中旱生类型和旱生类型分别占25%和15.63%.在6个生活型中,地面芽植物最多（31.25%）. 刺榆群落具有温带草原的典型生活型特征.