沙坡头地区草本植物层片对施加氮素的响应

以沙坡头人工固沙区草本层片植物为研究对象,分析不同氮肥处理下,物种丰富度、多度、盖度、高生长以及地上部生物量等群落学特征对不同氮肥水平的响应。人工施加氮肥1年的试验结果表明:除50g·m-2的施肥水平外,其他各施肥水平下群落物种丰富度均高于对照;多度随施肥梯度的增加整体上呈下降趋势,施肥梯度越高,下降越明显,其中在50g·m-2的施肥水平下,多度相比于对照下降了86.7%;盖度随施肥水平梯度的增大呈先上升后下降的趋势,在20g·m-2的施肥水平下盖度达到最大值,其与对照间的差异达到了显著性水平(P<0.05);植物高生长对氮肥水平的响应存在种间差异;地上部生物量则在低肥水平下高于对照,而高肥水平下低于对照。总体而言,氮肥水平对荒漠生态系统群落物种多样性和生产力的影响呈低肥促进、高肥抑制的效应。     

无机肥料是青海塔拉滩光伏电站植被恢复过程中的限制性因子

青藏高原因其独特的地理单元、广袤的荒漠及丰富的太阳能资源(太阳辐射强且多、日照时间长), 在光伏电站建设及“碳中和”实现中具有重要的区位优势。光伏电站建设能够改变局域环境进而影响植被生长, 但光伏电站植被恢复的关键限制性因子尚不清楚。本研究以青藏高原东缘塔拉滩荒漠草原光伏电站为研究对象, 探究益生微生物、无机肥料(氮肥和磷肥)和微量元素3种限制性因子及其交互效应对光伏电站光伏电板下植被特征(群落盖度、地上生物量和物种丰富度)的短期影响。研究结果表明: (1)添加无机肥料显著增加群落盖度(F_1,5 = 40.598; P < 0.001), 降低物种丰富度(F_1,5 = 5.133; P = 0.026), 但对地上生物量无显著影响(F_1,5 = 0.279; P = 0.599); 而微生物菌剂和微量元素复合剂则对群落盖度、地上生物量和物种丰富度均无显著影响; (2)多重比较证实无机肥料、微生物菌剂和微量元素复合剂的混合添加使得光伏电板外和光伏电板下群落盖度均达到各实验处理组合中的最大值, 最利于植被恢复。本研究表明无机肥料是青海塔拉滩光伏电站建设后限制植被生长的重要因子, 但微生物菌剂和微量元素在促进植被生长方面仍然发挥着不可替代的作用。因此, 它们一起添加更能有效加速荒漠生态系统光伏电板下的植被恢复。     

科尔沁沙地封育过程中植被特征的动态变化

为研究沙地退化植被封育恢复过程中植被特征的动态变化规律,分别于2011年、2013年和2015年8月中旬在流动、半固定、固定沙丘和沙质草地上开展了3次植被特征调查。结果表明:2011—2015年,流动沙丘优势植物沙米(Agriophyllum squarrosum)的优势度逐渐降低,半固定沙丘优势植物差巴嘎蒿(Artemisia halodendrom)的优势度波动下降、一年生植物优势度有所增加;固定沙丘和草地中一年生植物的优势度有所下降,多年生植物所占比例逐渐增加;随着退化植被封育恢复,植被盖度、物种丰富度、凋落物量和地上-地下生物量明显增加; 2011—2015年,4种生境上的平均凋落物量和半固定沙丘的植被盖度逐年增加,而物种丰富度和地上生物量表现出波动变化趋势,地下生物量年际间变化不显著;沙地退化植被封育恢复过程中,物种丰富度与植被盖度、地上生物量、凋落物量、地下生物量和总的植物生物量呈极显著线性正相关。沙地退化植被封育恢复过程中植物群落组成和优势种的动态变化,反映了沙地植物群落的正向演替与群落结构复杂化的趋向;沙地退化植被的封育恢复导致了物种多样性与生物量的线性正相关。     

荒漠草原区不同生活型植物生长对降水变化的响应

在全球气候变化背景下,降水变化对植物群落动态将产生深远的影响。以黄土高原西部荒漠草原为对象,通过野外降水控制试验,研究不同生活型植物丰富度、密度、盖度、高度和地上生物量对降水变化的响应。结果表明: 降水处理对一年生草本植物的丰富度、密度、盖度的影响在降水试验第3年(2015年)达到显著水平,以减水处理最低,植物高度对降水变化的响应更敏感,3年间,均以减水40%处理最低;植物生长和地上生物量对减水处理的负响应幅度大于对增水处理的响应。多年生草本植物的丰富度、密度和盖度在第3年以减水处理显著低于增水40%处理,但与对照无显著差异;植物高度3年间均以减水40%处理最低;丰富度、盖度、高度对减水处理的负响应幅度大于对增水处理的正响应,但地上生物量对增水40%处理的正响应较强。灌木的丰富度、密度、盖度和地上生物量对增减水20%处理的正响应最明显,可能与灌木在该处理分布相对集中有关。降水减少抑制了草本植物的生长,但对一年生草本植物的抑制作用更强,降水增加在一定程度上促进了多年生草本植物的生长和生物量积累。一年生草本植物的生长和生物量随降水年际变异波动明显,灌木受降水改变的影响相对较小,降水变化对黄土高原西部荒漠草原植物群落组成与功能将产生显著的影响。     

氮素添加对科尔沁沙质草地物种多样性和生产力的影响

物种多样性和生产力是生态系统结构和功能的重要指标.以科尔沁沙质草地为对象,通过对其进行不同梯度的氮素添加处理,研究氮素添加对沙质草地生态系统物种组成、物种多样性和生产力的影响.结果表明：氮素添加改变了群落物种组成和群落中的优势种,使植被的高度和盖度增加,植被的透光率减小;随着氮素水平的增加,群落中物种丰富度减小,物种多样性降低;不同水平的氮素添加均显著增加了(P<0.01)群落地上生物量;物种丰富度与植被透光率呈线性正相关(P<0.01),与植被盖度呈线性负相关关系(P<0.01),说明长期的氮沉降与人为氮素输入将影响沙地生态系统的物种组成、物种多样性以及生产力.     

氮磷钾不同施肥配方对退化高寒草原植物群落结构的影响

以地处青海湖北岸三角城种羊场附近高寒退化的紫花针茅草原为对象,研究了施肥对植物群落盖度、物种多样性和植物类群的影响。结果表明:施肥后的第2年(2012年)和第3年(2013年)群落的总盖度显著高于施肥前(2011年)(P0.05),且随着施肥年限的增加,群落的盖度也增加,但不同处理增加的幅度不一致;与不施肥相比,不同的施肥处理在2年和第3年物种丰富度逐渐减小;施肥后Simpson指数、Shannon指数、Pielou均匀度指数的变化无明显规律;不同植物类群对施肥的响应亦不同,施肥后第2年和第3年不同施肥处理间禾草类和杂类草生物量均显著增加(P0.05),而莎草类和豆科变化不明显。     

宁夏东部风沙区荒漠草原植物群落物种多样性研究

通过野外植被调查,研究了宁夏东部风沙区荒漠草原植物群落组成与结构、物种多样性变化;采用典范对应分析（CCA）对植物群落分布与土壤性状关系进行了分析。结果表明：（1）风沙区荒漠草原物种较为单一,多集中在6~13种;不同群落类型间地上生物量和盖度差异显著;群落内竞争性较弱的物种减少,优势种具有较高的重要值。（2）群落间物种多样性差异显著,但变化趋势并不一致;物种多样性指数与丰富度指数、均匀度指数的相关系数分别为0.975 7和0.880 2,而与优势度指数相关系数为-0.519 8。（3）CCA结果表明,土壤含水率、有机质以及氮磷钾含量较高、容重小时,植物物种相对丰富;对群落分布影响较大的环境因子是土壤水分、容重和土壤有机质,相关系数分别为-0.742 8、0.683 8、0.532 9,物种和群落二者在CCA排序轴相关性较大的土壤因子较为一致。研究认为,宁夏东部风沙区荒漠草原植物优势种在群落中的地位明显,物种丰富度对植物多样性的影响大于均匀度,土壤水分是影响该区草原植物群落分布的决定性环境因子。     

施肥和刈割对青藏高原东部高寒草甸群落生物量补偿效应的影响

通过对青藏高原东部高寒草甸植物群落在4个施肥处理及7个刈割水平下的群落生物量、物种丰富度和补偿指数的比较,分析了该类草甸群落主要特征对施肥及刈割强度差异的响应.结果表明:施肥显著增加了群落生物量,并降低物种丰富度,而刈割处理虽然增加了物种丰富度,但对群落生物量无显著影响;随着施肥量的增加,高寒草甸由莎草科和杂草类物种占优势的群落构成逐渐向禾本科物种占优势的群落构成转变;施肥可提高群落的补偿能力,在不同施肥梯度中,刈割后植物群落补偿能力也不相同;随着施肥量的增加,增加刈割强度,减少刈割次数,发生超补偿的机率增大;可见,施肥是主效应,刈割对群落主要特征的影响随营养水平的不同而发生变化.     

不同恢复措施对内蒙古乌拉特中旗荒漠草原植物群落的影响

处于干旱地区的内蒙古荒漠草原，在防风固沙、生物多样性保育等方面发挥着重要的生态功能。近年来由于人类活动的干扰及气候变化的影响，内蒙古荒漠草原生态系统发生了严重的退化。如何有效恢复荒漠草原的生态功能是当前亟待解决的问题，科学合理地进行人为定向培育是荒漠草原植物群落恢复与重建的重要措施。本研究以乌拉特中旗荒漠草原为对象，通过控制实验探讨了不同退化程度下植物群落结构及地上生物量对不同恢复措施的响应。结果表明：在重度退化的荒漠草原生态系统，短期封育提高了杂类草的相对盖度，使群落地上生物量增加2.11倍；添加有机肥提高了禾草物种丰富度，使群落地上生物量提高了3.97倍；补播显著提高了植物群落的盖度、密度，使群落地上生物量提高了9.76倍。在重度沙化区，补播显著提高了群落的盖度、密度、地上生物量，但对物种多样性无显著影响。在中度退化区，添加复合肥显著降低了短花针茅群落杂类草物种数，提高了禾草及植物群落的地上生物量；添加复合肥显著提高了柠条锦鸡儿-丛生禾草群落中禾草物种丰富度，但对植物群落盖度、密度及地上生物量无显著影响；喷施叶面肥显著降低了藏锦鸡儿-灌丛化禾草群落杂类草的盖度和密度，提高了禾草的地...     

阿尔泰山两河源牧区草地群落生物量及物种多样性

群落生物量和物种多样性是表征草地生态系统数量特征的重要指标。该研究以新疆阿尔泰山南麓两河源放牧区草地为研究对象,利用样方法对两河源不同放牧区的草地植被进行调查,分析研究区生物量和物种多样性变化,探讨二者与环境因子之间的关联性,为草地群落物种保护以及草地可持续利用提供理论依据。结果表明：(1) 两河源不同牧区间群落盖度、高度、植株密度、地上生物量和单位盖度生物量存在差异。(2) 两河源牧区草地群落地上生物量与群落盖度、植株密度呈显著正相关关系(P<0.05),且地上生物量主要受草地群落盖度的影响;不同牧区的物种多样性指数有一定差异,但物种分布相对均匀。(3)两河源牧区草地群落生物量及物种多样性主要受气温和降水的影响。     

Effects of additional N on herbaceous species of desertified steppe in arid regions of China: a four-year field study

Human-induced nitrogen (N) enrichment is impacting the structure and function of grassland ecosystems, although few studies have been conducted in arid and semi-arid ecosystems under field conditions. Here, a 4-year multi-level N addition experiment under ambient precipitation in a typical temperate desert steppe in arid regions of China was designed to evaluate the impact of N enrichment on the herbaceous vegetation community in desert ecosystems. The results showed that species richness declined in response to N addition during all 4 years, while aboveground biomass increased in the relatively wet year (2007) and decreased in the relatively dry years (2008–2010) according to N addition level, as compared to the control. Plant community composition differed among plant functional groups (PFGs) based on added N. Perennial grasses (PG) benefited more compared with annuals and perennial forbs (PF) from N enrichment in terms of biomass production under conditions of high precipitation in 2007. In relatively dry years, biomass production of all PFGs was strictly dependent on inter- and intra-annual precipitation, which led PG to dominate in 2008 (with a dry spring) and PF to dominate in 2009 and 2010. Our results demonstrate that the impact of N enrichment on the herbaceous vegetation community in desert steppes may be strongly dependent on natural precipitation patterns characterized by shifts in plant community composition, particularly in terms of biomass production.     

连栽杉木林林下植被生物量动态格局

用空间一致时间连续的定位研究方法,在湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站试验基地的第2集水区,对连栽杉木林林下植被生物量进行了12 a的监测,研究了林下植被种类的变化、生物量动态特征、生物量的组成与分布变化格局。结果表明:连栽杉木林在14a生长发育过程中,林下植物种类呈现波动性的减少趋势,其中木本植物物种数下降率为40.0%,草本植物物种数下降率为47.1%。林下植被生物量由杉木林3年生29.48 t/hm²下降至14年生的2.53 t/hm²,其中木本植物生物量由7.07 t/hm²,下降至1.25 t/hm²,下降了82.3%;草本植物由22.41 t/hm²,下降至1.28 t/hm²,下降了94.3%。在此期间,木本与草本植物生物量的高低均出现波动现象。3年生杉木林下木本植物以乔木树种生物量6068.97 kg/hm²最高,占总生物量85.88%,藤本植物生物量736.97 kg/hm²为次,占10.44%,灌木植物生物量259.87 kg/hm²最低,仅占3.68%。14年生杉木林下木本植物以灌木植物生物量881.87 kg/hm²为首,占总生物量70.73%,藤本植物生物量247.07 kg/hm²为次,占19.82%,乔木树种生物量117.87 kg/hm²最少,只占9.45%。3年生杉木林下草本植物以蕨类植物生物量8391.44 kg/hm²最高,占总生物量的37.44%,过路黄生物量36.77 kg/hm²最低,仅占0.16%。杉木14年生时,以芒生物量573.00 kg/hm²最大,占总生物量44.78%,金毛耳草生物量2.93 kg/hm²最小,仅占0.23%。研究结果,可为研究杉木林养分循环、碳平衡、维护和提高林地地力及可持续经营管理提供科学依据。     

Above- and belowground responses to nitrogen addition in a Chihuahuan Desert grassland

Increased available soil nitrogen can increase biomass, lower species richness, alter soil chemistry and modify community structure in herbaceous ecosystems worldwide. Although increased nitrogen availability typically increases aboveground production and decreases species richness in mesic systems, the impacts of nitrogen additions on semiarid ecosystems remain unclear. To determine how a semiarid grassland responds to increased nitrogen availability, we examined plant community structure and above- and belowground net primary production in response to long-term nitrogen addition in a desert grassland in central New Mexico, USA. Plots were fertilized annually (10 g N m⁻²) since 1995 and NPP measured from 2004 to 2009. Differences in aboveground NPP between fertilized and control treatments occurred in 2004 following a prescribed fire and in 2006 when precipitation was double the long-term average during the summer monsoon. Presumably, nitrogen only became limiting once drought stress was alleviated. Belowground NPP was also related to precipitation, and greatest root growth occurred the year following the wettest summer, decreasing gradually thereafter. Belowground production was unrelated to aboveground production within years and unrelated to nitrogen enrichment. Species richness changed between years in response to seasonal precipitation variability, but was not altered by nitrogen addition. Community structure did respond to nitrogen fertilization primarily through increased abundance of two dominant perennial grasses. These results were contrary to most nitrogen addition studies that find increased biomass and decreased species richness with nitrogen fertilization. Therefore, factors other than nitrogen deposition, such as fire or drought, may play a stronger role in shaping semiarid grassland communities than soil fertility.     

氮沉降对荒漠化草原草本植物物种多样性和群落组成的影响

采用野外条件下人工外源施加氮素模拟氮沉降的方式,设置了0、6、12和24g.m-2 4个纯氮素投加水平,在试验第一年(2007年)将不同水平的氮素随机投加到样方中,随后两年(2008～2009年)不再继续投加,研究氮沉降对荒漠化草原草本植物物种多样性和群落物种组成的影响。结果表明:植物物种丰富度和多度在年内均随着氮素投加水平的增大而降低,且物种多度比丰富度的降低程度更大;植物物种丰富度和多度年际间的变化则表现为低氮水平下差异显著(P<0.05),高氮水平下差异不显著的规律(P>0.05)。氮沉降改变了草本层片植物群落的物种组成,相对于多年生禾本科植物,多年生非禾本科植物在氮素处理下消失的概率更大。可见,氮沉降会降低荒漠化草原草本植物的物种多样性,改变草本植物群落的物种组成,且对荒漠化草原草本植物群落的影响是一个长期的过程。     

降水控制对荒漠植物群落物种多样性和生物量的影响

在全球气候变化背景下,干旱和极端降水事件将对荒漠区植物群落物种多样性和生产力产生深远影响,研究植物群落应对降水变化的响应机制对于荒漠生态系统的科学管理具有重要意义。通过人工增减雨措施利用遮雨棚和滴灌技术对研究区的降水量进行人为调控,探究极端干旱、干旱和降水增加等条件对荒漠植物群落物种多样性和生物量的影响。结果表明:经过一年的降水控制处理,发现灌木和草本层片物种多样性指数在极端干旱、干旱和降水增加等试验处理中差异不显著;灌木的生物量对不同降水控制条件的响应也不显著,而草本层片地上生物量对降水变化的响应最为明显,并随着降水量的增加呈线性增长趋势,极端干旱处理(D1)条件下草本生物量为(10.54±2.36)g/m~2,当降水增加50%(W1)后,草本生物量可达到(105.69±28.60)g/m~2;草本地上生物量与土壤浅表层(40cm)的含水量之间显著相关(P0.05),草本层片生物量与短期(一年)降水波动显著相关。通过定位控制试验进一步探究长时间序列降水变化如何作用于荒漠植物群落特征,研究结果对全球气候变化背景下荒漠生态系统响应机制方面的研究提供数据和理论支撑。     

科尔沁固定沙地植被特征对降雨变化的响应

选择科尔沁固定沙地利用一种野外增减雨试验装置研究了沙地植被生长特征对降雨增减变化的响应。结果表明:(1)在6月,降雨增减变化对植物群落高度有显著影响(P0.05)。减雨60%和30%时,植物群落平均高度比对照分别降低8.8%和2.3%,增雨60%和30%时,则分别增加6.8%和1.4%;相比增雨60%,增雨30%更能促进群落盖度的增大;降雨量变化影响群落植株密度。(2)1a的降雨增减变化对沙地植被的多样性和均匀度均没有显著影响,但减雨可显著增加7月物种的丰富度(P0.05)。(3)随着降雨量的增加,地上生物量逐渐增大,在增雨30%时达到最大值;而地下生物量会随着降雨量增加而显著增大,同时,减雨60%也使地下生物量增加。此外,降雨量的增加和减少都会使地下与地上生物量的比值增加。(4)固定沙地地下生物量主要分布在0—20 cm之间,占总地下生物量的52.7%;降雨量的增加显著增加20—40 cm土壤中根系的分布,当降雨量减少60%时,20—40 cm土壤中根系的分布也略有增加,增雨60%和减雨60%对地下生物量在40—60 cm土层的分布具有明显的促进作用。     

黑河河岸植被与环境因子间的相互作用

2009-2010年,对黑河流域河岸植被分季节进行了详细调查,并实地测定各样点环境因子数据,采用PC-ORD和Canoco软件对数据进行分类排序与环境因子的指示种分析:(1)黑河河岸带植被分为4个植被型和6个群系,位于黑河上游的高山苔草+矮嵩草群系植被种类和数量最为丰富,草本层盖度最大,也是唯一没有乔木分布的群系;金露梅+沙棘+膜荚黄芪+针茅群系是灌木层密度和盖度最大的群系,草本植物种类相对较丰富;位于湿地的沙枣+水柏枝+芦苇+香蒲群系,土壤养分含量最高;(2)影响黑河河岸带植被分布的主要环境因子是海拔、降水、温度、土壤有机质、含水率以及全氮含量,其中,海拔、降水和温度为最重要的影响因子,土壤影响因子中土壤含水率>有机质>全氮,而全磷和速效氮没有显著影响;(3)在黑河河岸带共有20种植物是环境因子指示种,柽柳和苦豆子是温度、降水指示种,胡杨对海拔和降水有很强的指示作用,草本植物中没有土壤含水率和海拔指示种,而在乔灌木中没有土壤有机质指示种,这为气候、土壤条件的变化提供了很好的参考价值。     

荒漠草原植物群落结构及其稳定性对增水和增氮的响应

通过在荒漠草原开展增水和增氮野外控制试验,研究增水和增氮对荒漠草原植物群落结构、物种多样性及群落稳定性的影响。结果表明：（1）增水和增氮处理显著影响了荒漠草原植物群落结构和地上生物量,而对植物群落稳定性影响不显著（P>0.05）。增水处理显著增加了豆科和禾本科植物地上生物量（101.3%和57.9%）（P<0.05）;增水+增氮处理显著增加了植物群落盖度（43.2%）和地上生物量（112.4%）及不同功能群（禾本科和杂类草）植物盖度（75.5%和47.3%）和地上生物量（139.3%和85.7%）（P<0.05）。与增氮处理相比,增水+增氮处理显著增加了植物群落和不同功能群（禾本科和杂类草）植物高度、盖度和地上生物量（P<0.05）。（2）增水、增氮和增水+增氮处理均显著降低了植物群落Pielou指数（11.7%、8.7%和10.2%）（P<0.05）。（3）增水和增水+增氮处理提高了荒漠草原植物群落稳定性,而增氮处理降低了荒漠草原植物群落稳定性。增水处理荒漠草原植物群落稳定性效应大于增水+增氮处理。研究表明,荒漠草原植物群落结构受到氮沉降和降水增加的共同影响。增加降水对荒漠草原植物群落稳定性的积极效应可能会抵消部分氮沉降的消极影响,荒漠草原植物群落地上生物量及群落稳定性可能有所增加。     

模拟N沉降对太岳山油松人工林和天然林草本群落的影响

由于人类活动氮沉降呈逐年增加的趋势,进而增加了陆地生态系统氮的输入,从而影响陆地生态系统多样性、物种组成和功能。为揭示氮沉降增加对油松林草本群落的影响,于2009年7月在太岳山油松人工林和天然林,设计4个施氮水平:对照(CK,0 kg N hm-2a-1),低氮(LN,50 kg N hm-2a-1),中氮(MN,100 kg N hm-2a-1)和高氮(HN,150 kg N hm-2a-1),研究草本群落的生物多样性、生物量以及草本元素含量对模拟N沉降的响应。研究结果表明:模拟N沉降未能显著影响人工林草本群落的生物多样性(P0.05),而中氮、高氮显著降低了天然林草本群落的生物多样性(P0.05);从Jaccard指数和Sorensen指数分析得出人工林不同氮水平之间草本群落差异性较小,而天然林不同氮水平之间草本群落差异性较大。模拟N沉降没有显著改变人工林草本群落生物量(P0.05),而高氮明显促进天然林草本群落生物量的增加(P0.05)。与对照相比,模拟N沉降提高了人工林和天然林羊胡子苔草叶根中的全N含量(P0.05),而降低了全Mg的含量(P0.05),并且根部元素含量变化与土壤养分含量变化较为一致。施氮提高了N/K、N/Ca、N/Mg(P0.05)的比值。说明油松林下草本群落对氮沉降的响应因林分土壤N饱和程度以及林地利用历史的不同而产生差异,其中天然林响应最为敏感。