刈割对克氏针茅草原群落优势与亚优势植物的影响

基于内蒙古中部克氏针茅草原长期刈割试验,分析了不同留茬高度下克氏针茅草原植物群落中5个优势及亚优势种地上生物量和群落稳定性的变化.结果表明：留茬高度在10 cm以上时对5种植物地上生物量的影响较小.留茬高度为10 cm适于冷蒿生长,而不利于克氏针茅的生长.糙隐子草在留茬高度为2 cm时表现最佳.黄囊苔草对群落的贡献在留茬高度为5 cm时最大,此时其生物量与刈割年限呈正相关.留茬高度为2和15 cm不利于星毛委陵菜生长.植株较高、竞争力强的多年生植物对干扰的耐受能力较强,刈割的留茬高度不低于10 cm时,有益于维持草原生态系统的稳定性.     

刈割对克氏针茅草原群落优势与亚优势植物的影响

基于内蒙古中部克氏针茅草原长期刈割试验,分析了不同留茬高度下克氏针茅草原植物群落中5个优势及亚优势种地上生物量和群落稳定性的变化.结果表明:留茬高度在10cm以上时对5种植物地上生物量的影响较小.留茬高度为10 cm适于冷蒿生长,而不利于克氏针茅的生长.糙隐子草在留茬高度为2 cm时表现最佳.黄囊苔草对群落的贡献在留茬高度为5 cm时最大,此时其生物量与刈割年限呈正相关.留茬高度为2和15 cm不利于星毛委陵菜生长.植株较高、竞争力强的多年生植物对干扰的耐受能力较强,刈割的留茬高度不低于10cm时,有益于维持草原生态系统的稳定性.     

内蒙古典型草原群落实生苗动态对刈割和放牧干扰的响应

 该文通过刈割和放牧样地的实生苗动态观测,试图揭示刈割和放牧干扰对冰草(Agropyron cristatum)、克氏针茅(Stipa krylovii)和糙隐子 草(Cleistogenes squarrosa )等 3种禾草实生苗出生、存活和死亡季节动态的影响,以及这种效应是如何受气温和降水影响的。利用有重复测 量的方差分析,比较了不同刈割留茬高度(0、5和15 cm)与放牧处理之间在实生苗密度、死亡率和出现率的时间动态方面的差异。结果表明：3 种禾草的实生苗密度自5月下旬至8月中旬一直呈增加态势。刈割在一定程度上抑制了克氏针茅的实生苗出现率,原因可能是相对高大的克氏针 茅在前一年刈割时会被去掉相当多的生殖部分,其种子数量必然受到影响,导致实生苗出现率的降低。同时,刈割对相对低矮的糙隐子草实生 苗有正向效应 ,即促进其实生苗的出现,可能的原因是刈割使植被高度降低、植被稀疏,植被冠层以下至地面的光照较好、地温较高,同时位 于下层的糙隐子草受到的高大植株的竞争压力减小。生长季早期和晚期实生苗死亡率较高,这与这两个时期的干旱和低温有关,而自6月中旬至 7月初之间的死亡率小高峰也是先前的干旱少雨导致的。3种禾草实生苗的大规模出现几乎都在5～7月,这与该时期相对适宜的气温、地温和水 分条件有关。对实生苗更新相关过程 (如种子萌发、休眠、种子库存量等)进行更加深入细致的研究,将进一步揭示种子生产和有性繁殖在群落 过程中的作用。     

刈割强度对大针茅草原地上生物量时间稳定性的影响

在草地刈割过程中, 群落地上生物量的时间稳定性与物种多样性及物种异步性关系密切。本文基于2014-2018年的野外刈割实验, 研究了围封(对照, 无刈割)、轻度(留茬8 cm)、中度(留茬5 cm)和重度(留茬2 cm)等不同刈割强度对内蒙古大针茅(Stipa grandis)典型草原地上生物量时间稳定性的影响。结果表明: (1)与围封相比, 刈割对群落时间稳定性无显著影响, 但对种群平均时间稳定性影响显著, 重度刈割处理的种群平均时间稳定性显著降低; 且种群平均时间稳定性与群落时间稳定性无显著相关关系, 表明这二者独立波动。(2)与围封相比, 重度刈割处理的物种丰富度显著降低, 但它与群落时间稳定性无显著相关关系, 表明物种丰富度不是群落地上生物量时间稳定性的主导因素; 此外, 重度刈割处理的群落抵抗力显著降低, 但也与群落时间稳定性无显著相关关系。(3)异步性与群落稳定性存在极显著正相关关系, 但刈割对异步性无显著影响, 故未造成群落稳定性显著变化。因此, 异步性可能是影响群落时间稳定性的主导效应之一, 在草地管理与利用过程中, 可从物种异步性角度来对草地稳定性进行评价。     

煤矿复垦地不同恢复阶段植物群落功能群结构与生物多样性变化

选取黄土高原区黑岱沟露天煤矿不同复垦阶段(1995～2010年)样地4块,以原地貌样地为对照,以时空替代的方法,对煤矿复垦地的植物群落的功能群结构及生物多样性进行研究.结果表明:(1)随着复垦时间的延长,植物群落功能群组成以多年生禾草和多年生杂类草为主,其累积优势度均呈现增加的趋势,而一、二年生草本的累积优势度减小;复垦初期,群落功能群单一、组成种类贫乏,多为一、二年生植物;复垦后期,羊草及冰草逐步出现,复垦地最终形成以克氏针茅、本氏针茅、赖草及糙隐子草为主的植物群落.(2)复垦过程中,中生植物及中旱生植物所占比例逐步增加,而旱生植物比例逐步减少;多年生禾草及多年生杂类草生物量随着复垦时间的增加而递增,而一、二年生草本植物生物量递减;群落总生物量呈先急剧增加、又急剧减少、后缓慢增加的规律.(3)群落的Shan-non-Wiener多样性指数(H)、Patrick丰富度指数(Pa)及Pielou均匀度指数(JP)随着复垦时间延长而增加.     

不同频次刈割对羊草草原主要植物种群能量现存量的影响

对内蒙古羊草草原主要植物种群能量现存量对刈割频次响应的研究表明,在17年不同频次刈割干扰影响下,植物种群能量现存量随刈割频次的变化表现出不同的变化趋势,据此可以划分出3个不同的刈割响应类群:受抑种、耐刈种和受益种.受抑种包括羊草、羽茅、黄囊苔草、葱属植物和直根型杂类草;耐刈种包括大针茅和冰草;受益种包括洽草和糙隐子草.对于种群相对能量现存量而言,除羊草随刈割频次的增加呈显著下降趋势外,其他受抑种均随刈割频次的增加保持相对稳定,而受益种和耐刈种的相对值则随刈割频次的增加而呈增加趋势.同时,刈割对植物能量现存量的影响还表现在植物热值变化上,但变化幅度小于10%.     

不同频次刈割对羊草草原主要植物种群能量现存量的影响

对内蒙古羊草草原主要植物种群能量现存量对刈割频次响应的研究表明,在17年不同频次刈割干扰影响下,植物种群能量现存量随刈割频次的变化表现出不同的变化趋势,据此可以划分出3个不同的刈割响应类群：受抑种、耐刈种和受益种。受抑种包括羊草、羽茅、黄囊苔草、葱属植物和直根型杂类草; 耐刈种包括大针茅和冰草; 受益种包括洽草和糙隐子草。对于种群相对能量现存量而言,除羊草随刈割频次的增加呈显著下降趋势外,其他受抑种均随刈割频次的增加保持相对稳定,而受益种和耐刈种的相对值则随刈割频次的增加而呈增加趋势。同时,刈割对植物能量现存量的影响还表现在植物热值变化上,但变化幅度小于10%。     

内蒙古典型草原群落实生苗动态对刈割和放牧干扰的响应

该文通过刈割和放牧样地的实生苗动态观测,试图揭示刈割和放牧干扰对冰草(Agropyron cristatum)、克氏针茅(Stipa krylovii)和糙隐子 草(Cleistogenes squarrosa )等 3种禾草实生苗出生、存活和死亡季节动态的影响,以及这种效应是如何受气温和降水影响的。利用有重复测 量的方差分析,比较了不同刈割留茬高度(0、5和15 cm)与放牧处理之间在实生苗密度、死亡率和出现率的时间动态方面的差异。结果表明：3 种禾草的实生苗密度自5月下旬至8月中旬一直呈增加态势。刈割在一定程度上抑制了克氏针茅的实生苗出现率,原因可能是相对高大的克氏针 茅在前一年刈割时会被去掉相当多的生殖部分,其种子数量必然受到影响,导致实生苗出现率的降低。同时,刈割对相对低矮的糙隐子草实生 苗有正向效应 ,即促进其实生苗的出现,可能的原因是刈割使植被高度降低、植被稀疏,植被冠层以下至地面的光照较好、地温较高,同时位 于下层的糙隐子草受到的高大植株的竞争压力减小。生长季早期和晚期实生苗死亡率较高,这与这两个时期的干旱和低温有关,而自6月中旬至 7月初之间的死亡率小高峰也是先前的干旱少雨导致的。3种禾草实生苗的大规模出现几乎都在5～7月,这与该时期相对适宜的气温、地温和水 分条件有关。对实生苗更新相关过程 (如种子萌发、休眠、种子库存量等)进行更加深入细致的研究,将进一步揭示种子生产和有性繁殖在群落 过程中的作用。     

内蒙古高原针茅草原植物多样性与植物功能群组成对群落初级生产力稳定性的影响

内蒙古高原4类地带性草原群落,贝加尔针茅（Stipa baicalensis Roshew.）群落、大针茅（S.grandis P.Smirn.）群落、克氏针茅（S.krylovii Roshev.）群落和小针茅（S.klemenzii Roshev.）群落初级生产力连续12年的定位研究结果表明,在气修波动下群落生产力及其稳定性与群落多样性特征的变化是一致的,从贝加尔针茅群落到小针茅群落。植物多样性显下降,群东中起重要作用的植物功能群的数量逐渐减少,群落初级生产力及其稳定性也逐渐降低。生活型功能群组成中,多年生丛生禾草、多年生根茎禾草与苔草和多年生杂类草功能群多样性与群落初级生产力稳定性极显地呈正相关。生态类群组成中,旱生植物和中旱生植物功能群多样性也与群落初级生产力稳定性极显地呈正相关,生态位互补效应（niche complementary effect）可能是高植物多样性群落具有高生产力的机制,而植物多样性对群落初级生产力稳定性的影响可能是通过不同功能群间的补偿作用来实现的。     

水分梯度上放牧对内蒙古主要草原群落功能群多样性与生产力关系的影响

应用样线法对放牧对内蒙古草原沿水分梯度分布的主要植物群落:小针茅(Stipaklemenzii)群落、大针茅(Stipagrandis)群落、羊草(Leymuschinensis)群落和羊草杂类草群落多样性、生产力以及两者关系的影响进行了研究,结果表明,除羊草杂类草群落外,物种多样性、生活型多样性和水分生态类型多样性随放牧强度的加大而降低,但适度放牧增加了羊草杂类草群落的上述多样性指标。群落地上现存量一般随放牧强度的增大而下降,但小针茅群落反之,主要与1年生植物猪毛菜(Salsolacollina)的生物量迅速增加有关。除羊草群落外,其他群落0～10cm地下生物量随放牧强度的变化不显著;放牧显著降低羊草群落和羊草杂类草群落0～30cm地下生物量。多样性和生产力间的关系在群落水平上的趋势是不同的,但放牧影响下内蒙古草原4种群落多样性与生产力总体而言呈线性增加关系;同时两者之间的关系还和采用哪种多样性指标和生产力指标有关,用水分生态类型多样性比物种多样性更能反映与地上地下总生产力间的关系,得到放牧影响下内蒙古草原植物群落地上地下总生物量与水分生态类型多样性的回归方程。     

白音华矿区草地群落主要物种组成及空间分布

以内蒙古白音华矿区周边草地为对象,研究了矿区草地植物群落的主要物种组成及其空间分布特征。结果表明: 草地群落共出现55种植物,优势种为大针茅、黄囊苔草和糙隐子草,常见种有羊草、冰草和知母等,该6个物种的累计相对重要值为79.6%,其密度分别为 26.6、204.7、105.4、107.1、68.2和55.1株·m^-2。对6个主要物种的种群密度通过半方差函数进行模型拟合, 其种群分布分别符合指数模型、指数模型、指数模型、球状模型、线性模型和高斯模型;对其空间分布格局进行分析,各种群的结构比分别为59.2%、97.2%、89.1%、94.5%、62.6%和72.1%,表明黄囊苔草、糙隐子草和羊草种群的空间自相关性程度均较高, 主要受结构性因素影响, 而大针茅、冰草和知母种群主要受随机性因素影响。对分形维数进行分析发现, 大针茅、黄囊苔草、糙隐子草和冰草种群分布格局较简单,空间依赖性较强,而羊草和知母种群分布格局较复杂,空间依赖性较弱,结合2D及3D图看, 大针茅和知母呈现出梯度扩散,而黄囊苔草、糙隐子草、羊草和冰草则主要呈现斑块化分布,表明矿区草地群落主要物种的空间分布与开矿无显著关联性。     

不同生长时期羊草大针茅光合速率与光照强度关系的比较研究

本文对不同生长时期羊草、大针茅的光合速率与光照强度的关系进行了比较研究。在从营养生长初期到生长后期,研究结果表明:光补偿点都有增加,但羊草增加很少,大针茅增加一倍;高的饱光强出现在营养生长的高峰期、其变动幅度,大针茅大于羊草;高的净光合速率的光强系数,羊草普遍高于大针茅,并且都以营养生长高峰期最高;在10千勒光强下,相对光合速率羊草大于大针茅;羊草、大针茅的光合速率与饱和光强的变化,跟它们的叶片含水率的变化有着广泛的一致性。     

不同放牧强度下内蒙古温带典型草原优势种植物防御策略

放牧是草原的主要利用方式, 但对牧草造成了一定的生物胁迫。面对生存压力, 牧草会通过调节初级与次级代谢过程启动防御机制。该研究以内蒙古温带典型草原优势种植物为研究对象, 通过测定其在5个放牧水平下不同营养器官中的次级代谢产物及木质素等含量, 探讨大针茅(Stipa grandis)和羊草(Leymus chinensis)的各营养器官在防御机制中的角色及其碳氮权衡策略。结果表明: 面对放牧胁迫, 大针茅和羊草会产生大量的单宁、总黄酮、酚类以及生物碱等次级代谢产物, 并以叶片为主要的合成及储存器官。中度放牧使羊草的化学防御机制得到较充分的诱导及表达。但二者地上部分木质素含量并无显著增加, 因此, 二者在避牧性机制上更倾向于化学防御而非机械防御。由于羊草有更高的氮利用效率, 这使得羊草可以通过碳氮两种代谢途径进行防御, 但大针茅在生长初期并不能将氮高效地分配到化学防御中。大针茅和羊草在生长初期面对轻度放牧胁迫, 较多的资源仍然用于初级代谢, 增加了植物耐牧性。因此, 轻度放牧有利于提高牧草的碳氮资源利用效率、提高生态系统生产力及稳定性。     

Defense strategies of dominant plants under different grazing intensity in the typical temperate steppe of Nei Mongol,China

放牧是草原的主要利用方式, 但对牧草造成了一定的生物胁迫。面对生存压力, 牧草会通过调节初级与次级代谢过程启动防御机制。该研究以内蒙古温带典型草原优势种植物为研究对象, 通过测定其在5个放牧水平下不同营养器官中的次级代谢产物及木质素等含量, 探讨大针茅(Stipa grandis)和羊草(Leymus chinensis)的各营养器官在防御机制中的角色及其碳氮权衡策略。结果表明: 面对放牧胁迫, 大针茅和羊草会产生大量的单宁、总黄酮、酚类以及生物碱等次级代谢产物, 并以叶片为主要的合成及储存器官。中度放牧使羊草的化学防御机制得到较充分的诱导及表达。但二者地上部分木质素含量并无显著增加, 因此, 二者在避牧性机制上更倾向于化学防御而非机械防御。由于羊草有更高的氮利用效率, 这使得羊草可以通过碳氮两种代谢途径进行防御, 但大针茅在生长初期并不能将氮高效地分配到化学防御中。大针茅和羊草在生长初期面对轻度放牧胁迫, 较多的资源仍然用于初级代谢, 增加了植物耐牧性。因此, 轻度放牧有利于提高牧草的碳氮资源利用效率、提高生态系统生产力及稳定性。     

氮磷养分共同添加促进退化典型草原恢复的机制

土壤养分含量降低是我国草原退化的主要原因之一,养分添加是退化草原恢复的有效措施,但过量养分添加会导致物种多样性降低。为了探讨适宜的养分添加量以及养分添加促进退化草原恢复的机制,本研究选择内蒙古典型草原的退化群落,通过氮(N)磷(P)养分共同添加梯度试验,研究了退化典型草原在群落、功能群和物种3个组织水平上对养分添加的响应。结果表明: 在群落水平,养分添加显著促进了退化典型草原生物量,但没有降低物种多样性;群落生物量随养分添加水平表现为饱和曲线响应,在12.0 g N·m^-2、3.8 g P·m^-2水平趋于饱和;物种多样性在低养分添加水平(N<9.6 g·m^-2、P<3.0 g·m^-2)较对照显著增加,在其余养分添加水平未发生显著变化。在功能群水平,随着养分添加量的增加,多年生根茎禾草在群落中优势度增加,生物量和密度均显著提高;一年生植物生物量和密度在高养分水平添加下显著增加,多年生丛生禾草和杂类草无显著变化。在物种水平,6个物种对养分添加响应不同,羊草通过增加种群密度和个体大小显著增加了种群生物量;大针茅、冰草和糙隐子草种群生物量没有显著变化;星毛委陵菜和黄囊苔草分别因为降低个体大小和种群密度减少了种群生物量。养分添加作为草原恢复的措施,可以显著增加退化草原生物量和物种多样性,降低植物群落中退化指示种,增加多年生根茎禾草。     

Plant Community Biomass Shifts in Response to Mowing and Fencing in Invaded Oak Meadows with Non‐Native Grasses and Abundant Ungulates

Many herbaceous meadows are dominated by competitive non‐native grasses and subject to ungulate herbivory, ecological processes that shift the proportional biomass of plant groups in the community. Predicting the outcome of restoration is complicated because herbivory and competition can interact. We examined the relationship between herbivory by native black‐tailed deer and domestic sheep and dominance of non‐native grasses in Garry oak meadows, one of North America's most endangered habitat types. A 3‐year factorial experiment tested the effects of mowing and fencing on plant community biomass, categorized into eight groups by geographic origin (native/non‐native), growth form (annual/perennial), and plant type (forb/grass). To test if the rarity of native plant groups was related to herbivory, we estimated ungulate foraging preferences for each plant group. Mowing and fencing treatments interacted for annual and perennial non‐native grasses. Dominance was shifted from non‐native to native grasses only when both mowing and fencing were applied. Fencing increased the total biomass, whereas mowing had no overall effect; however, fencing alone did not affect any individual plant group. Mowing shifted dominance from grasses to forbs, although both native and non‐native forbs benefited from the increased light availability. We also noted that herbivore fecal pellet densities were greatest in the spring, which coincided with the peak season of their preferred plant group, native perennial forbs. Overall, applying both mowing and fencing was the most effective restoration treatment to increase native plant groups and biomass.     

长期氮添加对草甸草原生态系统氮库的影响

大气氮沉降增加深刻影响生态系统物种多样性、生产力及其稳定性,研究草原生态系统N库如何响应不断增加的大气氮沉降至关重要。本研究在内蒙古额尔古纳草甸草原开展刈割和不同水平外源氮添加试验,设置6个氮添加水平: 0、2、5、10、20和50 g·m^-2·a^-1,同时设置刈割处理,分为刈割和不刈割2个水平。在连续处理的第7年,采集群落中优势植物地上部分、群落根、地表凋落物和0～100 cm分层土壤样品,测定N含量并计算N库储量。结果表明: 氮添加显著增加植物地上部分和凋落物N含量,以及羊草、植物群落和凋落物的N库及生态系统N库总量。刈割处理显著增加羊草叶片和凋落物N含量,降低羊草、植物群落和凋落物N库,但并不改变它们对氮添加的响应格局。此外,刈割和氮添加对植物群落N库存在显著的交互作用。在不刈割处理下,高水平氮添加使更多的氮储存在凋落物中等待分解,植物群落N库的饱和阈值出现在10 g·m^-2·a^-1;在刈割处理下,植物群落N库表现为随氮添加量增加而不断增加,并且在相同水平氮添加条件下刈割后进入到植物群落N库中的氮更多。刈割可以缓解氮沉降不断增加对生物多样性和生态系统稳定性造成的不利影响,并可以在一定程度上推迟氮沉降增加引起的生态系统氮饱和的发生。     

草地利用方式对温性典型草原优势种植物功能性状的影响

当外界环境发生变化后植物能够改变自身功能性状及时调整适应策略, 因此植物功能性状能够有效地反映植物对草地利用变化的响应, 然而在内蒙古草原从植物功能性状角度开展草地利用方式影响的研究略少。该研究以内蒙古典型草原大针茅(Stipa grandis)、羊草(Leymus chinensis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和冷蒿(Artemisia frigida) 4种主要优势种为研究对象, 探讨在长期自由放牧、割草、短期围封和长期无干扰的影响下优势种植物功能性状的差异, 以期从功能性状视角, 揭示植物在受到外界干扰后的适应策略, 旨为天然草地的可持续管理提供基础数据支持和科学依据。结果表明: 1)除糙隐子草外, 在长期放牧后内蒙古典型草原优势植物植株高度、根长和植物碳氮含量降低, 这些性状的变化能够使植物个体小型化, 适口性降低, 表明植物通过逃避放牧的策略适应长期自由放牧的干扰; 在割草管理方式下, 优势种的高度和比叶面积有增加的趋势, 其中冷蒿的氮含量对割草响应最敏感, 其根、茎、叶中的氮含量均在割草样地最低; 围封和长期无干扰处理下植物的碳氮含量增加, 表明在干扰强度降低后, 植物通过功能性状的改变从资源获取策略向资源储藏策略转变。2)对优势种功能性状集合分析表明, 糙隐子草具有较低的植株高度和较高的比叶面积, 冷蒿具有较高的木质素含量和氮含量, 这些性状能够使两种植物被家畜采食量减少, 并保证其具有较强的再生能力, 这可能是糙隐子草和冷蒿耐牧的原因; 大针茅具有最高的植株高度、最大的叶片干物质含量, 以及最高的茎、叶纤维素含量, 说明大针茅是非常典型的竞争物种, 在干扰较低的条件下, 大针茅采取竞争策略对其他物种产生较大的竞争压力可能是其占优势的重要原因。     

夏蜡梅属花粉形态的研究

本文首次报道了夏蜡梅(Calycanthus chinensis)花粉的扫描电镜观察结果,并与西美国蜡梅(C.occidentalis)、美国蜡梅(C.floridus)的作了比较,表明前者较为原始,后者比较进化,夏蜡梅属(Calycanthus L.)可能以夏蜡梅起源于东亚(中国),与从细胞学、形态学等得到的结果一致。鉴于夏蜡梅与西美国蜡梅、美国蜡梅在许多性状上的较大差异,作者认为以Sinocalycanthus chinensis (Cheng et S.Y.Chang) Cheng et S.Y.Chang为模式种的单型属Sinocalycanthus Cheng et S.Y.Chang也许应予确认。     

山西省南方红豆杉自然分布与群落生态学特征

南方红豆杉为国家Ⅰ级重点保护植物,山西省东南部为其自然分布最北界.本文调查了南方红豆杉在山西省的野生分布,对其进行了群落划分、物种多样性、结构特征和竞争特性的研究.结果表明: 山西省南方红豆杉主要形成南方红豆杉+鹅耳枥群落、南方红豆杉-荆条群落、南方红豆杉-海州常山群落和南方红豆杉+栓皮栎群落,集中分布于陵川县磨河和阳城县蟒河自然保护区,其他地区均为散生;群落垂直结构明显,南方红豆杉已进入主林层,混交林林冠层高8~10 m,纯林高5～6 m;群落间的总体物种多样性指数和均匀度指数存在显著差异.南方红豆杉植株矮小,平均高5.16 m,乔木层、演替层分别占43.4%和56.6%,更新层缺乏;胸径＜16 cm的个体占67.6%,胸径32～40 cm的个体占4.0%,幼苗稀少,仅发现4株幼苗;大量的小径级个体虽可保证南方红豆杉在一定时间内维持稳定的种群结构,但幼苗缺失必将引起未来种群的衰退.山西省野生南方红豆杉分布相对集中,多数是小径级个体,导致其种内竞争激烈,种内竞争强度占61.8%;鹅耳枥和栓皮栎是研究地区的主要组成树种,对南方红豆杉造成的种间竞争压力最大.