干旱气候对大针茅草原的群落结构和地上部分生物量的影响

众所周知,在干旱和半干旱地区,水分是限制植物生长的重要因素。可是它到底对植被的影响如何?特别是在干旱缺水的年份,植物群落到底会产生那些方面的变化?1980年我们在内蒙古锡林郭勒盟中国科学院草原生态系统定位站工作时,对大针茅(Stipa grandis)草原在大旱之年的生长状况进行了初步观测。     

内蒙古典型草原物种组成和群落结构对长期放牧的响应

该文比较研究了内蒙古羊草草原和大针茅草原放牧演替系列经过20a (1985~2005年) 放牧, 利用群落组成与结构的变化分析了这两个放牧演替系列上15个植物群落的变化趋势, 并依此探讨长期放牧对草原生态系统结构和功能的影响。结果表明:在大针茅 (Stipa grandis) 牧压梯度系列上, 群落仍以大针茅群系为主, 冷蒿 (Artemisia frigida) 为建群种的群落消失;在羊草 (Leymus chinensis) 牧压梯度系列上, 羊草和冷蒿不再是建群种, 被西伯利亚羽茅 (Achnatherum sibiricum) 、大针茅、冰草 (Agropyron cristatum) 和糙隐子草 (Cleistogenes squarrosa) 所替代。综合两个牧压梯度系列的研究结果得出以下基本结论:长期过度放牧进一步加速了草原群落的退化进程, 但退化草原具有较高的恢复弹性, 控制放牧使部分群落得到一定程度的恢复。同一植物群落时间变化, 或不同演替阶段的植物群落在空间序列上的位移程度主要取决于放牧史和利用强度。过去20a中, 特别是2003年以来草原管理政策的改变并没有导致该区域草地的整体退化, 而是在一定程度上有利于草地的恢复。     

蒙古高原典型草原植物群落的生物多样性特征及其放牧动态规律

在蒙古高原东南部锡林河流域和东北部克鲁伦河流域,我们以羊草(Aneurolepidiumchinense)草原和大针茅(Stipa grandis)草原为代表,研究了典型草原植物群落的多样性特征及其在放牧影响下的变化规律。     

放牧对藏北紫花针茅高寒草原植物群落特征的影响

基于放牧试验,研究了不同放牧强度下藏北地区紫花针茅(Stipa purpurea)高寒草原植物群落特征的变化规律。结果表明,随着放牧强度的增强,植物群落盖度、地上生物量均呈现显著降低的趋势;紫花针茅等禾草类植物的重要值逐渐降低,莎草类中青藏苔草(Carex moorcroftii)、牲畜不喜食的杂类草及有毒有害植物均有增加的趋势;如果持续过度放牧,植物群落表现出由紫花针茅等禾草为建群种的草地型向青藏苔草(Carex moorcroftii)、杂类草(Herbarum variarum)草地型过度的趋势;在中度放牧强度下,紫花针茅高寒草原α物种多样性达到最高水平,而继续增强放牧强度,则造成各项指标的迅速降低。     

松嫩平原针茅草原的特征及其生态地理规律的探讨

 经考察,松嫩平原的针茅草原主要有4个群落类型：贝加尔针茅(Stipa baicalensis)群落、贝加尔针茅+线叶菊(Filifolium sibiricum)群落、大针茅(S．grandis)+贝加尔针茅群落和大针茅群落。通过对针茅草原各类型基本结构特征和生态地理分布规律的分析,并根据它们所反映的水土条件的差异,认为贝加尔针茅群落为该地区的地带性植被。在中国温带草原区划中的位置属于草甸草原,应与内蒙古高原典型草原分开,成为一个独立的分区     

内蒙古锡林河流域羊草草原15种植物热值特征

通过对生物量约占羊草草原生物量80%的15种主要野生植物地上植株进行分种取样,测定其热值(美国PARR6300型氧弹式热量计进行热值测定)、灰分(干灰化法测定)、矿质元素(iCAP6000型电感耦合等离子体发射光谱仪测定)同时对各项指标的相关性进行分析来探讨内蒙古锡林河流域羊草草原主要植物作为生物燃料供给料的潜力及植物热值对灰分和矿质元素含量的响应情况。结果表明:15种野生植物热值范围为16.19 MJ/kg(木地肤)到20.99 MJ/kg(小叶锦鸡儿),15种植物热值平均值为18.76 MJ/kg,该值高于全世界陆生植物平均热值。15种植物热值高低顺序为:小叶锦鸡儿>早熟禾>大针茅>冰草>羽茅>羊草>中华隐子草>变蒿>芨芨草>菊叶萎陵菜>大籽蒿>冷蒿>狗尾草>银灰旋复花>木地肤。15种野生植物灰分范围20.25%(银灰旋复花)到3.62%(芨芨草),15种植物灰分含量存在显著差异(P<0.05),其高低顺序为银灰旋复花>木地肤>冷蒿>大籽蒿>菊叶萎凌菜>狗尾草>冰草>羊草>早熟禾>中华隐子草>变蒿>羽茅>小叶锦鸡儿>大针茅>芨芨草。Pearson’s相关分析表明热值与灰分之间存在极显著负相关关系(P<0.01),热值和碳之间存在极显著正相关关系(P<0.01),矿质元素与热值之间没有一致的相关关系。内蒙古羊草草原植物热值普遍高于能源植物柳枝稷的热值,这也说明该地区植物具有作为能源植物的潜力。     

内蒙古锡林河流域羊草草原主要建群植物热值及灰分动态变化

草地植物作为生物燃料供给料已经被人们所提及,而植物的热值和灰分含量作为评价生物燃料质量的重要指标,却很少被人们研究。本文通过对内蒙古锡林河流域羊草草原5种多年生禾本科植物(羊草、冰草、大针茅、羽茅和隐子草)的热值和灰分进行测定,探讨了植物热值和灰分的月变化及二者之间相关性。结果表明:5种植物干重热值及去灰分热值月变化均为单峰形变化曲线,干重热值的最大值出现在8月(19.2MJ·kg-1),去灰分热值最大值出现的月份因植物种类不同而表现一定的差异;灰分含量的月变化趋势表现为先降低后升高;冰草、大针茅和隐子草干重热值与灰分含量之间表现为极显著线性负相关(P<0.01),羽茅干重热值与灰分之间表现为显著线性负相关(P<0.05),而羊草干重热值与灰分含量之间的相关性不显著。     

内蒙古典型草原禾本科植硅体形态

运用地层中植硅体组合解释过去草原植被及气候变化的关键之一,是要了解研究区现代植硅体形态及表土植硅体组合与现代植被的关系。文中研究内蒙古典型草原禾本科植物根、茎、叶、芒以及种子等不同部位的植硅体,对其中的12种主要禾本科植物叶表皮短细胞硅酸体进行分类及统计。研究表明：内蒙古典型草原禾本科叶表皮短细胞硅酸体可分为8种特殊形态类型。C3植物早熟禾亚科的叶表皮短细胞硅酸体形态多样。几乎所有早熟禾亚科都能产生圆型硅酸体,以贝加尔针茅(85．5％)、大针茅(89．7％)、克氏针茅(90％)以及芨芨草(96．6％)中的圆型硅酸体含量最丰富。针茅哑铃型主要见于针茅植物叶表皮短细胞中,克氏针茅的针茅哑铃型含量相对较高。羊草中未见针茅哑铃型硅酸体。浴草、披缄草叶表皮短细胞硅酸体以齿型为主,分别含87．3％和57．2％,齿型在硬质早熟禾中也占一定比例。沙生冰草中的脊圆型占优势,含74．4％。C3植物早熟禾亚科的叶表皮短细胞产生的截锥型硅酸体含量较少。C4植物虎尾草亚科中的糙隐子草叶表皮短细胞硅酸体以黍哑铃型、简单哑铃型、鞍型为主;黍亚科狗尾草则以黍哑铃型占优势(82．9％)。     

内蒙古不同草地类型针茅属植物对放牧强度和气候因子的响应

以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原为研究对象,设置轻度、中度、重度以及对照4个放牧梯度,经过连续5年野外调查试验,研究针茅属植物在不同放牧强度及不同水热条件下的变化趋势,为针茅属植物为建群种的草地管理提供理论基础。结果表明:1)草甸草原的贝加尔针茅相对生物量随着放牧强度的增加呈下降趋势,即使降水波动较大,依然保持该趋势;2)典型草原大针茅受降水的影响较大,在对照样地中相对生物量与降水呈显著正相关(r=0.326),在轻度放牧样地中则为负相关(r=-0.319),在干旱年份大针茅相对生物量在轻度放牧强度中显著高于对照样地,所以放牧对大针茅的影响随降水的不同而不同;3)荒漠草原的短花针茅相对生物量随放牧强度增加而降低,但差异不显著,短花针茅受降水和温度的影响较大,与降水呈显著负相关(r=-0.440~-0.583),与温度呈显著正相关(r=0.282~0.299)。综上所述,在水分不受限制的草甸草原,即使降水温度有较大波动也不会对群落建群种产生较大影响,放牧成为草甸草原退化的主要因子;而在降水较少的典型草原和荒漠草原,气候逐渐成为除放牧以外的主要制约因子。     

基于能量属性的植物功能群划分方法探索——以内蒙古锡林河流域草原植物群落为例

植物功能群(plant functional groups, PFGs) 是具有确定的植物功能特征的一系列植物的组合,是生态学家为研究植被对气候变化和干扰的响应而引入的生态学概念.目前功能群研究中最核心的问题仍在于决定植物功能群划分的植物特征的选择上.以内蒙古锡林河流域草原植物群落为例,选取3个草原类型(羊草草原、大针茅草原和羊草草甸草原)及其退化梯度系列(未退化、轻度退化、中度退化、重度退化),在对植物热值进行分析测定的基础上,依据植物的能量属性-单位重量干物质在完全燃烧后所释放出来的热量值,采用人为分段的方法对草原植物进行了能量功能群的划分(高能值植物功能群、中能值植物功能群和低能值植物功能群).并探讨了这种能量功能群划分方法在草原植被动态研究中的客观性与可行性.     

草原模式植物群落监测方法应用样例

模式植物群落是指能够反映某种植被分类单元基本特征, 并可作为准确描述该植被类型“标准”的典型植物群落。草原模式植物群落监测是中国生物多样性监测与研究网络——草原/荒漠植物多样性监测网的核心内容, 已初步确定了一套监测方法。本文应用这套方法分别建立了克氏针茅(Stipa krylovii)群系和百里香(Thymus mongolicus)群系模式植物群落监测固定样地, 作为中国生物多样性监测与研究网络——草原/荒漠植物多样性监测网的样例。介绍了这两个模式植物群落监测样地选取与设置的过程、群落调查方法和数据分析结果。通过实际观测和案例分析, 验证了“中国草原/荒漠植物多样性监测网模式植物群落监测方案”中监测方法的可行性, 同时根据监测中出现的问题, 提出了模式植物群落样地、监测频率和监测日期的选择原则, 以及监测过程中的操作规范等, 完善了模式植物群落监测内容、方法和指标体系的建议, 为开展草原模式植物群落监测提供了可借鉴的实例与技术储备。     

内蒙古天然草原不同放牧压力下亚洲小车蝗的食性及营养生态位（英文）

植物表皮蜡质中的饱和链烷作为内源指示剂广泛用于评价放牧家畜的食性和食量, 但用于天然草原蝗虫食性的评价研究较少。为了探讨天然草原蝗虫的食性及其生态位变化, 本研究以内蒙古天然草原为研究对象, 于2003年7-8月沿降水梯度选择3种典型植物群落（小针茅Stipa klemenzii、 羊草Leymus chinensis和大针茅Stipa grandis群落）, 在每个植物群落不同放牧压力下小区随机做20个植被样方, 样方内植物齐地面刈割, 测定其地上生物量和物种多样性, 取主要植物种测定其链烷模式, 同时采集放牧小区优势蝗虫种亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus的粪便, 测定其链烷模式, 运用链烷技术评价蝗虫的食性及其营养生态位。结果表明： 不同植物群落中优势牧草种类及其比例不同, 其链烷模式存在种间差异, 链烷技术可以评价亚洲小车蝗的食性。亚洲小车蝗的食性在不同植物群落及不同放牧压力下存在显著的差异, 在羊草和大针茅群落中, 亚洲小车蝗是禾草采食者, 主要采食羊草和糙隐子草Cleistogenes squarrosa, 且与绵羊的营养生态位重叠指数较低, 分别为0.0619和0.0172; 在小针茅群落中亚洲小车蝗是杂类草采食者, 主要采食无芒隐子草Cleistogenes songorica、 猪毛菜Salsola collina和小针茅, 且与绵羊的营养生态位重叠指数较高, 达到0.1815。因此, 放牧不仅改变了群落的植物种类组成, 而且直接影响了亚洲小车蝗的食物组成, 二者对食物资源利用存在一定程度的竞争。     

十种草原植物光合速率与光照的关系

光作为光合作用的能量来源,对植物的光合生产有很大的影响。本文以十种草原植物为研究对象,于1985—1986年在典型草原地带进行了草原植物的光—光合特性的研究。根据叶片净光合速率和光呼吸速率的高低,可确定这十种草原植物都属C_3草本植物范围。由测定结果表明,它们对光能的利用效率有所不同。当植物叶片在晴天最大光强(110千勒)时,山葱和马蔺的总光合和净光和均无光饱和点;均有光饱和点的是冰草、西伯利亚羽茅、大针茅、贝加尔针茅、无芒雀麦和日阴营;总光合无光饱和点,净光合有光饱和点的是羊草和芨芨草。并可认为近光饱和点是植物的适宜光强。     

中国戈壁针茅草原的分布、群落特征和分类

戈壁针茅(Stipa tianschanica var. gobica)草原主要分布于荒漠草原区的石质丘陵或石质山坡, 向东可以分布在典型草原区的石质丘陵或山地, 向西也可以分布在荒漠区的石质山坡上。该研究调查了中国戈壁针茅草原的主要植被类型, 通过对115个样地的样方数据分析, 量化描述了这一草原类型的主要植物群落特征。结果表明, 中国戈壁针茅草原共有维管植物272种, 隶属于38科127属; 其中裸子植物3种, 隶属于1科1属; 被子植物269种, 隶属于37科126属, 物种数大于等于10种的科为: 菊科、禾本科、豆科、蔷薇科、百合科、藜科、石竹科; 戈壁针茅草原植物区系的生活型谱以地面芽植物为主, 共178种植物, 占总种数的65.44%; 水分生态类型以旱生植物为主, 共120种, 占总种数的44.12%; 植物区系地理成分上以东古北极分布种和亚洲中部分布种(含其变型)最多, 分别为82种和80种, 占总种数的30.14%和29.41%; 盖度等级划分上以0.1%-1.0%的盖度最多, 共174种, 占总种数的63.97%; 恒有度等级划分上以I级(0-20%)的物种数最多, 共258种植物, 占所有植物种数的94.85%。基于群落调查数据, 按照群落-外貌分类原则, 将戈壁针茅群系划分为8个群丛组106个群丛。     

Distribution,community characteristics and classification of Stipa tianschanica var. gobica steppe in China

戈壁针茅(Stipa tianschanica var. gobica)草原主要分布于荒漠草原区的石质丘陵或石质山坡, 向东可以分布在典型草原区的石质丘陵或山地, 向西也可以分布在荒漠区的石质山坡上。该研究调查了中国戈壁针茅草原的主要植被类型, 通过对115个样地的样方数据分析, 量化描述了这一草原类型的主要植物群落特征。结果表明, 中国戈壁针茅草原共有维管植物272种, 隶属于38科127属; 其中裸子植物3种, 隶属于1科1属; 被子植物269种, 隶属于37科126属, 物种数大于等于10种的科为: 菊科、禾本科、豆科、蔷薇科、百合科、藜科、石竹科; 戈壁针茅草原植物区系的生活型谱以地面芽植物为主, 共178种植物, 占总种数的65.44%; 水分生态类型以旱生植物为主, 共120种, 占总种数的44.12%; 植物区系地理成分上以东古北极分布种和亚洲中部分布种(含其变型)最多, 分别为82种和80种, 占总种数的30.14%和29.41%; 盖度等级划分上以0.1%-1.0%的盖度最多, 共174种, 占总种数的63.97%; 恒有度等级划分上以I级(0-20%)的物种数最多, 共258种植物, 占所有植物种数的94.85%。基于群落调查数据, 按照群落-外貌分类原则, 将戈壁针茅群系划分为8个群丛组106个群丛。     

内蒙古羊草草原群落主要植物的热值动态

对内蒙古羊草草原主要植物种群的干重热值动态研究表明,热值随植物种类,植物部位,取样时植物所处物候期及气候条件的不同而变化,羊草草原主要植物种群地上部分热值的变动范围在15703－18141J／g之间,其中灌木小叶锦鸡儿（Caragang microphylla)的热值最高,禾草类植物的热值多数较高,而大多数杂类草的热值相对较低,主要植物种群地下部分热值的分布范围为15051－16410J/g。其中根茎型草地下部分热值较高。不同种类植物地下部分热值差异并不与地上部分一致,根茎型禾草地上、地下部分热值差异较小,而须根型植物差异较在,不同种群的植物地上部分热值随植物候期的不同而波动,其变化规律是与植物种群本身的生物学特性相联系的,不同植物种群热值的年际小 规律有所不同,羊草（Leymus chinensis)、大针茅（Stipa grandis)和洽草（Koeloria cristata)的年际热值波动相关显著。但与生长季降水量和生长季累积日照时数之间无明显相关性,在某种程度上,植物热值的 种内变化反映了植物生长状况的差异。     

内蒙古围封草原枯落物累积对大针茅和羊草生长发育的影响

围封草原枯落物累积通过改变水分和热量的再分配影响植物的生长发育。为探究不同植物种群对枯落物累积的适应性,2015-2017年在内蒙古围封典型草原设置了枯落物去除实验,对土壤温度和水分进行了原位监测,也对群落优势物种大针茅(Stipa grandis)和亚优势物种羊草(Leymus chinensis)种群的生长发育过程及种群数量特征进行了测定。结果表明:枯落物累积显著降低生长季表层和深层土壤温度(1.3-4.6℃和1.5-3.2℃),并提高表层和深层土壤水分(1.4%-10.4%和1.0%-5.0%)。枯落物累积对大针茅种群返青时间的延迟(16.9-24.2 d)显著高于羊草种群的(5.2-6.7 d),但对大针茅和羊草种群的营养生长期无显著影响。枯落物累积显著提高大针茅种群的高度但显著降低其盖度和地上生物量,引起大针茅种群的重要值显著降低(0.38→0.22)。枯落物累积显著提高羊草种群的高度、盖度和地上生物量,进而显著提高其重要值(0.16→0.28)。大针茅和羊草种群重要值排序的更替驱动围封草原植物群落演替。本研究从植物种群的角度为阐明围封草原群落结构与功能改变提供新视角,也为科学合理制定围封政策提供理论依据。     

内蒙古锡林郭勒草原大针茅-克氏针茅群落的种间关联特征分析

内蒙古锡林郭勒草原处于我国典型草原分布区, 但部分地区有戈壁针茅(Stipa gobica)等荒漠成分侵入, 并与大针茅(S. grandis)和克氏针茅(S. krylovii)共同形成斑块状格局分布, 目前尚不清楚群落中优势种之间的相互作用关系。采用2 × 2列联表, 通过方差分析、Pearson相关分析和Spearman秩相关分析等研究方法, 对大针茅+克氏针茅群落的大针茅斑块、克氏针茅斑块和戈壁针茅斑块中的24种主要植物的种间联结动态进行了定量分析。结果表明: 1)群落主要成分总体上种间联结呈无关联, 种间关联松散; 2) 3种针茅斑块的种间关联分析, 验证了由于干扰、竞争、土壤环境与植物相互作用形成的斑块分布格局, 此结果为种对正、负关联理论提供了有力证据; 3) 同一种对的联结性质(正关联或负关联)或关联程度因斑块不同而发生改变, 根据24个优势种群对环境的适应方式和主导生态因素, 可将它们划分为3大生态种组。     

AM真菌在草原生态系统中的功能

AM真菌是土壤生态系统中重要的微生物类群,能与陆地生态系统中80%以上的高等植物建立共生体系。目前,AM真菌在维持草原生态系统稳定性中的功能已经成为生态学研究的热点问题之一。基于此,从植物个体、种群、群落和生态系统等不同层次探究AM真菌在维持植物群落多样性和草原生态系统稳定性中的功能。分析发现在个体水平上,AM真菌对宿主植物具有促生效应、抑制效应或中性效应。在种群水平上,分析AM真菌对不同宿主植物吸收土壤矿质营养的分配和调控策略,围绕构成草原植被的两大组成成分:牧草和有毒植物,论述AM真菌对植物种群增长和衰败的调控机制,并从草原植物群落的物种多样性和稳定性角度,探讨AM真菌与植物群落之间的相关性。在生态系统水平上,围绕AM真菌对草原生态系统的演替和退化草原的修复等展开论述,以期为利用AM真菌开展草原生态系统保护和恢复治理提供理论依据,并对草原菌根生态学领域未来的研究进行展望。     

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。