内蒙古主要草原类型植物物候对气候波动的响应

物候是气候变化的指示者,由于不同地区植被类型不同,导致其对气候波动的响应方式不同。利用2004—2013年内蒙古草原区生态监测站群落优势种物候观测资料和同时段的气象资料,分析了不同草原类型区优势种物候期变化及其与气候因子间的相互关系,结果表明:(1)2004—2013年内蒙古草原区各时段气候波动趋势均不显著,返青前以气温降低、降水增加趋势为主;黄枯前草甸草原、典型草原以气温降低、降水增加趋势为主,荒漠草原变化趋势相反。(2)2004—2013年典型草原植物返青期平均提前4.01 d,黄枯推后10.35 d,生长季延长14.36 d;草甸草原返青期提前2.04 d,黄枯期推后12.68 d,生长季延长14.72 d;荒漠草原物候变化趋势最小,返青期平均提前了1.32 d,黄枯期平均推后了9.58 d,生长季延长了10.90 d。(3)内蒙古草原区植物返青期主要受气温波动的影响,草甸草原返青期与前3个月平均气温的负相关最为显著,气温每升高1℃,返青期约提前1.123 d;典型草原、荒漠草原返青期与前2个月平均气温的负相关最为显著气,气温每升高1℃,返青期约提前1.137 d和1.743 d。(4)典型草原区植物黄枯期受前1—2月平均气温和累积降水的共同影响,与夏季平均气温和当月降水量的相关最为显著,夏季气温每升高1℃,黄枯期约提前2.250 d,当月降水每增加1 mm,黄枯期约推后0.119 d。草甸草原、荒漠草原植物黄枯期与各时段降水、气温的相关均不显著,影响黄枯机制比较复杂。     

青藏高原那曲高山嵩草草甸植物物候对增温的异步响应

植物物候对气候变暖的响应是全球气候变化研究的重要内容。目前,高海拔生态系统植物物候对气候变暖响应的研究仍然较少。该研究依托西藏那曲高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站布设的梯度增温实验,分别于2015、2017、2018和2021年对模拟增温下优势物种高山嵩草(Kobresia pygmaea)和钉柱委陵菜(Potentilla saundersiana)返青期、现蕾期和开花期等表征植物物候的指标进行了观测,以期揭示增温下藏北高寒草甸植物物候变化机制。结果表明:随着温度升高,高寒草甸中优势植物物候具有不同的变化趋势。高山嵩草返青、现蕾和开花物候期的推迟幅度与温度升高幅度呈正相关关系;钉柱委陵菜返青、现蕾和开花时间随着温度上升表现为先提前后推迟;这表明高寒草甸植物物候对增温产生异步响应。此外,长期增温下的藏北高寒草甸优势种的物候变化均显示出了延迟效应。结构方程归因分析发现,空气温度升高促使高山嵩草返青时间推迟;低水平增温可以促进钉柱委陵菜物候提前,而随着温度继续升高其物候响应发生逆转,土壤水分在决定物候对气候变暖响应的幅度和方向上具有关键作用。该研究结果揭示了藏北高寒草甸优势植物物候响...     

高寒草甸植物物候对温度变化的响应

植物物候是植物为适应其生长环境而呈现的规律性变化,是气候变化的指示器。为了解高寒植物物候对温度变化的响应,利用1997—2010年青海湖海北高寒草原生态监测站群落优势种矮嵩草物候观测资料和同时段的气象资料,应用偏最小二乘(PLS)回归定量分析了植物物候期变化特征、趋势及其与气温间的相互关系。结果表明:①1997—2010年青海湖地区年均温度总体上升,倾向率为0.5℃/10a,其中年均最高温度和最低温度呈现出非对称型变化,最低温度显著升高且高于年均温升幅,倾向率为0.7℃/10a(P0.05),而年均最高温度无明显变化。②1997—2010年间,矮嵩草平均返青期和枯黄期分别为4月18日和10月2日,矮嵩草返青期推迟,枯黄期提前,生长季长度缩短。③影响矮嵩草返青的关键时期为每年的1月和3—4月,1月温度升高影响植物休眠进程进而延迟返青,而3—4月温度升高有利于热量积累使返青提前;影响矮嵩草枯黄的关键时期为7月上中旬和8月,期间温度升高使枯黄期提前。④根据PLS分析和相关分析,最低温度在各关键时期内显著影响植物物候,而最高温度仅在8月对枯黄期影响通过显著性检验,因此最低温度是影响高寒草地矮嵩草物候期的关键因子。     

高寒草甸矮生嵩草不同根序解剖结构对生境干旱化的响应

植物根系由不同根序组成,然而,它们的解剖结构对生境干旱化的响应是否一致尚不清楚。本研究于藏东南东达山矮生嵩草(Kobresia humilis)高寒草甸沿生境干旱化梯度设置6个样方,采集矮生嵩草根系。采用石蜡切片法,运用方差分析和主成分分析,比较不同土壤水分生境中矮生嵩草一、二级根序解剖结构的差异及可塑性强弱。结果表明：一、二级根序间解剖结构组成无明显差异,其中横切面表皮细胞近似长方形,排列紧密,面积较大(87.6～126.0μm²);一、二级根序解剖结构对生境干旱化的响应不一致,一级根中表皮细胞面积和厚度、皮层厚度(含厚壁组织与薄壁组织)均与土壤含水率呈显著负相关,而二级根呈显著正相关(P<0.05);一级根表皮占径比在土壤水分梯度间的差异显著,其他解剖结构差异不显著,二级根解剖结构(除皮层厚壁组织外)的占径比在土壤水分梯度间均存在显著差异;一级根皮层薄壁组织厚度可塑性最强,皮层厚壁组织厚度可塑性最弱;二级根横切面面积可塑性最强,中柱面积可塑性最弱。总之,矮生嵩草根系表皮、皮层解剖结构对土壤水分梯度变化的可塑性强,但不同根序解剖结构对生境干旱化的响应机制不...     

高寒矮嵩草草甸植物类群对模拟降水和施氮的响应

 研究了青藏高原高寒矮嵩草（Kobresia humilis）草甸植物类群对模拟夏季增减雨量、冬春增雪以及增施氮肥下的响应。结果表明：1999年模拟减少降雨20%～40%和增加雨量20%～40%下禾草类、杂类草和莎草类的综合优势比（SDR）和地上生物量变化均不显著。冬春增雪100%有利于禾草类夏季的生长,冬春增雪对植物类群的影响大于夏季雨量的增加。夏季增施氮150 kg·hm－2和增施氮300 kg·hm－2禾草类的盖度比、高度比、SDR和地上生物量明显增大,而杂类草的盖度比和高度比、SDR及地上生物量在施氮300 kg·hm－2下显著减低,在施氮150 kg·hm－2水平上禾草类的生物量的增加与杂类草生物量的降低存在相互补偿的作用机制。在水分资源不利的（如减少雨量）的干扰下,其敏感性表现为杂类草大于禾草类,莎草类最小。莎草类植物对各种处理下响应不敏感,也说明它对资源环境的波动有很强的适应性。缺水年（1999年）模拟增加雨量20%～40%的条件下,可缓解降水量减少的影响,相反模拟减少雨量20%～40%会增强干旱的影响程度。     

高寒矮嵩草草甸两种主要植物耐牧性的比较

通过野外控制实验,研究了刈割(留茬3 cm、留茬1 cm及不刈割)、施肥(施肥、不施肥)和浇水(浇水、不浇水)处理对高寒草甸矮嵩草(Kobresia humilis)和垂穗披碱草(Elymus nutans)补偿高度、株高相对生长率、比叶面积、叶片净光合速率和地上总生物量的影响.结果表明:2物种的株高和地上总生物量在刈割后均为低补偿响应,但其株高相对生长率显著提高,并均随年份而增加;垂穗披碱草比叶面积、叶片净光合速率和地上总生物量对刈割损伤更加敏感;尽管施肥能显著提高2物种上述各项指标,但在不同处理条件下矮嵩草的耐牧性指数均小于垂穗披碱草;浇水的作用不显著.说明2物种的耐牧性依赖于土壤养分资源获得性,矮嵩草的耐牧性强于垂穗披碱草.     

放牧强度对高寒嵩草草甸土壤养分特性的影响

植物-土壤系统是草地生态和生产服务价值实现的基础,放牧是草地植物群落演替的重要因素。植物、土壤亚系统对放牧的敏感性是评价草地稳定性和提高草地恢复力的重要依据。以不同放牧强度下的高寒嵩草(Kobresia)草甸为研究对象,探讨土壤养分特征对放牧强度的响应及作用位点,结果表明:改变放牧强度可以明显改变植物群落数量特征,但没有明显改变土壤层次分类特征,说明土壤养分特征对一定范围内放牧强度具有自我稳定维持功能;但放牧干扰强度不同时,土壤剖面过渡层养分含量存在差异,说明长期放牧强度的差异会对土壤剖面养分性质产生影响,且这种影响起源于土壤剖面过渡层。在放牧高寒嵩草草甸植物-土壤系统中土壤剖面养分特征较植物群落数量特征更稳定;土壤剖面过渡层养分特征是土壤亚系统中对放牧的敏感因素;而放牧引起土壤剖面养分特征的改变主要表现在各过渡层上,并构成土壤发生层迁移的风险,因此推测,更为持久和更高强度的放牧干扰将最终改变土壤剖面特征及养分性质。     

高寒矮嵩草草甸群落植物多样性和初级生产力对模拟降水的响应

通过野外控制实验,研究了高寒矮嵩草草甸群落植物多样性、初级生产力对模拟降雨条件的响应.结果表明: 1 在植物生长期 6月 ,增加降雨20%、增加降雨40%,植物群落物种多样性指数 H 和均匀度指数 J 分别比对照提高了0.188和0.011、0.735和0.076,生长期 7月 增加降雨20%物种H和J提高了0.409和0.07; 2 禾草类:增加降雨20%处理的地上生物量与对照相比没有明显的显著性差异 P>0.05 ,增加降雨40%处理的地上生物量与对照相比差异显著 P<0.05 ,说明过多增加降雨会抑制禾草的生长发育.杂类草:减少降雨50%处理的地上生物量与对照相比差异显著 P<0.05 ,其地上生物量对减少降雨的反映比较敏感.莎草类:其地上生物量对增加和减少降雨都没有显著变化; 3 0～10cm和0～30cm土层地下生物量均在增加降雨20%时最高,地下生物量的总量也在增加降雨20%时最高; 4 矮嵩草草甸地下生物量与地上生物量、总生物量的比值接近于生长季末时最大,且在模拟增加降雨20%的水平时,7、8、9月份地下和地上生物量较其它处理组高.     

油松幼苗水分传输效率及安全性对养分和水分添加的响应

探讨油松水分传输效率和安全性对养分和水分添加的响应是揭示其适应性的基础。该试验采用新改进的离心机技术,以2年生油松幼苗当年生枝为材料,试验设置对照（CK,不施肥、自然降水）、氮磷养分添加（F,按每年120 kg/hm²纯N和60 kg/hm²纯P水平添加N和P素,自然降水）及养分和水分同时添加（FI,按每年120 kg/ hm²纯N和60 kg/hm²纯P水平添加N素和P素,且补水100 mm）3个处理,研究了油松幼苗水分传输效率和栓塞脆弱性对氮磷养分和水分添加的响应。结果表明：（1）与CK相比,氮磷养分添加（F）增加了油松幼苗地径、冠幅和地上部生物量,但对比导水率（K_s）、比叶导水率（LSC）、Huber值、抵抗栓塞能力（P₅₀）及水分传输安全阈值均影响不大。（2）氮磷和水分同时添加处理（FI）的地径、株高、冠幅和地上部生物量显著高于CK和F处理,其K_s、LSC和Huber值与CK及F处理相比并无显著差异,但P₅₀比CK和F处理增加0.2 MPa左右,且水分传输安全阈值相对变小。研究表明,养分添加对油松幼苗当年生枝的水分传输效率和安全性影响不大,水分添加对水分传输效率亦无显著影响,但降低了水分传输的安全性,原因主要与管胞长度增加及管胞壁抗爆破阻力下降有关。     

高寒草甸矮生嵩草非结构碳水化合物的变化

研究了矮生嵩草 ( Kobresia humilis)根系和根颈中总非结构碳水化合物 ( TNC)含量的季节变化 ,对根颈中 TNC含量与地上部分生长的关系以及刈牧对 TNC的影响进行了分析。结果表明 ,TNC主要贮藏在根颈中 ,其含量的季节变化波动较大 ,并呈“窄 V”形循环。整个生长季内根颈 TNC含量与净增叶片数之间为负相关。生长早期根颈 TNC含量决定于叶片死亡数与叶片存活数的比值 ,当比值等于 0 .1 6时 ,TNC含量为常数 2 0 .5 9% ;当比值大于 0 .1 6时含量减少 ;比值小于 0 .1 6时含量增加。生长中期根颈TNC含量与地上部分的生长没有显著关系 ,而生长末期则与累积叶片数呈正相关。早期重度刈割后 ,根颈和根系 TNC含量均有明显下降 ,但根颈含量恢复较快 ;中期刈割对根系 TNC含量影响较大。刈割对根系 TNC含量的影响大于放牧 ,而放牧对根颈 TNC含量的影响较大。     

气候变化对内蒙古中部草原优势牧草生长季的影响

研究温性典型草原优势牧草生长季与气候因子变化的关系,对于监测草地环境变化及保护利用,评估区域气候变化对优势牧草生长的影响,指导畜牧业生产等具有重要的科学意义和实践价值.基于内蒙古中部草原3个牧业气象试验站1983-2009年克氏针茅和羊草的物候期、气象资料,对返青、黄枯日期、生长季与气温、降水量之间的关系进行了统计分析.结果表明:(1)27a间,该区的年、春季、夏季和秋季平均气温均呈显著升高趋势,春季升温幅度最大,气候倾向率为0.71-0.84℃/10a;各时段降水量变化除春季呈微量增加趋势外,总体呈减少态势.可见,内蒙古中部温性典型草原区暖干化趋势明显.(2)27a间,锡林浩特克氏针茅和羊草返青日期表现为推后趋势,并与4月降水量呈显著正相关;镶黄旗和察右后旗克氏针茅和羊草返青日期呈提前趋势,并与3-5月气温、降水量呈显著负相关,气温每升高1℃、降水量每增加10mm,优势牧草返青日期约提前3.0-5.1d和1.3-2.1d.(3)该区克氏针茅和羊草黄枯日期均呈提前趋势,与8-9月气温均呈显著负相关,降水量为正相关,气温每升高1℃,克氏针茅黄枯日期提前1.7-10.7 d,羊草黄枯日期提前3.5-11.3d,降水量的影响相对较弱.(4)该区克氏针茅生长季延长趋势明显,羊草生长季缩短趋势明显.克氏针茅生长季与4-10月均温正相关系数最大,羊草生长季与水热系数的正相关系数最大.     

A matter of timing: changes in the first date of arrival and last date of departure of Australian migratory birds

Although there is substantial evidence that Northern Hemisphere species have responded to climatic change over the last few decades, there is little documented evidence that Southern Hemisphere species have responded in the same way. Here, we report that Australian migratory birds have undergone changes in the first arrival date (FAD) and last date of departure (LDD) of a similar magnitude as species from the Northern Hemisphere. We compiled data on arrival and departure of migratory birds in south‐east Australia since 1960 from the published literature, Bird Observer Reports, and personal observations from bird watchers. Data on the FAD for 24 species and the LDD for 12 species were analyzed. Sixteen species were short‐ to middle‐distance species arriving at their breeding grounds, seven were long‐distance migrants arriving at their nonbreeding grounds, and one was a middle‐distance migrant also arriving at its nonbreeding ground. For 12 species, we gathered data from more than one location, enabling us to assess the consistency of intraspecific trends at different locations. Regressions of climate variables against year show that across south‐east Australia average annual maximum and minimum temperatures have increased by 0.17°C and 0.13°C decade^?1 since 1960, respectively. Over this period there has been an average advance in arrival of 3.5 days decade^?1; 16 of the 45 time‐series (representing 12 of the 24 species studied) showed a significant trend toward earlier arrival, while only one time‐series showed a significant delay. Conversely, there has been an average delay in departure of 5.1 days decade^?1; four of the 21 departure time‐series (four species) showed a significant trend toward later departure, while one species showed a significant trend toward earlier departure. However, differences emerge between the arrival and departure of short‐ to middle‐distance species visiting south‐east Australia to breed compared with long‐distance species that spend their nonbreeding period here. On average, short‐ to middle‐distance migrants have arrived at their breeding grounds 3.1 days decade^?1 earlier and delayed departure by 8.1 days decade^?1, thus extending the time spent in their breeding grounds by ～11 days decade^?1. The average advance in arrival at the nonbreeding grounds of long‐distance migrants is 6.8 days decade^?1. These species, however, have also advanced departure by an average of 6.9 days decade^?1. Hence, the length of stay has not changed but rather, the timing of events has advanced. The patterns of change in FAD and LDD of Australian migratory birds are of a similar magnitude to changes undergone by Northern Hemisphere species, and add further evidence that the modest warming experienced over the past few decades has already had significant biological impacts on a global scale.