内蒙古锡林郭勒高原大针茅种群分株构件数量性状的地理变异研究

采用单因素方差分析、变异组分分析和分形几何学的原理和方法,对内蒙古锡林郭勒盟不同气候条件下的3个大针茅种群分株构件数量性状进行了研究,并结合它们所在生境特点对所得结果进行了分析。结果显示：（1）整个生长季内,不同种群大针茅营养枝高度的生长模式不同;营养枝高度和生殖枝高度在种群间差异显著,且多数变异存在于种群之间;（2）在不同生长期内,大针茅种群地上部干重与植株高度之间存在显著的分形关系;在无强度干扰的情况下,大针茅种群营养枝分形维数的大小与大针茅营养枝地上部干重的累积程度是一致的;但在长期严重干旱条件下,分形维数值表现为快速增加;（3）整个生长季内,同一生境条件下大针茅种群营养枝地上部干重与植株高度之间也存在显著的分形关系,且不同样地间分形维数值差异显著。不同生境条件下大针茅种群分株构件数量性状的差异是对所在生境长期适应、自然选择的结果。     

羊草种群地上部生物量与株高的分形关系

应用分形几何学（Ｆｒａｃｔａｌ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）的原理和方法对羊草（Ａｎｅｕｒｏｌｅｐｉｄｉｕｍ ｃｈｉ－ ｎｅｎｓｅ）种群地上部生物量与株高的关系进行了研究．结果表明．羊草种群的地上部生物量 与株高存在很好的静态分形关系,所得分形维数是对地上部生物量在各器官中积累规律 （生物量配比）的表征;羊草种群地上部生物量与株高的动态分形关系表明在整个生长季 内该种群地上部生物量的增长具有自相似性．是一个分形生长过程,增长规律为分形维数 值Ｄ;在此基础上建立了羊草种群的分形生长模式．认为成熟植株可以看作是其幼苗经生 长放大过程而得到的．     

内蒙古中东部草原不同生境克氏针茅（Stipa krylovii Roshev.）种群的形态差异分析

对内蒙古中东部草原分布的克氏针茅进行了种群内和种群间的形态差异分析。结果表明：（1）种群内不同的形态性状存在不同程度的差异;（2）种群间生殖枝中的一部分形态性状以及营养枝高度和营养枝干重均存在较大差异;（3）每穗小花数、每穗籽粒数、每穗小穗数、生殖枝高、穗干重、生殖枝干重、每穗种子重、种子重/生殖枝重比等性状的变化趋势相同,均表现为随生境条件变差而增加,即在生殖上投入增加以增大适合度;（4）主成分分析表明穗长、种子重/生殖枝重比、每穗小花数、每穗籽粒数、生殖枝高、基盘长、第二芒柱长、营养枝高、千粒重、芒针长是不同种群差异的主要指标。这些形态性状的差异可以看作克氏针茅对不同生境的适应性表现。     

羊草与大针茅根系构型对水分梯度响应的比较研究

羊草(Leymus chinensis)与大针茅(Stipa grandis)是内蒙古锡林郭勒典型草原的两大建群种,也是内蒙古草原的重要优良牧草。选取锡林郭勒草原以大针茅和羊草为优势种的围封草场为研究样地,通过原状土柱移栽,进行了两年的水分梯度控制实验(150、300、450、600 mm),分别模拟当地年降雨量由干旱年到是湿润年的变化情况,分析比较羊草种群和大针茅种群地上高度和根系构型对水分梯度的响应情况。结果表明:相比大针茅种群,羊草种群对水分梯度的响应更敏感,随着水分梯度的增加,羊草地上高度和根系直径显著增加,根系长度和根系深度显著减少;而大针茅的地上高度和根系特征各项指标均没有显出与水分梯度的相关性,显然大针茅比羊草更能适应干旱生境。在干旱条件(模拟年降雨量150 mm处理)下,大针茅种群地上高度达到峰值,生长状况良好;羊草种群则采用地上个体小型化,地下主根变细,分叉,向土壤深层扩展的生长策略。因此,在气候变化背景下,干旱化的气候将导致大针茅种群在群落中的优势地位逐渐增加,反之羊草种群则会随着气候湿润化而占据更大的优势。     

不同生境下刺五加种群构件生物量结构与生长规律

从构件水平对针阔混交林、蒙古栎林和次生杂木林3个生境的刺五加种群各功能构件的生物量结构及生物量比率与年龄之间的关系进行了定量分析. 结果表明,刺五加种群的个体生长和各构件生物量动态与环境条件关系密切.不同环境条件下,刺五加种群各功能构件生物量平均值具有相同的规律：茎构件>根茎构件>叶构件.3个生境中刺五加整体种群水平具有一定的相似性.在郁闭度为40%的蒙古栎林中,刺五加种群个体生物量和各构件生物量较针阔混交林和次生杂木林中大.不同生境下刺五加种群分株生物量的差异蕴涵着重要的生长调节和物质分配策略.在分株较小的幼龄个体以及郁闭度较大而不利于分株生长的次生杂木林中,分株优先建造叶器官,以保证充分的物质生产. 3个生境刺五加种群的叶、茎与分株的相对增重均具有相同的幂函数异速生长规律.     

放牧对大针茅草原建群种与优势种空间分布关系的影响

为探讨放牧下大针茅草原建群种大针茅(Stipa grandis)和优势种羊草(Leymus chinensis)及糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)种群空间分布特点及关系,本实验以内蒙古自治区锡林郭勒盟毛登牧场大针茅草原建群种大针茅、优势种羊草和糙隐子草为研究对象,通过野外试验,以地统计学为基础,采用半方差函数、分形维数及克里格插值法,分析了围封(CK)和放牧(G)样地大针茅、羊草及糙隐子草种群小尺度空间分布关系。结果表明:围封样地大针茅、羊草及糙隐子草植株密度分别为10.94株/m~(2 )、12.95株/m~(2 )、13.60株/m~(2 ),放牧样地植株密度分别为16.84株/m~(2 )、48.28株/m~(2 )、28.63株/m~(2 ),放牧显著增加大针茅、羊草及糙隐子草种群密度(P0.05);半方差函数进行模型拟合发现,大针茅、羊草及糙隐子草种群空间分布函数关系均符合高斯模型;通过对空间分布函数关系分析,围封和放牧样地结构比为G (93.3%) CK(60.4%),表明放牧样地大针茅种群空间分布主要受结构性因素影响,而围封大针茅种群则受随机性因素影响较大;围封和放牧样地分形维数值为CK(1.796) G(1.361),表明放牧样地大针茅、羊草和糙隐子草所形成的空间分布格局相比围封样地较为复杂,大针茅空间分布对羊草和糙隐子草空间分布的依赖性较弱;通过立体图分析,在放牧利用过程中,羊草处于中低密度时,及糙隐子草处于高密度时,均与大针茅种群间的关系从围封中的竞争关系变为放牧过程中的亲和关系,可见放牧导致种间关系改变。     

不同生境下假臭草生长特征分析

通过测定庄稼地、弃耕地、桉树林、公路边4种生境下假臭草叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、LDMC和株高等形态特征、植株各构件生物量及生物量分配比和假臭草种群盖度、密度等种群数量性状,研究不同生境类型下假臭草个体的形态特征、生物量及生物量分配和种群生长状况的差异。结果表明:光照和土壤养分对假臭草的形态特征、生物量及生物量分配和种群数量性状的影响显著;低光照、高土壤养分生境下假臭草的LA、SLA、株高较高,假臭草叶片的LDMC较小,植株的花序数较少,生物量主要向叶和茎器官进行分配,根和花果器官的生物量分配则受到限制;高光照、养分贫瘠生境下假臭草的LA、SLA、株高较低,假臭草叶片的LDMC较大,生物量主要向根和花果器官进行分配,种群的盖度、密度、生物量和高度等种群数量性状较低,种群生长状况较差;高光照、肥沃养分生境为假臭草的最适生境,假臭草构件的资源配置较为优化,株高、基径粗、冠宽和花序数等形态指标较大,种群盖度、密度、生物量等种群数量性状较大,种群生长较好。     

毛乌素沙地锦鸡儿种群形态变异

以柠条锦鸡儿人工种群为对照,研究了自然分布在内蒙古毛乌素沙地各类生境（硬梁、覆沙硬梁、覆沙软梁、覆沙滩地和沙丘）的９个锦鸡儿种群的具分种意义的形态特征的变异,荚果长度在一个植株内是比较稳定的性状,但在各个种群内,种群间变异很大,覆盖了小叶锦鸡儿（Ｃ、ｍｉｃｒｏｐｈｙｌｌａ）,中间锦鸡儿（Ｃ．ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ）和柠条锦鸡儿３个种的范围。同一生境不同种群以及不同生境种的比较,说明,决定荚果长度的主     

羊草种群生物量和能量生殖分配的研究

从构件入手,研究了生长季羊草种群根茎、营养枝和生殖枝及其构件的生物量和能量分配及季节动态,结果表明种群营养枝和生殖枝的生物量和能量分配没有显著的颉抗关系,但营养枝和根茎生物量和能量分配比例间呈显著的颉抗关系。研究结果还表明种群根茎、营养枝和生殖枝及构件的生物量和能量分配比例间的差异基本不显著,而且季节动态趋势一致,即生物量分配和能量分配是等价的。     

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。     

老芒麦(Elymus sibiricus)种群地上生物量空间分布格局研究

采用分形几何学的方法对老芒麦（Elymus sibiricus)种群地上生物量空间分布格局进行了研究,结果表明：1）在某一时刻老芒麦不同植株地上生物量的空间分布格局具有相似性,7月6日的分形维数最大,为1.5054;6月16日、7月31日以及8月10日的分形维数较小,分别为0.7001、0.4675和0.3428。2）虽然在整个生长季内,老芒麦地上生物量与株高的对数值之间存在线性关系,但仍然存在许多细节问题,3）老芒麦株高在20-59cm尺度范围内,双对数半方差图存在明显的2个线性区域,反映出生物量空间分布格局的异质性。4）高度间隔为4cm以下的分形维数为1.63465,高度间隔大于4cm时的分形维数为1.0407。     

互花米草与芦苇耐盐生理特征的比较分析

以天津滨海滩涂外来植物互花米草和本地种芦苇为研究对象,对两种植物根、茎、叶3个器官保护酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶(CAT))和膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)、游离脯氨酸、可溶性糖以及质膜相对透性及其季节动态变化进行了测定。结果表明：（1）互花米草体内SOD、POD、CAT酶活性、游离脯氨酸、可溶性糖含量在整个生长季节较芦苇偏低;（2）游离脯氨酸和可溶性糖是互花米草和芦苇体内重要的有机渗透调节物质;(3)两种植物根、茎、叶的质膜相对透性在整个生长季节基本保持稳定,但互花米草质膜相对透过性高于芦苇。该研究有利于解释互花米草适应潮间带生存环境的部分机制,并且从生理生态学特性角度说明其竞争力高于芦苇的原因。     

长期极端高温胁迫对樟子松幼苗生物量及非结构性碳水化合物的影响

采集东北地区(红花尔基、黑河、漠河)3个地理种群樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)的种子在温室进行育苗和培养,通过连续4年温室持续高温控制培育实验。研究了极端高温(+15℃,+18℃,+21℃)对不同地理种群樟子松幼苗的株高、基径、根冠比、生物量分配及非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响,探明樟子松对高温的耐受程度。结果表明:不同地理种群间幼苗的株高、基径、生物量累积存在显著差异,株高、基径、生长速率和总生物量都表现为:黑河(He)(+15℃)红花尔基(Ho)(+18℃)漠河(M)(+21℃);根冠比大小依次为:红花尔基(Ho)(+18℃)黑河(He)(+15℃)漠河(M)(+21℃)。可溶性糖和淀粉百分含量在同种群不同器官,及不同种群相同器官间均有差异。可溶性糖与淀粉在不同种群间均表现为:黑河(He)(+15℃)红花尔基(Ho)(+18℃)漠河(M)(+21℃),可溶性糖与淀粉在不同地理种群的相同器官中均表现为:叶根茎。黑河樟子松种群的幼苗对高温胁迫表现出较强的适应能力,具有比红花尔基和漠河樟子松更强的抗高温胁迫的生理基础,意味着樟子松幼苗可适应升高15℃的高温环境,而升高20℃则对其产生严重胁迫,是东北地区适应未来全球气候变暖的理想樟子松种源。     

北京西部山区胡枝子种群研究: 个体和构件生物量

通过对北京西部山区胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)种群个体和构件地上生物量进行系统研究。结果表明, 种群(总和)个体和各构件地上生物量积累与年龄的关系均可用方程式Y=axb表示。不同种群的植株个体和构件生物量有显著性不同(P<0.05), 在海拔910-1 100 m的山脊林缘的种群个体和构件地上生物量较其它种群大, 植株地上营养构件的生物量比率较小, 而繁殖构件生物量比率较大; 不适生境中的种群则反之。种群个体生长和各构件生物量动态与环境条件关系密切。构件生物量比率也随着年龄的增长而有所变化。叶生物量比率随年龄增加而减小; 枝构件生物量比率随年龄增加而增大; 繁殖构件的生物量比率随年龄增加先增后减。依据相关指数R2, 筛选各构件生物量估计的最优模型: 枝、枝叶生物量和地上生物量均为m(DW)= a(D2H1)b, 叶生物量和花果生物量均为m(DW)=a(D)b。     

The productive and reproductive biology of flowering plants

The life cycles, programme of energy expenditure and allocation to reproduction, and the reproductive efforts of three wildAllium species, i.e.,A. Victorialis ssp.platyphyllum, A. monanthum, andA. Grayi, all native to Japan, were studied and compared. Furthermore, their adaptive strategies were discussed from the point of view of life history strategy. First, the reproductive systems, number of male and female gametes borne, and the number and size of propagules produced were critically investigated. In order to estimate the crude reproductive efficiency (sensu Harper and Ogden, 1970) of these species, sequential harvests were taken and the plants were divided into their component structures, dried and weighed. The quantity of dry weight allocated to sexual or vegetative reproduction was obtained by weighing the seeds, bulbils, or bulblets produced at the end of the season. A. Victorialis ssp.platyphyllum showed a rather low reproductive effort. However, the mean seed output per plant was 34.8±16.8 and the productivity appeared very constant every season. Thus, in the natural populations young plants are borne and recruited every season by means of sexual reproduction. A. monanthum was found to be characterized by annual type dry matter economy. The sexuality and reproductive systems of this species turned out to be extremely complex, and ten different reproductive types were distinguished. The exceedingly low efficiency of sexual reproduction in this species is apparently supplemented by vegetative propagation. The dry matter allocation to daughter bulbs at final harvest was very high; whereas the allocation to sexual reproduction was extremely low. InA. Grayi (a polyploid complex of 4X, 5X, and 6X), a surprisingly high amount of the total annual net assimilate is allocated to the bulbils and bulblets. On the other hand, sexual reproductive effort in this species is exceedingly low, even in obligate amphimictic plants. Thus, the recruitment of individuals in a population of this species appears to be largely dependent on vegetative reproduction. Considering the number of bulbils produced in the scape heads, their dispersibility, germinability, and rapid growth after sprouting, the bulbils evidently possess a function almost comparable to seeds. This species no doubt possesses an adapative strategy to unstable, open habitats exposed to frequent disturbances. It is concluded that the life history strategies of plants, as characterized here in this paper for three wildAllium species, have doubtlessly differentiated by adapting to the respective ecological backgrounds of their habitats.     

北京西部山区胡枝子种群研究:个体和构件生物量

通过对北京西部山区胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)种群个体和构件地上生物量进行系统研究。结果表明,种群(总和)个体和各构件地上生物量积累与年龄的关系均可用方程式Y=axb表示。不同种群的植株个体和构件生物量有显著性不同(P<0.05),在海拔910-1100m的山脊林缘的种群个体和构件地上生物量较其它种群大,植株地上营养构件的生物量比率较小,而繁殖构件生物量比率较大;不适生境中的种群则反之。种群个体生长和各构件生物量动态与环境条件关系密切。构件生物量比率也随着年龄的增长而有所变化。叶生物量比率随年龄增加而减小;枝构件生物量比率随年龄增加而增大;繁殖构件的生物量比率随年龄增加先增后减。依据相关指数R2,筛选各构件生物量估计的最优模型:枝、枝叶生物量和地上生物量均为m(DW)=a(D2H1)b,叶生物量和花果生物量均为m(DW)=a(D)b。