矮嵩草草甸氮素利用率对养分添加与冬季增雪的短期响应

研究设4个实验处理[冬季增雪(W)、施N肥、施P肥和对照],通过15N稳定性同位素标记研究短期内增施氮磷肥及水分对青藏高原矮嵩草(Kobresia humilis)草甸氮素利用率的影响。结果表明:群体水平上,植物地上部分15N绝对浓度最高;土壤中氮素残留量较高,说明短期内氮素未被充分吸收利用,且活体植物氮素的吸收利用大于凋落物;氮素利用率为P处理N处理W处理CK。说明养分与水分是限定矮嵩草草甸的氮素利用率的因子,其中养分是最关键因子。     

模拟增温和丛枝菌根对门源草原毛虫幼虫生长发育的影响

采用开顶式生长室(Open top chamber, OTC)模拟增温和苯菌灵抑制丛枝菌根研究上述两种因素综合作用下门源草原毛虫幼虫的生长速率、蛹化时间和蛹重。结果表明,增温和丛枝菌根抑制及其交互作用均对门源草原毛虫幼虫生长速率产生了显著影响。相比对照组而言,增温使该指标升高了34%。丛枝菌根抑制未对上述指标产生显著影响。增温和丛枝菌根抑制的交互作用使门源草原毛虫幼虫生长速率较对照组升高了16%,而较增温组降低了13%。增温处理下雌、雄幼虫的蛹化时间分别为204、218 d,而不增温处理下分别为212、223 d。增温使得雌、雄幼虫的蛹化时间较不增温处理分别提前了2%和4%。增温和不增温处理下的雌、雄虫蛹化时间差分别为15、12 d。增温将上述时间差扩大了25%。此外,增温及其与丛枝菌根抑制的交互作用对门源草原毛虫雌虫蛹重的影响显著,而对于雄虫的蛹重来说,仅增温处理的影响显著。增温和增温丛枝菌根抑制处理,使得雌蛹重较对照组增大了22%和8%。增温使雄蛹重增大了18%。首次研究了增温和丛枝菌根对植食性昆虫的综合影响。     

青藏高原高寒草甸植物群落结构和功能对氮、磷、钾添加的短期响应

对中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站的矮嵩草草甸水肥样地进行了氮、磷、钾及其组合的施肥处理,研究了施肥对植物群落结构和功能的影响。结果表明:(1)施肥使矮嵩草草甸植物群落物种丰富度减少,不同施肥处理下物种丰富度大小分别为:对照钾磷氮氮磷磷钾氮钾氮磷钾。(2)在氮磷配合施肥处理下,矮嵩草草甸植物群落Shannon-Wiener指数显著高于对照,而其它施肥处理对Shannon-Wiener指数影响不显著。(3)在同一施肥处理下,禾草类和莎草类的重要值明显高于豆科和杂类草功能群,不同施肥处理使禾草、莎草、豆科植物的重要值增加,而杂类草重要值减少。(4)与对照相比,不同施肥(除钾外)处理可不同程度的增加植物群落的高度。(5)除钾、磷钾养分添加对矮嵩草草甸地上生物量的影响与对照差异不显著外,其它养分及其组合添加都极显著增加了群落地上生物量,且大小顺序依次为氮磷氮磷钾磷氮钾氮磷钾钾对照。(6)施用不同种类的肥料后,矮嵩草草甸各功能群地上生物量的比例变化明显,禾草和莎草的比例均增加,杂类草的比例减少,而豆科植物无规律性。(7)熵值法综合评价短期施肥处理对矮嵩草草甸群落的影响表明,氮磷、氮磷钾配合施肥是青藏高原高寒草甸最佳施肥选择。     

青藏高原高寒草地生物多样性与生态系统功能的关系

生物多样性和生态系统功能(BEF)之间的关系是目前陆地生态系统生态学研究的热点, 对于生态系统的高效利用与管理意义重大, 而且对于退化生态系统功能的恢复及生物多样性的保护有重要的指导作用。高寒草地是青藏高原生态系统的主体, 近年来, 在气候变化与人为干扰等因素的驱动下, 高寒草地生态系统功能严重衰退。为此, 本文在综述物种多样性和生态系统功能及其相互关系研究进展的基础上, 首先从地下生态学过程研究、全球变化对生态系统多功能性的影响等方面解析了目前关于草地生物多样性和生态系统功能研究中存在的问题。继而, 从不同草地类型、草地退化程度、放牧、模拟气候变化、刈割、施肥、封育和补播等干扰利用方式对高寒草地物种多样性与生态系统功能的影响进行了全面的评述。并指出了高寒草地BEF研究中存在的不足, 今后应基于物种功能多样性开展高寒草地BEF研究, 全面且综合地考虑非生物因子(养分资源、外界干扰、环境波动等)对生物多样性与生态系统功能之间关系的影响, 关注尺度效应和要素耦合在全球气候变化对高寒草地BEF研究中的作用。最后, 以高寒草地BEF研究进展和结论为支撑依据, 综合提出了高寒草地资源利用和生物多样性保护的措施与建议: 加强放牧管理, 保护生物多样性; 治理退化草地, 维持生物多样性功能; 加强创新保护理念, 增强生态系统功能。     

高寒矮生嵩草草甸主要植物物候特征对养分和水分添加的响应

植物物候特征对环境条件的季节和年际变化具有较强的指示作用, 因此研究植物物候特征对环境条件变化的响应, 对理解植物和环境之间的相互作用关系、植物的适应机制和生存策略, 以及应对全球变化都具有重要的意义。该研究基于2009-2011年高寒矮生嵩草(Kobresia humilis)草甸养分水分控制实验的植物物候观测数据资料, 采用巢式方差分析、物候指数和聚类分析方法, 开展了高寒矮生嵩草草甸主要植物物候特征对养分和水分添加的响应研究。结果表明: (1)养分添加处理之间植物返青期和枯黄期均无显著差异, 但养分添加中氮磷处理对主要物种作用较明显, 使莎草科、禾本科、杂类草主要代表植物的返青期和枯黄期推迟。(2)增雪处理效应明显, 主要优势物种无论是何种养分添加, 在增雪处理后均表现出花期物候提前的趋势(p < 0.01), 同时增雪处理使杂类草植物返青期显著提前(p < 0.05)。增水处理对植物的作用效果并不一致, 其中垂穗披碱草(Elymus nutans)和双柱头藨草(Scirpus distigmaticus)的枯黄期显著推迟(p < 0.05), 而杂类草枯黄期提前。(3)养分添加后, 不同物种的物候特征表现出显著差异(p < 0.01), 例如雪白委陵菜(Potentilla nivea)枯黄期显著推迟(p < 0.05), 而双柱头藨草的枯黄期显著提前(p < 0.05), 但物种对养分添加响应的差异以植物类群为单位, 禾本科植物表现为返青期推迟, 而莎草科植物表现为返青期提前。(4)矮生嵩草草甸主要植物营养生长期与果后营养期持续天数之间呈负相关关系, 主要植物物候特征经聚类分析可以分为3个类群, 3个类群经氮磷钾、钾和氮钾三个养分添加处理后植物物候特征变化较大。研究表明, 高寒矮生嵩草草甸植物物候特征在物种水平响应和水分添加后的响应表现出较大差异, 而对养分添加的响应不显著。