鄂尔多斯高原植物群落多样性时空变化特点

作者利用1999年和2000年野外植物群落调查资料,结合李博(1990)的植物群落调查结果,分析了鄂尔多斯高原植物群落多样性的时空变化特点。鄂尔多斯高原主要植物群落类型有23类,不同植被类型的群落多样性表现出一定的差异性,其中丰富度指数的差异不显著,而Simpson指数和Shannon-Wiener指数及群落盖度的差异明显。中东部典型草原表现为高多样性高盖度;西鄂尔多斯荒漠草原和草原化荒漠物种多样性较高,但盖度较低;毛乌素沙地植物群落物种多样性低,但盖度较高。从1986年到2000年,该地区典型草原群落、荒漠草原和沙地植被的群落多样性指数都有下降趋势;典型草原和草原化荒漠的群落盖度有所增加,荒漠草原有所下降。以上结果表明,沙地植被和草原化荒漠生物多样性已经得到了一定的保护,但还有待加强,而荒漠草原的保护亟待引起重视。     

不同程度的水分胁迫对沙棘幼苗生理生态特征的影响

为探讨未来降水减少对内蒙古皇甫川流域沙棘幼苗生理生态特征的影响,特设计平均降雨水平、偏旱、干旱和极端干旱4种不同的水分梯度处理,开展人工水分梯度实验。方差分析表明,不同的水分梯度显著影响土壤的含水量、土壤温度等微生境因子,并显著影响净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等气体交换特征、资源利用效率和叶片水势特征。适度的水分胁迫(干旱环境)能够提高沙棘的水分利用效率,同时却降低净光合速率和蒸腾速率。各种生理生态指标表明,4种水分处理的沙棘幼苗都受到不同程度的水分胁迫的影响,极端干旱环境中沙棘幼苗的内在生理调节机制出现紊乱,皇甫川流域沙棘不适宜在极端干旱环境中生长。     

狼针草光合特性对放牧干扰的响应

以内蒙古呼伦贝尔草甸草原围封草地和放牧草地为实验样地, 通过对两种草地类型中狼针草(Stipa baicalensis)的光合特性、水分关系、植物渗透调节等生理生态学特性测定分析, 比较研究放牧干扰对狼针草的影响。结果表明: 在放牧干扰下, 狼针草通过增强核酮糖二磷酸羧化酶(RUBPCase)活性、叶绿素含量、改变电子流的方向和速率、增强光系统II (PSII)活性(p < 0.05), 促进同化物的累积和植物的补偿生长, 应对放牧干扰的影响。放牧干扰下狼针草的光合速率日变化曲线呈单峰型, 而围封草地中呈“双峰型”, 出现“午休”现象, 正午RuBPCase的羧化能力下降是造成围封草地狼针草光合“午休”的非气孔因素之一, 而磷元素的缺失可能是导致二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)活性下降的原因。在光合能量分配方面, 两种样地狼针草的PSII最大光化学量子产量(F_v/F_m)均出现光抑制现象。放牧草地中狼针草对光照增强较为敏感, F_v/F_m值下降趋势明显(p < 0.05)。和围封样地相比, 放牧样地的狼针草光化学猝灭(q_P)值升高, 而非光化学猝灭(NPQ)值降低(p < 0.05), 分配更多的能量于光合反应中心, 有利于同化物累积, 提高光合能力来适应放牧的影响。在放牧干扰下, 狼针草叶片水势与叶片含水量降低, 而渗透调节物质可溶性蛋白和可溶性糖含量增加(p < 0.05), 狼针草的蓄水性变弱, 需要通过增加体内渗透调节物质, 主动降低水势, 以保证从土壤中获取足够的水分维持自身生理活性。同时, 放牧干扰促进了狼针草对氮元素的吸收利用。放牧样地中狼针草光合氮、磷利用率均与叶比重呈负相关关系。     

不同程度的水分胁迫对沙棘幼苗生理生态特征的影响

为探讨未来降水减少对内蒙古皇甫川流域沙棘幼苗生理生态特征的影响,特设计平均降雨水平、偏旱、干旱和极端干旱4种不同的水分梯度处理,开展人工水分梯度实验.方差分析表明,不同的水分梯度显著影响土壤的含水量、土壤温度等微生境因子,并显著影响净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等气体交换特征、资源利用效率和叶片水势特征.适度的水分胁迫(干旱环境)能够提高沙棘的水分利用效率,同时却降低净光合速率和蒸腾速率.各种生理生态指标表明,4种水分处理的沙棘幼苗都受到不同程度的水分胁迫的影响,极端干旱环境中沙棘幼苗的内在生理调节机制出现紊乱,皇甫川流域沙棘不适宜在极端干旱环境中生长.     

去除干扰对内蒙古典型草原植物叶片功能属性的影响

以内蒙古典型草原为研究对象,选取放牧和割草、去除放牧、去除放牧和割草样地进行群落调查和叶片属性测量,比较分析各样地土壤性质、群落生产力及主要物种的比叶面积(SLA,Specific Leaf Area)、叶片干物质含量(LDMC,Leaf Dry Matter Content)、叶片氮含量(LNC,Leaf Nitrogen Concentration)在个体、功能群和群落水平对去除干扰的响应。结果表明,1)去除干扰处理在短期对土壤特性和群落生产力的影响不显著;2)多数物种在放牧和割草样地SLA较低,说明典型草原多数物种的SLA表现为放牧逃避;3)不同功能群植物叶片属性对去除干扰的响应不一致,去除放牧后,多年生杂类草的SLA和LDMC不受影响,但LNC变小;多年生禾草的SLA增加,而LDMC和LNC无显著变化。一年生植物在去除放牧和割草后,LNC显著增加。去除割草后,多年生禾草SLA减小,而多年生杂类草SLA、LNC增加,LDMC减小;4)在群落水平,放牧和割草样地由于较占优势的多年生禾草SLA较低,群落比叶面积最低,在去除放牧和割草样地,群落叶片氮含量显著增加;5)在内蒙古典型草原,LDMC能够很好地将多年生禾草和多年生杂类草区分,SLA在个体、功能群和群落水平均比LDMC敏感。     

羊草和紫花苜蓿生长特征及光合特性对不同土壤水分的响应

采用人工控制实验,对12%(T1)、16%(T2)和20%(T3)3种土壤水分条件下羊草和紫花苜蓿的净光合速率Pn、实际光化学量子效率ФPSⅡ、光化学淬灭q P、非光化学淬灭q N、水分利用效率WUE、株高、分枝分蘖数、生物量等参数进行测定。结果表明,在实验范围内,(1)ФPSⅡ和q P共同影响净光合速率,羊草和紫花苜蓿净光合速率对土壤水分的响应不同,紫花苜蓿的土壤水分生态幅要比羊草窄,羊草生长的最适土壤含水量为20%,随着土壤含水量的降低,净光合速率呈单调递减趋势;紫花苜蓿的最适土壤含水量为16%,其净光合速率与土壤含水量之间呈非线性关系,存在明显阈值。(2)适宜土壤含水量有助于羊草和紫花苜蓿株高和分枝分蘖的生长。(3)在土壤水分低于适宜土壤含水量范围时,羊草和紫花苜蓿有相似的响应机制,都通过增加根系生物量来适应环境胁迫。     

投加石灰石和菱镁矿对酸化土壤上马尾松(Pinus massoniana)林的影响

为了确定酸化森林生态系统的修复效果,在重庆铁山坪的马尾松林内设立了6个10m×10m的样地,其中2个作为对照样地,另外4个分别在土壤表面施撒石灰石和菱镁矿粉末,各有2个重复。在处理前和处理1a后的生长季末各进行了一次植被观测,协方差分析和多重比较的结果显示投加修复剂对马尾松生长的影响已经初步显现,马尾松的胸径增量和针叶平均长度都有显著的增加,而针叶中Ca、Mg元素含量也表现出显著的差别。另外,立木更新的变化、细根生物量的增加和物种多度的变化也较明显,总体来说生态系统有恢复的趋势。土壤上层细根的增加较快,这与在土壤表面施撒修复剂,上层土壤的化学变化较显著是一致的。而两种修复剂对生态系统的影响也表现出明显的差异,相对而言,施撒菱镁矿的效果可能会更好。由于土壤修复的效果是长期的,其影响观测还将继续下去。     

黄土高原森林草原区6种植物光合特性研究

 对黄土高原森林草原区6种不同植物的生理生态学特性进行了一个生长季的野外观测。测定了2002年生长季早、中、晚期植物叶片的光合、蒸腾速率及相应的微气象因子和土壤水分的含量。在此基础上,采用机理性生理生态学模型对黄土高原森林草原区6种植物净光合速率和气孔导度与环境因子的关系进行了分析,净光合速率模型和气孔导度模型分别能够解释57%～79% 和40%～59% 生长季中净光合速率和气孔导度的日变化。在此基础上根据拟合得到的参数计算了典型7月份天气的净光合速率的日变化。模拟的结果表明：沙棘(Hippophae rhamnoides L. subsp. sinensis Rousi)的生物化学光合能力最强,茵陈蒿（Artemisia capillaris）的光呼吸速率最低,这两种植物的净光合速率高于其它植物种。刺槐（Robinia pseudoacacia）、铁杆蒿 (Artemisia gmelinii)、茵陈蒿和沙棘在午后出现的净光合速率下降主要是由气孔导度减小引起的,而苹果 (Malus pumila) 和柠条 (Caragana korshinskii)午后净光合速率的降低与叶肉细胞酶的活性降低有关。这些结论为未来的实验室测定提供了野外观测佐证。     

柴达木盆地荒漠植物功能性状及其对环境因子的响应

植物功能性状是植物适应环境的外在表达，反映了植物在不同环境中的生存策略，探究干旱区荒漠植物功能性状及其与环境之间的关系，有助于理解植物适应极端干旱环境的生态对策，为保护荒漠地区生态系统提供理论依据。以柴达木盆地为研究区，选取8个植物功能性状指标，包含4种植物生活型，10种荒漠植物，探究荒漠植物功能性状的基本特征及其对环境因子的响应。研究表明：柴达木盆地植物叶片碳含量(LCC)、叶片氮含量(LNC)、叶片磷含量(LPC)、叶片C∶N、叶片N∶P、叶片稳定碳同位素(Leafδ¹³C)、叶片干物质含量(LDMC)和植株高度(Height)的变化范围分别为272.07—466.00mg/g、12.40—44.50mg/g、0.51—2.07mg/g、8.62—29.74、11.37—39.29、-27.38‰—-14.80‰、100—480mg/g、3.00—264.22cm。不同生活型间LNC、LPC、叶片N∶P和LDMC差异不显著，LCC、叶片C∶N、叶片δ¹³C和植株高度存在显著差异。LNC、LPC和叶片N∶P与全球、中国和青藏高原相比不存在显...     

高山嵩草气孔导度对环境因子的响应模拟

以青藏高原地区高寒草甸常见建群种高山嵩草（Kobresia pygmaea）为研究对象，利用光合测定仪于2018年7-9月测定高山嵩草气体交换参数与环境因子的日变化值，利用土壤水分测量仪及环刀法、透膜法测得0-10 cm土壤水分数据作为模型变量。首先，采用3种气孔导度模型对高山嵩草气孔导度进行拟合和检验，其次，用Jarvis模型、Leuning模型和Gao模型对高山嵩草气孔导度在不同月份（7，8，9月）日变化的模拟结果进行分析，最后，总结并讨论了气孔导度对3个主要环境因子（光合有效辐射（Photosynthetically active radiation，PAR）、气温（T_air）、饱和水汽压差（Vapor pressure deficit，VPD））的响应特征。主要研究结果：（1）3个气孔导度模型都可以较好地模拟高山嵩草的气孔导度变化，Leuning模型表现最好（R²=0.726），Jarvis模型次之（R²=0.659），Gao模型准确度最低（R²=0.624）。（2）高山嵩草叶片气孔导度对3个环境因子的响应敏感度为PAR > VPD > T_air。在5-35℃气温范围内气孔导度呈现"钟形"响应，在T_air为24.83℃时达到最高值；气孔导度随着光合有效辐射强度PAR的增加（300-2100 μmol m^-2 s^-1）而增加，在高PAR时G_s增速变慢，随后出现下降趋势；气孔导度随着VPD增加（0.12-3.48 kPa）而降低。（3）三个模型均可以较好地模拟高山嵩草气孔导度对环境因子的响应特征，其中最敏感的环境因子均是VPD。Leuning模型对T_air和VPD最敏感，而Gao模型对PAR最敏感，对T_air不敏感。以上结果以期为气候变化背景下青藏高原地区植物叶片气孔导度的响应变化以及更大尺度的陆面模式中气孔导度模型的应用提供参考。