高寒草甸植物叶片碳含量及其可塑性与系统发育的关系

植物的系统发育极大地影响着植物的功能性状,高寒草甸草本植物叶片碳含量、性状及其可塑性是否受植物遗传背景的影响目前仍不明确。为此,本研究测定了土壤氮、磷异质条件下高寒草甸生态系统12种优势植物叶片碳含量、比叶面积及其可塑性,并分析其在种、科水平上的差异以及系统发育保守性。结果显示,在不同土壤氮条件下,植物叶片碳含量和比叶面积在种、科水平差异显著(P0.05)。不同土壤磷条件下,植物叶片碳含量在种、科水平无显著差异,但比叶面积差异显著(P0.05)。叶片碳含量和比叶面积没有相关性,但两者的可塑性呈显著正相关,说明不同植物的这两个性状对土壤氮、磷的变化有相似的响应方式。叶片碳含量、比叶面积及其两者的可塑性均没有检测出显著的系统发育信号,说明相对于遗传背景,叶片碳含量、比叶面积主要受环境变化的影响。本研究有助于理解全球变化背景下高寒草甸碳循环过程,也可以为退化高寒草甸的恢复和管理提供科学依据。     

三江源区退化高寒生态系统恢复技术与示范

"三江源区退化高寒生态系统恢复技术与示范"(2016YFC0501900)是国家重点研发计划"典型脆弱生态修复与保护研究"专项中"青藏高原生态系统功能提升与适应性管理"指南方向下的第二个项目。项目以综合生态系统管理方法为支撑点,以三江源区退化严重的三类主体生态系统——高寒草甸、高寒草原和高寒湿地为研究对象,以"土壤(土)-植被(草)-动物(畜)"协同恢复的思路为指导,通过创新性、系统性、综合性的科学研究,自主研发三江源区生态恢复与生态衍生产业发展的综合技术体系,完善生态恢复及产业发展模式评估和监测技术体系,推动生态恢复和区域发展模式的转型升级,提升生态整体恢复的技术水平和监管能力,解决三江源退化草地恢复重建及功能提升的重大问题,旨在为三江源的生态建设提供科技支撑和系统解决方案。     

江河源区“黑土滩”型退化草场的形成过程与综合治理

江河源区草场退化严重,超载过牧是主要原因,啮齿动物危害是重要原因,气候变化起了促进作用,“黑土滩”型退化草场的形成演替依照未退化→轻度退化→中度退化→重度退化→极度退化的方向进行。江河源区退化草场的治理应该以减轻放牧压力为出发点,防止退化草地面积的进一步扩大和蔓延。在此基础上,采用封育、除杂和施肥等人工调控策略,对不同程度退化草场采用不同模式进行治理,同时全面贯彻落实“草原法”和“草地有偿承包责任制”措施,以冬春草场为重点,合理利用草场,开展草场建设,增加投入,提高牧民文化素质,加强牧区人才建设,恢复治理“黑土滩”型退化草场,实现江河源区草地畜牧业的可持续发展。     

高寒退化与未退化草甸土壤下匍匐茎鹅绒萎陵菜的克隆生长特征的比较

通过鹅绒萎陵菜的野外移栽试验,分析了在矮嵩草草甸土壤和退化草甸土壤下该种植物的克隆繁殖特征．结果表明,在母株产生的匍匈茎数量、母株高度和叶片大小在两类不同土壤下没有明显差异．母株叶片数、匍匈茎的粗度、匍匈茎长度以及间隔子的长度有较明显的差异．在退化草甸土壤中母株叶片较多,匍匈茎长度和间隔子长度明显较长,匍匈茎直径也明显较大．在退化草甸环境中,由于土壤养分相对较缺乏,鹅绒萎陵菜可能通过增加母株叶片的数量,尽可能多地积累光合产物,来保证匍匈茎的生长,匍匈茎也以增加粗度和增加长度来尽量增强其觅食能力．鹅绒萎陵菜在生物量投资分配上也表现出一定的差异．与退化草甸土壤环境相比,在未退化草甸土壤中,鹅绒委陵菜克隆母株和分株的生物量均明显偏向地下部分(根系)的投资,以期从土壤中吸收更多的养分,从而最终提高子株的成活率．     

黄帚橐吾种群扩张对土壤理化特性与微生物功能多样性的影响

黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)是高寒草甸退化的指示物种, 其种群扩张已严重影响了草地生态系统的经济服务功能, 但目前仍不明确土壤微生物是否参与了黄帚橐吾的种群扩张。该研究依托兰州大学高寒草甸试验站, 选择了4个不同密度的黄帚橐吾斑块, 分析了黄帚橐吾种群扩张对该草甸土壤微生物功能多样性的影响。结果显示: 黄帚橐吾种群扩张虽然提高了土壤微生物活性, 但降低了土壤速效氮浓度。各斑块间土壤微生物Shannon指数、碳源利用种类、均一度指数均无显著差异, 但高密度斑块的土壤微生物碳源利用结构与对照斑块有显著差异。表明黄帚橐吾分布地土壤微生物功能多样性的改变所引起的土壤氮素限制是黄帚橐吾种群数量急剧增加的机制之一。     

基于氮同位素标记技术的高寒人工草地氮肥氨挥发和氮素回收率研究

通过野外原位试验, 采用¹⁵N 标记技术和密闭室间歇通气法, 在青海省同德牧场高寒燕麦人工草地研究不施肥对照、单施尿素、尿素+脲酶抑制剂(NBPT)、尿素+硝化抑制剂(DMPP)、尿素+NBPT+DMPP 处理下高寒人工草地氨挥发、草地初级生产力及15N 标记肥料在牧草茎叶、根系和土壤中的回收率, 为高寒草地生态系统管理和可持续利用模式提供科学依据。结果表明: (1)不同处理下高寒人工草地土壤氨挥发速率表现为: 不施尿素对照处理总体上处于较低且稳定的水平(4.13-7.11g N·hm^-2·d^-1); 单施尿素处理氨挥发速率第2 天达到最大值343.43 g N·hm^-2·d^-1, 随后逐渐下降; 尿素+DMPP 处理氨挥发速率第2 天达到最大值216.53 g N·hm^-2·d^-1; 尿素+NBPT 和尿素+NBPT +DMPP 处理氨挥发速率均在第7 天达到最大值, 分别为43.19 g N·hm^-2·d^-1、34.55 g N·hm^-2·d^-1。(2)不同处理下高寒人工草地土壤累计氨挥发量表现为: 尿素(727.77 g N·hm^-2)> 尿素+DMPP(439.30 g N·hm^-2)> 尿素+NBPT(94.85 g N·hm^-2)> 尿素+NBPT+DMPP(80.01 g N·hm^-2)。统计结果表明, 除尿素+NBPT+DMPP 和尿素+NBPT 之间差异不显著外, 其余处理间累计氨挥发量差异显著(P<0.05)。(3)不同处理下高寒人工草地总初级生产力表现为: 不施肥对照处理总初级生产力为565.57 g·m^-2·y^-1,施尿素处理总初级生产力为652.36 g·m^-2·y^-1, 尿素+DMPP、尿素+NBPT、尿素+NBPT+DMPP 处理总初级生产力为678.33-704.41 g·m^-2·y^-1。(4)不同处理下高寒人工草地¹⁵N 肥料在牧草茎叶、根系和土壤中的回收率看: 单施尿素处理15N 总回收率(茎叶+土壤+根系)为57.67%, 尿素+DMPP 处理¹⁵N 总回收率为58.08%, 尿素+NBPT、尿素+NBPT+DMPP 处理¹⁵N 总回收率分别为68.74%和79.82%。统计结果显示尿素+NBPT+DMPP 和尿素+NBPT 处理显著提高高寒人工草地氮肥回收率。另外, ¹⁵N 标记肥料在牧草茎叶的回收率为28.45%-37.62%, 在牧草根系中的回收率为2.33%-2.68%, 土壤层(0-0 cm)中回收率为25.90%-41.64%。可以看出, 尿素+NBPT+DMPP 与尿素+NBPT 是同德高寒人工草地降低氨挥发和提高氮肥利用率的最佳施肥措施。     

青藏高原高寒草甸植物群落生物量对氮、磷添加的响应

青藏高原正经历着明显的温暖化过程, 由此引起的土壤温度的升高促进了土壤中微生物的活性, 同时青藏高原东缘地区大气氮沉降十分明显, 并呈逐年增加的趋势, 这些环境变化均促使土壤中可利用营养元素增加, 因此深入了解青藏高原高寒草甸植物生物量对可利用营养元素增加的响应, 是准确预测未来全球变化背景下青藏高原高寒草甸碳循环过程的重要基础。该研究基于在青藏高原高寒草甸连续4年(2009-2012年)氮、磷添加后对不同功能群植物地上生物量、群落地上和地下生物量的测定, 探讨高寒草甸生态系统碳输入对氮、磷添加的响应。结果表明: (1)氮、磷添加均极显著增加了禾草的地上绝对生物量及其在群落总生物量中所占的比例, 同时均显著降低了杂类草在群落总生物量中的比例, 此外磷添加极显著降低了莎草地上绝对生物量及其在群落总生物量中所占的比例。(2)氮、磷添加均显著促进了青藏高原高寒草甸的地上生物量增加, 分别增加了24%和52%。(3)氮添加对高寒草甸地下生物量无显著影响, 而磷添加后地下生物量有增加的趋势。(4)氮添加对高寒草甸植物总生物量无显著影响, 而磷添加后植物总生物量显著增加。研究表明, 氮、磷添加可缓解青藏高原高寒草甸植物生长的营养限制, 促进植物地上部分的生长, 然而高寒草甸植物的生长极有可能更受土壤中可利用磷含量的限制。     

利用不育技术防治高原鼠兔的理论模行

高原鼠兔数量的激增加剧了高寒草甸的退化,采取化学灭杀的方法控制高原鼠兔,只能暂时降低高原鼠兔的数量,在较短的时间内种群又会恢复到原来的水平.本文从理论上探讨不育控制对高原鼠兔种群的影响,建立了具有性别结构的高原鼠兔种群的数学模型,探讨在不育控制中两性的不育率对种群动态的影响并比较不育控制与化学灭杀的区别.结果表明:不育控制比化学灭杀在抑制和消灭种群上都具有更好的效果;在不育控制中雌性的不育率具有更为重要的作用,所以在利用不育技术控制高原鼠兔时要特别注意雌性不育率.     

生长季节和非生长季节交替出现的种群动态模型及环境变化的影响

有些生物的生长季节和非生长季节交替出现,本文建立了描述这种生物种群动态的方程,并研究了在环境稳定、随机波动、定向变化的情况下种群的变化方式,还讨论了种群的危害及濒危情况．生长季节延长时种群增大,有害生物的危害加重,濒危生物濒危程度减轻;生长季节缩短时种群减小,有害生物的危害减轻,濒危生物更加濒危或灭绝．     

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。