Contrasting effects of plant inter‐ and intraspecific variation on community trait responses to restoration of a sandy grassland ecosystem

Changes in plant community traits along an environmental gradient are caused by interspecific and intraspecific trait variation. However, little is known about the role of interspecific and intraspecific trait variation in plant community responses to the restoration of a sandy grassland ecosystem. We measured five functional traits of 34 species along a restoration gradient of sandy grassland (mobile dune, semi‐fixed dune, fixed dune, and grassland) in Horqin Sand Land, northern China. We examined how community‐level traits varied with habitat changes and soil gradients using both abundance‐weighted and non‐weighted averages of trait values. We quantified the relative contribution of inter‐ and intraspecific trait variation in specific leaf area (SLA), leaf dry matter content (LDMC), leaf carbon content (LCC), leaf nitrogen content (LNC), and plant height to the community response to habitat changes in the restoration of sandy grassland. We found that five weighted community‐average traits varied significantly with habitat changes. Along the soil gradient in the restoration of sandy grassland, plant height, SLA, LDMC, and LCC increased, while LNC decreased. For all traits, there was a greater contribution of interspecific variation to community response in regard to habitat changes relative to that of intraspecific variation. The relative contribution of the interspecific variation effect of an abundance‐weighted trait was greater than that of a non‐weighted trait with regard to all traits except LDMC. A community‐level trait response to habitat changes was due largely to species turnover. Though the intraspecific shift plays a small role in community trait response to habitat changes, it has an effect on plant coexistence and the maintenance of herbaceous plants in sandy grassland habitats. The context dependency of positive and negative covariation between inter‐ and intraspecific variation further suggests that both effects of inter‐ and intraspecific variation on a community trait should be considered when understanding a plant community response to environmental changes in sandy grassland ecosystems.     

水分胁迫对2种科尔沁沙地植物光合和水分利用特性的影响

选用内蒙古科尔沁沙地1年生植物狗尾草(Setaria viridis)和沙米(Agriophyllum squarrosum)为材料,采用盆栽方法研究了它们在不同土壤水分处理下的光合参数和水分利用效率的日变化特征及其与环境因子的相关关系。结果表明,狗尾草和沙米的净光合速率日变化曲线在充分供水条件下均呈单峰型,在轻度干旱胁迫下均呈双峰型,而在重度干旱胁迫下分别呈双峰型和左偏单峰型。狗尾草和沙米的蒸腾速率在不同水分处理下都近似呈双峰型曲线,然而变化程度却不相同。重度干旱胁迫下,狗尾草日平均净光合速率(11.52μmol.m-2.s-1)和蒸腾速率(3.62 mmol.m-2.s-1)分别比相应充分供水处理增加7%和43%,而沙米的日平均净光合速率(7.07μmol.m-2.s-1)和蒸腾速率(5.56 mmol.m-2.s-1)则分别较相应充分供水处理降低13%和36%。重度干旱胁迫下,狗尾草水分利用效率(2.84 mmol.mol-1)比相应充分供水处理降低3.1%,而沙米水分利用效率(1.14mmol.mol-1)则较充分供水处理提高了34%。光合速率下降在充分供水条件下主要是由气孔调节,但在轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫处理下非气孔因素调节却起到十分重要的作用。在重度干旱胁迫下,狗尾草仍具有显著高于沙米的的净光合速率和水分利用效率,这可能是其仍然能够在固定沙地分布的原因之一。     

科尔沁沙地植物群落恢复演替系列种群生态位动态特征

以科尔沁沙地草地植被恢复过程不同阶段和不同演替时间的6个群落类型的取样为对象。研究了植被恢复过程群落演替序列主要种群的生态位动态特征。结果表明：演替过程每一群落类型优势种的作用明显,具有最大的生态位宽度。生态位宽度在演替序列的动态变化较好地对应着种群动态,生态位宽度是种群动态的一个间接测度。是种群在群落中的地位和作用的数量表达。能够较好地解释群落演替过程种群的环境适应性和资源利用能力。沙米、雾冰藜、狗尾草、差巴嘎蒿、猪毛菜、隐子草分别是演替时间为1a、3a、5a、12a、20a和30a群落的优势种群。在群落演替序列较高的生态位重叠是适宜生境斑块化和空间异质性的结果,同时也反映了演替序列群落的过渡性质以及群落结构的不稳定性。     

浑善达克退化沙地草地生态恢复试验研究

选择草地退化十分严重的浑善达克沙地腹地开展恢复生态学研究 ,试图寻求沙地草地生态恢复的新途径。采取“以地养地”模式 ,在小范围的土地上 ,建立高产饲草基地 ,使牲畜的压力逐步向高效地集中 ,同时改变畜群结构 ,解决当地牧民生活出路 ;而大面积的退化草地 ,主要借助自然力恢复。结果表明 ,自然力在浑善达克沙地退化生态系统恢复中起到巨大的作用 ,群落生物量、平均高度和总盖度 2年后均随恢复时间增加而增加 ( P<0 .0 5 )。流动沙丘的裸沙 ,经 2 a自然恢复后 ,生物量达 1 0 1 2 g/m,总盖度高达 60 %。与对照相比 ,封育 2 a后固定沙地群落盖度增加近 3倍 ;滩地群落生物量提高了 9倍 ,平均高度增加 4倍。植被组成方面 ,恢复前固定沙地以冷蒿 ( Artemisia frigida)、糙隐子草 ( Cleistogens squarrosa)和寸草苔 ( Carexduriuscula)等为主 ,恢复 2 a后冰草 ( Agropyron cristatum)、褐沙蒿 ( Artemisia intramongolica)等占优势 ;滩地植被中 ,羊草 ( L eymus chinensis)、披碱草 ( Elymus dahuricus)等逐步取代了灰绿藜 ( Chenopodiumglaucum)和尖头叶藜 ( Chenopodium acuminatum)等。生态恢复不仅使自然生态系统得以保护 ,而且带动了社会经济的发展 ,项目中的正蓝旗巴音胡舒嘎查牧民 ,在实验示范前后     

科尔沁沙地景观研究中的尺度效应

从研究区域取样尺度和分析尺度两个方面入手 ,对科尔沁沙地景观的尺度效应进行了分析 ,结果表明 :取样尺度的尺度效应可以通过回归分析和统计分析来判断其变化趋势和范围。回归分析的结果表明 ,景观中斑块数量 ( y)与取样面积 ( x)之间有很好的拟合关系 y=- 7.1 2 82 x+ 2 2 0 .31 ( R=0 .95 8>0 .70 8=α0 .0 1(10 ) ) ;最大斑块面积 ( y)和取样面积 ( x)二者的关系为 y=0 .0 0 4 x2 - 0 .0 0 96x+ 0 .3346( R=0 .947>0 .70 8=α0 .0 1(10 ) ) ,关系密切。取样面积对景观结构特征的影响分析显示 ,在取样面积最小为 0 .2 8的情况下 ,景观多样性指数的变化为抛物线型 ,在取样面积约为研究区面积的一半左右时 ,景观多样性最高 ,为1 .931。不同取样面积的平均多样性指数为 1 .863(± 0 .0 75 )。从景观优势度指数的变化来看 ,呈倒抛物线型。在取样面积约为研究区面积的一半左右时 ,优势度最低 ,为 0 .467。不同取样面积的平均优势度指数为0 .5 34(± 0 .0 75 )。在取样面积不变的情况下 ,研究尺度的分析表明 ,沙地景观间隙度具有分形结构。间隙度与研究斑块的占有概率有关 ,占有概率越高 ,分维数越大。在研究对象占有概率相同的情况下 ,不同分布格局存在不同的景观间隙度 ,研究尺度越大 ,差别越大。相对而     

不同抚育措施对闽西毛竹林碳密度、碳贮量与碳格局的影响

以闽西永安市Ⅰ（挖笋+劈草+施肥+灌水)、Ⅱ(挖笋+劈草+施肥)、Ⅲ（挖笋+劈草)3种不同抚育措施的毛竹林为对象,对其碳密度、碳贮量及碳格局进行了研究。结果表明：毛竹各器官碳密度变动范围为0.3947～0.5619 g·g^-1,碳密度高低排序为竹鞭＞竹秆＞竹枝＞竹蔸＞竹叶＞竹根＞鞭根;不同竹龄间竹秆、竹枝、竹叶、竹根碳密度存在极显著差异（P<0.01）,而竹蔸碳密度差异不显著（P＞0.1）;随着竹龄增加,毛竹平均碳密度有下降趋势,1～6年毛竹平均碳密度为0.4579～0.4957 g·g^-1。Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类毛竹林毛竹层碳贮量分别为76.74、64.30和55.91 t·hm^-2;凋落物层碳贮量分别为2.59、3.01和4.88 t·hm^-2;土壤层碳贮量分别为150.64、197.36和232.56 t·hm^-2;总碳贮量分别为227.37、261.66和288.47 t·hm^-2,其中土壤层碳贮量所占比例最高,分别为66.25%、75.43%和80.62%,毛竹层碳贮量比例分别为32.61%、23.43%和17.69%,凋落物层碳贮量比例分别为1.14%、1.15%和1.69%。毛竹生物器官中,竹秆固碳能力最强,占年总固碳量比例为56.47%～59.66%,鞭根的固碳能力最弱,占年总固碳量的比例仅为2.52%～2.83%;毛竹林年固碳量排序为Ⅰ类型＞Ⅱ类型＞Ⅲ类型。     

Can mobile sandy land be vegetated in the cold and dry Tibetan Plateau in China?

Desertification has taken place in the overgrazed grassland of the Tibetan Plateau,China,and the area of mobile sandy land has increased in recent decades.The challenging problem about desertification control is how to restore the vegetation of mobile sandy lands caused by severe desertification.Sand drifting is now regarded as the limiting factor of vegetation restoration in such lands.The initial phase of vegetation restoration is plant colonization,but it is often aborted due to sand drifting,and then vegetation restoration fails to proceed.For the sake of revegetation,the first step is to stop sand drifting to ensure plant colonization.In the northeastern Tibetan Plateau,China,feasible approaches have been found through long-term experiments,and the vegetation is being restored satisfactorily with these approaches in experimental sandy lands.The approaches comprise three types:enclosure,mechanical barriers and biological barriers.Different sandy lands require dissimilar combinations of these approaches.Enclosures may be adequate to revegetate inter-dunes or degraded grassland even in cold regions like the Tibetan Plateau,China,but it is deficient for revegetation of the shifting sand dunes unless mechanical and biological barriers are established simultaneously.     

沙地不同树种人工林土壤氮素矿化过程及其有效性

土壤氮素（N）转化是生态系统重要的生态过程之一,可作为生态恢复评价的重要指标。以位于科尔沁沙地东南缘的章古台地区草地、30年生的樟子松（Pinus sylvestris vat．mongolica）、赤松（P.densiflora）和杨树（Populus simonii）人工林为对象。采用PVC顶盖埋管法和离子交换树脂袋法研究了土壤N矿化特征及其有效性。结果表明,生长季内土壤N净矿化量表现为草地（8.06μg／g）和赤松林（9．06μg／g）低于樟子松林（18．36μg／g）和杨树林（17．88μg／g）（P〈0．05）;树脂吸附的无机N表现为草地（283．50μg／g dry resin）和杨树林（297.00μg／g dry resin）最低,樟子松林（440．10μg／g dry resin）居中,而赤松林（835．65μg/g dry resin）最高（P〈0．05）。综合分析林地土壤理化特性、矿化特征和N有效性,表明樟子松、赤松和小叶杨均可作为固沙造林选择树种,其表现为赤松〉樟子松〉小叶杨。认为深入开展生态系统N平衡研究有利于更好地评价固沙林的功能。     

温带半干旱地区一年生植物种子的萌发特性

在实验室条件下研究了中国温带半干旱地区科尔沁沙地的23种1年生植物的种子萌发特性（新采集种子、冷藏和干藏种子）.大籽蒿、虎尾草、冠芒草、沙蓬和地锦的新种子萌发率达90%左右,11种植物新种子萌发率均低于70%,说明这些植物的新种子具有或多或少的休眠属性.经过150d的冷干藏后,大籽蒿、虎尾草萌发率保持在90%以上,说明这两种植物完全没有休眠机制;冠芒草、沙蓬和地锦的种子萌发率下降较多,可能是储藏的环境条件导致的2次休眠现象;冷藏和干藏处理均能使绿珠藜、毛马唐、细叶益母草、雾冰藜、金狗尾草、苋菜、马齿苋、碱地肤和水稗草的种子在生长季开始时完成生理后熟,萌发率达到80%以上;干藏有利于促进毛马唐、细叶益母草、马齿苋和鹤虱的种子成熟,冷藏有利于促进绿珠藜和金狗尾草的种子成熟;黄蒿、灰绿藜、画眉草和烛台虫实在不同处理下的萌发率都比较低,说明种子内在生理休眠作用较强,具有减少种子一次性萌发数量的风险分摊策略.大多数1年生植物均能在较短时间内达到最终萌发率的90%,表现出迅速萌发的特性;黄蒿、灰绿藜、碱地肤和沙蓬种子则在不同处理中表现出延长萌发时间的策略来适应半干旱地区不确定的环境条件.最后,探讨了几种主要1年生植物的种子萌发对策与其对环境适应机制之间的关系.