黄土高原马栏林区优势种幼苗与其种群径级结构的演替研究

对黄土高原马栏林区几种典型群落类型中优势种辽东栎(Quercus liaotungensis)、油松(Pinus tabulaefor-mis)、白桦(Betula platyphylla)和山杨(Populus davidiana)的幼苗和种群径级结构进行了研究。结果表明:(1)辽东栎幼苗在马栏林区7种典型群落类型中均有分布,且数量充足,实生苗更新良好,辽东栎在不同的群落类型中表现出不同的种群径级结构。在油松 辽东栎混交林和辽东栎林中趋于稳定型;在油松林、油松 白桦混交林、白桦林、山杨林和白桦 山杨混交林中则为增长型;(2)油松幼苗在油松 白桦混交林、油松林和油松 辽东栎混交林中分布较多,但均少于辽东栎幼苗。在这些群落类型中油松种群的径级结构属于稳定型;(3)白桦和山杨幼苗数量较少,无正常更新能力,种群径级结构趋于衰退,以白桦和山杨为主的群落类型将逐渐被以油松和辽东栎为主的群落类型所取代;(4)马栏林区优势种幼苗分布的广度和丰度受到光照、水和灌草层等非生物和生物因素及其相互作用的影响。表明在黄土高原马栏林区以天然恢复为主的辽东栎种群,将在该地植被的自然恢复过程中产生重要作用;油松种群不仅过去而且将来也同样会在该地区的植被恢复中发挥重要作用。     

青藏高原高寒灌丛非生长季节CO2通量特征

利用2003年和2004年涡度相关系统通量观测资料,对青藏高原高寒灌丛非生长季节CO2通量特征及其主要影响因子进行了分析。(1)从净生态系统CO2交换(NEE)日变化特征看,除13:00~19:00时有较小的CO2净释放以外,其余时段NEE均很小;(2)高寒灌丛非生长季月份间NEE差异明显,4月和10月是CO2净释放量较大,1月和12月CO2净释放量较小;(3)相对温带草原(高杆草大草原)草地类型,低温抑制下的青藏高原高寒灌丛生态系统非生长季节日平均CO2释放率较低;(4)高寒灌丛非生长季NEE日变化模式与5 cm土壤温度变化呈显著正相关,土壤温度是影响非生长季节青藏高原高寒灌丛NEE变化的主导气候因子,同时NEE变化还受降水的影响。     

青藏高原东南部天然草地主要有毒植物调查研究

对青藏高原东南部的川西北天然草地主要有毒植物的种类、毒物成分和分布作了系统的调查与研究,首次报道了该区域天然草地有毒植物名录,统计出该区主要有毒植物226种,隶属于33科77属。有毒植物所含主要毒物成分可分为生物碱、苷类化合物、萜类化合物、苯酮类化合物、酚类及其衍生物和简单有机物等6大类。有毒植物在亚高山草甸草地中分布最多,有157种,其次是亚高山灌丛草地、高山草甸草地、高山灌丛草地和高寒沼泽化草甸草地。本调查研究为青藏高原东南部天然草地主要有毒植物的防除和开发利用奠定了基础。     

黄芪对缺氧小鼠抗运动疲劳作用的效果研究

目的:黄芪是一种传统的提高身体各项机能的中药,本研究旨在探讨黄芪在高原缺氧环境下对运动小鼠疲劳缓解的效果.方法:雄性昆明种小鼠,随机分为对照组和黄芪高、中、低3个剂量组(30.0,3.0,1.0 g/kg),平原对照组在平原环境下饲养,缺氧小鼠在模拟5000m高原环境中饲养,每天灌胃给药,10d后在缺氧环境下进行游泳力竭实验,观察小鼠游泳力竭时间,同时检测血乳酸、血糖、肝糖原以及血清SOD活性和肝脏MDA等指标的变化.结果:与空白对照组比较,黄芪各剂量组可明显提高缺氧小鼠力竭游泳时间(P＜0.05),减少血乳酸曲线下面积(P＜0.05);黄芪高、中剂量组肝糖原显著增加(P＜0.05),力竭游泳后血糖明显升高(P＜0.05),SOD活性升高(P＜0.05),MDA降低(P＜0.05).结论:黄芪可显著缓解高原低氧小鼠的运动疲劳,具有明显的抗高原疲劳效果,具有进一步研究的价值.     

Altitudinal Distribution of Ammonia-Oxidizing Archaea and Bacteria in Alpine Grassland Soils Along the South-Facing Slope of Nyqentangula Mountains,Central Tibetan Plateau

Nitrogen is a major limiting nutrient for the net primary production of terrestrial ecosystems, especially on sentinel alpine ecosystem. Ammonia oxidation is the first and rate-limiting step on nitrification process and is thus crucial to nitrogen cycle. To decipher climatic influence on ammonia oxidizers, their communities were characterized by qPCR and clone sequencing by targeting amoA genes (encoding the alpha subunit of ammonia mono-oxygenase) in soils from 7 sites over an 800 m elevation transect (4400–5200 m a.s.l.), based on “space-to-time substitution” strategy, on a steppe-meadow ecosystem located on the central Tibetan Plateau (TP). Archaeal amoA abundance outnumbered bacterial amoA abundance at lower altitude (<4800 m a.s.l.), but bacterial amoA abundance was greater in surface soils at higher altitude (≥4800 m a.s.l.). Archaeal amoA abundance decreased with altitude in surface soil, while its abundance stayed relatively stable and was mostly greater than bacterial amoA abundance in subsurface soils. Conversely, bacterial amoA abundance gradually increased with altitude at all three soil depths. Statistical analysis indicated that altitude-dependent factors, in particular pH and precipitation, had a profound effect on the abundance and community of ammonia-oxidizing bacteria, but only on the community composition of ammonia-oxidizing archaea along the altitudinal gradient. These findings imply that the shifts in the relative abundance and/or community structure of ammonia-oxidizing bacteria and archaea may result from the precipitation variation along the altitudinal gradient. Thus, we speculate that altitude-related factors (mainly precipitation variation combing changed pH), would play a vital role in affecting nitrification process on this alpine grassland ecosystem located at semi-arid area on TP.     

黄土丘陵区不同植被土壤氮素转化微生物生理群特征及差异

采用最大或然计数法(most probable number, MPN)对黄土高原洞子沟流域不同植被恢复阶段土壤氮素微生物生理群(氨化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌)数量分布特征进行了测定,结果表明:1)土壤氨化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌数量随植被恢复而增加,三者最大值分别为最小值的74、4和31倍,其中氨化细菌和反硝化细菌的数量在铁杆蒿群落最低,辽东栎群落最高,亚硝化细菌数量在丁香群落最低,辽东栎群落最高;2)植被恢复对各氮素生理群影响不同,对氨化细菌影响最大,其次分别为反硝化细菌和亚硝化细菌;3)各氮素生理群数量差异较大,氨化细菌>反硝化细菌>亚硝化细菌。研究区氨化细菌占总数的75%-80%,反硝化细菌占20%-25%时,生态系统最为稳定;4)土壤理化性质与各功能菌关系紧密,其中,土壤容重和硝态氮含量与微生物数量相关性最大,全钾、矿化氮和微生物量氮也表现出很大的相关性。     

黄土高原沟壑区森林带不同植物群落土壤氮素含量及其转化

为了探讨在黄土高原退耕还林还草过程中植物群落对土壤氮素含量及形态分布的影响,本文选择退耕历史较长的黄土高原沟壑区——安塞县洞子沟流域8种典型植物群落下0-10cm和10-20cm的土壤为对象,测定了土壤中有机氮、矿化氮、微生物量氮、硝态氮和铵态氮的含量。结果表明,从草本群落到乔灌草群落,土壤各形态氮素含量均增加,整体表现为乔灌草群落>灌草群落>草本群落。然而人工刺槐林的土壤氮素水平远低于自然恢复的乔灌草群落,甚至低于灌草群落。0-10cm 土层各形态氮素均高于10-20cm 土层。硝态氮对植物群落的变化最为敏感,可作为土壤氮素水平的敏感指标。土壤有机质、pH、容重与氮素含量极显著相关,各种氮素间极显著正相关。各种氮素占总氮的比例对总氮的变化有着不同的响应,有机氮、可矿化氮和微生物量氮占总氮的比例相对稳定,硝态氮占总氮的比例随总氮含量的增加而增加,铵态氮占总氮的比例随总氮含量的增加而降低。     

生态植被建设对黄土高原农林复合流域景观格局的影响

自1999年以来,黄土高原大规模地实施了退耕还林工程,生态环境呈显著恢复态势。采用2002年和2008年两期Spot5遥感影像,评估了退耕还林工程实施前后黄土高原典型农林复合流域土地利用与景观格局的动态变化。结果表明:在退耕还林工程实施的驱动下,流域土地利用变化剧烈,总变化率高达36.77%,主要变化的土地利用类型包括耕地、果园、幼林地、林地等。28.95%的耕地转为其他土地利用类型,其中48.83%转为果园,44.69%转为幼林地。景观格局变化呈明显的空间分布规律,山腰缓坡区以转化为果园为主,中、高海拔多转化为幼林地。退耕后流域生态景观得以优化,呈现良好发展态势。     

川西米亚罗林区不同海拔岷江冷杉生长对气候变化的响应

为分析青藏高原东缘半湿润区树木生长与气候关系随海拔变化的规律,于川西米亚罗林区分别在高、中、低海拔选取3个采样点,共采集132棵岷江冷杉年轮样芯,建立了最长达170a(1842-2011年)3个海拔高度的差值年表.岷江冷杉年轮指数与气候因子的相关分析表明:随海拔高度降低,温度与生长的负相关呈增加趋势.高海拔岷江冷杉径向生长与前—年冬季最低温呈显著正相关,中低海拔与当年春季均温、最高温和年均最高温呈显著负相关.低海拔岷江冷杉与当年4月降水呈显著正相关,随海拔升高降水与岷江冷杉生长的相关性降低.中低海拔岷江冷杉年表与4、5月帕尔默干旱指数(P DSI)呈显著正相关,表明在中低海拔存在春季干旱胁迫,抑制了岷江冷杉的生长.另外,大龄树木比小龄树木对气候变化的响应更敏感.     

青藏高原高寒草甸植被特征与温度、水分因子关系

以广布于青藏高原的高寒草甸为研究对象,进行模拟增温实验,探讨高寒草甸植被特征与温度、水分因子关系,并试图论证高寒草甸植被是否符合生物多样性代谢理论.结果表明:①高寒草甸植被物种多样性的对数与绝对温度的倒数呈显著线性递减关系,空气-地表-浅层土壤(0-20 cm)温度(R2 ＞0.6,P＜0.01)较深层土壤(40-100 cm)温度(R2＜0.5,P＜0.05)对物种多样性影响大;其植被新陈代谢平均活化能为0.998-1.85 eV,高于生物多样性代谢理论预测值0.6-0.7 eV,这是高寒草甸植被对长期低温环境适应进化的结果.②除趋势对应分析和冗余分析显示,温度对植被地上部分影响较大,而土壤水分对全株影响均较大,适当的增温与降水均可极显著促进高寒草甸植被生长.③逐步回归和通径分析显示,40 cm、60 cm深度土壤水分对植被地上部分产生直接影响,20 cm高度空气相对湿度和40 cm深度土壤温度对其产生间接影响;40 cm深度土壤温度和60 cm深度土壤水分对植被地下部分产生直接影响,红外地表温度对其产生间接影响.深层土壤温度和水分对高寒草甸植被具有影响作用,这可能与增温后冻土的融化有关,但其机理尚待进一步研究.