不同类型沙地狗尾草的生长特征及生物量分配

在科尔沁沙地封育5年的围栏内选取典型流动、半流动、半固定、固定和丘间低地5种不同样地,并以未封育的流动沙地作为对照,测定了狗尾草生长特征指标及地上、地下生物量.结果表明:随着环境条件的改善,狗尾草的分蘖株数逐渐减少,而围栏内狗尾草叶长、叶片长宽比和最大穗长增大;植株高度排列次序为丘间低地＞固定沙地＞半固定沙地＞半流动沙地＞流动沙地＞对照,而围栏内植株根长及其与株高比值的大小次序与株高正好相反;不同类型沙地狗尾草地上、地下生物量有所不同,但不同类型沙地狗尾草地上、地下生物量的分配比例在一定范围内变动,生物量主要分配在地上部分,地上生物量与总生物量的比值不小于80%,而地下生物量与总生物量的比值不超过20%.     

放牧践踏对黄蒿功能性状的影响

植物功能性状是构成植物个体的基础,从性状角度揭示植物个体特征的变化机制尤为重要。该研究以半干旱沙质草地优势草本植物黄蒿为研究对象,探讨不同践踏强度在生长季早期对其功能性状的影响。结果表明：(1)在群落水平上,放牧践踏显著降低了生长季早期植物群落高度;而在个体水平上,黄蒿株高不是响应放牧践踏的敏感性状。(2)黄蒿的叶长、叶宽随践踏强度增加呈先增加后减少的趋势,在中度践踏强度下达到最高;茎直径随践踏强度的增加而增加;根系和全株性状随践踏强度增加无显著差异。(3)黄蒿的叶片长度、叶片宽度、单叶面积随叶片厚度的增加而减小,且叶片与一级根数目、根茎叶生物量之间均呈显著正相关关系;放牧践踏会影响黄蒿茎直径,但对其他表型性状没有显著影响;在生长发育过程中,黄蒿通过不同表型性状的非对称变化进行性状之间的权衡,践踏强度的增加对生长季早期黄蒿根茎叶生物量积累的影响很小。研究认为,黄蒿在生长季早期对放牧践踏具有较强的抵抗力,这对生长季早期半干旱沙地放牧压力的选择和物种保护具有重要的指导意义。     

不同天气条件下小叶锦鸡儿茎流及耗水特性

采用以热平衡为原理的Dynamax包裹式茎流测量系统,于2006年对科尔沁沙地人工小叶锦鸡儿群落的液流变化进行连续监测,利用实验区自动气象站同步检测光合有效辐射、气温、相对湿度和风速等气象因子,结合人工记录的天气状况,分别选取4种最典型的天气条件,分析了小叶锦鸡儿的茎流变化、单枝耗水量及其与气象因子的关系.结果表明:在高温、强辐射条件下,小叶锦鸡儿的液流呈"几"字型宽峰曲线,以低耗水的蒸腾特性耐受干旱缺水的环境.不同天气条件下,小叶锦鸡儿液流日变化波动曲线及其主要影响因子各异,但光合有效辐射始终是液流变化的主导因子.小叶锦鸡儿茎干液流通量密度的变化是各种气象因子综合作用的结果.单枝日耗水量的总体变化趋势是从晴天、阴天、风天到雨天依次减少,其平均值分别为459、310、281和193mg.d-1.     

红砂灌丛对土壤和草本植物特征的影响

研究了黄土高原西部荒漠草原区天然红砂灌丛内外土壤水分、养分的差异及植物萌动期红砂灌丛对草本植物生长和植被组成的影响.结果表明:红砂灌丛下土壤水分状况明显好于灌丛外空地,尤其是在30～110 cm土层最为显著;灌丛内土壤粘粒和粉粒含量明显高于灌丛外,而沙粒含量低于灌丛外,尤其是0～10 cm土层;土壤有机质、全效氮、磷、钾及速效氮、磷、钾均在灌丛下富集,富集率分别达到1.40、1.25、1.04、1.05、1.37、1.77和1.49;从灌丛内到灌丛外草本植物的盖度和高度逐渐减小,而植物丰富度增大;红砂灌丛对草本植物密度、盖度和高度的相互作用强度均呈现正值,而植物丰富度的相互作用强度为负值.说明红砂灌丛具有明显的沃岛效应,并对草本植物的生长有促进作用.     

科尔沁沙质草地生物量积累过程对降水变化的响应模拟

科尔沁沙地是中国北方严重的沙漠化区域之一,理解其沙质草地生物量积累对降水变化的响应有利于该区域的生态恢复和后续经营管理。在植被-土壤水分耦合模型的基础上结合植被阈值-迟滞响应模式(T-D),在点尺度上模拟科尔沁沙质草地生长季植被生物量积累过程对降水变化的响应。结果表明(1)植被生物量积累对降水量变化表现出明显的非线性响应。降水量增加,促进植被生物量积累,反之则抑制生物量积累,但在同等程度的降水量变化下生物量积累对降水增加的响应远大于对降水量减少的响应。(2)生物量积累对降水频率变化的响应与单次有效降水量变化在干旱年和湿润年都显著正相关,但与累计有效降水量相关性微弱,而与有效降水间隔变化只在干旱年显著相关,表明在不同年份间降水频率变化实际上通过改变单次有效降水量和有效降水间隔来影响生物量的积累。(3)生物量积累过程对降水频率变化存在明显的响应阈值,但该阈值在不同的降水量和降水特征下并不相同。科尔沁沙质草地植被生物量积累过程对降水变化有明显的响应,植被-土壤水分耦合模拟与T-D模型的结合能有效地在日尺度上识别这种响应,这为探究植被和降水关系提供了新工具。     

风吹、沙埋对沙地植物幼苗生长和光合蒸腾特性的影响

为了掌握风吹、沙埋对沙地植物一些生理生态学特性的影响,2006—2007年在科尔沁沙地对优势固沙植物小叶锦鸡儿进行了风吹和沙埋试验。风吹试验设为对照(不吹风)、软风(2m.s-1)、微风(4m.s-1)、和风(6m.s-1)和劲风(8m.s-1)5个处理;沙埋试验设为对照、轻度、中度、重度和严重沙埋5个处理,沙埋深度分别为株高的0%、33%、66%、100%和133%。结果表明:软风(2m.s-1)的持续风吹可使植物叶片蒸腾速率和净光合速率略有下降,和风(6m.s-1)和劲风(8m.s-1)的持续风吹可促进其蒸腾速率和净光合速率明显增加,而微风(4m.s-1)的持续风吹对植物蒸腾速率和光合速率影响不明显;轻度沙埋可以同时促进植物地上茎叶和地下根系的生长和生物产量的提高,中度沙埋仅可促进其根系生长和生物产量的提高,但对其高生长有一定抑制作用,重度沙埋和严重沙埋可对其生长造成严重威胁,甚至导致死亡;锦鸡儿作为沙地一种优势固沙植物能够通过生长调节和生理调节来适应一定程度的风吹和沙埋,因而对风沙环境具有较强的适应性,但重度或严重风吹、沙埋仍然会导致其严重受损,甚至死亡,因此采用锦鸡儿进行植物固沙时应注意不要将其种植在...     

科尔沁沙地不同生境土壤凝结水的试验研究

2007年8月采用称量法研究了科尔沁沙地4种生境（流动沙地、固定沙地、农田和樟子松林）土壤凝结水形成的时间以及凝结水的数量.结果表明：20:00—22:00间,研究区土壤凝结水开始逐渐形成,22:00—4:00时段的土壤凝结水波动增大,4:00之后土壤凝结水开始逐渐蒸发损失;科尔沁沙地4种生境0～9 cm土层是土壤凝结水的主要形成层,其中,0～3 cm土层所占比例最大,约占总凝结水量的40%,9～30 cm土层仍有凝结水形成,但凝结水量较少;4种生境0～3 cm土层的凝结水量在时间上存在较大差异,0～3 cm土层日均凝结水量大小依次为固定沙地>流动沙地>农田>樟子松林,说明植被条件较好的生境反而不利于土壤凝结水的形成;0～30 cm土层日均凝结水量以固定沙地最多（约0.172 mm）,以农田最少（为0.110 mm）,流动沙地和樟子松林地分别为0.120和0.128 mm.     

土壤水分胁迫下沙漠葳的光合生理特征

以从美国西部引进的沙生灌木——沙漠葳（Chilopsis linearis）的2年生实生苗为材料,通过盆栽试验于7-9份进行轻度、中度和重度土壤水分胁迫处理并分析其光合生理响应特征.结果显示：（1）60 d中度或重度土壤水分胁迫使沙漠葳的净光合速率（Pn）、水分利用效率（WUE）和光补偿点（LCP）显著降低,暗呼吸速率（DRR）减弱,而气孔导度（Cs）增大,气孔限制值（Ls）变小.（2）Pn日变化在7月份的轻度和中度土壤水分胁迫下表现为双峰曲线,其余月份的胁迫处理均为单峰曲线,同期内各胁迫处理Pn峰值出现的时间基本相同,而且8月份各水分胁迫的Pn值显著高于其它月份;WUE的日变化趋势和Pn日变化相似,而且土壤水分胁迫越严重,其水分利用效率越低;各水分胁迫处理的Pn和Tr光响应拟合曲线均基本呈抛物线形或倒抛物线形.（3）在轻度和中度土壤水分胁迫的初期,Pn降低主要受气孔限制因素的影响,随着胁迫期的延长和胁迫的加重,Pn降低由气孔限制为主逐步转向以非气孔限制为主.研究表明,沙漠葳对干旱胁迫具有一定的适应能力,但长期中度或重度干旱胁迫都会影响沙漠葳的正常生长发育,使其光合生产力大大降低.     

科尔沁沙地封育恢复过程中植物群落特征变化及影响因素

封育是退化沙地植被恢复与生态重建的重要措施, 理解长期处于封育状态下不同类型沙地植物群落特征变化及其影响因素有利于沙地植被恢复和生态重建。该文基于对科尔沁沙地长期封育的流动沙丘(2005年封育)、固定沙丘(1985年封育)和沙质草地(1997年封育)连续多年(2005-2017年)的植物群落调查, 结合土壤种子库、土壤养分以及气象数据, 分析了植物群落特征变化及其对环境变化的响应。研究结果表明流动沙丘植被盖度显著增加, 群落生物量和物种多样性年际间波动变化, 但无明显趋势; 固定沙丘植物群落存在逆行演替趋势, 具体表现为群落生物量、灌木和半灌木以及豆科优势度显著下降, 而一年生和多年生杂类草优势度显著增加; 沙质草地群落物种丰富度和多年生禾草优势度存在降低趋势, 并且一年生杂类草优势度明显高于其他功能群, 群落存在退化现象。3类沙地土壤种子密度变化不显著, 而种子丰富度在流动沙丘显著增加, 在固定沙丘和沙质草地有下降趋势, 土壤养分仅有有效氮和有效磷含量增加。回归分析结果表明气温和降水是影响年内生物量积累的主要因素, 但对年际间群落生物量和物种丰富度变化影响不大。除趋势对应分析结果显示土壤种子库与植物群落之间存在很高的相似性, 典型相关分析结果表明沙质草地植物群落与土壤养分紧密相关, 而固定沙丘群落主要与土壤水分紧密相关。综合以上结果可知, 封育33年的固定沙丘群落和封育21年的沙质草地群落都存在退化现象, 而封育11年的流动沙丘群落正在缓慢恢复, 因此封育年限的设定对退化沙地植被恢复至关重要, 封育时间过长不仅不利于植物群落恢复, 反而会使群落发生逆行演替, 建议封育年限的设定应综合考虑植被退化程度、土壤养分状况、土壤种子库基础以及气候条件等因素的影响。