水氮添加条件下高寒草甸主要植物种氮素吸收分配的同位素示踪研究

资源利用方式的分化可以减小物种间对相同资源的竞争,是群落物种多样性维持的主要机制。在全球变化背景下,土壤温度和水分条件的变化可能影响高寒草甸生态系统植物的氮素(N)营养。该实验在经N、水处理3年的高寒草甸开展,通过15NH415NO3的15N稳定性同位素注射,比较高寒草甸主要植物种对N、水处理的响应方式,以及N吸收能力、分配和根冠比特点,研究其营养吸收和资源分配方式的分化。结果发现不同植物种对N、水处理响应差异显著,N吸收能力、根N含量和根冠比等功能性状种间差异显著;回归分析发现植物种N吸收能力和根N含量之间的关系不显著,和根冠比之间呈显著线性负相关。说明高寒草甸生态系统不同植物种间N吸收具有生态位分化,并且存在N营养吸收能力和资源分配策略的权衡。     

高寒矮嵩草草甸群落植物多样性和初级生产力对模拟降水的响应

通过野外控制实验,研究了高寒矮嵩草草甸群落植物多样性、初级生产力对模拟降雨条件的响应.结果表明: 1 在植物生长期 6月 ,增加降雨20%、增加降雨40%,植物群落物种多样性指数 H 和均匀度指数 J 分别比对照提高了0.188和0.011、0.735和0.076,生长期 7月 增加降雨20%物种H和J提高了0.409和0.07; 2 禾草类:增加降雨20%处理的地上生物量与对照相比没有明显的显著性差异 P>0.05 ,增加降雨40%处理的地上生物量与对照相比差异显著 P<0.05 ,说明过多增加降雨会抑制禾草的生长发育.杂类草:减少降雨50%处理的地上生物量与对照相比差异显著 P<0.05 ,其地上生物量对减少降雨的反映比较敏感.莎草类:其地上生物量对增加和减少降雨都没有显著变化; 3 0～10cm和0～30cm土层地下生物量均在增加降雨20%时最高,地下生物量的总量也在增加降雨20%时最高; 4 矮嵩草草甸地下生物量与地上生物量、总生物量的比值接近于生长季末时最大,且在模拟增加降雨20%的水平时,7、8、9月份地下和地上生物量较其它处理组高.     

青海海北地区高山嵩草草甸植物群落生物量动脉及能量分配

对青海海北地区高山草甸主要植物群落小嵩草草甸,矮嵩草草甸,藏嵩草沼经草甸地下生物量动态和能量分配的研究结果表明,不同植物群落年地上净生产量及其年示动态和主要植物类群生物量季节动态具有明显的差异,其生物量季节动态可由如下模型表示：Ｗｉ＝Ｋｉ（１＋ｅｘｐ（Ａｉ－Ｂｉｔ）植物群落地上,地下生物量的垂直分布呈典型的金字塔和倒金字塔模式。     

青海海北地区高山蒿草草甸植物群落的结构特征及其分布格局

对高山草甸主要植物群落结构特征及其分布格局的研究结果表明,矮嵩草草甸植物群落的丰富度最大,隶属１８科,４３属４５种,呈多优势种植物群落;小嵩草草甸居中,隶属１１科,３０属３５种,小嵩草（Ｋｏｂｒｅｓｉａｐｙｇｍａｅａ）为优势种;藏嵩草沼泽化草甸最小,隶属９科,２１属２３种,藏嵩草（Ｋ．ｔｉｂｅｔｉｃａ）为优势种。其中,有９个种群为３个群落中的共有种,分别占矮嵩草草甸、小嵩草草甸和藏嵩草沼泽化草甸总种数的２０．００％、２５．７１％和３９．１３％。它们在水分资源位上的生态位宽度较大。３个植物群落类型的种－面积关系呈对数曲线分布,群落的最小样方面积为０．２５ｍ２或０．５ｍ２较适宜。种－多度分布呈对数正态分布,其分布模型的表达式如下：Ｓ（Ｒ）＝Ｓ０ｅ－（ａ２Ｒ     

基于改进的Lotka-Volterra种间竞争模型预测退化高寒草地人工恢复演替结果

结合青藏高原地区黑土滩型退化高寒草甸改建成人工草地后恢复过程中植物群落组分的数量特征变化,基于中心差分法、相对误差热图、ODE算法等研究方法进行计算机模拟,对Lotka-Volterra种间竞争模型进行非线性化改进,建立了适于高寒草地人工恢复演替过程中的竞争效应预测模型,与经典的Lotka-Volterra种间竞争模型进行对比验证,实证了改进模型的可解性和准确性。并分析了改进的Lotka-Volterra模型的系统动力学行为,预测人工恢复植物群落各组分的竞争结局,判断人工草地恢复演替状况。结果表明:(1)随着恢复年限的增加,栽培植物(垂穗披碱草或草地早熟禾)与原生植物在经历一个激烈的竞争阶段后逐渐趋于动态平衡,表明人工种植的垂穗披碱草、草地早熟禾等本土植物,可以促进青藏高原地区"黑土滩"型退化高寒草甸的有效恢复;(2)综合各分组的恢复演替阶段特征,可食牧草、栽培植物和顶极植物均从第7年开始竞争力呈现明显下降的趋势,因此建议在对人工草地的恢复管理中,7—10年间进行适度的人为干预,如施肥、灭鼠害以及适当去除有毒有害杂草等;(3)综合各类植物的竞争演替预测情况,均从第20年左右开始逐渐趋于动态平衡。因此,根据该模型分析,从生态恢复的角度来看,"黑土滩"型退化草地进行人工恢复至少需要20年以上,才能获得较为稳定的植物群落。     

高寒牧草在不同温度和盐胁迫作用下的生理生化响应

测定高寒牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)和老芒麦(Elymus sibiricus)幼苗在4 个不同浓度的NaCl 溶液(0、50、150、250 mmol·L–1)与6-15 ℃和15-25 ℃两种温度处理条件下的生理生化反馈机制。结果表明: ①垂穗披碱草随着盐浓度的提高, 可溶性糖含量呈现先低后高的趋势; 在盐浓度为Na50 时, 可溶性糖含量最低, 且不同温度处理对垂穗披碱草可溶性糖含量影响不大; 但在高盐浓度(Na150、Na250)处理下, 温度对幼苗可溶性糖含量影响极显著, 6-15 ℃处理显著提高垂穗披碱草幼苗的可溶性糖含量。②随着盐浓度增加, 两种牧草游离脯氨酸含量均迅速积累, 且15-25 ℃处理下脯氨酸含量显著高于6-15 ℃处理。③除垂穗披碱草在Na250 下SOD 酶活性达到最高外, 垂穗披碱草CAT 活性和老芒麦SOD、CAT 活性均随着盐浓度的增加呈现先增加后降低的趋势。表明在一定盐浓度下, 牧草借助抗氧化酶来清除胁迫产生的活性氧, 但高盐浓度在一定程度上抑制了牧草抗氧化酶活性, 而6-15 ℃温度处理可诱导牧草抗氧化酶活性的提高, 尤其是老芒麦。④盐胁迫导致两种牧草根尖过氧化氢含量和细胞死亡率的增加, 而6-15 ℃温度处理可以降低根尖过氧化氢的积累。两种牧草随盐浓度增加根尖细胞死亡率均有增加的趋势, 但6-15 ℃低温可以有效减轻盐胁迫对根细胞的损伤。     

青海地区不同改良剂处理下牛粪氨气排放及氮素动态研究

采用室内模拟实验, 以牛粪和牛尿(0.68:0.32)为原料, 研究了1.9%三氯化铁、4.0%明矾和2.0%过磷酸钙处理对牛粪中氨挥发速率、氨挥发累计损失量、铵态氮、硝态氮和pH的影响, 分析了不同处理牛粪pH、铵态氮和硝态氮含量与氨气挥发之间的相关性。结果表明: 对照组CK的氨挥发速率在第3 d第1次到达峰值, 过磷酸钙和明矾处理第1次氨挥发速率峰值出现时间延迟至第4 d, 三氯化铁处理的第1次氨挥发速率峰值延迟至第6 d出现。与对照组CK相比, 三氯化铁处理的氨挥发速率最高峰值降低了25.6%, 明矾处理降低了10.9%, 过磷酸钙处理则增加了4.9%, 27 d后三氯化铁处理的氨挥发损失量最低, 而且不同改良剂处理下的氨挥发都与空白对照有显著降低。牛粪的的氨挥发速率与铵态氮浓度呈负相关, 与硝态氮浓度、pH呈正相关。三氯化铁可作为一种优良的化学改良剂施加在牛粪中, 以达到氨气减排的目的, 而过磷酸钙的作用并不明显, 有待进一步的研究。     

盐胁迫对青藏高原多年生牧草幼苗生理指标的影响

该试验采用不同浓度(0, 100, 200, 400, 600 mmol·L^-1)NaCl 溶液处理萌发的星星草、草地早熟禾、老芒麦和披碱草幼苗在6-15 ℃和20-25 ℃两种温度条件下生理生化的变化。结果表明: ①在不同盐浓度的胁迫下, 披碱草、草地早熟禾和星星草随着盐浓度的提高, 可溶性糖含量呈现增高的趋势; 而老芒麦呈现先升后降的趋势。且不同温度处理对牧草幼苗可溶性糖含量影响较大, 但在高盐浓度处理下, 温度对幼苗可溶性糖含量影响极显著, 6-15 ℃处理显著提高幼苗的可溶性糖含量。②随着盐浓度增加, 四种牧草游离脯氨酸含量均迅速积累, 且20-25℃处理下脯氨酸含量显著高于6-15 ℃处理。③盐胁迫导致四种牧草根尖过氧化氢含量和细胞死亡率的增加, 而6-15 ℃温度处理可以降低根尖过氧化氢的积累。④四种牧草随盐浓度增加根尖细胞死亡率均有增加的趋势, 6-15 ℃低温可以有效减轻盐胁迫对根细胞的损伤。⑤四种牧草在两种温度处理下随盐浓度增加株高都有所降低, 且在不同温度处理下牧草的株高没有显著性差异。     

牲畜粪便氨气挥发相关研究进展

近年来随着规模化养殖业的快速发展, 未经处理的牲畜粪便在堆放后易产生大量氨气, 大气中氨气浓度增加导致空气中N 含量超过极限浓度, 引发酸雨的形成, 对农作物和建筑物造成极大的危害, 并进一步促进高浓度大气颗粒物--PM2.5的形成, 引发人体呼吸道炎症等疾病, 故对各大型养殖基地牲畜粪便污染控制与资源化利用提出了新的挑战。据此文章对牲畜粪便的污染来源及污染现状做了详细阐述, 并针对牲畜粪便引起的环境污染、生态破坏及影响生产生活等问题进行了详细剖析。同时介绍了国内外就减少牲畜粪便中氨挥发方面的研究进展, 且针对氨挥发造成的一系列环境问题, 提出采取物理方法、化学方法、生物方法和日粮调控等降低牲畜粪便氨排放的措施。在对众多方法进行比较研究后发现, ZnSO₄ 处理法和微生态制剂EM 处理法效果最佳, 同时文章进一步探讨该领域未来的研究热点, 寻求适用于牲畜粪便无害化处理的综合性方法。