退化草地阿尔泰针茅与狼毒种群的小尺度种间空间关联

采用草地群落学调查与点格局分析方法,在祁连山北坡选择4种退化高寒草地群落,分析了阿尔泰针茅(Stipa krylovii)与狼毒(Stellera chamaejasme)种群的大小结构、斑块特征和种间关联关系。结果表明:随天然草地退化过程延续,阿尔泰针茅由大株丛结构演变为小株丛结构,种群密度和领地面积减小、空斑面积增大、领地密度先增大后减小,狼毒种群的株丛结构和斑块特征发生了相反的变化趋势;不同退化草地阿尔泰针茅和狼毒种群的空间关联呈现负关联、正关联和不关联规律;在未退化草地和轻度退化草地、中度退化草地,阿尔泰针茅与狼毒的关联性分别由0-14 cm、0-51 cm尺度上的负相关和0-85 cm尺度上的不相关,转变为14-100 cm、51-100 cm尺度上的不相关和86-100 cm尺度上的正相关。物种个体大小结构变化,以及狼毒种群的斑块吞并、合并和阿尔泰针茅种群的斑块破碎、被分割过程,既是物种关联性发生尺度转换的先决条件,又是引起草地群落中物种地位与作用改变的关键因素。     

高寒草地狼毒与阴山扁蓿豆种群的空间格局

不同的格局类型和空间关联性可以反映出干扰状态下天然草地植物种群的资源环境适应对策.采用草地群落学调查与点格局分析方法,分析了祁连山北坡高寒草地优势种群更替过程中狼毒和阴山扁蓿豆种群的空间格局及其种间关联关系.结果表明:随着草地退化程度加剧,狼毒种群地上生物量、密度、植株高度持续增加,空间分布类型由聚集分布转变为非聚集分布,阴山扁蓿豆种群高度逐渐降低,种群密度和地上生物量先增大后减小,空间分布类型由均匀或聚集分布转为随机分布;狼毒和阴山扁蓿豆的空间关联性由显著正关联区间不断增大转为关联性不显著.草地退化过程中群落上层禾草西北针茅种群的衰退以及狼毒和阴山扁蓿豆的植株高度差异,导致了植物对光资源的非对称性竞争,使二者的资源分配策略发生了调整,并影响了空间分布格局和种间关联性.     

应重视对有毒杂草狼毒的综合治理

有毒杂草狼毒,广泛分布于我国西北、西南、东北、华北等地,严重影响草原利用及牧草品质与繁衍。每年早春,牲畜抢青误食狼毒,常造成中毒伤亡。实为我国当前天然草地一大祸害。仅以甘肃省为例,有700万亩以上草原遭受其危害,放牧饲草损失不下2.75亿斤,经济损失近1500—2000万元。草原退化,其后果至为严重。     

基于地统计学的退化草地狼毒种群土壤种子库空间异质性

土壤种子库作为植被天然更新的物质基础,其空间异质性对于认识种群繁殖更新机制具有重要意义。利用野外调查和地统计学方法,设置4个草地退化梯度,研究了祁连山北坡狼毒种群土壤种子库空间异质性及其与地上植被的关系。结果表明:4个退化梯度草地土壤种子库的半变异函数模型均为非线性模型,表现为聚集分布;随着天然草地退化程度加剧,狼毒种群土壤种子库的密度与变程不断增大、基台值与结构比呈"U"型变化趋势,其中76.88%~93.75%的空间异质性是由空间自相关引起;在未退化和重度退化草地地上植被密度与土壤种子库密度呈正相关,在轻度和中度退化草地中地上植被密度与土壤种子库密度之间未呈现相关性。在草地退化演替过程中,土壤种子库空间分布主要受地上植被等结构性因素影响,而放牧等干扰因素也在一定程度上降低了空间自相关性。     

退化草地瑞香狼毒对小尺度群落组成及土壤理化性质的影响

过度放牧导致草原生态系统呈现明显的退化趋势,草原优良牧草减少,逐渐转变成以有毒植物为优势种的退化草原。作为草地退化的指示种,有毒植物对邻近植物及土壤环境的影响一直是生态学研究的重要科学问题之一。为了更好地探究有毒植物在退化草地生态系统恢复过程中的影响,本研究以海拉尔自然保护区内封育恢复中的羊草草原为研究对象,依据群落中瑞香狼毒(Stellera chamaejasme)枝条数将植物群落划分为3个水平:高密度瑞香狼毒植物群落、低密度瑞香狼毒植物群落、无瑞香狼毒植物群落,调查群落物种组成并测定了土壤理化指标。结果显示:(1)高密度瑞香狼毒小尺度范围内改变了群落物种组成,提高Shannon指数和Patrick指数,说明在退化草地恢复过程中瑞香狼毒的存在能够改变群落物种丰富度进而改变其物种多样性。(2)随着瑞香狼毒密度的增加,部分禾本科植物与瑞香狼毒的联结性质也发生了变化。早熟禾(Poa annua)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)与瑞香狼毒的联结性质由正联结变为负联结;洽草(Koeleria litvinowii)由无联结变为负联结;羊草(Leymus chinensis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、羽茅(Achnatherum sibiricum)未发生改变。(3)瑞香狼毒能够改变群落中各科相对重要性。随着瑞香狼毒密度增加,豆科、蔷薇科重要值增大,菊科重要值降低,禾本科无明显变化。(4)瑞香狼毒对土壤全氮、pH有一定的影响。其中,低密度瑞香狼毒群落的土壤全氮含量显著高于其他两组,其土壤pH也显著高于无瑞香狼毒存在的对照组。土壤全碳、速效态的氮和磷在不同密度瑞香狼毒群落之间无明显差异。土壤理化性质小尺度的变化可能是推动退化草地植物恢复的基础。     

高通量测序分析甘肃高寒草原瑞香狼毒根内生菌群落结构特征研究

【背景】瑞香狼毒是我国天然草地退化的标志性植物之一,在入侵的过程中其根内微生物发挥着重要的作用,探究瑞香狼毒根内微生物群落对有益微生物资源的利用及生物防控瑞香狼毒具有重要意义。【目的】探究甘肃省祁连山东麓不同高寒草原毒性杂草瑞香狼毒根部内生真菌和细菌的组成、多样性等群落结构特征。【方法】通过Illumina MiSeq高通量测序技术对甘肃祁连山东麓不同高寒草原的瑞香狼毒根部内生菌组成及多样性进行分析。【结果】不同高寒草原瑞香狼毒根内子囊菌门(Ascomycota)在真菌中占优势地位;蓝细菌(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)在根内生细菌中属于优势类群。G4样点的真菌和细菌OTU(OperationalTaxonomic Unit)数量和Shannon多样性指数均高于其他4个采样点。主坐标分析(Principal Coordinate Analysis,PCoA)表明,不同高寒草原瑞香狼毒根内生菌群落之间存在一定的差异。One-Way ANOVA分析结合Pearson相关性分析显示,不同样地瑞香狼毒真菌群落结构在属水平上相关性较小,而细菌在属水平存在一定的相关性。【结论】本研究为进一步开发利用瑞香狼毒内生真菌和细菌资源、阐明瑞香狼毒内生菌群的群落结构和生态功能提供理论参考。     

不同年龄瑞香狼毒的根水提液对青藏高原高寒草甸4 种常见植物的化感作用

瑞香狼毒是我国主要的草地毒害草, 也是青藏高原高寒草甸危害最为严重的草地毒害草之一。已有研究表明, 狼毒根系及其器官具有化感作用, 但是对不同年龄狼毒植株化感作用的差异尚未见报道。研究选取2 个年龄段(3-5 龄与8-10 龄)的狼毒植株, 对比研究了其根系水提液对4 种高寒草甸常见植物垂穗披碱草(Elymus nutans)、歪头菜(Vicia unijuga)、草玉梅(Anemone rivularis)、川西翠雀(Delphinium tongolense)种子和幼苗生理与生长的化感作用。结果显示: 狼毒根系水提液提高了4种植物种子内脯氨酸含量和质膜透性含量以及幼苗苗内丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)含量, 降低了4 种植物萌发种子体内可溶性糖和可溶性蛋白含量, 并且有效的抑制4 种植物根系与幼苗的生长。同等浓度的根系水提液, 8-10 龄的狼毒对4种常见植物种子和幼苗的生长与生理的化感作用大于3-5 龄的狼毒所产生的化感作用, 其中8-10 龄狼毒稀释10 倍根系水提液对部分植物种子与幼苗的生理和生长的化感作用与3-5 龄狼毒根系水提原液所产生的化感作用相似。研究表明瑞香狼毒随年龄增加化感作用增强, 8-10 龄狼毒比3-5 龄狼毒在群落竞争中有更大的竞争优势, 其高龄狼毒较低浓度的根系水提液产生了与低龄狼毒较高浓度的水提液相似的化感效应。     

高寒退化草地不同海拔狼毒种群花大小与叶大小、叶数量的关系

植物花大小与叶大小、叶数量的关系反映了植物长期与环境相互作用形成的外在形态方面的适应对策,不同生境中其生长关系的变异体现了植物对异质环境的适应方式。本文研究了祁连山北坡高寒退化草地4个不同海拔狼毒(Stellera chamaejasme)种群花大小与叶大小、叶数量的关系。结果表明:随着海拔的升高,草地群落的高度、密度和地上生物量均呈先升高后降低的倒U型分布;狼毒的地上生物量、株高和叶大小均呈减小趋势,而繁殖分配、花大小和叶数量均呈增大的变化趋势;在海拔梯度上,狼毒花大小与叶数量呈极显著正相关(P0.01),与叶大小呈不显著负相关(P0.05),说明狼毒种群花大小与叶数量具有显著的依赖关系;生境对狼毒花大小与叶数量之间的依赖关系产生显著影响,高海拔的环境胁迫导致狼毒个体减小,植株通过增加花大小和叶数量、减小叶大小的资源分配策略来保证物种的繁衍。     

青海祁连瑞香狼毒的光谱差异特征提取

瑞香狼毒是分布在青海省高寒草甸的主要毒害草之一,近年来其迅速蔓延对当地畜牧业危害严重并使草地生态系统日趋退化.在海北州祁连县选取狼毒分布的典型退化草甸,采用2012—2014年狼毒盛花期获取的实测光谱数据,分析狼毒与牧草的光谱差异性.结果表明： 在350~900 nm的可见光 近红外波段,狼毒顶花的光谱反射特征明显异于狼毒叶片和同期牧草等绿色背景,顶花与绿色背景的光谱反射率差异主要体现在红谷和蓝谷.随着盖度的增加,狼毒群落光谱反射率整体升高,在近红外反射峰处狼毒群落与牧草群落光谱反射率具有最大差值,且不同盖度狼毒群落之间的差异性最明显.顶花与绿色背景以及狼毒群落与牧草群落的一阶导数光谱差异均体现在黄边幅值和蓝边幅值.狼毒群落盖度与光谱特征参量的线性回归分析表明,红谷与狼毒群落盖度的相关性最好(R²=0.94),反演狼毒群落盖度的精度最高.盛花期区分狼毒与牧草的主要光谱特征参量为红谷、蓝谷与近红外反射峰,其对应的红、蓝及近红外波段的组合可用于构建狼毒提取的敏感指数.     

祁连山北坡高寒草地狼毒种群格局

在祁连山北坡高寒退化草地,采用空间序列代替时间序列与点格局相结合的分析方法,研究了小尺度上狼毒种群的组成特征和分布格局.结果表明:伴随狼毒分盖度的增加,狼毒植株数总体上呈现先增大后减小的分布规律;幼株分布格局由随机分布向聚集分布过渡,聚集强度表现出先增强后减弱的规律,成株分布格局基本表现为随机分布;狼毒分盖度较低时,不同大小级狼毒种群在0～100 cm尺度上均表现为随机分布,狼毒分盖度较高时,随着种群的发育,分布格局由聚集分布向随机分布过渡.种群的分布格局与种群的扩散阶段存在密切的关系,狼毒种群通过斑块合并、斑块吞并以及竞争作用和协同作用的相互转化实现种群的扩散.     

高寒退化草地狼毒种群不同海拔花大小-数量的权衡关系

权衡关系是植物生活史对策理论的基础, 花大小-数量的权衡关系对理解花的生物量分配具有重要的意义。该文利用实验生态学方法, 研究了祁连山北坡高寒退化草地4个不同海拔狼毒(Stellera chamaejasme)种群花大小与花数量间的关系。结果表明: 随着海拔升高, 草地群落的高度、密度和地上生物量均呈先升高后降低的倒U型分布, 狼毒花大小呈逐渐增大的趋势, 而花数量呈相反的变化趋势; 不同海拔样地狼毒花大小与花数量间的相关性存在差异, 海拔2700、2900和3000 m样地狼毒花大小和花数量之间均存在极显著的负相关关系(p < 0.01), 海拔2800 m样地二者之间存在显著的负相关关系(p < 0.05), 狼毒植株分配给花大小与花数量的资源间存在着“此消彼长”的权衡关系; 海拔2800 m样地是狼毒植株花大小与花数量权衡关系由低海拔的花数量多而单花生物量低向高海拔的花数量少而单花生物量高转变的区域。狼毒植株通过合理权衡花数量和花大小的资源配置, 以补偿在海拔梯度上不利因素对种群繁衍带来的影响, 从而实现种群的繁殖成功, 反映了毒杂草对异质性生境的表型可塑性机制。     

防除狼毒对狼毒斑块植物-土壤C、N、P化学计量特征的影响

使用化学除草剂防除狼毒能有效遏制狼毒种群的扩张,对于防除狼毒后狼毒斑块的植被和土壤生态化学计量特征的研究鲜有报道。基于此,本研究运用生态化学计量学的原理、方法,以分枝数相同的单株狼毒（Stellera chamaejasme）斑块为研究对象,通过化学药剂防除狼毒后,分析狼毒斑块内外植物-土壤C、N、P含量及其比值的变化,探讨植物和土壤化学计量特征的内在联系以及狼毒斑块的养分循环规律,为狼毒型退化草地的生态恢复及利用提供参考。结果表明：防除狼毒后禾本科生物量有所增加,豆科和杂类草地上生物量显著低于狼毒斑块内（P<0.05）。不同狼毒斑块的豆科植物N含量和杂类草P含量最高,防除狼毒后植物C、N含量高于其他斑块;禾本科P含量为狼毒斑块外显著高于狼毒斑块内（P<0.05）;狼毒斑块内外莎草科C∶N显著高于防除狼毒（P<0.05）;莎草科和豆科C∶P和N∶P为防除狼毒显著高于狼毒斑块内和狼毒斑块外（P<0.05）,杂类草C∶P和N∶P为防除狼毒显著高于狼毒斑块外（P<0.05）,禾本科C∶P为狼毒斑块内显著高于防除狼毒和狼毒斑块外（P<0.05）。不同狼毒斑块土壤C、P含量以及C∶P表现为狼毒斑块内>狼毒斑块外>防除狼毒,N含量和N∶P为防除狼毒>狼毒斑块内>狼毒斑块外,C∶N表现为狼毒斑块内和狼毒斑块外显著高于防除狼毒（P<0.05）。冗余分析（RDA）结果显示植物与土壤的C,C∶N,C∶P,N∶P两两显著正相关,N,P两两显著负相关,且防除狼毒后对植物和土壤的N含量,N∶P以及植物P含量影响较大。     

Trade-off between the biomass and number of flowers in Stellera chamaejasme along an elevation gradient in a degraded alpine grassland

权衡关系是植物生活史对策理论的基础, 花大小-数量的权衡关系对理解花的生物量分配具有重要的意义。该文利用实验生态学方法, 研究了祁连山北坡高寒退化草地4个不同海拔狼毒(Stellera chamaejasme)种群花大小与花数量间的关系。结果表明: 随着海拔升高, 草地群落的高度、密度和地上生物量均呈先升高后降低的倒U型分布, 狼毒花大小呈逐渐增大的趋势, 而花数量呈相反的变化趋势; 不同海拔样地狼毒花大小与花数量间的相关性存在差异, 海拔2700、2900和3000 m样地狼毒花大小和花数量之间均存在极显著的负相关关系(p < 0.01), 海拔2800 m样地二者之间存在显著的负相关关系(p < 0.05), 狼毒植株分配给花大小与花数量的资源间存在着“此消彼长”的权衡关系; 海拔2800 m样地是狼毒植株花大小与花数量权衡关系由低海拔的花数量多而单花生物量低向高海拔的花数量少而单花生物量高转变的区域。狼毒植株通过合理权衡花数量和花大小的资源配置, 以补偿在海拔梯度上不利因素对种群繁衍带来的影响, 从而实现种群的繁殖成功, 反映了毒杂草对异质性生境的表型可塑性机制。     

退化典型草原狼毒种群结构与数量动态

狼毒(Stellera chamaejasme)是我国退化草原上常见的一种毒害草,在一些退化严重的草原上可能形成以狼毒为优势种的群落,严重影响我国天然草原畜牧业的可持续发展。本文根据狼毒的枝条数将狼毒种群划分成10个龄级(Ⅰ～Ⅹ),研究了坝上地区退化典型草原狼毒种群的年龄结构、种群结构动态指数、种群静态生命表、存活曲线及生存分析,量化狼毒种群的生存状况。结果表明: 研究区内狼毒种群年龄结构呈增长型,狼毒幼苗充足但存活率不高;狼毒种群结构呈增长型,但种群发展过程存在波动性,特别是在第Ⅱ、Ⅷ龄级时个体数量会发生骤降,是狼毒种群自身发展的瓶颈时期;狼毒种群的存活曲线为Deevey-Ⅱ型,但生存分析表明狼毒种群具有前期锐减、后期稳定的特点,主要因为Ⅰ或Ⅱ龄级狼毒的死亡密度函数(f_x)和危险率(λ_x)最大。Ⅰ龄级个体充足是狼毒种群在退化典型草原扩张的基础,但幼龄个体的转化率低可能是狼毒种群在草原退化早期无法快速扩张的原因之一。建议在草原退化早期狼毒数量有限时及早介入进行防除。     

内蒙古退化草原狼毒种子的种群分布格局与散布机制

狼毒 (Stellera chamaejasme)为瑞香科多年生草本植物 ,是主要的草地有毒植物种类之一。采用邻接格子样方法和分布指数 (DI)以及平均拥挤度 (m* )指标 ,研究了内蒙古西辽河平原北部典型草原区内的狼毒 (Stellera chamaejasme)种子种群分布格局强度、类型与规模 ;根据顺序远离母株的取样调查 ,定量地分析了狼毒种子在 8个方向上的散布格局。结果表明 ,狼毒种子在落种期之前为随机分布 ,而在落种期结束后为聚集分布 ,种子种群斑块大小平均为 0 .0 8m2 。狼毒种子在 8个方向上的散布表现为不同的散布格局模式。在不同方向随着累积面积增加狼毒种子散布数量变化符合 L ogistic曲线增长。各方向种子散布数量与顺风风向频率显著正相关。狼毒种群具有“近母株散布”的种子散布机制 ,基本散布半径为 0～ 5 0 cm。狼毒种群通过种子散布扩展其分布空间的能力是很有限的     

高寒退化草地狼毒种群地上生物量空间格局对地形的响应

地上生物量的空间格局是物种分布格局的重要内容,在小尺度范围内因地形差异导致的环境异质性是这种格局形成和演变的环境基础.在2011年8月野外调查的基础上,借助ArcGIS和S-PLUS软件,利用广义相加模型(GAM)对退化高寒草地狼毒(Stellera chamaejasme)种群的空间分布格局进行了研究,定量分析了狼毒地上生物量空间格局对主要地形因子的响应机制.结果表明:狼毒种群地上生物量受地形因子影响的顺序为坡向＞坡度＞海拔＞平面曲率＞剖面曲率;坡向和坡度两种地形因子对狼毒的地上生物量空间格局的贡献率分别为3.75和1.48,其余因子则相对较小;狼毒地上生物量在海拔、平面曲率和剖面曲率梯度上的分布比较均衡,在坡向梯度上呈开口向下的抛物线趋势,在坡度梯度上则呈现开口向上的抛物线趋势.狼毒地上生物量空间异质性及其与地形因子之间的关系,反映了狼毒在地形因子对水热条件重分配影响下的响应机制及生长策略.     

高寒退化草地狼毒种群个体大小与茎、叶的异速生长

叶片和茎的生长规律决定植物对光截取的模式以及与外界环境的物质交换面积,其生物量分配是研究植物生活史对策的一个重要途径.在石羊河上游高寒退化草地,采用标准化主轴估计(standardized major axis estimation,SMA)方法,研究了狼毒(Stellera chamaejasme)种群茎大小对茎与叶生物量分配的影响,以及对叶面积支持效率的影响.结果表明:狼毒种群茎干重与比叶重(LMA)、单叶面积、叶干重呈异速生长关系,SMA斜率分别为0.781(95％的置信区间,CI=O.71 ～0.94)、0.824(CI=0.77 ～0.95)和0.856(CI=0.79 ～0.99).狼毒种群中较大茎的狼毒植株具有较高的叶生物量分配比例和叶面积支持效率,同时具有较高的比叶重,说明较大的狼毒采取以提高资源利用效率为主的适应策略,而相对较小的狼毒采取以快速生长为主的适应策略.     

Trade-off between height and branch numbers in Stellera chamaejasme on slopes of different aspects in a degraded alpine grassland

权衡关系是生活史对策理论的基础, 株高和枝条数的权衡关系对理解植物在不同生境下的表型可塑性有重要意义。该研究选择祁连山北坡高寒退化草地, 利用ArcGIS建立研究区域的数字高程模型(DEM), 并提取样地坡向数据, 采用广义相加模型(GAM)与偏相关分析相结合的方法, 分析了不同坡向影响下狼毒(Stellera chamaejasme)种群株高和枝条数的关系。结果表明: 随着坡向由北坡转向东坡、南坡、西坡, 草地群落地上生物量和盖度呈“减小—增大—减小”的变化趋势, 群落高度则先增大后减小; 坡向是影响狼毒株高和枝条数空间分异的主要地形因子; 随着坡向由北、东转向西、南, 狼毒种群株高呈下降趋势, 而枝条数呈上升趋势, 二者表现出此消彼长的权衡关系, 狼毒植株比叶面积先增大后减小。不同坡向狼毒株高和枝条数的权衡关系, 反映了异质生境中资源多重竞争下狼毒生物量分配机制和提高种群适应性的种群更新策略。     

高寒退化草地狼毒与赖草种群空间格局及竞争关系

种群空间格局的尺度转换效应反映了植物种内、种间竞争关系的变化过程。采用草地群落学调查与点格局分析方法,在祁连山北坡阿尔泰针茅草原,分析了干扰状态下狼毒(Stellera chamaejasme)和赖草(Aneurolepidium dasystachys)种群的空间格局及竞争关系。结果表明:随着草地退化过程加剧,狼毒种群空间格局由聚集分布转变为非聚集分布,反映了协作转向竞争的种内个体间关系;赖草种群以聚集格局为主,体现了种内相互协作的个体间关系;二者空间关联性存在正相关、不相关和负相关的转换过程,正相关尺度逐渐缩小,负相关仅在重度退化草地出现,种群间关系表现为由协作转向竞争且竞争强度逐渐增大。干扰状态下,种群空间格局的尺度转换效应影响植物种内、种间的竞争关系及强度,反映了退化草地物种应对干扰的更新途径。     

不同坡向高寒退化草地狼毒株高和枝条数的权衡关系

权衡关系是生活史对策理论的基础, 株高和枝条数的权衡关系对理解植物在不同生境下的表型可塑性有重要意义。该研究选择祁连山北坡高寒退化草地, 利用ArcGIS建立研究区域的数字高程模型(DEM), 并提取样地坡向数据, 采用广义相加模型(GAM)与偏相关分析相结合的方法, 分析了不同坡向影响下狼毒(Stellera chamaejasme)种群株高和枝条数的关系。结果表明: 随着坡向由北坡转向东坡、南坡、西坡, 草地群落地上生物量和盖度呈“减小—增大—减小”的变化趋势, 群落高度则先增大后减小; 坡向是影响狼毒株高和枝条数空间分异的主要地形因子; 随着坡向由北、东转向西、南, 狼毒种群株高呈下降趋势, 而枝条数呈上升趋势, 二者表现出此消彼长的权衡关系, 狼毒植株比叶面积先增大后减小。不同坡向狼毒株高和枝条数的权衡关系, 反映了异质生境中资源多重竞争下狼毒生物量分配机制和提高种群适应性的种群更新策略。