高山嵩草气孔导度对环境因子的响应模拟

以青藏高原地区高寒草甸常见建群种高山嵩草(Kobresia pygmaea)为研究对象,利用光合测定仪于2018年7—9月测定高山嵩草气体交换参数与环境因子的日变化值,利用土壤水分测量仪及环刀法、透膜法测得0—10 cm土壤水分数据作为模型变量。首先,采用3种气孔导度模型对高山嵩草气孔导度进行拟合和检验,其次,用Jarvis模型、Leuning模型和Gao模型对高山嵩草气孔导度在不同月份(7,8,9月)日变化的模拟结果进行分析,最后,总结并讨论了气孔导度对3个主要环境因子(光合有效辐射(Photosynthetically active radiation, PAR)、气温(T_air)、饱和水汽压差(Vapor pressure deficit, VPD))的响应特征。主要研究结果:(1)3个气孔导度模型都可以较好地模拟高山嵩草的气孔导度变化,Leuning模型表现最好(R²=0.726),Jarvis模型次之(R²=0.659),Gao模型准确度最低(R²=0.624)。(2)高山嵩草叶片气孔导度...     

青藏高原高山嵩草光合功能对模拟夜间低温的响应

昼夜温差大是青藏高原的典型气候特征,夜间低温作为植物生长季内非常频繁的非生物胁迫因子,对典型高山植物日间光合生理功能的影响如何,尚缺乏研究。该研究以采自青海大学-清华大学三江源高寒草地生态系统野外观测站的高山嵩草(Kobresiapygmaea)为材料,应用叶绿素荧光图像分析手段,研究了模拟夜间低温对叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)非光化学猝灭中光诱导和非光诱导的量子产量,及慢弛豫相和快弛豫相组分的影响。结果表明:0℃夜间低温对日间PSⅡ相对电子传递速率、PSⅡ反应中心开放比率(qL)和PSⅡ非光化学猝灭系数(qNP)的快速光响应曲线影响较小;400和1 500μmol·m–2·s–1稳态作用光强下的比较证实,夜间低温并没有影响到光合机构活性及非光化学能量耗散过程。PSⅡ反应中心激发能分配的量子通量分析表明, PSⅡ实际光化学量子效率、PSⅡ非光化学猝灭中非调节性和调节性能量耗散量子产量的相对比率在第3天高光强下,对照组和夜间低温组分别为:36:19:45和38:19:43;较低光强下为66:22:12和66:23:11。非光化学猝灭(NPQ)中快弛豫相(NPQf)为主要组分,而慢弛豫相(NPQ...     

长江源区高山嵩草物候与生物量动态及其对气候变化的响应

利用青藏高原腹地江河源头的曲麻莱县气象站1994～2004年观测的高寒嵩草草甸优势种高山嵩草的生育期、高度、产量等指标与同期气象资料,通过定量分析研究较长时段的物候及生物量变化特征,以揭示其对气候变化的响应.结果表明:(1)高山嵩草返青期和开花期的变化总体均呈"W"形,在区域气候变暖背景下,植物物候表现为返青期提前,开花期和枯黄期推迟,整个生长季延长.(2)高山嵩草的生物量变化在10年间呈明显的波动趋势,各月最高生物量均出现在1999年,最低生物量出现在1994年.(3)高山嵩草物候期与生长季各月气温呈显著的正相关关系(P<0.001),与月降水量呈弱正相关关系(P>0.05);月均气温成为本区草本植物发芽生长的先决条件,且6～8月气温与植物萌动的相关性最大.(4)生长季6～8月高山嵩草生物量鲜重和干重均与月均气温呈显著正相关,鲜重仅与月降水量呈显著正相关关系,在青藏高原的高寒区,温度比降水对植物产量的影响更大.     

青藏高原特有属——固沙草属表型变异及其对环境因子的响应

该研究通过测量固沙草属(Orinus)3个物种(青海固沙草、固沙草和居间固沙草)的40个天然居群145个个体的22个表型性状,依据VIF膨胀系数筛选得到年平均降雨(MAP)等9个气候因子和海拔等因子,并采用冗余分析(db-RDA)考察不同物种、不同居群植物表型多样性与多元地理气候环境的关系,探讨该属植物表型多样性驱动机理。结果显示:(1)基于22个植物表型性状,固沙草属天然居群在组内最小方差(Ward)55时可归为2类,居群间表型性状不存在显著的空间自相关性(P 0.05),植物表型多样性高(Shannon-Wiener index,H:1.045～2.734),17个定量的表型性状变异系数(CV)平均值47.84%,而居群间小穗颜色多样性最低(H:0.170),证明固沙草属植物表型性状具有独特的环境响应模式。(2)巢式方差分析显示,固沙草属植物表型在居群间和居群内均存在丰富的变异(F 10,P0.01),旗叶、颖片和外稃分别是主成分分析中表型总变异的重要组成部分,表型分化系数居群间变异(71.10%)大于居群内(28.90%),固沙草属植物表型变异来源于居群间。(3)冗余分析结果表明,海拔(ALT)和年平均风速(Wind)是决定青海固沙草(O.kokonoricus)和固沙草(O.thoroldii)居群间表型差异性的主要影响因子;极端气候条件[最冷季平均温度(Bio9)和最干季降雨量(Bio14)]对固沙草居群间表型相似性起促进作用,相反干燥度指数(AI)与水气压(Vapr)对其差异性起促进作用;居间固沙草(O.intermedius)居群间表型差异受年均降雨(MAP)、潜在蒸散(PET)和水气压(Vapr)影响。研究认为,固沙草属植物天然居群之间表型变异反映出明显的地理气候变化趋势,这些表型变异是高山植物环境适应性的重要标志。     

外来入侵种飞机草在不同环境胁迫下抗氧化酶系统的变化

飞机草（Eupatorium odoratum）原产于中南美洲,在我国最早发现于1934年,目前已经分布到云南、海南、台湾、广东等省区,是一种典型的外来入侵种。研究其在逆境条件下的生理适应机制对于有效治理该入侵种具有十分重要的意义。研究了其在不同环境胁迫条件（高温、低温和干旱）下抗氧化酶系统的变化。结果表明：超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和脱氢抗血酸还原酶（DHAR）在3种环境胁迫下酶活性都升高;过氧化氢酶（CAT）在高温胁迫下升高,而在低温和干旱胁迫下酶活性降低;过氧化物酶（POD）和单脱氢抗坏血酸还原酶（MDAR）在高温和干旱胁迫下酶活性升高,而在低温胁迫下酶活性降低;谷胱甘肽还原酶（GR）在高温和干旱胁迫下酶活性升高,而在低温胁迫下保持不变。这些研究结果可能有助于寻找到一条控制飞机草的新途径。     

蒭雷草对盐胁迫的生理响应

该文选择从西沙东岛采集蒭雷草,通过分株繁殖挑选健壮植株作为材料,模拟热带珊瑚岛生境设置不同浓度NaCl处理,研究不同程度的盐胁迫对其植株叶片丙二醛(MDA)、抗氧化酶以及渗透调节物质的影响.结果表明:(1)短期(28 d)盐胁迫下,NaCl浓度的增加并未加速蒭雷草叶片细胞发生膜脂过氧化作用,MDA含量增加幅度较小;随着...     

糙草对水分胁迫的生理适应性研究

用PEG-6000模拟水分胁迫处理糙草(Asperugo procumbensL.)幼苗,测定生理指标,研究其对水分胁迫的生理适应性。结果表明:5%PEG和20%PEG胁迫处理1d后,叶片RWC、CHL含量,MDA和膜相对透性及脯氨酸含量变化不大,抗氧化酶活性升高;5%PEG和20%PEG胁迫处理5d后叶片RWC下降为对照65%、43%,CHL含量下降为对照的53%、46%,MDA和膜相对透性及脯氨酸含量显著升高,抗氧化酶活性显著降低,并低于处理前水平。实验表明糙草幼苗在水分胁迫下叶片持水力较低,在短时间水分胁迫下可通过抗氧化酶之间的相互协调在一定时期能维持活性氧代谢平衡,并阻止或减弱膜脂过氧化的伤害,但随着处理时间的延长,抗氧化酶活性显著降低,膜脂过氧化作用增加,且叶绿素合成遭到破坏。     

江河源区高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸植物和土壤碳、氮储量对覆被变化的响应

以青海省果洛州藏族自治州甘德县青珍乡高山嵩草Kobresia pygmaea草甸轻度退化草地和重度退化草地为研究对象,通过植物地上部分主要功能群（禾草类、杂类草、莎草类）、植物根系和土壤碳、氮浓度及储量动态研究,结果表明：高寒小嵩草草甸轻度退化草地地上部分主要功能群碳、氮浓度和C∶N比值明显高于重度退化草地的浓度。同一草地类型主要功能群比较,碳、氮浓度依次为杂类草>禾草类>莎草类;植物地上部分的碳、氮浓度明显高于地下根系的碳、氮浓度。重度退化草地植物根系碳、氮浓度高于轻度退化草地植物根系碳、氮浓度。重度退化草地土壤总有机碳浓度显著低于轻度退化草地土壤总有机碳浓度,随着土层的加深碳、氮浓度有减少的趋势。江河源区高山嵩草草甸的土壤有机碳、氮储量最大,植物根系碳、氮储量居中,植物地上部分碳、氮储量最小。重度退化草地总有机碳储量（13554.3 g/m2）较轻度退化草地储量（14669.2 g/m2）下降7.60%。其中,0～40cm土壤层碳储量下降4.10%,植物根系碳储量下降59.97%,植物地上部分碳储量下降15.39%;重度退化草地总氮储量（3780.6 g/m2）较轻度退化草地储量（3352.7 g/m2）高12.76%,其中,0～40cm土壤中总氮储量高13.07%,植物根系全氮储量下降5509%,植物地上部分全氮下降16.00%。由于草地退化损失有机碳11149 kg/hm2,而全氮增加4278 kg/hm2。     

藏北高山嵩草草甸群落特征及生产力对模拟增温幅度的响应

青藏高原气候严酷,陆地表层生态系统脆弱,其高寒植物群落特征及生态系统生产力对气候变化的响应极其敏感。利用开顶箱(OTCs,Open Top Chambers)式装置在藏北高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸设置不同增温梯度实验(W1、W2、W3、W4),探究增温对高寒草甸植物群落特征及地上生产力的影响。研究结果表明:1)与对照样地相比,增温减少了植物群落总盖度(2015年,W1、W2、W3、W4分别显著减少了28%、23%、59%、60%; 2016年,W4显著减少了83%)和高山嵩草盖度(2015年,W1、W2、W3、W4分别显著减少了26%、33%、681%、64%; 2016年,W4显著减少了85%),而低幅度增温(W1、W2)对委陵菜属植物盖度无显著影响,高幅度增温(W3、W4)显著减少了委陵菜属植物盖度(2015年,W3、W4分别显著减少了58%和60%;2016年,W4显著减少了71%); 2)对整个植物群落而言,增温幅度较低时,增温对群落的生长和生物量的积累有促进作用,当温度升高超过一定程度,这种促进作用会逐渐减弱甚至变成抑制作用(2015年,W4显著减少了地上生物量69%; 2016年,W4显著减少了地上生物量82%); 3)高山嵩草盖度和其他物种总盖度存在显著的年际差异,而委陵菜属植物盖度无明显的年际变化。研究结果预示着,一定程度的升温会促进高寒草甸植物群落的生长,但温度升高超过一定幅度时,会导致草地生产力下降,草地退化加剧,同时当地群落中委陵菜属植物在全球变化背景下相对稳定,这类物种在未来气候变暖的背景下可能具有更强的竞争力。     

国产驴蹄草的细胞地理学研究（英文）

为探讨国产毛茛科(Ranunculaceae)驴蹄草属(Caltha)两种植物的演化,该文利用传统染色体压片技术和流式细胞术,并结合前人染色体研究结果,对我国驴蹄草23个居群和花葶驴蹄草10个居群进行了细胞学研究。结果表明:驴蹄草是由四倍体(2n=4x=32)、六倍体(2n=6x=48)和八倍体(2n=8x=64)构成的多倍体复合群,花葶驴蹄草具有四倍体(2n=4x=32)和八倍体(2n=8x=64)两种倍性水平。驴蹄草和花葶驴蹄草均是四倍体较为常见,目前尚未见有二倍体报道。由于驴蹄草和花葶驴蹄草大部分居群采自中国青藏高原地区,可能在冰期时存在古二倍体,其适应性较弱,逐渐被其他的倍性取代,这是由于不同细胞型对环境适应性的结果。驴蹄草可能存在两条进化路线:一条是从甘肃到达云南;另一条是从西藏到达云南。前期分子系统学研究显示花葶驴蹄草与驴蹄草的亲缘关系较近,该研究结果中花葶驴蹄草染色体比驴蹄草要小,花葶驴蹄草可能比驴蹄草相对进化。目前花葶驴蹄草只有10个居群,还需进一步增加居群量来解析其演化路线。     

高原鼠兔对小嵩草草甸的破坏及其防治

1997～2000 年在青海省果洛州达日县, 通过测定不同程度退化草地、人工草地和除杂草地中高原鼠兔种群数量的变化以及对草地的破坏程度, 分析了草地植物群落变化对高原鼠兔种群数量的影响。结果表明: 随草地退化程度的加重, 高原鼠兔种群数量相应升高, 重度退化草地中高原鼠兔种群数量降低, 是由食物资源不足引起。不同程度退化草地之间高原鼠兔种群数量差异极显著( t_{未退化与轻度}= 25.369 7 , t_{未退化与中度}= 25.55 ,t_{未退化与重度}= 36.406 0 , t_{轻度与中度}= 23.279 4 , t_{轻度与重度}= 14.343 9 , t_{中度与重度}= 20.178 5 , df = 3 , p < 0.001) 。高原鼠兔对草地的破坏面积与平均单坑面积呈显著的相关关系( F = 220146 , df = 3 , P < 0.001) 。在草地达到重度退化以前, 高原鼠兔的种群密度升高, 对草地的危害则加重。草地植物群落空间结构的变化直接影响高原鼠兔的种群数量, 当植物群落高度增加时, 其种群数量开始减少, 反之则增加。     

Ploidy in the alpine sedge Kobresia pygmaea (Cyperaceae) and related species: combined application of chromosome counts,new microsatellite markers and flow cytometry

Polyploidy is a fundamental mechanism in evolution, but is hard to detect in taxa with agmatoploidy or aneuploidy. We tested whether a combination of chromosome counting, microsatellite analyses and flow cytometric measurements represents a suitable approach for the detection of basic chromosome numbers and ploidy in Kobresia (Cyperaceae). Chromosome counting resulted in 2n = 64 for Kobresia pygmaea and K. cercostachys, 2n = 58 and 64 for K. myosuroides, and 2n = 72 for K. simpliciuscula. We characterized eight microsatellite loci for K. pygmaea, which gave a maximum of four alleles per individual. Cross‐species amplification was tested in 26 congeneric species and, on average, six of eight loci amplified successfully. Using flow cytometry, we confirmed tetraploidy in K. pygmaea. Basic chromosome numbers and ploidy were inferred from chromosome counts and the maximum number of alleles per locus. We consider the basic numbers as x = 16 and 18, with irregularities derived from agmatoploidy and aneuploidy. Across all Kobresia taxa, ploidy ranged from diploid up to heptaploid. The combination of chromosome counts and microsatellite analyses is an ideal method for the determination of basic chromosome numbers and for inferring ploidy, and flow cytometry is a suitable tool for the identification of deviating cytotypes. © 2014 The Linnean Society of London, Botanical Journal of the Linnean Society, 2014, 176 , 22–35.     

嵩草属植物硅酸体系统的研究

对国产狭义嵩草属 (K obresia,Cyperaceae) 3个组 2 7种植物进行了硅酸体系统分析研究 ,同时结合近缘的苔草属 (Carex) 2个组的植物硅酸体特征 ,深入探讨了植物硅酸体系统分析研究在莎草科苔草族 (Cariceae)中的系统分类学意义。认为 :(1 )嵩草属及其临近类群在属间、种间及种下水平的系统分类学比较研究都可以借助植物硅酸体系统研究的证据。 (2 )穗状嵩草组 (sect. Elyna)的硅酸体系统特征具有较高的一致性 ,除矮嵩草 (K.humilis)及其近缘种同其他穗状嵩草组的种类有所不同 ,它很可能有一个不同于穗状嵩草组其他类群的嵩草组(sect. K obresia)的亲缘。 (3 )从植物硅酸体系统特征的研究来看 ,拟苔草组 (sect. H emicarex)的一些种接近于穗状嵩草组 ,如高山嵩草 (K . pygmeae) ;而另一些种接近于嵩草组 ,如禾叶嵩草 (K . graminifolia) ;也有一些种类的硅酸体系统特征更接近苔草属 ,说明这个组很可能是多源的 ,即本组的单一花穗和果囊形态特征由不同类群的复合花序种类趋同演化而出。(4 )嵩草组的硅酸体系统特征具有较高的一致性 ,说明嵩草属原始类群在硅酸体系统特征方面与外部形态特征演化的某些相关性。     

Abundance and Diversity of Glacial Bacteria on the Tibetan Plateau with Environment

The relation of glacial microorganism and their living environment is concerned but less understood for both glaciologists and microbiologists. Here we present the results about glacial snow bacteria from 3 glaciers on the Tibetan Plateau. The concentrations and diversity of bacteria collected from snow pit samples of East Rongbuk, Laohugou and Hailuogou glaciers on the Tibetan Plateau were investigated by epifluorescence microscope, denaturing gradient gel electrophoresis and Shannon-Weaver index. Concentrations and community diversity of bacteria in the East Rongbuk glacier with lower concentration and smaller size of microparticle were lower than in the Laohugou with higher concentration and larger size of microparticle. Bacterial concentration in East Rongbuk Glacier was close to that in polar regions, suggesting that Mt. Everest is a bacterial background for remote regions away from direct influence of anthropogenic sources. In addition, altitude difference was another factor for higher concentrations and community diversity of bacteria in Hailuogou and Laohugou glaciers than in East Rongbuk Glacier. The highest concentrations and community diversity of bacteria in Hailuogou Glacier were attributed to its most diverse atmospheric circulations and highest temperature among the 3 glaciers. We suggest a complicated correlation between glacial bacteria and their regional living environments.     

嵩草属植物的胚胎学

对嵩草属（ Ｋｏｂｒｅｓｉａ） 植物进行了初步的胚胎学研究。该属植物具假四合花粉（ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄ） ; 药室内壁在二核花粉时期开始螺旋状加厚, 花药表皮在花粉成熟时形成乳突; 成熟花粉具三细胞。胚珠为倒生型, 具厚珠心和双层珠被, 珠孔由内珠被构成, 珠柄的近基部向珠孔增生形成珠孔塞。胚囊的发育为蓼型, 四分体线形排列, 合点端大孢子发育成八核胚囊。受精后, 胚乳核先于受精卵进行分裂, 胚乳的发育为核型。胚的发育为柳叶菜型灯芯草变型。通过比较, 嵩草属植物大小孢子的发育、胚珠的结构、胚囊的发育、胚乳的发育和胚的发育与莎草科中其它类群一致。所以, 根据胚胎学资料, 嵩草属及其近缘属应保留在莎草科中,不该另立为嵩草科。     

膨囊嵩草(莎草科)的合格发表及其亲缘关系

为了使膨囊嵩草(Kobresia inflata P. C. Li)这一名称成为合格发表,指定了保存其主模式的标本馆.尽管该种常常具有穗状花序和单性小穗,被归属于异穗嵩草组(Sect. Hemicarex),但与该组植物并没有密切的亲缘关系,却与黑麦嵩草(K. loliacea Wang et Tang ex P. C. Li)和根茎嵩草(K. gammiei C. B. Clarke)等更近缘,因此应该归属于疏穗嵩草亚属(Subgen. Compositae).     

Mixed reproduction strategy and polyploidy facilitate dominance of Kobresia pygmaea on the Tibetan Plateau

Aims The sedge Kobresia pygmaea is the dominant species of high-altitude pastures in Tibet, and it is the most important source of forage in animal husbandry. We present the first comprehensive reproduction study for this perennial key species that adopts a molecular approach and tests how sexual and vegetative reproduction, as well as ploidy, relate to survival and dominance under harsh conditions.Methods We assessed inflorescence numbers of K. pygmaea across two Tibetan alpine pastures with differing grazing regimes. Germination was tested in untreated diaspores and then following mechanical and chemical scarification. In a 4-year experiment, we assessed diaspore viability and seed bank formation. Using eight microsatellite markers, we recorded multilocus genotypes in hierarchical grids and measured their ploidy using flow cytometry. Adjusted analysis of variance models were used to analyse data on sexual reproduction, while the complement of the Simpson index and the Shannon diversity index were used to characterize the spatial distribution of multilocus genotypes and clonal richness.Important findings Inflorescence production was high and differed significantly between years (2010: 617±460 SD; 2012: 2015±1213 SD) but not between grazing regimes. Diaspore viability was high (94%) and gradually decreased after 3 and 4 years of storage in the soil. Diaspores not exposed to further scarification failed to germinate, while mechanical and chemical (H 2 SO 4) scarification increased germination to 9 and 44%, respectively. Clonal diversity was high, although in situ germination was rarely observed. Multilocus genotypes intersected and covered a mean area of 0.74 m 2. Most individuals were found to be tetraploid, with only 0.8% of all ramets being triploid. We conclude that K. pygmaea survives on the Tibetan Plateau by employing a mixed reproduction strategy involving both sexual and clonal propagation. The species' adaptability and dominance is further facilitated by its polyploidy. As pasture restoration using diaspores would be difficult, existing Kobresia pasture should be managed more sustainably.     

青藏高原不同海拔梯度2种莎草科牧草模拟体外消化率研究

利用大板山北坡 32 0 0 m～ 380 0 m的海拔梯度 ,分别在 32 0 0 m、340 0 m、360 0 m和380 0 m处选取矮嵩草 ( Kobresia humilis)、黑褐苔草 ( Carex alrofusca) 2种青藏高原重要莎草科牧草 ,并用二级离体培养法模拟测定其体外消化率 ,1 999和 2 0 0 0年的测定结果发现 ,随着海拔升高牧草体外消化率呈增加的趋势 ,海拔高度从 32 0 0 m升高到 380 0 m,矮嵩草叶、矮嵩草茎、黑褐苔草叶、黑褐苔草茎的体外消化率分别增加了 8.30和 4.48、8.45和 5 .0 3、1 0 .94和 9.5 8、7.85和 8.0 9个百分点。显著性分析结果表明 ,牧草体外消化率与牧草所生长的海拔     

Anatomical aspects of field ectomycorrhizas on Polygonum viviparum (Polygonaceae) and Kobresia bellardii (Cyperaceae)

 Root systems of the herbaceous species Polygonum viviparum and Kobresia bellardii were excavated from an alpine site in the Rocky Mountains, Colorado, and processed for microscopic examination. Several ectomycorrhizal morphotypes were present on root systems of both species;K. bellardii often had complex clusters of mycorrhizal roots present. A mantle and Hartig net were present on all mycorrhizal root tips processed. The Hartig net was confined to the epidermis, and the parenchyma cells of this layer were radially elongated, vacuolated and contained densely staining inclusions. Intracellular hyphae and structures typical for vesicular-arbuscular mycorrhizas were never observed. Both herbaceous species, therefore, had ectomycorrhizal associations comparable to those described for woody angiosperm species. Accepted: 14 February 1998