内蒙古高原荒漠区四种锦鸡儿属植物灌丛沙包形态和固沙能力比较

测定了内蒙古高原荒漠区4种锦鸡儿属优势植物(柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿、荒漠锦鸡儿和垫状锦鸡儿)不同大小灌丛的灌丛形态参数、沙包形态参数和沙包体积,目的是掌握这些锦鸡儿属植物灌丛的沙包形态特征、沙包发育特征和固沙能力随着灌丛发育的变化,比较4种锦鸡儿属植物灌丛沙包的形态、发育特征和固沙能力的差异。研究发现:柠条锦鸡儿沙包形态呈球冠状,狭叶锦鸡儿沙包呈圆锥状,荒漠锦鸡儿沙包呈圆台状,垫状锦鸡儿沙包呈半球状。同种锦鸡儿属灌丛沙包的底面直径与地上枝条鲜重呈极显著正相关关系(P<0.01),沙包高度与地上枝条鲜重无显著相关性(P>0.05),沙包高度与植物株高呈显著正相关关系(P<0.05),沙包坡角与地上枝条鲜重呈显著负相关关系(P<0.05),沙包半径与沙包高度呈显著正相关关系(P<0.05)。灌丛水平扩展快于垂向生长,灌丛沙包的水平发育也快于垂向发育。随着灌丛地上生物量的增加,4种锦鸡儿属植物不仅沙包体积增大,而且固沙效率也显著增加(P<0.01)。不同锦鸡儿属植物灌丛和沙包形态参数存在显著差异。柠条锦鸡儿和狭叶锦鸡儿的灌丛水平和垂直方向成比例扩展,而荒漠锦鸡儿和垫状锦鸡儿无论灌丛面积多大,高度基本不变。随着灌丛地上枝条鲜重的增加,4种锦鸡儿灌丛沙包底面积都在增大,其中荒漠锦鸡儿增长最快,垫状锦鸡儿次之,柠条锦鸡儿排位第三,狭叶锦鸡儿增长最慢。随着灌丛沙包水平方向的扩展,荒漠锦鸡儿沙包垂向扩展最慢,最终导致其沙包垂向尺度最小;柠条锦鸡儿、垫状锦鸡儿和狭叶锦鸡儿沙包两个方向发育较为均衡。4种锦鸡儿属植物的固定沙包体积和固沙效率都表现为:荒漠锦鸡儿>柠条锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>垫状锦鸡儿。这些研究结果表明,灌丛地上生物量的不同决定了种内沙包的体积、形态和植物固沙能力的差异;灌丛形态和发育特征的不同决定了种间沙包形态、沙包发育和植物固沙能力的差异。     

Biomass allocation and leaf stoichiometric characteristics in four desert herbaceous plants during different growth periods in the Gurbantünggüt Desert,China

荒漠草本植物是荒漠生态系统物种多样性的主体, 对其生物量分配及叶片化学计量特征随植物生长的变化规律的研究有助于深入了解荒漠草本植物生存策略和功能特征。该文选择古尔班通古特沙漠4种优势草本(2种短命植物, 2种一年生长营养期植物)为研究对象, 通过野外原位多时段取样, 对比研究了四者生物量分配、叶片N-P化学计量学随植物生长的变化特征, 以及二者之间的关系。结果表明, 在生物量累积过程中, 4种植物根冠比逐渐减小, 地上与地下生物量间的相关生长关系也发生变化, 其中琉苞菊(Hyalea pulchella)和角果藜(Ceratocarpus arenarius)的相关生长指数先增加后减小, 并趋于稳定, 而尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)和沙蓬(Agriophyllum squarrosum)的相关生长指数由小到大并趋于等速生长。琉苞菊叶片N、P含量呈逐渐增长趋势, 而另外3种植物呈下降趋势, 表明所研究的荒漠植物在生长过程中, 叶片N-P化学计量发生改变, 叶片化学计量特征与生物量指标的相关性较弱。     

Impacts of freeze-thaw processes on antioxidant activities and osmolyte contents of Syntrichia caninervis under different desert microhabitats

 齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)作为典型的耐旱藓类, 广泛分布于世界干旱和半干旱荒漠地区, 是古尔班通古特沙漠生物土壤结皮中的优势藓类植物。该沙漠冬季具有稳定的降雪, 初春的积雪融化为植物的生长提供了良好的水热条件。荒漠藓类植物叶片仅具一层细胞, 对外界环境的变化十分敏感, 有关荒漠藓类植物在冬季和早春地表冻融交替过程中如何适应环境剧烈变化的研究鲜见报道。该研究探讨了生长于3种不同微生境(活灌丛、枯死灌丛和裸露地)下的齿肋赤藓, 经由冬季低温冻结到早春融雪复水再到春季中旬自然干燥过程中的生理生化变化特征。结果表明: 不同冻融期、微生境及二者的交互作用能够显著影响齿肋赤藓的渗透调节物质(游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白)含量、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性(过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性)。冬季低温冻结期的极端低温和春季中旬的干燥环境使得齿肋赤藓可溶性糖和MDA含量, 以及3种抗氧化酶活性均显著高于早春融雪期, 可溶性蛋白含量显著低于融雪期。同时, 在融雪期灌丛遮阴所形成的“冷岛效应”使得生长于灌丛下的齿肋赤藓植株可溶性糖和MDA含量显著高于枯死灌丛和裸露地。但灌丛的存在也为春季中旬干旱无雨期齿肋赤藓提供了一个相对良好(含水量高)的生活环境, 其下齿肋赤藓的渗透调节物含量和抗氧化酶活性均显著低于其他两个生境。在整个冻融过程中裸露地齿肋赤藓的3种抗氧化酶活性均显著高于灌丛下, 这可能是由于生活于裸露地的苔藓有更强的耐胁迫特性。     

Traits of shrubs in forests and bushes reveal different life strategies

灌木是森林和灌丛生态系统的重要组成部分, 探究森林与灌丛灌木功能性状的差异, 可揭示灌木在不同生境的适应策略。该研究以金华北山森林群落林下灌木层、低山灌丛和山顶灌丛共24个样地中的优势灌木为研究对象, 分析叶片和小枝9个功能性状在3种生境下的总体差异, 以及种间、种内变异和不同生活型的差异。结果表明: 1) 9个性状在3种不同生境下存在差异。林下灌木具有较大的叶面积和比叶面积, 较小的叶干物质含量、叶和小枝的组织密度, 低山灌丛相较于山顶灌丛具有较大的叶厚度、叶组织密度和较小的比叶面积、小枝干物质含量。2)林下灌木的比叶面积、小枝直径、小枝组织密度和小枝干物质含量的种内种间变异系数最大, 低山灌丛的比叶面积、叶和小枝的干物质含量、叶和小枝的组织密度的种内种间变异系数最小。3)不同生活型间, 林下常绿灌木的叶厚度、叶组织密度、叶干物质含量显著高于落叶灌木, 落叶灌木的比叶面积显著高于常绿灌木, 而山顶灌丛叶厚度和比叶面积的差异规律与林下灌木相同, 叶组织密度和叶干物质含量的差异与其相反。4)影响灌木性状的主要因素是物种以及物种和生境的交互作用。总之, 森林群落林下灌木形成较大叶面积和比叶面积, 较小叶和小枝组织密度、叶干物质含量的性状组合, 以快速生长而适应光照较弱、竞争作用强的林下环境, 是资源获取型策略; 低山灌丛和山顶灌丛具有较大叶厚度、组织密度、干物质含量和小枝组织密度和较小叶面积、比叶面积等一系列储存养分、慢速生长的性状组合, 属于资源保守型策略。灌木植物性状的不同组合及其所反映的不同生活策略, 对亚热带地区退化植被的生态恢复具有指导意义。     

Characteristics of evapotranspiration in planted shrub communities in desert steppe zone based on sap flow and lysimeter methods

中国西北地区通过大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)进行生态治理, 在荒漠草原带上形成人工灌丛景观, 改变了生态系统的结构和功能, 影响到地-气水汽循环过程, 研究该人工灌丛群落的蒸散特征, 对揭示其生态水文效应和指导地方生态治理实践具有重要意义。该文以宁夏盐池荒漠草原带上的人工灌丛群落为例, 利用茎流-蒸渗仪法测定了2018年5-8月的灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析了环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响。结果表明: (1)茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散与水量平衡法、涡度相关法得到的群落蒸散有较好的一致性, 茎流-蒸渗仪法能适用于荒漠草原带人工灌丛群落蒸散及其组分结构的测定; (2)观测期内晴天的灌木蒸腾速率和丛下蒸散速率日变化趋势相近, 均为单峰曲线, 群落蒸散主要发生在日间, 但灌丛最大蒸腾速率的出现时间比丛下蒸散最大速率的出现时间晚1 h; (3) 5-8月间灌木累积蒸腾为83.6 mm, 日平均蒸腾量为0.7 mm·d^-1, 季节变化呈抛物线状; 同期丛下累积蒸散为182.5 mm, 日平均蒸散量为1.5 mm·d^-1; 丛下蒸散明显大于灌木蒸腾; (4)观测期间人工灌丛群落累积蒸散266.1 mm, 而同期的降水量为222.6 mm, 陆面水分收支处于亏缺状态; (5)净辐射是影响蒸散最主要、最直接的驱动因素, 且能够影响其他因子进而对人工灌丛群落蒸散产生作用。综上, 人工灌丛引发荒漠草原地带陆面水分收支亏缺的现象, 在生态恢复与重建中须引起注意。     

干旱区绿洲-荒漠过渡带灌丛土壤属性研究

以天山北坡绿洲 荒漠过渡带为研究区,选择3种类型的灌丛并采集不同位置和深度的灌丛土壤样品进行分析,研究灌丛土壤资源的聚集效应.结果表明,干旱区绿洲 荒漠过渡带不同类型灌丛对土壤粒度分布的影响不显著,土壤以砂和粉砂为主,红柳＋裸地灌丛土壤粒度分布的聚集效应明显;灌丛土壤有机质、全氮和速效钾含量在冠幅下最高,其次为灌丛间低矮植物下,灌丛间裸地最低,呈现出明显的“肥岛”现象;不同灌丛类型和采样位置对土壤盐分离子和总盐含量的变化影响显著,且不同灌丛土壤资源的聚集效应各异;导致不同类型灌丛土壤资源富集率不同的原因有气候因素、灌木分布的土壤环境、灌丛高度和冠幅、灌丛间有无低矮植物等.     

不同养分条件下和不同生境类型中根茎草本黄帚橐吾的克隆生长

 对多年生植物黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)在不同氮肥梯度和不同生境类型中的克隆生长行为进行研究。结果表明：1)资源水平与群落性质影响着间隔子(Spacer)长度的变化,氮肥处理使之明显变短;自然群落中的间隔子长度远远长于人工群落,说明黄帚橐吾间隔子具有很强的形态可塑性,能对资源水平和生境优劣作出反应。2)分枝强度(Branching intensity)具有随资源水平的增高而上升的趋势,表明无性系分株(Ramet)的形成和生长受环境资源状况和源株(Genet)生长状况的影响;3)黄帚橐吾的分枝角度为0˚或180˚,资源水平与环境差异对其影响不大,可塑性低;4)环境资源贫乏或植株比较拥挤时,黄帚橐吾个体根系资源分配比例加大,说明黄帚橐吾的资源分配(Resource allocation)模式更多地受环境资源条件和群落性质的影响。     

荒漠灌丛土壤动物分布及其生态功能

在干旱、半干旱荒漠生态系统中,灌丛作为一种重要的植被类型,其独特的形态和生理适应特性能够有效促进退化生态系统结构与功能的恢复。土壤动物是荒漠生态系统中不可或缺的重要组成部分,对促进灌丛"肥岛"演变具有重要的生态作用,有利于灌丛生态功能的发挥及退化生态系统的恢复。近年来,国内外学者对荒漠灌丛微生境土壤动物的研究逐步深入,取得大量的研究成果。在此基础上,首先综述荒漠灌丛微生境土壤动物群落分布和生态功能,总结灌丛与土壤动物分布间作用关系的数学模型,针对荒漠灌丛土壤动物研究中存在的问题提出了未来可能的研究方向和建议。     

Environmental heterogeneity and mechanism of stoichiometry properties of vegetative organs in dominant shrub communities across the Loess Plateau

 为了探究黄土高原灌丛群落中优势物种的根、茎和叶等营养器官之间碳(C)、氮(N)、磷(P)及其比值等化学计量特征的环境分异性及其与土壤养分的耦合性, 在甘肃省和宁夏回族自治区境内的3个灌丛集中分布区(甘肃南部、宁夏北部和甘肃西部)沿水热梯度选取41个样点进行样地调查。结果显示: 1)甘肃、宁夏灌丛群落的有机物质含量及P资源相对匮乏, 而N资源相对丰富。2)从甘肃南部、宁夏北部到甘肃西部, 生长季温度递增、年降水量递减, 与此耦合, 土壤养分也逐级递减, 沿着土壤养分梯度, 黄土高原优势灌丛根、茎和叶的C、N、P储量减少, 根和茎的C:N下降, 根、茎和叶的N:P上升, 但在宁夏北部和甘肃西部间差异不显著。同时, 3个优势灌丛分布区的优势灌丛各器官间营养元素的分配格局不同。3)土壤养分相对较高的区域优势灌丛间各器官营养元素储量无差异, 而土壤养分较低区域亲缘关系较远的优势灌丛间各器官的营养元素储量差异显著, 而亲缘关系较近的优势灌丛各器官营养元素储量差异不显著。黄土高原优势灌丛各器官C、N、P化学计量特征是植物体与土壤中化学元素耦合的结果, 当土壤养分逐渐升高时, 植物体内的化学元素储量也逐渐增多。该研究不仅有助于认识黄土高原优势灌丛化学计量环境分异规律, 而且有助于洞察不同土壤条件下C、N、P在优势灌丛营养器官间的分配格局和植物资源分配策略, 并为黄土高原植被的管理和恢复提供一定的理论基础。     

鄱阳湖沙地蔓荆灌丛沙堆形态特征及空间分布格局

目前灌丛沙堆研究主要集中在干旱半干旱区的沙质草原和沙漠边缘,对亚热带湿润区灌丛沙堆的形成、演变过程并不清楚。以鄱阳湖沙地为研究区,通过样方调查和地统计学的方法,研究不同沙化程度下蔓荆灌丛沙堆的形态特征及分布格局。结果表明:鄱阳湖沙地蔓荆沙堆的形态以盾形为主,其冠幅变化幅度为1.2—18.2 m~2,固定和半固定沙地显著高于流动沙地;对灌丛沙堆的形态参数来说,其长轴与短轴在固定和半固定沙地上呈极显著的线性相关关系,流动沙地上呈二次函数关系;半固定和流动沙地上沙堆底面积与沙堆高度呈二次函数关系(r0.6);3种类型沙地上灌丛底面积与沙堆体积之间极显著线性相关,其中半固定沙地线性函数的斜率最大;除固定沙地的沙堆高度和半固定沙地的灌丛高度外,3种沙地上蔓荆灌丛与沙堆的其他形态参数间均极显著相关,说明随着沙地的固定,蔓荆灌丛有利于沙堆水平尺度的增长;3种沙地上蔓荆沙堆均呈随机分布。     

Non‐destructive dry matter estimation of Alhagi sparsifolia vegetation in a desert oasis of Northwest China

Question: Can above‐ground biomass of naturally growing Alhagi sparsifolia shrubs be estimated non‐destructively? Location: Qira oasis (37° 01′N, 80° 48′E, 1365 ma.s.l.) at the southern fringe of the Taklamakan desert, Xinjiang, NW China. Methods: Two methods were compared to estimate above‐ground biomass (AGB) of Alhagi. At first shrub AGB was estimated by manual ground measurements (called ‘allometric approach’) of length, width and height of 50 individuals. Subsequently regression equations were established between calculated shrub canopy volume and shrub AGB (r²= 0.96). These equations were used to calculate AGB from manual ground measurements in 20 sample plots within the Alhagi field. Secondly, kite‐based colour aerial photography coupled with the use of a Geographic Information System (called ‘GIS approach’) was tested. First and second order polynomial regressions between AGB data of the 50 individual shrubs and their respective canopy area allowed to automatically calculate the AGB of all remaining shrubs covered by the photograph (r²= 0.92 to 0.96). The use of non‐linear AGB regression equations required an automatised separation of shrubs growing solitary or in clumps. Separation criteria were the size and shape of shrub canopies. Results: The allometric approach was more reliable but also more time‐consuming than the GIS‐based approach. The latter led to an overestimation of Alhagi dry matter in densely vegetated areas. However, this systematic error decreased with increasing size of the surveyed area. Future research in this field should focus on improvements of AGB estimates in areas of high shrub density.     

Cover as a simple predictor of biomass for two shrubs in Tibet

Knowledge of the quantitative relationship between plant cover and its corresponding biomass for shrubs is not well known, especially for those on the Tibetan Plateau. Based on investigations of 35 sites, 90 plots and 95 standard individuals for two typical shrub species (Rhododendron nivale Hook. f. and Sophora moorcroftiana (Benth.) Baker) across Tibet, we developed allometric models for biomass estimation from measurements of crown diameter and/or height. We found that the parameters of crown projection area (CPA), height and their product (volume) were all significantly (p < 0.01) correlated with dry mass of different organs for both species at individual level. The CPA rather than volume best predicted aboveground dry mass. This is because that the bulk density declined significantly with increasing plant height, leading to the inappropriateness for plant height itself being employed as a parameter in biomass estimation, especially for shrubs in smaller size groups. At community level, cover was tightly correlated with the aboveground, belowground and total biomass (R² = 0.97–0.99). Therefore, biomass for the two shrubs can be simply estimated by measuring plant cover, which enables rapid estimation of shrubland carbon stock at large scales by using satellite data and repeated experiments over time. This non-destructive method using cover to estimate shrub biomass can be applied not only in arid ecosystems but also in alpine or subalpine environment.     

准噶尔盆地东南缘梭梭种子雨特征

为了研究梭梭种子散布规律,通过布设种子雨收集器结合室内实验分析,对准噶尔盆地东南缘梭梭种子雨特征进行了研究。研究显示:(1)梭梭种子雨的累积密度达到平均189粒/m2,其中有活力种子占约80%;(2)种子散布的高峰集中在11月初到11月15日时间段,其落种量占整个种子雨的65%。其后种子雨密度随时间逐渐减小;(3)整个种子雨过程,不同时期散落的种子雨质量存在差异,表现为不同时期散落种子的萌发率呈现出先增大后减小的趋势;(4)变异函数分析表明,梭梭种子雨在8.12 m的有效变程内,种子雨具有明显的空间格局,其由空间自相关和随机因素引起的空间异质性各占50.0%。准噶尔盆地东南缘梭梭种子雨密度大且质量较高,同时其时空分布异质性较高,这些特征均将影响梭梭种群的分布格局和种群更新。     

浙江天童太白山不同群落植物构型比较

植物构型是植株构件在空间上的分配方式,反映了植物对环境的响应策略。通过对浙江天童太白山海拔差异很小的栲树(Castanopsis fargesii)、小叶青冈(Cyclobalanopsis gracilis)和云山青冈(Cyclobalanopsis sessilifolia)群落类型中所有植株的树高、树冠厚度、树冠面积、叶片聚集度、枝下高和距地45 cm基径等植物构型性状,以及树冠曝光指数、土壤含水率、空气温湿度、土壤p H值和风速6个环境因子的测定,分别分析乔灌木层植物构型性状及性状关系在3个群落间的变化规律。结果表明:(1)从栲树到小叶青冈至云山青冈群落,灌木层的树高、树冠厚度、枝下高和距地45 cm基径增加,叶片聚集度减小;乔木层的树高、树冠厚度、树冠面积、枝下高和距地45 cm基径均减小,叶片聚集度增大;(2)3个群落灌木层构型性状间显著相关(P0.001),而乔木层只在中低海拔群落存在相关性;(3)从栲树到小叶青冈至云山青冈群落,乔灌木层的冠层曝光指数显著增加(P0.05);(4)多元逐步回归表明,树冠曝光指数对灌木层构型性状变异的贡献最大,而风速、土壤含水率和p H值对乔木构型性状的变异起主导作用。综上得知,天童太白山乔灌木植物在不同群落间存在构型分异,植物对光资源的竞争是引起灌木构型在不同群落间变化的主要驱动因子,而对乔木植物,其构型变化更多受到风速和土壤含水量的影响。     

浑善达克沙地6种灌木生物量模拟

在干旱半干旱区,乔木比较稀疏或难以存活,灌木往往在植被群落中占有很大的优势地位,其生态功能及生态学意义尤其值得重视。浑善达克沙地疏林草地是沙地顶级植物群落,其中乔木稀疏分布,而灌木在沙甸以及沙陇背风坡呈密集分布。灌木在固定沙丘、改良土壤、提供栖息地等方面具有重要的生态意义,其生物量组成也在沙地植被群落中占有很大比重。已往的研究中,灌木相比乔木通常处于次要地位,对灌木的研究尚不充分,灌木生物量的模拟方法亦多采用乔木生物量的模拟方法。然而灌木形态结构与乔木有明显差异,专门针对灌木的生物量模拟方法研究尚不多见。以6种沙地灌木为样本,基于异速生长模型,对比了若干地表测量指标对灌木生物量的预测能力,其中设计了一种更贴近灌木实际形态的圆台体积作为新的预测指标。研究结果表明:(1)在单因素指标中,相比高度和地径,冠幅与灌木生物量的相关性更强。(2)相比单因素指标,复合指标与灌木生物量之间的相关性更强。其中冠幅相关的复合指标更优于地径相关的复合指标。这预示着冠幅以及冠幅相关的复合指标对灌木生物量具有较好的预测能力。(3)圆台体积能进一步提高对灌木生物量的预测能力。相关分析和拟合评价结果显示,圆台体积与灌木生物量的相关性更强,拟合误差较小,并且对于不同的灌木种类,其相关性和拟合精度表现出较高的稳定性。这意味着圆台体积对于不同的灌木种类,均具有较好的生物量预测效果。因此建议,在灌木属性测量较为充分的情况下,圆台体积是更为理想的预测指标,而在测量不充分情况下,冠幅及其相关复合指标更适宜进行灌木生物量预测。研究结果最终建立了6种沙地灌木的圆台体积-生物量的异速生长模拟方程,为进一步研究沙地灌木的碳储量以及灌木在半干旱植物群落中的生态意义提供科学基础。     

半干旱黄土区坡面尺度柠条生长状况及影响要素分析

以半干旱黄土丘陵区典型小流域坡面大规模人工种植柠条林为例,基于坡面不同部位柠条生长状况和生境条件调查,定量分析了地形变化、土壤水分及灌木密度对柠条生长的直接、间接影响及其贡献率。结果表明:(1)东坡大株柠条生长明显好于南坡,下坡位柠条生长状况略好于中上坡位,其他各坡位之间柠条生长状况差异较小;(2)大株柠条生长与浅层土壤水分有正相关关系,而与灌木密度和深层土壤水分则呈负相关关系;大株柠条灌木高度、灌木纵截面积和冠幅体积对浅层土壤水分的响应敏感,冠幅长度对坡向和坡位的响应较为敏感,冠幅宽度对灌木密度的响应较为敏感;(3)地形和土壤水分变化解释了59.9%的大株柠条生长变异,其中坡向、坡位和浅层土壤水分是影响大株柠条生长的主导环境因子,它们分别解释了21.1%、16.0%和13.1%的柠条生长变化。研究认为半干旱黄土区人工植被恢复既要重视空间布局,也要在后期实施必要的管理措施以维持人工林地的稳定性。     

石羊河下游7种沙生灌木的构型比较

为了明确比较相同环境下不同灌木的构型特征,揭示其防风固沙机理,也为仿真模拟研究提供基础数据,该研究对石羊河下游的相同环境下,高度相似的梭梭(Haloxylon ammodendron)、油蒿(Artemisia ordosica)、沙蒿(A.arenaria)、花棒(Hedisarum scoparium)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)、白刺(Nitraria tangutorum)、红砂(Reaumuria kaschgarica)7种灌木的分枝角度、枝长和分枝数等构型指标进行测量分析。结果表明:(1)7种灌木中有6种的平均分枝角度自冠层内部向外逐渐变大,枝序级可分为四级,除油蒿外,其余灌木的冠层外枝均较长。(2)分枝分维数以红砂最大,其次为梭梭和白刺,沙拐枣和花棒最小;除梭梭外,其余灌木的总体分枝率都小于1。(3)除沙拐枣外,其余灌木的侧影面积随高度增加而增加,达到最大值后又逐渐减少。研究认为,生长在相似环境的灌木形成了不同构型,红砂、白刺、油蒿和花棒可归为密生枝型灌木,梭梭、沙拐枣和沙蒿则可定为疏生枝型灌木。     

Allometry of Prosopis glandulosa var. torreyana along a topographic gradient in the Chihuahuan desert

Abstract. The allometric relationships of trees in temperate and tropical forests are relatively well known, but not those of woody shrubs or transitional (shrub/tree) life forms. We explored the transition of Prosopis glandulosa var. torreyana from tree to shrub along a semi‐arid topographic sequence comprising of six landforms (hillslope, footslope, upper and lower bajada, playa and dune) with varying soil texture and water availability. In each landform, we measured P. glandulosa shoot pre‐dawn water potentials (Ψ) in one ‘dry’ and one ‘wet’ year. We also measured plant height, widest basal stem diameter, crown area and number of basal branches. Total basal stem area was calculated. We used simple (Model II linear regression) and expanded (incorporating an asymptote to height or crown area) allometry models to compare height with widest basal stem diameter and crown area with total basal stem area. There were significant correlations between maximum plant size and inter‐year Ψ means suggesting that soil water availability decreased down the topographical sequence. The height asymptote was statistically significant in all landforms and lower toward finer‐textured soils. On the other hand, crown area was a linear function of total basal stem area and was also site specific. Our results suggest that more basal branches are produced as plant height decreases in more stressful environments, effectively increasing crown area with a minimum investment in supporting tissues. The polymorphic characteristics of Prosopis may partly explain their occurrence in many arid and semi‐arid environments.     

Is the removal of aboveground shrub biomass an effective technique to restore a shrub‐encroached grassland?

Encroachment of woody plants into grasslands is a global phenomenon that has substantial impacts on pastoral productivity and ecosystem services. Over the past half century, pastoralists and land management agencies have explored various options to control woody plants in order to improve ecosystem services in shrub‐encroached grasslands. We examined the effectiveness of controlling the encroachment of the shrub Caragana microphylla into grassland in Inner Mongolia, China. We cut and removed all of the aboveground biomass from 450 shrubs, predicting that the effectiveness of this technique to control shrubs would depend on shrub morphology. Specifically, we expected that larger shrubs with more biomass would be more difficult to kill by cutting than smaller shrubs. A year after treatment, we found that cutting killed only 11% of the 450 treated shrubs, and of these, three‐quarters of the locations that they occupied reverted to grasses and one‐quarter to bare soil. Shrubs that survived the cutting treatment produced more stems and leaf biomass, and therefore had a greater leaf to stem ratio. Shrubs that died after cutting had a lower crown area and basal area, and less stem biomass than shrubs that resprouted within 12 months of cutting. There were no effects of shrub height on the fate of treated shrubs. Cutting had no effect on understory plant cover or richness, but reproductive plants were taller under shrubs that were not cut. Overall, our study showed that removing aboveground shrub biomass by cutting is an ineffective technique for “restoring” the original grassland community unless shrubs are very small. Strategic targeting of small shrubs would be a more effective technique for controlling the spread of C. microphylla in the long term.