内蒙古草原大针茅群落地上生物量与降水量的关系

根据中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站在大针茅样地(面积500m×500m,地理坐标43°32′20″～43°32′40″N116°33′00″～116°33′30″E)的地上生物量与气候观测资料,利用SPSS分别进行大针茅群落地上生物量与年降水量、月降水量关键时期(4～6月份与6～8月份)降水量以及1～7月份总降水量的相关分析;对年降水量接近的1982、1983和1989年(分别为283.2mm,289.9mm,287.2mm)的地上生物量进行方差分析;运用积分回归模型模拟了降水的季节分配对群落生物量的影响。结果表明:(1)群落生物量的年际变化与年降水、月降水、关键时期降水(4～6月份和6～8月份)以及1～7月份降水量的变化没有显著的相关性(p>0.1);(2)在年降水量接近的年份,群落的地上生物量之间存在显著差异。降水量季节分配的变化对地上生物量的影响还有待于进一步研究。     

不同草原类型针茅根部内生真菌群落结构

为了解我国北方不同草原类型中针茅根部内生真菌的群落结构及多样性变化,从新疆、甘肃、内蒙古3省(区)选择了6种不同草原类型(亚高山草甸、高山草甸、戈壁、荒漠草原、典型草原和草甸草原),进行针茅根部组织内生真菌的研究.共分离得到针茅根部内生真菌213株,根据序列的相似性(以97%为阈值),共获得51个真菌分类操作单元(OTUs),覆盖了4门7纲23科27属.在门的水平上子囊菌门真菌为绝对优势菌群,占分离真菌总数的93.4%,在各草原类型中均有分布;6种草原类型中针茅根部内生真菌的优势属差别较大,仅子囊菌门的镰孢菌属为各草原类型共有优势属,占分离真菌总数的41.3%,亚高山草甸的微结节霉属、高山草甸的Saccharicola和短梗霉属、戈壁的弯孢属和根霉属以及草甸草原的木霉属,为各草原类型中针茅根部内生真菌的优势属.高山草甸针茅根部内生真菌群落覆盖的门和属最多,Margalef丰富度指数和香农多样性指数最高,均匀度指数仅次于荒漠草原;而荒漠草原的Margalef丰富度指数最低,典型草原的多样性指数和均匀度指数最低.高山草甸和荒漠草原的内生真菌群落结构与其他草原类型之间的相似性系数都较低,分别为0.12～0.25和0.13～0.22,其他几种草原类型之间相似性相对较高,尤其是典型草原和草甸草原之间相似性系数为0.60.冗余分析(RDA)表明,海拔和纬度是影响6种草原类型中针茅根部内生真菌群落结构变化的主要环境因子.     

中国西北针茅草原的基本群落特征

西北针茅(Stipa sareptana var. krylovii)群系是亚洲中部地区特有的典型草原之一, 也是生态适应性最广的草原类型, 向东可以在呼伦贝尔高原与草甸草原重叠分布, 向西可以在乌兰察布高原、天山等地区与荒漠草原形成复合分布, 向南可分布至黄土高原与暖温带草原镶嵌分布, 还可在青藏高原的东缘与高寒草原混生。该研究调查了中国西北针茅群系的主要植被类型, 通过对117个样地的调查数据分析, 量化描述了该群系的基本群落特征。结果表明, 中国西北针茅群系共有种子植物336种, 分属于36科131属, 物种数大于15的科有禾本科、菊科、豆科、蔷薇科、藜科和百合科; 物种存在度等级划分中, I级(0-20%)植物占比91.67%, 多为群落中的偶见种或稀有种, 最为常见的植物除西北针茅外, 也有糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)、冰草(Agropyron cristatum)、 草(Koeleria cristata)、二裂委陵菜(Potentilla bifurca)、猪毛菜(Salsola collina)、细叶韭(Allium tenuissimum)和羊草(Leymus chinensis)等; 生活型组成上以地面芽植物最多, 占66.37%; 水分生态类型以旱生植物最多, 占61.19%; 区系地理成分以东古北极植物占优势, 占33.33%。基于群落学-生态学分类原则, 将西北针茅群系划分为6个群丛组, 45个群丛。     

中温型草原和暖温型草原大针茅+羊草群落结构特征的比较

运用植被水平地带性原理在南北样带（NSCT）草原生物群区中温型草原和暖渐型草原内的典型草原地带各选择一个研究站点,于1999-2000年5-9月份对大针茅 羊草群落的数量结构、α多样性、生活型功能群组成、地上生产结构、C3和C4植物组成及群落生长动态特征进行了比较研究。结果表明：暖温型草原群落高度（h）、生态优势度（C）、C4植物比例（％）和单位叶速率（ULR）较高,生长动态曲线呈双峰型且第1峰大于第2峰;中温型草原物种丰富度（R）、群落密度(d)、物种多样性（H'）、群落均匀度（E）、F/C值、叶面积指数（LAI）、叶面积持续时间（LAD）和干物质生产能力（P）较高,生长动态曲线呈单峰型,初期生长较快。虽然两站点平均降水量相近,但温度、热量差异较大,年蒸发力不同,并影响到天然降水及土壤水分、养人供给的有效性,可能是导致其群落结构与生长动态差异的主要原因。     

呼伦贝尔草甸草原优势种贝加尔针茅根系组织和地上部分凋落物的分解

采用凋落物分解袋法, 研究了呼伦贝尔草甸草原主要优势种贝加尔针茅(Stipa baicalensis)根系组织和地上部分凋落物分解的季节动态以及凋落物的放置位置(置于地表和15 cm土壤表层)对分解的影响。结果表明, 置于表层土壤中的根系组织和地上部分凋落物的分解速率比置于地表的快, 但是根系组织在两个放置位置分解的差异不显著。无论置于地表还是置于表层土壤中, 地上部分凋落物的分解均快于根系组织的凋落物分解。在分解过程中, 凋落物碳(C)损失的季节变化模式与重量损失相似; 而氮(N)变化模式明显不同, 地上部分凋落物表现为释放—累积—释放, 根系则表现为释放—累积, 并且地上部分或者根系在不同放置位置中N含量变化的差异较小。地上部分和根系组织凋落物的初始化学组成的差异可能是导致其分解过程差异显著的主要原因, 其次的原因才是土壤含水量。因此, 该地区未来环境温度、湿度因子的变化将会显著影响贝加尔针茅地上部分凋落物的分解过程, 而对根系组织凋落物的分解作用较小。     

羊草草原和大针茅草原地上和地下部分生物量的分配

研究植物群落生物量在地上和地下部分的分配,是草原生态系统物质循环的重要内容,1981、1985和1989年作者对内蒙古羊草草原和大针茅草原地上和地下部分生物量的季节动态     

中国戈壁针茅草原的分布、群落特征和分类

戈壁针茅(Stipa tianschanica var. gobica)草原主要分布于荒漠草原区的石质丘陵或石质山坡, 向东可以分布在典型草原区的石质丘陵或山地, 向西也可以分布在荒漠区的石质山坡上。该研究调查了中国戈壁针茅草原的主要植被类型, 通过对115个样地的样方数据分析, 量化描述了这一草原类型的主要植物群落特征。结果表明, 中国戈壁针茅草原共有维管植物272种, 隶属于38科127属; 其中裸子植物3种, 隶属于1科1属; 被子植物269种, 隶属于37科126属, 物种数大于等于10种的科为: 菊科、禾本科、豆科、蔷薇科、百合科、藜科、石竹科; 戈壁针茅草原植物区系的生活型谱以地面芽植物为主, 共178种植物, 占总种数的65.44%; 水分生态类型以旱生植物为主, 共120种, 占总种数的44.12%; 植物区系地理成分上以东古北极分布种和亚洲中部分布种(含其变型)最多, 分别为82种和80种, 占总种数的30.14%和29.41%; 盖度等级划分上以0.1%-1.0%的盖度最多, 共174种, 占总种数的63.97%; 恒有度等级划分上以I级(0-20%)的物种数最多, 共258种植物, 占所有植物种数的94.85%。基于群落调查数据, 按照群落-外貌分类原则, 将戈壁针茅群系划分为8个群丛组106个群丛。     

中国石生针茅草原的分布、群落特征和分类

石生针茅(Stipa tianschanica var.klemenzii)草原是中国荒漠草原最具代表性的植被类型。该文利用2010–2016年生长季的野外调查数据并结合已有文献资料,对中国石生针茅草原的生态地理分布、群落学特征以及类型划分进行了全面系统的分析。结果表明:中国石生针茅草原主要分布在内蒙古锡林郭勒高原西部和乌兰察布高原,常分布在棕钙土基质的高平原上;分布区气候干旱,群落高度、盖度、生物量和物种丰富度较低;根据80个样地的数据统计,石生针茅草原共记录到种子植物165种,隶属于29科85属,其中以偶见种(存在度20%)居多,占87%,常见种和恒有种较少,存在度大于50%的物种有石生针茅、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、细叶韭(Allium tenuissimum);物种生活型以地面芽植物和一年生植物居多,分别占55%和20%;水分生态类型以典型旱生植物居多,占47%,其次为强旱生植物和中旱生植物;区系地理成分以亚洲中部和东古北极成分为多,分别占37%和26%;根据生活型和物种的优势度,石生针茅群系可划分为6个群丛组、29个群丛。     

羊草+大针茅草原退化群落优势种群空间点格局分析

草原退化的特征主要表现为群落生产力的大幅下降和植物个体的小型化, 同时, 退化的草原生态系统与一定强度的放牧压力保持平衡而相对稳定。该文应用摄影定位法测定了羊草+大针茅草原退化群落中4个优势种群羊草(Leymus chinensis)、米氏冰草(Agropyron michnoi)、大针茅(Stipa grandis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)的空间格局。点格局分析结果表明: 在空间分布格局上, 4个优势种群均偏离完全随机模型和泊松聚块模型, 而符合嵌套双聚块模型, 也就是说, 其空间格局表现为聚集分布, 且在大聚块中分布着较高密度的小聚块。严重退化的草原群落中优势种群的嵌套双聚块空间分布格局当属一种集体行为, 是种群适应过度放牧压力的一种表现形式, 为过度放牧导致的退化草原群落的主要特征之一。这种生态学现象同植物个体小型化一样, 是种群易化(正相互作用)的结果。在过度放牧的胁迫下, 种群通过改变个体性状及个体在空间的分布状况实现自我帮助, 以抵御外界的放牧压力达到自我保护, 从而维持退化草原生态系统与放牧压力间的相对平衡。     

降水变化对内蒙古典型草原地上生物量的影响

降水格局的变化是气候变化影响干旱和半干旱区草原植物群落结构和功能的关键过程。作为植物群落结构和功能的基本组成单位——植物功能群——对气候变化的响应差异明显。有关不同植物功能群如何响应降水格局的研究,有助于揭示气候变化对干旱与半干旱区生态系统关键功能与过程稳定性的变异机制。该文利用1982–2015年的典型草原群落地上生物量长期动态监测数据及其所对应的气候数据,系统揭示降水变化对干旱与半干旱区生态系统生产力的影响。主要研究结果如下:1)1982–2015年内蒙古典型草原区降水变化特征明显,主要表现在降水集中度呈显著的降低趋势;小降水事件(≤5 mm)明显增多。2)降水变化导致群落生物量呈下降趋势。其中,多年生丛生禾草的生物量呈上升趋势;一二年生植物、多年生杂类草、多年生根茎禾类草的生物量均呈下降趋势。3)群落生物量与生长季降水量、降水集中度呈显著的正相关关系。各功能群中,多年生杂类草、半灌木和生长季降水量呈显著正相关关系,灌木与降水集中度呈显著负相关关系。4)群落生物量与各等级降水的频率相关性均不显著,但与I–II类(0.1–10mm)降水贡献率显著负相关。各功能群中,多年生杂类草与I类降水(0.1–5.0mm)的发生频率和降水贡献率均呈显著的负相关关系,与VI类降水(20–25 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。多年生根茎禾类草和VIII类降水(35 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。说明小降水事件的增加将显著降低群落的地上生物量,小降水事件对干旱、半干旱区植被生长具有重要的生态学意义。     

降水变化对内蒙古典型草原地上生物量的影响

降水格局的变化是气候变化影响干旱和半干旱区草原植物群落结构和功能的关键过程。作为植物群落结构和功能的基本组成单位——植物功能群——对气候变化的响应差异明显。有关不同植物功能群如何响应降水格局的研究, 有助于揭示气候变化对干旱与半干旱区生态系统关键功能与过程稳定性的变异机制。该文利用1982-2015年的典型草原群落地上生物量长期动态监测数据及其所对应的气候数据, 系统揭示降水变化对干旱与半干旱区生态系统生产力的影响。主要研究结果如下: 1) 1982-2015年内蒙古典型草原区降水变化特征明显, 主要表现在降水集中度呈显著的降低趋势; 小降水事件(≤5 mm)明显增多。2)降水变化导致群落生物量呈下降趋势。其中, 多年生丛生禾草的生物量呈上升趋势; 一二年生植物、多年生杂类草、多年生根茎禾类草的生物量均呈下降趋势。3)群落生物量与生长季降水量、降水集中度呈显著的正相关关系。各功能群中, 多年生杂类草、半灌木和生长季降水量呈显著正相关关系, 灌木与降水集中度呈显著负相关关系。4)群落生物量与各等级降水的频率相关性均不显著, 但与I-II类(0.1-10 mm)降水贡献率显著负相关。各功能群中, 多年生杂类草与I类降水(0.1-5.0 mm)的发生频率和降水贡献率均呈显著的负相关关系, 与VI类降水(20-25 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。多年生根茎禾类草和VIII类降水(>35 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。说明小降水事件的增加将显著降低群落的地上生物量, 小降水事件对干旱、半干旱区植被生长具有重要的生态学意义。     

羊草草原地上生物量的预测

采用数量化理论对羊草草原地上生物量进行了预测 ,建立了 2个数学预测模型。检验结果表明 ,地上生物量预测值与实测值的相关性显著 ,地上生物量的鲜重和干重的复相关系数分别达到了 0 97和 0 95。在影响羊草草原地上生物量的生态因素和植被特征因素中 ,按其对生物量形成的贡献大小 (以得分范围衡量 ) ,贡献最大的为测定生物量时前一个月的降雨量 ,其次为土壤全氮含量 ,再次为测定生物量时前一个月≥ 1 0℃的积温 ,小于这三个生态因子影响大小的因素依次为草群总盖度、草群平均高度和羊草种群生长状况。所建模型不但包含了生态因素对地上生物量的影响 ,而且也包含了植被特征因素对地上生物量的影响 ,为准确预测草地生物量提供了一条新途径     

不同草原类型针茅根部可培养内生细菌群落结构及其功能

为了研究我国北方草原针茅根部内生细菌的群落结构多样性与功能,从新疆、甘肃、内蒙3省区6个草原样地(亚高山草甸、高山草甸、戈壁、荒漠草原、典型草原和草甸草原)采集针茅根样品。通过严格的表面消毒和平板分离,共获得针茅根部内生细菌200株,分布在4门7纲28属。其中,芽孢杆菌属细菌为针茅根部绝对优势属,约占总菌株数的1/2。在戈壁采集的样品中以假单胞菌属为优势属,其余5个样地样品中均以芽孢杆菌属为优势属。亚高山草甸的Shannon多样性指数最高,典型草原和草甸草原覆盖的属最多,丰富度指数和均匀度指数均较高,而高山草甸覆盖的属最少,Shannon多样性指数、丰富度指数及均匀度指数均最低。各样地间内生细菌种群相似性系数在0.25~0.61,其中高山草甸与其他草原类型的相似性系数均很低,为0.25~0.33,其次是戈壁和荒漠草原的相似系数。另外,在200株内生细菌中,73株具有产生IAA的能力,35株有溶磷活性,23株有拮抗病原真菌的能力,20株有固氮活性,6株具有解钾活性。从样地分布来看,各样地产IAA的菌株也最多,尤其是高山草甸、亚高山草甸和荒漠草原。溶磷菌株在高山草甸所占比例较大,拮抗菌株在亚高山草甸所占比例较大,而固氮菌在荒漠草原所占比例较大,解钾菌株在各样地所占比例均较小。各功能菌株分布在25个属中,多样性较高,其中芽孢杆菌属和假单胞菌属具有多种功能菌株,在各样地所占比例也较高,可能是针茅根部重要的内生细菌。本研究还获得了14株生物学功能较强的菌株,具有潜在的应用价值。     

羊草和大针茅群落光合速率的比较研究

本研究用同化箱法,在野外条件下测定了羊草群落和大针茅群落的光合速率日进程和季节变化。得到如下结果：1;在整个生长期中,测得羊草和大针茅两群落光合速率的日进程都属双峰型,上、下午,各有一个高峰,但一般以上午峰值较高。2．羊草和大针茅两群落日净光合量的季节变化趋势是相似的。自返青后迅速的提高,到7月上旬达最大值,羊草和大针茅两群落的日净光合量分别为31.68和11.5 gCO2／m2d,随后逐渐降低。3.两群落光合能力的大小,峰值的高低和出现的早晚、中午光合降低的幅度以及季节变化的特点等都与植物生长发育阶段和环境条件有密切的关系。 4．羊草群落各阶段的瞬时光合、日净光合,LAI和生物量等都高于相近时期的大针茅群落。但在环境条件较差(干旱)时,羊草群落光合增加的幅度要比环境条件好时小。5．大针茅群落要比羊草群落耐旱,对不良环境的适应能力强,但在条件较好时增产幅度小。     

不同放牧率对大针茅种群结构的影响

 采用连续放牧的方式研究了不同放牧率对大针茅(Stipa grandis)种群结构的影响。研究结果表明：在一定放牧率范围内,单丛分蘖密度随着放牧率的增加而增加,超过这个范围,单丛分蘖密度下降;单位面积生殖枝数、结实数和种子重随放牧率的增加而下降,种子千粒重在轻度和中度放牧率下最大;不同年龄株丛的分蘖密度存在很大差异,老龄株丛的分蘖密度最大,其次是成年株丛,幼龄株丛最小;轻度和中度放牧率能够刺激成年和老龄株丛分蘖,增加其单丛分蘖密度;老龄株丛在种群的有性生殖中占有重要地位,其生殖枝数目高于成年株丛。     

草地利用方式对典型草原大针茅种群空间异质性的影响

以内蒙古锡林郭勒盟典型草原为研究对象,以野外实地调查的数据为基础,采用半方差函数和克里格插值法,分析了割草(M)、放牧(G)和围封(CK)样地中大针茅种群(Stipa grandis)小尺度空间分布异质性。结果表明:大针茅种群密度表现为割草样地最高,放牧样地次之,围封样地最低(P0.05);其中围封样地大针茅种群的结构比为95.3%,具有较强的空间自相关性,而刈割和放牧样地大针茅种群的结构比分别为70.2%和62.5%,属于中等程度的空间自相关性,大针茅种群的空间异质性表现为割草样地放牧样地围封样地;通过拟合半变异函数图,得到围封、放牧和割草样地大针茅种群空间分布最优模型分别为高斯模型、球状模型和球状模型;围封样地大针茅空间变异主要受结构因素的影响而趋于简单化分布格局,割草和放牧样地大针茅空间变异受到结构因素和随机因素的共同作用而表现为密度较大的斑块和密度较小的斑块镶嵌分布格局。