不同海拔矮嵩草与火绒草种群分布格局及空间关联性

研究植物种群的分布格局及空间关联性是揭示植物种群与环境间关系、自身特性以及种间相互作用的一种重要手段。本研究以甘南高寒草甸为对象,沿海拔梯度(2900、3500、3800 m)设置3个样地,采用Ripley K函数对不同海拔矮嵩草(Kobresia humilis)与火绒草(Leontopodium nanum)种群的空间分布格局及种间关联性进行了分析。结果表明:(1)随着海拔的上升,矮嵩草种群的重要值、盖度、株数等呈递增趋势,火绒草种群的重要值、盖度、株数等则呈递减趋势。(2)矮嵩草种群在不同海拔的研究尺度内均表现为聚集分布,但其聚集的程度有所不同;火绒草种群在海拔2900 m处呈聚集分布状态;海拔3500 m处,火绒草种群在0～2.8 m尺度上呈聚集分布,但其聚集强度随着研究尺度的增加而逐渐减弱,最终转变为随机分布; 3800 m处,火绒草种群在0～2 m尺度内呈聚集分布,在较大尺度(2～5 m)上呈随机分布。(3)海拔2900 m处,矮嵩草与火绒草种群在小尺度(0～1.1 m)内表现为正相关,较大尺度上表现为无相关;海拔3500 m处,在整个研究尺度内表现为负相关;海拔3800 ...     

围封对退化矮嵩草草甸群落结构和主要种群空间分布格局的影响

通过研究围栏封育1年后中度退化的矮嵩草草甸(夏季牧场)群落结构的变化,探讨主要植物种群在小尺度(50 cm×50 cm)上的空间分布格局,并从生活史特征和生态适应对策等角度探讨产生和维持这些格局的机理。结果表明,围封1年显著降低了群落中主要种群矮嵩草(Kobresia humilis)、高山唐松草(Thalictrum alpinum)和雪白委陵菜(Potentilla nivea)的重要值,而增加了线叶龙胆(Gentiana farreri)的重要值;显著增加了群落的地上生物量和总生物量,但对地下生物量和群落多样性的影响不显著。围封使退化矮嵩草草甸主要种群矮嵩草、高山唐松草、珠芽蓼(Polygonum viviparum)、线叶嵩草(Kobresia capillifolia)和金露梅(Potentilla fruticosa)等空间分布格局从放牧后的随机分布向聚集分布发展,而雪白委陵菜、重齿风毛菊(S.katochaeteMaxim)、矮火绒草(Leonto-podium nanum)和美丽风毛菊(Saussurea pulchra)等种群的空间分布格局没有发生改变;但黑褐苔草(Carex atro-fusca)的空间格局从放牧后的聚集分布转向随机分布。因此,退化的矮嵩草草甸在围封的初始阶段,由于避免了家畜的选择性采食及其践踏作用,首先可能是使主要种群的空间分布格局有从随机分布向聚集分布变化的趋势,从而使小尺度的种间隔离来降低种间的竞争强度,从而改变了不同物种对资源和空间的竞争能力,进而推动群落物种组成和结构的恢复演替。     

甘南亚高寒草甸坡向梯度上矮嵩草与珠芽蓼种群点格局及其关联性

种群的空间分布格局及关联性可以反映种群演替方式和环境因子改变的适应策略。矮嵩草(Kobresia humilis)与珠芽蓼(Polygonum vivipurum)是甘南亚高寒草甸的主要物种,通过野外群落调查,运用Ripley K函数,分析了不同坡向的矮嵩草与珠芽蓼种群的空间分布格局及种间关联性。结果表明:矮嵩草和珠芽蓼在3个坡向上的分布具有明显差异,随着坡向由北坡向南坡的转变,矮嵩草种群的株数、盖度及生物量不断增加,而珠芽蓼种群则不断减少;在北坡,矮嵩草种群在0~2.2 m呈现出聚集分布,随着尺度的增加聚集强度减弱并趋向于随机分布,珠芽蓼种群均以聚集分布为主;在西坡,矮嵩草与珠芽蓼种群在0~0.8 m范围呈聚集分布,在2.3 m以上范围内趋向于随机分布;在南坡,矮嵩草与珠芽蓼分布格局在研究尺度内均表现出随机分布;在北坡,这两种物种在0~1 m范围内表现为正相关,西坡为种间在0~1.3 m范围内负关联;随着尺度的增加种间关联度在这两个坡向上均趋向于不相关,而这两个物种在南坡也表现出不相关;矮嵩草和珠芽蓼种群空间格局及关联性有助于我们认识亚高寒草甸种群的种内与种间竞争过程、多样的生态策略及群落演替趋势。     

藏北高原自东向西样带典型植物群落中矮嵩草与紫花针茅小尺度空间格局变化

植物群落中物种的小尺度空间格局,如聚集、随机和扩散分布,因环境条件而改变,反映了植物在不同环境条件下的生态适应策略。藏北高原区自东向西逐渐由亚寒带半湿润区向温带干旱区过渡,群落内物种多样性和物种组成发生了极大的改变。2012年7—8月份,在藏北高原自东向西选择了8个不同地区的典型草原植物群落进行样方调查,分析了植物群落物种组成、物种多样性以及矮嵩草(Kobresia humilis)和紫花针茅(Stipa purpurea)两个种群的小尺度空间格局。结果显示:物种丰富度和矮嵩草的相对盖度均与年均降水量呈显著正相关;自东向西,矮嵩草种群则由扩散向随机格局转变,而紫花针茅种群由随机向扩散转变;在年均降水量最低的地区两个种群之间呈空间隔离关系。矮嵩草和紫花针茅种内及种间小尺度空间格局变化是在藏北高原自东向西样带梯度上影响两者共存的重要机制。     

宁夏荒漠草原蒙古冰草(Agropyron mongolicum)种群小尺度空间分布及其关联性

植物种群的空间分布格局及其关联性不仅反映种群的生态调控能力和环境可塑性机制,也是其在群落中地位与生存能力的外在表现。在宁夏盐池县,选择以蒙古冰草为优势种的荒漠草原为对象,按丛径将蒙古冰草个体划分Ⅰ级株丛(0—5 cm)、Ⅱ级株丛(5.1—10 cm)、Ⅲ级株丛(10.1—15 cm)、Ⅳ级株丛(15.1—20 cm)和Ⅴ级株丛(﹥20 cm)5个株丛级,采用点格局分析中的O-ring函数统计方法,分析了蒙古冰草种群的株丛结构、各级株丛的空间分布格局及关联性。结果表明:(1)蒙古冰草种群中Ⅰ、Ⅱ级株丛占比(79.24%)明显高于Ⅳ、Ⅴ级株丛占比(8.46%),种群中可供更新的幼苗充足,种群表现出良好的发展趋势。(2)在小尺度范围内,蒙古冰草Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级株丛主要表现为聚集分布,而且个体越小聚集程度越高,随尺度的增大,逐渐过渡到随机分布和均匀分布,Ⅳ、Ⅴ级株丛在所有尺度上均为随机分布。(3)蒙古冰草种群Ⅰ级株丛与Ⅱ、Ⅲ级株丛,Ⅱ级株丛与Ⅲ级株丛在小尺度内呈显著正关联,随研究尺度的增大趋于无关联,其余各级株丛在0—5 m尺度上主要呈无关联。     

高寒退化草地甘肃臭草种群分布格局及其对土壤水分的响应

植物种群对土壤水分响应的异质性是其格局形成和演变的环境基础.在石羊河上游的高寒草地,运用点格局分析法和群落调查法,研究了甘肃臭草单一优势种群斑块发育过程中的种群小尺度点格局和土壤水分特征.在4个发育阶段甘肃臭草种群的空间格局由聚集分布过渡为随即分布,土壤水分均呈现出从斑块中心向边缘增大的趋势;在斑块形成、扩散、稳定阶段,甘肃臭草斑块以类似“同心圆”的方式向周围土壤水分高的空间扩散,斑块半径由0.5m扩大至1.5m,种群的高度、密度、盖度由斑块中心向边缘递减;在衰退阶段斑块中心出现裸斑,种群的高度、密度、盖度以类似“同心圆”方式从中心向边缘逐层递增.在甘肃臭草斑块消长过程中,种群的分布格局和主要生物学特征与土壤水分之间不同阶段表现出不同的对应关系.     

模拟增温对青藏高原多年冻土区小嵩草和藏嵩草生长与抗氧化特征的影响

采用开顶式增温小室(OTCs)方法模拟气候变暖,分别选取青藏高原腹地风火山地区高寒小嵩草草甸和高寒藏嵩草沼泽草甸优势物种小嵩草和藏嵩草为研究对象,对比分析增温处理下两种优势物种叶片的形态与生理特征变化,从而探索高寒植物对气候变暖的内在响应机理.结果表明: 增温显著增加了小嵩草叶片长度(40.0%)和叶片数量(72.7%),也显著增加了藏嵩草株高(11.9%)和叶片长度(19.3%),促进了两种优势植物的形态生长和地上生物量增加.增温处理下小嵩草和藏嵩草叶片的膜透性(电导率),活性氧(过氧化氢和超氧阴离子自由基),超氧化物歧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶和过氧化氢酶活性,丙二醛含量均没有显著变化.但抗坏血酸和游离脯氨酸含量在藏嵩草叶片内分别显著增加了29.8%和53.8%,而在小嵩草叶片内没有明显变化.可见,增温下小嵩草和藏嵩草均能够维持正常的抗氧化水平,以维持该区域优势植物生长;但藏嵩草生理过程对增温更加敏感.     

长期增强UV-B辐射对高寒矮嵩草草甸植物光合作用的影响

以高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸地区的强光和天然太阳短波辐射为背景,在植物生长季每天人工增补15.8 kJ·m-2的辐射剂量,模拟平流层臭氧破坏5%时近地表面增加的太阳UV-B辐射强度,探讨高寒矮嵩草草甸植物光合作用对UV-B辐射增强的响应.结果显示:(1)长期增强UV-B辐射对高寒矮嵩草草甸大多数植物的光合作用没有明显的负面影响;其中异针茅(Stipa aliena)、苔草(Carex atrofusca)、黄芪(Astragalus sp.)的光合作用受到抑制,但棘豆(Oxytropis ochrocephala)、异叶米口袋(Gueldenstaedtia multiflora)、鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)、柔软紫菀(Aster flaccidus)、羌活(Notoperygium forbesii)的净光合速率和表观量子效率增加,这与它们的形态特征,气孔因素以及水分利用效率有关.(2)长期增强UV-B辐射使高寒矮嵩草草甸大多数植物的类胡萝卜素含量增加,叶绿素a/叶绿素b比值和类胡萝卜素/叶绿素比值升高,这更有利于植物吸收更多的紫外辐射,减少UV-B辐射增加对高寒矮嵩草草甸植物的伤害,起到了光合保护的作用,有利于植物光合作用的进行,也是高寒矮嵩草草甸植物适应环境的一种策略.研究表明,长期增强UV-B辐射不会减少高寒矮嵩草草甸生态系统的初级生产力.     

高寒矮嵩草草甸植物温度叶扩散导度、蒸腾作用与水势

高寒草甸是分布在高寒地区的一种独特的植被类型,由于长期处于较低的气温、低气压和强日辐射等自然环境条件下,植物经过长期的自然选择和适应,在生理生化及形态结构等方面具有明显的适应特征。自1986年至今,在2000—4000m不同海拔地区调查取样,对高寒植物生理生态及生化等方面进行了较为系统的研究,本文将对高寒矮嵩草草甸植物温度叶扩散导度、蒸腾作用与水势研究报道如下。     

西藏东达山3种嵩草属植物气孔特征沿海拔的变化

嵩草属(Kobresia)植物是藏东南高山草甸的优势种和建群种,对该区畜牧业发展和维持生态系统平衡起着重要作用。选择西藏左贡县东达山为研究地点,从林线开始,海拔每升高约100m设置1个样带直至高山草甸分布边缘,共8个样带,调查各样带中物种的组成及盖度,并依据相对盖度和相对频度计算3种嵩草植物矮生嵩草(K.humilis)、线叶嵩草(K.capillifolia)和大花嵩草(K.macrantha)在群落中的重要值,同时取样观察它们叶片远、近轴面表皮细胞形态,测量气孔长度及保卫细胞宽度,计算气孔密度,探讨嵩草属植物对海拔梯度的适应性。结果表明:(1)3种嵩草属植物叶表皮细胞均呈波浪状,气孔器仅分布于远轴面,近轴面无气孔器分布。(2)3种嵩草属植物气孔密度沿海拔梯度的变化均呈单峰曲线分布格局,且在海拔4 537m样带处达到最大值,并表现为矮生嵩草(777.6个/mm2)线叶嵩草(476.4个/mm2)大花嵩草(414.3个/mm2)。(3)随海拔的增加,矮生嵩草和线叶嵩草气孔长度显著增大(P0.05),而保卫细胞宽度显著减小;但大花嵩草气孔长度随海拔的升高而显著减小,保卫细胞宽度基本保持不变。(4)矮生嵩草和线叶嵩草气孔密度、长度和保卫细胞宽度与海拔梯度均显著相关,气孔特征对海拔梯度变化的敏感程度高,与其在群落中重要值高的分布特征一致;而大花嵩草仅气孔密度和长度与海拔梯度显著相关,气孔特征对海拔梯度变化的敏感性低,与其在群落中重要值低的分布特征一致;嵩草属植物气孔密度、长度和保护细胞宽度与海拔梯度之间的相关性,反映出它们在海拔梯度上对生境的适应程度。可见,3种嵩草属植物气孔特征对海拔梯度上生境变化的适应性不同,从而影响它们在群落中的分布范围和物种优势度,其中矮生嵩草和线叶嵩草对环境变化敏感,而大花嵩草对环境变化相对不敏感;保卫细胞宽度与气孔长度同样对植物适应环境变化起重要作用。     

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.     

退化草地甘肃臭草和冷蒿种群空间格局及关联性

空间格局和空间关联性是研究种群扩散、群落演替及生物与环境间相互作用的重要手段.在石羊河上游高寒退化草地,运用点格局分析法,对不同演替阶段甘肃臭草和冷蒿的地上生物量、高度、空间格局及关联性进行了研究.结果表明:甘肃臭草在斑块没有形成阶段(CK)和斑块形成阶段(A),所有尺度上为聚集分布,在斑块扩散(B)、稳定(C)和衰退阶段(D),从聚集向随机过渡,随着聚集尺度减少、聚集强度下降,植株高度和地上生物量先增加后减少;冷蒿在各阶段均从聚集分布向随机分布过渡,随着聚集尺度增加,聚集强度增强,植株高度和地上生物量先减少后增加.CK、A、D阶段甘肃臭草和冷蒿之间表现为显著正关联,在B阶段从显著负关联过渡到关联性不显著.在放牧干扰影响下,地上生物量和高度的变化与种群空间格局及关联尺度转换的对应关系反映了退化草地植物种群竞争与生态适应性策略.     

甘肃臭草型退化草地优势种群空间格局及其关联性

空间格局和空间关联性是研究种群扩散和群落演替的重要方法。在石羊河上游高寒退化草地,运用点格局分析法,对不同演替阶段甘肃臭草和阿尔泰针茅的格局及关联性进行了研究。结果表明:甘肃臭草在没有形成斑块(CK)和斑块形成阶段(A),所有尺度上为聚集分布,在斑块扩散(B)、稳定(C)和衰退阶段(D)分别在0-90 cm、0-70 cm和0-40 cm上为聚集分布,90-100 cm、70-150 cm和40-150 cm为随机分布;阿尔泰针茅在CK阶段所有尺度上为随机分布,在A、B、C阶段分别在0-47 cm、0-75 cm、0-130 cm上为聚集分布,在47-50 cm、75-100 cm和130-150 cm上为随机分布,D阶段在所有尺度上为聚集分布;从CK-D阶段,甘肃臭草和阿尔泰针茅之间的关联性由显著负关联向关联性不显著转变,负关联显著程度先增强,后减弱;甘肃臭草种群从CK到D样地,种群领地密度先增大后减小,阿尔泰针茅种群领地密度逐渐减小。优势种替代过程中,种内竞争和种间竞争的相互转化影响格局的分布类型,竞争的不对称性影响关联性程度的强弱。     

矮嵩草草甸主要植物气孔分布及开闭规律与蒸腾强度的关系

本文研究了高寒矮嵩草草甸6种植物叶片气孔的分布、密度和开闭日变化规律与蒸腾强度的关系。结果表明：多数植物上下表皮均有气孔分布,而矮嵩草的气孔集中分布在下表皮,羊茅的气孔集中分布在上表皮。同一植物类群中,叶片气孔密度大者,植物蒸腾强度也相对较高。气孔日变化是在日出后,随气温和大气湿度的变化而变化,在9时和午后3时气孔几乎全部张开,然后逐渐关闭。植物蒸腾强度随气孔开闭而发生变化,矮嵩草的蒸腾强度在11时左右达到峰值;垂穗披碱草和美丽风毛菊是在午后1时达到峰值,植物没有“午睡” 现象。     

高寒草甸矮嵩草的环境适应性研究进展

青藏高原高寒草甸的建群种矮嵩草(Kobresia humilis)以自身重要的生态价值、营养价值、耐寒耐牧和高抗逆性, 对该地区生态环境的稳定和畜牧业的发展具有重要意义。由于全球气候变暖, 长期超强度的放牧压力和啮齿动物的破坏活动, 使矮嵩草的生存和发展受到严重破坏, 使高寒草甸生态系统受到了一系列既有的或潜在的影响。因此,学者们从各方面研究矮嵩草及其生态系统, 以期实现矮嵩草草甸草地的可持续利用。总结了矮嵩草的资源特性、矮嵩草对自然干扰和人为干扰环境的适应, 以及适应环境的形态结构和生理生态特征等方面的研究进展, 旨在为今后深入开展矮嵩草相关研究, 高寒草甸草地的可持续利用、保护和恢复提供科学参考。     

矮嵩草草甸植物蒸腾强度的初步研究

 此项研究工作于1986年5—9月植物生长季节内,在海北高寒草甸生态系统定位站进行。用钴纸法测定了矮嵩草等10种植物的蒸腾强度、垂穗披碱草等3种植物的蒸腾日进程和不同植被覆盖地段的蒸腾—蒸发量,在测定时记录了气温、湿度等有关气象资料,以便分析。研究结果表明：1．矮嵩草等10种植物的蒸腾强度随植物种和所处的物候期而变化,植物生长早期蒸腾强度较低,进入生殖阶段,蒸腾强度明显提高。2．垂穗披碱草等3种植物蒸腾强度日进程呈明显的单峰型曲线,在中午或午后出现峰值,没有午休现象。这同气孔一直开着有关,是矮嵩草草甸植物蒸腾的特征之一。 3．不同植被覆盖地段的蒸腾—蒸发表明,有植被覆盖的地段的蒸腾—蒸发量较裸地的蒸发量为高。     

青海嵩草属（莎草科）的修订

根据最新的研究结果修订了青海嵩草属植物的分类,确认了14种3亚种。通过对大量标本和文献的研究,澄清了《青海植物志》嵩草属中存在的分类学问题。门源嵩草、窄果嵩草、玉树嵩草和藏北嵩草等4种,分别归并在眠山嵩草、喜马拉雅嵩草、线叶嵩草和赤箭嵩草中;其中门源嵩草和玉树嵩草为新异名。青海产的嵩草和矮生嵩草,应该为二蕊嵩草和高原嵩草。短轴嵩草的学名更正为K.vidua。弧形嵩草在青海没有分布,文献中的记载可能为囊状嵩草的错误鉴定。此外,青海的嵩草属增加了2个类群,匍茎嵩草和夏河嵩草。     

青藏高原不同海拔矮嵩草抗氧化系统的比较

对生长在青藏高原不同海拔自然生境下的多年生典型抗寒植物—矮嵩草(Kobresia humilis)的抗氧化系统进行了比较研究。结果表明,矮嵩草的叶组织中,非酶抗氧化系统物质脯氨酸(Pro)和抗坏血酸(AsA),随着海拔升高具有明显的增加趋势。在抗氧化酶系统中,过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均随海拔的升高,而明显增强。但叶中的超氧化物歧化酶(SOD),随着海拔的升高,其活性有下降趋势,三者变化趋势并不一致。高海拔矮嵩草的植株与低海拔的植株相比,叶细胞内的膜脂过氧化加剧,丙二醛(MDA)含量明显增加。细胞可溶性蛋白也随海拔升高显著增加。根中的抗氧化系统变化与叶中的有所不同。根中AsA含量随海拔而显著升高,且较叶中的增加明显,但Pro含量则有所减少。根中的CAT、和POD活性变化与叶中的变化趋势基本一致,且随海拔高度的增加,根中的CAT活性较叶中的变化更为明显。而根中的SOD活性变化不如叶中明显,MDA含量随海拔增高,其变化趋势比叶中的小。可见,青藏高原典型抗寒植物矮嵩草体内的两类抗氧化系统,在不同海拔条件下可能存在互补协同的调节作用,这可能是矮嵩草适应或抵抗高原极端高寒低温和强UV—B辐射等环境胁迫的重要生理机制之一。     

高寒草甸矮嵩草种群的放牧中构件种群的反应特性

研究了不同放牧强度下高寒矮嵩草草甸建群种矮嵩草 (Kobresia humilis)构件种群的数量在放牧第四年 (1991年 )和停牧 1年后 (1993年 )的季节动态特性与反应。结果表明 ,随放牧强度增加 ,矮嵩草每分株中分蘖和叶片的数量增加 ,累积存活叶片数达到最大值的时间推迟。在各放牧处理下 ,分蘖数、生殖枝数和累积总叶数具有相同的季节动态过程。分蘖出生率分别在 5月中下旬和 8月下旬各有 1个高峰期 ,死亡率高峰在生长季末。叶片出生率和死亡率的周期与分蘖同步 ,叶片出生率和死亡率大小的变化也同步。矮嵩草分蘖和叶片群体的存活曲线类型分属“Deevey I”型和“阶梯”形 ,且不受放牧强度的影响。停牧 1年后 ,矮嵩草分蘖和叶片群体在放牧强度处理间的数量差异仍然存在     

高寒草甸植物物候对温度变化的响应

植物物候是植物为适应其生长环境而呈现的规律性变化,是气候变化的指示器。为了解高寒植物物候对温度变化的响应,利用1997—2010年青海湖海北高寒草原生态监测站群落优势种矮嵩草物候观测资料和同时段的气象资料,应用偏最小二乘(PLS)回归定量分析了植物物候期变化特征、趋势及其与气温间的相互关系。结果表明:①1997—2010年青海湖地区年均温度总体上升,倾向率为0.5℃/10a,其中年均最高温度和最低温度呈现出非对称型变化,最低温度显著升高且高于年均温升幅,倾向率为0.7℃/10a(P0.05),而年均最高温度无明显变化。②1997—2010年间,矮嵩草平均返青期和枯黄期分别为4月18日和10月2日,矮嵩草返青期推迟,枯黄期提前,生长季长度缩短。③影响矮嵩草返青的关键时期为每年的1月和3—4月,1月温度升高影响植物休眠进程进而延迟返青,而3—4月温度升高有利于热量积累使返青提前;影响矮嵩草枯黄的关键时期为7月上中旬和8月,期间温度升高使枯黄期提前。④根据PLS分析和相关分析,最低温度在各关键时期内显著影响植物物候,而最高温度仅在8月对枯黄期影响通过显著性检验,因此最低温度是影响高寒草地矮嵩草物候期的关键因子。