克隆植物矮嵩草在刈割条件下的等级反应研究

对刈割处理下高寒矮嵩草草甸建群种矮嵩草（Kobresia humilis）构件等级中基株、分株和分蘖3个层次构件单元的数量、生物量及其变异系数的变化进行了研究。结果表明．矮嵩草株丛刈割部分和未刈割部分被测性状在处理间的差异显著性以及作构件等级间变异系数的大小均为分蘖层次〉分株层次〉基株层次。刈割后相同时期内,分蘖层次对相同处理的反应发叶生得最快,基株则最为迟缓。这说明在刈割后的相同时期内,构件等级中较外层次（分蘖层次）会发生更大的表型变异．对相同强度的刈割扰动发生反应也最快。由此证实矮嵩草在刈割条件下也同样会发生等级性反应。     

高寒矮嵩草草甸两种主要植物耐牧性的比较

通过野外控制实验,研究了刈割(留茬3 cm、留茬1 cm及不刈割)、施肥(施肥、不施肥)和浇水(浇水、不浇水)处理对高寒草甸矮嵩草(Kobresia humilis)和垂穗披碱草(Elymus nutans)补偿高度、株高相对生长率、比叶面积、叶片净光合速率和地上总生物量的影响.结果表明:2物种的株高和地上总生物量在刈割后均为低补偿响应,但其株高相对生长率显著提高,并均随年份而增加;垂穗披碱草比叶面积、叶片净光合速率和地上总生物量对刈割损伤更加敏感;尽管施肥能显著提高2物种上述各项指标,但在不同处理条件下矮嵩草的耐牧性指数均小于垂穗披碱草;浇水的作用不显著.说明2物种的耐牧性依赖于土壤养分资源获得性,矮嵩草的耐牧性强于垂穗披碱草.     

刈割、施肥和浇水对垂穗披碱草补偿生长的影响

植物的补偿生长特性受放牧强度和生境资源获得性的影响。通过为期2年的野外控制实验,研究了刈割高度(留茬1cm、3cm及不刈割)、施肥(施、不施)和浇水(浇、不浇)处理对垂穗披碱草(Elymus natans)补偿生长的影响,并结合对各处理分株密度、比叶面积、净光合速率和相对生长率的变化研究,探讨了其补偿生长机制。结果表明:刈割后垂穗披碱草分株种群密度显著增加,补偿生长高度显著降低,比叶面积和相对生长率随刈割强度增加而呈上升趋势,叶片净光合速率变化不显著;施肥能显著增加垂穗披碱草的补偿生长高度、比叶面积、叶片净光合速率和相对生长率;浇水处理以及刈割、浇水、施肥处理之间的交互作用均不显著。可见,在刈割条件下,垂穗披碱草具有一定的密度补偿机制,但由于刈割抑制补偿性高生长,导致分株高度出现低补偿。因此,即使刈割后比叶面积和株高相对生长率显著增加,也不一定必然引起株高的超补偿;但施肥可显著提高垂穗披碱草的补偿能力,增加耐牧性,证实了改进后的限制资源模型的预测。     

施肥和刈割对冷地早熟禾补偿生长的影响

以青藏高原东部高寒草甸常见牧草冷地早熟禾(Poa crymophila)为研究对象,比较研究了肥力和不同刈割处理对植物生长和生物量补偿的影响。实验采用随机设计,肥力分为施肥和不施肥,刈割处理为刈割时间、刈割频度和刈割强度3因子组合。结果表明:不刈割情况下,施肥显著促进冷地早熟禾的生长,而在刈割情况下,施肥对植物的生长没有明显的促进作用甚至有负作用。不施肥,刈割可促进冷地早熟禾地上生物量的增加并发生超补偿,但补偿程度因刈割强度、刈割频度和刈割时间而异;施肥时,刈割没有或很少促进植株发生超补偿。超补偿发生时,资源贫瘠的条件可能是必需的。冷地早熟禾发生超补偿可能是以损耗地下部分的资源为代价的,刈割刺激分蘖的增加对超补偿的发生也有一定的贡献。     

刈割时间、刈割强度与施肥处理对燕麦补偿的影响

刈割强度、刈割时间和施肥状况对燕麦的补偿有明显影响作用。在不施肥条件下,分蘖期轻度刈割有利于植物的补偿作用,拔节期重度刈割以及重复刈割影响植物生长。施肥可以提高受适度刈割损害植物的补偿程度。无论施肥与否,燕麦都没有发生明显的超补偿现象。但在施肥条件下,留茬高度8cm的刈割处理使燕麦在一定程度上提高了植物的生产力,尤其是秆叶的干重。     

青藏高原地区矮嵩草草甸植物群落生长分析

对中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区的和高草草甸植物群落进行了函数生长分析研究。叶面积和地上生物量采用三 多项式的指数方程拟合,研究结果表明,LAI的增长过程呈S形,可分为3个时期,与群落中莎草类植物的物修划分相一致;6月至8月上旬LAI的增长速率较高,约持续70d,最大LAI为3.5左右;ULR与LAI的变化趋势相反,受值得 的共同影响,CGR在6月下旬最大;地上将初级生产量的增加在6月下旬最大,从5月中旬至7月下旬的80余天时间内,矮嵩草草甸可生产的肝上净生物量约占年地上总生物量的92.5%;生长季节内具有相对丰富的降雨和适宜的温度,是保证植物完成生长发育过程的有利因素。     

模拟增温效应对矮嵩草生长特征的影响

基于国际冻原计划(ITEX)模拟增温效应对植物影响的研究方法,将温棚按从小到大的顺序设为A、B、C、D、E 5个梯度水平,研究了矮嵩草(Kobresia humilis)植株的分蘖数、叶片数、高度、生物量以及重要值对温度升高的响应。结果表明:温度(地表温度和地温)随温棚的减小而升高,最高的A温棚内地表温度和地温分别比对照提高2.35℃和2.13℃;分蘖数在E温棚中增加最多,且分别与B、A温棚间差异分别达到显著水平和极显著水平,A~E温棚间分蘖数的变化与棚内温度呈负相关,且与地温呈显著相关;叶片数的变化趋势与分蘖数一致,A~E温棚间叶片数与温度呈极显著负相关;叶片高度随温度的增加而升高,A温棚极显著高于E温棚和对照,处理间叶片高度变化与温度呈极显著正相关;生物量、重要值与温度呈显著负相关。     

高寒草甸对刈割、施肥和浇水发生响应的最优植物性状集和功能型

基于植物性状和功能型的特征变化对于研究植被动态和生态系统功能变化具有重要意义。通过在高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为期5年(2007-2011年)的刈割(不刈割、留茬3 cm、留茬1 cm)、施肥(施肥、不施肥)和浇水(浇水、不浇水)控制实验, 采用递归算法(recursive algorithm)和多元回归分析筛选对模拟放牧发生响应的最优植物性状集和响应功能型, 以及影响群落生产力变化的作用功能型。研究结果显示: (1)在不施肥不浇水、仅施肥、仅浇水和既施肥又浇水4种条件下的最优植物性状集不同, 它们分别是叶缘形状-株高-叶干质量-比叶面积、生活周期-株高-叶干质量-比叶面积、生活周期-叶片叶绿素含量-叶表面结构-株高-叶干质量-比叶面积和繁殖结构-叶缘-株高。其中, 株高、叶干质量和比叶面积是对刈割和土壤资源变化更为敏感的植物性状。(2)在这4种处理条件下, 共获得14个最优响应功能型和4个作用功能型。作用功能型对群落生产力变异的解释能力在50.3%-86.4%之间。(3)最优响应功能型和作用功能型分别占功能型总数的70%和20%。作用功能型占最优响应功能型的28.5%, 两者间仅存在部分重叠。上述结果说明, 植物功能性状和功能型变化能够准确地反映植被的放牧响应和生态系统功能变化, 但是不同资源条件下群落的最优响应性状集和功能型不同。作用功能型是同时反映植被放牧响应和生态系统功能变化的最优功能型。     

刈割对人工湿地风车草生长及污水净化效果的影响

刈割对人工湿地植物的生长和净化作用的影响,国内外学者的意见存在分歧。实验于2010年7月至2011年1月在华南师范大学生物园进行。利用水池(2m×2m×0.6m)构建风车草人工湿地生活污水处理系统,研究了刈割对人工湿地风车草生长和污水净化效果的影响。结果表明,刈割组风车草在整个实验过程中均保持着良好的生长态势,而对照组在11月以后生长减缓。刈割组风车草2010年7月至2011年1月的累积地上生物量、累积地上氮磷含量以及新增分蘖数均大于对照组,表现为超补偿生长。刈割组风车草的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔传导率均显著高于对照组。刈割组和对照组的TN、TP、NH4-N和NO3-N的平均去除率分别为77%、84%、64%、72%和65%、67%、55%、63%,前者显著大于后者。刈割组和对照组的CODcr和BOD5平均去除率分别为58%、79%和54%、76%,两者差异不显著。总之,刈割对人工湿地风车草的生长和污水净化效果有明显的促进作用,这可为风车草人工湿地的科学管理提供参考。     

放牧格局和生境资源对矮嵩草（Kobresia humilis）分株生物量分配和补偿性生长的影响

为研究密集型克隆植物对放牧扰动和生境资源变化的生物量分配和补偿生长响应特性,验证克隆植物的觅食模型和3个有关植物个体补偿反应的假说(①放牧优化假说,grazing optimization hypothesis,GOH;②反应连续谱假说,continuum of responses hypothesis,CRH;③增长率模型,growth rate model,GRM),在具有不同放牧利用格局和土壤养分水平的高寒矮嵩草草甸(Ⅰ.畜圈草地:重度放牧、资源丰富;Ⅱ.牧道草地:中度放牧、资源贫乏;Ⅲ.封育草地:不放牧、资源贫乏)中通过设置扣笼/无扣笼样方对其建群种矮嵩草(Kobresia humilis)进行了研究.结果表明不论当年解除家畜放牧与否,春季采摘率越高(畜圈草地),分株生物量向生长的投入越少,向贮藏器官的投入越多.繁殖分配在中度采摘下最高(牧道草地),扣笼内外分株各部分的生物量分配无差异.矮嵩草分株在中度采摘×资源贫乏条件下产生了超补偿响应,在重度采摘×资源丰富条件下为等量补偿,重度采摘导致分株密度显著减少.生物量分配格局与觅食模型的预测不符.补偿生长响应特性证实了GOH和GRM的预测,但与CRH的预测不符.这说明在研究地区放牧扰动格局对克隆植物矮嵩草分株的生物量分配和补偿生长具有重要影响,适度放牧利用更利于引起超补偿,而重度利用可能会对该种群的长期保持产生不利影响.     

盐碱条件下刈割干扰对羊草的氮素分配策略及补偿生长的影响

土地盐碱化和过度放牧是制约松嫩平原畜牧业发展的两大因素,羊草是松嫩平原上的优势种,被认为具有较强的耐牧及耐盐碱能力.本文通过田间原位试验,以叶面涂抹标记¹⁵N-尿素的方法,研究了不同盐碱条件下刈割干扰对羊草的氮素分配策略及补偿生长的影响.结果表明: 总体上叶面新吸收的氮60%以上保留在地上部分.与不施盐碱无刈割处理的对照相比,单纯的盐碱胁迫使新吸收的氮在细根中的分配率显著增加了5.1%;而盐碱胁迫下,中度刈割使叶面新吸收的氮在地上部分的分配率增加了11.6%,地上及总生物量发生超补偿生长,但是重度刈割使叶面新吸收的氮在茎基部的分配率显著增加了9.5%,地上、细根及总生物量均表现为欠补偿生长.上述结果表明盐碱胁迫下,中度刈割干扰时羊草采取积极的再生策略,促进其超补偿生长,但在重度刈割时羊草会采取增加氮素在茎基部存储的相对保守的氮素分配和生长策略.     

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。     

高寒矮嵩草草甸群落植物多样性和初级生产力对模拟降水的响应

通过野外控制实验,研究了高寒矮嵩草草甸群落植物多样性、初级生产力对模拟降雨条件的响应.结果表明: 1 在植物生长期 6月 ,增加降雨20%、增加降雨40%,植物群落物种多样性指数 H 和均匀度指数 J 分别比对照提高了0.188和0.011、0.735和0.076,生长期 7月 增加降雨20%物种H和J提高了0.409和0.07; 2 禾草类:增加降雨20%处理的地上生物量与对照相比没有明显的显著性差异 P>0.05 ,增加降雨40%处理的地上生物量与对照相比差异显著 P<0.05 ,说明过多增加降雨会抑制禾草的生长发育.杂类草:减少降雨50%处理的地上生物量与对照相比差异显著 P<0.05 ,其地上生物量对减少降雨的反映比较敏感.莎草类:其地上生物量对增加和减少降雨都没有显著变化; 3 0～10cm和0～30cm土层地下生物量均在增加降雨20%时最高,地下生物量的总量也在增加降雨20%时最高; 4 矮嵩草草甸地下生物量与地上生物量、总生物量的比值接近于生长季末时最大,且在模拟增加降雨20%的水平时,7、8、9月份地下和地上生物量较其它处理组高.