高寒草甸退化对鹅绒委陵菜克隆生长特征的影响

为了揭示高寒草甸典型匍匐茎克隆植物对不同生境的生态适应对策,验证生境适应假说,并为高寒草地的退化演替机理研究提供依据,以调查统计和比较样地法研究了江河源区高寒草甸退化对鹅绒委陵菜克隆生长特征的影响。研究表明,重度退化草甸的植物群落结构、功能以及土壤特征发生了明显的变化,继而对鹅绒委陵菜无性系的克隆生长行为和形态特性产生了影响。高寒草甸退化后鹅绒委陵菜的匍匐茎增多,分支强度加大。退化草甸内鹅绒委陵菜的基株高度小于未退化草甸,根长大于未退化草甸,基株的叶片数目问没有明显差别。退化草甸的分株高度显著小于未退化草甸,而分株叶数大于未退化草甸,根长小于未退化革甸且差异不显著。未退化草甸内鹅绒委陵菜无性系的问隔子长度、粗度和匍匐茎长度大于退化草甸,间隔子平均数目少于退化草甸,差异都不显著。随着鹅绒委陵菜无性系匍匐茎数目的增加,不论重度退化草甸与未退化草甸,用于鹅绒委陵菜克隆繁殖的能量投资也逐渐增加。鹅绒委陵菜在未退化草甸用于克隆繁殖的能量投资比例高于退化草甸,其中未退化草甸内鹅绒委陵菜基株的干重占无性系总生物量的比例略低于退化草甸,分株和匍匐茎的干重占无性系总生物量的比例高于退化草甸。高寒草甸退化对鹅绒委陵菜克隆生长特征的这些影响,与植物群落结构和功能的变化导致生境变异密切相关,是其对高寒草甸退化导致的资源和生境差异的反应,也是对资源利用达到的最合理状态,是一种选择适应的结果,有利于克隆繁殖潜力的发挥。同时为生境适应假说提供了又一例证。     

短穗兔耳草基株大小对其克隆生长特征的影响

对采自青藏高原5个不同海拔高度上的短穗兔儿草基株干重与匍匐茎数量、单位长度匍匐茎干重和无性系分株干重之间的相关性,以及匍匐茎与无性系分株总干重与基株干重的比值进行了分析.结果表明,除人为干扰比较严重的生境外,基株大小与匍匐茎数量、单位长度匍匐茎干重之间存在极显著的正线形相关(P<0.01),基株大小对分株的影响可能与匍匐茎数量有关;匍匐茎与分株总干重与基株干重的比值在海拔最高和最低两个样地中最大.短穗兔儿草基株干重对克隆生长有明显的影响,但在不同海拔高度影响作用的大小和方式表现出一定的差异.     

高寒草甸不同海拔梯度下多年生黄帚橐吾的克隆生长特征

通过对多年生植物黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)在四个不同海拔梯度下的克隆生长行为进行研究,结果表明：(1)资源水平(土壤养分)、干扰和群落性质影响间隔物(spacer)长度的变化。在第一和第四海拔梯度中(土壤养分较丰富)间隔物长度较短,而在第二和第三海拔梯度中(土壤养分较贫乏)间隔物长度较长,说明其能对资源水平和生境优劣作出反应。(2)分枝强度(branching intensity)随资源水平的增加而上升。(3)在高海拔、寒冷和资源较丰富的生境中,其生物量的投资偏向于地下部分生物量,说明黄帚橐吾的资源分配方式受到环境资源条件和群落性质的影响。     

圆穗兔耳草中苯丙素苷类化合物

从圆穗兔耳草(Lagotis ramalana)全草中分离得到了4个化合物,经波谱技术鉴定为:毛蕊花苷(Aceto-side,1)、米团花苷(Leucosceptoside A,2)、海胆苷(Echinacoside,3)、Cistanoside A(4)。     

高原鼠兔跑道对高寒草甸退化斑块扩大与连通的影响

高原鼠兔(Ochotona curzoniae)的活动会在退化高寒草甸草地上形成退化斑块,退化斑块的连通会导致高寒草甸破碎化,对高寒草甸完整性造成严重影响。本研究使用无人机拍摄不同刈割强度和鼠兔密度处理下高寒草甸图像,解译出退化斑块和高原鼠兔跑道。从地理信息系统中获得退化斑块面积信息,计算跑道连通性指数,识别高原鼠兔跑道在高寒草甸退化过程中的作用,确定高原鼠兔干扰活动对高寒草甸影响的临界条件。结果表明:高密度高原鼠兔处理的鼠兔跑道数显著增加(P<0.05);退化斑块面积增量与连通性指数呈显著正相关(P<0.05);高原鼠兔洞口数对鼠兔密度的处理不敏感(P>0.05);随着退化斑块面积的增加,高原鼠兔洞口数显著减少(P<0.05),高原鼠兔跑道连通性指数呈抛物线变化;高原鼠兔跑道是导致高寒草甸退化斑块扩大的原因之一,也会加速高寒草甸退化斑块的连通;当退化斑块面积达到临界值21%时,高寒草甸破碎化程度加剧。     

不同退化阶段高寒草甸土壤化学计量特征

为了阐明不同退化阶段高寒草甸土壤的化学计量特征,沿着高寒草甸退化的梯度选取了原生嵩草草甸、轻度退化草甸和严重沙化草甸,测定了高寒草甸退化过程中不同深度土壤的有机碳、全氮、全磷和全钾含量。结果表明:随着高寒草甸的退化,0～100cm土壤的有机碳、全氮、全磷和全钾含量以及碳氮比、碳磷比、碳钾比、氮磷比、氮钾比和磷钾比均呈降低趋势,且土壤有机碳对高寒草甸退化的敏感性最高,全氮、全磷和全钾的敏感性依次降低,表层20cm的土壤有机碳和全氮可作为表征高寒草甸退化程度最敏感的土壤养分指标。另外,随着草甸的退化,土壤的有机碳、全氮、全磷和全钾含量及其化学计量比的垂直分布明显不同:随着土壤深度的增加,原生嵩草草甸和轻度退化草甸的土壤有机碳、全氮和全磷含量以及碳氮比、碳磷比、碳钾比、氮磷比、氮钾比和磷钾比在0～40cm范围内锐减,在40cm以下缓慢降低并趋于稳定;而沙化草甸土壤的有机碳、全氮、全磷和全钾及其化学计量比随着土壤深度的增加保持不变。     

退化梯度上滇西北高寒草甸植物地上形态及生物量变化特征

受气候暖干化和旅游干扰等因素影响,滇西北高寒草甸出现了明显的退化趋势。为探究滇西北高寒草甸退化过程中植物地上形态和生产力的变化规律,在香格里拉市依据游径宽度确定了3个草甸退化梯度:一级退化(R1),二级退化(R2)和对照(CK),并于2018年7月进行野外调查,获取禾本科、莎草科和杂类草3个功能群植物的株高、开展度、叶长、叶宽、叶片长宽比等地上形态指标及植株地上生物量数据,构建各功能群植物生存状态指数(Vegetation living state, VLS)。结果表明:1)禾本科植物的植株高度、植株开展度、叶片长度和叶片长宽比随退化程度增加而减小。莎草科植物的植株高度、叶片长度和叶片长宽比随退化程度增加而减小。杂类草植物的所有的地上形态指标均随退化程度增加而减小;2)随退化程度增加,3个功能群植物的地上生物量均显著下降(P<0.05);3)随退化程度增加,禾本科、莎草科和杂类草植物的VLS均减小。退化梯度上3个功能群植物的VLS排序也发生了变化:CK样地中植物VLS的排序为杂类草>莎草科>禾本科;R1和R2样地中,莎草科植物的VLS显著高于禾本科和杂类草,但禾本科和...     

高寒草甸退化对土壤昆虫多样性的影响

土壤昆虫是陆地生态系统的重要组成部分,在物质循环和能量转化过程中起着重要的作用。为了查明高寒草甸生态系统退化对土壤昆虫群落的影响,于2011年的4、5、7和10月份别对青藏东缘的若尔盖高寒草甸的沼泽草甸、草原草甸、中度退化草甸和重度退化草甸的土壤昆虫群落进行了调查。共捕获土壤昆虫4172只,隶属于8目35科,共46类。优势类群有尖眼蕈蚊科幼虫(Sciaridae larvae)、摇蚊科幼虫(Chironomidae larvae)和象甲科幼虫(Curculionidae larvae),其中尖眼蕈蚊科幼虫为各退化阶段的共同优势类群。重度退化草甸的土壤昆虫密度和多样性指数均显著低于其它退化阶段(P0.01)。各退化阶段间的Sorenson相似性和Morisita-Horn相似性指数变化趋势表明退化对土壤昆虫的类群组和优势类群的个体数量影响较大。而土壤昆虫的群落密度和多样性指数的季节动态在不同退化阶段间也存在差异。此外,高寒草甸的退化还可影响昆虫群落优势类群的时空分布,但不同类群间存在差异。相关分析结果表明土壤昆虫多样性与土壤p H值呈显著负相关(P0.01),与地下生物量和磷含量呈显著正相关(P0.01),而密度仅与p H值呈显著负相关(P0.01)。研究结果表明高寒草甸退化可通过改变植物群落及土壤等环境因子影响土壤昆虫群落组成和多样性的空间分布和季节动态。     

土壤细菌群落特征对高寒草甸退化的响应

为明确高寒草甸土壤细菌物种组成及功能结构对草地环境恶化的响应规律, 本文采用高通量基因测序技术对高寒草甸未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极重度退化草地土壤细菌的组成、格局和功能进行了研究。结果表明: 高寒草甸土壤优势细菌为酸杆菌门、放线菌门、浮霉菌门、变形菌门和疣微菌门, 在土壤细菌中占比分别为16%‒18%、9%‒12%、12%‒14%、23%‒29%和11%‒12%。退化草地中土壤细菌物种组成明显改变, 变形菌门细菌丰度降低, 酸杆菌门和浮霉菌门丰度增加, 不同草地科水平细菌丰度差异因土层而异。草地退化对细菌Chao1指数无影响, 轻度退化提高了细菌Simpson指数, 重度退化草地土壤细菌Shannon-Wiener指数最高。Faprotax细菌功能分组以化能异养、硝化作用、亚硝酸盐氧化及硫代谢作用为主, 草地退化改变了微生物介导的碳循环、氮循环、硫循环、铁循环和锰循环。重度及极重度退化提高了细菌氨氧化功能作用, 降低了硫化物、亚硝酸盐氧化及尿素水解作用; 草地退化过程中细菌化能异养、芳香族化合物降解及反硝化作用功能等均呈先降低后升高的变化趋势, 中度退化阶段是微生物群落生态功能结构转变的拐点。高寒草甸退化改变了土壤细菌的群落及功能结构, 土壤含水量、pH、总有机碳、全氮、全钾和有效氮磷比是土壤细菌群落及功能结构变化的主要驱动因子。     

藏药短管兔耳草挥发性化学成分的研究

采用毛细管气相色谱—质谱联用技术对藏药短管兔耳草挥发性化学成分进行了研究,经毛细管色谱分离出62个峰,共确定了其中41种化学成分,所鉴定的化合物含量占全挥发油的77．32％;用气相色谱面积归一化法测定了各化学成分的相对含量,其主要化学成分为：二苯胺(16．47％)、邻苯二甲酸丁基—8—甲基壬基酯(6．42％)、二十六碳烷(4．76％)、十六烷酸(3．66％)、二十四碳烷(3．40％)、邻苯二甲酸二丁酯(3．38％)、二十二碳烷(3．30％)、二十碳烷(3．26％)、十六烷酸乙酯(2．77％)、十八碳烷(2．76％)、戊酸(2．48％)、3—乙基环辛烯(2．05％)等。     

高寒草甸不同生境粗喙薹草补偿生长研究

补偿生长反映了植物的耐牧性, 受采食和土壤养分资源获得性的共同影响。但何种条件易于引起植物发生超补偿是长期以来争论的问题。通过一项野外调查试验, 研究了高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸3种生境(I. 畜圈, 富养, 放牧; II. 牧道, 低养, 放牧; III. 封育草地, 低养, 不放牧)中粗喙薹草(Carex scabrirostris)的补偿生长模式与机制, 以及采食率、土壤养分和水分因子对补偿生长的相对贡献。粗喙薹草补偿生长量和分株盖度、密度及高度在生境I显著高于生境II和生境III, 在生境I和生境II均发生超补偿生长, 在生境III为低补偿。分株生物量对生长器官的分配在生境I和生境II相同, 并都高于生境II; 生物量对储藏器官的分配在生境II最高, 生境III次之, 生境I最低。储藏分配与生长分配和克隆繁殖分配间, 生长分配与有性繁殖分配间均存在负偶联(trade-offs)关系。对补偿生长贡献最大的因子是相对生长率和6月份土壤有机质含量, 其次是8月份土壤氮素营养和采食率。研究结果表明, 粗喙薹草的补偿生长和生物量分配具有可塑性, 并决定着补偿生长模式随生境条件而变化。不论在富养环境或低养环境, 储藏分配高的粗喙薹草都容易发生超补偿, 富养生境条件能降低采食的负面效应, 增加植物的耐牧性。     

土壤-牧草氮素供需状况变化对高寒草甸植被演替与草地退化的影响

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站 ,选取处于不同退化阶段的具有典型代表意义的草甸草场为研究对象 ,通过对其土壤氮素矿化补给能力、牧草对氮素的需求量的研究 ,探讨土壤 牧草氮素供需状况变化对高寒草甸植被演替与草地退化的影响。结果表明 ,在牧草生长季 5～ 8月 ,高寒草甸土壤的氮素矿化补给量为 15 86 g·m-2 ,而随着高寒草甸退化程度的加重 ,植物群落中优势种群由禾草演替为禾草 苔草 嵩草、嵩草至杂类草 ,其牧草生长需要的总氮量分别为 2 2 86、2 4 87、37 3、14 96g·m-2 ,只有在杂类草草甸阶段 ,其牧草生长对氮素的需求才与其土壤氮素供求相适配 ,可见养分是高寒草甸植被演替与草场退化的重要驱动因子之一。     

青藏高原高寒草甸群落特征和代表性植物生存状态对草地退化的响应

植物群落和代表性植物的生存状态是反映草地退化程度的重要标志之一。以青海省果洛州玛沁县的未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化的高寒草甸为研究对象,分析了植物群落特征、代表性植物地上性状及生存状态对退化程度的响应。结果表明:群落物种组成由禾本科、莎草科过渡到杂类草,Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数先平稳变化后降低,群落平均高度、Patrick丰富度均先增加后降低,群落盖度依次降低,群落特征指标均在极度退化时最低(P<0.05);总体来看,与轻度退化样地相比,中度退化、重度退化和极度退化样地的植物株高均显著降低,分别降低了6.8%、36.8%和31.6%(P<0.05);生存状态指数表现为小嵩草(Kobresia pygmaea)逐渐降低,山地早熟禾(Poa orinosa)和垂穗披碱草(Elymus nutans)的生存状态指数分别在轻度退化和中度退化时最高,肉果草(Lancea tibetica)和黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)的生存状态指数分别在重度退化和极度退化样地中最大。说明高寒草甸退化导致群落特征...     

高寒草甸植物群落生长发育特征与气候因子的关系

为合理利用高寒草甸资源,探讨近年来气候变化对高寒草甸的影响,以青海省甘德县高寒草甸为例,基于牧业气象站1976-2006年的气象资料和1994-2006年的牧草观测资料,分析了草地植被地上生物量、高度、盖度和物候期等群落特征以及当地气温、降雨等气象因素的年际变化趋势,采用典型相关分析法和逐步回归分析法对草地植物群落特征变化与气象因子的关系进行了研究,综合分析了影响植被生长状况的关键因子,结果表明：（1）青藏高原高寒草甸总体呈年均气温和平均地温上升、年降水量下降的"暖干化"趋势,牧草盖度高度增大,产量减少,整体观测水平下的牧草物候期推迟。（2）牧草的高度、盖度及产量对不同气候因子的响应程度不同。牧草高度与盖度对温度因子的变化更敏感,牧草产量对水分因子的变化更敏感。平均地温和相对湿度越高,牧草高度越高,产量越多。（3）不同牧草的物候期受不同气象因子的影响,变化趋势也不相同。从整体水平上看,牧草物候期对温度因子更敏感,温度越高,物候期越提前。     

若尔盖草甸退化对土壤碳、氮和碳稳定同位素的影响

为了解不同退化阶段高寒草甸土壤碳、氮和碳稳定同位素的差异,对若尔盖湿地内沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸3个阶段土壤的碳、氮和碳稳定同位素进行了分析.结果表明:若尔盖湿地草甸土壤δ¹³C 值介于-26.21‰～-24.72‰之间,土壤δ¹³C 值随土层加深而增大.土壤δ¹³C 值与有机碳含量对数值呈线性负相关.表层土壤(0～10 cm)δ¹³C值大小顺序为草原化草甸>退化草甸>沼泽草甸,β值大小顺序为草原化草甸>沼泽草甸>退化草甸.沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸0～30 cm 土壤碳含量分别为105.32、42.11和31.12 g·kg^-1,氮含量分别为8.74、3.41和2.81 g·kg^-1,C/N分别为11.26、11.23和10.89.随着草甸的退化,土壤碳、氮呈降低趋势,退化草甸C/N值低于沼泽草甸和草原化草甸.随着土层深度加深,碳、氮含量呈现降低趋势.草甸退化导致的土壤δ¹³C 值差异主要发生在表层0～10 cm.3个退化阶段中,退化草甸土壤的β值和C/N最低,表明退化草甸土壤矿化作用较强.