天津盐渍化生境54种植物钙晶体与钙组分特征

植物钙包括游离态的Ca²⁺和结合态易溶、微溶和难溶于水的钙盐,而难溶于水的钙盐常会形成钙晶体.为了解盐渍化生境中不同生长型植物体内的钙状况,本文对天津市54种植物进行了钙晶体的镜检和钙组分的测定.结果表明： 在盐渍化生境中的54种植物体内,有38种植物体内镜检到较多的钙晶体,其中37种植物体内为以簇晶和方晶为主的草酸钙晶体,只在桑科的无花果叶片中观察到内含碳酸钙晶体的钟乳体.按生长型统计,落叶乔、灌木体内的草酸钙晶体较多,藤本植物体内的草酸钙晶体较少,而草本植物和常绿乔木体内未镜检到草酸钙晶体.同时,从乔木、灌木、藤本到草本,植物体内盐酸溶性钙含量逐渐减少而水溶性钙含量逐渐增多,且草本植物体内的水溶性钙含量显著高于乔木和灌木.在盐渍化生境中,植物体内的钙晶体和钙组分因生长型不同而有所差异,草酸钙在落叶乔、灌木抵御盐分胁迫中发挥着重要作用.     

降水变化和叶龄对油蒿群落植物-土壤化学计量特征与生产力的调控

在掌握典型荒漠植物油蒿化学计量学特征沿随降水量变化的响应特征,并从叶片间的养分协调分配的角度阐明油蒿维持生产力的生物学机制,为气候变化背景下荒漠植被的演变预测提供依据。通过野外降水控制实验的方法,设置6个降水量梯度(减雨70%、减雨50%、减雨30%、自然降水、增雨30%和增雨50%),分别测定不同降水量下油蒿群落生产力及叶片、土壤的化学计量参数。结果表明:1)降水量增加的情况下,油蒿群落土壤TP含量由于淋溶作用而显著降低;降水量减少情况下,油蒿林地土壤SOC、TN、TP含量并未改变。油蒿叶片的SOC、TN含量在降水增加时无显著变化、降水减少时含量增加,降水过多或过少都会降低叶片TP含量。2)不同成熟度的叶片养分元素含量对降水变化具有差异响应。成熟叶片养分含量容易受到环境的影响,幼叶养分元素含量较为稳定,在降水减少的情况下,油蒿优先将C、P分配给了幼叶,选择牺牲成熟叶以维持幼叶的生长。3)油蒿的生产力随降水量的增加而升高,油蒿ANPP在增雨30%处理组达到最大值,但在增雨50%时ANPP降低,这与过量的降水引发土壤养分流失有关。ANPP与幼叶TP含量相关性极显著,与成熟叶各元素含量相关性均不显著,由此可以推测,在降水变化的情境下,油蒿存在养分内在生物学调节机制以实现植株最优生产效率。     

毛乌素沙地油蒿叶建成成本及相关叶性状沿降水梯度的变化

干旱区植物在如何提高水分利用效率与降低叶建成成本之间可能存在一种权衡。我们假设:与湿润区植物相比,干旱区植物能通过调节叶功能性状之间的关系(如通过提高单位面积叶氮含量(N_(area))),实现在相同的叶建成成本下具有更高的水分利用效率。为了验证这一假设,该研究以毛乌素沙地的广布物种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,分析了油蒿叶建成成本沿降水梯度的变化规律及其与比叶面积(SLA)、单位质量叶氮含量(Nmass)、N_(area)和叶碳稳定同位素比率(δ~(13)C)的关系。结果表明:油蒿单位质量叶建成成本(CCm)在不同降水条件下差异不显著,而单位面积叶建成成本(CCa)在不同降水条件下虽有显著差异,但并未随降水减少而明显增加。油蒿CC_m与SLA无显著相关性,与叶δ~(13)C值呈显著正相关关系。油蒿叶建成成本与N_(area)呈显著正相关关系,但这种关系格局在低降水量(264 mm)区与高降水量(310–370 mm)区之间存在策略位移现象——即在相同叶建成成本下,低降水量区植物比高降水量区植物具有更高的N_(area)。以上结果表明,尽管高水分利用效率与高叶建成成本相关,但与高降水量区植物相比,低降水量区植物具有较高的N_(area)并没有导致其叶建成成本增加。     

毛乌素沙地油蒿叶建成成本及相关叶性状沿降水梯度的变化

干旱区植物在如何提高水分利用效率与降低叶建成成本之间可能存在一种权衡。我们假设: 与湿润区植物相比, 干旱区植物能通过调节叶功能性状之间的关系(如通过提高单位面积叶氮含量(N_area)), 实现在相同的叶建成成本下具有更高的水分利用效率。为了验证这一假设, 该研究以毛乌素沙地的广布物种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象, 分析了油蒿叶建成成本沿降水梯度的变化规律及其与比叶面积(SLA)、单位质量叶氮含量(N_mass)、N_area和叶碳稳定同位素比率(δ ¹³C)的关系。结果表明: 油蒿单位质量叶建成成本(CC_m)在不同降水条件下差异不显著, 而单位面积叶建成成本(CC_a)在不同降水条件下虽有显著差异, 但并未随降水减少而明显增加。油蒿CC_m与SLA无显著相关性, 与叶δ ¹³C值呈显著正相关关系。油蒿叶建成成本与N_area呈显著正相关关系, 但这种关系格局在低降水量(264 mm)区与高降水量(310-370 mm)区之间存在策略位移现象——即在相同叶建成成本下, 低降水量区植物比高降水量区植物具有更高的N_area。以上结果表明, 尽管高水分利用效率与高叶建成成本相关, 但与高降水量区植物相比, 低降水量区植物具有较高的N_area并没有导致其叶建成成本增加。     

荒漠草原异质生境下猪毛蒿种群动态

以荒漠草原猪毛蒿种群为对象,设置风沙土、灰钙土和基岩风化沉积土3个生境下增水30%、减水30%和对照3个处理,编制猪毛蒿种群的动态生命表,绘制种群存活和死亡曲线,分析异质生境下猪毛蒿种群动态规律,研究猪毛蒿年内年际间种群动态特征.结果表明: 猪毛蒿种群存活曲线趋于Deevey-Ⅰ型,即生长前期存活率较高,趋于稳定状态,死亡率基本维持在较低的水平,生育期末种群死亡率则上升较快.各生境下猪毛蒿个体的存活数均呈前期波动后期下降的趋势,风沙土和灰钙土生境下死亡率的波动变幅较大,增减水处理对猪毛蒿种群死亡率的影响无显著差异.土壤类型对猪毛蒿株高、冠幅、密度、盖度和生物量均有显著影响,降水处理对猪毛蒿株高、冠幅和盖度影响显著,对密度和生物量无显著影响,而土壤类型和降水处理的交互作用仅对株高和冠幅有显著影响.基岩风化沉积土生境下猪毛蒿生物量的可塑性指数显著高于风沙土和灰钙土,灰钙土和基岩风化沉积土生境下盖度可塑性显著高于风沙土.增水处理的密度可塑性指数显著高于对照和减水处理.株高和冠幅的可塑性指数较高,说明在不同的生境压力下,猪毛蒿可以通过优先调节这两个参数来应对生境的变化.     

毛乌素沙地降水格局变化对油蒿木质部解剖特征的影响

探究不同降水处理对荒漠植物木质部解剖特征的影响,可以为理解未来降水格局变化下荒漠植物适应性和预测荒漠植被演替趋势提供理论依据。以毛乌素油蒿灌丛植被为对象,通过野外人工控制降水的方法,模拟半干旱气候区降水格局变化趋势,设置3个降水量梯度（减水30%、自然降水、增水30%）以及2个降水间隔梯度（降水间隔5d、降水间隔15d）开展双因素完全随机试验,监测油蒿木质部各个解剖特征参数对不同降水处理的响应。结果表明：（1）随着降水量减少,油蒿的导管数量显著增多,导管密度、导管壁厚度显著增大（P<0.05）。降水间隔时间延长将显著增加油蒿的导管数量、导管密度和平均导管直径（P<0.05）。降水量与降水间隔期对油蒿木质部解剖学特征影响的交互效应不显著。（2）降水量减少和降水间隔时间延长弱化了油蒿潜在最大导水率对导管直径的响应敏感度。（3）在降水量减少和延长降水间隔时间的背景下,油蒿可以通过调整木质部导管参数兼顾水分运输的安全与效率。本研究表明,通过改变木质部解剖学特征参数来适应降水格局改变是油蒿的重要耐旱策略,未来气候变化的大背景下,荒漠植物的水力特征变化需要综合考量降水量和降水间隔的双重影响。     

雪被覆盖对高山森林凋落物分解过程中水溶性和有机溶性组分含量的影响

季节性雪被可能通过冻结、淋溶以及冻融循环等对高山森林凋落物水溶性和有机溶性组分含量产生影响.本文采用凋落物分解袋法,以川西高山森林典型乔木（四川红杉、岷江冷杉、红桦、方枝柏）和灌木（高山杜鹃、康定柳）凋落物为研究对象,研究了雪被覆盖不同时期（雪被形成期、雪被覆盖期和雪被融化期）和雪被厚度（厚型雪被、中型雪被、薄型雪被和无雪被）下凋落物水溶性和有机溶性组分含量的动态变化特征.结果表明： 在一个冬季的分解过程中,6种凋落物水溶性组分含量在雪被形成期和融化期降低而雪被覆盖期增加,但除高山杜鹃凋落物有机溶性组分含量在雪被覆盖期增加外,其他5种凋落物有机溶性组分含量在整个冬季呈降低趋势.相对于凋落物有机溶性组分含量,不同厚度雪被斑块对凋落物水溶性组分含量变化的影响更大,且主要表现在雪被形成期和雪被覆盖期.相对于其他雪被斑块,薄型雪被斑块更加显著地促进了高山柳和高山杜鹃凋落物水溶性组分含量降低,但显著抑制了方枝柏凋落物水溶性组分含量降低,而其他凋落物水溶性组分含量变化在不同斑块间无显著差异.冬季高山森林雪被对凋落物水溶性和有机溶性组分含量的影响主要受控于凋落物质量.     

高寒森林不同生境凋落叶分解过程中水溶性组分动态特征

凋落叶分解所产生的水溶性组分(water soluble matter)是森林水陆不同生境碳和养分迁移的重要载体。本研究通过布设高寒森林4种代表物种凋落叶分解袋,即康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana),探讨其在林下地表、溪流和河岸带3种生境下不同分解时期(冻结初期、冻结期、融化期、生长季节、生长季节后期)的水溶性组分及水溶性碳含量动态及其影响因素。结果表明:经两年的分解,发现溪流显著促进了凋落叶中水溶性组分和水溶性碳的释放;同一物种凋落叶在不同生境下水溶性组分和水溶性碳损失差异显著(P<0.05),整体表现为溪流>河岸带>林下;在分解初期水溶性组分含量有明显的降低;在整个分解过程中,水溶性组分(-70.43%)和水溶性碳(-84.31%)含量变化基本一致且呈明显降低趋势。此外,凋落叶中水溶性组分和水溶性碳的释放速率受时间、物种以及区域环境因子(温度、p H值、营养成分)的调控。这些结果表明,高寒森林凋落叶中水溶性组分和水溶性碳在分解过程中易随水体的流动而转移至下游生态系统,并且区域环境因子在凋落叶水溶性组分和水溶性碳释放过程中具有重要的作用,这为深入理解高寒森林以凋落物为载体的物质迁移过程提供了科学依据。     

高寒森林不同生境凋落叶分解过程中水溶性组分动态特征

凋落叶分解所产生的水溶性组分(water soluble matter)是森林水陆不同生境碳和养分迁移的重要载体。本研究通过布设高寒森林4种代表物种凋落叶分解袋,即康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana),探讨其在林下地表、溪流和河岸带3种生境下不同分解时期(冻结初期、冻结期、融化期、生长季节、生长季节后期)的水溶性组分及水溶性碳含量动态及其影响因素。结果表明:经两年的分解,发现溪流显著促进了凋落叶中水溶性组分和水溶性碳的释放;同一物种凋落叶在不同生境下水溶性组分和水溶性碳损失差异显著(P0.05),整体表现为溪流河岸带林下;在分解初期水溶性组分含量有明显的降低;在整个分解过程中,水溶性组分(-70.43%)和水溶性碳(-84.31%)含量变化基本一致且呈明显降低趋势。此外,凋落叶中水溶性组分和水溶性碳的释放速率受时间、物种以及区域环境因子(温度、p H值、营养成分)的调控。这些结果表明,高寒森林凋落叶中水溶性组分和水溶性碳在分解过程中易随水体的流动而转移至下游生态系统,并且区域环境因子在凋落叶水溶性组分和水溶性碳释放过程中具有重要的作用,这为深入理解高寒森林以凋落物为载体的物质迁移过程提供了科学依据。     

沙地植被碳氮磷化学计量特征与物种多样性的关系

植被化学计量特征表征植物营养限制.它是否会影响物种多样性需要进一步探究.本研究以宁夏哈巴湖国家级自然保护区沙地油蒿群落和沙柳群落为对象,计算了植被碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,分析了植被C、N、P生态化学计量特征对沙地植物群落物种多样性的影响.结果表明: 在流动沙丘和半固定沙丘生境中的沙柳群落,物种多样性Simpson指数与植被C/N值存在显著的负相关关系,而与植被N/P值的相关性不显著;在半固定沙丘和固定沙丘生境中的油蒿群落,物种多样性Shannon指数与N/P值存在显著正相关关系,而与C/N值存在显著负相关关系.结合C、N、P生态化学计量特征与冗余分析可知,油蒿群落和沙柳群落的植被P含量对物种多样性的影响不同,导致两个群落的植被N/P值对物种多样性产生不同的影响.     

Spatial Patterns and Natural Recruitment of Native Shrubs in a Semi-arid Sandy Land

Passive restoration depending on native shrubs is an attractive approach for restoring desertified landscapes in semi-arid sandy regions. We sought to understand the relationships between spatial patterns of native shrubs and their survival ability in sandy environments. Furthermore, we applied our results to better understand whether passive restoration is feasible for desertified landscapes in semi-arid sandy regions. The study was conducted in the semi-arid Mu Us sandy land of northern China with the native shrub Artemisia ordosica. We analyzed population structures and patterns of A. ordosica at the edges and centers of land patches where sand was stabilized by A. ordosica-dominated vegetation. Saplings were more aggregated than adults, and both were more aggregated at the patch edges than at the patch centers. At the patch edges, spatial association of the saplings with the adults was mostly positive at distances 0.3–6.6 m, and turned from positive to neutral, and even negative, at other distances. At the patch centers, the saplings were spaced almost randomly around the adults, and their distances from the adults did not seem to affect their locations. A greater number of A. ordosica individuals emerged at the patch edges than at the patch centers. Such patterns may have resulted from their integrative adjustment to specific conditions of soil water supply and sand drift intensity. These findings suggest that in semi-arid sandy regions, native shrubs that are well-adapted to local environments may serve as low-cost and competent ecological engineers that can promote the passive restoration of surrounding patches of mobile sandy land.     

毛乌素沙地根际土壤微生物数量与植物盖度相关性的初步研究

对毛乌素沙地不同生境下根际土壤微生物细菌、真菌、放线菌的数量进行了研究,结果表明：根际不同菌种菌落总量表现为细菌最多,放线菌次之,真菌最少;地貌部位、植物类型等不同生境条件下,微生物菌落总量和垂直分布上均存在明显差异;固定沙丘迎风坡及荒草地的生物多样性指数高于其他地方,各微生物类群间分布比例较均匀。植物盖度与微生物的数量并不存在直接的相关性。因此,在改善毛乌素沙地生态环境时,应关注不同生境条件下植被演替的递续性和植物类型的配置。     

Strong light inhibits germination of Artemisia sphaerocephala and A. ordosica at low temperature and its relevance to revegetation in sandy lands of Inner Mongolia, China

Artemisia sphaerocephala and A. ordosica are two dominant shrub species in Mu Us sandy land (Inner Mongolia, China) and are widely used for vegetation restoration. However, there are two different conclusions about the effect of light on their germination: light promotes germination versus light inhibits germination. The aim of this study was to evaluate these two conclusions and relate the results to instances of failure of these two species to germinate well when air-dispersed in revegetation projects. The effects of fluctuating temperature, light/dark, source (population), position on mother plant, storage condition, and storage time were tested on germination of achenes of these two species. At low temperature, final percent germination (FPG) of achenes in dark and nearly dark conditions was significantly higher than those in light. At 10:20°C, achenes of both A. sphaerocephala and A. ordosica had higher FPG in dark than in light regardless of source, position on mother plants or storage condition. At suboptimum (5:15°C) and supraoptimal (25:35°C) temperatures, germination of A. sphaerocephala and A. ordosica achenes was inhibited in both light and darkness. It was concluded that light inhibits germination of A. sphaerocephala and A. ordosica achenes at low (10:20°C) temperature but not at high (15:25°C) temperature. Since the temperature in Mu Us sandy land is around 10:20°C in early June, when air sowing is done, achenes should germinate best when they are covered by a thin layer of sand.     

毛乌素沙地群落动态中克隆和非克隆植物作用的比较

毛乌素沙地的克隆植物适应当地的沙化环境 ,并对沙化景观具有积极的改造作用。对克隆植物群落和非克隆植物群落内裸地斑块植物入侵的野外对比观测实验表明 ,克隆植物群落内裸地斑块入侵植物所占的格子数显著地大于非克隆植物群落 ,克隆植物可以提高沙化景观的自我恢复能力 ,在沙化景观的恢复重建中是一种值得利用的生物资源。     

根茎禾草沙鞭的克隆生长在毛乌素沙地斑块动态中的作用

毛乌素沙地沙化景观是由众多不同类型和大小的斑块镶嵌而成的,许多生态学过程影响着这些斑块的动态,根茎禾草沙鞭的克隆生长就是其中之一.通过对有沙鞭生长的3块1hm2风蚀样地的野外调查和染料饲喂实验,研究了沙鞭的克隆生长在毛乌素沙化景观斑块动态中的作用.每块样地均被划分为625个4m×4m的格子,在3块样地的流沙斑块出现的植物中,沙鞭占据了最多的格子数.沙鞭根茎扩展的主要方向是从半固定斑块到流沙斑块,染料饲喂实验测量了沙鞭扩展到风蚀流沙斑块中的分株数、根茎分枝数、根茎长度和地上生物量.将不同斑块土壤含水量和沙鞭根茎在土壤中的分布进行比较发现,在沙鞭根茎分布集中的地下30～50cm处,流沙斑块的土壤含水量显著地高于半固定斑块.这一研究结果表明沙鞭的克隆生长在风蚀流沙斑块的固定和演变中起着非常重要的作用.     

沙地樟子松人工林土壤理化性质与微生物生物量的动态变化

为揭示不同林龄沙地樟子松人工林土壤理化性质和微生物生物量的动态和相互关系,以毛乌素沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地不同林龄樟子松人工林为对象,分析土壤理化性质、土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮变化规律。结果表明:樟子松人工林土壤理化性质随林龄增加在不同沙地中表现不同,毛乌素沙地土壤容重和养分含量明显降低,科尔沁沙地土壤孔隙度和养分含量明显升高,呼伦贝尔沙地土壤养分则呈现先增加后降低趋势。与土壤理化性质变化趋势类似,毛乌素沙地樟子松人工林土壤微生物生物量氮随着林龄的增加而降低,科尔沁沙地土壤微生物生物量氮随着林龄的增加而升高,呼伦贝尔沙地土壤微生物生物量氮随着林龄的增加呈先增加而后降低趋势。影响毛乌素沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地土壤微生物生物量碳、氮的主要因子分别是硝态氮、铵态氮和有机质含量。毛乌素与科尔沁沙地樟子松人工林主要限制因子为土壤氮,而呼伦贝尔沙地樟子松受土壤有机碳限制较强。     

毛乌素沙地生物土壤结皮对油蒿水分吸收的影响模拟

植物可利用水分是决定沙生灌木生长的主要因子,生物土壤结皮(简称生物结皮)在降雨期影响降水入渗,而在干旱期改变土壤蒸发,从而影响土壤水分分布,最终可能影响灌木水分吸收。然而,关于不同降水条件下生物结皮对灌木水分吸收和水分胁迫的影响机制认识不清。以油蒿为研究对象,基于试验数据和1990—2019年气象数据,采用数学模拟,定量研究了毛乌素沙地不同降水条件下生物结皮对土壤水分分布和油蒿水分吸收的影响,评价干旱期生物结皮对油蒿水分胁迫的影响。结果表明：与无结皮处理相比,生物结皮处理的土壤蒸发降低了5.1%;生物结皮改善了干旱期的土壤水分条件;生物结皮降低了植物水分胁迫的比例,平均降低比例为8.1%;生物结皮提高了植物水分吸收,平均增加比例为12.8%;生物结皮和对照植物水分吸收的比值随季节降水量的增加而降低,均值为1.13。综上,生物结皮的出现并未消极地影响沙生灌木的水分吸收。研究结果有助于理解生物结皮与灌木的共生或竞争关系。     

毛乌素沙地群落动态中克隆和非克隆植物作用的比较

 毛乌素沙地的克隆植物适应当地的沙化环境,并对沙化景观具有积极的改造作用。对克隆植物群落和非克隆植物群落内裸地斑块植物入侵的野外对比观测实验表明,克隆植物群落内裸地斑块入侵植物所占的格子数显著地大于非克隆植物群落,克隆植物可以提高沙化景观的自我恢复能力,在沙化景观的恢复重建中是一种值得利用的生物资源。     

哈巴湖国家级自然保护区油蒿群落生态化学计量特征对群落生物量和物种多样性的影响

以宁夏哈巴湖国家级自然保护区内的油蒿群落为研究对象,测定了油蒿群落不同发育阶段植物叶C、N、P含量,分析了植物叶C∶N∶P比化学计量特征,探讨了油蒿群落生态化学计量特征对物种多样性和生物量的影响。结果表明,在哈巴湖国家级自然保护区,油蒿群落发育早期,植物生长受N限制,发育中后期,植物生长受P限制;油蒿群落发育早期阶段的植物具有较高的叶C∶N比和较低的叶N∶P比,而油蒿群落发育后期阶段的植物具有较低的叶C∶N比和较高的叶N∶P比。随着叶C∶N比的增大,油蒿群落生物量呈指数函数显著降低,物种多样性呈对数函数降低的趋势,但不显著;而随着叶N∶P比的增大,油蒿群落生物量和物种多样性均呈幂函数显著增加,表明生态化学计量特征对油蒿群落的物种多样性和生物量有重要影响。     

毛乌素沙化景观内斑块间的多种边界

1　引　　言时空异质性是自然系统的普遍特征 ,陆地景观镶嵌体由许多不同的具有内部相对同质性的斑块组成 .因此 ,当考虑整个景观时 ,相邻斑块之间的边界就成为一个不容忽视的景观组分[13 ] .长期以来 ,与边界有关的生态学问题在基础和应用生态学研究的不同领域中备受关注[5,9,10 ,15] .Ｗｉｅｎｓ等[16]提出一个研究景观生态系统空间斑块性的概念框架———边界动态 ,通过对景观镶嵌体中相邻斑块间的边界的研究 ,来揭示生态系统功能的空间结构 .为了增强对形成和维持生态学边界的各种过程的理解 ,首先应确定边界的空间位置[6] .因此许多确…