藏羊瘤胃内容物浸泡对11种高寒草甸植物种子萌发的影响

为明确藏系绵羊对青藏高原高寒草甸植物种子萌发特性的影响,利用藏羊瘤胃内容物对11种青藏高原东北缘常见植物种子浸泡处理12、24、36、48、60和72 h后进行萌发试验.结果表明:供试11种高寒草甸植物种子的萌发因藏羊瘤胃内容物处理时间、种皮(果皮)完整性以及植物不同而异.划破种皮的黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)、去除果皮的无脉苔草(Carex enervis)、完整或去除果皮的草玉梅(Anemone rivularis)种子经藏羊瘤胃内容物分别处理12、12、12 ～ 36 h的发芽率显著高于对照(P＜0.05).藏羊瘤胃内容物处理均显著抑制了破皮和完整的垂穗披碱草(Elymus nutans)、甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)、醉马草(Achnatherum inebrians)、冷地早熟禾(Poa crymophila)、阴山扁蓿豆(Medicago ruthenia var.inschanica)种子的发芽率.短时间处理对矮生嵩草(Kobresia humilis)、酸模(Rumex acetosa)、西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum)种子发芽率无影响而长时间则表现出抑制作用.破皮(划破种皮或去除果皮)种子的萌发响应比完整种子敏感,而完整种子变化趋势则相对平缓.短时间处理提高了去除果皮的草玉梅(12 ～24 h)、无脉苔草(12 h)和划破种皮黄花棘豆(12 h)种子的发芽指数(P＜0.05);随着处理时间的延长,发芽指数呈逐渐减小趋势.藏羊瘤胃内容物浸泡处理对高寒草甸种子萌发有促进、抑制和无影响3种作用,继而潜在影响高寒草甸幼苗的形态建成、种间竞争和群落结构.     

高寒草甸15种植物种子发芽的比较研究

对高寒草甸 15种植物种子的发芽进行了比较实验研究。结果显示 ,冷湿层化、温度变幅及光照条件能够提高或者降低多数高寒草甸植物种子发芽率。其中 ,13种植物对层化、11种对光照条件、14种对温度变幅处理有显著性响应。 15种植物中 ,有14种对单一因子或因子组合有反应 ,仅藏嵩草种子发芽对设定的因子或因子组合没有响应。根据不同植物种子对不同处理及其组合的发芽反应可将植物种子划分为不同的反应类型 ,通过对种子进行冷湿层化处理 ,可以部分或者全部地替代某些植物种子发芽对光、温需求。探明植物种子在特定环境因子组合条件下的发芽表现 ,对通过种子恢复退化草甸是至关重要的。     

沙埋对六种沙生植物种子萌发和幼苗出土的影响

研究了沙埋对科尔沁沙地6种优势植物的种子萌发和幼苗出土的影响．进行0．2、4、6、8、10和12cm等7个深度沙埋处理．结果表明,在不同沙埋处理时,沙蓬萌发差异显著。而差不嘎蒿2锄埋深与其他埋深的发芽差异显著,其他4种植物0cm埋深与其他埋深的发芽差异显著;沙埋对所有植物幼苗出土均有显著影响,埋深增加,出苗率减小;繁殖体大的物种与繁殖体小的物种相比,能从更深沙层中出苗,幼苗出土最大深度排序为苦参>东北木蓼≥沙蓬>山竹子>雾冰藜>差不嘎蒿．     

不同强度牦牛放牧对青藏高原高寒草地土壤和植物生物量的影响

放牧作为家畜饲养方式之一,是草地最简单、有效的利用方式,放牧中的家畜对草地生态系统的影响是全球畜牧生态学研究的焦点。过度放牧导致草地退化严重,虽然在青藏高原地区已有较多放牧对草地影响的研究,但探究连续4年放牧对高寒草地生态系统影响的定位实验却鲜见报道。本研究在青藏高原东缘选取典型高寒草地,使用高原特有且分布最广的牦牛作为大型草食放牧家畜,设置了4个牦牛放牧强度（禁牧：无放牧、轻牧：1头/hm²、中牧：2头/hm²和重牧：3头/hm²）以研究其对高寒草地土壤和植物功能的影响。开展4年试验后的结果表明：放牧条件下土壤含水率显著增加;而土壤容重、全磷和有机质含量对放牧强度均无显著性响应;土壤全氮和pH的响应主要在表层0-20 cm,其中全氮为轻牧和重牧处理分别显著高于中牧,中牧处理下的土壤pH为显著高于轻牧;土壤全钾含量在禁牧处理中显著高于放牧处理;而土壤有效氮和速效钾均为中牧处理显著高于禁牧;放牧可以显著降低植物地上生物量。牦牛放牧强度显著影响土壤含水率、有效养分和植物地上生物量,而对其它土壤理化性质影响较弱。本研究结果揭示放牧对高寒草地土壤理化性质和植物地上生物量的影响,为青藏高原高寒草甸生态系统保护、可持续管理和合理放牧率提供理论依据。     

增温对青藏高原高寒草甸呼吸作用的影响

生态系统呼吸(ER)和土壤呼吸(SR)是草地生态系统碳排放的关键环节,其对气候变化极为敏感。高寒草甸是青藏高原典型的草地生态系统,其呼吸作用对气候变化的响应对区域碳排放具有重要的影响。以高寒草甸生态系统为对象,于2012—2016年采用模拟增温的方法研究呼吸作用对增温的响应。结果表明:增温对高寒草甸ER的影响存在年际差异,2013年和2014年增温对ER无显著影响,其他年份显著增加ER(P<0.05),综合5年结果,平均增幅达22.3%。增温显著促进了高寒草甸SR(P<0.05),较对照处理5年平均增幅高达67.1%;增温总体上提高了SR在ER中的比例(P<0.05),最高增幅达到59.9%。ER和SR与土壤温度有显著的正相关关系(P<0.05),与土壤水分没有显著的相关关系(P>0.05)。对照样地中,土壤温度分别能解释33.0%和18.5%的ER和SR变化。在增温条件下,土壤温度可以解释20.5%和13.0%的ER和SR变化。在增温条件下,SR的温度敏感性显著增加,而ER的温度敏感性变化较小,导致SR的比重进一步增加。因此,在未来气候变暖条件下,青藏高...     

铜尾矿对5种豆科植物种子萌发和幼苗生长影响的初步研究

通过水培实验和土培实验,研究了铜陵铜尾矿对5种豆科植物种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,五种豆科植物种子在尾矿浸提液中均能萌发,但萌发率比对照组低,而且浸提液对种子萌发产生一定的阻滞作用,酸化尾矿浸提液对种子萌发初期的吸胀吸水有促进作用。尾矿与土壤5种不同改良方式的基质试验也发现铜尾矿对种子萌发着阻滞作用,其中大豆、赤豆、赤小豆在70d内未发现死苗现象。     

青藏高原高寒草甸生态系统的恢复能力

近年来,青藏高原高寒草甸生态系统呈现退化的趋势.本文利用中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站多年观测的长时间序列数据,采用定量方法度量高寒草甸自然生态系统的恢复能力,评估该系统的持久性,并结合系统现状提出避免系统崩溃的对策.结果表明,高寒草甸净初级生产力的动态行为以对降水和气温的即时直接响应为主.无论是净初级生产力对自身的"记忆"程度,还是主要气候因子对初级生产力的"滞后"作用,均比较微弱,说明高寒草甸生态系统有较强的恢复能力,即有较强的持久能力.与世界其他地区草地生态系统恢复能力度量结果相比较,高寒草甸生态系统显示较强的恢复能力.科学地利用高寒草地资源,积极恢复治理退化草地,是维持脆弱的高寒草甸生态系统持久的关键.     

胁迫时间与非毒性离子对重金属抑制拟南芥种子发芽及幼苗生长的影响

测定了Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺单一重金属胁迫对拟南芥种子发芽和幼苗生长的影响.结果表明,重金属对幼苗生长的毒性大于对种子发芽的毒性,以抑制种子发芽的IC₅₀为指标,4种重金属的毒性顺序为Hg²⁺＞Cd²⁺＞Pb²⁺/Cu²⁺,以幼苗生长为指标,则毒性顺序为:Cu²⁺＞Hg²⁺＞Cd²⁺/Pb²⁺,并随着胁迫时间延长,种子萌发率下降.此外,不同重金属在不同发芽时段对种子的毒性也不尽相同,Cd²⁺的毒性在种子吸水后的0～12 h大于12～24 h,而Hg²⁺毒性在12～24 h大于0～12 h,其中,种皮对减轻重金属毒性起着十分重要的作用.通过非毒性离子(Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺)与重金属离子(Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺)交互作用对拟南芥种子发芽及幼苗生长效应的研究发现, mmol·L^-1的Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺可以增强Hg²⁺对种子发芽的毒性,但对Cd²⁺的毒性却没有影响.对于幼苗来说,Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺可以显著增强Hg²⁺的毒性,Ca²⁺可以缓解Cd²⁺的毒性,但却增加Cu²⁺的毒性,K⁺可以缓解Pb²⁺对幼苗的毒害作用.最后,本文对重金属的毒害机理进行了探讨.     

Influence of heat on seed germination of seven Mediterranean Leguminosae species

The influence of high temperatures (dry heat and hot water) on germination of seven Mediterranean Leguminosae species typical of fire-prone ecosystems in southern Spain is analyzed, in order to know the response of seeds to wildfires and the possible implications in their regeneration after this disturbance. Seeds were heated to a range of temperatures (50 °–150 °C) and exposure times (1–60 min) similar to those registered in the upper soil layers during wildfires. Germination tests were carried out in plastic Petri dishes over 60 days. In general, the degree of seed germination promotion by dry heat treatments showed a wide interspecific variation, although the final germination level was increased in all the studied species except for Scorpiurus muricatus. The thermal pretreatment of 50 °C, however, was not effective for germination in any species, and rising the temperature to 70 °C only slightly enhanced the germination in Cytisus patens. The preheatings of 90 °C (5 and 10 min), 120 °C (5 and 10 min), and 150 °C (1 min) were the most effective in promoting seed germination. Hot water (100 °C) scarification also increased the final germination level in all cases, with the exception of C. patens. The germination rates after preheating were much lower than in mechanically scarified seeds and closely resembled those of the untreated seeds, except for C. reverchonii, whose seed germination rate decreased with heat. The response of species to heat shock had no clear relationship with life trait or with the specific post-fire regeneration strategy (obligate seeder or facultative resprouter). Those species coexisting in the same habitats had different heat optimal requirements for seed germination, an strategy suggested by some authors as minimizing interspecific competition in the secondary succession started after fire.     

模拟增温对青藏高原高寒草甸根系生物量的影响

在青藏高原高寒草甸布设模拟增温实验样地,采用土钻法于2012—2013年植被生长季获取5个土层的根系生物量,探讨增温处理下根系生物量在生长季不同月份、不同土壤深度的变化趋势及其与相应土层土壤水分、温度的关系。结果表明:(1)根系生物量在2012年随月份呈增加趋势,其中7—9月较大,其平均值在对照、增温处理下分别为3810.88 g/m~2和4468.08 g/m~2;在2013年随月份呈减小趋势,其中5—6月较大,其平均值在对照、增温处理下分别为4175.39 g/m~2和4141.6 g/m~2。增温处理下的总根系生物量高出对照处理293.97 g/m~2,而各月份总根系生物量在处理间的差值均未达到显著水平。表明在增温处理下根系生物量略有增加,但在生长季不同月份其增加的程度不同,致使年际间的增幅出现差异。(2)根系生物量主要分布在0—10 cm深度,所占百分比为50.61%。在增温处理下,0—10 cm深度的根系生物量减少,减幅为8.38%;10—50 cm深度的根系生物量增加,增幅为2.1%。相对于对照处理,增温处理下0—30 cm深度的根系生物量向深层增加,30—50 cm深度的根系生物量增加趋势略有减缓。可见,在增温处理下根系生物量的增幅趋向于土壤深层。(3)根系生物量与土壤水分呈极显著的递减关系,在增温处理下线性关系减弱;与土壤温度呈极显著的递增关系,在增温处理下线性关系增强。表明土壤水分、温度都可极显著影响根系生物量,但在增温处理下土壤温度对根系生物量的影响较土壤水分更为敏感而迅速。     

Climate warming could shift the timing of seed germination in alpine plants

Background and Aims

Despite the considerable number of studies on the impacts of climate change on alpine plants, there have been few attempts to investigate its effect on regeneration. Recruitment from seeds is a key event in the life-history of plants, affecting their spread and evolution and seasonal changes in climate will inevitably affect recruitment success. Here, an investigation was made of how climate change will affect the timing and the level of germination in eight alpine species of the glacier foreland.

Methods

Using a novel approach which considered the altitudinal variation of temperature as a surrogate for future climate scenarios, seeds were exposed to 12 different cycles of simulated seasonal temperatures in the laboratory, derived from measurements at the soil surface at the study site.

Key Results

Under present climatic conditions, germination occurred in spring, in all but one species, after seeds had experienced autumn and winter seasons. However, autumn warming resulted in a significant increase in germination in all but two species. In contrast, seed germination was less sensitive to changes in spring and/or winter temperatures, which affected only three species.

Conclusions

Climate warming will lead to a shift from spring to autumn emergence but the extent of this change across species will be driven by seed dormancy status. Ungerminated seeds at the end of autumn will be exposed to shorter winter seasons and lower spring temperatures in a future, warmer climate, but these changes will only have a minor impact on germination. The extent to which climate change will be detrimental to regeneration from seed is less likely to be due to a significant negative effect on germination per se, but rather to seedling emergence in seasons that the species are not adapted to experience. Emergence in autumn could have major implications for species currently adapted to emerge in spring.     

青藏高原高寒草甸植被特征与温度、水分因子关系

以广布于青藏高原的高寒草甸为研究对象,进行模拟增温实验,探讨高寒草甸植被特征与温度、水分因子关系,并试图论证高寒草甸植被是否符合生物多样性代谢理论.结果表明:①高寒草甸植被物种多样性的对数与绝对温度的倒数呈显著线性递减关系,空气-地表-浅层土壤(0-20 cm)温度(R2 ＞0.6,P＜0.01)较深层土壤(40-100 cm)温度(R2＜0.5,P＜0.05)对物种多样性影响大;其植被新陈代谢平均活化能为0.998-1.85 eV,高于生物多样性代谢理论预测值0.6-0.7 eV,这是高寒草甸植被对长期低温环境适应进化的结果.②除趋势对应分析和冗余分析显示,温度对植被地上部分影响较大,而土壤水分对全株影响均较大,适当的增温与降水均可极显著促进高寒草甸植被生长.③逐步回归和通径分析显示,40 cm、60 cm深度土壤水分对植被地上部分产生直接影响,20 cm高度空气相对湿度和40 cm深度土壤温度对其产生间接影响;40 cm深度土壤温度和60 cm深度土壤水分对植被地下部分产生直接影响,红外地表温度对其产生间接影响.深层土壤温度和水分对高寒草甸植被具有影响作用,这可能与增温后冻土的融化有关,但其机理尚待进一步研究.     

Impact of grazing on germination trait selection in an alpine grassland on the Tibet Plateau

放牧对青藏高原高寒草地种子萌发性状选择的影响 以前的研究表明放牧能够引起草地生物与非生物环境的显著变化,但这种变化影响草地群落对种子萌发特征的选择机制尚不清楚。因此,我们旨在回答：放牧是否对草地群落中萌发特征的组成和多样性产生显著影响。我们在实验室检测了研究草地群落内主要物种种子的萌发特性,并比较了这些植物在放牧和非放牧草地上的表现。在此基础上,比较了放牧草地和非放牧草地的各萌发性状的群落加权平均值和萌发性状多样性,从而了解放牧草地和非放牧草地是否存在不同的萌发性状结构。研究结果表明,在物种水平上,放牧和非放牧草地各物种的多度变化与物种的萌发性状无显著关系。但在群落水平上,与非放牧草地相比,放牧草地的物种普遍具有较高的种子萌发率;放牧草地种子萌发对变温的正响应显著大于非放牧草地,而且放牧草地种子萌发温度生态位宽度小于非放牧草地。与非放牧草地相比,放牧草地种子萌发性状多样性增加,萌发性状均匀度降低。放牧可以改变微生境,从而通过环境过滤改变草地群落对萌发性状的选择,导致草地群落的萌发性状于放牧前后在群落水平上存 在显著差异。     

种子萌发和幼苗生长对沙丘环境的适应机制

综述了植物沙生适应机制的研究及其进展.一些植物的种子在刚成熟时具有休眠特性.种子需要适度沙埋促进萌发并实现幼苗定居,但过度沙埋则会抑制种子萌发和出苗.在沙层深处,没有萌发的种子会进入休眠状态,形成土壤种子库.幼苗通过增加节数和延长节间来适应沙埋.沙埋深度超过植物的忍耐限度会抑制幼苗生长,甚至导致幼苗死亡.沙生植物必须适应其他环境因子,如盐风与土壤盐分、昆虫采食、土壤养分亏缺等,才能在沙丘上成功生长.沙蚀可导致幼苗根系暴露并干燥脱水.一些沙漠植物的幼苗在萌发后可忍耐一段时期的干燥,水分条件得到满足之后,幼苗能够恢复生长.     

瑞香狼毒对青藏高原东部高寒草甸主要物种花粉萌发和种子结实的花粉化感效应

花粉化感是一类特殊的化感作用,能够抑制其它物种的花粉萌发和种子结实。研究了瑞香狼毒(Stellera chamaejasme)花粉水浸提液对其它物种花粉萌发和种子结实的潜在化感抑制作用,包括:在实验室中,用一系列浓度的狼毒花粉水浸提液对与它同花期的其它6个物种(秦艽(Gentiana macrophylla Pall.var.fetissowii),湿生扁蕾(Gentianopsis paludosa(Hook.f.)Ma var.paludosa),鳞叶龙胆(Gentiana squarrosa Ledeb.),椭圆叶花锚(Halenia elliptica D.Don var.elliptica),高原毛茛(Ranunculustanguticus(Maxim.)Ovcz.var.tanguticus)和鹅绒委陵菜(Potentilla anserina L.var.anserina))以及自身花粉进行测试,测定花粉萌发率;在野外,在其它4个物种(秦艽,湿生扁蕾,鳞叶龙胆和椭圆叶花锚)的柱头上施用上述浓度的狼毒花粉水浸提液,观察种子结实率。实验室的花粉萌发试验证明,狼毒花粉对自身花粉萌发没有自毒作用,而其它受试的所有物种的花粉萌发率随着狼毒花粉浸提液浓度的增加呈显著地非线性降低。大约3个狼毒花粉的浸提液就可以抑制受试的多数物种的50%的花粉萌发。在野外试验中,发现受试的4个物种种子结实率随狼毒花粉浸提液浓度的增加呈显著地非线性降低。狼毒可能通过花粉化感对其周围其它物种的有性繁殖存在抑制作用,但其它物种可能通过花期在季节或昼夜上的分异避免受到狼毒花粉化感作用的影响,或者通过无性繁殖来维持种群繁衍。     

城市污泥对作物种子发芽及幼苗生长影响的初步研究

不同类型污泥及其堆肥对通菜、菜心种子发芽和幼苗生长影响的研究表明 ,深圳生污泥、佛山生污泥和广州生污泥及其堆肥对通菜种子的发芽率有明显的影响 ,前者仅为73% ,其余的在 85%左右 ,均低于对照处理 ( 93% ) .而它们对菜心种子的发芽率 ,除了深圳生污泥有抑制作用外 ( 75% ) ,其余均表现为促进作用 ( 90 % ) ,均高于对照处理 ( 85% ) .它们对于两种作物幼苗的生长则均表现为不同程度的抑制作用甚至是损害作用 .污泥及其堆肥中抑制作物种子发芽和幼苗生长的物质主要是有机酸和醛类等有机物 .生污泥经过消化作用或适当的堆沤作用可降解这些有机物 ,从而减弱或消除这种抑制作用 .因此 ,生污泥经过消化作用或适当的堆沤作用后用于农业生产更为安全 .但对刚施用污泥或污泥堆肥的耕地最好不要直接播种 .     

青藏高原高寒草甸夏季植被特征及对模拟增温的短期响应

以青藏高原高寒草甸为研究对象,研究了草甸植被夏季生长动态特征;同时采用红外辐射器模拟增温的方法,探讨了草甸植被对增温的短期(1a)响应.结果表明:(1)高寒草甸夏季植被高度与地下生物量、总生物量相关性不显著,盖度与二者相关性极显著;高度对地上生物量影响较大(R=0.892,P＜0.01),盖度对地下生物量(R=0.883,P＜0.01)和总生物量(R=0.888,P＜0.01)影响较大.(2)高寒草甸夏季植被地上部分和地下部分表现出不同的生长模式,地上部分近似等速生长(幂指数为1.011),地下部分则表现为异速生长(幂指数为0.459),但整体呈现异速生长(幂指数为0.473).(3)高寒草甸夏季植被地上生物量(P＜0.05)在6月份较地下生物量(P＞0.05)对环境更为敏感,且一年之后地上-地下生物量均呈减小趋势,这与空气温度、土壤温度和土壤水分的显著减小密切相关.(4)红外辐射器在高寒草甸的增温度效果较好,空气、地表、土壤温度都随增温幅度增强而增加;短期增温对高寒植被有正效应(T0-T1),而温度持续升高则对植被产生负效应(T1-T2);各植被指标的方差分析都未达到显著水平,表明短期增温对该植被影响不显著.     

Changes in individual plant traits and biomass allocation in alpine meadow with elevation variation on the Qinghai-Tibetan Plateau

Plant traits and individual plant biomass allocation of 57 perennial herbaceous species, belonging to three common functional groups (forbs, grasses and sedges) at subalpine (3700 m ASL), alpine (4300 m ASL) and subnival (⩾5000 m ASL) sites were examined to test the hypothesis that at high altitudes, plants reduce the proportion of aboveground parts and allocate more biomass to belowground parts, especially storage organs, as altitude increases, so as to geminate and resist environmental stress. However, results indicate that some divergence in biomass allocation exists among organs. With increasing altitude, the mean fractions of total biomass allocated to aboveground parts decreased. The mean fractions of total biomass allocation to storage organs at the subalpine site (7%±2% S.E.) were distinct from those at the alpine (23%±6%) and subnival (21%±6%) sites, while the proportions of green leaves at all altitudes remained almost constant. At 4300 m and 5000 m, the mean fractions of flower stems decreased by 45% and 41%, respectively, while fine roots increased by 86% and 102%, respectively. Specific leaf areas and leaf areas of forbs and grasses deceased with rising elevation, while sedges showed opposite trends. For all three functional groups, leaf area ratio and leaf area root mass ratio decreased, while fine root biomass increased at higher altitudes. Biomass allocation patterns of alpine plants were characterized by a reduction in aboveground reproductive organs and enlargement of fine roots, while the proportion of leaves remained stable. It was beneficial for high altitude plants to compensate carbon gain and nutrient uptake under low temperature and limited nutrients by stabilizing biomass investment to photosynthetic structures and increasing the absorption surface area of fine roots. In contrast to forbs and grasses that had high mycorrhizal infection, sedges had higher single leaf area and more root fraction, especially fine roots.