土石山区不同植物土壤水分利用方式对降雨的响应特征

植物的水分利用特征对浅层土石山区的植被恢复具有重要意义.本研究利用稳定同位素技术,通过采集降雨后丹江鹦鹉沟小流域侧柏和玉米的植物样及其植物根系周围的土壤样品,分析其氧稳定同位素特征,研究土石山区侧柏和玉米两种不同植物的土壤水分利用方式对降雨的响应特征.结果表明: 侧柏和玉米的土壤水分利用方式对降雨存在不同的响应特征.侧柏根系主要利用10～30 cm土层的土壤水分,而玉米主要利用0～20 cm土层的土壤水分.降雨量由29 mm减少至8 mm时,侧柏根系的主要吸水深度由20～30 cm减小到10～20 cm,玉米根系的主要吸水深度由10～20 cm转换为0～20 cm.降雨减少时,侧柏根系吸水的主要深度均由深层土壤向浅层土壤移动,而玉米的主要吸水深度由10～20 cm增加为0～20 cm.侧柏和玉米根系的土壤水分利用方式对降雨的响应特征较为明显.     

增温施氮对高寒草甸生产力及生物量分配的影响

在青藏高原高寒草甸区设置模拟增温和氮添加处理,研究长期增温与外源氮输入对高寒草甸群落生产及其分配的影响.结果表明:开顶箱增温装置造成小环境暖干化,即显著提高地表空气温度1.6℃,提高表层土壤温度1.4℃,降低土壤含水量4.7%.2012、2013和2014年不施氮处理下增温分别降低地上生物量61.5%、108.8%和77.1%,在高氮(40和80kg N·hm^-2·a^-1)处理下增温对群落地上生物量无显著影响,这说明增温的影响依赖于氮添加水平,且施氮补偿了增温导致的土壤氮损失.增温导致根冠比增加,2012、2013和2014年不施氮处理下增温分别增加根冠比98.6%、60.7%和97.8%.在不增温处理下,植物群落地上、地下生物量的变化率均表现出低氮(10、20 kg N·hm^-2·a^-1)促进、高氮抑制的趋势,达到饱和阈值时的氮添加剂量分别为56.0和55.5 kg N·hm^-2·a^-1;而在增温处理下,地上、地下生物量随施氮量增加呈线性增加趋势.这说明增温改变了高寒草甸生物量分配对外源氮输入的响应模式,增温导致的土壤无机氮含量变化是生物量分配模式改变的主要原因.由氮添加试验估算的高寒草甸氮饱和阈值表明,高寒草甸对氮输入的敏感性高于其他类型草地.     

土壤盐分对高寒草甸主要植物生态位的影响

采用Levins生态宽度指数和Cowell生态位相似性公式,计算了巴音布鲁克高寒草甸主要物种在4个盐分梯度上土壤水分、有机质、速效钾3个资源维的生态位宽度及生态位相似性.结果表明：在3个资源维上,随着土壤盐分含量的增加,主要建群种细果苔草的平均生态位由0.4433降至0.1740,伴生种鹅绒委陵菜的平均生态位由0.1263升至0.2215,说明耐盐性较差的物种生态位宽度逐渐减小,耐盐性较好的物种逐渐增大,可能成为重要的演替种.随土壤盐分含量的增加,耐盐性较差物种间的生态位相似性逐渐升高, 而耐盐性较好的物种则逐渐降低.细果苔草和线叶嵩草的生态位相似比例由0.701升至0.842, 而鹅绒委陵菜和山地蒲公英的生态位相似比例由1降至0.708.物种的生物学特性是物种对土壤盐分响应不同的主要原因.     

增温、刈割对高寒草甸植被物种多样性和地下生物量的影响

我国高寒草甸表现出退化现象,严重影响着植被物种多样性和生物量生产。本研究以青藏高原高寒草甸为研究区,采用随机区组设计,设置对照、增温、刈割、增温+刈割交互作用4种试验样地,于植被生长季进行植被物种多样性(Margalef指数、Shannon指数、Simpson指数、Pielou指数)和地下生物量的调查,研究增温、刈割对高寒草甸植被物种多样性和地下生物量的影响。结果表明:(1)高寒草甸植被物种多样性在生长季中期(6、7、8月)显著高于初期(5月)和末期(9月),且显著性从2012年到2013年增强。(2)植被物种多样性对增温(3年)、刈割(2年)的响应并不敏感,在增温、刈割单独作用下略有增加,在增温+刈割交互作用下略有减小。(3)增温、刈割趋于增加地下生物量,促使地下生物量在不同土层的分配比例发生变化;随着时间延长,刈割对土壤浅层(0~30 cm土层)地下生物量的影响逐渐加强,而增温对土壤深层(30~50 cm土层)地下生物量的影响逐渐加强。     

放牧对青藏高原东缘高寒草甸群落27种植物地上生物量分配的影响

通过对比研究青藏高原高寒草甸27种植物群落组分种在放牧和长期排除放牧生境中的生物量分配差异,试图揭示长期放牧干扰对植物生活史对策的影响.结果表明:(1)放牧对群落物种个体生物量大小和生物量分配有着显著的影响;(2)总体来看:多数物种(24)放牧生境中的平均个体生物量明显小于禁牧地中的平均个体生物量;而多数物种在放牧后(23种)繁殖分配明显增加;茎分配有增有减(15减小12种增加);叶分配呈减小趋势(20种减小7增加).(3)放牧的影响在不同物种间和功能群间都存在着明显的差异.放牧使毒草茎分配减小叶分配增加,繁殖分配几乎不受影响;豆科和杂草繁殖分配增加,茎分配和叶分配减小,其中豆科两个种的生物量分配变化都不显著;禾草叶分配减小,繁殖分配和茎分配增加; (4)在群落水平上,放牧使繁殖分配和叶分配增加,茎分配减少.     

施肥和刈割对青藏高原东部高寒草甸群落生物量补偿效应的影响

通过对青藏高原东部高寒草甸植物群落在4个施肥处理及7个刈割水平下的群落生物量、物种丰富度和补偿指数的比较,分析了该类草甸群落主要特征对施肥及刈割强度差异的响应.结果表明:施肥显著增加了群落生物量,并降低物种丰富度,而刈割处理虽然增加了物种丰富度,但对群落生物量无显著影响;随着施肥量的增加,高寒草甸由莎草科和杂草类物种占优势的群落构成逐渐向禾本科物种占优势的群落构成转变;施肥可提高群落的补偿能力,在不同施肥梯度中,刈割后植物群落补偿能力也不相同;随着施肥量的增加,增加刈割强度,减少刈割次数,发生超补偿的机率增大;可见,施肥是主效应,刈割对群落主要特征的影响随营养水平的不同而发生变化.     

Effects of resource additions on species richness and ANPP in an alpine meadow community

Aims Theories based on resource additions indicate that plant species richness is mainly determined by the number of limiting resources. However, the individual effects of various limiting resources on species richness and aboveground net primary productivity (ANPP) are less well understood. Here, we analyzed potential linkages between additions of limiting resources, species loss and ANPP increase and further explored the underlying mechanisms.Methods Resources (N, P, K and water) were added in a completely randomized block design to alpine meadow plots in the Qinghai-Tibetan Plateau. Plant aboveground biomass, species composition, mean plant height and light availability were measured in each plot. Regression and analysis of variance were used to analyze the responses of these measures to the different resource-addition treatments.Important findings Species richness decreased with increasing number of added limiting resources, suggesting that plant diversity was apparently determined by the number of limiting resources. Nitrogen was the most important limiting resource affecting species richness, whereas P and K alone had negligible effects. The largest reduction in species richness occurred when all three elements were added in combination. Water played a different role compared with the other limiting resources. Species richness increased when water was added to the treatments with N and P or with N, P and K. The decreases in species richness after resource additions were paralleled by increases in ANPP and decreases in light penetration into the plant canopy, suggesting that increased light competition was responsible for the negative effects of resource additions on plant species richness.     

施氮对三个南方珍稀树种幼苗生长和生物量分配的影响

为了探讨珍稀树种对短期氮素添加的响应,该文研究了氮素添加(0、0.1、0.2、0.4和0.6g·kg~(-1)土)对观光木、棱角山矾和半枫荷幼苗生长和生物量分配的影响。结果表明:3个树种幼苗对外源氮素添加的反应不同,施氮显著促进观光木幼苗株高、基径、冠幅以及全株生物量和各部分生物量的增加,中低氮促进半枫荷幼苗的生长,但高氮抑制其生长;少量施氮对棱角山矾幼苗的形态和生物量参数没有产生显著影响,中量施氮抑制其生长。氮素营养的改变显著影响3种植物幼苗的生物量分配,观光木幼苗的根生物量比和根冠比均随施氮量的增加而显著降低;除高氮处理外,半枫荷幼苗的根生物量比和根冠比均随供氮量的增加而显著升高;棱角山矾的根生物量比和根冠比均随供氮量的增加而显著升高,可能与施氮抑制其茎叶的生长有关。总的来看,观光木幼苗更能耐受高氮条件,半枫荷幼苗次之,而棱角山矾幼苗不耐高氮;但到当年生长季末,各氮处理半枫荷幼苗的株高、基径和总相对生长速率均显著大于其它两种植物。     

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．     

密度对濒危物种疏花水柏枝幼苗存活与生长的影响

疏花水柏枝(Myricarialaxiflora)原产于三峡库区长江干流的河滩,三峡水库的蓄水淹没了其所有的野生种群,使之濒临绝灭。通过一系列的密度处理实验,我们研究了不同密度下疏花水柏枝幼苗的存活率、幼苗总生物量、地下生物量、地上生物量、一级枝数、二级枝数、一级枝长度的变化,揭示了密度对一年生幼苗存活与生长的影响。结果显示,随着密度的增加,疏花水柏枝种群内部的竞争加剧,幼苗的死亡率增加,特别是当密度大于250ind./m2时,死亡率显著上升,上述体现植株生长状况的各指标值也随密度的增加而显著减小。表明疏花水柏枝一年生幼苗的存活与生长受到密度的影响。文中还建立了密度影响下疏花水柏枝各构件部分生长发育的回归模型,解释了密度对它们的调节作用。最后对疏花水柏枝种群重建中的相关问题进行了分析讨论,以求为回归引种实践提供参考。     

高寒草甸物种多样性对藏系牧羊放牧行为的影响

为探究草原植物物种多样性对家畜放牧行为的影响及其机制,在青藏高原高寒草甸开展藏系牧羊轮牧试验,调查植被物种多样性,观察藏系牧羊采食速率、觅食速率和采食时间,并计算藏系牧羊日采食量。结果表明：两年间,植物物种丰富度与藏系牧羊采食速率呈显著正相关关系（P<0.05）;觅食速率、采食时间和日采食量对放牧率响应敏感（P<0.05）,呈夏秋增冬春减的趋势。植物Shannon-Wiener指数与藏系牧羊的采食时间显著负相关（P<0.05）;在暖季或8羊/hm²放牧率下植物Shannon-Wiener指数与藏系牧羊日采食量呈显著正相关（P<0.05）。Pilelou均匀度指数与藏系牧羊采食速率和采食时间显著负相关（P<0.05）;在暖季或8羊/hm²放牧率下Pilelou均匀度指数与藏系牧羊日采食量呈显著负相关（P<0.05）。植物物种丰富度对藏系牧羊放牧行为贡献较大,且放牧藏系牧羊的采食速率和采食时间比觅食速率和日采食量对植物物种丰富度响应更敏感,以用植物物种丰富度为自变量可以更好预测藏系牧羊放牧行为。放牧管理通过影响植被物种多样性从而进一步影响了藏系牧羊放牧行为。放牧行为不仅是评价草地营养价值和家畜生产力的关键指标,也是草地健康管理的基础。因此,明确草原植物物种多样性-藏系牧羊放牧行为的互作机制有助于更好的提高藏系牧羊地生产力,维护草原生态健康。     

施肥和放牧对青藏高原高寒草甸物种丰富度的影响

在草地生态系统中, 施肥通常会导致生物多样性下降, 但是关于引起生物多样性下降的机制还存在着很大的争议。该研究基于一个4年的施肥实验, 试图通过个体大小的不整齐性和单位植物氮含量, 定性地揭示青藏高原东部高寒草甸施肥后多样性下降的原因。研究显示: 在封育地, 施肥致使个体大小不整齐性增加了15%, 并不同程度地增加了物种的高度。同时, 施肥使物种间单位植物氮含量存在显著差异的数目降低了65%。施肥后光竞争加剧, 导致大个体植物排斥小个体植物, 进而引起了物种丰富度下降29.6%。与封育地不同, 放牧地施肥并没有改变个体大小不整齐性和物种的高度, 而是使物种间单位植物氮含量存在显著差异的数目增加了11.4%。施肥并没有改变放牧地的光竞争强度, 而是增加了物种间对土壤营养元素氮的竞争强度, 进而引起了物种丰富度下降17.3%。该研究还发现, 放牧施肥地的物种丰富度下降速度和等级显著低于封育施肥地的物种丰富度下降速度和等级, 这表明放牧减缓了施肥对物种丰富度的影响力。     

巴郎山高山及亚高山草甸花卉植物生物量海拔梯度格局

采用野外调查方法,研究卧龙巴郎山高山及亚高山草甸不同海拔梯度下花卉植物生物量的变化格局,并进行土壤因子分析,结果表明:花卉植物地上生物量随海拔的升高呈单峰曲线变化,在3500 m处达到峰值,花-果、茎、叶生物量的变化趋势与地上生物量一致;地下生物量随海拔的升高呈U型曲线变化.随海拔的升高,土壤酸性增强,水解氮和全钾含量显著升高,土壤有机质、全氮和有效磷的含量显著降低,花卉植物地上生物量随土壤pH值及全氮、速效钾含量的升高显著增大;地下生物量随土壤有机质、有效磷含量的升高显著增大,随全钾、水解氮含量的升高显著减小.     

物种组成对高寒草甸植被冠层降雨截留容量的影响

高寒草甸退化减少地上生物量、叶面积指数(LAI),因而减少冠层降雨截留容量(S)。但是,未有研究评价物种组成改变对S的影响。用水浸泡法和水量平衡法研究青藏高原高寒草甸3个不同退化阶段下(未退化、轻度退化、中度退化)的S变化规律,并评价物种组成改变对S的影响。结果表明:高寒草甸退化显著减少S(P<0.05)。在未退化、轻度退化、中度退化的高寒草甸,水浸泡法测得的S分别为0.612 mm,0.289 mm 和0.217 mm;水量平衡法测得的S分别为0.979 mm,0.493 mm 和0.419 mm。物种组成改变对S的影响表现为:随着高寒草甸的3个不同退化阶段,S减少的幅度先大于后小于LAI减少的幅度。原因是:(1)在未退化的草甸,鹅绒委陵菜(Potentilla arserina)的叶面积占有显著优势,占总叶面积的31.18%;在轻度退化的草甸,禾本科植物(Graminoid)的叶面积占有显著优势,占总叶面积的44.41%,而鹅绒委陵菜是稀有种,仅占总叶面积的3.76%;在中度退化的草甸,鹅绒委陵菜的叶面积占有显著优势,占总叶面积的19.91%;(2)鹅绒委陵菜的叶单位面积吸附水量(S_L)是禾本科植物的大约2.5倍。     

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。     

Effects of burial in sand and water supply regime on seedling emergence of six species

BACKGROUND AND AIMS: Air seeding has long been regarded as a quick and successful measure for vegetation rehabilitation in China. However, seedling emergence of often-used species including Agriophyllum squarrosum, Artemisia sphaerocephala, Artemisia ordosica, Hedysarum fruticosum, Caragana korshinskii and Medicago sativa is low. Experiments were conducted under controlled conditions to study the effects of sowing depth and water supply on seedling emergence, in order to understand the requirements for increasing seedling emergence. METHODS: Seeds were exposed to different environments of burial and water supply regimes in PVC pots (7 cm in diameter and 11 cm in height) under the same light intensity and alternating temperature regimes in a growth chamber. KEY RESULTS: Seedlings of three species (Agriophyllum squarrosum, Artemisia sphaerocephala, Artemisia ordosica) with relatively light seeds emerged well at a 0.5 cm sowing depth under a 7.5 and 10 mm water supply regime. However, few seedlings of these species emerged when the sowing depth was over 1 cm or when water supply was 5 mm. Seedlings of Caragana korshinskii, Hedysarum fruticosum and Medicago sativa emerged from sowing depths of 0.5-4 cm, 0.5-3 cm, and 0.5-4 cm, respectively, under both 7.5 and 10 mm water supply regimes. Under a 5 mm water supply regime, seedlings of these species also emerged at over 1 cm sowing depth. Seeds of all six species sown on the surface of sand did not germinate, and seedlings did not emerge when they were sown at depths greater than 6 cm. CONCLUSIONS: Based on these experiments, a 0.5 cm sowing depth resulted in the highest seedling emergence and it is concluded that this is the optimal sowing depth for seedling emergence of all six species.     

Phenological features in relation to growth forms and biomass accumulation in an alpine meadow of the Central Himalaya

Phenological records of 50 plant species were made during 1988–89 in an alpine meadow (30° 10-30° 13 N lat. and 79° 39-79°-41 E long.) of Central Himalaya located between 3100–3750 m elevation. The growth initiation occurred when temperature began to rise continuously and the resulting in snowmelt. The peaks of the various phenophases succeeded one after another in time, within a period of about four months (from May to September) which is longer than the period reported for the alpine sites of higher latitudes. The period of growth initiation appeared to be related to growth form, the species showing earlier growth initiation (when temperatures were lower) deployed leaves to lower heights, close to the ground. A majority of forbs completed growth cycle earlier than the grasses. For example, one group represented by Trachydium roylei reached peak growth a few weeks before did another group of species, represented by Danthonia cachemyriana, which is indicative of niche separation of the respective group of species. Activities of accumulation of live and dead shoot biomass were clearly separated in time in most communities, the former occurring from May to August, and the latter mainly in September. Nomenclature: Osmaston (1926).