羊草和大针茅群落光合速率的比较研究

本研究用同化箱法,在野外条件下测定了羊草群落和大针茅群落的光合速率日进程和季节变化。得到如下结果：1;在整个生长期中,测得羊草和大针茅两群落光合速率的日进程都属双峰型,上、下午,各有一个高峰,但一般以上午峰值较高。2．羊草和大针茅两群落日净光合量的季节变化趋势是相似的。自返青后迅速的提高,到7月上旬达最大值,羊草和大针茅两群落的日净光合量分别为31.68和11.5 gCO2／m2d,随后逐渐降低。3.两群落光合能力的大小,峰值的高低和出现的早晚、中午光合降低的幅度以及季节变化的特点等都与植物生长发育阶段和环境条件有密切的关系。 4．羊草群落各阶段的瞬时光合、日净光合,LAI和生物量等都高于相近时期的大针茅群落。但在环境条件较差(干旱)时,羊草群落光合增加的幅度要比环境条件好时小。5．大针茅群落要比羊草群落耐旱,对不良环境的适应能力强,但在条件较好时增产幅度小。     

不同生长时期羊草大针茅光合速率与气温关系的比较研究

 本文对羊草( Aneurolepidium chinense)和大针茅(Stipa grandis)营养枝生长初期、盛期和后期的光合速率—气温关系进行了比较研究。结果表明：羊草的相对光合速率—气温关系是一条三次函数曲线,大针茅则是一条三次项趋于零的四次函数曲线;羊草光合作用的低温补偿点低于大针茅,而高温补偿点则高于大针茅：光合作用—气温曲线斜率,即温度系数[1],两种植物间有差异,但不显著。光合作用的高温补偿点和最适温度,即温度饱和点[2],都以生长盛期最高,生长后期又低于初期。光合作用的半饱和温度和近饱和温度,也以生长盛期最高;生长后期与初期相比较：曲线处于下降阶段时,两种牧草的这一温度均是后期低于初期;曲线处于上升阶段时,大针茅仍是后期低于初期。羊草则是后期高于初期。     

十种草原植物光合速率与光照的关系

光作为光合作用的能量来源,对植物的光合生产有很大的影响。本文以十种草原植物为研究对象,于1985—1986年在典型草原地带进行了草原植物的光—光合特性的研究。根据叶片净光合速率和光呼吸速率的高低,可确定这十种草原植物都属C_3草本植物范围。由测定结果表明,它们对光能的利用效率有所不同。当植物叶片在晴天最大光强(110千勒)时,山葱和马蔺的总光合和净光和均无光饱和点;均有光饱和点的是冰草、西伯利亚羽茅、大针茅、贝加尔针茅、无芒雀麦和日阴营;总光合无光饱和点,净光合有光饱和点的是羊草和芨芨草。并可认为近光饱和点是植物的适宜光强。     

内蒙古典型草原几种不同植物的生长动态比较

选择内蒙古典型草原羊草 大针茅群落中的优势植物羊草、大针茅、冰草和冷蒿,采用多种数量化指标,分别比较一个生长季内的生长动态、绝对生长速率(AGR)、相对生长速率(RGR)。结果表明:植物地上生物量均呈S形增长,8月中旬达到最大值;主要生长季内受降水不足的抑制作用依次为羊草>冰草>大针茅>冷蒿。羊草和冰草AGR均呈双峰曲线,大针茅呈三峰曲线,冷蒿呈单峰曲线。生长主要集中在中前期,AGR大小依次为冷蒿(0.099g.株-1.d-1)>大针茅(0.029g.株-1.d-1)>羊草(0.003g.株-1.d-1)>冰草(0.002g.株-1.d-1)。RGR与AGR有相似的季节性变化,其中羊草、冰草、冷蒿RGR均呈单峰曲线,大针茅呈三峰曲线;生长季初期RGR均表现出最高,生长潜能较大,7月末至8月中旬呈现负值;4种植物的最大净积累效率依次为冷蒿(0.108g.株-1.d-1.g-1)>大针茅(0.064g.株-1.d-1.g-1)>羊草(0.055g.株-1.d-1.g-1)>冰草(0.042g.株-1.d-1.g-1)。不同生活型的生长曲线及生长速率均存在较大差异,但同属于根茎型的羊草和冰草生长动态曲线明显相似。     

羊草与大针茅根系构型对水分梯度响应的比较研究

羊草(Leymus chinensis)与大针茅(Stipa grandis)是内蒙古锡林郭勒典型草原的两大建群种,也是内蒙古草原的重要优良牧草。选取锡林郭勒草原以大针茅和羊草为优势种的围封草场为研究样地,通过原状土柱移栽,进行了两年的水分梯度控制实验(150、300、450、600 mm),分别模拟当地年降雨量由干旱年到是湿润年的变化情况,分析比较羊草种群和大针茅种群地上高度和根系构型对水分梯度的响应情况。结果表明:相比大针茅种群,羊草种群对水分梯度的响应更敏感,随着水分梯度的增加,羊草地上高度和根系直径显著增加,根系长度和根系深度显著减少;而大针茅的地上高度和根系特征各项指标均没有显出与水分梯度的相关性,显然大针茅比羊草更能适应干旱生境。在干旱条件(模拟年降雨量150 mm处理)下,大针茅种群地上高度达到峰值,生长状况良好;羊草种群则采用地上个体小型化,地下主根变细,分叉,向土壤深层扩展的生长策略。因此,在气候变化背景下,干旱化的气候将导致大针茅种群在群落中的优势地位逐渐增加,反之羊草种群则会随着气候湿润化而占据更大的优势。     

呼伦贝尔草原羊草(Leymus chinensis)光合速率的季节变化——以鄂温克旗牧业气象试验站为例

利用2005年和2006年5～9月对内蒙古呼伦贝尔草原鄂温克旗牧业气象试验站所在地羊草光合速率的系统观测数据,分析了羊草光合速率的季节变化和年际差异,及其与气象因子和土壤水分状况的关系.结果表明:(1)在整个生长季节内,羊草光合速率的变化大致呈三峰二谷的形式,峰值分别出现在返青期之后、夏季降水高峰期和秋季降水回升期.2005年光合速率的峰值明显大于2006年,前者夏季峰值的持续时间也明显长于后者,这与该年降水量较多、相对湿度和土壤含水率较高有关.(2)羊草的光合速率与测量当日前3～8d的累计降水量均呈显著正相关关系,2005年与测量当日前6d累计降水量的相关最显著,2006年与测量当日前3d累计降水量的相关最显著.与此相似,羊草光合速率与各层土壤含水率亦呈正相关关系,且2005年的相关程度一般明显优于2006年,其中,与0～20cm土壤含水率的相关系数最大,表明羊草光合速率主要受到20cm以上土壤水分的影响.(3)在水分条件较好、气温偏低的2005年,羊草光合速率与日平均气温之间呈微弱负相关关系,与相对湿度之间呈显著正相关关系,表明在水热组合满足羊草生长需要的情况下,相对湿度通过增加或降低气孔导度对光合速率产生显著的影响,而气温对光合速率的影响不大.在水分条件较差、气温偏高的2006年,羊草光合速率与日平均气温之间呈显著负相关关系,与相对湿度之间呈不显著正相关关系,这与水热组合失衡情况下气温升高加剧蒸发,使土壤水分亏缺有关.由此可见,土壤水分状况可能是羊草光合速率决定性的影响因素,而气温和相对湿度则是次生的影响因素.     

内蒙古典型草原不同群落净生态系统生产力的动态变化

净生态系统生产力(net ecosystem productivity,NEP)是反映生态系统碳源汇功能的重要指标。本研究选取内蒙古锡林河流域的贝加尔针茅群落、大针茅群落、克氏针茅群落和羊草群落为对象,利用BIOME-BGC模型模拟了4个草地群落年际间和年内逐日NEP动态变化,分析了4个草地群落对降水量的响应特征和可能机制,并且探讨气候变化背景下4个草地群落水分胁迫系数、降水利用率和碳转化效率的变化规律。结果表明:1954—2012年贝加尔针茅群落、大针茅群落、克氏针茅群落和羊草群落的多年平均NEP分别为11.41、-7.82、-5.03和9.30 g C·m-2·a-1。总体来看,4种草地群落多年平均日NEP的年内季节动态均呈先释放、后固碳、再释放的变化特征。4种草地群落多年平均水分胁迫系数由高到低分别为:贝加尔针茅羊草大针茅克氏针茅;多年平均降水利用效率由高到低分别为:贝加尔针茅克氏针茅大针茅羊草;多年平均碳素转化效率由高到低分别为:贝加尔针茅克氏针茅大针茅羊草。4种草地群落NEP与年降水量均存在显著的相关性,NEP为0时,4种草地群落年降水量平均值为295.76 mm,说明在年降水量大于该值时NEP多为正值,而小于该值时NEP多为负值。     

感染内生真菌的羊草对克氏针茅种子萌发的影响

以我国内蒙古草原常见优势种羊草（Leymus chinensis（Trin.) Tzvel.）及克氏针茅（Stipa krylovii Roshev.）为实验材料,在离体器官和整株植物水平上探讨内生真菌感染是否会影响宿主植物羊草对克氏针茅种子萌发的作用。实验结果表明：内生真菌感染能够影响羊草对克氏针茅种子萌发的作用,其影响程度与羊草的作用部位、处理方法以及处理浓度相关。与未染菌羊草相比,染菌羊草绿叶在低浓度处理下显著促进了克氏针茅的萌发,高浓度下显著抑制了克氏针茅的幼根生长;染菌羊草枯叶显著抑制了克氏针茅幼根的生长,而染菌羊草地下部显著促进了克氏针茅的萌发;感染和不感染内生真菌的整株羊草对克氏针茅的发芽率和发芽速度无显著影响。在处理浓度相同的情况下,草粉对克氏针茅种子萌发的抑制作用比浸提液处理更为显著,绿叶比枯叶抑制作用更为显著。     

栝楼雌雄植株的光合作用和蒸腾作用特性

对栝楼雌雄植株生长发育关键时期的光合作用和蒸腾作用进行研究.结果表明:在营养生长阶段,栝楼雄株的光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率均大于雌株;雄株比雌株提前22 d进入生殖生长阶段,当雄株进入生殖生长阶段后,其光合速率、蒸腾速率和气孔导度均大于雌株,但水分利用效率略小于雌株;当雌株进入生殖生长阶段后,其蒸腾速率和气孔导度大于雄株,而光合速率和水分利用效率显著小于雄株.气候因子对栝楼生长发育的影响主要是在营养生长和生殖生长初期,栝楼生长发育后期对气候因子的响应程度减弱.较高的温度和较低的湿度有利干栝楼的生长发育,光照可提高栝楼尤其是雄株的光合速率.进入生殖生长后,雄株的光合速率随光照的增强显著增加,而雌株的光合速率增加不显著;随气温的升高,雄株的蒸腾速率显著提高,雌株的光合速率极显著提高.     

草原区不同植物群落蒸发蒸腾的研究

 在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站,采用“土柱称重法”对典型草原群落蒸发蒸腾进行实验观测,主要研究结果如下：1．草原沙地、羊草草原和河漫滩草甸是本地区差异明显的三种群落。草甸蒸腾最大(9.2 mm·d-1),比另两种群落高2—3倍;草甸蒸发最小(0.4mm·d-1),约为沙地的1／4,草原 的l／8。2．羊草草原在本区分布广,大针茅草原是本区半干旱地带性代表。由于这两种群落主要有关背景值的不同,羊草群落蒸散值(4.4—5.Omm·d-1)明显高于大针茅群落(3.5—3.8 mm·d-1),而且羊草群落的T／E1)值(～2)也明显大于大针茅(～1)。在生长季节中,羊草草原蒸散随气温升高而升高,在盛夏达最高值,然后随气温降低而降低。然而由于降雨变化的影响,羊草草原蒸发蒸腾的季节变化时而出现较大幅度的波动。3．根据1989年实测的降水和羊草群落蒸发蒸腾的季节变化,分析羊草群落的水分收支,可以看到实验区羊草草原的水分收支是大体平衡的。     

不同放牧强度下内蒙古温带典型草原优势种植物防御策略

放牧是草原的主要利用方式, 但对牧草造成了一定的生物胁迫。面对生存压力, 牧草会通过调节初级与次级代谢过程启动防御机制。该研究以内蒙古温带典型草原优势种植物为研究对象, 通过测定其在5个放牧水平下不同营养器官中的次级代谢产物及木质素等含量, 探讨大针茅(Stipa grandis)和羊草(Leymus chinensis)的各营养器官在防御机制中的角色及其碳氮权衡策略。结果表明: 面对放牧胁迫, 大针茅和羊草会产生大量的单宁、总黄酮、酚类以及生物碱等次级代谢产物, 并以叶片为主要的合成及储存器官。中度放牧使羊草的化学防御机制得到较充分的诱导及表达。但二者地上部分木质素含量并无显著增加, 因此, 二者在避牧性机制上更倾向于化学防御而非机械防御。由于羊草有更高的氮利用效率, 这使得羊草可以通过碳氮两种代谢途径进行防御, 但大针茅在生长初期并不能将氮高效地分配到化学防御中。大针茅和羊草在生长初期面对轻度放牧胁迫, 较多的资源仍然用于初级代谢, 增加了植物耐牧性。因此, 轻度放牧有利于提高牧草的碳氮资源利用效率、提高生态系统生产力及稳定性。     

Defense strategies of dominant plants under different grazing intensity in the typical temperate steppe of Nei Mongol,China

放牧是草原的主要利用方式, 但对牧草造成了一定的生物胁迫。面对生存压力, 牧草会通过调节初级与次级代谢过程启动防御机制。该研究以内蒙古温带典型草原优势种植物为研究对象, 通过测定其在5个放牧水平下不同营养器官中的次级代谢产物及木质素等含量, 探讨大针茅(Stipa grandis)和羊草(Leymus chinensis)的各营养器官在防御机制中的角色及其碳氮权衡策略。结果表明: 面对放牧胁迫, 大针茅和羊草会产生大量的单宁、总黄酮、酚类以及生物碱等次级代谢产物, 并以叶片为主要的合成及储存器官。中度放牧使羊草的化学防御机制得到较充分的诱导及表达。但二者地上部分木质素含量并无显著增加, 因此, 二者在避牧性机制上更倾向于化学防御而非机械防御。由于羊草有更高的氮利用效率, 这使得羊草可以通过碳氮两种代谢途径进行防御, 但大针茅在生长初期并不能将氮高效地分配到化学防御中。大针茅和羊草在生长初期面对轻度放牧胁迫, 较多的资源仍然用于初级代谢, 增加了植物耐牧性。因此, 轻度放牧有利于提高牧草的碳氮资源利用效率、提高生态系统生产力及稳定性。     

白音华矿区草地群落主要物种组成及空间分布

以内蒙古白音华矿区周边草地为对象,研究了矿区草地植物群落的主要物种组成及其空间分布特征。结果表明: 草地群落共出现55种植物,优势种为大针茅、黄囊苔草和糙隐子草,常见种有羊草、冰草和知母等,该6个物种的累计相对重要值为79.6%,其密度分别为 26.6、204.7、105.4、107.1、68.2和55.1株·m^-2。对6个主要物种的种群密度通过半方差函数进行模型拟合, 其种群分布分别符合指数模型、指数模型、指数模型、球状模型、线性模型和高斯模型;对其空间分布格局进行分析,各种群的结构比分别为59.2%、97.2%、89.1%、94.5%、62.6%和72.1%,表明黄囊苔草、糙隐子草和羊草种群的空间自相关性程度均较高, 主要受结构性因素影响, 而大针茅、冰草和知母种群主要受随机性因素影响。对分形维数进行分析发现, 大针茅、黄囊苔草、糙隐子草和冰草种群分布格局较简单,空间依赖性较强,而羊草和知母种群分布格局较复杂,空间依赖性较弱,结合2D及3D图看, 大针茅和知母呈现出梯度扩散,而黄囊苔草、糙隐子草、羊草和冰草则主要呈现斑块化分布,表明矿区草地群落主要物种的空间分布与开矿无显著关联性。     

不同光强对棱角山矾幼苗生长及光合特性的影响

通过比较不同遮阴处理下棱角山矾幼苗生长及光合特性的差异,以探讨不同光强对棱角山矾生长及光合作用的影响及其适应机制。结果表明：棱角山矾幼苗的生物量分配对光强的反应敏感,在强光处理下,比叶面积减小,总叶面积变小;弱光处理下通过增大叶生物量比、叶面积比,支持结构生物量比,提高捕光能力。但L100、L30、L10处理下总生物量的积累显著小于L50处理,L30、L50、L100光强处理下总叶面积显著高于L10光强处理。并且10%和100%光强下棱角山矾叶片的最大净光合速率（P_max）、光饱和点（LSP）、表观量子效率（AQY）均显著低于30%和50%光强处理;而光补偿点（LCP）则随光强的增大而升高;总叶绿素和类胡萝卜素含量在10%~100%随着光强增大而显著降低（P<0.05）。说明棱角山矾幼苗在不同光环境下具有一定适应性,但过强或过弱的光环境均会对棱角山矾的生长产生负面影响,其中50%光强是棱角山矾幼苗生长的最佳光强;棱角山矾为中性树种,苗木适宜生长在荫蔽的环境下。     

氮素和植物生长促进剂对羊草生长及竞争力的影响

选取羊草、斜茎黄芪、克氏针茅3种内蒙古典型草原常见植物,通过不同植物物种组合(单独种植或者羊草与其他两种混合种植)、施加不同剂量的氮素(0、0.1、0.2、0.4、0.8mg·g^-1)和植物生长促进剂——油菜素内酯(0.005 mg·g^-1)的温室盆栽试验,分析氮素和油菜素内酯对羊草生长及其与其他植物竞争力关系的影响.结果表明:添加氮素对羊草、斜茎黄芪的生物量影响显著,对克氏针茅的生物量影响较弱,并且氮素的影响因其伴生植物的不同而改变.氮素添加显著增加了羊草在单独种植和与斜茎黄芪混合种植时的地上生物量,但显著降低了与克氏针茅混合种植时的地下生物量.由于土壤可利用氮增加,羊草的地上与地下分配发生变化,表现为单独种植、与克氏针茅混合种植时,根冠比下降;与斜茎黄芪混合种植时,氮素添加对羊草根冠比的影响则不显著.油菜素内酯对植物生长的显著影响不普遍,仅显著降低了斜茎黄芪单独种植时的地下生物量;在羊草与斜茎黄芪混合种植时,显著增加了羊草地上生物量.油菜素内酯和氮适量联用可有效增加特定物种组合的生物量,从而在退化草地恢复中具有一定的应用前景.     

刈割留茬高度对大针茅草原群落结构及稳定性的影响

2014—2018年8月在内蒙古锡林郭勒盟毛登牧场大针茅典型草原,以围封为对照,设置2、5和8 cm 3个刈割留茬高度,研究刈割留茬高度对群落结构及稳定性的影响。结果表明: 群落中共出现15科23属27种植物;优势种为大针茅、知母、羊草及糙隐子草,累计相对重要值为76.1%。多年生杂类草15种,一、二年生植物5种,多年生丛生禾草和灌木半灌木植物各有3种,多年生根茎禾草有1种。大针茅等处于群落上层;知母、羊草等植物处于群落中层;糙隐子草、刺穗藜、猪毛菜等植物处于群落底层。刈割造成大针茅及多年生丛生禾草相对重要值降低,使得糙隐子草、刺穗藜、猪毛菜及一、二年生植物相对重要值增加。留茬2 cm降低羊草相对重要值,而留茬5、8 cm使其增加;留茬5 cm增加知母相对重要值,而留茬2、8 cm使其降低;留茬8 cm降低杂类草相对重要值,而留茬2、5 cm使其增加。物种及功能群多样性年度间差异显著。总体上,刈割对物种丰富度无显著影响,对其物种多样性影响较小,但对功能群多样性存在一定影响。表明在刈割过程中,群落各功能群存在一定的补偿作用,使得群落保持相对稳定。刈割使群落稳定性增加,留茬5和8 cm时群落稳定性较大;留茬5 cm时群落变异性较大,而留茬8 cm时最小。留茬8 cm时群落稳定性高且变异性小,能促进群落长期稳定。     

内蒙古草原3种针茅属植物不同组织水平的生物量生殖分配

植物资源的生殖分配是链接进化生态学和功能生态学的纽带。该文从4个组织水平上研究了针茅属(Stipa) 3种植物克氏针茅(S. krylovii)、大针茅(S. grandis)和贝加尔针茅(S. baicalensis)的生物量生殖分配以及株丛和种群水平上可育散布体的数量和生物量。结果表明: 1) 3种针茅属植物在不同组织水平上的生物量生殖分配呈现明显分异。在株丛水平上, 克氏针茅和大针茅的株丛生物量分配到生殖枝的比例分别为44.3%和47.9%, 均显著高于贝加尔针茅的35.7%。在生殖枝水平, 克氏针茅的生殖枝生物量分配到穗器官的比例为30.3%, 显著低于大针茅的42.9%和贝加尔针茅的48.4%。在穗器官水平, 大针茅穗生物量分配到散布体的比例(63.9%)最高, 克氏针茅(49.9%)次之, 贝加尔针茅(39.1%)最低。在散布体水平, 贝加尔针茅的可育散布体生物量占散布体总生物量的比例为92.3%, 显著高于克氏针茅的67.2%和大针茅的71.3%。2) 尽管3种针茅属植物在不同组织水平上的生物量生殖分配存在显著差异, 但从最终可育散布体占株丛生物量的比例看, 克氏针茅为6.1%, 贝加尔针茅为6.3%, 大针茅为9.5%; 三者在生物量生殖分配上表现出明显的趋同效应。3) 3种针茅属植物生物量生殖分配的限制性环节存在显著差异。生殖枝向穗的生物量分配是克氏针茅和大针茅生殖分配的限制性环节, 株丛向生殖枝的生物量分配或穗器官向散布体的分配是贝加尔针茅生物量生殖分配的限制性环节。从可育散布体的数量和个体生物量看, 克氏针茅采取了倾向于拓展空间的增加散布体数量的策略, 而大针茅和贝加尔针茅逐步进化出了趋向于提高个体竞争能力的增加散布体个体生物量的策略。     

Point pattern analysis under conditions of replicated sampling

Aims The analysis of point patterns, which deals with data sets consisting of mapped locations of organisms in a study region, is especially important to plant ecological studies because the locations of plants can often be approximated as points. However, few studies used point pattern analysis with data collected by replicated sampling a principle procedure of acquiring data in ecological research. Therefore, we explore the applicability of point pattern analysis under conditions of replicated sampling in this studyMethodsThree replicated 5 m × 5 m plots of homogenous communities were established on a site with eight years of restoration in Nei Mongol steppe. In each plot, the locations of individuals in Leymus chinensis and Stipa grandis populations were mapped. O-Ring function was used to describe the population patterns and species association between L. chinensis and S. grandis for each plot as well as the integrative data of the three replicates.Important findings Population patterns and species associations differed among the three replicated plots. This illustrates that if point pattern analysis was applied to describe the population patterns and species associations only by using data from a single plot sampling, the results could be misleading. Whereas it would be more reliable to integrate the data of replicated plots in the point pattern analysis because in this way the resulting O-Ring function is a weighted average, where the weight is the number of points in the replicate i divided by the total number of points in all replicated plots.     

基于Vaganov-Shashkin模型的太白红杉径向生长对气候要素的响应

利用采自太白山南坡药王殿、北坡上板寺的太白红杉树芯样品分别建立树轮宽度年表,运用Vaganov-Shashkin模型揭示秦岭太白红杉径向生长对各气候要素的响应.结果表明: 生长季(4—8月)的温度、生长初期的降水量以及7、8月的降水量是限制秦岭地区太白红杉生长的主要气候因子.良好的温度条件有利于太白红杉的生长,但生长初期的降水量会抑制太白红杉的生长;7、8月的降水量对秦岭南坡和北坡太白红杉的影响差异明显,该时段内丰富的降水量对北坡太白红杉的生长具有促进作用,而对南坡太白红杉的生长产生一定的限制作用;同一坡向、不同海拔采样点树木径向生长与气候因子的响应结果同样存在差异,高海拔采样点太白红杉的生长需要的温度条件低于低海拔采样点,但对土壤湿度的需求大于低海拔采样点.生长开始日的早晚对太白红杉树轮宽度的形成影响很大,而生长结束日仅与南坡采样点树轮宽度之间呈显著相关.     

Phenotypic plasticity and genetic differentiation of quantitative traits in genotypes of Leymus chinensis

Aims Adaptation mechanisms of plants to environment can be classified as genetic differentiation and phenotypic plasticity (environmental modification). The strategy and mechanism of plant adaptation is a hot topic in the field of evolutionary ecology. Leymus chinensis is one of constructive species in the Nei Mongol grassland. Particularly, Leymus chinensis is a rhizomatous and clonally reproductive grass, a genotype that can play an important role in the community. In this study, we aimed to (1) investigate the phenotypic plasticity of L. chinensis under different conditions, and (2) test the genetic differentiation and reaction norms (the relationship between the environment and the phenotype of an individual or a group of individuals) under four environmental conditions among different genotypes of L. chinensis. Methods Ten genotypes of L. chinensis were randomly selected. Under the control condition, we studied the effects of genotype, defoliation, drought and their interactions on 11 quantitative traits of growth (8 traits including photochemical efficiency of photosystem II, maximum net photosynthetic rate, transpiration rate, specific leaf area, relative growth rate, the number of tillers increased, aboveground and underground biomass growth), defense (total phenol concentration of leaf) and tolerance (non-structural carbohydrate content of root, root/shoot ratio) of L. chinensis. We studied the phenotypic plasticity, genetic differentiation and reaction norms mainly through tested the effect of environment and genotype on these traits. Important findings First, all 11 traits showed obvious phenotypic plasticity (i.e., significant effect of drought, defoliation and their interactions). The expression of 10 genotypes of L. chinensis was divergent under different environmental conditions. Interactions of genotype and environment significantly affected the maximum net photosynthetic rate, transpiration rate, specific leaf area, relative growth rate, total phenolic concentration of leaf, and total non-structural carbohydrate content of root. This indicated that the phenotypic plasticity of these five traits exhibited genetic differentiation. Second, the increase of number of tillers, belowground biomass and non-structural carbohydrate content of root did not show genetic differentiation under the same condition. The other eight traits showed significantly genetic differentiation, and the heritabilities (H²) of six traits related to growth were higher than 0.5. The leaf total phenol concentration and root/shoot ratio showed genetically differentiation only under the drought and defoliation condition, with the heritabilities being 0.145 and 0.201, respectively. These results explained why L. chinensis widely distributed in the Nei Mongol grassland, and provided genetic and environmental basis for related application and species conservation in this grassland ecosystem.