内蒙古典型草原生态系统中N素添加对羊草和黄囊苔草N:P化学计量学特征的影响

过度放牧是中国典型草原生态系统日趋退化的主要原因.由于养分输入-输出的不均衡,将导致土壤养分库的耗竭,而确定退化草原受何种养分的制约是对其进行恢复的重要途径之一.应用N:P化学计量学的原理和方法,有望代替传统的野外养分添加实验,来研究不同草地受养分限制的状况.本文采用这两种方法在物种水平上研究限制性养分.此外,陆地植物器官中的N:P比相对恒定是植物在地球上生存的重要适应机制,养分添加为验证这一假说提供了一种有效手段.为此,我们采用野外N素添加的方法,研究了内蒙古典型草原两种演替系列样地中(围封22年的样地A和围封2年的样地B)羊草(Leymus chinensis(Ttin.)Tzvel.)和黄囊苔草(Carex korshinskyi Kom)生物量和N:P化学计量学特征的变异.N素添加梯度分别为0、5、15、30、50、80 gNH4NO3·m-2·a-1.研究结果表明,在施肥第一年,两个物种的地上生物量和P含量均不受N素添加的影响;相关分析结果表明,在施肥第二年两种植物的N:P比不受氮素添加的影响;施肥可以显著提高羊草和黄囊苔草地上器官的含N量,P含量只是在第二年有显著增大的趋势;2001年,两块样地中羊草和黄囊苔草的氮磷含量在不同施肥处理下均呈极显著地正相关.这表明,样地A中黄囊苔草缺乏P,样地B中羊草缺乏N,施肥两年后,两个物种器官中的N、P含量具有显著的协同关系,从物种水平上验证了我们提出的假说.同时,两年的实验结果还表明,生态系统中不同物种对添加N素的响应不同,笼统地界定一个生态系统受某种元素的制约是不恰当的.     

内蒙古典型草原生态系统中N素添加对羊草和黄囊苔草N:P化学计量学特征的影响(英文)

过度放牧是中国典型草原生态系统日趋退化的主要原因。由于养分输入-输出的不均衡,将导致土壤养分库的耗竭,而确定退化草原受何种养分的制约是对其进行恢复的重要途径之一。应用NP化学计量学的原理和方法,有望代替传统的野外养分添加实验,来研究不同草地受养分限制的状况。本文采用这两种方法在物种水平上研究限制性养分。此外,陆地植物器官中的NP比相对恒定是植物在地球上生存的重要适应机制,养分添加为验证这一假说提供了一种有效手段。为此,我们采用野外N素添加的方法,研究了内蒙古典型草原两种演替系列样地中(围封22年的样地A和围封2年的样地B)羊草(Leymuschinensis(Trin.)Tzvel.)和黄囊苔草(CarexkorshinskyiKom)生物量和NP化学计量学特征的变异。N素添加梯度分别为0、5、15、30、50、80gNH4NO3.m-2.a-1。研究结果表明,在施肥第一年,两个物种的地上生物量和P含量均不受N素添加的影响;相关分析结果表明,在施肥第二年两种植物的NP比不受氮素添加的影响;施肥可以显著提高羊草和黄囊苔草地上器官的含N量,P含量只是在第二年有显著增大的趋势;2001年,两块样地中羊草和黄囊苔草的氮磷含量在不同施肥处理下均呈极显著地正相关。这表明,样地A中黄囊苔草缺乏P,样地B中羊草缺乏N,施肥两年后,两个物种器官中的N     

氮素添加对内蒙古羊草草原净氮矿化的影响

为了更好地了解天然草原氮素矿化对全球氮沉降背景和草原施肥管理模式的响应, 从2000年起对内蒙古典型草原羊草 (Leymu schinensis) 群落开展了长期的氮素添加实验, 分别设置对照 (N0), 添加5gNH4NO3·m-2 (N1.75) 、30gNH4NO3·m-2 (N10.5) 和80gNH4NO3·m-2 (N28) 4个氮素添加梯度。2002年, 从相邻的同时进行施肥的两个生态系统类型, 即1979年围封的样地A和1999年围封的样地B进行土壤取样, 在最佳温度 (25℃) 和最适土壤湿度 (即60%田间持水量) 下进行5周的室内培养, 并用阶段性淋溶方法研究了氮素添加对土壤氮矿化动态的影响。在A和B两个样地内, 氮素添加都显著改变了土壤的累积氮矿化量。最高氮素处理N28对应于最低的累积氮矿化量, 而低氮素处理N1.75使得累积氮矿化量达到最高。在N0和N1.75处理中, 硝态氮的含量高于铵态氮;在N28处理中, 却表现出相反的趋势。氮素添加显著降低了土壤的pH值, 但累积氮矿化量与土壤pH值、有机碳和全氮均没有显著的相关性。大多数氮素添加处理水平在样地A具有比样地B更高的土壤累积氮矿化量。     

内蒙古典型草原羊草群落氮素去向的示踪研究

 在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的羊草样地,采用15N同位素示踪技术研究了羊草（Leymus chinensis）群落标记氮素的去向。结果表明：在我国典型草原羊草群落,植物对标记氮素的回收率为31.61%,氮素添加显著影响植物对标记氮素的回收,随着氮素添加量的增加,地上和地下植物器官对标记氮素的回收量均显著提高。标记氮素被凋落物的回收率为2.92%,地下凋落物的回收率显著高于地上凋落物。标记氮素的土壤存留率为36.16%,主要分布在地表0～40 cm的土层范围内;各土层存留的标记氮素量均随着氮素添加量的增加而显著提高。标记氮素的当季损失率为21.77%～43.38%。风险/收益比分析表明,在该试验条件下,添加5.25 g N•m-2与28 g N•m-2的处理风险大于收益,添加17.5 g N•m-2的处理风险最低,收益最高,在草原生态系统的管理中可供参考。     

东北羊草草原羊草种群生长与环境关系的研究

本文研究了东北单草草原单草种群的生长, 并利用灰色系统理论考查了环境因子对单草生长的作用规律. 结果表明:羊草种群的生长具有明显的季节进程, 7-8月份生长最快, 生长速率为0.20-0.403g/m²·d, 相对单草的生长. 土壤水解氮、速效钾、活性有机质、温度、pH值和有效磷具有较大的灰色关联度, 其中水解氮、速效钾和活性有机质是羊草生长的优势因子, pH值是限制因子. 羊草生长的最优模型为y=4.74x₁+6.15x₂+2.48x₃-73.64.     

内蒙古典型草原羊草种群遗传分化的RAPD分析

运用 RAPD技术对内蒙古典型草原不同生境 8个羊草种群进行分析。采用 2 4个随机引物 (10 nt)在 8个种群中共检测到2 2 4个扩增片断 ,其中多态性片断 173个 ,总的多态位点百分率达 77.2 % ,特异性片断 2 2个 ,占 9.82 % ,平均每个引物扩增的DNA带数为 9.3 3条。利用 Nei指数和 Shannon指数估算了 8个种群的遗传多样性 ,并计算种群相似系数和遗传距离 ,运用UPGMA法进行聚类分析。结果表明 :羊草大部分的遗传变异存在于种群内 ,只有少部分的遗传变异存在于种群间 ,Nei指数和Shannon指数计算结果分别为 85.4%和 66.8% ;羊草不同种群的遗传多样性存在差异 ;8个羊草种群平均遗传距离为 0 .2 3 16,变异范围为 0 .1587～ 0 .2 70 0 ,说明 8个羊草种群间的遗传变异不大 ,即 :在较小地理范围内羊草的遗传分化程度较小 ;8个种群可聚为 3个类群 ,聚类结果显示生境相似的种群能够聚在一起 ,而地理距离最近的种群不一定归为一类 ,说明小范围内羊草种群间的遗传分化与地理距离不存在相关性 ,而与其生境间的相似度相关。影响遗传相似性的不是单一因子而是各种因子的综合作用 ,较小地理范围内羊草种群间的遗传分化主要是由环境的异质性所引起的     

氮磷添加对内蒙古温带典型草原地下生物量的影响

氮添加促进地上生物量具有饱和效应以及氮饱和后的磷限制是当前生态学研究的热点问题,但地下生物量是否具有类似现象,以及氮磷同时添加是否能够缓解饱和状态时地下生物量的养分限制研究相对缺乏.本研究基于内蒙古温带典型草原4年控制试验分析了氮(10和40 g N·m-2·a-1)、磷(5和10 g P·m-2·a-1)添加对地下生...     

内蒙古中东部不同草原地带羊草种群遗传分化

运用 RAPD技术对内蒙古不同草原地带分布的 5个羊草种群 (共 10 0个个体 )的遗传多样性进行分析。 31个随机引物(10 nt)在 5个羊草种群中共检测到 4 96个扩增片断 ,其中多态性片断 4 89个 ,总的多态位点百分率达 98.6 %。利用 Nei指数和Shannon指数估算了 5个种群的遗传多样性 ,并计算种群相似系数和遗传距离运用 UPGMA法进行聚类分析。结果表明 :无论是种群内还是种群间 ,羊草均存在较高的遗传变异 ,大部分的遗传变异存在于种群内 (Nei指数和 Shannon指数估算结果分别为 85 .4 %和 72 .5 % ) ,只有少部分的遗传变异存在于种群间 ;不同种群的遗传多样性存在差异 ,各种群的遗传多样性与其所处的地理位置具有显著的相关性 ;5个种群的平均遗传距离为 0 .5 0 95 ,变异范围为 0 .4 6 84～ 0 .5 4 76 ;聚类分析结果显示地理距离较近的种群遗传距离较小 ,首先聚在一起 ,而地理距离较远的种群遗传距离较大 ,说明羊草种群间的遗传分化与地理距离存在一定相关性 ;但地理距离最近的两个种群并未最先聚集 ,说明羊草种群间的分化还与其生境的异质性有关     

不同轮割制度对典型草原主要种群的影响

选择12个具有代表性的种群,研究不同轮割制度对其地上现存生物量的影响.结果表明,12个种群可以分为3种类型:1)生物量下降型,羊草、米氏冰草、小叶锦鸡儿和黄囊苔草,尤以羊草和小叶锦鸡儿具有代表性.羊草地上生物量的平均值以一年割两次、一年割一次、割一年休一年和割两年休一年依次较对照下降了3.37%、4.9%、45.4%和34.18%;小叶锦鸡儿地上生物量分别较对照下降了81.79%、3.33%、40.29%和2.30%.2)生物量增加型,(艹)/(洽)草、黄蒿、冷蒿和猪毛菜,尤以(艹)/(洽)草和冷蒿具有代表性.(艹)/(洽)草生物量依次较对照增加了94.84%、287.79%、132.8%和211.74%,其中以一年割一次和割一年休一年的增加幅度较大;冷蒿生物量分别较对照增加了193.02%、210.47%、154.5%和10.47%.究其原因,(艹)/(洽)草和冷蒿地上生物量增加是通过种群自身的变化;而黄蒿和猪毛菜则是通过群落密度的下降和适宜的种子萌发条件.3)生物量波动型,大针茅、西伯利亚羽茅、变蒿和麻花头,介于前两种类型之间.     

羊草根茎的贮藏碳水化合物及对氮素添加的响应

 为了研究氮素对羊草(Leymus chinensis)根茎碳水化合物贮藏的影响,在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的羊草样地,设计了不同水平和不同时期的氮素添加试验。采用高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography, HPLC）对羊草根茎中的贮藏性碳水化合物进行了测定。结果表明,羊草根茎中的贮藏碳水化合物组分包括果聚糖、甘露糖醇、蔗糖、葡萄糖和果糖。其中果聚糖是最主要贮藏碳水化合物,约占60%;其次是甘露糖醇,约占20%。氮素添加量对羊草根茎中的贮藏碳水化合物有显著影响。在0～17.5 g N·m－2范围内,随着氮素添加量的增加,碳水化合物总量、果聚糖、甘露糖醇的含量均逐渐升高。氮素添加时期对羊草根茎中的贮藏碳水化合物的含量亦有显著影响。在7月初添加氮素比4月份添加氮素更有利于贮藏碳水化合物的积累。 关键词     

锡林河流域一个放牧羊草群落中碳素平衡的初步估计

 野外调查与历史资料相结合,对内蒙古锡林河流域一个放牧羊草（Leymus chinensis）草原群落的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了估计,在此基础上对放牧情况下该群落的碳素收支进行了概算。结果表明：1）该群落中地上部净初级生产固碳量的两年平均值为78.2 gC·m－2·a－1, 根系碳素输入量的平均值为322.5 gC·m－2·a－1, 碳素输入总量为400.7 gC·m－2·a－1; 2）土壤净呼吸量为343.7 gC·m－2·a－1,家畜采食量为49.7 gC·m－2·a－1,动物（昆虫）采食量为14.7 gC·m－2·a－1,地上立枯阶段的淋溶与光化学分解损失为3.2 gC·m－2·a－1,碳素输出总量为411.3 gC·m－2·a－1; 3）该群落中碳素输出略大于输入,净释放速率为10.6 gC·m－2·a－1,0～30 cm土壤中的碳素周转速率为6.2%,周转时间为16年。     

水热因子对退化草原羊草恢复演替群落土壤呼吸的影响

 对内蒙古锡林郭勒白音锡勒牧场退化恢复羊草（Leymus chinensis）草原生态系统土壤呼吸作用的主要影响因子分析表明,环境因子对土壤呼吸作用的影响程度依次表现为：土壤水分>温度;水分对土壤呼吸作用的影响可分成3段,即<7.5%、7.5%～18.4%和>18.4%。当0～10cm土壤含水量＜7.5%时,土壤温度是土壤呼吸作用的主导控制因子,土壤呼吸作用与5cm土壤温度呈幂函数关系;而当0～10cm土壤含水量＞7.5%时,土壤呼吸作用受土壤水分和土壤温度的共同作用。研究还表明：在植物生长季内,当土壤水分接近羊草草原土壤萎蔫系数6.0%时所测得土壤呼吸作用为植被在干旱胁迫下的土壤呼吸作用,而当土壤水分大于羊草草原土壤萎蔫系数6.0%时,土壤呼吸作用的增加主要是由于植物生长及其引起的根系活动和微生物数量、组成及其活性共同影响的,进而可以解释不同水分条件下土壤及植物根系在土壤呼吸作用中的不同贡献,为建立土壤呼吸作用模型及正确地理解陆地碳收支及其固碳潜力提供依据。     

羊草(Leymus chinensis)种群无性系种群动态的初步研究

本文根据１９８５－１９９０年在天然羊草种群无性系的观测与统分析,在研究羊草种群性系生活周期的基础上,探讨了其种群动态,建立了用转移概率矩阵表示的种群动态模型。通过用两种营养繁殖系数Ｒｖ１和Ｒｖ２模拟种群密度变化,发现用转移概率矩陈种群动态模型和现存种群营养繁殖系数Ｒｖ２预测羊草种群密度。     

内蒙古地区羊草草原植被对温度变化的动态响应

 1981～1994年连续14年内蒙古羊草草原温度随时间变化结果显示,该区域温度变化具有不对称性,冬季最低均温升高明显,而最高温及平均温度无明显增加趋势。羊草草原气候的变化主要表现在冬季最低温的增加,而不是平均温度的增加。羊草群落的结构和功能对冬季最低均温变化的响应研究表明,随着冬季最低均温的升高,阿尔泰狗哇花(Heteropappus altaicus)和冰草(Agropyron michnoi)的重要值及地上初级生产力将明显增加,而寸草苔(Cares duriuscula)则呈下降趋势,作为群落主要优势种的羊草(Leymus chinensis)和大针茅(Stipa grandis)及其它优势植物对冬季最低均温变化反应不明显。同时,群落的生物多样性指数(Simpson指数、Shannon-Wiener指数)、物种饱和度及地上初级生产力对冬季最低均温也均无显著相关,14年间冬季最低均温的变化并没有对群落的结构和功能产生明显影响。然而,因寸草苔和冰草等少数优势植物对冬季最低均温变化反应的敏感,温度变化的幅度增加或时间延续很可能造成少数优势种在群落中地位的改变,进而可能导致羊草群落结构和功能的变化。这表明在进行气候变化的模拟和模型研究时,不能仅简单地考虑平均温度增加的情况,而应确定主导影响因子,从而了解草原生态系统对全球变化的响应,选取适宜的模型参数。     

羊草种群生物量和能量生殖分配的研究

从构件入手,研究了生长季羊草种群根茎、营养枝和生殖枝及其构件的生物量和能量分配及季节动态,结果表明种群营养枝和生殖枝的生物量和能量分配没有显著的颉抗关系,但营养枝和根茎生物量和能量分配比例间呈显著的颉抗关系。研究结果还表明种群根茎、营养枝和生殖枝及构件的生物量和能量分配比例间的差异基本不显著,而且季节动态趋势一致,即生物量分配和能量分配是等价的。     

典型草原退化群落不同恢复演替阶段羊草种群空间格局的比较

羊草(Leymus chinensis)为典型草原群落的主要建群种之一, 在群落中扮演着重要角色。应用摄影定位法测定处于不同恢复演替阶段的羊草种群空间格局, 通过点格局、种群空斑、种群领地及种群领地密度等方法分析发现, 羊草种群在恢复演替过程中经历了种群增长和种群衰退的过程。在此过程中, 羊草种群数量出现最高点, 此点之前, 种群拓殖大于自疏, 种群整体增长; 此点之后, 种间竞争及种内竞争致使种群衰退, 而种间竞争占主导地位, 种内竞争相对较弱。羊草种群的增衰导致种群空斑发生变化, 从而引起种群格局类型发生相应的变化, 表现为在恢复21 a的群落中, 羊草种群在10 m×10 m的取样范围内表现出两种格局分布类型: 在0~4.85 m之间呈现聚集分布, 当尺度大于4.85 m时, 则表现为随机分布; 在恢复8 a的群落中, 羊草种群在10 m×10 m的取样范围内出现3种格局分布类型: 在0~3.01 m之间呈聚集分布, 在3.01~3.37 m之间为随机分布, 当尺度大于3.37 m时则表现为均匀分布; 在严重退化群落中, 羊草种群在整个10 m×10 m测定尺度上呈现聚集分布。由此可见, 羊草种群格局在恢复演替过程中是变化的, 这种变化主要由群落剩余资源驱动下的种群拓殖及种内种间竞争所致。     

羊草种群无性系生长格局的研究

 本文根据野外实测数据和采用数学分析方法,在研究羊草种群无性系营养扩散和生长过程的基础上,建立了符合描述羊草种群无性系生长格局的相关随机走动模型和简单扩散模型。对模型进行检验,结果表明,所建模型可以定量地描述羊草种群无性系的生长格局。