The intensity of respiration and heat emission from seedlings of Festuca pratensis (Hud.) and Hordeum vulgare L. during pathogenesis caused by Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem

The presented work was conducted on seedlings of spring barley and meadow fescue which differ in the degree of sensitivity to leaf spot pathogen Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem. The seedling reaction to inoculation with mycelium and conidia was examined in glasshouse conditions on the basis of respiration intensity and heat production. The leaf respiration was measured using Clark-type electrode, while heat emission was evaluated by means of isotermic microcalorimeter. The measurements were performed after 1, 3, 6, 10, 24, 48, 72, 168 and 240 hours since the inoculation moment. Leaves of meadow fescue were characterized by the most intense respiration at the 6^th hour, while barley leaves at the 24^th and 72^nd hour after inoculation. In the case of meadow fescue the greatest heat production was noted in the period between 24 and 168 hours after inoculation. Simultaneously, at the 48^th hour the smallest rate of respiration was observed. Barley leaves emitted the greatest amount of heat only in the first 3 hours of the pathogenesis. In these hours the smallest respiration rate was noted. The observed, opposing reaction of respiration intensity and heat emission in the infected seedlings of both species may illustrate a disorder in metabolic processes in plants during pathogenesis. The plants studied differed in the time of their reaction to pathogen attack: barley responded earlier in heat production, while fescue extended respiration rate in the first hours after inoculation. This is clearly observable, when coefficients of metabolic inefficiency (heat rates per mole O₂) are compared. In the case of barley the highest rates were noticed just after inoculation, whereas in fescue at the 48^th hour. In both species attack of pathogen caused high metabolic efficiency.     

Hydrology of Dutch Cirsio‐Molinietum meadows: Prospects for restoration

Abstract. Fen meadows (Cirsio dissecti‐Molinietum) are seriously threatened by desiccation, acidification and eutro‐phication. In The Netherlands several projects were launched to restore damaged fen meadows. This review describes how successes and failures of these restoration projects depend on hydrological systems. Six hydrological systems have been distinguished, which all provide the site conditions required by this community. Nowadays, the best developed fen meadows are found in the higher Pleistocene landscape of The Netherlands, where they depend on base‐rich groundwater discharging from local or large groundwater systems. Fen meadows of the lower Holocene landscape usually occur in man‐made surface water systems. Almost all stands have been severely deteriorated. Restoration of fen meadows in the Pleistocene landscape is promising when the hydrology is only slightly disturbed or when hydrological measures are taken in combination with sod cutting. Restoration prospects of fen meadows in the Holocene landscape are low. Until now a complete regeneration of Cirsio‐Molinietum meadows has not been realized. Restoration measures failed to restore high pH values in the top soil. It is hypothesized that viable seeds of many target species lack in the soil seed bank. In addition, the dispersal capacities of these species seem to be limited.     

高原鼠兔对小嵩草草甸的破坏及其防治

1997～2000 年在青海省果洛州达日县, 通过测定不同程度退化草地、人工草地和除杂草地中高原鼠兔种群数量的变化以及对草地的破坏程度, 分析了草地植物群落变化对高原鼠兔种群数量的影响。结果表明: 随草地退化程度的加重, 高原鼠兔种群数量相应升高, 重度退化草地中高原鼠兔种群数量降低, 是由食物资源不足引起。不同程度退化草地之间高原鼠兔种群数量差异极显著( t_{未退化与轻度}= 25.369 7 , t_{未退化与中度}= 25.55 ,t_{未退化与重度}= 36.406 0 , t_{轻度与中度}= 23.279 4 , t_{轻度与重度}= 14.343 9 , t_{中度与重度}= 20.178 5 , df = 3 , p < 0.001) 。高原鼠兔对草地的破坏面积与平均单坑面积呈显著的相关关系( F = 220146 , df = 3 , P < 0.001) 。在草地达到重度退化以前, 高原鼠兔的种群密度升高, 对草地的危害则加重。草地植物群落空间结构的变化直接影响高原鼠兔的种群数量, 当植物群落高度增加时, 其种群数量开始减少, 反之则增加。     

环境因子和干扰强度对高寒草甸植物多样性空间分异的影响

采用样带与样地结合的方法在三江源自然保护区的核心区沿海拔梯度在阴坡、阳坡分别进行草本植被调查,通过因子分析和偏相关分析研究丰富度指数、多样性指数与环境梯度（包括海拔梯度、裸斑面积、坡度、土壤总碳、总氮含量、土壤pH值、土壤总可溶性盐含量）和干扰强度（鼠类干扰强度、放牧强度）之间的关系。研究结果表明：杂类草丰富度指数（DMa杂）与总物种丰富度指数（DMa总）极显著相关（P<0.01）;阳坡DMa杂和DMa总均呈现“中海拔膨胀”现象,阴坡DMa杂和DMa总与海拔梯度呈正相关,莎草科和禾本科的丰富度指数（DMa莎和DMa禾）随海拔升高并无明显规律;通过主成分分析,及偏相关分析,第一主成分（裸斑面积、鼠类干扰和放牧强度）与除莎草科Margalef丰富度指数、禾本科Simpson指数和禾本科Pielou均匀度指数外的其他草地多样性指数均显著相关,是影响阳坡草地植物多样性的主要因子,土壤总碳、总氮含量对阳坡禾本科类群的多样性指数和均匀度指数有极显著影响,土壤pH值、TDS含量和坡度对阳坡莎草科类群的丰富度有显著影响;海拔梯度、土壤总碳、总氮以及pH值对阴坡草本植物群落的多样性影响较大。研究结论认为,植物群落生物多样性的空间分异特征是地理环境、土壤环境以及干扰强度等因素综合作用的结果。无干扰或干扰较弱时,物种多样性主要受土壤环境状况所影响;而在强干扰存在条件下,干扰强度对物种丰富度和多样性的影响比环境因子更显著;遏制高寒草甸植物多样性降低应首先控制放牧及鼠类等强干扰活动。     

高寒矮嵩草草甸冬季CO2释放特征

冬季碳排放在高寒草地年内碳平衡中占有重要位置。为探讨高寒草地冬季碳排放特征及温度敏感性,于2003-2005年在中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站,利用密闭箱-气相色谱法连续观测了高寒矮嵩草草甸2个冬季的生态系统、土壤呼吸通量特征。结果表明:1)高寒矮嵩草草甸冬季生态系统呼吸、土壤呼吸均具有明显的日变化和季节变化规律,温度是其主要的控制因子,能够解释44%以上的呼吸速率变异。2)冬季生态系统呼吸与土壤呼吸速率在统计上没有显著差异,土壤呼吸占生态系统呼吸的比例高达85%以上。3)2003-2004年冬季生态系统呼吸、土壤呼吸的Q₁₀值分别为1.53,1.38;2004-2005年冬季生态系统呼吸与土壤呼吸的Q₁₀值为1.86,1.68,2个冬季生态系统呼吸的Q₁₀值均高于土壤呼吸。4)未发现高寒矮嵩草草甸冷冬年份的Q₁₀值高于暖冬年份以及冬季的Q₁₀值高于生长季。     

降水量对川西北高寒草甸牦牛粪分解速率的影响

青藏高原高寒草甸的降水年际变化很大,而且在未来全球气候变化的背景下可能进一步增大.为了研究降水量变化对川西北高寒草甸牦牛粪分解的潜在影响,通过塑料膜覆盖(去除降水)、模拟额外增水(增水量为实际降水量的50％)和对照(野外无干扰情形)形成3种不同的水分处理.测定了牛粪的含水量、干重及氮磷含量,并统计了主要分解者(手捡法获取粪食性甲虫及其幼虫)的种类和数量.结果发现:覆盖处理显著地降低了牛粪含水量、牛粪中的粪食性甲虫数量与牛粪分解量,但增水处理并没有显著影响牛粪的分解进程,可能与实验期间降水量较高有关.在牛粪分解前期,粪食性甲虫数量与牛粪含水量之间正相关,而牛粪分解量与粪食性甲虫数量之间正相关,说明牛粪含水量的高低影响了粪食性甲虫数量,进而决定了牛粪分解量.但是,降水量的人为增加或减少均没有显著地改变牛粪中的全氮和全磷含量.总体上看,在高寒草甸的放牧生态系统中,降水量的减少将会降低牛粪的分解速率、延长牛粪分解过程,从而可能会降低生态系统的生产力水平.     

施肥和刈割对垂穗披碱草（Elymus nutans）、中华羊茅（Festuca sinensis）和羊茅（Festuca ovina）种间竞争力的影响

试验选用青藏高原东部高寒草甸普遍存在的3种禾本科牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)以及羊茅(Festuca ovina)进行种间竞争的野外研究.通过测定3种牧草生物量的干重,对其进行方差分析并计算了相对产量总和(RYT)以及竞争率(CR).结果如下:对实验物种竞争率(CR)的分析表明垂穗披碱草的竞争力最强,中华羊茅次之,羊茅最差.施肥和刈割处理对于原来的竞争格局没有影响,即在施肥、刈割及其交互作用下3种牧草的竞争等级均是一致的.对试验物种混播的相对产量总和(RYT)的分析表明:在中华羊茅与垂穗披碱草的混播中,两种组成物种利用相同的资源,表现出相互竞争的趋势,这种趋势是非密度依赖的;垂穗披碱草和羊茅混播,在低密度时,羊茅和垂穗披硷草可以共享资源,但是随着密度增加,羊茅和垂穗披碱草表现出竞争相同资源的趋势;在中华羊茅和羊茅的混播中,二者在生长过程中能够共享资源,有相互促进的趋势,表现出共生的关系,且是非密度依赖的.     

藏北高原草甸土壤固碳微生物群落特征随海拔和季节的变化

研究土壤固碳微生物丰度、群落结构、多样性差异及其影响因子对了解青藏高原土壤碳循环和固碳潜力具有重要意义。采用定量PCR(qPCR)、末端限制性片段分析(T-RFLP)、克隆文库和测序方法,研究了青藏高原草甸土壤固碳微生物丰度与群落结构随海拔和季节的变化,主要结果如下:1)随海拔升高高寒草甸土壤固碳微生物丰度显著升高,但季节变化不明显,不同类别微生物固碳基因cbbL丰度依次为:Form ICForm IABForm ID,其中Form IC类固碳微生物可达10~8拷贝数/g土壤,cbbL基因丰度与海拔、土壤含水量和铵态氮含量(NH_4~+-N)呈正相关关系,与土壤温度和pH值负相关;2)固碳微生物多样性和丰富度随海拔升高而升高,在4800m达到最大,且二者受季节影响较小,其群落结构随海拔升高而逐渐变化,主要受土壤pH值、海拔和土壤水分影响;3)Form IC类固碳微生物主要包括放线菌门和和变形菌门,其中α变形菌门是高寒草甸土壤优势固碳微生物类群。本研究有助于理解土壤微生物群落功能及其在土壤碳循环过程中的作用,为更准确评估高寒草甸土壤碳循环过程提供了科学依据。     

不同坡向高寒草甸土壤理化特性和微生物数量特征

阐明不同坡向草地土壤性质的空间分异格局,为退化草地的精准修复和科学管理提供参考。研究了青藏高原东缘高寒草甸退化草地不同坡向(北坡N、西北坡NW、西坡W、东坡E、东北坡NE、西南坡SW和南坡S)土壤理化性质和微生物数量特征。结果发现:从N→S坡向上,土壤有机质、碳氮比和全氮含量均呈下降趋势,土壤全磷含量和pH值在不同坡向间均无显著差异(P0.05),E坡向全磷含量最高((2.83±0.95)g/kg),NW坡向含量最低((2.07±0.12)g/kg);土壤细菌、真菌和放线菌数量变化呈波动现象,NW坡向的细菌((13.0×10~5±1.0×10~5)个/g)、真菌((14.0×10~3±0.0)个/g)和放线菌((24.0×10~4±1.0×10~4)个/g)数量最低,E坡向的细菌数量最高((85.5×10~5±2.5×10~5)个/g),S坡向的真菌((24.0×10~3±0.0)个/g)和放线菌((209.5×10~4±4.5×10~4)个/g)数量最高;回归分析表明,在E→S坡向上,随土壤含水量、有机质、碳氮比和全氮含量的增加,土壤细菌和放线菌数量均显著降低(P0.05),而土壤真菌数量随含水量、pH值、土壤养分含量的增加略有降低(P0.05)。可见,不同坡向高寒草甸土壤理化特征差异明显,也导致了土壤微生物数量分配格局的不同。     

模拟增温对西藏高原高寒草甸土壤供氮潜力的影响

过去几十年青藏高原呈现显著的增温趋势,冬季增温幅度显著高于生长季的季节非对称特征。气候变暖会对生态系统氮素循环产生重要影响,但关于全年增温与冬季增温对高寒生态系统氮循环的不同影响仍缺乏研究。在青藏高原高寒草甸区开展模拟增温试验,研究季节非对称增温对高寒草甸生态系统氮循环的影响。该试验布设于2010年7月,设置3种处理(不增温、冬季增温与全年增温)。研究结果发现,开顶箱增温装置造成了小环境的暖干化:显著提高了地表空气温度和表层土壤温度,降低了表层土壤含水量。冬季增温会加剧土壤中氮素的流失,所以在经历了冬季增温后土壤氮含量显著降低;在生长季节,土壤氮素周转速率受土壤水分的调控,在降雨较少的季节,增温引起的土壤含水量降低会抑制土壤氮周转速率。对于土壤微生物量而言,高寒草甸土壤微生物量碳表现出明显的季节动态,在生长季旺盛期较低,在生长季末期和初冬季节反而较高,这说明为了降低对土壤养分的竞争,高寒草甸植物氮吸收与土壤微生物氮固持在时间上存在分离。研究结果表明,冬季增温导致的土壤养分含量变化会影响随后生长季植物群落的生产力、结构组成与碳氮循环等过程,对生态系统过程产生深远的影响。