青藏高原高寒草甸生态系统稳定性研究

青藏高原生态系统对全球气候变化较为敏感, 系统的行为能更早地预兆全球变化, 进而影响到邻近地区乃至全球气候. 因此, 青藏高原生态系统的行为研究具有特殊重要性. 利用中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站多年来积累观测的长时间序列数据, 运用生态系统稳定性直接分析方法, 定量分析高寒草甸生态系统的稳定性及其对环境变化的灵敏度. 结果表明, 高寒草甸生态系统的主要气候因子如年降水、年均气温都比较稳定(CV值分别为16.55%和28.82%), 而年度地上净初级生产量较降水和气温更为稳定(CV值为13.18%). 净初级生产量关于降水和气温的灵敏度或弹性分别为E = 0.0782和0.1113, 即净初级生产量对降水和气温的波动均不敏感, 也说明高寒草甸生态系统具有较高的稳定性. 通过高寒草甸生态系统与世界其他地区5个草地生态系统的稳定性度量值横向比较, 也显示出该系统的稳定性程度较高. 结构相对比较简单的高寒草甸生态系统有较高的稳定性, 说明群落稳定性虽然与物种多样性和群落复杂性有关, 但未必成正比关系. 还有其他一些因素与生态系统稳定性密切相关, 如生物群落的外部环境稳定程度等. 高寒草甸生态系统的主要气候因子(年降水和年均气温)以3~4年的主周期随机低频振荡, 在其作用下生态系统的行为呈现同主周期、振幅比较稳定的随机波动. 高寒草甸生态系统的较高稳定性, 是较稳定的环境和系统适应环境的进化演替结果.     

盐胁迫对垂穗披碱草幼苗生理指标的影响

采用不同浓度NaCl溶液(0,50,150,250 mmol/L)处理萌发的垂穗披碱草幼苗,通过检测垂穗披碱草在盐胁迫逆境下生理生化的变化,并与老芒麦进行比较,研究其幼苗对盐胁迫的反馈机制,为垂穗披碱草在盐碱地的建植和恢复改良提供参考.结果表明:垂穗披碱草叶片可溶性糖质量分数和过氧化氢酶活性变化一致,随着盐浓度的增加呈现先上升后下降的趋势,50 mmol/LNaCl是其幼苗可溶性糖质量分数和过氧化氢酶活性的一个转折临界点;相对含水量、脯氨酸质量分数和超氧化物歧化酶活性变化一致,随着盐浓度的增加呈现上升趋势,分别在150,250 mmol/L盐浓度胁迫下,垂穗披碱草幼苗相对含水量、脯氨酸质量分数和超氧化物歧化酶活性显著高于其他材料的.方差分析结果表明盐胁迫对垂穗披碱草、老芒麦的生理指标影响显著.经相关分析筛选出对抗盐性影响显著的指标为相对含水量、可溶性糖质量分数、脯氨酸质量分数、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性.经隶属函数法计算得出,垂穗披碱草具有一定的抗盐性,而且较老芒麦的强.     

不同退化演替阶段高寒草甸表层土壤持水特性的初步研究

以三江源区高寒草甸为研究对象,利用空间分布代替时间演替的方法,选取轻度退化(Lightly degraded grassland,LG)、中度退化(Moderately degraded grassland,MG)和重度退化(Heavily degraded grassland,HG)高山嵩草草甸(Kobresia pygmea meadow)样地,研究了不同退化演替阶段土壤持水能力和渗透性.结果表明,土壤总空隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度呈现下降趋势,最低值出现在HG阶段,分别为42.03%,11.76%和30.27%;随着高寒草甸退化加剧,HG测定土层土壤总库容、土壤滞留库容、土壤吸持库容均呈现下降趋势,水分入渗速率变化范围从29.99 mm·min~(-1)减少到了3.48 mm·min~(-1),说明重度退化阶段土壤水分入渗速率极强,而土壤的保水能力却最弱;相关分析表明,土壤持水量指标与土壤容重呈极显著负相关(P0.01),和入渗速率显著负相关(P0.05),与孔隙度成显著正相关关系(P0.05),土壤容重和孔隙度显著负相关(P0.05),说明严重退化草地因过度放牧,土壤压实程度较大,从而导致孔隙度较小,进而影响草地持水能力.在自然状况下,轻度退化草甸0～8 cm土壤最大持水量最高为512.16 t/hm~2,重度退化0～8 cm土壤最大持水量最低为336.24 t/hm~2,按照重度退化草甸1.8×10~6hm~2粗略估计,三江源重度退化高寒草甸使草地土壤上层水源涵养量减少了3.16×10~8t.     

青藏高原两种高寒草甸地下生物量及其碳分配对长期增温的响应差异

增温可以改变植物的生长,不同植被类型的响应方式有差异.植物根系是植物生产量的重要组成部分,但对其增温响应的研究仍然较少.本研究采用开顶式生长室(OTC)模拟增温的方法,对比了长期增温对青藏高原矮嵩草草甸和金露梅灌丛群落地下生物量和有机碳含量的影响.通过分析不同土层地下生物量的垂直分布、土壤和根系含碳量,发现在长期增温条件下:(1)矮嵩草草甸地下生物量显著减少;(2)2种草甸地下生物量分配明显向深层转移;(3)2种草甸植物根系总碳含量变化不显著,矮嵩草草甸10~30 cm土层根含碳量增加,金露梅灌丛草甸20~30 cm土层的根系碳含量减少;(4)2种草甸土壤总碳含量无显著变化(0~30cm),但20~30 cm土层矮嵩草草甸土壤有机碳含量增加,金露梅灌丛草甸土壤有机碳含量降低.2种草甸地下资源分配差异将影响全球变暖背景下该地区的植被演替和碳循环.     

甘氨酸预处理对中华羊茅热胁迫下幼苗生长和氧化损伤的影响(英文)

研究了甘氨酸预处理对降低中华羊茅幼苗热胁迫的保护性作用.甘氨酸预处理降低了活性氧水平,保护了热胁迫下幼苗细胞膜的完整性,因而降低了植株根系细胞的死亡率.研究表明:甘氨酸预处理可以提高幼苗超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性.半定量RT-PCR分析表明甘氨酸预处理幼苗中CAT基因的表达比对照高.讨论了抗氧化酶活性在甘氨酸调节热胁迫中的作用.     

下行和上行效应对草地植物生产力和多样性影响的研究进展

下行效应和上行效应对植物群落动态变化有着重要的影响.回顾了下行和上行效应的发展史及主要理论,综述下行和上行效应对草地植物群落的生产力和植物多样性的影响和作用机制.指出下行和上行效应研究的不足,提出下行和上行效应的研究展望.