青藏高原亚高寒草甸封育区鼢鼠扰动对植物群落物种多样性和生产力的影响

从群落和功能群两个水平出发,通过对比分析不同恢复年限的鼢鼠土丘植物群落的物种多样性和生产力特征差异,了解小尺度斑块扰动对草地植物群落组成结构及功能特征的影响,探讨相应尺度上植物群落的物种多样性和群落生产力的关系.结果表明:亚高寒草甸围栏封育区内鼢鼠土丘植被的演替过程中,群落水平的物种丰富度和多样性指数均呈对数增长模式,群落内物种均匀性指数亦逐渐增加,群落生产力线性显著增加;功能群水平上,短命类杂草的物种丰富度的变化趋势不显著,但其在群落中的相对盖度逐渐降低,地上生物量先增加后降低;多年生杂类草的物种丰富度、相对盖度和地上生物量均呈极显著的增加模式;豆科植物的物种丰富度和地上生物量均呈显著增加模式,而其相对盖度逐渐增加,但拟合结果不显著;禾本科植物的物种丰富度、相对盖度和地上生物量均呈显著增加模式;群落物种多样性与生产力均呈极显著正相关关系;功能群水平上,4种类群植物的物种丰富度与群落生产力呈显著正相关关系,多年生杂类草和豆科植物的香浓威纳指数与其相应类群生产力呈显著正相关关系,而短命杂类草和禾本科植物的香浓威纳指数却与其相应类群的生产力呈正相关关系但不显著.围封条件下,随鼢鼠土丘植物群落的演替,群落物种丰富度的增加对生产力的促进作用,可能是由不同功能群间生态位的差异、物种间对资源的互补性利用能力和扩散限制引起的.     

沙化草地三种牧草叶片生理适应特性的比较研究

为了探究高寒沙化草地不同牧草叶片的生理适应特性,选取该地种植的优势牧草以礼草(Koegneria hirsute)、赖草(Leymussecalinus)和垂穗披碱草(Elymusnutans)为研究材料,通过测定其叶片光合特性、光响应曲线、生理酶活性、渗透调节物质含量,比较三种牧草叶片生理特性指标,分析了同时间点的叶片光合特性和叶片活性酶的相关关系,结果表明:1)以礼草和赖草的叶片具有较强的光合特性,其中以礼草具有较高的光饱和点(LSP)和最大光合速率(Pnmax),对光的适应范围最广,是其能适应这种生境的主要生理特性之一;垂穗披碱草通过改变叶片的内外蒸气压,加快蒸腾速率来适应沙化逆境.三种牧草的净光合速率最大值为:以礼草赖草垂穗披碱草.2)以礼草叶片的丙二醛(MDA)含量低于赖草和垂穗披碱草(P0.01),以礼草叶片的抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著高于赖草和垂穗披碱草(P0.05),赖草叶片的过氧化物酶(POD)活性显著高于以礼草和垂穗披碱草(P0.05),叶片生理指标综合评判看出,三种牧草中以礼草的适应性最强.3)超氧化物歧化酶(SOD)活性显著影响三种牧草叶片的LSP和光的补偿点(LCP)(P0.05).     

高寒草甸植物多样性与营养的关系

以青藏高原典型高寒草甸为例，研究了施肥对植物群落生产力和物种多样性的影响。本文报道了这个实验的初步结果，就施肥对草地生产力和物种多样性的影响进行了分析，结果如下：(1)施肥提高生产力．施肥第1年和第2年，植物群落生产力显著增加；施肥第3年，生产力是施肥前的2倍多；(2)施肥使物种多样性降低，施肥第1年物种丰富度变化不显著；第2年施肥梯度上物种多样性差异显著；第3年最高施肥水平物种丰富度为对照的1／4；(3)施肥使草地质量提高．因为草地质量和生物量以及优良牧草比例直接相关，施肥使地上生物量明显增加，毒杂草比例降低，禾草比例增加，所以草地质量提高，说明施肥对改良草地有显著作用；(4)群落结构发生了明显的变化，施肥水平高时群落结构接近于生态位优先占领假说．随着施肥水平增加，各个物种重要值的最大值从0．107，0．183，0．585一直增加到0．775．不施肥时有10个物种地上生物量超过最大单种生物量的一半，最高施肥时只有一个。(5)对6个优势种进行的分析表明，只有垂穗鹅观草的生物量随着施肥水平的增加持续增加，其它物种都是减少的趋势，说明垂穗鹅观草的急剧增加可能是导致物种丰富度降低的原因。     

落叶松人工林草本植物群落特征和生物量对氮添加的响应

以华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林幼龄林为研究对象, 设置3个梯度的氮添加水平(0, 20和50 kg N/(ha·a), 即N0, N20和N50), 研究氮添加对人工林草本植物群落特征及地上生产力的影响, 得到以下结果。1) 氮添加改变了土壤微环境, 降低土壤温度、显著地增加土壤水分。2) 氮添加在一定程度上促进落叶松人工林草本植物群落的生长(P>0.05)。与对照组(N0)相比, 植物群落总盖度在N20和N50样方中分别增加6.83%和15.03% (2014 年), 或9.80%和12.94% (2016年), 但草本植物地上生物量的累积无显著变化; 群落总盖度和地上生物量与土壤含水量显著正相关(P<0.05)。3) 氮添加对落叶松人工林草本植物群落的多样性和均匀度无显著影响, 但是低浓度氮添加(即N20)显著地增加单位面积内物种的丰富度(2014年单位面积内物种丰富度在N20样方中增加23.33%, P<0.05)。4) 氮添加对不同植物功能群的影响不同, 其中氮添加促进蓼科和莎草科植物的生长, 抑制禾本科和菊科植物的生长, 对豆科植物无影响, 说明温带落叶松人工林草本植物群落对氮沉降的响应敏感, 氮添加在一定程度上促进草本植物的生长, 同时氮添加改变了草本植物不同功能群间的竞争力。     

放牧强度和生境资源对高寒草甸群落补偿能力的影响

研究了不同放牧强度、土壤养分和水分条件对高寒矮嵩草草甸三种生境的群落物种多样性及补偿能力的影响。结果表明:物种丰富度指数R和Shannon-Weiner多样性指数H′在牧道和封育草地显著高于畜圈生境,牧道生境的物种数最高,而畜圈物种数最少,仅为牧道的54%。地上生物量在牧道和畜圈生境均发生超补偿反应,地下生物量在畜圈为等量补偿,而在牧道发生超补偿反应。对畜圈生境群落地上生物量超补偿反应贡献最大的是垂穗披碱草,而对地下生物量等补偿反应贡献最大的是矮嵩草。在牧道生境中,对地上、地下生物量超补偿反应贡献最大的均为矮嵩草。群落地上、地下生物量的相对增长率在生境间无显著差异。土壤含水量与补偿生长无相关关系,地上生物量的补偿性生长与采摘率和土壤全氮质量分数正相关。这些结果支持中度干扰假说,同时说明高寒草甸群落的补偿响应模式与群落物种在生境间补偿量的消长变化有直接关系,补偿能力同时受放牧强度和土壤营养资源,特别是氮素营养的共同影响,而土壤水分的影响相对较小。     

施肥对高寒地区多年生人工草地生产力及稳定性的影响

在青藏高原高寒地区选取高寒草甸常见禾本科牧草垂穗披碱草、中华羊茅和羊茅建植多年生人工草地进行试验.试验设计为施肥和对照,共4个密度,7种播种组合,连续3年调查人工草地的地上生物量以及杂草丰富度和杂草生物量,分析施肥对草地生产力和稳定性的影响.结果表明:施肥可以有效补充土壤对植物的养分供给,使牧草获得较高的生物量,提高草地生产力.施肥使人工草地生产力连续2年增加,第3年的增加幅度变小.随着草地建植时间的增加,施肥能有效抑制杂草的入侵和生长,降低人工草地的杂草丰富度和杂草生物量,维护人工草地的生产力和稳定性,有利于青藏高原高寒地区的经济发展和生态环境建设.     

氮、磷添加对老龄人工草地生产性能的影响

为探求三江源区老龄人工草地对氮、磷添加的响应,选用尿素和过磷酸钙为试验材料,采用随机区组试验设计,研究不同施肥量对老龄人工草地群落盖度、重要值、生物量、经济效益的影响,确定老龄人工草地适合的氮、磷添加量。结果表明:单施氮肥和氮、磷合施均可显著增加草地植物盖度、物种重要值以及草地植物量,尤其是垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)的盖度、重要值(P0.05)增加明显,氮、磷合施效果优于单施氮肥(P0.05)。单施氮肥时,垂穗披碱草生物量比CK分别提高了117.45%,165.77%,297.15%。氮、磷合施时垂穗披碱草生物量比CK分别提高了274.00%,380.03%,437.32%。以生物量为标准,生物量最高时,氮、磷合施最佳使用量为氮肥130 kg/hm~2,磷肥112.5 kg/hm~2;以最佳经济效益为标准,施肥水平是单施氮肥130 kg/hm~2。     

温性荒漠草原不同功能型草本植物对氮沉降的响应

采用野外人工外源施加氮素模拟氮沉降的方式,设置0、1.75、3.50、7.00、14.00 g/m~2 5个氮素添加水平,研究荒漠化草原不同功能型草本植物的多样性、生产力及养分质量分数对氮素的响应.结果表明:一年生草本植物(AS)的丰富度、多度和生物量均在低的氮素添加水平下显著高于对照,而高的氮素添加水平对AS的影响则不显著.多年生禾本科(PG)和非禾本科(PF)植物的丰富度、多度和生物量均随着氮素添加水平的增大而逐渐下降,其中高氮水平对PG和PF的抑制作用最显著.AS根部和地上部的氮素质量分数在所有氮素添加水平下均显著高于不添加氮素的对照;PG和PF根部和地上部的氮素质量分数对外源氮素添加的响应一致,即根部的氮素质量分数均是在7.00、14.00 g/m~2的添加水平下显著高于对照,地上部的氮素质量分数均是在14.00 g/m~2的添加水平下显著高于对照.在极端干旱和氮素水平低下的荒漠化草原,氮沉降增加对草本植物群落物种多样性和生产力的影响存在种间差异,其中PG和PF有更强的缓冲能力,而.AS则表现出了更强的适应和利用能力.     

高寒草甸阳坡-阴坡梯度上环境因子特征及其与地上生物量和物种丰富度的关系

以甘南高寒草甸为对象,研究了坡向梯度上环境因子的变化特点及其与地上生物量和物种丰富度的关系.结果表明:0～20 cm与20～40 cm的土壤含水量均是自阳坡到阴坡呈递增的变化趋势,且20～40 cm土壤的含水量高于0～20 cm的;两层土壤的全磷质量分数和w(C):w(N)与含水量的变化相同,土壤全氮、有机质、速效磷及速效氮质量分数的变化均呈先减小后增大的趋势,偏阳坡最小.土壤养分质量分数均是0～20 cm的大于20～40 cm的,表现出表层土壤养分富集的现象,土壤pH值沿阳坡到阴坡呈递减趋势.地上生物量和物种丰富度的变化特点均为阴坡>偏阴坡>偏阳坡>阳坡,且地上生物量与物种丰富度显著正相关.同归分析表明:土壤含水量与土壤全磷,有机质质量分数是影响地上生物量和物种丰富度的主要因子,其中土壤含水量是关键限制性因子.     

两种草本植物种子萌发与幼苗生长对植被混凝土水泥含量的响应

为探讨植被混凝土生态防护技术在西南高山亚高山地区工程边坡生态恢复中的应用,本研究以冰草(Agropyron cristatum (L.)Gaertn)和垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)为研究对象,测定了两种草本植物种子萌发与幼苗生长对植被混凝土水泥含量的响应.结果表明,两种草本植物在水泥胁迫下均能保持较高的发芽率、发芽势和发芽指数.幼苗株高、地上生物量、根长、根表面积、地下生物量均随着水泥含量的升高而下降,总生物量在10%水泥处理组降到对照组的50%以下.上述结果表明冰草、垂穂披碱草可以应用于西南高山亚高山地区植被混凝土生态修复,6%～8%是该地区植被混凝土应用比较适宜的水泥含量,在高陡边坡生态恢复的最高水泥含量应不超过10%.     

高寒草甸群落结构对不同氮素添加的响应分析

为研究全球气候背景下氮沉降对高寒草甸物种组成、种内-种间关系,以及群落结构的影响,在青藏高原研究区开展不同氮素添加水平下的控制实验.设置对照(CK,0 g·m^-2、低氮(L-N,5 g·m^-2)、中氮(M-N,10 g·m^-2)和高氮(H-N,15 g·m^-2)4个氮素添加水平,探讨不同氮素添加水平下群落物种空间分布格局和物种多样性的关系.结果表明：随着氮素添加水平的增加,垂穗披碱草聚集程度出现逐渐增强的趋势,条叶银莲花聚集程度出现逐渐减少的趋势,垂穗披碱草的正相互作用逐渐增强,条叶银莲花的负相互作用逐渐增强.     

藏东南高寒地区人工草地建植初期生物量研究

针对藏东南山区过度放牧和植被破坏的问题,以芒康地区人工草地为研究对象,依据当地的水热条件,从2014年4月到2015年9月选用4种牧草进行两两混播和单播的试验,研究一年多来牧草的产量变化、生物量的分配以及不同牧草之间的混播效果.结果表明:1)在生物量上,单播的垂穗披碱草和老芒麦总生物量最大,分别为(228.80±26.61)和(225.47±62.85)g/m~2;混播组合中,紫花苜蓿+老芒麦的总生物量最大,为(217.47±54.48)g/m~2.2)10种牧草组合的人工草地地下生物量在垂直方面上均呈倒金字塔特征,即上层根系生物量较大,越往下层生物量越少,0~15 cm的生物量占地下总生物量的比例介于63.21%~88.17%,其中燕麦+垂穗披碱草组合的人工草地在0~15 cm的生物量所占的比重最大,为88.17%.3)10种牧草组合的人工草地的地上生物量与地下生物量呈高度线性相关(R=0.83,P0.05).4)从根冠比上看,在单播草地中,根冠比从大到小依次为紫花苜蓿、老芒麦、燕麦和垂穗披碱草,根冠比差异不明显;在混播草地中,垂穗披碱草+老芒麦、燕麦+紫花苜蓿以及紫花苜蓿+老芒麦组合的草地根冠比较大,介于2.40~2.60,其中紫花苜蓿+垂穗披碱草根冠比最小,仅为0.82,显著低于除燕麦+老芒麦以外的其他混播组合草地.     

天宝岩不同类型泥炭沼泽物种多样性与地上生物量关系

以天宝岩国家级自然保护区为研究对象,研究4种不同类型泥炭沼泽群落生物量、物种多样性分布特征以及地上生物量与物种多样性间的关系.结果表明:泥炭藓群落(Comm.Sphagnum magellanicum)地上生物量和泥炭藓生物量均显著高于其他3类群落(P0.05),其他3类群落地上生物量和泥炭藓生物量无显著差异(P0.05),其中水竹-泥炭藓群落(Comm.Phyllostachys heteroclada-Sphagnum magellanicum)的地上生物量最低.不同泥炭沼泽类型群落物种多样性排序为垂穗石松+水竹-泥炭藓群落(Comm.Palhinhaea cernua+Phyllostachys heteroclada-Sphagnum magellanicum)灯芯草-泥炭藓群落(Comm.Juncus effusu-Sphagnum magellanicum)水竹-泥炭藓群落泥炭藓群落.相关分析表明:天宝岩不同类型泥炭藓沼泽群落物种多样性与地上生物量关系不明显,基本无相关性(r≈0).亚热带泥炭藓沼泽湿地生物量主要由优势物种决定,而物种多样性则主要由非优势物种决定.长期水淹加上高寒气候造成资源环境空间异质性降低,"生态位互补"效应不明显.     

人工草地氮素分流:青藏高原野外~(15)N示踪实验研究（英文）

本论文应用~(15)N示踪技术,野外原位研究三种高寒牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)和冷地早熟禾(Poa crymophila)对~(15)NH+4—N和~(15)NO_3~-—N的吸收,检测~(15)N示踪剂在施肥和不施肥人工草地在地上部分茎叶、根系和土壤中的分布.旨在揭示高寒牧草氮草吸收特征,加深对高寒人工草地氮素循环的理解,为高寒人工草地可持续管理提供科学依据.研究结果表明(1)在不施肥人工草地,三种高寒牧草茎叶δ~(15)N天然丰度差异为3.10‰(0.32‰-3.42‰),在施肥人工草地三种高寒牧草茎叶δ~(15)N天然丰度差异为4.18‰(-3.55‰-0.63‰).人工草地四年的化肥施入显著降低了牧草茎叶、根系和土壤的δ~(15)N天然丰度值;(2)在~(15)N示踪实验中,不施肥样地垂穗披碱草对~(15)NO_3~-—N和~(15)NH_4~+—N的吸收分别占76.58%和23.42%,施肥样地垂穗披碱草对两种氮素的吸收分别占63.88%和36.12%.施肥措施显著降低了垂穗披碱草对硝态氮的吸收;不施肥样地中华羊茅对两种氮素的吸收分别占56.32%和43.67%,施肥样地对两种氮素的吸收分别占42.74%和57.26%;冷地早熟禾氮吸收与垂穗披碱草相似;(3)平均而言,在不施肥样地和施肥样地,~(15)NO-3—N在牧草茎叶的回收率分别为9.75%和6.61%,~(15)NH_4~+—N在牧草茎叶的回收率为3.25%和4.15%;~(15)N在牧草根系真的回收率为2.67%-3.54%;在不施肥样地和施肥样地,~(15)NO_3~-—N在土壤中的回收率分别为16.80%和24.88%,~(15)NH_4~+—N在土壤中的回收率为40.75%和34.19%.     

水、氮控制对荒漠草原植物群落特征的影响

以短花针茅荒漠草原为研究对象,设置了增雨施氮(WN)、增雨不施氮(W)、减雨施氮(RN)、减雨不施氮(R)、单独施氮(N)、自然状况(CK)6个处理,分析控制降雨量以及氮素添加对植被群落特征的影响,结果表明:(1)控制性降雨和氮素添加对群落组成、重要值产生了一定的影响.(2)增雨处理,显著提高了荒漠草原物种的多样性和均匀度(P0.05).(3)减雨施氮处理,提高了荒漠草原物种丰富度、使优势度指数上升.增雨施氮处理,有利于降低群落的生态优势度.(4)增雨施氮处理显著增加了群落地上生物量(P0.05).     

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.     

围封对祁连山亚高山草地群落结构与生物量的影响

以祁连山中部天涝池流域的亚高山草地为研究对象,分析了不同围封年限(对照、围封2 a、围封4 a和围封6 a)对亚高山草地群落结构和生物量的影响.结果表明,围封提高了群落中禾本科物种的优势地位,减弱了杂类草的优势度;随着围封年限的增加,生物多样性降低而围封2 a生物多样性降低不显著,围封6 a生物多样性降低显著;围封最初提高了草地的生物量,且在围封2 a之后达到了最大值5.4 kg/(m²·a),之后生物量会随着围封年限的增加而逐年降低.围封2 a既能维持本研究区草地的生物多样性也能提高其生物量,且在围封2 a草地净初级生产力达到峰值,说明该研究区最适宜的围封年限是2 a.     

青藏高原围封刈割草地植物群落及土壤养分对施肥的响应

施肥作为改良草地的措施之一,近年来开始在天然草地被广泛应用.本研究通过对青藏高原围封刈割天然草地添加氮、磷、钾肥及氮磷复合肥,研究了不同施肥处理对高寒草地群落结构以及土壤速效养分的影响.结果表明,施肥当年草地群落高度、密度和地上生物量不同程度增加,地上生物量禾本科分配增加,毒草分配降低,施肥改良了草地生长状况.施肥次年禾本科草类所占草地总生物量比例降低,毒草和杂类草所占比例增加,高寒围封刈割草地在冬季不适宜进行常规放牧.15.3 g/m2钾肥、7.5 g/m2复合肥和3.0 g/m2氮肥梯度为该地区围封刈割草地最佳的施肥水平.磷并不是该地区高寒围封刈割草地的养分限制性因子;施钾肥有效的增加了草地生物量及表层土壤速效钾含量,对草地植物群落结构有重要的影响.     

不同放牧梯度上草原群落植物功能群的结构组成及其变化

以蒙古高原东部克鲁伦河流域的放牧退化草原为研究对象,依照植物水分生态型、生活型进行植物功能群划分,在此基础上,比较了不同放牧退化阶段植物功能群的结构组成、地上生物量和物种多样性的变化。结果显示:植物生活型功能群中,多年生杂类草在轻牧、中牧梯度上都占有明显优势,而一、二年生植物在重牧区占有优势;从生物量分布来看,多年生禾草在轻牧阶段占有绝对优势。植物水分生态型功能群中,旱生植物在轻牧、中牧和重牧状态下均占有明显优势;旱生植物在轻牧阶段生物量最大。从物种多样性指数的变化来看,多年生杂类草和多年生草本功能群多样性指数随放牧梯度的增加呈现减小趋势,一、二年生草本与灌木、半灌木以及中生植物功能群多样性,随放牧强度的加大而呈现递增规律。在群落水平上,轻牧下草原群落的物种丰富度最高,重度放牧区均匀度最高,中牧条件下Shannon-Weaver多样性指数最大。     

氮水平对水稻光合特性的影响

用缺氮(ON)、低氮(LN)、中氮(MN)、高氮(HN)、超高氮(SN)盆栽土培的杂交水稻汕优64和金南风为材料,测定植株和叶片的生长状况、叶片总N含量、光合速率、光呼吸速率、气孔导度和叶肉导度的变化.结果表明:供试两品种随着施N量的增加,植株的分蘖数增多,株高增加,气孔密度减少, 叶片总N含量、叶绿素含量、光呼吸速率、叶肉导度等均增加.供试两品种的净光合速率变化存在差异,金南风叶片的净光合速率是随着施N量的增加而增加,但汕优64在HN和SN的条件下净光合速率反而下降,说明在HN和SN的水平上光合碳代谢的途径发生了变化,即光氧化环增加的幅度大于光合还原环.