骆驼刺叶片和根系主要功能性状对水分胁迫的适应

植物通过改变地上和地下器官的功能性状和养分分配响应土壤水分变化.本研究以生长两年的骆驼刺(Alhagi sparsifolia)幼苗为研究对象,设置了4个水分梯度(W1:田间持水量的30％;W2:田间持水量的40％;W3:田间持水量的55％;CK:田间持水量的75％),并分析了骆驼刺叶和根的主要功能性状的变化特征.结果表明:水分的减少显著降低了骆驼刺的叶、茎、刺、地上、地下生物量(P<0.05),而对根冠比的影响并不显著(P>0.05).骆驼刺幼苗主要通过减小叶面积、增大比叶面积、减小根体积、增加比根长的生长策略响应水分胁迫.初步说明,骆驼刺能利用自身性状间的协同或权衡作用形成不同的适应策略.在所有水分梯度下,骆驼刺将更多的养分分配在根系中,器官间养分含量呈根>叶>茎>刺的规律;地上与地下之间的养分比值和水分变化正相关.本研究为塔克拉玛干沙漠南缘地区荒漠植被生态恢复提供了理论依据.     

三江平原湿地小叶章叶片叶绿素荧光特性对水分梯度的响应

以三江平原湿地典型沼泽(常年积水)、沼泽化草甸(季节性积水)和草甸(地表无积水)3个不同水分梯度下湿地类型小叶章(Deyeuxia angustifoli)为试验材料,利用叶绿素荧光技术研究了不同水分梯度下湿地小叶章叶片的PSII功能变化。结果表明,与沼泽小叶章相比,沼泽化草甸和草甸小叶章叶片的PSII最大光化学效率(Fv/Fm)和以吸收光能为基础的光合性能指数(PIABS)均有不同程度的增加,说明沼泽化草甸和草甸小叶章叶片的PSII光化学活性明显高于沼泽小叶章。通过对不同水分梯度下小叶章叶片OJIP曲线标准化后可以发现,沼泽化草甸和草甸小叶章叶片PSII供体侧OEC活性有所增加,PSII受体侧电子传递能力均明显高于沼泽小叶章。沼泽化草甸和草甸小叶章叶片的实际光化学效率(ФPSⅡ)和电子传递速率(ETR)在较高光强下也明显高于沼泽小叶章。另外,通过对不同水分梯度下小叶章叶片PSII光能利用情况可以发现,沼泽化草甸和草甸小叶章叶片PSII吸收光能以无效热能形式的耗散比例及分配到失活反应中心的比例有所降低,而将吸收光能更多地用于光化学反应中心,以提高其PSII反应中心光化学功能。季节性淹水及地表无积水的沼泽化草甸和草甸小叶章叶片的PSII功能无明显差异,说明小叶章叶片光合PSII功能对不同水分梯度具有较强的适应能力。     

骆驼刺叶片和根系主要功能性状对水分胁迫的适应

植物通过改变地上和地下器官的功能性状和养分分配响应土壤水分变化。本研究以生长两年的骆驼刺(Alhagi sparsifolia)幼苗为研究对象,设置了4个水分梯度(W1：田间持水量的30%;W2：田间持水量的40%;W3：田间持水量的55%; CK：田间持水量的75%),并分析了骆驼刺叶和根的主要功能性状的变化特征。结果表明：水分的减少显著降低了骆驼刺的叶、茎、刺、地上、地下生物量(P < 0.05),而对根冠比的影响并不显著(P > 0.05)。骆驼刺幼苗主要通过减小叶面积、增大比叶面积、减小根体积、增加比根长的生长策略响应水分胁迫。初步说明,骆驼刺能利用自身性状间的协同或权衡作用形成不同的适应策略。在所有水分梯度下,骆驼刺将更多的养分分配在根系中,器官间养分含量呈根 > 叶 > 茎 > 刺的规律;地上与地下之间的养分比值和水分变化正相关。本研究为塔克拉玛干沙漠南缘地区荒漠植被生态恢复提供了理论依据。     

三江平原小叶章湿地种群生物量结构动态与生长速率分析

对三江平原典型草甸小叶章和沼泽化草甸小叶章的生物量结构动态及生长速率进行了研究。结果表明,2种小叶章地上及各器官生物量均呈单峰型变化且峰值出现的时间相差15 d左右,地上及各器官生物量均表现为典型草甸小叶章>沼泽化草甸小叶章,但地下生物量则表现为典型草甸小叶章<沼泽化草甸小叶章;二者地上生物量的组成结构不尽相同,各器官对地上生物量的平均贡献率存在明显差异;2种小叶章地下生物量均具有明显的垂直结构和季节动态,但差异很大;二者各器官生物量生长速率的变化基本一致,但不同阶段生长速率值的大小存在明显差异;模拟结果表明,二者地上及各器官生物量均符合抛物线模型(y=b0 b1t b2t2),地下生物量和总生物量符合“S”型曲线[y=b0/(1 b1e-kt)],其R2大多在0.920以上。     

放牧对藏北高寒草地优势种和伴生种生物量分配的影响

以藏北高寒草地优势种紫花针茅（Stipa purpurea）和伴生种小叶棘豆（Oxytropis microphylla）为研究对象,探讨围封和放牧草地中两种植物在叶、茎、根间生物量分配的差异性。结果表明：放牧对紫花针茅和小叶棘豆的叶、茎的质量比影响显著,两者叶-茎和叶-根的异速生长指数均升高,根-冠的异速生长指数均降低,植株叶-茎和叶-根的异速生长关系出现趋同化。种间根、茎和叶生物量分配存在显著差异性,小叶棘豆叶-茎、叶-根和茎-根的异速生长指数均大于紫花针茅。放牧改变了植物各器官间的权衡策略,紫花针茅在叶-茎权衡关系中更益于茎的生长,小叶棘豆更益于叶的生长;在叶-根和茎-根权衡关系中,小叶棘豆更倾向于叶,紫花针茅则更倾向于茎;相对于根系,两者均在放牧后分配更多资源到地上部分。放牧环境和种间差异导致的植物各器官间生物量分配的变化对群落组成演替有着重要意义。     

遮阴生境下假俭草的形态变化与能量分配研究

设四个遮阴梯度(0%、25%、45%、75%的光照),对遮阴生境下雅安、峨眉两野生假俭草居群的能量分配、形态变化进行了初步研究。结果表明:在遮阴情况下,两假俭草居群的叶片长度和宽度、节间长度、草层高度皆随遮阴梯度的增加而增加,茎的直径随遮阴梯度的增加而下降。在这些指标中,雅安居群随遮阴度变化的幅度比峨眉居群大。两者的生物量主要由地上部分组成,地上生物量与总生物量的比值都在0.88以上。遮阴度越大,两居群地上部分所占的比重也越大。两者相比较雅安的生物量小于峨眉,但地上/总生物量、叶量/茎量的值较大。     

不同海拔梯牧草生物型种群构件的生物量分配策略

为了解不同海拔条件下梯牧草各构件的生物量分配特征,在梯牧草分布区域,按照不同海拔梯度设置样地,对成熟期梯牧草种群个体构件生物量分配策略进行分析.结果 表明:(1)不同海拔地段,梯牧草各构件生物量大小均表现为茎＞根＞穗＞叶;生物量分配为营养分配＞储藏分配＞繁殖分配;(2)不同海拔地段,根、茎、叶及穗生物量对梯牧草株体生物量的贡献率不同,海拔2000m处,生物量对株体生物量的贡献率均最大;(3)各海拔条件下,梯牧草种群根、茎、叶及穗生物量与全株生物量呈幂函数的正相关关系,各构件生物量均随单株大小的增加而增加;(4)梯牧草在生长过程中,构件大小与单株个体大小呈异速生长关系,不同海拔下,呈显著或不显著的异速生长变化.研究结果可为优异种质筛选提供背景资料.     

不同氮肥施用量下菊芋株高及各器官生物量分配动态研究

对不同氮肥处理条件下菊芋（Helianthus tuberosus L.）株高及各器官生物量分配动态进行研究,以期为菊芋氮肥管理提供理论参考。结果表明：施氮量为7.5 g·m^-2时,菊芋株高、总生物量和块茎产量均显著高于其他处理（P<0.05）;茎比重、叶比重、根比重和块茎比重随着物候期推迟呈现出降低的变化趋势;营养生长阶段菊芋光合产物优先供应茎、叶等地上器官,并在地上器官大量积累,生殖生长阶段光合产物大量向地下运输,充分体现了植物营养物质优先供应生长旺盛器官的原则。     

遮阴生境下假俭草的形态变化与能量分配研究

设四个遮阴梯度(0％、25％、45％、75％的光照)，对遮阴生境下雅安、峨眉两野生假俭草居群的能量分配、形态变化进行了初步研究。结果表明：在遮阴情况下，两假俭草居群的叶片长度和宽度、节间长度、草层高度皆随遮阴梯度的增加而增加，茎的直径随遮阴梯度的增加而下降。在这些指标中，雅安居群随遮阴度变化的幅度比峨眉居群大。两者的生物量主要由地上部分组成，地上生物量与总生物量的比值都在0．88以上。遮阴度越大。两居群地上部分所占的比重也越大。两者相比较雅安的生物量小于峨眉。但地上／总生物量、叶量／茎量的值较大。     

水分胁迫对霸王苗期叶水势和生物量的影响

用盆栽试验测定了不同水分胁迫下强旱生植物霸王苗期的叶水势和生物量。结果表明,随着土壤含水量的下降,霸王的叶水势逐渐下降。轻度和中度水分胁迫下,霸王的生物量没有受到抑制,而重度水分胁迫下生物量明显减少(P<0.05)。生物量在个体中的分配比例随着土壤水分亏缺程度的增加呈现有规律的变化,表现为根冠比增大;地上部分为茎的比例增加而叶片的比例减少,黄叶的比例增加而绿叶的比例减少;地下部分为根系直径<2mm/直径>2 mm增加。苗期霸王可通过自身调节在不同水分条件下生长,反映出很强的生态适应能力。     

土温升高对湿草甸小叶章植株碳、氮含量的影响

采用电缆加热水浴升温的方法,研究了土壤温度升高对湿草甸小叶章碳、氮累积的影响,对比分析了淹水和非淹水条件下土温升高的相对影响程度。经过一个生长季,升温处理小叶章地上和地下部位生物量分别平均较对照增加67.24%和48.83%,而升温与淹水的交互作用下二者则分别平均增加45.21%和78.13%。土温升高显著提高了小叶章植株的碳、氮累积量,而降低了其地上和地下部位的C/N,升温处理植株碳、氮累积量分别较对照平均增加48.90%和104.20%,而地上和地下部位C/N则分别平均下降8.44%和5.26%,升温与淹水的交互作用显著促进了地上部位的碳、氮累积。结果表明,1～3℃的土温升高显著促进了小叶章的生物量及碳、氮累积,并将对湿地系统的碳固定过程造成影响。     

季节放牧对典型草原植物群落不同生长季特征的影响

在内蒙古典型草原区建立放牧试验平台,研究秋季、冬季和初春放牧对草地植物返青期土壤温湿环境和植物生长以及生长旺季植物群落地上生物量及其构成的影响。结果表明:在草地返青季,秋季放牧草地表层土壤湿度相对于其他处理显著降低,而温度相对升高;土壤表层湿度与草地枯落物总量、立枯量呈显著正相关;秋季和冬季放牧显著降低草地返青期的地上生物量;秋季放牧显著降低优势植物地上生物量;而初春放牧不影响草地返青期的群落生物量。在生长旺季,初春放牧草地群落及其高大优势植物大针茅和羊草的生物量显著增加,而其下层的糙隐子草和杂类草生物量显著减少。     

宁夏荒漠草原蒙古冰草资源分配特征

为了解不同群落生境蒙古冰草(Agropyron mongolicum)资源权衡策略及种群维持机制,在宁夏荒漠草原选取以蒙古冰草为优势种或亚优势种的群落为研究对象,研究了不同群落蒙古冰草资源分配特征。结果表明：(1)蒙古冰草个体生物量及根冠比在不同群落之间差异显著(P<0.05),构件生物量分配均表现为根>茎>叶>穗;(2)不同群落蒙古冰草各构件C,N,P含量均以根部最低,C/N,C/P以茎部最高,N/P以叶部为高,比值范围为18～23;不同群落之间则表现为C/N和C/P总体以M2群落较高,地上部各构件N/P以M3群落较高(P<0.05);(3)蒙古冰草地下生物量与土壤含水量呈显著负相关,与各构件N,P元素含量呈显著正相关;各构件P元素含量与其生物量分配比及地上地下生物量之间存在显著相关关系(P<0.05)。综上,蒙古冰草可通过调整自身构件分配格局和养分利用策略保证其在不同群落生境的生长发育和繁殖。     

放牧对赖草群落生物量及植物多样性的影响

通过对围封5年与自由放牧的赖草（Leymus secalinus）群落进行整个生长季的生物量和物种多样性动态观测,旨在了解放牧对赖草群落的影响。结果表明：整个生长季围栏内外赖草始终占据主导地位,放牧样地物种丰富度指数显著高于围封样地（P<0.05）,多样性指数和均匀度指数在不同时期变化趋势不同;赖草群落地上生物量、高度、盖度、物种丰富度、多样性指数和均匀度指数在整个生长季均表现为先增加后降低,放牧显著降低群落地上生物量（P<0.05）,在整个生长季放牧使群落盖度平均降低31.82%,群落高度平均降低36.37 cm;围封样地群落地下生物量在7月和9月出现2个峰值,分别为4148.4 和4359.27 g·m^-2,放牧样地地下生物量在8月达到最大,为2559.28 g·m^-2;群落地下生物量随土层深度的增加所占比例逐渐减小,其中围封和放牧样地0~30 cm土层所占比例分别为75.64%和77.37%。适度放牧有利于促进赖草群落的物种多样性,不合理放牧降低草地植物群落的盖度、高度和生物量,因此围栏封育能够促进赖草草地的稳定和可持续发展。     

羊草生物量和养分分配对养分和水分添加的响应

本研究通过3个盆栽控制试验（施氮肥试验,0、0.5、1、2、4、8、16、32、64和128 g·m-2 10个水平;施磷肥试验,梯度同施氮肥试验;控水试验,11.5、12.7、14.3、16.4、19.1、22.9、28.7、38.2、57.3和114.6 mL·cm-2 10个水平),探讨了养分和水分改变对羊草（Leymus chinensis）生物量和养分分配的影响。结果表明,随着氮肥和磷肥施用量的增加,羊草地上、地下生物量和养分库呈先增加后降低的趋势,根冠比呈降低的趋势;随着水分供给增加,羊草地上、地下生物量和养分库亦呈现出先增加后降低的趋势,根冠比无明显变化;生长旺期地上生物量和养分库高于地下部分,生长末期地下生物量和养分库高于地上部分。     

长期水分胁迫对典型湿地植物群落多样性特征的影响

 不同水位梯度下的典型植被多样性特征研究,对湿地保护与恢复工作的开展具有重要借鉴意义。本研究基于为期３年的水分模拟试验,分析了不同水位梯度下,三江平原典型湿草甸、沼泽化草甸及沼泽群落多样性特征动态变化及响应差别。研究发现,沼泽化草甸群落与沼泽群落的３个多样性指数对不同水位梯度的响应较湿草甸群落明显;３个典型群落的Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ指数和物种丰富度总体均表现为随水位梯度的升高而下降的趋势,且每个群落均以物种丰富度的响应最为明显;而群落均匀度指数随水位梯度的升高以及淹水时间的延长,呈升高趋势;植物群落组成及格局在胁迫早期受水分条件影响最大,但最终格局是各环境及生物因子共同作用的结果。     

不同刈割强度下草地群落、层片及物种的补偿性生长

群落中不同层片物种对刈割的响应有所不同,探讨不同刈割强度下群落各层片物种的补偿性生长对提高群落生产力具有重要意义。本试验以水热条件较好的南方草地——重庆云阳岐山草场为研究样地,采用梯度刈割方式(不刈割、留茬10 cm、留茬6 cm),进而研究不同刈割强度下,草地植物群落、层片以及物种补偿性生长的响应。结果发现,1)中度刈割(MC)下群落生物量恢复最快,而重度刈割下群落地上相对生长速率最大;2)生长季末时,中度和重度刈割下地上部分均实现了超补偿生长;3)顶层物种在中度刈割下地上相对生长速率(relative growth rate, RGR)最大,而中层物种在重度下最大;4)中度刈割下,群落的顶层物种生物量与群落生物量显著正相关,重度刈割下,顶层和中层物种生物量与群落整体生物量正相关,底层物种生物量与群落总生物量在两种刈割强度下均不相关;5)物种水平上芭茅、鸭茅和白三叶生物量变化与群落地上生物量变化基本一致。研究结果表明,在草地群落中,不同层片物种对刈割的响应存在差异,中度刈割更利于顶层物种的超补偿生长,重度刈割则有利于中层物种的超补偿生长。因此根据不同层片物种所占群落的比重确定草地刈割强度能更有效发挥草地的增产潜力。     

放牧强度对高寒混播人工草地群落特征及地上现存量的影响

为探讨高寒牧区牧草生长季放牧强度对多年生混播人工草地群落特征及地上现存量的影响,从2003年至2005年在垂穗披碱草(Elymus natans)/星星草(Puccinellia tenuflora)混播草地上开展了牦牛放牧控制试验。结果表明:植被盖度随放牧强度的增加而降低,放牧强度对放牧区植物群落盖度的影响极显著(P<0.01);放牧强度与物种丰富度S、多样性指数H′、多样性指数D(除了第1年)和均匀度指数J′(除了第2年)均呈显著或极显著的二次回归,各放牧区与对照区植物群落的相似性系数与放牧强度成显著负相关(R=-0.9205),说明各放牧区植物群落朝着远离对照群落的方向演替;放牧强度和放牧时间对地上生物量的影响极显著(P<0.01),且随着放牧强度的增加,各处理组同一时期地上生物量逐渐减小。     

贝加尔针茅草原主要植物地上生物量分配对放牧梯度的响应

通过对放牧梯度下贝加尔针茅草原主要植物不同器官(茎、叶、花或果)的生物量分配格局变化进行探索,结果表明:贝加尔针茅草原主要植物的繁殖分配随牧压梯度增加,表现出明显的规律性,中牧条件下,贝加尔针茅草原植物群落的繁殖分配与优势种羊草等较耐牧植物变化趋势一致,均较轻牧下显著增加,而优良禾草、豆科牧草等均显著减少;重牧条件下,植物群落的繁殖分配与优良禾草、豆科牧草等以及退化标志植物变化趋势一致,均较中牧下显著减少,而较耐牧植物羊草等均显著增加。     

不同放牧制度对荒漠草原地上生物量及种间关系的影响

采用围栏放牧控制试验,研究了不同放牧强度和放牧方式对封育9年荒漠草原地上生物量及种间关系的影响。结果显示,1)放牧强度对生长季不同时期牧草地上生物量的影响不同,中度自由放牧小区的牧草地上生物量在整个生长季都高于封育小区;2)环境条件对牧草地上生物量的影响较大,在光热水等资源充足时,自由放牧区3种牧压梯度下的牧草地上生物量均高于封育禁牧小区,当遭遇高温干旱胁迫时,自由放牧区的牧草地上生物量的增长量均比封育禁牧小区低,中度轮牧草场表现出较好的抗胁迫能力;3)放牧能够减小荒漠草原年内牧草地上生物量的时间变异,而其空间变异对不同放牧制度的响应较为复杂,在不同强度、不同方式以及植被生长季的不同时期都有所不同;4)轻度自由放牧不会改变植物的种间关系和群落之间的关系,而重度自由放牧不仅加剧了群落间的资源竞争,还会引起研究区3种群落发生不同程度的逆向演替,中等强度的4区轮牧方式为研究区最优的放牧模式,它一方面减缓了群落界面上的资源竞争,另一方面促进了本氏针茅群落的顺行演替。以上结果表明,合理地调控人类放牧制度能够促进草地生态系统功能,从而起到恢复和保护草原的作用。