高寒草甸退化对短穗兔耳草克隆生长特征的影响

以调查统计和比较样地法研究了江河源区高寒草甸退化对典型匍匐茎植物短穗兔耳草克隆生长特征的影响。结果表明,退化草甸的植物群落结构、功能以及土壤特征发生了明显地变化,继而对短穗兔耳草无性系的克隆生长行为和形态特性产生了影响。高寒草甸退化后短穗兔耳草的匍匐茎有所增多,分支强度加大。退化草甸内短穗兔耳草的基株高度小于未退化草甸,根长大于未退化草甸,基株的叶片数目间没有明显差别。退化草甸内短穗兔耳草的分株高度显著小于未退化草甸,分株叶数明显多于未退化草甸,而根长尽管大于未退化草甸,但差异不显著。短穗兔耳草匍匐茎长度在未退化草甸内明显大于退化草甸,匍匐茎茎生叶数和匍匐茎粗度也在未退化草甸大于退化草甸。短穗兔耳草在未退化草甸用于克隆繁殖的能量投资比例高于退化草甸,其中未退化草甸内短穗兔耳草基株的干重比例略低于退化草甸,分株和匍匐茎的干重比例高于退化草甸。高寒草甸退化对短穗兔耳草克隆生长特征的这些影响,是其对高寒草甸退化导致的资源和生境差异的反应,也是对资源利用达到的最合理状态,是一种选择适应的结果。     

数据处理方法不确定性对CO_2通量组分估算的影响

基于中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)4个站点(2个森林站和2个草地站)的涡度相关通量观测资料,分析了CO2通量数据处理过程中异常值剔除参数设置、夜间摩擦风速(u*)临界值(u*c)确定及数据插补模型选择对CO2通量组分估算的影响.结果表明:3种数据处理方法均对净生态系统碳交换量(NEE)年总量估算有显著影响,其中u*c确定是影响NEE估算的重要因子;异常值剔除、u*c确定及数据插补模型选择导致NEE年总量估算偏差分别为0.62～21.31 g C.m-2.a-1(0.84%～65.31%)、4.06～30.28 g C.m-2.a-1(3.76%～21.58%)和0.69～27.73 g C.m-2.a-1(0.23%～55.62%),草地生态系统NEE估算对数据处理方法参数设置更敏感;数据处理方法不确定性引起的总生态系统碳交换量和生态系统呼吸年总量估算相对偏差分别为3.88%～11.41%和6.45%～24.91%.     

高寒矮生嵩草草甸主要植物物候特征对养分和水分添加的响应

植物物候特征对环境条件的季节和年际变化具有较强的指示作用, 因此研究植物物候特征对环境条件变化的响应, 对理解植物和环境之间的相互作用关系、植物的适应机制和生存策略, 以及应对全球变化都具有重要的意义。该研究基于2009-2011年高寒矮生嵩草(Kobresia humilis)草甸养分水分控制实验的植物物候观测数据资料, 采用巢式方差分析、物候指数和聚类分析方法, 开展了高寒矮生嵩草草甸主要植物物候特征对养分和水分添加的响应研究。结果表明: (1)养分添加处理之间植物返青期和枯黄期均无显著差异, 但养分添加中氮磷处理对主要物种作用较明显, 使莎草科、禾本科、杂类草主要代表植物的返青期和枯黄期推迟。(2)增雪处理效应明显, 主要优势物种无论是何种养分添加, 在增雪处理后均表现出花期物候提前的趋势(p < 0.01), 同时增雪处理使杂类草植物返青期显著提前(p < 0.05)。增水处理对植物的作用效果并不一致, 其中垂穗披碱草(Elymus nutans)和双柱头藨草(Scirpus distigmaticus)的枯黄期显著推迟(p < 0.05), 而杂类草枯黄期提前。(3)养分添加后, 不同物种的物候特征表现出显著差异(p < 0.01), 例如雪白委陵菜(Potentilla nivea)枯黄期显著推迟(p < 0.05), 而双柱头藨草的枯黄期显著提前(p < 0.05), 但物种对养分添加响应的差异以植物类群为单位, 禾本科植物表现为返青期推迟, 而莎草科植物表现为返青期提前。(4)矮生嵩草草甸主要植物营养生长期与果后营养期持续天数之间呈负相关关系, 主要植物物候特征经聚类分析可以分为3个类群, 3个类群经氮磷钾、钾和氮钾三个养分添加处理后植物物候特征变化较大。研究表明, 高寒矮生嵩草草甸植物物候特征在物种水平响应和水分添加后的响应表现出较大差异, 而对养分添加的响应不显著。     

青海省三江源区人工草地生态系统CO2通量

 了解三江源人工草地净生态系统CO₂交换(Net ecosystem CO₂ exchange, NEE)的季节变化规律和主要生物因子及环境因子对这些过程的影响将有助于认识青藏高原人工草地生态系统碳循环、生态价值、功能,以及对三江源区的生态安全的重要意义。该研究利用涡度相关技术,于2005年9月1日至2006年8月31日对位于青海腹地的垂穗披碱草（Elymus nutans）人工草地的NEE及生物和环境因子进行观测, 阐明NEE及其组分的动态变化特征和影响因子。三江源区人工草地生态系统的日最大吸收量为2.38 g C·m^－2·d^－1,出 现在7月30日。日间最大吸收率和最大排放率都出现在8月,分别为-6.82和2.95μmol CO₂·m^－2·s^－1。在生长季, 白天的NEE主要受光合有效辐射(Photosynthe tically active rad iation, PAR)变化控制,同时又与叶面积指数和群落多样性交互作用,共同调节光合速率和光合效率的强度。最大光合同化速率为2.46～10.39μmol CO₂·m^－2·s^－1,表观初始光能利用率为0.013～0.070μmol CO₂·μmol^－1 PAR。 在碳交换日过程中,NEE并不完全随着 PAR的增加而增大,当PAR超过某一值（>1 200μmol ·m^－2·s^－1）时,NEE随PAR的增加而降低。受温度的影响,生长季的生态系统的呼吸商Q₁₀（1.8）小于非生长季节的 2.6）。 生态系统呼吸主要受温度的控制,同时也受到叶面积指数的显著影响。生长季昼夜温差大并不利于生态系统的碳获取。 三江源区人工草地生态系统是一个较强的碳汇,为-49.35 g C·m^－2·a^－1。     

环青海湖地区天然草地和退耕恢复草地植物群落生物量对氮、磷添加的响应

植物群落生物量反映了植被的初级生产能力, 是陆地生态系统碳(C)输入的最主要来源, 往往受到自然界中氮(N)、磷(P)元素供应的限制。该试验以青藏高原环青海湖地区的高寒草原为研究对象, 探讨了天然草地和退耕恢复草地植被群落生物量对N (10 g·m^-2)、P (5 g·m^-2)养分添加的响应。N、P添加显著增加了天然草地禾草的生物量, 进而促使地上总生物量显著提高。退耕恢复草地禾草和杂类草的生物量对N添加均有一致的正响应, 从而促使地上总生物量显著增加174%, 群落地上和地下总生物量显著增加34%; 而P添加对恢复草地生物量各项参数均无显著影响。回归分析显示: 天然草地植物群落地上生物量随土壤中NO₃^--N含量的增加而增加(p < 0.05), 退耕恢复草地植被地上、地下和总生物量均与土壤NO₃^--N含量显著正相关(p < 0.01), 说明环湖地区高寒草原植物生长主要受N供应的限制, P的限制作用随土地利用方式的转变和群落演替阶段的不同而变化; 相比天然草地, 恢复草地在现阶段植被初级生产力受N的限制作用更强烈, 土壤中可利用N含量是限制其植被自然恢复和重建的关键因子。     

青藏高原高寒草甸植物群落结构和功能对氮、磷、钾添加的短期响应

对中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站的矮嵩草草甸水肥样地进行了氮、磷、钾及其组合的施肥处理,研究了施肥对植物群落结构和功能的影响。结果表明:(1)施肥使矮嵩草草甸植物群落物种丰富度减少,不同施肥处理下物种丰富度大小分别为:对照钾磷氮氮磷磷钾氮钾氮磷钾。(2)在氮磷配合施肥处理下,矮嵩草草甸植物群落Shannon-Wiener指数显著高于对照,而其它施肥处理对Shannon-Wiener指数影响不显著。(3)在同一施肥处理下,禾草类和莎草类的重要值明显高于豆科和杂类草功能群,不同施肥处理使禾草、莎草、豆科植物的重要值增加,而杂类草重要值减少。(4)与对照相比,不同施肥(除钾外)处理可不同程度的增加植物群落的高度。(5)除钾、磷钾养分添加对矮嵩草草甸地上生物量的影响与对照差异不显著外,其它养分及其组合添加都极显著增加了群落地上生物量,且大小顺序依次为氮磷氮磷钾磷氮钾氮磷钾钾对照。(6)施用不同种类的肥料后,矮嵩草草甸各功能群地上生物量的比例变化明显,禾草和莎草的比例均增加,杂类草的比例减少,而豆科植物无规律性。(7)熵值法综合评价短期施肥处理对矮嵩草草甸群落的影响表明,氮磷、氮磷钾配合施肥是青藏高原高寒草甸最佳施肥选择。     

增温与放牧对矮嵩草草甸4种植物气孔密度和气孔长度的影响

设计增温和放牧耦合试验研究增温和放牧对高寒植物气孔密度和气孔长度的影响,选择矮嵩草（Kobresia humilis）、高山唐松草（Thalictrum aplinum）、垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）和麻花艽（Gentiana straminea）作为试验材料。结果表明增温与放牧分别影响这4个物种气孔形态参数的不同方面：温度使4个物种气孔长度一致性地变小（P<005）,放牧使气孔密度和潜在气孔导度指数（PCI）一致性地上升（P<0.05）。气孔密度对增温的响应趋势和气孔长度对放牧的响应趋势在不同物种间存在差异。气孔长度减小可能是对增温引起的水分胁迫的响应,气孔密度和潜在气孔导度指数上升反映出四种植物在本研究相应的放牧强度下存在补偿性生长的可能。     

根田鼠视网膜的胚后发育

视觉对动物的生活习性尤其是取食具有重要意义。本文对根田鼠视网膜的胚后发育进行了研究,结果表明:出生3d内根田鼠视网膜分化程度较低,神经节母细胞层尚未分化,占据了视网膜层的一半以上;5日龄时,外网层开始出现;6日龄时,外网层开始清晰,外核层与内核层更加清晰;18日龄时,视网膜结构与成年根田鼠结构相似,各层结构清晰可见。测量了神经节细胞层和外核层的细胞密度以及核层厚度,结果表明:随着个体发育,外核层细胞层厚度及细胞密度不断增加;而神经节细胞层厚度及细胞密度不断减少。与褐家鼠、黑线姬鼠、大仓鼠、棕色田鼠、甘肃鼢鼠、达乌尔黄鼠、岩松鼠视网膜相比,根田鼠视网膜结构介于夜行性与昼行性鼠类之间[动物学报52(2):376-382,2006]。     

青藏高原裸裂尻属鱼类两个疑难种的分子系统学

裸裂尻鱼属[Schizopygopsis（Steindachner）]鱼类广泛分布于青藏高原各河流上游干支流及其湖泊之中,由于其广泛的分布域和特殊的生态环境而被生物学家视为青藏高原隆升过程中淡水鱼类物种起源、进化的模式物种。然而,该属鱼类种间具有非常相似的形态特征,致使大渡软刺裸裂尻鱼（Sp．malacanthus chengi）和前腹裸裂尻鱼（Sp．anteroventris）的分类学地位一直存在争议。本文采用聚合酶链式反应（PCR）和直接测序的方法,获得了裸裂尻鱼属两个分类疑难种和5个指名种（n=17）以及5个近缘种（n=5）共23个个体的细胞色素b（Cytb）基因的全序列（1140bp）,并以同亚科的齐口裂腹鱼（Schizothorax cprenanti）作为外群构建了ML、MP和Bayesian进化树。序列差异和分子系统学分析表明,Sp．malacanthus schengi和软刺裸裂尻鱼（Sp．malacanthus）间存在较大的差异（2．06％）,两者并不聚在同一枝上;Sp．anteroventris独立成一枝,与其它指名裸裂尻鱼间显示出较大差异（4．38％-5．53％）,综合其它形态差异共同提示,Sp．mnlacanthus chengi应提升为独立种,沿用Sp．chengi的种名,而Sp．anteroventris应该是裸裂尻鱼属的一个独立种。     

青藏高原高寒草地生物多样性与生态系统功能的关系

生物多样性和生态系统功能(BEF)之间的关系是目前陆地生态系统生态学研究的热点, 对于生态系统的高效利用与管理意义重大, 而且对于退化生态系统功能的恢复及生物多样性的保护有重要的指导作用。高寒草地是青藏高原生态系统的主体, 近年来, 在气候变化与人为干扰等因素的驱动下, 高寒草地生态系统功能严重衰退。为此, 本文在综述物种多样性和生态系统功能及其相互关系研究进展的基础上, 首先从地下生态学过程研究、全球变化对生态系统多功能性的影响等方面解析了目前关于草地生物多样性和生态系统功能研究中存在的问题。继而, 从不同草地类型、草地退化程度、放牧、模拟气候变化、刈割、施肥、封育和补播等干扰利用方式对高寒草地物种多样性与生态系统功能的影响进行了全面的评述。并指出了高寒草地BEF研究中存在的不足, 今后应基于物种功能多样性开展高寒草地BEF研究, 全面且综合地考虑非生物因子(养分资源、外界干扰、环境波动等)对生物多样性与生态系统功能之间关系的影响, 关注尺度效应和要素耦合在全球气候变化对高寒草地BEF研究中的作用。最后, 以高寒草地BEF研究进展和结论为支撑依据, 综合提出了高寒草地资源利用和生物多样性保护的措施与建议: 加强放牧管理, 保护生物多样性; 治理退化草地, 维持生物多样性功能; 加强创新保护理念, 增强生态系统功能。