祁连山干旱山地草地生物量对水分条件的响应

以祁连山排露沟流域干旱山地为研究对象,对海拔2 700~3 000 m典型草地群落的草本种类、高度和生物量等进行调查,并同步测定样地内的土壤水分,分析草地生物量随海拔高度的季节性变化特征以及草本生物量和土壤水分的关系。结果表明：（1）草地地上生物量平均值为135.36 g·m^-2,并随海拔升高呈先增加后降低的"单峰"变化模式,在海拔2 900 m时最高,为176.79±28.37 g·m^-2。地下生物量平均值为946.13 g·m^-2,并随海拔升高生物量呈递增趋势,在海拔3 000 m时最高,为1 301.19 ±68.24 g·m^-2。（2）草地地上、地下生物量在不同海拔高度间差异性显著（P<0.05）;该流域干旱山地草地根冠比在4.14~11.95之间变化。（3）在生长季5~9月份,干旱山地草地土壤含水量在9.23%~31.31%之间波动,平均值为14.94%。（4）草本地上、地下生物量与土壤平均含水量均呈显著正相关（P<0.05）,相关性系数分别为0.7784和0.7843。在不同海拔草地群落中,不同土层含水量对草地生物量的贡献不尽相同,但60 cm以上根系主要分布层内的水分对草地生物量具有重要的意义。     

半干旱区湿地芦苇种群生态特征动态变化研究——以莫莫格湿地为例

为了研究自然状态下半干旱地区湿地芦苇（Phragmites australis）种群生态特征的季节性动态变化以及水分变化对芦苇种群生态特征的影响,基于2007年5～10月莫莫格国家级自然保护区湿地芦苇种群特征以及地表淹水情况的监测资料,分析了该区芦苇种群的盖度、高度、密度和地上生物量等生态特征的季节变化。在此基础上,进一步分析了水位变化对芦苇种群生态特征的影响。结果表明：芦苇种群的生态特征具有明显的季节性变化规律,芦苇种群的盖度随着季节的变化逐渐增高,最高值出现在9月;芦苇种群的高度则随着季节变化逐渐升高;芦苇种群的密度随着季节的变化先升高,然后下降,9月中旬以后又略有回升;芦苇种群的地上生物量随着季节的变化呈现波动状态,但单株芦苇地上生物量则随着季节变化逐渐增加,其峰值出现在9月,随后受自身生长规律的影响,地上部分生物量减少。部分淹水状态下,芦苇种群高度、密度以及地上部分生物量的相对增长速率均与淹水深度变化速率显著正相关（n=5,P〈0．05）;而盖度主要受芦苇自身生长规律的影响,与地表淹水深度变化速率关系不明显。     

准噶尔荒漠小山蒜的形态与生物量特征及其相互关系

小山蒜(Allium pallasii)是中国新疆特有的类短命植物。调查了准噶尔荒漠16个20 m×20 m样地内小山蒜种群的分布概况,研究了小山蒜盛花期的生物学特征、器官生物量分配及其相互关系。结果表明:①小山蒜多生于沙丘中下部,密度为0.187株·m–2;平均株高为(22.93±5.15)cm,多为3片叶;花序近球形,平均半径(2.44±0.37)cm,纵断面角度211.39°±60.4°,表面积和体积分别为(50.95±34.19)cm2和(43.37±29.45)cm3。②其形态指标(平均叶长、4个花球指标及鳞茎直径)间、生物量指标(根生物量除外)间,及二者之间多为显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关,协同生长关系较强。③小山蒜生物量分配呈鳞茎>花葶>花球>叶片>根的格局,根冠比为0.873,生殖分配占49.66%。④形态指标与生物量间均呈α<1的异速生长关系,而生物量指标间多为等速关系,其中地上、地下生物量间符合α=3/4的异速关系。⑤生物量估测表明,小山蒜单株地上生物量平均为0.312 g,单株地下生物量平均为0.264 g,种群总生物量密度仅为0.106 g·m-2,其生物量在整个荒漠生态系统中可忽略不计,但它作为准噶尔荒漠重要而独特的种质资源,应从多个方面深入研究,同时进行适当保护。     

塔里木河下游荒漠植物多样性、地上生物量与地下水埋深的关系

样带是研究植物群落沿环境因子梯度变化的重要方法。用样带法研究了塔里木河下游荒漠植被群落物种多样性和地上生物量在垂直河道方向随地下水埋深梯度变化的关系。结果表明：（1）样带植物群落物种多样性与地下水埋深极显著负线性相关（P〈0.01）,Margalaf指数、Pielou指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数均随地下水埋深增大而减小,地下水埋深是影响群落组成和物种多样性的重要因素。（2）单一乔木层、灌木层、草本层地上生物量和乔灌草地上总生物量与地下水埋深均极显著负相关（P〈0.01）,地下水埋深从3 m增大到7 m时,地上总生物量由912.2 g·m^-2减少到不足30 g·m^-2,地下水埋深是制约荒漠植被地上生物量和分布的主要因素。（3）群落多样性与地上生物量之间显著正线性相关（P〈0.05）,即随多样性增加,地上生物量呈增加趋势。     

半干旱沙区3种优势固沙灌木生物量分配及其生态学意义

为探究科尔沁沙地3种优势固沙灌木生物量的分配特征，以黄柳（Salix gordejevii）、差不嘎蒿（Artemisia halodendron）和小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）为对象，采用全挖法在个体水平上研究了固沙灌木生物量构件及其占比、R/S（root-shoot ratio）、地上新生生物量占比、地上新生生物量与老枝生物量占比及其与冠幅的相关性和地下-地上生物量关系。结果表明：（1）科尔沁沙地3种优势固沙灌木生物量构件及其占比存在显著性的种间差异（P<0.05）；黄柳的老枝生物量及其占比居于首位，NAB（new aboveground biomass，新枝生物量）/OBA（old branch biomass，老枝生物量）为43.90%；差不嘎蒿的地上生物量占比居于首位，地上新生生物量是老枝生物量的2.43倍；黄柳和差不嘎蒿地下生物量集中分布在浅土层，不存在深根系（根系长度>100 cm）。（2）小叶锦鸡儿地下生物量及其占比和R/S（root/stem）均居于首位；地下生物量在根系长度>30 cm处的生物量占比达到61.61%，深根系（根系长度>100 cm）层地上生物量占比达到22.33%。（3）黄柳和差不嘎蒿的R/S、NAB/AGB（aboveground biomass，地上生物量）和NAB/OBA均与冠幅呈负线性关系，在固沙后期该两种灌木随着冠幅的增大，地上新生部分锐减，生产力下降，植被出现衰退。（4）通过非线性回归拟合得到3种灌木地上（y）-地下（x）生物量异速生长模型为：黄柳y=2.928x ^1.039（R²=0.901，P<0.01），差不嘎蒿y=32.802x ^0.685（R²=0.469，P<0.01），小叶锦鸡儿y=1.337x ^0.066（R²=0.833，P<0.01）。     

荒漠植被草本层片植物对火因子的响应

火因子是生态系统中重要的干扰因素,对生态系统格局与过程有着深远的影响。采用人为放火的方法研究了草原化荒漠草本层片植物物种丰富度、地上部生物量、植物多度以及高度等群落学特征对火因子的响应。结果表明,火烧后两年（2008—2009年）,火烧样地单位面积中草本层片植物物种丰富度有所降低;植物多度多于对照样地,但无显著性差异（P>0.05）。火烧后当年,火烧样地中草本植物地上部生物量显著高于对照样地（P<0.05）,第2年地上部生物量无显著性差异（P>0.05）,说明火烧后当年有利于提高荒漠生态系统生物生产力,而第2年该效应消除。火烧后当年,研究区3种主要草本植物多根葱、无芒隐子草和茵陈蒿的高度受到了抑制,第2年其高度较对照样地又有所增长,但另一主要植物刺蓬则与其他3种植物反应相反,这可能与荒漠草本植物种不同生长特性有关。     

塔里木河下游漫溢区土壤种子库及幼苗库特征

结合土壤种子库萌发实验和幼苗库野外调查,研究塔里木河下游漫溢区土壤种子库和幼苗库特征及两者之间的差异,同时对不同微地形条件下两者多个生态指标进行分析比较。结果显示:（1）土壤种子库和幼苗库共发现有11科21属22种植物。土壤种子库有效种子密度为681±166个\5m-2,而幼苗库的密度为74±30株·m-2。土壤种子库和幼苗库均以多年生草本植物为主。（2）土壤种子库的Margalef指数值显著大于幼苗库,Simpson指数和Shannon-Wiener指数的值则略大于幼苗库。土壤种子库和幼苗库之间的物种相似度为0.553。（3）在不同微地形条件下,土壤种子库和幼苗库的密度和多样性指数变化趋势有所不同,但总体上均表现为土壤种子库大于幼苗库。     

闽江河口湿地芦苇和互花米草生物量季节动态研究

通过对闽江河口湿地芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Spartina alterniflo-ra)群落特征和生物量的调查,结果表明:2种植物株高和密度呈显著负相关.芦苇地上部各构件生物量最大值出现在夏季,其值为1 524.8±78.85 g.m-2;互花米草最大值出现在秋季,其值为3 037.2±248.78 g.m-2.互花米草地上生物量显著大于芦苇(P<0.05),但立枯量无显著差异(P>0.05).2种植物地下生物量均为0~15 cm>15~30 cm>30~60 cm;芦苇夏季各层生物量极显著大于其他季节(P<0.05),互花米草地下各层生物量在冬季达到最大,生长季节逐渐下降,夏季最小.芦苇和互花米草总生物量积累动态呈典型的单峰值曲线,总生物量互花米草高于芦苇,但二者差异不显著.随着入侵时间推移,互花米草总生物量还要持续增长.     

闽江河口湿地芦苇和互花米草生物量季节动态研究

通过对闽江河口湿地芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Spartina alterniflora)群落特征和生物量的调查,结果表明:2种植物株高和密度呈显著负相关.芦苇地上部各构件生物量最大值出现在夏季,其值为1 524.8±78.85 g·m-2;互花米草最大值出现在秋季,其值为3 037.2±248.78 g·m-2.互花米草地上生物量显著大于芦苇(P＜0.05),但立枯量无显著差异(P＞0.05).2种植物地下生物量均为0～15 cm＞15～30 cm＞30～60 cm;芦苇夏季各层生物量极显著大于其他季节(P＜0.05),互花米草地下各层生物量在冬季达到最大,生长季节逐渐下降,夏季最小.芦苇和互花米草总生物量积累动态呈典型的单峰值曲线,总生物量互花米草高于芦苇,但二者差异不显著.随着入侵时间推移,互花米草总生物量还要持续增长.     

免灌人工梭梭林生长与土壤水分变化的耦合关系

为了研究古尔班通古特沙漠荒漠-绿洲过渡带区域龟裂土立地条件下免灌人工梭梭林生态特征,探讨林分的最佳建植密度,对莫索湾1983—2021年38 a集水造林地初始种植梭梭、梭梭自然更新苗及不同坡位的土壤水分进行了调查,研究了梭梭生长对密度差异的响应,同时分析了各林地土壤水分的变化特征,探讨了梭梭生长与土壤水分的关系,以期为人工梭梭林的营建与可持续性提供科学依据。结果表明：（1） 当梭梭造林密度为6 m×3.5 m时（480 株·hm^-2）,母树存活率最高。随造林密度增大,母树保存率与梭梭自然更新比逐渐下降;母树保留密度越大的林地,其长势越差、生物量越低;盖度、郁闭度越高的林地,阻碍浅层土壤水分的补给,导致梭梭更新苗长势及生物量越差。（2） 梭梭母树的林木生长与其根部140~280 cm深度土壤含水量之间均呈显著负相关（P<0.05）,且主要利用根部140~240 cm土壤水分,对比3个林地可知该层土壤水分含量越高的林地,其母树的长势越好、生物量越高。（3） 当母树保留密度为360株·hm^-2（株行距4 m×7 m）时,梭梭长势较好、整体生物量最高,林下植被更为丰富,林地土壤水分条件相对较好。综上所述,在该地区进行集水造林时,保持该密度更有利于免灌人工梭梭林结构稳定、持续发挥防风固沙效益。     

Effects of fertilization on population density and productivity of herbaceous plants in desert steppe

In order to investigate the impacts of fertilization on population density and productivity on herbaceous plants in desert steppe, nitrogen （N）, phosphorus （P）, and N-P addition experiments were performed. Each fertilizer treatment included four addition levels, i.e., 0, 5, 10, and 20 g/m2. The results indicated that population density decreased as fertilization levels increased regardless of the sort of fertilizer. More specifically, total density as well as density ofArtemisia capillaris, Allium polyrhizum, and Enneapogon brachystachyus decreased significantly in 20 g/m2 treated plots, as compared with the control plots. Fertilization effects on aboveground and root biomasses were extremely similar to that found in population density; that is, both total aboveground biomass and aboveground biomasses for A. capillaris, A. polyrhizum, and E. brachystachyus were negatively correlated with increasing fertilization levels, with all determination coefficients （R2） greater than 0.80. Therefore, in the case of desert regions （annual precipitation 〈180 mm）, fertilization would inhibit population density and productivity of herbaceous plants.     

草原化荒漠植被草本层片植物对人工施加氮素的响应

水分是干旱区生态过程的第一非生物限制因子,土壤氮由于直接影响着生物生产力和土壤生态过程而被认为是仅次于水分的限制因子。利用人工施加氮肥的控制试验研究了荒漠植被草本层片植物在多度、物种丰富度、高生长以及地上部分生物量等群落学特征对不同施肥处理的响应。结果表明,在施肥量分别为12.5、25、50 g·m-2时,样方植物多度和物种丰富度在施肥当年和第二年较对照均有不同程度的降低,且施肥量越高,降低越明显,这一结果支持来自典型草地和森林植被生物多样性对氮素增加或氮降沉增加响应的结论,即氮素的增加会使生物多样性减少。地上部分生物量对施氮肥的响应在施肥当年(年降水量为多年平均值的1.4倍)和第二年(年降水量为多年平均值的0.7倍)表现出相反的规律,即施肥当年随着施肥量的增加生物量显著增加,而在第二年则显著减小,说明水肥耦合同样有利于荒漠生态系统生物生产力的提高。氮素对植物高生长的影响不明显,各施肥梯度与对照相比均无显著性差异(P>0.05),这可能主要取决于荒漠草本植物本身固有的生物学特性。     

古尔班通古特沙漠草本植物生物量分配特征

草本植物层片是古尔班通古特沙漠早春生产力的主要贡献者,为深入了解荒漠草本植物在群落水平上对荒漠环境的整体适应性,分析了沙漠中部1 hm2样地中草本植物层片地上与地下生物量分配关系,并验证了草本植物层片生物量与根冠比、物种丰富度以及植株密度之间的关系.结果 表明:(1)类短命植物囊果苔草(Carex physodes)是...     

氮素添加对黄土高原荒漠草原草本植物物种多样性和生产力的影响

为了解大气氮沉降对荒漠草原植物物种多样性和生产力的影响,在黄土高原荒漠草原区进行了氮素添加试验,研究了氮素添加量对草本植物物种多样性和植物生产力的短期影响.结果表明:随氮素添加量的增加,群落Margalef物种丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著减小,中,高水平氮素添加处理下,群落Margalef物种丰富度指数和Shannon-Wiener 多样性指数分别比对照下降了39.14%、47.07% 和25.57%、31.52%.随氮素添加量的增加,主要优势植物种相对重要值增大;处于弱势的伴生植物种在氮素添加后从群落中消失.氮素添加后,群落生产力显著提高,尤其是低水平氮添加时生产力增加量最大.氮素增加在短期内即可以提高黄土高原荒漠草原草本植物群落生产力,促进优势种群的生长,抑制不占主要地位的伴生种的生长,改变物种组成并降低物种多样性.     

内蒙古荒漠草原沙生针茅(Stipa glareosa)、碱韭(Allium polyrhizum)和骆驼蓬(Peganum harmala)叶形态性状对土壤水氮耦合的响应

研究降水和氮沉降对荒漠草原植物叶形态性状的影响,对于预测未来全球变化下荒漠草原植物的生态适应具有重要意义。对增减雨(±50%)和氮添加(10 g·m^-2·a^-1)及其交互作用对乌拉特荒漠草原区优势植物叶形态性状的影响研究结果表明:(1)沙生针茅(Stipa glareosa)、碱韭(Allium polyrhizum)和骆驼蓬(Peganum harmala)比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)对增减雨和氮添加的响应存在差异。增雨处理下仅碱韭的SLA显著降低,减雨处理下骆驼蓬的SLA显著降低,LDMC显著增加(P<0.05);氮添加处理下仅骆驼蓬的LDMC显著降低(P<0.05)。(2)水氮交互作用仅对骆驼蓬有显著影响(P<0.05),氮添加使减雨处理对其SLA和LDMC无显著影响(P>0.05)。(3)减雨、氮添加和增雨与氮添加的交互作用处理下SLA和LDMC显著负相关(P<0.05)。沙生针茅叶性状较稳定,碱韭SLA对增雨响应较敏感,骆驼蓬叶性状对减雨敏感,而增氮可降低减雨对其叶片的胁迫,荒漠草原区不同的植物通过不同的可塑性和生态策略响应和适应区域环境变化。     

土壤种子库萌发实验在野外与室内的对比分析

实验室萌发法是目前国内外研究土壤种子库时普遍采用的方法,而实验室与野外自然环境在萌发条件上具有很大的差异,在野外进行萌发实验是否对土壤种子库恢复潜力的估计更具有可靠性？鉴于此,我们在塔里木河下游选择了3个典型断面,分别在野外和实验室进行了土壤种子库萌发实验。结果表明:①野外与实验室萌出的物种相同,但幼苗密度在野外(598.8株\5m-2)明显高于实验室(530.3株\5m-2)。②物种组成中,豆科物种在野外实验幼苗密度明显较高;若以生活型划分,多年生草本和灌木幼苗密度在野外明显高于实验室。③各物种在野外和实验室的萌发特征相似,但在实验室萌发速度较快,萌发高峰期提前了2~3 d。综合来看,对于塔里木河下游土壤种子库的研究,在野外进行萌发实验其结果更具有可靠性。这对今后土壤种子库的研究具有参考意义。     

干旱沙漠地区春小麦的水分与氮肥利用效率研究

在沙坡头试验站养分循环池进行的水肥正交试验中, 研究了不同水肥条件对小麦生长和产量形成的影响及其水肥利用效率。试验结果表明, 在设计水肥条件下, 肥料因素对小麦生长和产量形成的影响大于水分因素; 中高水肥条件下, 水肥协调有利于小麦生长和获得高产。灌浆期植株上部有效叶面积的大小和维持时间与经济产量的形成有很显著的正线性相关。该地区小麦水分利用效率较高的适宜土壤水分范围在田间持水量的40%左右, 适宜的肥料(N肥)经济施用量为300kg·hm^-2左右, 目标产量为7.0t·hm^-2。     

塔克拉玛干沙漠北缘过渡带紫外辐射和总辐射特征

利用塔克拉玛干沙漠北缘沙漠-绿洲过渡带肖塘地区2011年直接探测的辐射资料,对该地区紫外辐射、总辐射状况进行了初步分析。结果表明:紫外辐射、总辐射年变化位相基本相同,年曝辐量分别为242.62、5441.31 MJ\5m-2,分别比塔克拉玛干沙漠腹地少21%、10%,年平均日曝辐量分别为0.68、15.35 MJ\5m-2。总辐射辐照度最大值为1329.6 W\5m-2,紫外辐射辐照度最大值为62.7 W\5m-2,出现在6月。沙尘暴对紫外辐射的减弱作用最明显,扬沙次之,浮尘减弱作用最小。紫外辐射日平均曝辐量占总辐射日平均曝辐量的3.36%～7.25%,年平均曝辐量占4.45%。