模拟降雨变化对两种荒漠植物幼苗生长及生物量分配的影响北大核心CSCD

为了探讨西北干旱区两种典型荒漠植物1 a生幼苗生长和生物量分配对降雨格局变化的响应,在野外设置了双因素总降雨量和降雨间隔时间控制试验,测定了不同生长季节幼苗的生长及生物量分配情况。结果表明:(1)总降雨量增加30%对两种荒漠植物地下根系生长无显著影响(P>0.05),但促进了地上部分的生长,其中红砂株高、基径分别增加了25%、29%,白刺分别增加了10%、48%,在降雨间隔时间延长的情况下其效果更显著(P<0.05);总降雨量减少30%虽对两种荒漠植物株高和基径无显著影响(P>0.05),但促进了两种荒漠植物地下垂直根系的生长,红砂和白刺主根垂直深度平均分别增加了21%、40%,且降雨间隔延长其效果更显著(P<0.05)。(2)在总降雨量增加30%和降雨间隔时间延长的情况下,两种荒漠植物地上生物量和地下生物量达到最大值;而总降雨量减少30%,降雨间隔时间较短的情况下,两种荒漠植物倾向于将更多的生物量分配到地下,根冠比达到最大值,分别为0.64、0.78。(3)总降雨量增加降雨间隔时间延长的大降雨事件将有利于两种荒漠植物幼苗生长,然而这种促进效应依赖降雨间隔时间;降雨量适当减少虽抑制了两种荒漠植物幼苗地上生长,但增大了根冠比,改变生物量分配模式是其适应干旱胁迫的重要策略。     

沙埋对小叶锦鸡儿幼苗生长和生物量分配的影响

沙埋是沙地植物生长和分布的重要选择压力之一,是影响植物种子萌发、幼苗出土和幼苗存活的关键因素.本研究对科尔沁沙地常见的沙生灌木小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)幼苗进行了不同深度的沙埋试验.结果表明:各处理间叶片数量在沙埋初期有差异,后期差异不显著;各处理植株生物量均主要分配在叶片中,随着沙埋深度的增加叶片生物量比逐渐降低,而茎生物量比逐渐增加.当沙埋深度达到其株高的133%时,可使幼苗全部死亡;而在沙埋深度与株高相同时,其存活率仅为37%.沙埋30天后,中度沙埋(67%)能促进小叶锦鸡儿幼苗的株高、根长、总生物量以及根茎相对生长速率的增加;而重度沙埋抑制植株地上部分的高生长和叶相对生长速率.这说明中度沙埋在一定程度上可以促进小叶锦鸡儿的生长,而重度沙埋抑制幼苗的生长,甚至导致幼苗的死亡.     

古尔班通古特沙漠6种荒漠草本植物的生物量分配与相关生长关系

选取古尔班通古特沙漠6种优势草本（2种短命植物,2种类短命植物,2种一年生长营养期植物）,对比分析了生物量分配及相关生长关系的异同。结果表明：（1）粗柄独尾草（Eremurus inderiensis）和细叶鸦葱（Scorzonera pusilla）的地下生物量较高,根冠比分别为1.412、2.751;小花荆芥（Nepeta micrantha）、琉苞菊（Hyalea pulchella）和雾冰藜（Eremurus inderiensis）、角果藜（Scorzonera pusilla）的地下生物量均较小,根冠比无显著差异,分别为0.150,0.184,0.144,0.101;2种类短命植物具有相似的叶片生物量分配比例,但其余4种植物的叶片生物量分配比例均存在显著差异。（2）6种植物的根冠比随个体增大均呈异速减小,而叶片生物量分配比例与植株大小的关系不一致,表现为异速减少（如细叶鸦葱）或保持恒定（如粗柄独尾草）的趋势。（3）小花荆芥和琉苞菊的地下与地上生物量间为等速生长关系,而粗柄独尾草、细叶鸦葱、角果藜以及雾冰藜则呈现出个体越大地下生物量分配比例越少的格局（异速生长）;6种植物的地下与叶片生物量间均为等速生长关系,且具有共同的相关生长指数（1.035）。6种植物的根冠比和叶片生物量分配比例的差异不仅与物种自身的遗传特性有关,还受个体大小的影响;地下与地上生物量分配存在等速和异速生长的差异;叶片与地下生物量间具有相同的生物量分配速率,表现出对干旱荒漠环境的趋同适应。     

荒漠草地4种灌木生物量分配特征

生物量是植物积累能量的主要体现,其在各器官中的分配是植物对环境适应的结果,反映了植物的生长策略。生物量分配会影响不同碳库之间的碳周转,进而影响陆地生态系统碳循环。选取腾格里沙漠东南缘荒漠草地的4种优势灌木种,采用全挖法在个体水平上研究了各器官的生物量以及地下-地上生物量关系(根冠比R/S),试图揭示生物量在各器官中以及地下-地上的分配格局。结果表明:不同物种生物量在地上部分各器官中的分配策略不同;R/S也不相同,其中红砂（Reaumuria soongarica）最大(中值为0.972),珍珠（Salsola passerina） (中值为0.744）和驼绒藜（Ceratoides latens）(中值为0.670)次之,盐爪爪（Kalidium foliatum）最小(中值为0.179),这表明4种灌木具有各自独特的生长策略。随着灌木的生长,冠幅和生物量不断增大,R/S呈下降趋势,说明植物在开始生长阶段对限制性的水分和养分可能有更高的竞争需求。4种灌木的根系分布在不同种间也存在差异,盐爪爪根系较浅(主要分布在0～30 cm土层),其次是珍珠（主要分布在0～50 cm土层),驼绒藜和红砂的根系分布较深(主要分布在0～70 cm土层)。驼绒藜、红砂和珍珠的地下-地上生物量分配模式支持等速生长假说,而盐爪爪的地下-地上生物量分配模式则不支持该假说。4种灌木的地上生物量与地下生物量(经对数转换)均呈极显著的线性相关关系(p<0.001),决定系数介于0.81~0.93之间,这一相关关系可以应用于对荒漠草地地下生物量的估算。本结果有助于进一步研究荒漠生态系统的生物量分配格局和碳循环。     

3种荒漠植物幼苗生长和光合生理对氮增加的响应

选取荒漠地区广泛分布的3种多年生草本植物骆驼刺（Alhagi sparsifolia）、骆驼蹄瓣（Zygophyllum fabago）和盐生车前（Plantago maritima）,研究其生长和光合生理对氮增加的响应。结果表明: ①中等浓度和高浓度氮处理均能够促进3种植物生物量的增加。施氮浓度增加后,骆驼刺的根重和根长均增加,但是骆驼蹄瓣和盐生车前却降低。随着氮浓度增加,冠根比（S/R）亦增加,说明氮沉降增加能够促进生产力尤其是地上生产力增加。②随着氮浓度的增加, 植物的净光合速率（包括最大净光合速率）、叶绿素和可溶性蛋白增加。骆驼刺和盐生车前的瞬时水分利用效率表现为降低,而骆驼蹄瓣则表现为增加。3种植物可溶性糖含量随氮浓度的增加而减少。3种植物的光合生理特征响应能够很好地与生长相对应,在光合生理受到氮素营养限制时,其植物的生长较慢。当解除营养限制时,光合增加、可溶性糖减少,植物生物量增加。     

放牧制度下荒漠草原主要植物生物量及能量分配研究

以内蒙古苏尼特右旗短花针茅荒漠草原为研究对象,通过划区轮牧与自由放牧的比较试验,从植物构件方面研究了3种主要植物种短花针茅、无芒隐子草和碱韭营养枝、生殖枝、分蘖节及其根生物量和能量分配对不同放牧制度的响应。结果表明,禁牧和划区轮牧有利于植物的地上部分生长和有性繁殖,自由放牧区短花针茅和无芒隐子草将把更多的资源和能量用于营养生长,有性生殖严重受阻,以抵御不利的生长环境;划区轮牧提高了碱韭分蘖节的生物量、短花针茅和碱韭构件能量现存量及总能量现存量。短花针茅、无芒隐子草和碱韭根的生物量、能量现存量、生物量分配比例以及根冠比能量现存量、根的能量分配比例划区轮牧区与自由放牧区均高于禁牧对照区;短花针茅、无芒隐子草和碱韭不同构件及植株整体热值划区轮牧区也高于自由放牧区。营养枝与生殖枝的生物量和能量分配没有显著的颉颃关系,但营养枝与分蘖节生物量和能量分配比例间呈显著的颉颃关系。     

荒漠灌丛降雨再分配对土壤pH值的影响

对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区1989年建植人工植被区优势固沙灌木柠条（Caragana korshinskii）和半灌木油蒿（Artemisia ordosica）树干茎流及穿透雨的pH值,以及灌丛基部、灌丛下和灌丛外裸地0～10 cm和10～20 cm剖面深度土壤pH值分别进行测定,并与大气降雨pH值进行比较,以探讨荒漠灌丛降雨再分配对土壤pH值空间变异的影响。结果表明:大气降雨pH值最高,穿透雨pH值次之,树干茎流pH值最低,三者之间具有显著差异（p<0.05）。灌丛外裸地土壤pH值最高,灌丛下次之,树干基部最低。总体而言,0～10 cm剖面深度土壤pH值小于其下方10～20 cm剖面深度土壤pH值。柠条灌丛产生的树干茎流对土壤的酸化作用强于油蒿灌丛。树干茎流和穿透雨的酸化作用是导致土壤pH值从灌丛间裸地到灌丛基部方向上降低的一个重要原因。     

土地利用方式对荒漠草地生物量分配及碳密度的影响

草地生态系统群落生物量的分配模式对于研究生态系统碳储量和碳循环有着重要的意义。为了解内蒙古荒漠草地群落生物量垂直分配格局,从不同土地利用方式着手探讨群落生物量不同成层性分配规律并估算荒漠草地生物量碳密度。结果表明:(1)人工灌溉草地灌木层生物量明显高于放牧和原生草地,草本层生物量表现出灌溉草地>原生草地>放牧草地,而凋落物层表现出灌溉草地<放牧草地<原生草地,地上生物量集中在草本层(60%以上),地下0~10 cm生物量大于其他层生物量(P<0.05)。(2)灌木层生物量、草本层生物量、凋落物层间存在极显著的相关关系(P<0.0001);地下各层生物量之间存在极显著相关关系(P<0.0001);且灌溉草地与原生草地群落地上层生物量与地下层生物量之间存在显著相关关系(P<0.05),故可以建立生物量成层性分配模型。(3)生物量碳密度原生草地<放牧草地<灌溉草地。     

柴达木盆地几种荒漠灌丛植被的生物量分配格局

选择柴达木盆地的8种荒漠灌丛为研究对象,利用样方收获法对生物量及其分配格局进行了研究。结果表明：柴达木盆地荒漠灌丛生物量的空间分布具有高度异质性,介于11.11~58.63 t·hm^-2,平均为27.15 t·hm^-2。灌木层生物量是整个荒漠生态系统最重要的生物量组分,占总生物量的92.71%。灌木层地上生物量的变幅为7.93~46.10 t·hm^-2,地下生物量的变幅为1.15~25.64 t·hm^-2。地上生物量远大于地下生物量,根冠比介于0.07~2.45。几种荒漠植被的生物量在各个器官间分配格局为：枝生物量>根生物量>叶生物量,分别占建群种生物量的比例为38.05%、34.92%、27.03%。影响柴达木生物量及其分配的因子主要是灌木的高度及土壤含水量。     

氮素及水分添加对科尔沁沙地4种优势植物地上生物量分配的影响

氮素和水分是半干旱沙地生态系统植物生长主要的影响因素,氮沉降和降水量与降水格局的变化可能会对植物生长产生深刻影响,进而影响沙地生态系统功能。本文通过科尔沁沙地草地连续2年增加水分（夏季增雨,冬季增雪）、添加氮素和同时添加氮素和水分的田间试验,分析了不同处理对4种优势草本植物种（尖头叶藜Chenopodium acuminatum 、白草Pennisetum centrasiaticum 、糙隐子草Cleistogenes squarrosa 和狗尾草Setaria viridi ）地上生物量积累和分配的影响。结果表明：单纯添加氮素或水分对当地4种优势植物平均地上总生物量、各构件平均生物量及繁殖体和茎平均生物量分配无显著影响。夏季增雨×氮素添加使4种植物平均地上总生物量及各构件平均生物量在2010年显著增加,冬季增雪×氮素添加使叶生物量分配在2010年显著增加;但是在2012年各处理对生物量的分配影响不显著。这说明夏季增雨×氮素添加能够解除氮素对水分的限制作用,使植物将所获得的有限资源供于叶片生物量的积累和分配。但是添加氮素与水分影响的生物量分配变化程度因物种而异,对尖头叶藜、白草、糙隐子草的影响不明显,对狗尾草的影响显著。     

西鄂尔多斯地区5种荒漠优势灌丛生物量分配格局及预测模型

以西鄂尔多斯地区5种荒漠优势灌丛（沙冬青（Ammopiptanthus mogolicus）、四合木（Tetraena mongolica）、霸王（Zygophyllum xanthoxylum）、红砂（Reaumuria songarica）、半日花（Helianthemum songaricum））为研究对象,采用平均标准灌丛全部收获法测定灌丛各营养器官（枝条、叶片、根系）生物量,并分别以丛高（H）和冠幅（C）的复合因子（CH）及基径（D）和丛高（H）的复合因子（D²H）为自变量建立单株灌丛生物量预测模型。通过决定系数（R²）、估计值的标准误差（SEE）和F检验显著水平筛选出各灌丛种最佳生物量预测模型。结果表明：（1）5种荒漠灌丛单株总生物量干鲜比差异性显著（P<0.05）,各营养器官间差异性也达到显著水平（P<0.05）;灌丛根冠比种间差异显著（P<0.05）,红砂（1.05）> 霸王（1.01）> 半日花（0.92）> 沙冬青（0.90）> 四合木（0.49）;（2）根系和枝条是荒漠灌丛生物量的主要贡献者,其生物量占灌丛总生物量比例之和均在80%以上,根系生物量分配随根系径级的增加而增加;（3）5种荒漠优势灌丛单株灌丛生物量预测模型R²值均在0.85以上,且在0.05水平上显著,生物量模型预测精度较高。     

土壤微生物结皮对两种一年生植物幼苗存活和生长的影响

在温室实验和野外调查中,分析了两种一年生草本植物小画眉草(Eragrostics poaeoides)和雾冰藜(Bassia dasyphylla)的幼苗在苔藓结皮、藻结皮和流沙上的存活和生长状况。两种植物的幼苗存活率均表现出在苔藓结皮上最高而在流沙基质中最低。两种植物幼苗存活率与土壤表层水分含量呈正相关关系。与小画眉草相比较,雾冰藜的幼苗在萌发后根生长较为迅速,在3种土壤类型中和干湿两种水分处理下,雾冰藜较小画眉草均具有较高的幼苗存活率。在干燥处理下,生长在有结皮土壤中的两种植物的植株干重大约是生长在无结皮土壤中植株的5倍。增加水分能降低植株幼苗的死亡率,促进植株生长;增加水分也能在一定程度上减弱因土壤基质差异对幼苗存活和幼苗生长的影响。因此,在自然状况下年降雨量的多少和分配状况的差异可能会影响这两种植物每年幼苗存活率和生长状况的差异,进而会影响到这两个种群在人工固沙区盖度和分布格局的差异性。     

两种荒漠蓝藻生长特征及其对培养水体微环境的影响

人工生物土壤结皮是近年来新兴的绿色环保固沙材料,是目前沙区生态恢复研究的前沿和热点,用于人工生物土壤结皮培养的荒漠蓝藻等生物体的产量是该技术大规模应用的限制因素。为了解荒漠蓝藻的生长特征及其影响因子,以分离于腾格里沙漠蓝藻结皮中的优势荒漠蓝藻——具鞘微鞘藻(Microcolus vaginatus)和念珠藻(Nostoc carneum)为对象,探索了实验室条件下接种密度对荒漠蓝藻生长和培养水体pH及电导率的影响。结果显示：随着接种密度的增加,具鞘微鞘藻和念珠藻生长进入稳定期的时间提前。在生长初期,具鞘微鞘藻在0.35、0.95 mg·L^-1密度下的干重显著高于2.13、6.59、13.42 mg·L^-1密度下的干重,生长后期则相反。在生长前期和后期,念珠藻在0.04～0.32 mg·L^-1密度下的干重和总质量均显著高于0.86～2.59 mg·L^-1密度下;具鞘微鞘藻在6.59～13.42 mg·L^-1密度下的总质量显著高于0.35～2.13 mg·L^-1     

模拟氮沉降对三江平原湿地小叶章生物量及分配的影响

在非淹水、淹水两种水分条件下模拟氮沉降变化(分别相当于氮沉降0g/(m2.a)、1g/(m2.a)、3g/(m2.a)、5g/(m2.a))对三江平原典型湿地植物小叶章生物量及其分配的影响。结果表明,不同水分状况下氮沉降均促进小叶章生物量的积累,且以N5水平下生物量增加最多(p<0.05)。小叶章各器官生物量增长程度对氮沉降的响应并不一致:非淹水条件下根生物量平均增长最大(54.5%),其次是叶(31%)、茎(19.2%);淹水条件下小叶章各部位的生物量增长更为显著,其中根生物量平均增长124.7%,叶、茎生物量分别增长62%和61.1%。氮沉降明显促进了根生物量的积累,提高根生物量的分配比例。生长季的氮沉降对于改变湿地的营养状况、刺激植物生长具有直接的生态意义。     

塔克拉玛干沙漠南缘头状沙拐枣幼苗生长和生物量分配对不同灌溉量的响应

水是荒漠生态系统中首要限制因子。由于水分限制程度不同,植物幼苗在生长过程中表现出不同的适应策略。在塔克拉玛干沙漠南缘的沙漠-绿洲过渡带,设计了0 mm（处理A）、100 mm（处理B）、200 mm（处理C）3种不同的灌溉量,对头状沙拐枣幼苗生长和生物量分配展开实验性研究。结果表明:①处理A比处理B和处理C地下生物量均有所增加;不同灌溉条件下,头状沙拐枣幼苗的根冠比均小于1,随灌溉量的减少头状沙拐枣幼苗的根冠比从0.19增加到0.32;即头状沙拐枣通过改变根系生物量分配适应水分条件变化。②随灌溉量的减少, 头状沙拐枣幼苗主根垂直深度和水平根幅均呈增加趋势。处理A时,头状沙拐枣幼苗根系深度达180 cm以上,处理B和C的根系深度均低于160 cm,表明头状沙拐枣幼苗通过根系的伸长生长来适应水分减少。③在生长过程中,头状沙拐枣通过老同化枝枯落适应土壤水分减少。④株高和冠幅随着灌溉量增加呈先增加后减小趋势,基径随着灌溉量的增加而增加,地上生长指标在不同处理间均无显著差异。     

放牧对呼伦贝尔典型草原植物生物量分配及土壤养分含量的影响

在内蒙古呼伦贝尔草原克鲁伦河流域选取轻度、中度和重度3个放牧区研究植物地上和地下生物量、根冠比及土壤有机质、氮、磷等养分含量对放牧强度的响应。结果表明:重度放牧区的地上生物量(89.73 g·m^-2)显著低于轻度(565. 61 g·m^-2)和中度放牧区(488. 92 g·m^-2),地下生物量(1 029. 90 g·m^-2)则显著高于轻度(604.92 g·m^-2)和中度放牧区(418.38 g·m^-2)。重度放牧区的根冠比为11.54,显著高于轻度(1.11)和中度放牧区(0.89)。土壤有机质及各养分含量随着放牧强度的增加先显著降低而后显著增大,中度放牧区的养分含量最低。     

降雨变化对东江流域径流的影响模拟分析

降雨变化对流域水文过程的影响是地理与环境科学领域关注的热点。应用流域水文模型HSPF建立了东江流域的径流模拟模型,并结合日降雨随机模拟模型,分析了降雨的长期变化对流域径流的影响。结果表明,降雨对东江流域的径流影响显著,径流量随降雨量均值与降雨量变差系数的增减而增减;相同的降雨量均值变化幅度条件下,径流增减的变化幅度相近;降雨量变差系数增加对径流的影响大于降雨量变差系数减小的影响,降雨强度的变化是影响径流量的重要因素,降雨量变化剧烈时,产生的径流更多;在同等的变化幅度内,降雨量均值变化对径流量的影响大于降雨量变差系数;由降雨情景变化引起的月径流的变化在6~8月最为明显。     

未来气候变化对7种荒漠植物分布的潜在影响

利用CART(classification and regression tree,分类和回归树)模型,采用A2和B2气候情景,分析了气候变化对百花蒿、红砂、灌木亚菊、灌木小甘菊、戈壁藜、瓣鳞花和白梭梭分布范围及空间格局的影响.结果显示:气候变化下,就目前适宜分布范围,这些植物都呈现缩小趋势;就新适宜及总适宜分布范围,...     

模拟土壤增温对杉木幼苗生长影响研究初报

IPCC第4次评估指出,到21世纪末,全球平均气温将升高1.1-6.4℃,气候变暖将对陆地植物的生长产生重要而深远的影响。研究表明,气候变暖对温带森林物候节律具有诱导作用,使植物生长提前、休眠推迟从而增加生态系统碳吸存,同时也会改变草本植物的群落组成,甚至降低种子的萌芽率。与寒带和温带物种不同,热带和亚热带地区物种生长区域温度季节性变化小、气候条件相对稳定。     

祁连山北麓荒漠草原5种优势植物生物量与土壤养分特征

为明晰荒漠草原优势植物的植物生物量与土壤养分关系,研究选取祁连山北麓肃北区域荒漠草原骆驼蓬（Peganum harmala）、狗尾草（Setaria viridis）、中华羊茅（Festuca sinensis）、碱茅（Puccinellia distans）和冰草（Agropyron cristatum）5种优势植物,测定该其生物量和根际土壤养分,探究其植物生物量分配及其与土壤养分间的关系。结果表明：（1）5种优势植物间总生物量和根冠比差异显著（P<0.05）,骆驼蓬总生物量最高,碱茅最低。多年生的骆驼蓬、碱茅、中华羊茅和冰草植物生物量大部分集中在地下,一年生的狗尾草植物生物量大部分集中在地上,不同植物间根冠比大小为：碱茅>冰草>中华羊茅>骆驼蓬>狗尾草。（2）5种植物根际土壤有机碳、碱解氮、速效钾、全氮、全磷、全钾及其化学计量特征均存在显著差异（P<0.05）,5种植物根际间土壤碳氮比大小为碱茅>狗尾草>冰草>骆驼蓬>中华羊茅。（3）不同植物生物量、根冠比及土壤养分变异性不一致,骆驼蓬、狗尾草和中华羊茅的根际土壤全钾与碱茅...