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科尔沁沙质草地不同水热梯度植物群落叶功能性状特征

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中国沙漠 2024年第2期44卷 143-150页

作者：朱远忠黄文达于海伦何远政王怀海史尚彬寇志强中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 内蒙古自治区水利事业发展中心内蒙古呼和浩特010020

植物功能性状可以响应生境的变化并决定生态系统的功能,探究植物功能性状间的关系及其随温度和降水梯度的变化规律,对认识不同气候条件下植被在群落水平碳水代谢关系和维持水分平衡的生理生态学机制具有重要意义。近年来,有关群落水平... 详细信息

植物功能性状可以响应生境的变化并决定生态系统的功能,探究植物功能性状间的关系及其随温度和降水梯度的变化规律,对认识不同气候条件下植被在群落水平碳水代谢关系和维持水分平衡的生理生态学机制具有重要意义。近年来,有关群落水平功能性状与环境因子关系的研究较少,尤其是半干旱区沙质草地植物群落功能性状对气候梯度响应的研究鲜有报告。因此,本研究以科尔沁沙质草地群落为研究对象,分析了温度和降水梯度上群落功能性状以及性状间的相关关系。结果显示:(1)随着区域温度增加(2.1~6.4℃)和降水减少(451.1~370.0 mm),沙质草地群落功能性状变化趋势不一。群落高度和叶面积随温度升高显著增加。群落高度、叶面积和比叶面积随降水减少显著降低,群落叶厚度、叶干物质含量和叶组织密度随降水减少显著增加。(2)群落高度与叶面积显著正相关,叶厚度与叶干物质含量显著正相关,叶面积、比叶面积与叶干物质含量、叶厚度显著负相关,叶组织密度与叶干物质含量呈显著负相关。(3)气候因素驱动了54.66%植物性状变异,其中降水是影响沙质草地群落功能性状的主要影响因子。

关键词：沙质草地水热梯度群落功能性状冗余分析

土壤水分和养分对沙质草地优势植物叶片氮回收效率的影响

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中国沙漠 2024年第1期44卷 161-169页

作者：张晶左小安吕朋中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730000

气候变化和人类活动影响草地资源利用效率和内部养分循环。为了明晰中国半干旱草原区植物对环境变化的养分调控策略,以沙质草地4种优势植物[狗尾草(Setaria viridis)、黄蒿(Artemisia scoparia)、白草(Pennisetum centrasiaticum)和糙... 详细信息

气候变化和人类活动影响草地资源利用效率和内部养分循环。为了明晰中国半干旱草原区植物对环境变化的养分调控策略,以沙质草地4种优势植物[狗尾草(Setaria viridis)、黄蒿(Artemisia scoparia)、白草(Pennisetum centrasiaticum)和糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)]为研究对象,依托增减水和氮添加交互模拟试验平台,分析了降水变化、氮添加及其耦合效应下土壤水分、土壤全氮、优势植物地上生物量、绿叶和枯叶氮含量以及氮回收效率(NRE)。结果表明:降水变化和氮添加及其耦合效应会引起物种结构和组成的变化,最终影响优势植物的生产力;干旱处理条件下,氮添加显著提高了狗尾草的绿叶氮含量从而降低NRE(P<0.05);生长季前期(5—6月)增加降水100%(+60 d)处理下,氮添加显著提高了黄蒿的绿叶氮含量(P<0.05);对于白草而言,生长季前期(5—6月)减少降水100%(-60 d)、CK和+60 d处理下,氮添加显著提高了绿叶氮含量(P<0.05),CK和+60 d处理下,氮添加显著提高了枯叶氮含量(P<0.05),+60 d处理下,氮添加显著降低了NRE(P<0.05);对于糙隐子草而言,CK处理下,氮添加显著提高了绿叶氮含量(P<0.05),+60 d处理下,氮添加显著提高了枯叶氮含量(P<0.05)。结构方程模型(SEM)表明,降水量对绿叶氮含量有负向影响,氮添加对绿叶氮含量和枯叶氮含量均有正向影响,绿叶氮含量对NRE有正向影响,而枯叶氮含量对NRE有负向影响。在科尔沁沙地,相比较于土壤氮,土壤水分可能是调控植物叶片NRE更为重要的影响因子。

关键词：沙质草地氮回收效率降水变化氮添加

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辽西沙质草地牧草种质资源适应性评价

农业开发与装备 2024年第2期 193-195页

作者：赵艳马凤江吕林有关冰杨姝辽宁省沙地治理与利用研究所辽宁阜新123000 辽宁省农业科学院辽宁沈阳110161

为筛选出适合辽西地区退化沙质草地生态治理应用的草资源品种,通过试种对引进草种资源原始材料20份,进行野生适宜性鉴定评价,主要评价抗旱性、抗寒性、抗杂草性以及生产性能等指标,综合评价筛选出适宜辽西北退化沙质草地生态治理应用的... 详细信息

为筛选出适合辽西地区退化沙质草地生态治理应用的草资源品种,通过试种对引进草种资源原始材料20份,进行野生适宜性鉴定评价,主要评价抗旱性、抗寒性、抗杂草性以及生产性能等指标,综合评价筛选出适宜辽西北退化沙质草地生态治理应用的草资源品种。结果表明:无芒雀麦、中间偃麦草、杜尔伯特冰草3个草品种资源在辽西北退化沙质草地修复建植过程中可优先选用,抗性好、生产性能高,能高效利用和整治退化沙质草地资源。

关键词：沙质草地牧草种质资源适应性评价

沙质草地3种优势植物叶片光合生理对增温和降水减少的响应

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西北植物学报 2022年第4期42卷 684-693页

作者：何远政黄文达王怀海朱远忠中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 中国科学院大学北京100049

以沙质草地优势物种猪毛蒿、胡枝子和糙隐子草为研究对象,利用开顶式生长室(OTC)模拟增温,研究降水减少20%、40%和60%与增温的交互作用对3种典型植物叶片光合气体交换特征及叶绿素荧光特征的影响,以揭示沙质草地3种优势植物对气候变化... 详细信息

以沙质草地优势物种猪毛蒿、胡枝子和糙隐子草为研究对象,利用开顶式生长室(OTC)模拟增温,研究降水减少20%、40%和60%与增温的交互作用对3种典型植物叶片光合气体交换特征及叶绿素荧光特征的影响,以揭示沙质草地3种优势植物对气候变化的响应规律。结果显示:(1)与自然温度相比,OTC模拟增温增加了猪毛蒿C_(i),显著降低了胡枝子G_(s)、P_(n)和T_(r)、糙隐子草G_(s)和P_(n)、猪毛蒿WUE和L_(s),也显著降低了猪毛蒿和胡枝子F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)。(2)无论增温与否,随着降水减少幅度的增加,猪毛蒿G_(s)和P_(n)呈下降趋势,且中度以上的干旱胁迫下(降水减少>40%)胡枝子和糙隐子草P_(n)显著低于对照。(3)在自然温度条件下,轻度干旱胁迫时(降水减少20%)猪毛蒿T_(r)显著低于对照,重度干旱胁迫时(降水减少60%)其WUE、F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)显著低于对照;重度干旱胁迫时,胡枝子C_(i)显著高于对照,差异幅度达10.7%,L_(s)显著低于对照,轻度干旱胁迫时(降水减少20%)其F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)显著高于中度以上的干旱胁迫;中度以上的干旱胁迫下糙隐子草T_(r)和G_(s)显著低于对照,重度干旱胁迫时,其C_(i)、F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)显著低于对照,WUE和L_(s)显著高于对照。(4)增温与降水减少交互作用下,所有处理猪毛蒿C_(i)均高于对照,差异幅度分别达4.5%,6.0%和8.4%;胡枝子T_(r)均显著低于对照,差异幅度达57.8%;重度干旱胁迫时猪毛蒿L_(s)和WUE显著低于对照,糙隐子草F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)随降水减少而降低,中度以上的干旱胁迫时其值显著低于对照。(5)相关性分析表明,3个优势物种的P_(n)与F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)均呈显著正相关关系,其中猪毛蒿和糙隐子草的P_(n)—F_(v)/F_(m)和P_(n)—F_(v)/F_(o)斜率明显高于胡枝子。研究表明,气候变暖会在一定程度上加剧降水减少对沙质草地3种群落优势物种光合作用的抑制。

关键词：沙质草地优势植物光合作用叶绿素荧光气候变化

科尔沁沙质草地植物群落高度空间异质性对不同放牧方式的响应

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植物生态学报 2022年第4期46卷 394-404页

作者：白悦刘晨黄月董亚楠王露西北工业大学生态环境学院西安710129 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016

放牧是影响草地植被空间异质性的重要生物驱动因素。大型草食动物会通过采食、践踏和排泄粪便等方式影响草地植被空间异质性。同时,植物群落高度是重要的草地结构参数,但目前关于不同放牧方式对草地植物群落高度空间异质性的研究较少。... 详细信息

放牧是影响草地植被空间异质性的重要生物驱动因素。大型草食动物会通过采食、践踏和排泄粪便等方式影响草地植被空间异质性。同时,植物群落高度是重要的草地结构参数,但目前关于不同放牧方式对草地植物群落高度空间异质性的研究较少。该研究基于传统及地统计学方法,设置未放牧(NG)、牛单牧(CG)、羊单牧(SG)、牛羊混牧(MG)4种处理,探究科尔沁沙质草地植物群落高度空间异质性对不同放牧方式的响应。结果表明:研究样地内植物群落平均高度为SG(38.86 cm)>NG(21.01 cm)>MG(17.29 cm)>CG(13.36 cm)。各处理下变异系数的结果均为中等变异,且变异范围在37.82%-66.97%之间,依次为NG>MG>CG>SG。通过对半方差函数参数进行最适模型拟合,NG、MG、CG、SG 4种处理分别对应球状模型、指数模型、线性模型、线性模型,且结构比大小为MG(82.7%)>NG(80.3%)>SG(40.2%)>CG(39.1%)。此外,采用Kriging插值法和分形维数对研究样地内植物群落高度空间格局分析表明,NG样地中植被高度呈现斑块化空间分布特征,MG维持了植被群落高度斑块化的空间格局,CG、SG则均质化植被群落高度空间格局。各放牧处理中分形维数(D0)均较接近2,即各放牧样地内植被高度格局简单,空间结构较好。综上所述,牛羊混牧能够维持草地植物群落高度的空间异质性,而牛单牧和羊单牧则降低了其空间异质性,由此建议科尔沁沙质草地可采取牛羊混合放牧的管理制度来维持草地植被空间异质性,进而可能间接促进草地动物多样性。

关键词：空间异质性放牧方式植物群落高度地统计学沙质草地

腾格里沙漠南缘不同恢复阶段沙质草地植被的季节变化特征

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草业学报 2023年第5期32卷 203-210页

作者：马婧郭方君邹枝慧孙琳陈芳中国农业大学草业科学与技术学院北京100193 甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学资源与环境学院甘肃兰州730070 甘肃省治沙研究所甘肃兰州730070

植被的季节动态变化是陆地生态系统对气候变化最敏感且最直观的反映。在腾格里沙漠南缘,以紧邻的地带性植被荒漠草原为对照,选择流动沙地、半固定沙地、固定沙地作为沙质草地恢复序列,对比分析不同恢复阶段沙质草地植被盖度、物种多样... 详细信息

植被的季节动态变化是陆地生态系统对气候变化最敏感且最直观的反映。在腾格里沙漠南缘,以紧邻的地带性植被荒漠草原为对照,选择流动沙地、半固定沙地、固定沙地作为沙质草地恢复序列,对比分析不同恢复阶段沙质草地植被盖度、物种多样性在生长季5-10月的动态变化特征,以确定开展沙质草地调查监测的恰当时间及数量指标,为沙质草地地面调查、遥感监测、恢复及利用提供依据。研究结果表明,腾格里沙漠南缘不同恢复阶段沙质草地的植被盖度和物种多样性明显不同,荒漠草原生长季的平均植被盖度与固定沙地接近,是流动沙地、半固定沙地的27.6和2.3倍;其Shannon多样性指数是流动沙地、半固定沙地和固定沙地的2.7、1.5和1.7倍。沙质草地的季节变化明显,植被盖度、物种丰富度、草本植物盖度均呈持续增加趋势,物种多样性均呈先降低后增加的趋势,9-10月是沙质草地调查的适宜时间。但是,不同恢复阶段沙质草地的季节变化程度及变化规律又明显不同,流动沙地植被盖度、草本植物盖度的季节变异系数最大,Gleason丰富度指数、多样性指数变异系数最小,荒漠草原植被盖度、草本植物盖度、多样性指数季节变异系数均低于流动沙丘,反映出恢复早期沙质草地的稳定性差。人工固沙植被建设促进了沙质草地的恢复演替,改变其季节变化特征,增强了其群落稳定性,但要继续推进固定沙质草地向地带性荒漠草原的恢复演替,仍需要加强封禁保护。

关键词：沙质草地腾格里沙漠植被盖度物种多样性生长季

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科尔沁沙质草地不同水热梯度土壤胞外酶活性

草业科学 2023年第3期40卷 589-602页

作者：王怀海黄文达何远政朱远忠中国科学院西北生态环境资源研究院/奈曼沙漠化研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

土壤胞外酶被认为是有机质分解的直接因素,而草地生态系统脆弱且对气候变化敏感。全球变化背景下胞外酶活性在沙质草地土壤碳和养分循环过程中扮演重要角色。本研究以水热梯度明显的科尔沁沙质草地为研究对象,探究区域水热梯度变化对沙... 详细信息

土壤胞外酶被认为是有机质分解的直接因素,而草地生态系统脆弱且对气候变化敏感。全球变化背景下胞外酶活性在沙质草地土壤碳和养分循环过程中扮演重要角色。本研究以水热梯度明显的科尔沁沙质草地为研究对象,探究区域水热梯度变化对沙质草地土壤胞外酶活性(EEA)的影响规律及环境因子与EEA的相关关系。酶活性测定包括参与土壤碳循环的纤维素酶及参与氮循环的脲酶与碱性蛋白酶。结果表明:1)随着温度升高(2.1~6.4℃),土壤脲酶活性先升高后降低,但随着降水减少(451.1~370.0 mm),脲酶活性先降低后升高。温度升高显著增加了土壤碱性蛋白酶活性(P0.05)。2)土壤脲酶活性与电导率、含水率、极细砂及黏粉粒含量呈显著正相关关系(P沙质草地土壤EEA的重要影响因素,其中土壤含水率是EEA最主要的驱动因子。本研究结果为水热条件变化对沙质草地生态系统土壤碳氮生物地球化学循环过程的影响提供了土壤生态酶学理论依据。

关键词：水热梯度增温降水减少沙质草地土壤温度土壤含水率土壤胞外酶活性

短期增温和降水减少对沙质草地土壤微生物量碳氮和酶活性的影响

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中国沙漠 2022年第3期42卷 274-281页

作者：王怀海黄文达何远政牛亚毅朱远忠中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

通过模拟气候变化,探究短期增温和降水减少对沙质草地土壤微生物量碳氮及酶活性的影响,揭示沙质草地土壤微生物量碳氮和酶活性对短期气候变化的响应规律。结果表明:(1)短期增温和降水减少对土壤微生物量碳氮和酶活性均产生显著影响。(2... 详细信息

通过模拟气候变化,探究短期增温和降水减少对沙质草地土壤微生物量碳氮及酶活性的影响,揭示沙质草地土壤微生物量碳氮和酶活性对短期气候变化的响应规律。结果表明:(1)短期增温和降水减少对土壤微生物量碳氮和酶活性均产生显著影响。(2)在自然温度下,与自然降水相比,降水减少40%时土壤微生物量碳(MBC)和微生物氮(MBN)含量最高,增幅分别为87.9%和98.8%;降水减少60%时土壤碱性蛋白酶(S-ALPT)活性最低,降幅达32.8%。(3)在增温条件下,与自然降水相比,降水减少40%时土壤MBC和MBN含量最低,降幅分别为25.67%和48.16%,土壤脲酶(S-UE)活性最高,增幅20.42%。(4)土壤pH与3种土壤酶活性正相关,与土壤微生物量碳氮负相关。土壤微生物量碳氮与土壤纤维素酶(S-CL)活性负相关,与S-UE、S-ALPT活性正相关。

关键词：增温降水减少沙质草地土壤微生物量碳氮土壤酶活性

长期氮沉降和地上凋落物处理对半干旱区沙质草地表层土壤碳氮组分的影响

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水土保持学报 2023年第4期37卷 227-234页

作者：詹瑾丛安琪李玉霖连杰陈佳宁王鹤松程莉宁志英杨红玲中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站兰州730000 中国科学院大学北京100049 内蒙古民族大学农学院内蒙古通辽028000

为揭示半干旱区沙质草地生态系统中表层土壤C、N组分对长期氮添加和地上凋落物处理的响应特征,以科尔沁沙地西南部国家野外科学观测研究站建立的长期(9年)氮添加和凋落物处理样地为平台,测定并分析该样地表层土壤环境因子、铵态氮、硝... 详细信息

为揭示半干旱区沙质草地生态系统中表层土壤C、N组分对长期氮添加和地上凋落物处理的响应特征,以科尔沁沙地西南部国家野外科学观测研究站建立的长期(9年)氮添加和凋落物处理样地为平台,测定并分析该样地表层土壤环境因子、铵态氮、硝态氮、总有机碳、不同碳氮组分。结果表明:(1)持续9年的氮添加和地上凋落物处理对表层土壤环境因子和不同碳氮组分无交互作用;(2)氮添加处理显著降低土壤pH(p沙质草地表层土壤中不同碳氮组分与土壤环境因子间相关性并不密切。即长期氮添加和地上凋落物处理会改变表层土壤不同碳、氮组分的含量,但并未显著改变各碳、氮组分的比值。研究结果为揭示长期氮添加和地上凋落物处理对半干旱区沙质草地土壤C、N贮存和预测未来土壤生物地球化学元素动态研究提供参考资料。

关键词：土壤碳氮组分地上凋落物氮沉降沙质草地