西藏高原高寒草地群落植物多样性和地上生物量监测方法的比较研究

以西藏高原高寒草地3种植被类型（高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原）为研究对象,分别采用样线法、样方法和巢式样方法进行实地调查,记录每条样线上或每个样方内出现的所有物种,并分物种刈割样方内地上部分,通过统计分析比较不同高寒草地群落植物多样性和地上生物量监测方法,以阐明西藏高原高寒草地不同植被类型的最小取样面积和最少样方数或样线长度。结果显示：（1）就物种丰富度而言,400m样线法观测到的高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原的所有物种数分别占3种方法调查到的总物种数的55%、71%和50%;8m2巢式样方法调查到高寒草甸、高寒草原的总物种数占所有3种方法观测的物种总数的57.5%和57%,而8m2的巢式样方对高寒荒漠草原的调查监测到的物种数最多,其中2m2观测到的物种数就达到所有可能出现物种的83%;20个样方法监测到高寒草甸和高寒草原的物种数最多,占3种方法观测到总物种数的78%和86%,所以对物种丰富度的调查高寒草甸和高寒典型草原至少需要20个样方,高寒荒漠草原需要最小面积不少于2m2的2个样方。（2）就地上生物量而言,由地上生物量与物种数之间的变异关系得出最小样方数为7~11个,而由地上生物量的变异系数可知,在变异系数小于等于5%的前提下,高寒草甸的最小取样面积不小于0.25m2,高寒典型草原和高寒荒漠草原的最小取样面积不少于1m2。研究表明,对于生产力的监测方法而言,高寒草甸采用10个0.5m×0.5m的样方,而高寒草原和高寒荒漠草原采用10个1m×1m的样方为宜;而对于物种丰富度的监测方法而言,高寒草甸以20个0.5m×0.5m的样方和高寒草原20个1m×1m的样方为宜,高寒荒漠草原采用2个不小于2m2样方面积为宜。

青藏高原三种优势植物生物量分配的变化规律

该研究利用4个由高到低不同海拔的同质园实验,以青藏高原高寒草地优势植物垂穗披碱草(Elymus nutans)、矮嵩草(Kobresia humilis)和珠芽蓼(Polygonum viviparum)为对象,分析了植物个体根、茎、叶生物量分配及根冠比的变化规律及影响因素。结果表明:(1)植物个体根、茎、叶质量比和根冠比具有显著的种间差异;与垂穗披碱草和珠芽蓼相比,矮嵩草具有显著较高的根质量比而叶、茎质量比较低,所以其根冠比较高。(2)在向低海拔移栽的过程中,珠芽蓼叶质量比保持不变,茎质量比显著降低而根质量比显著升高,根冠比表现出显著上升的趋势;垂穗披碱草则相反,即叶、茎质量比显著升高而根质量比显著降低,根冠比表现出显著下降的趋势;矮嵩草根、茎、叶质量比和根冠比则无显著变化。(3)随着海拔降低,年均气温明显升高而年均降雨量明显降低,且在植物个体种源地和土壤基质保持一致的条件下,向低海拔移栽过程中温度是导致珠芽蓼根、茎、叶生物量分配及根冠比变化的重要因素,而水分是垂穗披碱草根、茎、叶生物量分配及根冠比变化的重要驱动因素;矮嵩草根、茎、叶生物量分配及根冠比受其遗传因素影响较大。因此,在将来暖干化的背景下,青藏高原高寒草地植物生物量的分配将会发生改变,导致它们对资源(光照、水分和土壤养分)获取和利用的变化而改变它们的种间关系,从而影响群落的物种多样性与组成,最终可能导致生态系统功能的变化。

高原鼠兔生物控制技术在西藏当雄的应用

高原鼠兔的生物控制技术有利于在减少生态风险的同时,改善草地生态环境,保障牧区经济的可持续发展。通过在西藏当雄设置鹰架来招引鼠兔天敌,对猛禽种类、数量和鼠兔的地表密度指标进行了为期1年的监测。发现在该区域取食鼠兔的猛禽包括大鵟、棕尾鵟、猎隼、红隼、黑耳鸢等鸟类,设置鹰架后与设置前的同期相比,这些猛禽遇见率及其反映的密度有所提高,同时表现出明显的月际变化。高原鼠兔的地表密度同样表现出较大的波动,但猛禽密度和鼠兔的地表密度并表现出明显的回归关系,说明鼠兔的地表密度受到多种因素的综合作用。

低温逆境对青藏高原小嵩草叶片PSⅡ光化学效率的影响

【目的】探究低温逆境对高山植物叶片PSⅡ反应中心光化学效率的影响,明确光合机构的适宜运行温度。【方法】应用叶绿素荧光图像分析手段,以青藏高原典型寒冷中生植物小嵩草(Kobresia pygmaea)为材料,研究低温对叶片PSII光化学效率和非光化学猝灭的影响。【结果】PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)在5℃至15℃时较高(P<0.05)。低温可影响PSⅡ光化学效率和非光化学猝灭的光响应过程,引起稳态作用光强下PSⅡ运行效率(Fq′/Fm′)和PSⅡ效率因子(Fq′/Fv′)的降低,以及非光化学猝灭(NPQ)的增高,并导致PSⅡ反应中心光化学效率的变异系数(CV)升高。低温对PSⅡ最大效率(Fv′/Fm′)和NPQ总变异的贡献较强光明显,但Fq′/Fm′、Fv′/Fm′、Fq′/Fv′和NPQ均没有呈现低温和强光的交互效应,即使模拟-5℃的低温也未能完全抑制光合机构的活性。【结论】低温可导致小嵩草叶片PSⅡ光化学效率的不稳定性增高,植株在承受逆境胁迫的同时,又表现出对高寒生境的极强适应性和耐性,是形成高寒小嵩草草甸地带性分布的重要因素。

祁连山北坡天然草地地上生物量及其与土壤水分关系的比较研究

祁连山北坡天然草地植被以高寒草原、山地草甸、山地草甸草原、山地草原和山地荒漠草原等类型为主,对这5种天然草地地上生物量观测结果显示,地上生物量在5类草地植物群落间差异显著(P<0.05),其季节动态规律均表现为单峰型,在8月下旬达生物量峰值。5种草地类型地上生物量以山地草甸(100.24 g/m2)最高,其他依次为山地草甸草原(71.24 g/m2)、山地草原(70.20 g/m2)、高寒草原(52.40 g/m2)和山地荒漠草原(20.44 g/m2);用Logistic方程模拟的地上生物量增长曲线表明5类草地群落地上生物量均未达到其环境最大容纳量。不同草地类型地上生物量与降水量、土壤平均含水量的累加值均呈正相关关系。在各种类型草地中,不同土层含水量对地上生物量的影响均不同,根系主要分布层内的含水量与地上生物量显著相关(P<0.05)。

青藏高原不同海拔地区唐古特山莨菪叶片光合色素含量和抗氧化酶活性的比较研究

以青藏高原东北隅的西宁和海北(海拔分别为2 300 m和3 200 m)人工栽培唐古特山莨菪为材料,对两不同海拔地区间各叶层叶片光合色素含量和抗氧化酶活性等生理指标进行比较分析.结果显示:(1)生长在海北的唐古特山莨菪叶片厚度极显著高于西宁(P<0.01),且两地区植物的叶片厚度从第1层到第4层均呈显著增加趋势;海北唐古特山莨菪叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量以及紫外吸收物质的含量均显著高于西宁地区(P<0.05),从第1层到第4层,两地植株叶片的光合色素和紫外吸收物质的含量都呈降低的趋势,且两地区间差异显著;叶绿素a/b的层间差异显著(P<0.05),但两海拔地区间差异不显著;类胡萝卜素/叶绿素比值海北高于西宁,从第1层到第4层叶片呈降低趋势.(2)生长于海北的唐古特山莨菪叶片组织中的SOD、CAT活性和MDA含量比西宁的高,POD、APX则相反;从第1层叶片到第4层,西宁和海北唐古特山莨菪叶片中的SOD活性显著增高(P<0.05),但两地区各层间的CAT、POD、APX活性和MDA含量无明显的变化.研究表明,不同海拔对唐古特山莨菪叶片的生理特性有影响,同一海拔不同叶层叶片之间差异也较为明显;生长在高海拔地区的植物尽管表现出诸多生理适应特征,但膜系统依然有一定受损.

艾美尔球虫防治高原鼠兔实验及对其胚胎发育的影响

高原鼠兔是青藏高原地区危害高寒草甸植被的主要有害小哺乳动物。生物控制为有害动物防治的主要发展方向,但存在防治效果见效慢的缺点。艾美尔球虫是高原鼠兔肠道内的主要寄生物,并对宿主具有专一性寄生的特点。为将艾美尔球虫研发成新型的高原鼠兔无公害生物防治制剂,本文测定了球虫毒饵对高原鼠兔致死率并在野外进行了灭鼠实验。结果表明,添加增效剂的300万球虫毒饵在室内可导致63.6%的成年个体死亡,在野外可导致54.9%成体和71.0%幼体死亡。灭鼠后残存高原鼠兔的球虫感染率和感染强度显著大于对照个体,且妊娠雌体的胚胎重较对照显著降低。上述结果说明,艾美尔球虫防治高原鼠兔具有较好的速效性,并能影响残存妊娠雌体的胚胎发育。

高原鼢鼠种群历史动态研究

利用细胞色素b基因序列作为分子遗传标记,分析了高原鼢鼠Eospalax baileyi整个分布区及4个地理种群历史动态变化。结果显示,0.33～0.16百万年前(Ma),该物种有效种群大小出现最高值与最低值,种群剧烈波动;0.16～0.08Ma,种群大小基本保持不变;0.08Ma至今,基本呈现缓慢下降趋势。结果充分说明倒数第二次冰期造成了高原鼢鼠有效种群大小的急剧下降或波动,间冰期有利于该物种种群数量稳定水平的维持,而末次冰期仅仅限制了有效种群大小的增加,并未导致种群崩溃或灭绝。

高原鼢鼠种群间基因流研究

[目的]探究高原鼢鼠种群间的基因流水平及影响因素,为草原鼠害治理方案的制定提供理论依据。[方法]选用187只分别来自6个地理种群的高原鼢鼠(Eospalax baileyi)为试验材料,采用DNA测序的方法分析种群间的基因流动情况。[结果]高原鼢鼠6个种群间双向基因流非常弱,Nm值在0.01～0.12,即每100世代种群间迁入或迁出有效雌性个体数仅为1～12个。[结论]高原鼢鼠不同地理种群间存在严重限制性基因流。

青藏高原两种雪雀惊飞距离的比较研究

在分析鸟类对人类干扰耐受程度的研究中,惊飞距离是常用的衡量指标之一,它是指人在鸟类惊飞之前能接近鸟类的距离,反映了鸟类对人为侵扰的适应程度。本文通过对青藏高原广泛分布的白腰雪雀Montifringilla taczanowskii和棕颈雪雀M.ruficollis惊飞距离的比较研究,旨在探讨2种鸟类对人类干扰适应性的差异。结果显示,体型较大的白腰雪雀的惊飞距离(12.50 m±0.36 m,n=46)显著大于棕颈雪雀的惊飞距离(11.03 m±0.43 m,n=33);觅食个体的惊飞距离显著小于观望个体(P<0.001);随着入侵者起始距离的增加,2种雪雀惊飞距离逐渐增大(P<0.001)。结果表明,鸟类初始状态和入侵者起始距离能够显著影响鸟类的惊飞距离,体型较大的鸟类对人类干扰的适应性较差。

不同养殖场林麝肠道微生物组成和功能的差异

肠道疾病是养殖林麝(Moschus berezovskii)常见疾病。动物肠道微生物伴随宿主进化并与胃肠道构成了复杂的微生态系统。为探究不同饲养环境对圈养林麝肠道微生物组成和功能的影响,本研究对采自国内5个不同养殖场的215份粪便样品进行了16S rRNA基因高通量测序,对比分析不同养殖场林麝肠道微生物组成、多样性和功能的差异。结果显示,厚壁菌门和拟杆菌门是未喂食复合益生菌的祁连县养殖场林麝肠道菌群的绝对优势菌门,而喂食复合益生菌的甘肃两当县和陕西凤县的4家养殖场林麝肠道菌群的绝对优势菌门为厚壁菌门和变形菌门。不同养殖场林麝肠道菌群组成、优势菌门、优势菌属、潜在致病菌、代谢及疾病相关功能均有显著差异。祁连县养殖场林麝肠道微生物的α多样性和疾病相关功能表达量显著低于其他养殖场,并以肠型2为主,其主导菌为厚壁菌门、UCG-005和拟杆菌属;两当县和凤县的4家养殖场林麝肠道菌群潜在致病菌相对丰度较低。本研究推测食物组成差异可能是导致不同养殖场林麝肠道微生物差异的主要因素,复合益生菌的使用可能是导致α多样性和潜在致病菌下降的重要因素。该结果可为林麝的人工养殖和有效管理提供科学依据,也对人工饲养环境评估和未来的再引入计划具有一定指导意义。

海北高寒灌丛草甸(2003-2020年)与高寒矮生嵩草草甸(2002-2020年)生物量监测数据集

青藏高原是全球气候变化的热点区域和敏感区域,高寒灌丛和高寒矮生嵩草(Kobresia humilis)草甸是高寒草甸主要类型,对青藏高原乃至全球的高寒草甸生态系统的可持续发展有着重要的作用。生物量作为反映草地生态系统生产功能的直接指标,是研究其生态系统功能及其他因素之间关系的有效途径。高寒灌丛与高寒矮生嵩草草甸生物量的准确测定和评估是科学认知青藏高原高寒草甸生态功能的关键之一。位于青海省海北州的高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站(简称海北站),自2003年和2002年分别开展高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛与高寒矮生嵩草生态系统生物量的科学监测,已分别连续积累了17年、18年的原始数据。为准确掌握青藏高原乃至全球高寒灌丛和高寒矮生嵩草草甸生态系统的碳汇潜力及准确预测其生态系统对气候变化的长期响应等相关研究,现公开发表海北通量监测站区2003–2020年高寒灌丛、2002–2020年高寒矮生嵩草草甸相关生物量数据。本数据集包含金露梅灌丛草甸、高寒矮生嵩草草甸地上生物量和地下生物量,可为高寒草甸生态系统生物量时空动态的科学认知、遥感反演、模型验证提供地面观测数据,有助于高寒草甸健康可持续发展。

高原鼢鼠和甘肃鼢鼠胆汁无机元素含量分析

无机元素在动物发育、免疫调节、代谢和繁殖等方面发挥着重要作用(刘季科等,1991;蒲俊华等,2010;Talebnejad et al.,2021;Gashkina et al.,2022)。现代医学已证明,无机元素的种类和含量影响药材的药性和药效(谭文敏,2015;陈虹等,2017),其已逐渐成为动物药鉴别、炮制加工、质量评价和寻找替代品的重要依据(罗兴洪等,2004)。

青藏高原特有植物甘青蒿的全长转录组分析

为深入挖掘甘青蒿功能基因和补充蒿属植物基因资源,采用基于三代牛津纳米孔测序技术(ONT)对甘青蒿叶片进行全长转录组测序,利用生物信息学手段对其进行分析。结果得到了15.66 Gb数据,18634条非冗余全长转录本,并鉴定出4358条新转录本。通过与数据库比对,2184条新转录本及29154个转录因子得到注释。分析萜类化合物生物合成途径,发现9个候选基因,其中hdr、MCS和CTI12_AA199400基因可能是甘青蒿萜类化合物生物合成的关键基因;ctcad3、CTI12_AA295060基因和部分转录因子可能参与甘青蒿的非生物胁迫抗性。本研究可为甘青蒿功能基因挖掘和生物资源利用提供数据基础。

昆仑山国家公园青海片区评估区种子植物区系研究

【目的】从物种代表性和多样性方面为拟创建的昆仑山国家公园青海片区评估区的植物多样性保护、植物资源利用与管理提供基础科学数据。【方法】研究在野外调查基础上,结合历史数据及文献资料,梳理评估区种子植物名录,分析评估区种子植物区系的组成、优势类群、地理成分及珍稀濒危物种。【结果】(1)昆仑山国家公园青海片区评估区共有种子植物46科146属384种,裸子植物3科3属5种,被子植物43科143属379种;苋科(Amaranthaceae)、菊科(Asteraceae)、豆科(Fabaceae)和禾本科(Poaceae)4科在评估区种子植物区系中占重要地位,单种科和寡种科构成科的主体。(2)评估区种子植物科、属优势现象明显,优势科有8科,优势属有36属,具10种以上的大属有黄芪属(Astragalus)、棘豆属(Oxytropis)、蒿属(Artemisia)、风毛菊属(Saussurea)、早熟禾属(Poa)、薹草属(Carex)6属,单种属和小属构成属的主体。(3)评估区种子植物科的分布区类型以世界分布为主,同时呈现出温带性质,属的分布区类型以温带分布为主,与劳亚古陆有紧密联系。(4)评估区有4种国家二级重点保护野生植物,8种青海省重点保护植物,6种列入《中国生物多样性红色名录》。【结论】昆仑山国家公园青海片区评估区的地理成分多样,但特有现象不明显,生物多样性较低,区系成分在水平梯度上呈现出干旱到半干旱以及温带向热带过渡的特征。

青海骆驼线粒体DNA D-loop区遗传多样性研究

旨在研究青海骆驼遗传多样性,揭示青海骆驼的母系起源进化。采集柴达木地区3个青海骆驼类群耳组织样品88份并提取基因组DNA,利用PCR扩增和基因测序分析线粒体DNA D-loop序列,并与蒙古、内蒙古双峰驼进行比较。结果表明:D-loop序列中共检测到96个多态位点,定义了27种单倍型。3个青海骆驼类群占有16个单倍型,而蒙古双峰驼独有7个单倍型,内蒙古双峰驼独有4个单倍型。系统发育分析显示出两个独立的分支:第一支为青海骆驼3个类群与蒙古双峰驼,且德令哈双峰驼与其他两个类群间存在明显界限;第二支为内蒙古双峰驼。青海骆驼与内蒙古双峰驼的遗传距离均较远,但与蒙古双峰驼的遗传距离较近。因此,青海骆驼母系起源更倾向于蒙古双峰驼而非内蒙古双峰驼。

青藏高原天山报春高寒湿地种群的花期资源分配

研究了青藏高原东部海北高寒湿地植物天山报春的花期资源分配.有性繁殖的天山报春根系投资较低(22·6%),地上投资大约是地下投资的4倍,花期繁殖投资占20·8%,具有相对较大的地上投资.天山报春对繁殖、茎叶和根系的绝对投资和相对投资均具有极为明显的个体效应,绝对投资和茎叶的相对投资均随着个体大小线性增加,而繁殖和根系的相对投资线性降低.天山报春各器官间资源的绝对投资均表现为相关生长,相对资源分配均为负相关,在繁殖和营养、繁殖和根系以及繁殖和茎叶器官间都表现为权衡关系,但在茎叶和根系间不为权衡关系.和资源分配一致,天山报春的繁殖适合度存在明显的个体大小依赖性.结合影响植物资源分配的各因素,探讨了个体效应在解释资源分配中的重要意义.

祁连山北坡天然草地地下生物量及其与环境因子的关系

祁连山北坡天然草地植被以高寒草原、山地草甸、山地草甸草原、山地草原和山地荒漠草原等类型为主,对这五类天然草地地下生物量及与环境因子关系的分析结果显示,五类草地的地下生物量除山地草原、山地草甸草原和高寒草原无显著差异外,其他各类草地间差异显著(P<0.05),均呈"T"形分布,且随土层深度的加深呈指数形式递减;地下生物量季节变化在高寒草原表现为"W"型变化规律,其他各类草地均呈"N"型变化规律,且随土层深度的加深依次减小;地下净生产量大小依次为山地草甸(546.84g/m2)>山地草甸草原(410.76g/m2)>山地草原(358.12g/m2)>高寒草原(301.33g/m2)>山地荒漠草原(81.68g/m2),地下生物量的周转值均在45%以上;五类草地地下生物量与水热因子的关系为负相关关系,但均没有达到显著相关水平(P>0.05)(除山地荒漠草原外),但在水热条件较好的7-8月份,五类草地地下生物量与水热因子的相关性(正相关或负相关)均达极显著水平(P<0.01),而在其他月份,不同类型草地地下生物量对环境因子的响应存在较大差异。

高原鼠兔家群空间领域的季节性动态格局

为探讨高原鼠兔家群空间领域的季节特征,分别于2005年和2006年的5 ～8月,在青海省玛沁县,采用标志重捕法和最小多边形面积法对其家群巢区和核域进行了研究。结果表明,不同季节,高原鼠兔巢区和核域面积存在显著差异。5、6月份,成体巢区面积显著大于幼体,但二者核域面积却无显著差异; 7月份,成体与第1胎幼体巢区及核域面积均显著大于第2胎。5、6月份雄性成体巢区显著大于7、8月份, 6、7月份雌性成体巢区显著大于5月和8月份。巢区及核域面积均与家群个体数呈极显著性正相关关系,说明季节和家群结构均可对高原鼠兔空间领域产生重要作用。

青藏高原高寒草甸土壤无机氮对增温和降水改变的响应

基于海北站野外长期增温和降水改变控制平台,研究高寒草甸生态系统生长季土壤无机氮对增温和降水改变的响应。结果表明,增温使铵态氮降低47.5%(p=0.001),硝态氮降低46.1%(p=0.021)。降水的改变对无机氮的影响存在不对称性,增加降水使铵态氮增加74.7%(p=0.046),硝态氮增加154%(p=0.017);减少降水使铵态氮降低,对硝态氮无显著影响。铵态氮、硝态氮随着土壤湿度的增加而增加,与土壤温度无显著关系。这表明增温和降水改变主要通过改变土壤湿度而不是土壤温度影响生长季土壤无机氮。因此预测,未来气候变化背景下,土壤湿度的增加可能导致青藏高原高寒草甸土壤无机氮的可利用性增加。