东北退化草地猪毛蒿种群繁殖分配与个体寿命可塑性适应机理

为了探讨个体出生时间、采食干扰及有性生殖等过程对个体寿命的调节作用,本试验以东北退化草地广布种猪毛蒿(Artemisia scoparia)为研究对象,开展不同播种时间和不同去顶频次的实验种群,以及不同程度放牧干扰下天然种群繁殖和个体存活特征的比较研究。研究表明:播种时间处理中,早春播种种群结实后当年全部死亡,春末以后播种的结实后部分死亡;去顶处理中,无论是对照,还是1,2次去顶处理结实后均部分死亡;延迟播种时间降低了花序生物量分配和种子生物量分配比例,但去顶干扰对两种繁殖分配均有促进作用;天然种群中,3龄级植株繁殖分配比例下降,但是种子产量增加,分别是2龄级3.6倍和1龄级3.1倍。猪毛蒿种群中个体出生时间和繁殖分配策略都会影响个体寿命,个体死亡是生殖消耗过多养分所致。

禾-豆混播草地中土壤水分与种间关系研究进展

从植物形态变化和生理反应两方面探讨了禾草和豆科牧草在干旱环境下所采取的不同生存策略,阐述了禾-豆之间存在的水分竞争关系以及豆科植物的水力提升作用对水分资源高效利用的意义,分析了干旱对豆科植物固氮和转氮能力的影响.提出应探讨适于我国干旱区域的深根系豆科牧草与禾草的共存机制,认为揭示水分因子对地上竞争和地下竞争以及对两种竞争间反馈关系的影响是研究其共存机制的一个重要方面.

半干旱地区禾-豆混播草地生物固氮作用研究

本研究以羊草－沙打旺、羊草－兴安胡枝子、羊草－ 花苜蓿和羊草－ 紫花苜蓿混播草地为对象，比较４种豆科牧草在松嫩平原半干旱地区的生物固氮能力、氮素转移能力以及生物固氮量对草地氮产量的贡献。结果表明，羊草－沙打旺、羊草－紫花苜蓿混播草地氮产量显著高于单播羊草草地，草地粗蛋白含量的增加显著改善了草地质量。沙打旺、兴安胡枝子、花苜蓿和紫花苜蓿生物固氮率为３５％～４０％，大气氮是豆科牧草生长不可缺少的氮素来源。豆科牧草向羊草转移氮素２～１２ｋｇＮ／（ｈｍ２·ａ），占羊草氮产量的５％ ～２４％。豆科植物的固氮能力增加了草地氮素资源，沙打旺、兴安胡枝子、花苜蓿和紫花苜蓿生物固氮量分别占其混播草地总氮产量的２０．３０％，１７．７８％，１１．２９％和３１．７７％。

松嫩草地主要豆科牧草种子萌发期耐旱性差异研究

采用8个PEG渗透势梯度模拟干旱胁迫,探讨了松嫩草地8种豆科牧草种子萌发期抗旱性的差异。结果表明:紫花苜蓿、扁蓿豆、兴安胡枝子、细叶胡枝子和黄花草木樨5种小粒种子的发芽率、发芽势和活力指数等指标,在溶液渗透势下降到-0.6 M Pa后迅速下降,当渗透势下降到-0.8 M Pa时,各项指标为0;而五脉山黧豆、多茎野豌豆和山野豌豆3种大粒种子则在溶液渗透势下降到-0.3M Pa时指标显著下降,下降到-0.6M Pa时下降到0。小粒种子的抗旱性明显好于大粒种子。在较低的溶液渗透势范围内,PEG有提高种子活力指数和促进幼苗生长的现象,是因为PEG对种子有引发作用,增强了种子的活性所致;PEG处理抑制胚芽生长,是幼苗调节营养分配以适应不良环境的结果。

草食动物与草地植物多样性的互作关系研究进展

动物-植物互作关系一直是草地生态学研究的核心问题之一。在草地放牧系统中的动植物界面上,生物多样性的作用突出而敏感,因此,对动物与植物多样性的互作关系探讨,有益于深刻阐释放牧系统的稳定性与持久性机制。本文综述了有关草食动物对草地植物多样性的作用结果、影响因素、作用机制,以及植物多样性对草食动物生产性能、多度和多样性影响的研究现状,并就今后的研究方向提出几点建议:扩展动物多样性及不同动物组合对植物多样性的作用机制研究;加强有关植物多样性变化对草食动物、特别是大型草食性动物的反馈作用过程研究;加强对动物采食行为的深入理解,尤其是动物采食对植物多样性响应机制的认识;加强草食动物与植物多样性之间的动态互作关系研究,以及这种互作关系变化对草地生态系统过程及功能的影响研究。

放牧对草地昆虫多样性的影响研究进展

在草地生态系统中,大型草食动物放牧是重要的管理方式之一,对草地生物多样性起着关键的驱动作用。昆虫是草地生态系统中生物多样性的重要组成成分,对生态系统的食物网结构以及其功能与稳定性起着关键作用。已有研究结果表明,大型草食动物与昆虫存在密切联系,放牧对草地昆虫多样性或有正向、或负向、或无明显作用,这依赖于放牧管理方式、昆虫类群以及草地类型。放牧必然通过直接(采食、践踏或粪尿)或间接(植物群落组成或植被结构)作用对昆虫多样性产生显著的影响。当前,关于大型草食动物放牧对草地昆虫多样性影响研究较多,但是,从研究系统性、深入性和延续性来说还存在一定问题。本文在综述国内外对放牧对草地昆虫多样性的影响研究基础上,提出了今后的研究方向,对于理解放牧管理的草地昆虫多样性变化规律,以及为积极探索维持草地昆虫多样性的长期有效的科学管理措施提供理论指导。

生物、化学改良对重度盐碱化草地土壤水分特性影响的比较研究

较为系统地研究了生物、化学改良对重度盐碱化土壤的基本物理性质、持水特性及供水状况的影响 .结果表明 :经生物、化学两种方式改良后 ,耕层土壤的基本物理性质和水分行为发生了明显的变化 .经生物、化学改良后 ,0～ 2 0cm土层土壤微结构中大粒级颗粒含量增加 ,小粒级颗粒含量减少 ,土壤比表面值降低 ;土壤持水力降低 ,但有效水含量和比水容量增加 ,土壤供水能力增强 .化学改良效果要好于生物改良 .

松嫩地区禾-豆混播草地生产力研究

本实验比较研究了羊草分别与5种豆科牧草,沙打旺、兴安胡枝子、花苜蓿、紫花苜蓿、山野豌豆的混播草地干物质产量和氮产量。实验采用置换系列设计,建立总密度为900株/m2、禾/豆比为1:0、1:2、2:1和0:1的混播小区。研究结果表明,羊草-沙打旺、羊草-紫花苜蓿混播地干物质产量在建植当年高于羊草单播地;5种物种组合的所有混播地干物质产量在建植第二年略高于羊草单播地,但增产程度未达到显著水平。羊草-沙打旺、羊草-花苜蓿和羊草-紫花苜蓿混播地氮产量显著高于羊草单播地。羊草与胡枝子、山野豌豆的混播地氮产量与羊草单播地相似。沙打旺和紫花苜蓿的干物质产量和氮产量在混播草地总产量中占绝对优势,与之混生的羊草产量受到强烈抑制。花苜蓿干物质产量和氮产量在高比例羊草混播地中受到一定程度的抑制,在低比例羊草混播地中未受到干扰。兴安胡枝子和山野豌豆干物质产量和氮产量在混播草地总产量中所占比例小,其种群生长受到羊草强烈的抑制作用。

草地植物群落物种多样性取样强度的研究

本文以羊草（Ｌｅｙｍｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）杂类草群落和贝加尔针茅（Ｓｔｉｐａｂａｉｃａｌｅｎｓｉｓ）线叶菊（Ｆｉｌｉｆｏｌｉｕｍｓｉｂｉｒｉｃｕｍ）群落为代表，在东北松嫩平原研究了草地植物群落物种多样性的取样强度。巢式样方种面积曲线结果表明：两个群落的最小面积均为１／４～１／２ｍ２。Ｐｉｅｌｏｕ积累样方多样性指数取样数曲线结果表明：羊草杂类草群落１、１／４、１／６ｍ２正方形样方最小取样数分别在１２、２２、２８个左右；贝加尔针茅线叶菊群落分别在１０、１８、２５个左右。群落水平结构的复杂性导致取样数目的增加。当积累样方数超过最小取样数后，多样性指数取样数曲线进入平衡状态，上述３种取样面积的结果趋于一致，并在概率９５％水平差异不显著。赞成小面积大数目的取样策略。

羊草草地放牧退化演替中种群消长模型的研究

羊草草地是东北西部及内蒙东部草原区主要的天然放牧场和割草场、具有较高的经济价值，但是由于长期过度放牧，草地已严重退化井盐碱化。本文采用数学手段，以植物种群在群落中的相对优势度为，指标，用植被在放牧退化演替系列上的空间分布序列推断其在时间上演替系列的方法，研究羊草等５种植物种群的优势度随放牧退化演替消长的规律及其数学模型。羊草按Ｄ＝１２４．２ｅ￣（－０．３５Ｔ）衰退；寸草苔和糙隐子草分别按Ｄ＝２．１３Ｔ￣（３．３）ｅ￣（－０．１５Ｔ２）和Ｄ＝１．７７Ｔ￣（３．７）ｅ￣（－０．２９Ｔ２）消长，而角碱蓬和虎尾草分别按Ｄ＝０．１１ｅ￣（１．３Ｔ）和Ｄ＝０．３８ｅ￣（０．９４Ｔ）增加。

松嫩平原草地群落物种多样性与生产力关系的研究

物种多样性对生态系统功能的作用是生物多样性研究的核心领域之一 ,而生态系统生产力水平是其功能的重要表现形式。自然群落的物种多样性常与生产力密切相关 ,其相关性格局主要表现为 3种形式 ,即单调上升、单调下降和单峰关系。本研究结果支持单峰格局 ,即中等生产力水平物种多样性最高。并认为水的作用导致草地群落养分资源的空间异质性降低 ,物种竞争增大 ,从而物种多样性下降 ,但生产力明显增加。物种的共存依赖于进化上稳固的物种之间利用资源能力的交换 ,而物种在竞争能力和生产能力上的交换使具有更高生产力的物种是竞争的弱者。

三种利用类型羊草草地氮总矿化、硝化和无机氮消耗速率的比较研究

采用同位素15N库稀释技术研究了 3种不同利用类型羊草草地土壤氮的总矿化、硝化速率以及无机氮总消耗速率 ,3种类型草地分别为 :保护区 (无人为扰动 )、割草场、过度放牧地。结果表明 :4月份过度放牧场的总矿化速率最高 ,为2 1 .3μg N/ ( g土· d) ,7月份割草场的值最高 ,为 38.5μg N/ ( g土· d) ,9月份保护区最高 ,值为 1 5 .6μg N/ ( g土· d) ,总的来看 ,保护区的总矿化速率高于其它利用类型草地 ,这与土壤有机氮的含量较高有关 ,3种类型草地铵态氮的消耗速率与总矿化速率有类似的趋势。 3种利用类型草地的氮总矿化速率均以 7月份为最高 ,分别为 36 .5、38.5、2 9.8μg N/ ( g土· d)。总硝化速率放牧场最高 ,保护区、割草场、放牧场 7月份的总硝化速率分别为 1 8.6、2 1 .4 5、35 .4 5 μg N/ ( g土·d)。 3种利用类型草地中放牧场的硝态氮含量最高 。

牛粪堆积对草地影响的研究

初步研究了松嫩草地牛粪堆积对草地的影响。结果表明。草地牛粪堆积能提高土壤水分、有机质、全氮、全磷、全钾含量，降低土壤pH值，因而改善土壤理化性质．利于其周围植物生长，但只能延及到牛粪堆外围3～5cm处，牛粪堆积造成其影响范围内的草地生产力下降11．2％。在草地牛粪中共调查到大型节肢动物3目8科15种，粪食性型种类10种，直蜉金龟在4，5．6和9月为优势种．而肖秋家蝇和东方角蝇幼虫在7，8月为优势种。牛粪中种子种类较少．数量较多，主要为稗草种子，其发芽率较低。牛粪中植物种子对碱斑地植被建植有重要意义。

东北草地羊草种群生态位的研究

计测了东北松嫩草原上羊草种群的资源生态宽度、生态位宽度季节变化，羊草与其它主要植物种群的资源生态位重叠，并在不同水平梯度上做了较深入的分析。研究表明：羊草种群水分生态位宽度主要取决于羊草的资源占据比例；光生态位宽度主要依赖于光能的利用强度；营养生态位宽度主要受生境土壤养分差异的影响；羊草生态位宽度存在着季节性变化；植物种群生态位的重叠值随土壤水分与碱化度梯度呈有规律变化，生态位重叠是该地域植物共存的基础。

松嫩草地羊草种子发育进程、休眠特性及与盐碱耐性关系的研究

羊草(Leymus chinensis)是禾本科赖草属根茎型优质禾草,不但营养价值高、适口性好,而且具有较强的耐旱、耐寒和耐盐碱性。羊草既是东北松嫩平原的优势种,也是干旱与半干旱地区建植人工草地的优良草种。近年来,随着畜牧业的发展及生态环境治理力度的加大,人工羊草草地不断建植,为此,人们对羊草种子的需求量与品质的要求也越来越高。本文通过研究羊草种子的发育进程、休眠特性及与盐碱耐性的关系,一方面明确羊草种子的最适宜收获时间,为农业生产上收获高品质羊草种子提供科学依据,另一方面挖掘羊草种子的发芽潜能、深入解析抗逆机理,为提高其利用率及抗逆新品种的选育提供理论基础。主要研究结果与结论如下:(1)通过对羊草种子发育动态的研究结果表明,羊草种子在发育过程中,随着成熟度的不断提高,种子的颜色由绿色变为浅绿色,再变成黄色,最后变为棕黑色。种子千粒重不断增加,在盛花后33d达到最大值,之后趋于恒定。含水量与种子浸出液电导率则呈下降趋势,含水量在盛花后36d达到最小值,而2个试验年份电导率值有所差异,分别在盛花后27和30d达到最小值。标准发芽试验结果显示,羊草种子在盛花后39d发芽率最高,此时种子的开始发芽时间、50%种子发芽时间、发芽势等指标均为最优。尽管加速老化试验的发芽指标与标准发芽试验略有差异,但是盛花后39d的种子同样具有最强的抗老化能力。上述试验结果表明,盛花后39d羊草种子活力最高,品质最佳,是种子最适宜的收获时间。(2)不同成熟度的羊草种子对土壤埋深与盐碱胁迫具有不同的响应方式。羊草种子出苗与其后的幼苗生长能力随着种埋深度的增加而降低,1cm是最适宜的播种深度,此时的出苗率最高、出苗时间最短,并且叶片与根系长度与生物量最大;另外不同成熟度的羊草种子表现出不同的出土成苗能力,盛花后39d的羊草种子活力最大,其上述各项幼苗生长指标均为最优。种子的成熟度与盐、碱胁迫及其交互作用显著影响羊草种子的发芽率与发芽势,盛花后39d的羊草种子在胁迫下具有最高的发芽率与发芽势,特别是在高浓度(400mM)盐胁迫下,尤为明显。复萌试验结果显示,盛花后39d的羊草种子在盐碱胁迫(特别是高盐环境)解除后同样具有最高的发芽率。上述结果表明,尽管不同成熟度的羊草种子均具有发芽能力,但是盛花后39d的羊草种子出苗及抵御盐碱胁迫伤害的能力最强,这也进一步支撑了39d是羊草种子适宜收获时间这一结论。另外羊草适宜浅播,1cm是其最适宜的播种深度。(3)通过人工手段处理可以明显打破羊草种子的休眠特性。研究结果表明,除了热水浸种处理外,其余方法如浓硫酸、冷层积、PEG,GA_3,KNO_3及清水浸种均能一定程度上提高羊草种子的发芽率,发芽速率、开始发芽时间及50%种子发芽时间。但是在生产实际中,既要考虑高效性也要考虑经济耗费,结合本试验的研究结果,我们推荐在生产中采用低温浸种20d的方法来打破羊草种子的休眠,提高其发芽率。(4)稃是抑制羊草种子萌发的重要因素,但同时也一定程度提高了种子的抗盐性。通过测定稃对羊草种子吸水、脱水、不同温度条件下的发芽响应以及不同持续时间盐胁迫对种子发芽的影响,结果发现稃可以显著提高羊草种子的吸水量,并同时减缓种子在干旱环境下的脱水速率,使种子不会过度脱水而死亡。稃、不同温度处理及两者交互作用显著降低羊草种子的发芽率与发芽速率,表明稃对羊草种子萌发具有一定的抑制作用。在不同持续时间的盐胁迫处理下,未萌发的带稃种子复萌率均高于去稃种子,特别是在长时间及高盐胁迫下尤为明显,表明稃对羊草种子耐盐性起着重要的调节作用,一旦雨水、融雪等条件降低了土壤盐浓度,带稃种子就可以继续萌发出土。(5)20~30°C是羊草种子最适宜的发芽温度,高温、低温均显著降低种子的发芽率与发芽速率,并且此温度可一定程度上减缓盐胁迫与碱胁迫对种子发芽的抑制效应。随着盐、碱胁迫浓度的增加,羊草种子发芽率与发芽速率均呈下降趋势,且在碱胁迫下的下降幅度更大。在盐胁迫下,当盐浓度<200mM时,低温是影响种子萌发的主要因素,随着盐浓度的不断增加,高温则更加剧了盐胁迫对种子萌发的抑制作用;而在碱胁迫下,即使碱浓度较低,高温与其交互作用也大大加剧了对种子发芽的抑制。盐胁迫下未萌发的羊草种复萌率随盐浓度增加而增加,而在碱胁迫下则随着碱浓度增加呈先上升后下降的趋势,高浓度碱胁迫使羊草种子失去活力而死亡,并且碱胁迫下种子的复萌率低于盐胁迫,25~35°C同样不利于种子的复萌。幼苗生长对温度与盐碱胁迫交互作用的响应方式与发芽阶段相似,20~30°C同样是最适宜温度;另外,盐碱胁迫均对羊草幼苗根生长的抑制作用更强。基于以上研究结果,我们建议在初夏(7月上旬),高降雨过后,温度与土壤条件适宜的情况下进行播种,以提高羊草种子的发芽率,更好的达到恢复退化草地的效果。(6)在混合盐碱胁迫下,羊草种子的发芽率与发芽速率均随着盐浓度的增加不断下降,且碱性盐比例越大下降越明显。在250mM盐浓度下,无碱性盐的A组处理发芽率为6.5%,而其余5组处理发芽率均为0。羊草幼苗生长阶段同样受盐浓度、pH及2者交互作用影响,并且根系对胁迫伤害更敏感,所受抑制作用更强。逐级回归分析结果表明,在种子萌发阶段,盐浓度是羊草种子在混合盐碱胁迫下能否萌发的决定性因素,而一旦胚根突破种皮进入幼苗生长阶段,pH就转变为主导因素。上述研究表明,混合盐碱胁迫对羊草种子萌发与早期幼苗生长阶段的抑制机理有所不同,其中高盐浓度与高pH的交互作用对种子萌发与幼苗生长的抑制效应最强。(7)盐胁迫与碱胁迫均显著降低羊草幼苗的长度、鲜重与含水量,且碱胁迫抑制作用更强。2种胁迫均造成羊草幼苗Na^+浓度与Na^+/K^+升高,并且K^+浓度下降,但是在碱胁迫下,Na^+浓度、Na^+/K^+上升幅度与K^+下降幅度均大于盐胁迫。另外,在盐胁迫下,羊草幼苗大量积累Cl^-,有机酸含量变化不大;而在碱胁迫下,Cl^-,NO~–_3与H_2PO^-_4均呈下降趋势,而有机酸则大量积累,其中苹果酸、柠檬酸是主要的有机酸组分,可溶性糖是羊草幼苗在两种胁迫下共同的渗透调节物质。上述结果表明,碱胁迫由于具有高pH,对羊草早期幼苗生长的抑制作用更强,Cl^-与有机酸积累特征的差异表明羊草早期幼苗在盐胁迫与碱胁迫下具有不同的适应策略。

草地放牧系统优化模型的研究进展

生态学研究的定量化发展,以及环境资源管理的迫切需求,伴随着计算机的广泛使用,生态模型作为生态系统研究的重要工具,从19世纪20年代至今发展十分迅速,在生态系统研究的各个领域都有很好的应用。草地放牧系统作为生态系统重要组成部分,对其研究自然也离不开模型的应用。本研究对草地放牧系统优化模型的研究进行了评述。具体阐述了以下几个方面:1)草地放牧系统的概念以及与草地生态系统的区别与联系;2)基于环境资源的不断恶化以及生产实践的迫切要求讨论了草地放牧系统优化的意义;3)从植物生产亚系统、动物生产亚系统、管理亚系统3个方面阐述草地放牧系统优化模型的研究进展,以及其中存在的问题;4)主要集中在模型目标、技术手段和实证问题几个方面对于草地放牧系统的发展方向进行了展望。

羊草草地土壤氮的总矿化、硝化和无机氮消耗速率研究

采用管式取样法和15N库稀释技术研究了东北羊草草地土壤氮总矿化、硝化速率的季节动态 ,将其与土壤主要环境因子进行相关分析。结果表明 ,羊草草地土壤总矿化速率在 4～ 7月呈增加的趋势 ,7月份达到最高(以干土计 ,以下同 ,值为N 36 .35 μg·g-1·d-1) ,7月份以后矿化速率降低 ,7、8月份土壤中铵态氮的消耗速率大于氮的矿化速率 ;总硝化速率随土壤水分及硝化基质含量的变化而变化 ,波动性很大 ,硝化速率最高值出现在 8月份 (N 4 6 μg·g-1·d-1) ,硝态氮含量的变化趋势与总硝化速率的变化趋势相类似。

松嫩草地40余年气温、降水变化及其若干影响研究

分析了松嫩草地４０余年气温、降水的变化，评估了这些变化对土壤水分及草地生产力的影响。继而根据大气环流模式ＣＯ２倍增“平衡试验”结果评估了未来大气ＣＯ２加倍条件下降水、气温的变化对松嫩草地土壤水分及草地生产力可能产生的影响。

不同神群密度关态下羊草地上部生态场、生态势、场梯度及其季节性变化规律研究

本文通过对羊草种群与个体的定位观测与理论分析，给出了描述植物生态属性质的场特征函数──生志势和场梯度的定义，建立了羊草地上部生态场的生态势和场梯度模型。应用实验观测数据进行了模型运算，分析了草草地上部生态场随作用距离改变的生态势与场梯度变化规律。结果表明，羊草地上部场势与场源植物的相对生长速率、资源利用效力以及种群密度相失，场梯度能刻划生态势的空同变化速率，生态势和场梯度均有季节性变化特征。

草地景观视觉效果的定量评价研究——以日本北海道士幌新建草地为例

采用SD法(SemanticDifferentialMethod)定量评价了居民对不同草地景观类型的主观印象。结果表明,评价者知识结构及经历的不同对评价结果有很大影响;草地景观的视觉效果由舒适性、协调性和空间性三评价轴所构成;草地内有林地的景观类型受到很高评价,今后在草地管理上为增加草地的视觉美学价值应重点研究草地内树林的配置结构及树种构成。