模拟增温效应对矮嵩草生长特征的影响

基于国际冻原计划(ITEX)模拟增温效应对植物影响的研究方法,将温棚按从小到大的顺序设为A、B、C、D、E 5个梯度水平,研究了矮嵩草(Kobresia humilis)植株的分蘖数、叶片数、高度、生物量以及重要值对温度升高的响应.结果表明:温度(地表温度和地温)随温棚的减小而升高,最高的A温棚内地表温度和地温分别比对照提高2.35℃和2.13℃;分蘖数在E温棚中增加最多,且分别与B、A温棚间差异分别达到显著水平和极显著水平,A～E温棚间分蘖数的变化与棚内温度呈负相关,且与地温呈显著相关;叶片数的变化趋势与分蘖数一致, A～E温棚间叶片数与温度呈极显著负相关;叶片高度随温度的增加而升高,A温棚极显著高于E温棚和对照,处理间叶片高度变化与温度呈极显著正相关;生物量、重要值与温度呈显著负相关.

青藏高原两种草甸地表通量季节变化特征

2003年1月-2004年7月运用涡度相关法技术研究青藏高原金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸(SWM)和藏嵩草(Kobresia humilis)沼泽化草甸(SRM)的地表通量。结果表明：二者地表湍流通量都具有明显的季节变化和日变化，其中感热通量以4月最大，1月最小，而潜热通量则以5月最大；感热通量随着季节的变动而显著变化，在相同月份中沼泽化草甸白天最大值大于灌丛草甸，日变化振幅比灌丛草甸强；白天潜热通量达到最大值的时间和波动强度因季节不同而各异，在非生长季节白天最大值在13～15 h，日波动较弱，生长季节最大值在12 h，日波动较强；高寒草甸地表湍流通量与温度间存在着线性关系；不同季节感热通量：沼泽化草甸>灌丛革甸，而潜热通量与感热通量各异，在1月沼泽化革匈>灌丛草甸，在4和10月，沼泽化草甸<灌丛草甸，在7月二者基本一致。

青藏高原矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸CO2通量变化与环境因子的关系

利用涡度相关技术观测了青藏高原两个典型的生态系统即矮嵩草（Kobresia humilis）草甸和金露梅（Potentilla fruticosa）灌丛草甸的CO2通量，并就2003年8月份的数据，分析了生态系统通量变化与环境因子的关系。8月份是这两个生态系统的叶面积指数达到最高也是相对稳定的时期，在此期间矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸净碳吸收量分别达56．2和32．6g C•m^-2，日CO2吸收量最大值分别为12．7μmol•m^-2•s^-1和9．3μmol•m^-2•s^-1，排放量最大值分别为5．1μmol•m^-2•s^-1和5．7μmol•m^-2•s^-1。在相同光合有效光量子通量密度（PPFD）条件下，矮嵩草草甸CO2吸收速度大于金露梅灌丛草甸；在PPFD高于1200μmol•m^-2•s^-1。的条件下，随气温增加，两生态系统的CO2吸收速度都下降，但矮嵩草草甸的下降速度（-0．086）比金露梅灌丛草甸（-0．016）快。土壤水分影响土壤呼吸，并且影响差异因植被类型不同而不同。生态系统日CO2吸收量随昼夜温差增加而增大；较大的昼夜温差导致较高的净CO2交换量；植物反射率与CO2通量之间存在负相关关系。

青藏高原几种高寒植物的抗寒生理特性

研究了青藏高原高寒地区3种多年生植物在生长过程中植物叶组织的可溶性糖、脯氨酸和丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性的变化及其生理特性。结果表明；矮嵩草（Kobresia humilis）、垂穗披碱草（Elymus nutans）和黑褐苔草（Carex atro-fusca）叶中的可溶性糖含量随着生长期的进程而增加；脯氨酸含量的变化因植物种类的不同而表现各异，其中在各生长期．垂穗披碱草的脯氨酸含量均高于矮嵩草和黑褐苔草，并在草盛中期表现出明显的差异；3种高寒植物叶片中的丙二醛（MDA）含量随着生长季和气温的变化而呈现不断增加的趋势；3种植物中的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性表现出随生长期和气温变化而改变的趋势，但黑褐苔草的2种膜保护酶活性最高，垂穗披碱草的次之．矮嵩草最低。可见，在不同生长季，这3种高寒植物的抗寒生理反应或低温适应方式可能是多途径的．其中在抗寒物质代谢、膜脂过氧化能力和抗氧化酶系统等方面，有生理反应的共同规律和各自特有的生理抗寒特性．其适应性与抗逆性有所不同，这种差异和生理特性可能与高寒植物的遗传特性和极端高寒低温环境胁迫有关。

长期增强UV-B辐射对高寒草甸植物光合速率和抗氧化系统的影响

研究了在野外自然条件下，长期增强UV-B辐射对高寒草甸3种典型植物矮嵩草（Kobresia humilis）、垂穗披碱草（Elymus nutans）和钉柱委陵菜（Potentilla saundersiana）光合放氧速率、光合色素和抗氧化系统的影响。结果表明：长期增强UV-B辐射对3种植物的净光合速率没有明显影响。增强UV-B辐射下，3种植物的叶绿素含量变化不同，Chla／b值，类胡萝卜素（Car）含量，Car／Chl值与对照相比都有升高，说明植物叶片的光合能力、吸收紫外线的能力增强以及忍受逆境能力均有增强，从而产生光保护，有利于光合作用正常进行。由于3种植物膜脂过氧化程度的不同及SOD活性的普遍抑制，植物经受了氧化胁迫。垂穗披碱草叶片GSH含量显著七升，矮嵩草的形态矮小及钉柱委陵菜GSH含量与POD活性显著上升，都能减轻它们所经受的氧化胁迫，使光合器官免受损伤。所以，这些保护性色素的积累和抗氧化系统内部的协同作用可能是高寒草甸植物光合作用正常进行的重要原因。

Carbon Dioxide Exchange Between the Atmosphere and an Alpine Shrubland Meadow During the Growing Season on the Qinghai-Tibetan Plateau

In the present study, we used the eddy covariance method to measure CO2 exchange between the atmosphere and an alpine shrubland meadow ecosystem (37°36'N, 101°18'E; 3 250 m a.s.l.) on the Qinghai-Tibetan Plateau, China, during the growing season in 2003, from 20 April to 30 September. This meadow is dominated by formations of Potentilla fruticosa L. The soil is Mol-Cryic Cambisols. During the study period, the meadow was not grazed. The maximum rates of CO2 uptake and release derived from the diurnal course of CO2 flux were -9.38 and 5.02 μmol•m-2•s-1, respectively. The largest daily CO2 uptake was 1.7 g C•m-2•d-1 on 14 July, which is less than half that of an alpine Kobresia meadow ecosystem at similar latitudes. Daily CO2 uptake during the measurement period indicated that the alpine shrubland meadow ecosystem may behave as a sink of atmospheric CO2 during the growing season. The daytime CO2 uptake was correlated exponentially or linearly with the daily photo synthetic photon flux density each month. The daytime average water use efficiency of the ecosystem was 6.47 mg CO2/g H2O. The efficiency of the ecosystem increased with a decrease in vapor pressure deficit.

矮嵩草草甸生物量季节动态及其与气候因子的关系

测定高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸地上、地下生物量季节动态,分析生物量季节动态与气候因子的相关性,建立了地上生物量动态变化的模拟模型.结果表明:高寒矮嵩草草甸地上生物量动态变化历经萌动期、返青期、旺盛生长期、稳定期和折损减少期等5个阶段;地下生物量自5-9月表现出升高-降低-升高的变化规律,且变化幅度较高;2003年地下净生产量633.46 g/m2,周转率0.3193;利用海北高寒草甸多年观测资料,建立了气象因子影响植被年生产量的预报模型.

Comparative study on CO2 emissions from different types of alpine meadows during grass exuberance period

Potentilla fruticosa scrub, Kobresia humilis meadow and Kobresia tibetica meadow are widely distributed on the Qinghai-Tibet Plateau. During the grass exuberance period from 3 July to 4September, based on close chamber-GC method, a study on CO2 emissions from different treatments was conducted in these meadows at Haibei research station, CAS. Results indicated that mean CO2emission rates from various treatments were 672.09+152.37 mgm-2h-1 for FC (grass treatment); 425.41+191.99 mgrn-2h-1 for FJ (grass exclusion treatment); 280.36+174.83 mgrn-2h-1 for FL (grass and roots exclusion treatment); 838.95+237.02 mgm-2h-1 for GG (scrub+grass treatment); 528.48+205.67 mgm-2h-1for GC (grass treatment); 268.97 ±99.72 mgm-2h-1 for GL (grass and roots exclusion treatment); and 659.20±94.83 mgm-2h-1 for LC (grass treatment), respectively (FC, FJ, FL, GG, GC, GL, LC were the Chinese abbreviation for various treatments). Furthermore, Kobresia humilis meadow, Potentilla fruticosa scrub meadow and Kobresia tibetica meadow differed greatly in average CO2 emission rate of soil-plant system, in the order of GG＞FC＞LC＞GC. Moreover, in Kobresia humilis meadow,heterotrophic and autotrophic respiration accounted for 42% and 58% of the total respiration of soil-plant system respectively, whereas, in Potentilla fruticosa scrub meadow, heterotrophic and autotrophic respiration accounted for 32% and 68% of total system respiration from G-G; 49% and 51%from GC. In addition, root respiration from Kobresia humilis meadow approximated 145 mgCO2m-2h-1,contributed 34% to soil respiration. During the experiment period, Kobresia humilis meadow and Potentilla fruticosa scrub meadow had a net carbon fixation of 111.11 grn-2 and 243.89 grn-2,respectively. Results also showed that soil temperature was the main factor which influenced CO2 emission from alpine meadow ecosystem, significant correlations were found between soil temperature at 5 cm depth and CO2 emission from GG, GC, FC and FJ treatments. In addition, soil moisture may be the inhibitory factor of CO2 emission from Kobresia tibetica meadow, and more detailed analyses should be done in further research.

克隆植物矮嵩草在放牧选择压力下的风险分散对策研究

对不同放牧强度下高寒矮嵩草草甸建群种矮嵩草Kobresia humilis构件数量的季节动态、构件数量和生物量的表型变化及死亡概率变化进行了研究.家畜放牧试验设4个放牧强度处理,于1999-2001年在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站的矮嵩草草甸内进行.研究表明,增加放牧强度会延迟部分分蘖抽秆开花,未影响所测其他性状的季节动态特征;每分株分蘖数、死分蘖数、叶片数和死叶片数均随放牧强度增加而显著提高,秆及死秆数在放牧处理间无显著差异,秆百分比、每分蘖秆质量及每分蘖地上生物量随放牧强度增加而显著下降;不放牧的对照处理中分蘖和分株死亡的概率大于重度放牧处理,在同一放牧处理中,分蘖死亡概率大于分株死亡概率,而分株死亡概率又大于源株死亡概率;构件较大的表型变化、分蘖的死亡以及贮藏资源共同构成了矮嵩草无性系风险分散对策.

青藏高原高寒嵩草草甸基本特征的研究

就青藏高原高寒嵩草草甸生态系统中主要3种植物群落类型:矮生嵩草Kobresia humilis草甸、小嵩草K.pygmaea草甸和藏嵩草K.tibetica沼泽化草甸的环境特征、种类的组成及数量特征、生物量的分布及季节的动态等进行阐述,并对其初级生产力的提高和可持续利用及发展进行分析,提出应对措施.

高寒草甸不同草地类型功能群多样性及组成对植物群落生产力的影响

对不同类型草地功能群多样性和组成与植物群落生产力之间的关系进行了探讨.结果表明:(1)在矮嵩草(Kobresia humlis)草甸和金露梅(Potentilla froticosa)灌丛中,豆科植物的作用比较明显,而其他功能群植物的作用较弱.(2)在藏嵩草(Kobresia tibetica)沼泽化草甸和小嵩草(K. pygmaca)草甸中,虽然杂类草、C3植物和莎草科植物功能群的生产力占群落初级生产力的比例较大,但二者在统计上没有显著性差异,这表明群落生产力除受物种多样性的影响外,也受物种本身特征和环境资源的影响,更主要的是受到功能群内物种密度和均匀度的影响,即功能群组成比功能群多样性更能说明对生态系统过程的影响.(3)不同类型草地群落植物功能群盖度与群落初级生产力呈显著的线性相关.(4)不同类型草地群落生产力与功能群内物种数的变化均表现为单峰曲线关系,即功能群内物种数处于中间水平时,群落生产力最高。

青藏高原5种牧草木质素含量及其体外消化率研究

在海拔高度3200 m的中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站选取羊茅（Festuca ovina）、早熟禾（Poa annua）、（上艹下洽）草（Koeoeriacristata）以及莎草科的矮蒿草（Kobresia humilis）、黑褐苔草（Carex alrofusca)5种青藏高原重要牧草品种，分别测定羊茅、早熟禾、（上艹下洽）草、矮蒿草茎、矮蒿草叶、黑褐苔草茎和黑褐苔草叶的木质素含量，并采用二级离体培养法测定其体外消化率，比较不同牧草间木质素含量及消化率差异。1999和2000年两年的实验结果表明，牧草木质素含量与其体外消化率之间为极显著负相关（P<0.01）；就同种牧草不同器官而言，牧草茎的木质素含量明显高于叶，其降解率较低；3种禾本科牧草及2种莎草科牧草不同牧草品种间木质素含量和体外消化率差异不显著。

青藏高原不同海拔矮蒿草抗氧化系统的比较

对生长在青藏高原不同海拔自然生境下的多年生典型抗寒植物－矮蒿草（Kobresia humilis）的抗氧化系统进行了比较研究。结果表明，矮蒿草的叶组织中，非酶抗氧化系统物质脯氨酸（Pro）和抗坏血酸（AsA），随着海拔升高具有明显的增加趋势。在抗氧化酶系统中，过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均随海拔的升高，而明显增强。但叶中的超氧化物歧化酶（SOD），随着海拔的升高，其活性有下降趋势，三者变化趋势并不一致。高海拔矮蒿草的植株与低海拔的植株相比，叶细胞内的膜脂过氧化加剧，丙二醛（MDA）含量明显增。细胞可溶性蛋白也随海拔升高显著增加。根中的抗氧化系统变化与叶中的有所不同。根中AsA含量随海拔而显著升高，且较叶中的增加明显，但Pro含量则有所减少。根中的CAT和POD活性变化与叶中的变化趋势基本一致，且随海拔高度的增加，根中的CAT活性较叶中的变化更为明显。而根中的SOD活性变化不如叶中明显，MDA含量随海拔增高，其变化趋势比叶中的小。可见，青藏高原典型抗寒植物矮蒿草体内的两类抗氧化系统，在不同海拔条件下可能存在互补协同的调节作用，这可能是矮蒿草适应或抵抗高原极端高寒低温和强UV－B辐射等环境胁迫的重要生理机制之一。

高寒草甸小嵩草种群繁殖生态学研究

研究从繁殖生态学的角度对高寒草甸小嵩草（Kobresia pygmaea）种群进行了初步研究。结果表明：小嵩草属寒冷中生密丛短根茎地下芽植物，在高寒生境中采用以营养繁殖为主、有性繁殖为辅的繁殖策略，具体体现在以下几个方面：啼然小嵩草种子产量达4553.8粒/m~2，但种子萌发率较低，室内和野外萌发率分别仅有4%和1%，经氢氧化钠溶液和赤霉素溶液处理后的种子萌发率分别为1%和2%，而剥去种皮后种子萌发率达52.6%，种皮坚硬是造成种子萌发率低的主要原因；进入种子库、保留至返青期且具有活性的种子仅占种子总数的24.35%，其室内萌发率仅有3%，而在野外理论实生苗仅为11.09个/m~2，与此相反小嵩草营养繁殖所形成的新个体数为6256.25个/m~2，远远多于种子萌发所形成的实生苗数。此外，小嵩草营养繁殖效力也远高于有性繁殖效力，营养繁殖效力占总繁殖效力的90.92%。

高寒矮嵩草草甸植物类群对模拟降水和施氮的响应

研究了青藏高原高寒矮嵩草（Kobresia humilis）草甸植物类群对模拟夏季增减雨量、冬春增雪以及增施氮肥下的响应。结果表明：1999年模拟减少降雨20％－40％和增加雨量20％－40％下禾草类、杂类草和莎草类的综合优势比（SDR）和地上生物量变化均不显著。冬春增雪100％有利于禾草类夏季的生长，冬春增雪对植物类群的影响大于夏季雨量的增加。夏季增施氮150kg·hm^-2和增施氮300kg·hm^-2禾草类的盖度比、高度比、SDR和地上生物量明显增大，而杂类草的盖度比和高度比、SDR及地上生物量在施氮300kg·hm^-2下显著减低，在施氮150kg·hm^-2水平上禾草类的生物量的增加与杂类草生物量的降低存在相互补偿的作用机制。在水分资源不利的（如减少雨量）的干扰下，其敏感性表现为杂类草大于禾草类，莎草类最小。莎草类植物对各种处理下响应不敏感,也说明它对资源环境的波动有很强的适应性。缺水年（1999年）模拟增加雨量20％－40％的条件下，可缓解降水量减少的影响，相反模拟减少雨量20％－40％会增强干旱的影响程度。