家畜采食对草地植物多样性变化的响应与行为适应机制研究

项目来源：

项目经费：21.0万

项目负责人：

项目简介：基于对植物多样性与生态系统功能关系这一重大科学问题的关注，以及对草食动物是探索植物多样性-生态系统功能之间关系不可忽视的关键因素的认识，本研究拟以大型草食家畜-绵羊作为研究对象，结合天然草地受控放牧实验与舍饲自助餐实验，通过比较研究法，在动物采食行为特征、生产性能状况和营养状况三个层面，开展绵羊对植物多样性变化的响应实验研究；分别从物种多样性、物种均匀度、功能群多样性、功能性物种以及不同功能物种组合效应等角度全面地分析植物多样性变化对绵羊采食影响的作用机制；同时探讨放牧家畜对复杂多变采食环境的行为适应对策，揭示放牧家畜的采食策略；本项目从植物多样性角度开展动物采食行为研究工作，不仅对于深化动物采食理论、有效地进行草食家畜放牧管理，提高草食动物生产，同时对恢复或维持植物多样性、保护草地生态系统的服务功能等方面都具有重要的理论价值和实际指导意义。

羊草花芽分化机理与主要调控因子研究

项目来源：

项目经费：20.0万

项目负责人：

项目简介：羊草是一种以根茎进行营养繁殖为主的多年生禾草。在自然状态下，有性繁殖力弱。如何提高羊草种子产量，涉及到生态环境治理、畜牧业发展等目前亟待解决的重大问题。抽穗率低是影响羊草种子产量的瓶颈，它直接受控于花芽(幼穗)分化的数量与质量。为此，本项目进行了羊草花芽分化的解剖学、生理生化学和主要调控因子的研究，并取得了在整个生长季，营养芽和花芽均存在，但春秋两季是花芽分化和发育的高峰，秋季分化和发育花芽的早晚和多少，是限制羊草种群抽穗整齐度和抽穗率的要因；羊草部分营养枝茎尖分生组织已完成由营养生长向生殖生长的转变，部分羊草营养枝是"没有抽穗的生殖枝"；为了提高当年和下一年羊草种子的产量，可分别采用在春季的5月中旬～6月中旬施肥，以及上一年秋季的8月上旬～10月上旬进行浇水的调控技术措施；羊草母株以产生低比例根茎芽和高比例分蘖芽的扩展和丛生联合生长方式，以年内和年间的芽、子株、母株之间的不断循环，年复一年地维持着种群的无性繁殖和有性繁殖机制等多项新的重要结果。为阐明花芽分化的机理与机制，全面揭示内、外在因子影响花芽分化发育规律，提高羊草种子产量提供了科学基础理论依据。

松嫩草地植物群落根系动态及光合产物分配对降雨和增温的响应机制

项目来源：

项目经费：30.0万

项目负责人：

项目简介：本项目基本上按照项目计划书规定的时间段和内容，主要结合采用向内生长土芯法和微根窗法，对东北松嫩草地在不同降雨量和增温条件下，地下生态学过程进行了深入研究。通过本研究较准确的量化松嫩草地地下净生产力及根系周转速率，也揭示控制地下净生产力形成、根系周转速率及光合产物分配模式的生理生态学机制。研究发现在不同降雨梯度上增加降雨显著地增加地上、地下净生产力，也显著地增加了光合产物的地下分配量，同时根系的周转有加快的趋势。而减少降雨对地上、地下净生产力、光合产物的地下分配以及根系的周转影响不十分显著。说明松嫩草地生产力对减少降雨有强的弹性，有很高的稳定性，根据IPCC报告，北纬40-50度在未来有降雨增加的趋势，因而增加降雨能够增加地上、地下生产力对当地的草原牧业是一个利好因素，同时也能够增加松嫩草地土壤碳的封存量，因为根系是土壤有机质的重要的来源。同时增温对地上净生产力影响不显著，而增温显著地增加地下净生产力，同时植被的地下光合产物分配量增加，根系的周转加快。同时增温和降雨量有很高的耦合作用，只有在降雨较丰沛的年份，增温对地下净生产力和周转的影响才越明显。这些基本数据对理解维持草地生态系统的稳定性的机制、有效地进行草地生态系统管理以及推动草地根系生理生态学发展都具有极其重要的理论价值与实际指导意义。本项目培养博士研究生一名，硕士研究生3名，主持一次根系研讨会，参加3次国际会议，访问了美国堪萨斯州立大学，德国霍恩海姆大学教授到东北师大松嫩草原站进行了访问。发表SCI论文1篇，国际会议论文3篇，还有两篇SCI论文已经投稿。

东北草原异质生境芦苇生活史策略及适应调节机理

项目来源：

项目经费：30.0万

项目负责人：

项目简介：芦苇是一种世界广布的禾本科植物，经济价值和生态价值均较高。在东北草原旱湿和盐碱异质生境系列开展芦苇生活史策略及适应调节的种群生态和生理生态学的比较实验或原位取样研究，内容包括异质生境芦苇种群营养分株与生殖分株可塑性生长及空间变化规律、分株生产力、构件物质分配规律、不同龄级根茎可溶性碳水化合物组成和含量的季节动态；盐碱胁迫下种子萌发、幼苗生长及苗期耐受性生理特性；异质水分生境系列天然营养株耐受性生理特性、芽库芽流、根茎与芽的年龄结构等。在天然异质生境系列芦苇种群时空动态的研究中，揭示了营养分株与生殖分株生长与物质分配的季节动态、空间可塑性、差异性及普遍异速生长与分配的规律性；构建了芽流模型。发现了各异质生境芦苇种群根茎均由6个龄级组成，并且休眠芽比率和已萌芽比率均随着龄级的增加呈明显的逆向变化，即休眠芽比率呈极显著直线下降，萌发芽比率则呈极显著直线增高，以及各龄级的死亡率均处于较低水平并不呈现规律性变化。揭示了生长季初期不同龄级根茎营养物质储藏力及随着龄级增加的变化规律。在芦苇种群生活史格局调节中，揭示了根茎和芽等构件结构、分株生产力及构件物质分配等种群数量特征对生境异质性环境因子变化的响应及其调节规律。建立了植物生长、繁殖、分配、芽流定量分析方法。在生理生态原位取样研究中，获得了芦苇根茎长寿和衰老的物质积累与糖分维持的证据，揭示了诸如脯氨酸、可溶性糖、丙二醛、超氧化物歧化酶（SOD）以及过氧化物酶（POD）等对旱地和盐碱胁迫逆境中芦苇长期生存和持续更新的生理调节作用；揭示了芦苇种群营养分株叶片光合色素含量在异质生境间和不同叶龄间的差异、不同叶龄的空间和时间变化规律。在模拟实验研究中，发现了盐、碱两种胁迫下芦苇种子的萌发率均随着胁迫浓度的增加呈极显著的线性减少。获得了盐胁迫对芦苇种子萌发的抑制作用强于碱胁迫，但碱胁迫对胚芽和胚根的抑制作用强于盐胁迫的重要结果。发表相关论文9篇，2篇被SCI收录，6篇发表在国内核心刊物，1篇发表在国内一般刊物。有6名研究生参加本项目研究，1人已获得博士学位，1人已获得硕士学位。