贡嘎山海螺沟冰川退缩区原生演替不同阶段优势植物光合生理特征

植物光合能力反映植物获取和利用资源的能力,研究冰川退缩区原生演替不同阶段优势植物光合生理特性有助于理解植物在不同生存环境中的光合策略,阐明原生演替过程物种代替与群落演替的生理机制。以贡嘎山海螺沟冰川退缩区原生演替早、中、后3个时期中9种优势植物为研究对象,通过测定植物的光合参数等叶片功能性状,探索原生演替过程中植物光合生理特性的变化规律。结果表明,(1)随着原生演替的进行,优势植物的单位质量叶片氮含量(N_(mass))、比叶面积(SLA)、叶片气孔导度(Gs)、光饱和净光合速率(P_(max))和光合氮利用效率(PNUE)显著降低(P0.01),但水分利用效率(WUE)无显著差异(P=0.274)。(2)演替早期和中期优势植物的最大羧化速率(Vc_(max))和最大电子传递速率(J_(max))无显著差异(P0.05),演替后期优势植物的Vc_(max)和J_(max)显著降低(P0.01)。(3)演替早期到后期优势植物叶片的羧化组分氮分配比例(PC)和生物力能学组分氮分配比例(PB)显著降低(P0.01)。(4)相关性分析表明,优势植物的叶片功能性状之间具有显著的相关性,如P_(max)与SLA、N_(mass)和Gs呈显著正相关关系(P0.01),PNUE与SLA、P_(max)、PC和PB呈显著正相关关系(P0.01)。原生演替过程中植物通过调整叶片结构及光合特征等叶片功能性状以适应环境的变化,植物光合生理特征的变化和叶片功能性状之间的联系可能代表了冰川退缩区植被原生演替进行的基本生理机制。     

典型石漠化生态系统演替过程优势植物种叶片功能性状特征及影响因素

为了明确喀斯特石漠化生态系统不同演替阶段优势种的叶片功能性状特征及其影响因素,探讨石漠化梯度上优势种的适应策略,在中国南方喀斯特2个典型石漠化地区(贵州关岭-贞丰花江、毕节撒拉溪),以不同等级石漠化地区植物优势种为研究对象,运用单因素方差分析、主成分分析、相关性分析和冗余分析,对优势种叶片功能性状以及与环境因子的关系进行分析。结果表明,随着石漠化的加剧,比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和水分利用效率(WUE)呈先增后降的趋势,变化范围分别为101.89—195.68cm~2·g~(-1)、0.40—0.32g·g~(-1)、6.44—12.82μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.36—0.95mol·m~(-2)·s~(-1)和2.49—4.99μmol·mmol~(-1),而叶厚度(LT)、叶面积(LA)呈降低趋势,变化范围分别为0.35—0.18 mm和3 57.41—15.90 cm~2。环境因子中,pH(6.24—7.13)和岩石裸露率(PER)随着石漠化的加剧逐渐升高,而SWC(46.90%—29.10%)呈逐渐下降的趋势,TN、AN和AK呈现先升高后降低的趋势;TP、AP和光和有效辐射(PAR)呈先降低后升高的趋势。主成分分析显示无石漠化地区优势种具有较高的LT和LDMC,较低的SLA,而强度石漠化地区优势种具有较高的Pn、SLA,较低的LMDC。相关性分析显示SLA与Pn、Gs和WUE呈显著正相关,与LT呈显著负相关,WUE与Tr呈显著负相关;TN与AN和TP呈显著正相关,与AP呈显著负相关,PER与SWC呈极显著负相关(r=-0.62,P=0.001),与PAR呈极显著正相关。结合RDA分析,环境因子对优势种叶片功能性状和光合的影响大小为PERSWCpHTKTN,表明PER是最大影响因子,随着石漠化的演替,SWC、pH和土壤养分随之发生变化,SWC、pH、TK和TN是石漠化梯度上优势种功能性状变化的主导因素。综上,石漠化生态系统正向演替伴随着植物生境条件的改善,但优势种适应策略由演替早期的开拓型适应策略转变为演替后期的保守型适应策略。     

退化喀斯特森林群落常见植物叶片SPAD值变异特征

叶绿素含量是植物生理生化及生态调查中的一个重要测量参数,植物叶绿素含量能灵敏地反映植物生理状态及其与环境的关系。SPAD(Soil and Plant Analyzer Development)值是反映植物叶绿素相对含量的指标,一定条件下可用SPAD值代替叶绿素含量进行植物生长环境和健康水平的评估。为探讨退化喀斯特森林不同演替群落植物叶片SPAD值变异特征及其对环境变化的响应,以陈旗小流域内退化喀斯特森林群落中的常见植物为研究对象,分别对其叶片SPAD值进行了测定分析。结果表明,(1)研究区植物叶片SPAD值在13.54~24.34之间变化,平均值为18.43。植物叶片SPAD值在稀灌草丛(16.33)、藤刺灌丛(19.65)、灌木林(20.90)、乔灌过渡林(18.18)和乔木林(17.07)等不同演替阶段植物群落之间差异显著(P0.05),而在各群落内部均较稳定,表明植物叶片SPAD值的改变一定程度上是对植物生境条件的响应。(2)研究区小果蔷薇(Rosa cymosa)、火棘(Pyracantha fortuneana)、竹叶花椒(Zanthoxylum armatum)和小叶鼠李(Rhamnus parvifolia)4种植物叶片SPAD值在物种内均较稳定,但种间差异显著(P0.05),说明树种是影响植物叶片SPAD值的重要因子。(3)研究区群落类型、物种均对植物叶片SPAD值有显著影响并产生交互作用,但植物叶片SPAD值在各群落内部均较稳定,而在不同群落之间有显著差异(P0.05),表明研究区内植物叶片SPAD值的变异受环境变化等物种以外因素的影响更大。(4)研究区植物叶片SPAD值与叶片氮含量、叶面温度及生长环境的空气温度、露点温度之间均具有极显著正相关关系(P0.01),表明其变异特征是退化喀斯特森林生态系统结构和功能退化的综合体现。     

短期CO_2浓度升高对黄土高原刺槐光合日变化的影响

以黄土高原19年生刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林为对象,比较研究刺槐在环境CO_2浓度(350μmol/mol)和倍增CO_2浓度(700μmol/mol)下的净光合速率(Pn)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、水汽压亏缺(VPD)和水分利用效率(WUE)的日变化动态及日均值差异.结果显示:刺槐P_n、G_s、C_i、WUE的日变化在短期CO_2浓度升高条件下并未发生明显改变,但T_r、VPD的日进程在环境CO_2浓度下呈"双峰"曲线,而在倍增CO_2浓度下呈"单峰"曲线.短期CO_2浓度升高使刺槐G_s和T_r平均降低10.01%和8.71%,但其P_n和WUE显著提高107.47%和135.40%.本研究表明刺槐人工林在黄土高原具有较强的光合潜力与水分利用能力.(图1表2参38)     

南亚热带森林优势树种氮、磷可利用性与菌根侵染率的关系

氮(N)和磷(P)是植物生长所必需的大量元素,其供应是否充足对植物生长发育具有重要影响。菌根真菌侵染有助于植物对N、P等营养元素的吸收利用,而以往研究大多集中于草地、农田生态系统中,并多以控制实验或者室内盆栽实验为主。选择南亚热带森林演替前期与演替中期的共有优势树种马尾松(Pinus massoniana)以及演替中期与演替顶级阶段的共有优势树种木荷(Schima superba)与锥栗(Castanopsis chinensis)为研究对象,测定其菌根侵染率、根际土酸性磷酸酶活性(acid phosphatase activity,APA)、根际土以及叶片元素含量,探讨不同演替阶段森林共有优势树种N、P可利用性与菌根真菌侵染率之间的关系。结果表明:(1)马尾松菌根侵染率由演替前期的48.18%显著增加到演替中期的65.7%;木荷以及锥栗菌根侵染率分别由演替中期的57.7%、50.79%增加到演替顶级的64.03%、53.18%;(2)共有优势树种菌根侵染率与叶片磷含量呈显著负相关关系,马尾松菌根侵染率与根际土铵态氮含量呈显著正相关关系;(3)共有优势树种根际土APA、叶片N:P均随着演替的进行而升高,木荷和锥栗根际土APA分别由演替中期的8.8、9.38μmol·g~(-1)·h~(-1)显著增加到演替顶级的16.96、15.55μmol·g~(-1).h~(-1);共有优势树种根际土APA与有效磷含量存在显著负相关关系,而与根际土C:P、N:P以及叶片N:P间存在极显著正相关关系。可见,随着南亚热带森林演替的进行,磷限制的增强将使得不同演替阶段森林共有优势树种菌根侵染率升高,菌根真菌的侵染能够缓解不同演替阶段森林共有优势树种所受的磷限制。     

衡阳紫色土丘陵坡地自然恢复过程中微生物量碳动态变化

以典型的衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段为研究对象,采用空间代替时间序列方法,选用立地条件基本相似的裸荒地、草本群落、灌木群落和乔木群落等4类典型样地,分别代表群落演替进程中4个不同的演替阶段,通过调查取样和实验分析,探索不同演替阶段土壤微生物量碳（MBC）的大小与活性。结果表明：（1）土壤有机碳（SOC）与MBC呈先下降后增大的趋势,其差异在各演替阶段达显著水平（P〈0．05）,SOC与MBC呈现显著正相关关系（P〈0．05）;（2）微生物熵（MQ）与代谢熵（qC02）呈显著负相关关系（P〈0．05）,随着演替的进行,MQ整体上呈现出下降趋势,各演替阶段其值的差异达显著水平（P〈0．05）;（3）MQ与MBC呈极显著负相关（P〈0．01）,并随着演替的进行,呈现出先升后降的变化趋势,各演替阶段qCO2的差异达显著水平（P〈0．05）;（4）在演替初期,土壤有效基质逐渐降低,而在演替后期有效基质不断增加,此有利于SOC与MBC的提高,有利于土壤肥力的提高。研究结果将丰富该地区植物生态学与恢复生态学的内容,为衡阳紫色土丘陵坡地生态系统的恢复与重建提供了重要依据。     

兰州北山不同海拔3种典型绿化树种光合特性研究

光是植物光合作用的基本因子,准确分析光合-光响应曲线及光合参数是研究植物光合生理过程对环境变化响应的重要途径。利用Li-6400XT便携式光合测定仪测定了兰州北山3种典型绿化树种侧柏(Platycladus orientalis)、山桃(Prunus davidiana)和甘蒙柽柳(Tamarix austromongolica)在不同海拔梯度下的光响应曲线,并计算3个树种的光能利用效率(LUE)及水分利用效率(WUE)。通过光合生理参数探讨3个树种对不同海拔(1 600、1 800、2 000 m)的光合生理适应机制,分析影响3个树种光合速率(P_n)的主要生理生态因子。结果表明,(1)3种绿化树种在海拔2 000 m处具有较高的净光合速率(P_(nmax))和表观量子效率(AQE),而在海拔1 600 m处具有最大的光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(R_d)。(2)侧柏、山桃和甘蒙柽柳叶片蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和胞间CO_2浓度(C_i)都呈现出随海拔的增加而上升的趋势,不同树种的气孔限制值(L_s)有显著差异。(3)3树种LUE均表现为随海拔的升高而增加;侧柏和甘蒙柽柳的WUE随海拔的升高而降低,而山桃表现为在海拔1 800 m处WUE最大。(4)侧柏净光合速率(P_n)与光合有效辐射(PAR)、LUE、WUE呈显著正相关(P0.05);山桃P_n与G_s、T_r、LUE呈极显著正相关(P0.01),与WUE呈显著正相关(P0.05);甘蒙柽柳P_n与LUE、T_s呈极显著正相关(P0.01),与WUE呈显著正相关关系(P0.05)。综合分析发现,侧柏耐荫性较强但对光强的适应范围不广,适合栽培在低海拔地区;山桃可以很好利用光能,但其抗旱性能较差;甘蒙柽柳在较大的PAR范围内可以保持良好的WUE,并且其对光能的适应范围较广,可以大面积栽培。     

退化喀斯特森林群落常见植物叶片光合作用变异特征

植物的光合生理特征既与自身遗传特性有关,也受外部环境条件的影响。为探讨退化喀斯特森林不同演替群落植物叶片光合参数的变异特征及其对环境变化的响应,以陈旗小流域内退化喀斯特森林群落中的4种常见植物为研究对象,分别对其叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)等气体交换参数进行了测定分析。结果表明,(1)研究区常见植物叶片的Pn(μmol·m~(-2)·s-1)、Tr(mmol·m~(-2)·s-1)、Gs(mol·m~(-2)·s-1)和Ci(μmol·mol~(-1))的平均值分别为9.95、2.71、0.22和269.88,水分利用效率(WUE,μmol·mmol~(-1))、羧化速率(CE,mol·m~(-2)·s-1)和气孔限制值(Ls)的平均值分别为5.04、37.57和0.33。(2)Pn、Tr、Gs、Ci、Ls、CE和WUE在不同演替阶段植物群落间均有显著差异(P0.05),其中,Pn、Gs、Ci以藤刺灌丛中的最大,Tr、CE、Ls以灌木林中的最大,而WUE则以乔木林中的最高。Pn、Tr、Gs、Ci、Ls、CE和WUE在乔木林群落外的同一演替阶段植物群落中均较稳定。(3)研究区常见植物叶片的Pn、Tr、Gs、CE以竹叶花椒最大,Ls、WUE以小叶鼠李(Rhamnusparvifolia)最大,Ci以小果蔷薇(Rosacymosa)最大。Pn、Tr、Gs和CE在不同种间均有显著差异(P0.05)。除小叶鼠李、小果蔷薇的Tr和WUE、火棘的Gs以外,其余植物叶片的Pn、Tr、Gs、Ci、Ls、CE和WUE在物种内均较稳定。(4)植物叶片Pn、CE在藤刺灌丛、灌木林、乔灌过渡林、乔木林中,Tr、Gs在藤刺灌丛、灌木林、乔灌过渡林中,Ci、Ls在藤刺灌丛、乔灌过渡林、乔木林中的种间差异均较显著(P0.05),而WUE仅在藤刺灌丛中的种间差异显著(P0.05)。(5)Pn与Tr、Gs、CE,Tr与Gs、CE,Gs与Ci、CE,Ls与WUE之间均具有显著正相关关系(P0.05),WUE与Tr、Ci、Pn,Ls与Gs之间均具有著负相关关系(P0.01),表明它们之间存在着一定的平行和依赖关系。(6)研究区常见植物叶片的Pn、Tr、Gs、Ci、Ls和CE受植物种和群落类型的交互影响均极显著(P0.01),其中,Pn、Tr、Gs、CE的变异受生境条件的影响更大。     

海南热带山地雨林不同生态种组光合能力与水分利用效率

种间关联性对于研究群落结构、演化及分类具有重要意义,并在很大程度上表现了群落演替的趋势和进程。为了研究生态种组的光合生理特征及其在演替过程中的变化,在海南岛热带山地雨林3个演替阶段(前期、中期和后期)的样地内测定群落的种间联结性,并利用种间联结性划分出生态种组;应用Li-6400光合测定系统测量各生态种组在不同演替过程的最大光合速率(maximal photosynthesis rate,Pmax)和水分利用效率(WUE)。结果表明:演替前期和演替中期样地的物种总联结性指数VR分别为1.038和1.232,树种间总体呈正联结,但不显著;演替后期样地的物种总体联结性指数VR为2.238,群落总体联结性呈显著正相关。群落总体正关联性随着演替的进行而加强。每个演替阶段的种群可分为3个生态种组;第1生态种组内的物种两两之间均呈显著正联结;第2生态种组中虽然个别种之间联结性不显著,但大多数物种两两之间也形成显著正联结,某些种与第1生态种组中的种形成显著负联结;第3生态种组内种对间两两彼此独立。各生态种组的光合能力随演替的进行而逐渐降低;第1生态种组演替前期的最大光合速率显著高于中后期(P0.05);第2生态种组前期的最大光合速率显著高于后期(P0.05)。不同演替阶段,不同生态种组水分利用效率差异不显著(P0.05)。光合能力是决定生态种组的内在因素。     

西藏高寒河谷沙地不同演替阶段植被的高光谱特征

裸露沙地、稀疏草本、灌草过渡和灌丛群落是高寒沙地植被演替的主要阶段。基于大量调查划分了西藏高寒河谷沙地不同植被的演替阶段,利用美国ASD Field Spec3光谱仪野外测量了各演替阶段的高光谱信息,对比分析了主要优势沙生植物种群的高光谱特征以及不同演替阶段的光谱差异性。结果表明,籽蒿、花棒、藏白蒿、藏沙蒿、杨柴、棘豆、砂生槐和固沙草等作为植被演替阶段划分的关键优势沙生植物种,其光谱特征具有明显的差异性,主要体现在红边位置、红边形状、红谷和纤维素吸收波段处。裸露沙地在向稀疏草本、灌草过渡和灌丛群落阶段的植被演替过程中,群落的植被盖度增加,裸地面积减少,光谱反射率整体上持续增强,叶绿素吸收造成的红谷特征强化,近红外水分吸收谷增强,土壤背景光谱特征逐渐减弱,且不同演替阶段优势沙生植物种群的光谱一致性变化较大。     

黄土高原草地次生演替过程中微生物群落对植物群落的响应

采用时空替代法选取撂荒地(作为对照),自然演替20a、30 a和40a后的草地区域作为研究对象,分析黄土高原区植被恢复过程中植物群落与微生物群落特性的动态变化以及二者之间的相关性。结果表明:在草地次生演替过程中,植物覆盖度、丰富度、多样性、均匀度、生物量和生物量碳自演替初期至演替40 a分别增加了47.13%、41.20%、13.40%、10.34%、54.55%和11.85%,且均呈显著增加的趋势。随着植物群落的次生演替,细菌多样性整体呈现出显著增加的趋势,细菌相对丰度在1%以上的优势类群是放线菌(Actinobacteria)(34.8%)、变形菌(Proteobacteria)(26.0%)、酸杆菌(Acidobacteria)(15.0%)、绿弯菌(Chloroflexi)(7.5%)、芽单胞菌(Gemmatimonadetes)(8.7%)、硝化螺旋菌(Nitrospirae)(1.6%)、拟杆菌(Bacteroidetes)(2.1%)、疣微菌(Verrucomicrobia)(1.1%)和浮霉菌(Planctomycetes)(1.0%);真菌多样性在各演替阶段均呈增长趋势,但不同演替年限间没有表现出显著性差异,真菌相对丰度在1%以上的优势类群是子囊菌(Ascomycota)(67.19%)、担子菌(Basidiomycota)(16.23%)和接合菌(Zygomycota)(10.43%)。此外,微生物多样性与植物群落特性呈显著正相关,放线菌、变形菌、酸杆菌、芽单胞菌、硝化螺旋菌、浮霉菌和担子菌均与植物群落特性呈显著相关。总之,在草地次生演替过程中,植物群落是影响微生物群落的重要因素之一,二者相互联系、相互影响,共同调控着陆地生态系统的功能。     

温带荒漠植物叶片功能性状对土壤水盐的响应

植物叶片功能性状与环境因子的关系一直倍受关注。以艾比湖湿地国家自然保护区荒漠林为研究对象,布设5条30m×3 000m样带,设置30个样方,并沿土壤水分(4.20%±0.57%)、(9.69%±1.95%)、(17.59%±0.83%)和盐分(3.45±0.46)、(4.72±0.74)、(6.42±0.35)g·kg-1环境梯度系统测量了群落中植物的4种叶片性状,包括叶面积、叶厚度、比叶面积和叶绿素含量等,试图寻找干旱和盐渍化双重胁迫下物种、生活型和群落3种水平上叶片功能性状的调整策略,并对是否出现策略响应现象作出可能解释。结果表明,(1)物种水平上,只有花花柴(Karelinia caspica)和罗布麻(Apocynum venetum)的叶绿素含量与土壤盐分表现出显著线性关系,前者为正相关关系(P0.05),后者为负相关关系(P0.01);所有植物叶片厚度与土壤水分、盐分和水盐比均无显著线性关系(P0.05);罗布麻和白刺(Nitraria schoberi)的叶片面积与土壤水分和水盐比均呈显著负相关关系(P0.05),多枝柽柳(Tamarix ramosissima)与土壤盐分有显著正相关关系(P0.05);芦苇(Phragmites australis)、白刺、梭梭(Haloxylon ammodendron)和胡杨(Populus euphratica)的比叶面积与土壤水分和土壤水盐比之间有显著正相关关系(P0.05)。说明在温带荒漠区,深根系植物能利用更多资源,减弱盐害作用,更易保持叶片功能来适应盐、旱胁迫。(2)生长型水平上,沿着土壤水盐梯度(Ⅰ高水高盐-Ⅱ中水中盐-Ⅲ低水低盐),草本和乔木植物的叶片厚度均呈逐渐升高趋势,叶绿素、叶片面积和比叶面积都呈逐渐下降的趋势;灌木叶片厚度呈倒"V"型变化,叶绿素、叶片面积和比叶面积呈"V"型变化。乔木和草本权衡叶片厚度与面积之间碳投资的功能,以及灌木的丛生特性体现了温带荒漠区不同生长型植物适应不同胁迫环境的生长策略。(3)群落水平上,叶片功能性状在Ⅱ梯度下与I梯度或Ⅲ梯度之间呈显著差异;并且土壤盐分含量和土壤水分含量的解释量均较大,其中土壤盐分含量的解释量最大,为13.7%,土壤水盐比值的解释量最小,为2.4%。说明不同水盐梯度下,群落植物叶片性状梯度性的功能调节保持着资源优化配置,侧面反映出水盐异质性分布在一定程度上决定了温带荒漠区植物群落构建。     

开放式增温对粳稻光合作用和叶绿素荧光参数的影响

研究环境温度升高对粳稻光合生长的影响,对于评估未来气候变暖对北方水稻生产的影响具有重要意义。采用开放式主动增温系统(Free Air Temperature Increasing,FATI),以沈农9816和港辐粳16为试验材料,设置额定功率2 000 W的增温处理,以环境温度作为对照,从抽穗期开始,测定2个品种水稻剑叶的SPAD值、光合作用和叶绿素荧光参数。结果表明,增温处理使沈农9816剑叶SPAD值显著降低(P0.05),而对港辐粳16剑叶SPAD值无显著影响;增温处理使沈农9816在抽穗后第0~30天剑叶净光合速率(P_n)显著降低(P0.05),气孔导度(G_s)在抽穗后第0~20天也显著低于对照(P0.05),而胞间CO_2浓度(C_i)和蒸腾速率(T_r)在抽穗后第0~40天与对照无显著差异(P0.05)。港辐粳16仅在抽穗后第20天增温处理剑叶P_n、G_s、C_i和T_r显著小于对照(P0.05)。增温处理使沈农9816在抽穗后第0~30天剑叶的有效光化学量子产量(F_v′/F_m′)、实际光化学量子效率(Φ_(PSⅡ))、光化学淬灭系数(q_P)均显著低于对照(P0.05),非光化学淬灭系数(q_N)显著升高(P0.05)。港辐粳16在抽穗后第30~40天增温处理剑叶的Φ_(PSⅡ)、q_P均显著升高(P0.05),q_N显著降低(P0.05)。增温使沈农9816的每穗实粒数、结实率、千粒重和产量均显著低于对照(P0.05),而对港辐粳16的产量及构成因素无显著影响。综上所述,大气温度升高条件下,不同耐热性的粳稻品种剑叶的光合和叶绿素荧光参数的变化规律存在差异,沈农9816是热敏感品种,港辐粳16具有一定的耐热性。     

季风常绿阔叶林演替系列菌根资源及其与群落多样性的关系

随着森林生态系统的正向演替,植物物种多样性、群落结构、生产力以及土壤条件均会发生显著的变化,这些变化对菌根类型和多样性会产生不同程度的影响。为了探讨群落结构和功能的变化对菌根资源可能产生的影响,选择季风常绿阔叶林及其演替系列上的代表性森林生态系统为对象,对菌根化根系、菌根类型和菌根真菌孢子密度进行调查,并结合已有的群落信息和土壤养分状况,分析在森林演替过程中菌根资源的变化情况和可能的影响因素。结果表明:季风常绿阔叶林各演替阶段的森林生态系统中菌根化比例接近70%,但不同演替阶段森林的优势菌根类型存在明显的差异。处于演替初期的马尾松(Pinus massoniana)林以丛枝菌根为主,占菌根总数的78%;演替中期的针阔叶混交林中的外生菌根占有绝对优势,占75%,是丛枝菌根的3倍;演替顶级的季风常绿阔叶林中的外生菌根和丛枝菌根的比例相当。马尾松林的菌根真菌孢子密度最高,每20 g风干土壤中的孢子数量高达2 925个,是针阔叶混交林的2.5倍,季风常绿阔叶林的2倍。演替系列上的森林生态系统的菌根类型的差异与植物物种多样性和群落结构,尤其是林下的灌木、草本层密度存在一定的相关性,同时也受土壤养分状况的影响。马尾松林具有较丰富的草本植物和较高的草本层密度,并且该森林的土壤相对贫瘠,这些条件都有利于丛枝菌根真菌侵染草本植物的根系形成丛枝菌根并产生大量孢子。针阔叶混交林中外生菌根的优势主要受该森林中外生菌根植物在群落组成上的绝对优势影响。季风常绿阔叶林的物种丰富,群落结构复杂,因此该森林呈现了两种类型菌根优势相当的现象。该文的结果表明,随着季风常绿阔叶林演替的进行,菌根资源在类型上会出现较大的分异,而这种变化受植物物种数量、群落结构的影响,与土壤养分状况存在一定的关系,并且不同演替阶段森林生态系统影响菌根组成的因素存在差异。     

贡嘎山海螺沟冰川退缩区原生演替序列植被生物量动态

基于对贡嘎山海螺沟冰川退缩后形成的125 a的原生演替序列上不同森林群落类型的调查,以空间代替时间的方法,选取了7个典型样地(S0~S6),分别代表冰川退缩后第0、17、35、49、56、85和125年后的演替群落,探讨了不同演替阶段生态系统各组分生物量变化规律及分配特征。结果表明,群落生物量与演替阶段和乔木层优势种的组成密切相关。乔木层生物量与活植物体总生物量均随演替的进行呈显著的指数增长的趋势,分别从10.195 Mg·hm~(-2)增至366.122Mg·hm~(-2),从9.162 Mg·hm~(-2)增至332.461 Mg·hm~(-2);不同演替阶段乔木层生物量在各个层次分配中占绝对优势(89.871%),其他各层所占比例较小,总趋势为:灌木层地被层草本层,林下各层生物量分配受到群落环境影响较大。粗木质物残体量和年叶凋落物量也随着演替的进行不断积累,其中粗木质物残体量在针阔混交林阶段(S5)达到最高,年叶凋落物量则随演替的进行呈显著的指数增加的趋势。演替前60年(S0~S4),柳树(Salix rehderana)、沙棘(Hippophae rhamnoides)和冬瓜杨(Populus purdomii)等落叶阔叶树种对乔木层生物量贡献最大,演替后60年(S5~S6),乔木层生物量则主要来自冷杉(Abies fabri)和云杉(Picea brachytyla)等针叶树种(93.070%);乔木层生物量的器官分配以树干所占比例最高,为56.388%~72.658%,枝和根的比例次之,叶所占比例则最小。经过了125 a的演替,海螺沟冰川退缩区生态系统植被生物量已达到成熟林水平,生态系统结构与功能相对稳定,植被演替发展至顶级群落。     

放牧干扰对祁连山高寒金露梅灌丛草甸群落的影响

以祁连山北支冷龙岭东段南麓的甘柴滩夏季牧场集体长期混合(藏系绵羊、牦牛)放牧的高寒金露梅Potentilla froticosa灌丛草场为对象,利用空间分布代替时间演替的方法,采用方格网法取样分析调查,对不同放牧压力梯度下金露梅灌丛群落的结构、组成、物种多样性、地上生物量进行研究,结果表明:①放牧居住点由远到近,放牧压力梯度不断增加,金露梅株高、密度、覆盖度、地上生物量和丛间草地的地上生物量均有不同程度的降低,地上的总生物量降低幅度达84.77%.金露梅株高与放牧压力梯度遵循对数方程;而金露梅密度、覆盖度、丛间草本地上生物量与放牧压力梯度呈幂函数关系.②随着放牧压力梯度断增加,金露梅灌丛下层群落的物种组成及其结构有显著变化.禾本科、莎草科和杂类草植物的地上生物量均有不同程度的下降,而杂类草的地上生物量占地上草本植物总生物量的比例由56.0%上升到79.69%;莎草科生物量占地上草本植物总生物量的比例略有所上升;禾本科的地上生物量占草本植物地上总生物量的比例南31.2%下降到9.6%.     

区域尺度上麻栎叶片性状对环境因子的响应规律

叶片性状反映了植物对环境的适应能力及其自我调控能力。区域尺度上单一物种叶片功能和形态性状的变化规律尚存在争议。以25个麻栎(Quercus acutissima)天然林种群为对象,采用野外调查和室内实验相结合的方法,分析了区域尺度上比叶面积(SLA),单位叶重的氮质量分数(Nmass)、磷质量分数(Pmass)、叶氮磷比(N∶P),单位叶面积的氮质量分数(N_(area))、磷质量分数(Parea)等功能性状和叶片面积(LA)、周长(LP)、叶长度(LL)、叶宽度(LW)、叶片长宽比(L∶W)等形态性状的变化。结果表明,(1)麻栎叶片面积变化范围为28.53~59.41 cm~2;周长为31.21~47.54 cm;叶长为11.72~17.25cm;叶宽为3.41~5.46 cm;叶长宽比为2.79~3.75;比叶面积为77.38~152.71 cm~2·g~(-1);Nmass为17.90~26.20 mg·g~(-1);Pmass为0.68~1.61mg·g~(-1);N_(area)为1.42~2.63 mg·cm~(-2);Parea为0.07~0.13 mg·cm~(-2);N∶P为14.01~28.80。(2)随着海拔的增加,麻栎比叶面积、Nmass及叶宽均呈先下降后上升的二次曲线变化趋势(P0.05),而N_(area)则呈先上升后下降的二次曲线变化趋势(P0.05)。(3)麻栎叶片面积和长度随等效纬度的增加均呈先上升后下降的二次曲线变化趋势(P0.05)。(4)麻栎叶片面积、长度及宽度随年均温度的升高均呈先上升后下降的二次曲线变化趋势(P0.05)。(5)随着年均降水量的增加,麻栎叶长度呈先上升后下降的趋势(P0.05),而叶片面积与其呈显著正相关(P0.05)。叶片功能性状主要受海拔引起的水热变化的影响,而叶片形态性状则主要受到海拔、纬度及气象因子综合作用的影响。研究结果有助于揭示区域尺度上植物叶性状的变化规律及其环境机制,为预测植物性状在未来环境下的变化及适应奠定基础。     

岷山地震带山地坡面的植被演替

植被演替过程是有序进行还是随机发生,这不仅是植物生态学界一直关注的热点之一,也是植被恢复工作的一个关键问题.川西岷山地区频繁、强烈的地质构造活动常常引发滑坡,使得这些发生于不同年代的滑坡体坡面上生长着处于不同演替年限的植物群落,从而为验证植被演替模型理论提供了理想场所.选取海拔、坡度、坡向、土壤母质大致相同的17个坡面,对其植被进行群落调查,并将其划分为3个演替年限组——演替4年、演替30-60年、演替60年及以上.研究发现:(1)随着演替推进,群落的物种丰富度、均匀度指数、Shannon-Wiener指数、物种优势度均呈上升趋势,表明群落发展过程中物种显著增多;(2)从演替4年到30年这一演替早期阶段,群落明显存在着物种替代现象,但主要功能群(固氮、耐旱、耐贫瘠植物)的重要值在演替4年到演替60多年过程中并未有所下降,表明当地的环境资源条件(水分和养分)通过决定功能群构成强烈制约着坡面群落的物种集合;(3)在演替4年的群落组内,群落物种相似性系数为0.515,而在演替60多年的群落组内该值降为0.251,表明植被演替较晚阶段存在着随机过程.因此,机体论演替模型不足以完全解释当地植被演替过程.     

菟丝子寄生对黄顶菊光合作用和荧光特性的影响

菟丝子Cuscuta chinensis可以作为一种生物防除手段抑制入侵植物的生长,但其对植物光合特性的影响规律至今尚无明确定论。以菟丝子和入侵植物黄顶菊Flaveria bidentis为研究对象,分别选取自然状态下菟丝子不同程度寄生的黄顶菊(未寄生、轻度寄生和重度寄生菟丝子的盖度分别为0%、20%~30%和60%以上)测定其光合参数和荧光参数,分析菟丝子寄生对入侵植物黄顶菊光合作用和荧光特性的影响。结果表明:菟丝子重度寄生区黄顶菊的初始荧光(F_0)值最大为175.33,未寄生区F_0值最小为146.50,且重度寄生区F_0显著大于菟丝子未寄生区和轻度寄生区,而菟丝子寄生程度对黄顶菊的可变荧光(F_v)和最大荧光(F_m)没有显著性影响;未寄生区黄顶菊的PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在活性(F_v/F_0)值最大分别为0.77和3.33,且显著大于重度寄生区;重度寄生区黄顶菊的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和水分利用效率(Wue)显著小于未寄生区和轻度寄生区,重度寄生区各光合参数值相对于未寄生区分别减少了51.18%、53.93%、42.12%和14.83%,轻度寄生区黄顶菊的G_s和Wue相对于未寄生区有升高的趋势,对寄生胁迫表现出一定的耐性;黄顶菊的光合参数可塑性指数与荧光参数相比都较高,表明相对于荧光特性而言,菟丝子寄生对黄顶菊的光合作用影响更为显著。     

氮添加和干旱对呼伦贝尔草原5种植物性状的影响

植物功能性状能够反映植物对环境变化的响应,但是很少有研究同时考虑多个气候变化因子交互对植物功能性状的影响。基于氮添加(0 g·m~(-2)·a~(-1)和10 g·m~(-2)·a~(-1))和干旱(减少66%生长季(5—8月)降水量)模拟实验,测量了呼伦贝尔草原5种优势植物的叶片形态学特征、叶片化学计量学特征以及植被高度等多个指标,探讨了呼伦贝尔草原植物对于土壤养分和水分变化的响应。结果表明,(1)干旱能够促进氮添加对土壤可利用氮特别是硝态氮含量的提升。(2)氮添加显著增加叶片N含量,降低叶片P含量,增加叶片氮磷比;干旱降低叶片N含量和叶片P含量,对叶片氮磷比影响不显著;植物叶片N、P含量受氮添加和干旱交互作用的显著影响,并在氮添加情况下施加干旱能够进一步增加P素对植物生长的限制作用。(3)氮添加处理下植物倾向于采取资源获取型策略,增加高度和比叶面积(SLA),降低叶片干物质含量(LDMC);干旱处理下植物倾向于资源保守型利用策略,降低高度和SLA,增加LDMC和叶片C含量;而植物高度、SLA、LDMC和叶片C含量不受氮添加和干旱交互作用的显著影响。研究表明,草地生态系统氮、水循环之间存在偶联关系,两者共同影响了植物养分吸收,决定植物叶片化学计量特征;而氮添加对植物资源利用策略影响更多的受到土壤水分调节。该研究强调在未来的气候变化研究中,需要同时考虑多个气候变化因子及其交互作用对植物功能性状的影响,并且需要考虑不同维度的功能性状的响应,才能更全面更准确地评估并预测生态系统功能的变化。