研究具有邻近分布的近缘类群的遗传分化和谱系筛选对于进一步揭示物种形成机制具有重要意义。该文以沙棘属(Hippophae)临域分布的两个类群, 江孜沙棘(H. gyantsensis)和云南沙棘(H. rhamnoides subsp. yunnanensis)为研究对象, 进行群体水平上的母系分化研究。前一个种分布于西藏的中西部, 而后者主要分布于青藏高原东南部的云南西北部、四川西部和西藏东南部。两个类群在叶和果实性状存在明显区别。叶绿体在沙棘属植物中为母系遗传。共研究了两个类群14种群109个沙棘个体的叶绿体trnL-F、trnS-G序列; 序列排序后共发现11种单倍型, 江孜沙棘和云南沙棘分别有7种和6种, 两种单倍型为两个类群共享。分支分析和嵌套进化分析进一步表明, 两个类群之间的单倍型相互交错, 单倍型分化与形态上划分的两个类群不一致, 表明它们之间具有十分复杂的谱系筛选过程。这些发现明显不支持以前提出的有关江孜沙棘系统位置的假设。但是, 目前所获得的证据不能区分该物种究竟是通过异域分化还是同倍性杂交起源的。不同种群固定特有单倍型表明, 两个类群都在最后一次冰期可能存在多个避难所。

全面收集中国北方温带干旱–半干旱地区5种主要锦鸡儿植物的地理分布资料, 利用ArcGIS 9.0软件绘制现状分布图, 发现小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、中间锦鸡儿(C. intermedia)和柠条锦鸡儿(C. korshinskii)在空间上呈现出从东到西的地理替代分布格局, 继续向西南方向则分布有藏锦鸡儿(C. tibetica), 向西北方向分布有狭叶锦鸡儿(C. stenophylla), 但它们的分布范围又有一定的重叠。整理5种锦鸡儿分布区内的气象台站长期记录, 选择计算15个具有重要生物学意义的水热指标值; 进而用方差分析、多重比较和因子分析相结合的方法, 研究控制这5种锦鸡儿地理分布的主导驱动因子。结果表明: 控制小叶锦鸡儿和中间锦鸡儿间地理分布差异的主导因子是水分因子, 特别是湿度; 水分因子同样是控制中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿间地理分布差异的主导因子, 特别是生长季及年降水量; 控制柠条锦鸡儿和藏锦鸡儿间地理分布差异的主导因子是夏季高温, 控制柠条锦鸡儿和狭叶锦鸡儿地理分布差异的是冬季低温。运用耦合BIOCLIM模型的软件包“DIVA-GIS”模拟预测这5种锦鸡儿的现状潜在分布区及未来气候变化的影响, 结果表明: 现状潜在分布区与实际分布区均有很好的一致性; 在CO₂浓度加倍的未来气候情景下, 5种锦鸡儿植物都会向北大幅度迁移, 在我国的分布范围均缩小, 分布格局发生显著变化。用ROC曲线和Kappa统计值法验证模型表明, BIOCLIM的模拟精度较高。

从植被指数分布与气象因素、地质地层和地质水文的关系入手, 利用遥感解译和地理信息系统的空间分析功能, 分析了不同尺度下, 气候因素、地质水文因素、基质和地貌等对鄂尔多斯高原植被盖度分布的影响。指出: 在区域尺度上, 研究区植被盖度分布主要受降水影响, 植被盖度呈从东南到西北逐渐减少的趋势; 高盖度植被主要分布在冲洪积地貌和丘陵地貌区。局部分析, 库布齐沙漠东向延伸的存在与发展与区域型断层的存在有密切的联系; 毛乌素沙地中的高盖度植被分布受地形和基质岩性组合的综合影响, 主要分布在第四系湖积物和第四系冲积物等渗水性差的基质上, 尤其集中分布于凹陷的湖相沉积。

生物量和叶面积指数(LAI)是描述作物长势的重要参数, 叶干重和LAI的实时动态监测对小麦(Triticum aestivum)生长诊断和管理调控具有重要意义。为分析多种高光谱参数估算小麦叶干重和LAI的效果, 建立小麦叶干重和LAI的定量监测模型, 该研究连续3年采用不同小麦品种进行不同施氮水平的大田试验, 于小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定叶片叶干重和LAI。试验结果显示, 小麦叶干重和LAI随施氮水平的提高而增加, 随生育进程呈单峰动态变化模式。小麦叶干重和LAI与光谱反射率间相关性较好的区域主要位于红光波段(590~710 nm, r<-0.60)和近红外波段(745~1 130 nm, r>0.69)。对于不同试验条件下的叶干重和LAI, 可以使用统一的光谱参数进行定量反演, 其中基于RVI (810, 560)、FD755、GM1、SARVI (MSS)和TC3等光谱参数的方程拟合效果较好。经不同年际独立试验数据的检验表明, 以参数RVI (810, 560)、GM1、SARVI (MSS)、PSSRb、(R_750-800/R_695-740) -1、VOG2和MSR705为变量建立的叶干重和LAI监测模型均给出较好的检验结果。因此, 利用关键特征光谱参数可以有效地评价小麦叶片生长状况, 尤其是光谱参数RVI (810, 560)、GM1和SARVI (MSS)可以对不同条件下小麦叶干重和LAI进行准确可靠的监测。

生物多样性与生态系统功能之间的关系及其形成的内在机制还存在很多争议。为了揭示植物群落生产力形成的生态学机制, 采用盆栽方法探讨了物种多样性、物种属性以及施肥水平与植物群落生产力之间的关系。研究结果显示: 在不施肥和每盆施5.0 g磷酸二铵的条件下, 随着物种多样性的增加, 地上生物量增加不显著; 在每盆施10.0 g磷酸二铵的条件下, 随着物种多样性的增加, 地上生物量显著增加。相对于中华羊茅(Festuca sinensis)而言, 垂穗披碱草(Elymus nutans)和垂穗鹅观草(Roegneria nutans)对群落生产力的贡献较大, 但在不同施肥水平和播种密度下, 其影响不完全相同。这表明物种多样性对群落生产力的影响随着土壤肥力的变化而变化; 并且植物群落生产力受组成群落的物种属性影响较大, 而物种属性又与特定时间和特定生境下资源的利用方式相联系。在高肥力水平下, 物种多样性之所以对群落生产力具有正效应, 可能是因为高肥力水平增加了可利用的生态位空间, 最终仍体现在物种组合上。因此, 植物群落的生产力与物种多样性之间没有必然的联系, 而与土壤肥力和土壤肥力决定的物种属性有关。

亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)和马尾松(Pinus massoniana)在我国森林资源中占有十分重要的地位, 研究它们的土壤与表层凋落物的呼吸有助于了解它们的碳源汇时空分布格局及碳循环过程的关键驱动因子。采用Li-Cor 6400-09连接到Li-6400便携式CO₂/H₂O分析系统测定湖南两种针叶林群落(2007年1月至12月)的土壤呼吸及其相关根生物量和土壤水热因子。研究结果表明: 杉木和马尾松群落中土壤呼吸的季节变化显著, 在季节动态上的趋势相似, 都呈不规则曲线格局, 全年土壤呼吸速率平均值分别为186.9 mg CO₂·m^-2·h^-1和242.4 mg CO₂·m^-2·h^-1。从1月开始, 两种群落的土壤呼吸速率由最小值33.9 mg CO₂·m^-2·h^-1和38.6 mg CO₂·m^-2·h^-1随着气温的升高而升高, 杉木群落到7月底达到全年中最大值326.3 mg CO₂·m^-2·h^-1, 而马尾松群落到8月中旬达到最大值467.3 mg CO₂·m^-2·h^-1, 土壤呼吸的季节变化与土壤温度呈显著的指数相关, 土壤温度可以分别解释土壤呼吸变化的91.7%和78.0%, 和土壤含水量呈二次方程关系, 土壤含水量可以解释土壤呼吸变化的5.4%和8.4%。由土壤呼吸与土壤温度拟合的指数方程计算Q₁₀值, 杉木和马尾松群落中全年土壤呼吸的Q₁₀值分别为2.26和2.13, Q₁₀值随着温度升高逐渐减小。两种群落土壤呼吸的差异主要受群落植被的根生物量、群落的凋落物量的影响。

羊草(Leymus chinensis)为典型草原群落的主要建群种之一, 在群落中扮演着重要角色。应用摄影定位法测定处于不同恢复演替阶段的羊草种群空间格局, 通过点格局、种群空斑、种群领地及种群领地密度等方法分析发现, 羊草种群在恢复演替过程中经历了种群增长和种群衰退的过程。在此过程中, 羊草种群数量出现最高点, 此点之前, 种群拓殖大于自疏, 种群整体增长; 此点之后, 种间竞争及种内竞争致使种群衰退, 而种间竞争占主导地位, 种内竞争相对较弱。羊草种群的增衰导致种群空斑发生变化, 从而引起种群格局类型发生相应的变化, 表现为在恢复21 a的群落中, 羊草种群在10 m×10 m的取样范围内表现出两种格局分布类型: 在0~4.85 m之间呈现聚集分布, 当尺度大于4.85 m时, 则表现为随机分布; 在恢复8 a的群落中, 羊草种群在10 m×10 m的取样范围内出现3种格局分布类型: 在0~3.01 m之间呈聚集分布, 在3.01~3.37 m之间为随机分布, 当尺度大于3.37 m时则表现为均匀分布; 在严重退化群落中, 羊草种群在整个10 m×10 m测定尺度上呈现聚集分布。由此可见, 羊草种群格局在恢复演替过程中是变化的, 这种变化主要由群落剩余资源驱动下的种群拓殖及种内种间竞争所致。

利用全林木定位的方法, 对地表火干扰1年后的樟子松(Pinus sylvestris L. var. mongolica Litv.)林进行调查, 并通过假设检验和成对相关函数对其林火及林分结构特征和空间格局进行分析。结果表明, 林火强度相似的同一场地表火干扰下, 不同林分的密度均大大降低, 胸高断面积仅略有下降, 林分结构特征则有趋同的态势。不同林分的空间格局也有相似的变化趋势, 烧死木均表现为显著的双尺度聚集分布及显著的正相关, 活立木也表现出显著的正相关; 地表火干扰前后, 樟子松林的空间格局均为显著的聚集分布, 但地表火干扰后其聚集分布的尺度范围变小; 存活林木中, 大树和幼树则呈现出相互独立或略微排斥的关系。显然, 地表火驱动下, 不同樟子松林的空间格局呈现出相似的变化趋势, 并推动其向着成熟林方向演替, 这对天然樟子松林的资源保护和经营管理有着重要意义。

为了研究邻株竞争对马尾松(Pinus massoniana)和木荷(Schima superba)觅取异质分布养分机理和行为的影响, 我们设计单植、双株纯栽和两株混植3种栽植方式, 构建了同质和异质养分环境开展盆栽实验。结果表明: 单植时, 马尾松和木荷苗木生长对斑块养分反应敏感, 与同质养分环境相比, 两树种在异质养分环境中具有苗高生长量大、干物质积累量高、根系在富养斑块中大量增生, 根系N、P含量和吸收效率高等特点。在异质养分环境中, 木荷与马尾松邻株竞争时的生长表现优于双株纯栽模式而与单植处理相近, 根系形态可塑性和生理可塑性在其觅取斑块养分中的作用显著增强; 与木荷邻株竞争时, 马尾松苗高生长也表现出较单植和双株纯栽模式一定的优势, 这与其根系的广布性、觅养精确性和反应敏感度变化较小及富养斑块中根系P素含量和吸收效率较高等有关。相反, 同种邻株竞争则使得异质养分环境中马尾松和木荷的根系广布性减小, 反应敏感度减弱, 富养斑块中根系N、P含量降低, 苗高生长量和干物质积累量减小。与马尾松相比, 同种邻株竞争对异质养分环境中木荷生长的负向影响更为强烈。建议在生产中采用混交造林的方式促进马尾松和木荷生长。若要营造人工纯林, 可通过适当降低初植密度或及时调控林分密度促进林木生长。

植物的花寿命被认为是由雌、雄适合度的增长和维持花开放的花费之间的平衡来决定的。姜花属(Hedychium)是姜科唯一一个从热带到高海拔地区分布的大属, 属内不同种类植物的花寿命差异很大。毛姜花原变种(H. villosum var. villosum)的花寿命为5 d, 显著长于其它同域分布的姜科植物。通过人工剪除毛姜花原变种的柱头来使花朵具雌性功能的时间缩短, 结果显示: 在不同的处理中, 结实率随花朵具雌性功能时间的延长而增加, 开花1 d后剪除柱头的结实率为1.85% ± 1.59%, 极显著低于对照的结实率20.96% ± 4.13%, 说明其较长的花寿命能显著地增加传粉的成功率和结实率, 长达5 d的花寿命有利于雌性适合度的提高。同时, 毛姜花原变种开花1 d后, 剩余的平均花粉数和总平均花粉数没有显著差异, 而开花后2、3和4 d后剩余的平均花粉数则极显著少于总平均花粉数, 说明随着花寿命的延长, 花粉输出量也显著增加, 其长达5 d的花寿命也有利于其雄性适合度的提高。较长的花寿命在毛姜花原变种拓展新的生境、向更高海拔地区的扩散中也许起着重要的作用。姜科植物有着极其多样性的传粉和繁育系统, 花寿命在姜科植物传粉和繁育系统的多样性形成及其进化中起着重要作用, 同时, 较长的花寿命有效地提高了雌性适合度和雄性适合度, 从而使姜科植物能脱离热带生境, 向更高海拔的地区扩散, 花寿命在姜科植物从热带地区到高海拔地区的分布过程中也起着重要作用。

植物资源的生殖分配是链接进化生态学和功能生态学的纽带。该文从4个组织水平上研究了针茅属(Stipa) 3种植物克氏针茅(S. krylovii)、大针茅(S. grandis)和贝加尔针茅(S. baicalensis)的生物量生殖分配以及株丛和种群水平上可育散布体的数量和生物量。结果表明: 1) 3种针茅属植物在不同组织水平上的生物量生殖分配呈现明显分异。在株丛水平上, 克氏针茅和大针茅的株丛生物量分配到生殖枝的比例分别为44.3%和47.9%, 均显著高于贝加尔针茅的35.7%。在生殖枝水平, 克氏针茅的生殖枝生物量分配到穗器官的比例为30.3%, 显著低于大针茅的42.9%和贝加尔针茅的48.4%。在穗器官水平, 大针茅穗生物量分配到散布体的比例(63.9%)最高, 克氏针茅(49.9%)次之, 贝加尔针茅(39.1%)最低。在散布体水平, 贝加尔针茅的可育散布体生物量占散布体总生物量的比例为92.3%, 显著高于克氏针茅的67.2%和大针茅的71.3%。2) 尽管3种针茅属植物在不同组织水平上的生物量生殖分配存在显著差异, 但从最终可育散布体占株丛生物量的比例看, 克氏针茅为6.1%, 贝加尔针茅为6.3%, 大针茅为9.5%; 三者在生物量生殖分配上表现出明显的趋同效应。3) 3种针茅属植物生物量生殖分配的限制性环节存在显著差异。生殖枝向穗的生物量分配是克氏针茅和大针茅生殖分配的限制性环节, 株丛向生殖枝的生物量分配或穗器官向散布体的分配是贝加尔针茅生物量生殖分配的限制性环节。从可育散布体的数量和个体生物量看, 克氏针茅采取了倾向于拓展空间的增加散布体数量的策略, 而大针茅和贝加尔针茅逐步进化出了趋向于提高个体竞争能力的增加散布体个体生物量的策略。

为定量研究氮素对日光温室独本菊(Dendranthema morifolium)干物质分配的影响, 该研究以独本菊品种‘神马’为试验材料, 于2005年10月~2006年7月在北京日光温室内进行了不同定植期和不同氮素水平的栽培试验, 以生理辐热积为发育尺度, 定量分析了氮素对独本菊品种‘神马’干物质分配指数动态的影响, 建立了氮素对日光温室独本菊品种‘神马’干物质分配影响的模拟模型, 并用与建立模型相独立的数据对模型进行了检验。结果表明, 独本菊品种‘神马’叶片累积氮含量最大值出现在现蕾期, 现蕾期叶片累积氮含量适宜值为1.62 g·m^-2。模型对日光温室独本菊品种‘神马’各器官干重预测结果较好, 茎、叶和花干重的预测值与实测值之间基于1:1线的决定系数分别为0.94、0.97和0.94, 相对预测误差分别为10.3%、5.76%和4.02%。该研究建立的模型可以根据温室内的气温、太阳辐射、日长和现蕾期叶片累积氮含量预测日光温室独本菊品种‘神马’各个器官干重随生育时期的动态变化, 从而为日光温室独本菊品种‘神马’生产中氮素的优化管理提供决策支持。

通常认为, 随着林木不断接近其海拔分布极限, 光合作用产量不断下降, 导致碳水化合物供应不足(碳供应限制), 或者低温限制了碳投资(生长限制)。植物组织内非结构性碳水化合物(Nonstructural carbohydrates, NSC)的含量反映了植物碳供应与碳吸收的平衡。为了检验“碳供应限制”和“生长抑制”假说, 我们对长白山海拔1 700~ 2 050 m的自然生境下生长的岳桦(Betula ermanii)的叶片和枝条组织的NSC含量进行了比较。结果表明: 岳桦叶片的NSC含量随海拔升高变化不显著, 枝条的NSC含量随海拔升高显著增加; 叶片和枝条中淀粉含量与可溶性总糖含量的比值均随海拔的升高而减小; 林线附近的岳桦林木不存在碳水化合物供应不足的问题, 这在一定程度上表明生长限制导致长白山岳桦林线的形成。

为了验证起源时间较长的植物具有较强适应性的假设, 人工模拟酸雨胁迫, 研究了在不同酸雨处理下不同起源时期的3种被子植物乐东拟单性木兰(Parakmeria lotungensi)、石栎(Lithocarpus glaber)和山核桃(Carya cathayensis)的光合生理适应特性。实验设置了酸雨对照处理(pH 5.6)、中度酸雨胁迫处理(pH 4.0)和重度酸雨胁迫处理(pH 2.5), 并测定了这3种植物的光合特性。研究结果显示: 1)在不同强度的酸雨处理下, 乐东拟单性木兰的光合能力大小趋势为pH 2.5 > pH 4.0 > pH 5.6, 石栎则为pH 5.6 > pH 4.0 > pH 2.5, 但山核桃在酸雨处理之间差异不显著; 2)在酸雨对照处理(pH 5.6)中, 石栎的光合能力相对较高, 其次是乐东拟单性木兰, 山核桃最小。但在重度和中度酸雨胁迫下(pH ≤ 4.0), 3种植物光合能力的大小趋势为乐东拟单性木兰 > 石栎 > 山核桃, 且酸雨胁迫越严重, 上述趋势越明显。研究结果表明: 在重度酸雨胁迫下, 起源时间较早的乐东拟单性木兰表现出较高的光合与适应能力。从应用的角度出发, 建议考虑将乐东拟单性木兰作为酸雨灾害严重地区植被构建的物种之一。

为了解喜树对涝渍土壤条件的适应性, 通过温室土培盆栽试验, 从形态和生理两方面探讨了涝渍胁迫对1年生喜树(Camptotheca acuminata)实生苗的影响, 试验分对照、轻度渍水、渍水和淹水等4个处理, 处理时间为 21 d。结果表明, 喜树根系生长以轻度渍水最好, 其次为对照, 而渍水和淹水的处理初生根系逐渐腐烂、死亡, 与之相对应, 轻度渍水处理的根系活力与对照无显著差异, 但渍水和淹水处理随着处理时间的延长逐渐下降, 同时观察到渍水和淹水的喜树茎在水面以下部位出现较多的皮孔。随着处理时间的延长, 轻度渍水处理喜树叶片内POD和SOD活性一直保持较高水平, 渍水和淹水处理则表现出先升高后下降的趋势, 各个处理叶片中O₂^-· 、H₂O₂和MDA含量有逐渐升高的趋势, 且各处理之间均表现为淹水>渍水>轻度淹水>对照。各处理根系LDH活性在处理前期较对照低, 而在处理的中后期, LDH活性均比对照高, 以渍水和淹水处理最高。因此, 喜树在轻度渍水条件下, 一方面由于皮孔和不定根的增多, 根系能够获得更多的氧气, 另一方面由于POD和SOD抗氧化酶活性的增强, 降低了O₂^-·和H₂O₂对细胞的伤害, 喜树能够在轻度渍水的立地上正常生长。

该文研究了华南地区常见的3种苔藓植物大灰藓(Hypnum plumaeforme)、刺边小金发藓拟刺亚种(Pogonatum cirratum subsp. fuscatum)和石地钱(Reboulia hemisphaerica)在模拟N沉降条件下碳氮代谢的响应特征, 探讨了N沉降对这3种苔藓植物生长的影响。结果表明: 3种植物对N沉降的响应存在差异。大灰藓在加氮浓度为0 ~ 60 kg N·hm^-2的范围内, 光合速率、淀粉、可溶性糖、总氮及可溶性蛋白的含量均随加氮浓度的升高而上升; 对照条件下NR(硝酸还原酶)可诱导活性很高, 表明其对氮的需求强烈; 膜K⁺渗漏在加氮浓度为20 kg N·hm^-2时高于对照, 但更高的加氮浓度下并未使其进一步上升。刺边小金发藓拟刺亚种在加氮浓度为0~40 kg N·hm^-2的范围内, 碳氮代谢的多数指标的变化趋势与大灰藓相似, 但当N沉降高于40 kg N·hm^-2时, 呈现相反的变化趋势; 在对照条件下具一定的NR可诱导活性, 但人工加氮使其可诱导活性急剧下降。石地钱的可溶性糖及可溶性蛋白含量在不同处理条件下变化不明显, 但光合速率和淀粉含量在加氮浓度为20和40 kg N·hm^-2时低于对照及加氮浓度为60 kg N·hm^-2时, 而植物总氮含量的变化趋势刚好相反; NR固有活性及可诱导活性在各种N处理条件下均极低, 显示其对NO₃^-利用率低。刺边小金发藓拟刺亚种和石地钱的膜K⁺渗漏仅在60 kg N·hm^-2处理时显著上升。

植物通过木质部管道系统进行水分运输, 木质部的水分运输效率和抗空穴化能力等水力结构特征对于植物物种的分布、抗逆能力等方面起关键性作用。目前, 国内外学者一般采用“冲洗法”进行木质部水力结构研究, 然而在该方法中使用的不同冲洗溶质可能对植物木质部水力结构等产生较大影响, 因此该文研究了3种溶质的冲洗溶液对毛白杨(Populus tomentosa)和油松(Pinus tabulaeformis)枝条的水力导度和抵抗空穴化能力的影响。实验结果表明: 相对于去离子水, 用0.01 mol·L^-1的草酸和0.03 mol·L^-1KCl溶液作为冲洗溶液, 均导致毛白杨木质部导管和油松管胞的水力导度测定值的增大。KCl导致毛白杨和油松木质部抵抗空穴化能力测定值的提高, 草酸导致杨树抵抗空穴化能力测定值增强, 但导致油松抗空穴化能力显著(p<0.01)减弱。小枝水平上, 毛白杨和油松的水分运输效率和抗空穴化能力之间没有显著相关性。另外, 在截枝实验中发现, 毛白杨小枝木质部水力导度随长度增加变化不大, 而油松枝条的木质部水力导度有逐渐增大的趋势。以上的实验结果表明不同溶质下毛白杨和油松枝条的木质部水力导度和抵抗空穴化能力不同, 草酸和KCl可能对木质部管道系统及纹孔处的果胶等产生作用, 从而使毛白杨和油松的水力结构发生变化。毛白杨与油松水力结构在去离子水、草酸和KCl的作用下的不同结果及两物种截枝试验下水力导度的不同变化趋势表明, 导管运输系统和管胞运输系统可能具有不同的水分运输影响因素。

生物结皮广泛分布于干旱、半干旱区, 强烈影响着土壤表层理化特性, 进而对种子散布、萌发和定居产生影响。目前关于生物结皮与植物种子萌发关系的研究结论存在争议。该文通过室内人工控制实验, 研究了生物结皮对古尔班通古特沙漠5种具不同种子形态特征的荒漠植物白梭梭(Haloxylon persicum)、蛇麻黄(Ephedra distachya)、角果藜(Ceratocarpus arenaarius)、涩芥(Malcolmia africana)和狭果鹤虱(Lappula semiglabra)的种子萌发的影响。结果表明, 在干燥和湿润两种条件下, 生物结皮对不同形态植物种子萌发均具有不同的作用。在干燥条件下, 生物结皮显著抑制了角果藜和涩芥种子的萌发(p<0.05), 对其它3种植物无显著影响; 而湿润条件下, 生物结皮显著抑制了白梭梭、角果藜和狭果鹤虱种子的萌发(p<0.05), 对蛇麻黄、涩芥则无显著影响。

为了评价亚高山地带木本植物种子萌发对策及其与生活史关联, 该文对青藏高原东缘61种常见木本植物的种子萌发特征以及种子萌发与种子大小、扩散方式、海拔及生境的关系进行了调查分析。结果表明: 1) 61种植物的种子萌发率呈现偏斜、双峰分布。6种植物(9.8%)的种子萌发率大于80%, 13种(21.3%)的萌发率在60%~80%之间, 9种(14.8%)的萌发率在40%~60%之间, 8种(13.1%)的萌发率在20%~40%之间, 25种(41%)的萌发率小于20%, 其中8种植物的种子萌发率为零, 显示了该生境中木本植物的种子以休眠、低萌发率或连续稳定的萌发对策占优势, 以避免不利的环境因素。2)种子扩散方式是决定61种木本植物种间萌发率变异(R² = 24.1%, p < 0.001) 和萌发开始时间变异(R ²= 21.3%, p < 0.01) 的主要因素; 种子大小、母体植株的海拔和生境对种子萌发率和萌发开始时间几乎没有影响(p > 0.05); 风扩散的种子比脊椎动物扩散和无助扩散的种子有更高的萌发率(F = 9.219, p < 0.001) 和较早的萌发开始时间(F = 6.772, p < 0.01)。说明植物生活史特征如种子萌发与扩散方式之间存在固有而紧密的联系, 扩散能力强的种子(如风扩散)由于能散布到较远而空旷的生境, 可能避免了各种有害因素或个体竞争, 因而种子以较强的萌发能力进行拓殖; 扩散能力弱的种子(如无助扩散)由于其散布距离较近, 种子以休眠或降低萌发的方式来避免个体或同胞竞争以及各种有害因素, 以获得最大的生态利益并确保物种延续。

雷公藤(Tripterygium wilfordii)是我国的名贵药用植物, 其药用成分雷公藤红素是医药研究中重要的化学单体。环境胁迫能促进药用植物次生代谢物质的合成与积累, 该文通过正交设计, 探讨了水分、光照、土壤氮含量三因素两水平轻度胁迫处理对雷公藤幼苗中雷公藤红素含量的影响。研究结果表明: 根部是雷公藤红素含量最丰富的部位; 雷公藤幼苗在水分、光照及土壤氮含量胁迫条件下根系中雷公藤红素的含量分别提高了10.8％、14.4％和13.0％, 光照对雷公藤红素含量的增加最明显, 短期的轻度胁迫可提高根中雷公藤红素的含量。

天山云杉(Picea schrenkiana)是亚洲中部山地的特有物种, 在中国仅见于新疆, 主要分布在天山南北坡和昆仑山西部北坡, 对天山山地的水源涵养、水土保持和林业生产具有不可或缺的重要性。云杉天然林自然更新不良或障碍和生产力下降等问题的出现已成为长期困惑林业工作者的一大难题。该文从植物间的化感与自毒作用研究着手, 分析云杉针叶水提液的乙醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取物对自身种子萌发和幼苗生长影响实验。以种子发芽率、发芽势和发芽指数作为种子萌发参数, 以胚根、胚芽长度和实生苗干湿重的变化作为幼苗生长参数。研究结果表明: 种子萌发实验中乙醚萃取物具有最强的抑制效应(IC₅₀ = 5.84 mg·ml^-1), 而正丁醇萃取物的抑制效应最弱(IC₅₀> 10.00 mg·ml^-1); 幼苗生长实验中, 1.25 mg·ml^-1乙醚萃取物对幼苗生长具有显著抑制作用(p<0.05), 1.25 mg·ml^-1正丁醇萃取物能够促进其幼苗生长, 大于2.5 mg·ml^-1的正丁醇萃取物对幼苗生长具有显著抑制效应(p<0.05)。采用GC-MS-MS和NMR技术分析3种有机萃取物的化学组成, 鉴定并定量分析出了包括酚酸、长链脂肪酸、单宁酸和吲哚类物质在内的17种化合物。乙醚萃取物中存在的2-keto-4a-methyl-8-methoxy-2, 3, 4, 4a, 5, 6, 11, 12-ocahydrochrysene (在该文中, 将其命名为云杉酮)为一新的化感物质。该研究证明了天山云杉针叶中存在的化感与自毒物质是导致其种群天然更新障碍的一个最主要原因, 同时揭示了自毒作用发生的化学物质基础。

测定不同陆地生态系统土壤呼吸速率及其时空波动, 阐明其影响因子, 对于全球碳素平衡预算和全球变化潜在效应估计是最为基本的数据。然而, 有关土壤呼吸作用变异性及其影响因素的知识仍存在局限性, 一些关键的过程和机制还有待阐明。该文综述了近年来土壤呼吸作用时空动态规律、影响机制和模拟方面的研究进展, 指出环境因子和生物因子共同驱动着土壤呼吸作用的时间动态变化; 土壤呼吸作用在不同时间尺度上还具有明显的空间异质性, 这主要是植被覆盖、根系分布、主要的环境因素和土壤特性空间分布的异质性造成的。生物因子是影响土壤呼吸作用时空动态变化的主要因素之一。然而, 目前所使用的土壤呼吸作用经验模型通常利用土壤温度、土壤湿度或者两者的交互作用模拟土壤呼吸作用动态变化, 但没有考虑生物因子的影响, 这可能会导致明显的偏差和错误。因此, 为了精确估算土壤呼吸作用, 必须解决土壤呼吸作用小尺度上的空间变异性; 加强不同时间尺度上生物要素对土壤呼吸作用动态变化的影响研究; 除了气候因子外, 土壤呼吸作用经验模型应该纳入生物因子等其它影响因素作为变量, 用以提高模型模拟的正确性和准确性。

高等植物大多为C₃植物, C₄植物和景天酸代谢(Crassulacean acid metabolism, CAM)植物是由C₃植物进化而来的。C₄途径的多源进化表明, 光合途径由C₃途径向C₄途径的转变相对简单。该文分析研究了植物光合途径的进化前景, 指出C₄植物是从C₃植物进化而来的高光效种类, 且地质时期以来降低的大气CO₂浓度和升高的大气温度以及干旱和盐渍化是C₄途径进化的外部动力。C₃植物的C₄途径的发现说明植物的光合途径并非是一成不变的, C₃和C₄植物的光合特征具有极大的可塑性, 某些环境的变化会引起植物光合途径在C₃和C₄途径之间转变。C₃植物具有的C₄途径是环境调控的产物, 是对逆境的适应性进化结果, 因而光合途径的转变也适用于干旱地区植被的适应性生存机理研究。该文还利用国外最新的C₄光合进化模型介绍了植物在进化C₄途径中所经历的7个重要时期(从分子基础到形态基础、结构基础, 再到物质代谢水平、光合酶活水平, 直到C₃和C₄途径协调运转时期, 最后达到形态与功能最优化阶段), 并结合全球气候变化的特点对国内外相关领域的研究进行了分析, 总结了植物光合途径的适应性转变和进化的研究成果, 为今后的相关工作提出建议。

对花内雄蕊存在显著分化的现象进行了分析与归纳, 总结了花内雄蕊分化的各种主要形式及其繁殖适应意义。“花内雄蕊分化”是指花内雄蕊与雄蕊之间存在显著分化的现象, 这一概念可以把二强雄蕊、四强雄蕊和异型雄蕊等以往单独进行研究的相关性状结合起来, 并明确区分了几种新的花内雄蕊分化形式, 以期更准确全面地认识这些相关性状的适应意义与进化。该文将花内雄蕊分化区别为花丝的分化、花药的分化、雄蕊合生的分化、雄蕊运动的分化、退化雄蕊5大类。花丝的分化主要是花丝长度的分化, 如四强雄蕊、二强雄蕊和单强雄蕊; 花药分化主要指花药颜色、花药与花粉粒大小和花药开裂时间等的分化; 雄蕊合生的分化主要体现为花内部分雄蕊合生而部分雄蕊离生; 雄蕊运动的分化指的是花内雄蕊在运动时间或方式上存在差异, 造成雄蕊处于不同的成熟阶段和位于不同的空间位置; 退化雄蕊则是花内部分雄蕊失去了生产花粉的繁殖功能, 通常也发生了花药形态上的巨大改变。异型雄蕊不仅存在花丝和花药的形态分化, 还存在着明显的功能分化, 是分化程度很高的一类特殊的花内雄蕊分化形式。一些特殊的繁育系统, 如异长花柱和镜像花柱等在种内不同个体上存在着不同形式的花内雄蕊分化。花内雄蕊分化在花内造成了多个不同的花药位置, 在很大程度上影响了雌雄异位程度, 对植物自交与异交水平、花内雌雄功能干扰等有着潜在作用; 花内雄蕊分化形成的多个不同空间位置的雄蕊还增加了对多种访花者的吸引与适应潜力, 有可能影响到访花者的类型与访花行为, 得以适应多种传粉者。此外, 花内雄蕊分化可将花粉逐渐分批次分发给访花者, 提高花粉散布效率, 可看成是“花粉呈现理论”所指的花粉装配与分发机制之一。现有的实验研究发现, 花内雄蕊分化能够吸引传粉者、保护正常花药和花粉、促进花粉散发(降低花粉竞争)、实行延迟自交和降低花内雌雄功能干扰等。花内雄蕊分化还缺少系统研究, 有些雄蕊分化形式如单强雄蕊和雄蕊运动的分化还没有针对性的实验揭示其适应意义, 鸭跖草科和某些豆科植物的雄蕊三型分化等现象也缺少进化适应意义的研究。花内雄蕊分化对植物雌性和雄性适合度可能不同的影响、如何与访花者相互作用、如何与其它花部特征一起影响植物繁殖过程等, 可能是这一领域值得今后优先研究的课题。