在人类干扰和气候波动的影响下, 辽河三角洲的植被结构发生了显著变化。该文研究了辽河三角洲植被结构的变化, 对于保护该地区生态系统、促使其健康发展具有重要意义。研究区域包括了整个辽河三角洲。资料来源主要是1988年和2006年的TM (Landsat Thematic Mapper)遥感图像。采用数字化、制作植被图和叠加分析等方法研究探讨了辽河三角洲植被结构的特点, 以及植被的空间分布转移和面积变化。结果显示, 以双台子河口为中心, 4大植被类型(自然湿地植被、人工湿地植被、人工旱地植被和自然旱地植被)大体上构成半环状分布格局。从整体上看, 从1988年至2006年, 植被结构仍然保持半环状的空间格局。但是, 主要植被类型的空间分布趋于集中, 形成了比较大的斑块, 而不是离散、破碎的。从植被类型间相互转化的情况看, 几乎所有植被类型的空间分布和面积都有明显改变。在绝对面积上, 水稻(Oryza sativa)田、玉米(Zea mays)地和滨海芦苇(Phragmites australis)湿地是辽河三角洲3个面积最大的植被类型。水稻田是面积增加最多的植被类型, 增加977.1 km²; 而玉米地是面积减少最多的植被类型, 减少622.2 km²。在面积变化幅度上, 水稻田、玉米地和滨海芦苇湿地的变化幅度分别为33.2%、-16.1%、-23.2%。面积减少幅度最大的植被类型是草地, -77.9%; 面积增加幅度最大的植被类型是翅碱蓬(Suaeda heteroptera)盐化草甸, 212.1%。

采用长期定位跟踪实测方法, 比较分析了我国东北温带森林4个水热状况不同的立地条件(红松(Pinus koraiensis)人工林、硬阔叶林、蒙古栎(Quercus mongolica)林和林外空旷地)下11个温带树种粗木质残体(CWD)分解初期3年中的碳氮动态及其影响因子。测定树种包括: 白桦(Betula platyphylla)、山杨(Populus davidiana)、紫椴(Tilia amurensis)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、蒙古栎、色木槭(Acer mono)、春榆(Ulmus japonica)、红松、黄檗(Phellodendron amurense)、兴安落叶松(Larix gmelinii)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)。结果表明: 在分解过程中, 所有树种CWD的碳浓度没有明显变化(p > 0.05), 但其干重、碳密度、氮浓度和氮密度均随分解进程不同程度地减小, 碳氮比(C/N)则增大, 而且树种间差异显著(p < 0.001)。针叶树种的CWD分解速率显著地低于阔叶树种, 其中白桦的3年CWD干重损失率(65%)约为兴安落叶松(22%)的3倍。径级大的CWD分解较慢。CWD分解与碳氮释放均与CWD的初始N含量呈正相关, 而与初始C/N呈负相关。4个立地条件下CWD的干重和碳氮含量的变化差异不显著, 均表现出一致的变化趋势。该研究指出, 在分解初期的前3年中, CWD基本上是一个碳源和氮源。

全球气候变化和人类活动的加剧, 正导致古尔班通古特沙漠南缘原始盐生旱生荒漠地区的地下水位发生显著改变。大气污染导致该地区太阳辐射减少。以盐生荒漠建群种多枝柽柳(Tamarix ramosissima)为研究对象, 选择地下水位在2.9-4.5 m波动的典型原始生境, 观测了生长期内光合有效辐射和地下水位变化时的光合作用、蒸腾作用和叶水势等生理活动的季节变化, 调查了根系分布特征; 并利用涡度相关系统测定了生态系统碳水通量, 估算群落碳同化能力、蒸腾耗水量与叶面积指数的季节变化, 旨在揭示光合有效辐射和地下水位等环境因素对柽柳属(Tamarix)荒漠灌木群落光合作用的影响。研究结果表明: 降水造成的潜土层水分状况变化对多枝柽柳的碳平衡没有显著影响。深根系与气孔调节是多枝柽柳碳平衡适应荒漠环境水分状况的两个关键机制。特殊的气孔行为体现了多枝柽柳以高水分消耗为代价将其碳获取最大化的适应对策; 多枝柽柳生理与群落尺度的水分平衡和碳获取均依赖于深根系获取的稳定地下水源, 缓和的地下水位波动将不会扰动其现有的碳/水平衡, 地下水位剧烈下降将危及多枝柽柳的生存。此外, 光合有效辐射是另一个主要影响因素, 与群落碳获取呈显著正相关关系。群落碳同化能力的季节变化是光合有效辐射和地下水位共同影响下光合作用物候学特征的体现。过度开采地下水和直接破坏原生植被的行为, 将会严重地干扰多枝柽柳群落的生存, 进而破坏该区域现有的生态水文过程。

为给遭受酸化危害的重庆马尾松(Pinus massoniana)纯林的恢复与管理提供科学依据, 在属于酸雨区的重庆市江北区铁山坪林场, 调查了马尾松香樟(Cinnamomum camphora)混交林的土壤化学性质和林木生长状况, 并与毗邻的马尾松纯林和香樟纯林进行了比较。结果表明, 与马尾松纯林相比, 混交林腐殖质层和土壤酸度降低, 交换性盐基离子Ca²⁺和Mg²⁺含量增加, 酸性阳离子Al³⁺和H⁺含量明显减少(p < 0.05)。混交林马尾松树冠下腐殖质层和0-60 cm土层马尾松细根的干重、长度、表面积、体积和根尖数的总密度都显著低于马尾松纯林(p < 0.05), 比值分别为0.44、0.71、0.59、0.46和0.71, 马尾松树高显著低于马尾松纯林(p < 0.05), 其针叶变色率为15%, 显著高于马尾松纯林(p < 0.05), 香樟的生长特征与香樟纯林相似。结果说明, 尽管混交林的土壤化学性质优于马尾松纯林, 但林中马尾松的生长状况表现出了明显的恶化迹象, 而香樟依然比较健康, 这可能与香樟具有明显的竞争优势有关。因此, 在利用香樟营造与马尾松的混交林来改善遭受酸化危害的马尾松纯林的生长状况时, 应注意调控香樟的竞争优势。

附生兰科植物是热带林附生植物的主要类群之一, 对于维持热带林生态系统的物种多样性及生态功能具有重要的作用。以海南岛霸王岭国家级自然保护区内的6种热带原始林类型(热带季雨林、低地雨林、热带针叶林、山地雨林、山地常绿林及山顶矮林)中的附生兰科植物为研究对象, 通过样带调查(每个森林类型设置12个10 m × 50 m的样带, 记录每个样带内胸径(DBH) ≥ 5 cm的树木及藤本上附生兰科植物的物种名称、株数及附生位置)分析了附生兰科植物的物种多样性、附生位置及其在不同森林类型中的分布规律。结果表明: 1) 3.6 hm²森林调查样带内共记录到附生兰科植物9 634株, 分属于26属60种; 2)除趋势对应分析(DCA)结果表明, 6种森林类型中的附生兰科植物可分成5组(其中, 山地常绿林与山顶矮林内的附生兰科植物归为一组); 3)分布海拔范围相临近的森林类型的附生兰科植物具有较高的相似性, 山地常绿林和山顶矮林附生兰科植物的相似性最高(88.9%); 4) 6种森林类型中, 较高海拔的3种森林类型(山地雨林、山地常绿林和山顶矮林)中, 附生兰科植物的丰富度和多度均显著高于其在较低海拔的3种森林类型(热带季雨林、低地雨林和热带针叶林), 其中, 附生兰科植物在山地常绿林内的丰富度和多度均最高; 5)热带季雨林、低地雨林、热带针叶林及山地雨林内, 宿主冠区附生兰科植物的多度均高于干区; 山地常绿林内两者之间无显著差异; 而山顶矮林干区的附生兰科植物的多度高于冠区; 6)调查木上附生兰科植物的发生率在高海拔森林类型均高于其在低海拔森林类型, 各森林类型内附生兰科植物的多度及物种丰富度与宿主胸径均存在显著正相关关系。

自疏边界线是指植物种群发生密度依赖死亡时种群最大收获量的上边界线。已有研究由于在拟合自疏边界线的过程中对数据点的选择和参数估计的方法存在诸多的差异, 进而导致产生对自疏法则的争议。该研究采用26年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林的定位观测数据, 对视觉法、死亡率法、等距区间法和相对密度法等4种数据点选择方法以及最小二乘法、降维分析法、分位数回归法和随机边界方程等4种参数拟合方法进行对比分析, 以探寻客观选择自疏拟合数据和正确拟合方法的途径。比较4种不同的数据选择方法得出: 视觉法具有较强的主观性; 对于没有发生非密度依赖死亡的林分, 死亡率法可以准确地确定林分自疏的起始点; 等距区间法可以减少非密度依赖死亡的影响, 得到的数据点能充分反映林分的自疏过程; 相对密度法可以保证临界密度阈值以上的数据点拟合林分自疏边界线的有效性, 并能排除非密度依赖死亡的影响。比较分析4种不同的拟合方法发现: 最小二乘法和降维分析法拟合的林分自疏边界线均从实测数据“中心”穿过, 与林分自疏边界线为林分收获量上边界线的涵义不相符合, 无法真实反映林分的自疏进程; 分位数回归和随机边界方程的拟合结果均与实测数据一致, 能够较为准确地反映林分自疏的真实过程, 但二者的统计推断要求都比较严格。分位数值的正确选取和残差足够小且趋于0, 是分位数回归法和随机边界方程能否正确反映林分自疏动态的前提。

关于开花植物花序内变异原因的研究有很多, 而关于花序内资源分配的位置效应产生影响的研究并不常见。通过对青藏高原高寒草甸退化草地一种花序轴基向发育的优势毒杂草黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)的野外调查和方差分析发现, 其种子生产存在显著的位置效应。结实率和种子平均重表现出顶部头状花序>基部头状花序的变化趋势, 胚珠平均数则基部>顶部, 而中部种子平均数最多。通过室内萌发实验和野外盆栽实验研究了位置效应对幼苗建植能力的影响, 发现基部种子的萌发开始时间比顶部种子早, 萌发率和出苗率在部位间的差异不显著, 而部位间幼苗存活率表现一致; 幼苗的根冠比和光合速率表现出顶部>基部的变化趋势, 而幼苗总生物量的差异不显著, 这些幼苗特性在两种肥力条件下表现一致, 这说明不同花序部位种子的差异是该种植物所固有的特征, 且部位间种子的萌发和幼苗生长对策不同。但相对于基部种子, 顶部种子扩散距离更远, 拓展到新生境的能力更强, 相对较高的幼苗根冠比和净光合速率增强了其幼苗建植能力, 对自然种群的更新补充有着更重要的生态学意义, 对扩大种群和植被更新有更大的贡献。

为了了解我国酸雨污染由硫酸型向硫-硝酸复合型转变所引起的环境效应, 以油菜(Brassica napus)为供试材料, 在大田试验条件下, 系统研究了模拟硫酸型(SAR)、硝酸型(NAR)及其混合型 (MAR) 酸雨对农作物生理特性、生长和产量的影响。结果表明, 3种酸雨胁迫均能抑制油菜生理、生长和产量形成, 但不同类型的酸雨间的抑制效应存在差异。当pH ≤ 4.1时, SAR、NAR、MAR能破坏油菜叶质膜系统、降低光合色素含量及光合速率, 从而抑制作物的光合作用; 当pH ≤ 3.1时, 油菜叶面积减小, 叶受害百分率明显增加。pH = 4.1可作为酸雨对油菜产量的影响阈值。在pH = 7.0-1.5的酸度范围内, 油菜叶片膜透性、丙二醛含量、叶受害百分率表现为NAR > MAR > SAR, 光合速率、光合色素含量、叶面积及产量则表现出SAR > MAR > NAR的变化特征。当pH > 4.1时, 3种酸雨处理间差异均不明显, pH ≤ 3.1时, 3种酸雨间的胁迫效应差异显著增加(p < 0.05), 且酸度越强, 差异越大, 其变化趋势为NAR > MAR > SAR。说明NAR和MAR胁迫对油菜生理、生长及产量的抑制较大。

近年来由于灭绝性采挖和生态环境的恶化, 沼兰(Malaxis monophyllos)的自然资源遭到严重破坏, 加上沼兰种子具有萌发缓慢和萌发率低的特性, 已处于近危乃至易危的状态。为了繁殖和保护沼兰种质资源, 利用添加2%蔗糖、3%活性炭和0.8%琼脂的Knudson C (KC)培养基, 研究了萘乙酸(NAA)、6-苄基腺嘌呤(6-BA)、椰乳、香蕉泥、土豆泥和光照条件6种因素对沼兰种子非共生萌发的影响; 同时通过光学显微镜和扫描电镜观察了种子的外部形态。结果显示, 沼兰种皮细胞的平周壁方向结构平坦、没有纹络, 但是沿着细胞垂周壁方向细胞壁较厚。通过正交试验设计和冗余分析, 建立了沼兰种子非共生萌发的最佳方案, 即在含有4.5 mg·L^-1NAA、10 mg·L^-16-BA、8%香蕉泥和3%土豆泥的KC培养基上光照条件(光照强度为20 μmol·m^-2·s^-1, 光周期为12 h/12 h)下萌发。该方案的种子萌发率在90%以上。

为揭示不同倍性小麦生长发育、产量性状及水分利用对灌浆期水分亏缺响应的差异, 选用二倍体野生一粒小麦(Triticum boeoticum)、栽培一粒小麦(T. monococcum), 四倍体野生二粒小麦(T. dicoccoides)、栽培二粒小麦(T. dicoccon), 和两个普通六倍体小麦(T. aestivum)品种‘长武134’和‘陕253’ 6个小麦品种作为供试材料。采用盆栽控水的方法, 测定和分析了不同灌浆期土壤水分条件下小麦株高、旗叶叶面积、穗长、根干重、地上生物量、根冠比、千粒重、粒数、产量、收获指数、蒸腾耗水量和水分利用效率等性状的变化。在小麦染色体倍体由二倍体向六倍体进化的过程中, 小麦地上生物量、千粒重、穗粒数、产量、收获指数和水分利用效率都显著增加。随着土壤水分从正常→中度亏缺→重度亏缺的减少, 收获指数先增大后减小, 分别为41.26%、42.48%和38.19%; 生物量水分利用效率逐渐增大, 分别为2.39、2.43和2.53 g·kg^-1; 产量水分利用效率分别为1.05、1.10和1.04 g·kg^-1。在灌浆期水分条件是影响收获指数和水分利用效率的关键因素之一。灌浆期的水分亏缺有利于六倍体小麦的收获指数和四倍体的生物量水分利用效率的提高。中度的水分亏缺有利于四倍体和六倍体产量水分利用效率的提高。

全球变化, 特别是大气成分变化引起的散射辐射变化已经并将继续影响陆地生态系统的生产力与碳收支。该文综述了散射辐射的影响因子及其估算方法, 分析了散射辐射对植被光能利用率(light-use efficiency, LUE)、陆地生态系统生产力及其碳收支的影响过程与控制机理, 在此基础上提出了未来拟加强研究的方面: 1)散射辐射对植物光合作用影响的机理及其在不同时空尺度的反应; 2)散射辐射及其与其他环境因子的相互作用对植物与冠层光合作用影响的定量描述; 3)散射辐射及其与其他环境因子的相互作用对土壤呼吸作用的影响过程与控制机理; 4)植物对散射辐射及其与其他环境因子相互作用的适应性研究; 5)散射辐射及其与其他环境因子的相互作用对陆地生态系统生产力及其碳收支的影响过程与调控对策。

冷蒿(Artemisia frigida)挥发性有机化合物(volatile organic compounds, VOCs)具有特殊气味, 在植物受损伤时, 此气味会更加浓烈。该文通过对未损伤与损伤冷蒿VOCs成分分析、地上部分结构观察, 初步揭示了冷蒿VOCs释放与结构之间的关系。结果表明, 未损伤冷蒿VOCs主要含有22种化合物, 其主要成分是莰烯(14.27%)、(E)-乙酸-3-己烯酯(10.85%)、对-伞花烃(9.05%)、桉树脑(39.80%)、α-萜品醇(10.04%)、β-萜品醇(2.48%)、樟脑(5.66%)和(R)-(-)-对薄荷-1-烯-4-醇(3.84%)。损伤较未损伤冷蒿VOCs增加了12种物质, 其中相对含量大于1%的化合物分别为顺-3-己烯醛(1.15%)、2-己烯醛(1.34%)、顺-牻牛儿醇(2.66%)、冰片(4.47%)、(1R,4R)(+)-对-薄荷-2,8-二烯(9.15%)、乙酸冰片酯(1.37%)和4(14), 11-桉叶双烯(1.30%)。冷蒿叶片中栅栏组织发达, 叶柄内具有2-3处栅栏组织, 并且栅栏组织中都具有发达的气室, 同时气室与气孔相连。因此, 损伤较未损伤冷蒿VOCs种类和浓度增多的原因可能为: 冷蒿VOCs合成后大量储存于气室中, 当叶片损伤时, VOCs大量释放出来, 同时合成释放一些新的VOCs, 致使损伤冷蒿VOCs种类和浓度增加。

通过研究树干液流速率与气象因子的关系, 可以定量地分析树木生长与群落蒸腾耗水的相互关系, 揭示黄土高原半干旱区刺槐水分利用动态及其适应环境因子的内在机理, 为当地生态环境建设提供理论依据。应用热扩散式树干茎流计(TDP)于2008年7月1日至7月26日, 在黄土高原半干旱区安塞县对刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林生长盛期树干液流速率进行了连续测定, 并对周围气象、土壤水分等指标进行了同步测定。刺槐生长盛期树干液流速率晴天日变化呈宽峰形曲线, 在测量时期液流速率日平均值为0.001 33 cm·s^-1; 刺槐树干单位边材面积的液流速率与光合有效辐射、大气温度、水汽压差呈极显著正相关关系, 与相对湿度呈负相关关系。其相关程度绝对值顺序为光合有效辐射>大气温度>水汽压差>相对湿度>风速; 刺槐边材面积与胸径之间存在着显著的线性相关关系, 相关系数为0.878, 单位边材面积的液流速率随树干胸径的增大而减小。