常绿阔叶林植被分类一直是植被生态学研究中的难题, 尤其是基本单位——群丛的分类。该文以地形因子和物种组成数据为变量的多元回归树方法, 将浙江古田山24 hm²森林监测样地的森林群落分为3个群丛。所得群丛既反映了群落在时间和空间上的相对间断分布, 也符合植被分类基本单位的特点, 为常绿阔叶林的群丛分类提供了新思路。并首次引入了指示值算法, 解决了以往指示种无法量化的难题。最终以优势层优势种为主、下木层指示种为辅的命名原则, 将3个群丛命名为: 1) 石斑木(Raphiolepis indica) + 柳叶蜡梅(Chimonanthus salicifolius)—格药柃(Eurya muricata) + 赤楠(Syzygium buxifolium)—木荷(Schima superba) + 甜槠(Castanopsis eyrei)群丛; 2) 映山红(Rhododendron simsii) + 满山红(Rhododendron mariesii)—短柄枹(Quercus serrata var. brevipetiolata) + 灰白蜡瓣花(Corylopsis glandulifera var. hypoglauca)—马尾松(Pinus massoniana) + 甜槠群丛; 3) 短尾越桔(Vaccinium carlesii) + 毛花连蕊茶(Camellia fraterna)—杨梅叶蚊母树(Distylium myricoides)+浙江新木姜子(Neolitsea aurata)—木荷+甜槠群丛。

为了揭示三江源区垂穗披碱草(Elymus nutans)人工草地生态系统(100°26′-100°41′ E, 34°17′-34°25′ N, 海拔3 980 m)的净生态系统CO₂交换(NEE), 该研究利用2006年涡度相关系统观测的数据分析了该人工草地的NEE, 总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(R_eco)以及R_eco/GPP的变化特征及其影响因子。CO₂日最大吸收值为6.56 g CO₂·m^-2·d^-1, 最大排放值为4.87 g CO₂·m^-2·d^-1。GPP年总量为1 761 g CO₂·m^-2, 其中约90%以上被生态系统呼吸所消耗, CO₂的年吸收量为111 g CO₂·m^-2。5月的R_eco/GPP略高于生长季的其他月份, 为90%; 6月R_eco/GPP比值最低, 为79%。生态系统的呼吸商(Q₁₀)为4.81, 显著高于其他生态系统。该研究表明: 生长季的NEE主要受光量子通量密度(PPFD)、温度和饱和水汽压差(VPD)的影响, 生态系统呼吸则主要受土壤温度的控制。

该文在利用朱文泉等(2007)构建的基于光能利用率的净初级生产力(NPP)遥感估算模型对内蒙古草原生态系统1982-2006年的NPP进行估算的基础上, 选取包括降水量、温度、有效降水、有效温度和3种地表干湿度指数在内的气候指标, 充分考虑地表覆盖状况和气候因子的时滞和累积效应, 探讨了内蒙古草原生态系统NPP与气候因子之间的相互作用关系。结果表明, 以年为时间单位, 在年际水平上, 温度相关的各指标与年NPP的关系并不明显, 当年的气候条件对草原区植被的生长影响最大。以月为时间单位, 年内月气温和降水是影响NPP的重要因素。且所有植被类型区在年内月际水平上气候各指标对NPP的影响时效最大为1个月, NPP和各气候参量的关系时效也为1个月; 在年际水平上5-9月的NPP与降水、地表干湿度指数的互相关系数明显高于同温度各指标的互相关系数, 表明降水是影响内蒙古草原NPP的主要气候因子, 且降水的累积效应影响显著。不同植被类型区年际月NPP与降水指标之间的关系也各不相同。

基于辽河三角洲14年的水稻(Oryza sativa)与玉米(Zea mays)产量、42年的芦苇(Phragmites australis)产量及相应的气候、农业人口、灌溉和施肥等资料, 主要利用主成分分析、简单相关分析和偏相关分析, 阐述了辽河三角洲3种主要植被生产功能的年际变化及其驱动因子。结果表明: 玉米和水稻的单产呈弱上升趋势, 但年际间波动较大; 芦苇单产则呈显著上升趋势, 但年际间波动不大。气候因子是玉米和水稻产量年际间变化的主要驱动因子, 而人为因子(农业人口、灌溉和施肥)的作用不明显; 气候因子和人为因子(灌溉)均明显影响芦苇产量的年际变化。但驱动辽河三角洲3种主要植被(玉米、水稻和芦苇)生产功能年际波动的主导气候因子并不相同, 分别是年日照数、年降水量和年蒸发量。

水资源短缺是黄土高原面临的最为关键的一个生态环境问题。研究黄土高原地区河川径流演变对土地利用与气候变化的响应是开展适应性流域管理的基础。该文以黄河流域中游山西省吉县境内的清水河流域(面积436 km²)为研究对象, 采用非参数统计秩检验法(Mann-Kendall)、滑动t检验和跃变参数分析法, 对该流域1959-2005年的年径流量、降水量和潜在蒸发散量进行了趋势分析和突变点验证; 用遥感数据判读和解译的结果分析了该流域不同时期土地利用变化; 在此基础上根据水量平衡原理, 分析了土地利用变化和气候变化对流域径流变化的贡献, 并采用FDC曲线法分析了二者对高、中、低流量变化的影响。研究结果表明: 该流域年径流量在1959-2005年的47年间呈显著下降趋势, 突变点出现在1980年, 但该流域降水量没有出现明显的趋势性变化, 而以Hamon公式计算的流域年潜在蒸发散则呈显著上升趋势, 其突变点出现在1997年。该流域气候变化和土地利用变化对年径流减少的贡献率分别为46.79%和53.21%。综合以上结果可以看出, 潜在蒸发散增加和乔木林地面积增加是导致该流域径流减少的重要原因。

采用自组织特征映射网络(SOM)对松山自然保护区山地草甸群落进行了数量分类研究, 并用Kruskal-Wallis检验和Tukey多重比较方法分析了草甸类型的环境因子之间差异的显著性。结合完全连接法和SOM, 将松山自然保护区的山地草甸群落分为7个类型, 其群落结构、物种组成等特征明显。这7个山地草甸群落主要受海拔高度、坡度、枯枝落叶层厚度和土壤深度等环境因子的影响, 其差异极显著。生态学分析表明SOM是非常有效的植物群落分类方法, 适合于山地草甸植被的 研究。

在黄土丘陵沟壑区陕西省安塞县, 于2007年生长季内, 采用根钻法对刺槐(Robinia pseudoacacia)、侧柏(Platycladus orientalis)、油松(Pinus tabulaeformis)林地的细根和土壤水分进行了动态调查。结果表明: 生长季内, 刺槐、侧柏、油松林地0-200 cm土层的土壤含水量变动较大, 此土层是树木细根表面积的主要分布层, 分别有82.4% (侧柏)、86.5% (刺槐)和87.5% (油松)的细根表面积分布。侧柏、刺槐、油松细根表面积垂直分布与剖面土壤水分间呈显著的正相关关系(p < 0.05)。模型S = Ah^B(C + Dh + Eh² + Fh³)可以较好地拟合不同树种细根表面积的垂直分布, 拟合决定系数R²均在0.85以上。刺槐、侧柏、油松林地土壤含水量的动态变化均表现为10月>4月>6月>8月。刺槐、油松细根表面积在6月出现1个高峰, 侧柏在6月和10月各出现1个高峰。树木细根表面积动态与土壤含水量的季节动态不完全一致。侧柏、刺槐、油松生长所需的水分约87%来自降水的补给。但是, 总体上侧柏、刺槐、油松细根表面积与林地土壤含水量的相关性不显著(p > 0.05)。全面了解树木细根季节动态的机理, 还需对水分、温度、养分和树种本身遗传特性等影响因子进行综合研究。

花柱多态型的型比通过选型交配形成的负频率依赖的选择来维持。种群空间格局对于频率依赖选择所维持的花柱多态型是至关重要的。该研究使用摆放实验构建不同型比的马来良姜(Alpinia mutica)人工种群, 以评价花柱卷曲性促进选型交配的功能。使用邻域模型调查了云南草蔻(Alpinia blepharaocalyx)种群中的目标植株的坐果数、结籽数及其邻域中花序的数量和型偏以探讨在局域尺度上目标植株的雌性适合度是否受负频率依赖的选择。通过比较云南草蔻上举型和下垂型各繁殖性状的差异以及两型的功能性别的计算以评估两型功能性别可能存在的特化趋势。摆放实验结果说明花柱卷曲性形成的二型种群可以促进型间花粉传递。在局域尺度上, 云南草蔻两型倾向于同型聚集分布, 这一分布特点反映出其克隆生长特性。统计结果说明: 邻域中异型花粉供体相对丰富度对两型目标植株都无影响; 目标植株雌性适合度在邻域中不受负频率依赖选择的影响。这一结果并不支持负频率依赖的选择在该研究尺度上是影响种群型比结构的主要机制。云南草蔻两型个体在花期和果期的繁殖指标上不存在显著差异; 功能性别计算结果显示选型交配是种群内唯一的交配模式时, 下垂型功能性别偏雌性而上举型功能性别偏雄性。这一功能性别特化的趋势可能是通过对上举型的雄性功能的选择而造成的, 并可能与种群型结构相关。当功能性别计算只考虑自交而忽略近交衰退时, 种群功能性别偏向雌性。

该文对文冠果(Xanthoceras sorbifolia)根系内生菌的种类和固氮活性进行了首次报道。试验以田间栽培的文冠果一、二年生植株为材料, 以Ashby和YMA为培养基, 对根系内生菌进行了分离, 通过对菌落形态的观察, 划线挑取单菌落培养, 并对7个代表性的单菌落进行扩大培养, 提取其DNA, 采用细菌16S rDNA通用引物序列进行PCR扩增, 胶回收、测序后, 进行Blast比对分析。试验结果表明: YMA培养基上的菌落数量和种类均明显多于Ashby培养基上的菌落。田间一年生文冠果与田间二年生文冠果的根系内生菌情况存在差异。一年生文冠果的根系内生菌数量与种类略多于二年生文冠果。一年生文冠果根系中分离得到的主要内生菌为成团泛菌(Pantoea agglomerans)、根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)和产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)等; 田间二年生文冠果根系中分离得到的主要内生菌为假单胞菌属(Pseudomonas)细菌。固氮活性测定结果表明, 在所分离的7个菌株中, 6个测到了固氮酶活性, 其中鉴定为产酸克雷伯菌的菌株固氮酶活性显著高于其他菌株, 达到9.688 nmol·mg^-1·h^-1, 为文冠果固氮菌肥的菌种的筛选奠定了基础。

为了探讨快速、准确预测水稻(Oryza sativa)叶片类胡萝卜素(Car)含量的敏感光谱波段和光谱指数, 通过实施涉及不同年份、不同生态点、不同施氮水平和不同品种类型的4个田间试验, 于主要生育期同步测定了水稻顶部4张叶片的光谱反射率及Car含量, 系统分析了350-2 500 nm范围内任意两波段组合而成的比值(SR (λ1, λ2))、归一化(ND (λ1, λ2))及已报道的对Car敏感的光谱指数与水稻叶片Car含量间的定量关系。结果表明, 不同Car含量水平下水稻叶片光谱反射率存在着明显变化, 以绿光及红边波段对水稻叶片Car含量变化最为敏感。723 nm附近的波段与近红外波段的比值组合以及713 nm附近的波段与近红外波段的归一化组合可以较好地预测水稻叶片Car含量, 以SR (723, 770)和ND (770, 713)表现最好, 线性拟合R²分别达到0.897和0.898。基于独立的试验资料的检验表明, 预测值和实测值的拟合R²分别为0.856和0.858, 均方根差RMSE均为0.072, 平均相对误差RE分别为11.9%和12.0%, 表明SR (723,770)和ND (770, 713)可有效地估算水稻上部叶片的Car含量。

水淹会对陆生植物存活造成本质影响, 特别是完全水淹对陆生植物的影响更为明显。水淹对陆生植物最为主要的影响是氧气不足, 这主要是由氧气在水中的扩散速率较低引起的。同时, 在水淹胁迫下植物对光和CO₂的获取都会受到限制。所有这些因素都将引起植物生物量减少, 最终导致受淹植物死亡。碳水化合物是植物的能量来源, 与植物在水淹胁迫下存活与否有着密切联系。植物水淹适应性与碳水化合物的相关性主要体现在两大方面: 在生理形态层面, 植物通过伸长生长或抑制伸长生长、地上和地下部分碳水化合物的分配比例不同来应对水淹胁迫; 在另一个层面, 植物通过改变激素、酶和基因的表达, 调整碳水化合物的代谢方式, 从而适应水淹环境。该文结合国内外研究现状, 通过对植物在水淹胁迫下生理形态、激素、酶及基因表达诸方面的变化来认识水淹耐受性与碳水化合物的关系, 并就今后的研究方向提出几点建议。

雄蕊运动指雄蕊在自身能量支持下发生的主动运动, 不包括雄蕊在访花者触碰下造成的被动位移。该文总结了雄蕊的应激运动、快速猛烈弹射、缓慢运动以及级联运动等4种主要类型, 分析了这些运动类型的系统分布及繁殖适应意义等方面的研究进展。雄蕊的应激运动由访花者或其他外力诱发, 可能起到促进散粉和实现繁殖保障的作用; 雄蕊快速猛烈的弹射运动可将花粉猛然撒向空中或访花者身上, 促进了花粉的风媒或虫媒散布; 缓慢运动的雄蕊可能通过在不同花期改变雄蕊的空间位置和雌雄异位程度来调节繁殖策略, 或主动将雄蕊花药移至特定部位(如柱头表面)实现自交; 雄蕊逐一、依次发生的级联运动较为复杂, 主要分布在刺莲花科、梅花草科、旱金莲科和芸香科中, 目前还缺乏实验研究; 但根据“花粉呈现理论”以及其他类型的雄蕊运动研究结果, 雄蕊的级联运动可以将花粉分批呈现给不同的传粉者, 通过不同传粉者的分别传粉来提高花粉的输出; 而且可避免已散粉雄蕊对即将散粉雄蕊的干扰, 同时可能也降低了雌雄功能干扰和(或)花内自交。在芸香(Ruta graveolens)中, 级联运动之后的雄蕊还会在花末期再同时向花中央运动; 这种多向、多次运动方式是目前发现的最复杂的雄蕊运动类型。雄蕊运动领域值得今后开展进一步实验研究的方向主要有: 1)雄蕊运动尤其是级联运动对雌雄功能干扰(性别间干扰)、雄蕊与雄蕊的“性别内干扰”等植物繁殖格局的影响; 2)雄蕊运动与雌雄异熟、雌雄异位等花部特征的相互作用; 3)雄蕊运动复杂类型的生理与发育机制。

豆科植物与根瘤菌共生互作的结果导致了一个新的植物器官――根瘤的形成, 根瘤菌生活在根瘤中, 它们具有将氮气转化为能被植物同化的氨的能力。该文阐述了根瘤的形成过程和类型, 并主要以模式豆科植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)和日本百脉根(Lotus japonicus)为例, 对近年来共生结瘤过程中宿主植物对根瘤菌结瘤因子的识别和信号传递、侵入线形成和固氮的分子基础, 以及宿主植物对根瘤形成的自主调控机制、环境中氮素营养对结瘤的影响研究进行了综述, 指出当前豆科植物与根瘤菌共生互作研究存在的问题, 并对今后的研究方向作了分析与展望。