通过测定祁连山东部亚高山草甸256个群落样方的群落物种数和地上植物的C、N、P元素含量, 探究了该地区高产草地和低产草地植物群落物种多样性与植物群落C、N、P生态化学计量特征的关系。结果表明: 高产样地植物群落C、N、P含量的平均值分别为53.05%、1.99%、0.22%; 而低产样地植物群落C、N、P含量的平均值分别为52.51%、2.28%、0.19%。高产和低产样地植物群落C、N、P元素含量均呈现显著差异。高产样地上植物群落的物种数与N含量和N:P呈显著正相关关系, 与C:N呈显著负相关关系, 但与C、P含量和C:P无明显相关关系; 低产样地上植物群落的物种数与N、P含量呈极显著负相关关系, 与C:N和C:P呈显著正相关关系, 但与C含量和N:P无明显相关关系。说明高产草地和低产草地植物群落物种多样性与养分元素化学计量特征显示出一定的分异性, 高产样地上植物群落的物种数主要受N含量的限制, 与N含量呈正相关关系; 低产样地上植物群落的物种数则受N、P含量共同限制, 与N、P含量呈负相关关系。

青藏高原具有独特的海拔、气候和生态系统类型, 弄清其土壤有机质分解及其温度敏感性对于揭示青藏高原土壤碳储量变化及其碳汇功能具有重要意义。该文利用青藏高原西北部草地的11个封育-自由放牧成对草地, 通过测定不同温度(5、10、15、20和25 ℃)培养下的土壤碳矿化速率, 探讨了土地利用方式对该地区土壤碳矿化及其温度敏感性的影响。实验结果表明: 温度对青藏高原高寒草地的土壤碳矿化具有显著影响, 温度越高土壤碳矿化量越大。从东至西, 土壤碳矿化量逐渐降低。草地土壤碳矿化量与土壤有机碳和土壤全氮含量显著正相关; 即土壤有机碳和土壤全氮含量越高, 土壤碳矿化量就越高。土地利用方式对土壤碳矿化的温度敏感性(Q₁₀)无显著影响, Q₁₀值变化范围为1.4-2.4; 其中, 放牧草地Q₁₀的平均值为1.83, 封育草地Q₁₀的平均值为1.86。此外, Q₁₀与土壤有机碳和土壤全氮含量无显著的相关关系, 也无明显的空间格局。放牧和封育对青藏高原高寒草地土壤碳矿化的温度敏感性无显著影响, 为深入分析青藏高原土壤碳汇功能及其对未来气温升高的响应提供了重要的理论依据。

以云南省思茅松(Pinus kesiya var. langbianensis)天然分布区的11个种群的16个种实性状为研究对象, 采用巢式方差分析、变异系数、相关分析和非加权配对算术平均法(UPGMA)等多种分析方法, 探讨思茅松种群间和种群内的表型变异。结果表明: 思茅松种实表型性状在种群间和种群内均存在着较丰富的差异, 种群内的变异(54.76%)大于种群间的变异(10.44%), 种群间平均分化系数为11.95%, 分化程度相对较小。球果总种子数的平均变异系数最高(35.51%), 其次是球果质量(35.1%), 种子大小的平均变异系数最小(8.86%), 成为最稳定的种实性状; 景谷县的表型多样性最丰富, 景洪市则最小。球果和种子大部分表型性状之间存在显著或极显著相关, 其中球果长和球果质量越大, 种鳞长、种子长、种翅长、千粒重、球果总种鳞数和球果总种子数就越大。生态因子中, 年平均气温对表型性状影响最大, 其次是1月平均气温和>5 ℃积温。利用种群间聚类分析可以把思茅松的11个种群分为2类4个亚类, 表型性状依据地理距离进行聚类, 聚类结果与年降水量和>5 ℃积温相关性显著。

揭示玉米(Zea mays)和花生(Arachis hypogaea)间作提高花生对弱光利用能力的光合特点及磷(P)肥效应, 对阐明间作花生适应弱光的光合机理和提高间作花生的产量具有重要意义。该试验于2011-2012年在河南科技大学试验农场分析了间作花生功能叶的叶绿素含量与构成、光响应曲线和CO₂响应曲线特点和荧光参数。结果表明: 与单作花生相比, 施P与不施P条件下玉米和花生间作显著(p < 0.01)提高了花生功能叶的叶绿素b含量, 降低了叶绿素a/b, 显著提高了光系统II最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)、表观量子效率(AQY)和弱光时的光合速率, 显著降低了气孔导度、二磷酸核酮糖羧化酶羧化速率(V_cmax)、电子传递速率(J_max)和磷酸丙糖利用速率(TPU); 与不施P相比, 施P有利于提高间作花生功能叶的叶绿素含量, 显著提高了Φ_PSII、q_P、V_cmax、J_max和TPU, 说明间作花生通过提高功能叶的叶绿素b含量, 改变叶绿素构成, 提高了光系统II的F_v/F_m、Φ_PSII和q_P, 增强了对光能的捕获和转化能力, 提高了对弱光的利用能力, 而并非提高了对CO₂的羧化固定能力; 施P有利于提高间作花生对弱光的利用能力和产量, 土地当量比提高了6.2%-9.3%。

采用盆栽试验, 设置0、0.15%、0.30%和0.45%等4个浓度的盐胁迫, 通过出苗速度、植株形态和生物量等指标研究不同基因型花生(Arachis hypogaea)品种(系)萌发至幼苗期的耐盐性差异。结果表明, 各浓度盐胁迫下, 相对出苗时间、相对株高、相对主茎高、相对主根长、相对地上部鲜质量、相对地下部鲜质量、相对植株鲜质量、相对地上部干质量、相对地下部干质量和相对植株干质量等10个指标耐盐指数品种间呈正态分布, 变异较大。主成分分析将10个指标归结为不相关的独立因子, 采用综合得分将107个品种(系)聚类为高度耐盐型、耐盐型、盐敏感型和高度盐敏感型4组, 0.15%浓度下4个类型品种数分别占供试材料的45.79%、39.25%、7.48%和7.48%; 0.30%浓度下4个类型品种(系)数分别占供试材料的11.21%、47.66%、22.43%和18.69%; 0.45%浓度下4个类型品种(系)数分别占供试材料的6.54%、23.36%、50.47%和19.63%。部分品种(系)在各强度盐胁迫下均表现为耐盐或盐敏感, 部分品种(系)在低强度胁迫下表现为耐盐, 而在高强度胁迫下表现为盐敏感。3个浓度盐胁迫下高度耐盐型、耐盐型、盐敏感型和盐高度敏感型分组一致的品种(系)分别有1个(‘阜花11’)、7个(‘花育28’、‘Z11’、‘花育39’、‘花育32’、‘HLN2’、‘粤油26’、‘XE019’)、0个和1个(‘D1035’)。盐胁迫下, 不同耐盐类型花生品种(系)出苗时间、植株形态和生物量等10个指标间差异达显著或极显著水平, 盐敏感类型比耐盐类型品种(系)出苗时间延长, 植株形态建成抑制加重, 物质积累减少。

该试验以根内球囊霉(Glomus intraradices)和地表球囊霉(G. versiforme)为接种剂, 研究了丛枝菌根真菌对刺槐(Robinia pseudoacacia)生物量、热值、含碳量、灰分、能量积累和碳素积累的影响。结果表明, 接种根内球囊霉和地表球囊霉对提高刺槐生物量、热值、能量积累和碳素积累都起到了重要作用。接种根内球囊霉和地表球囊霉后刺槐的总生物量比对照分别增加了89.61%和91.34%, 能量积累分别比对照增加102.20%和94.19%, 碳素积累分别比对照增加93.30%和77.21%; 同时发现刺槐的能量和碳主要分布在根系和叶, 而茎中能量和碳所占的比例较小。接种根内球囊霉提高了刺槐的干重热值, 其根、茎、叶的干重热值分别比对照增加7.72%、8.94%和8.41%; 接种地表球囊霉也显著(p < 0.05)提高了刺槐的干重热值, 但其效果低于根内球囊霉。接种根内球囊霉显著(p < 0.05)提高了刺槐根的含碳量, 对茎和叶的含碳量影响不明显。接种根内球囊霉和地表球囊霉都显著(p < 0.05)提高了刺槐茎和叶的去灰分热值。

吸收根(absorption root)一般是指根枝系统末端少数几级具有初生结构、负责物质吸收的根。吸收根功能性状被广泛用于评价和预测植物个体到生态系统水平上的一系列功能和过程。菌根真菌侵染是吸收根的一个关键性状, 它可以深刻影响吸收根的形态、结构, 以及功能性状之间的关系。该文针对与吸收功能密切相关的菌根真菌与根毛和根直径之间的关系进行了研究综述, 提出了真菌侵染、根毛和化学防御之间关系的一个假说; 探讨了温带和热带不同类型的吸收根如何通过菌根真菌影响根的功能性状, 从而适应不同的水热条件、养分状况和能量消耗; 提出一些需要关注的议题和研究方向, 以期为菌根真菌与吸收根功能性状之间关系的研究提供借鉴。

植物碳利用效率(CUE)指净初级生产力与总初级生产力的比率, 它不仅反映了植被生态系统将大气中CO₂转化为生物量的能力和固碳潜力, 而且可确定呼吸对植被生产力的影响。CUE是比较不同生态系统碳循环差异的重要参数, 了解生态系统CUE有助于分析陆地生态系统是碳源还是碳汇, 对于预测全球变化和人类干扰对森林碳收支的影响具有重要意义。我国在森林CUE研究方面还十分欠缺。该文在介绍森林CUE计算方法和测定技术的基础上, 综述了植被、气象、森林经营等因子对森林CUE的影响, 得出主要结论: (1)关于不同森林植被类型CUE变化有两种截然相反的观点, 即: 恒定CUE和变量CUE。越来越多的研究支持第二种观点, 不同生态系统、不同森林类型、不同物种和植物发育阶段的CUE存在较大差异, 森林CUE较灌丛和草地低, 落叶林比混交林和常绿林具有较高的CUE, 热带森林CUE通常低于温带森林, CUE与植被演替和林龄相关, 森林地上、地下部分和不同组织的CUE不同, 以树干为最高; (2)植被的CUE与气温相关, 全球尺度上, 森林植被年平均CUE与年平均气温呈抛物线关系, 温带、寒带、干旱地区植物呼吸的温度适应驱动其较高的CUE; CUE随着降水量的增加而减少, 在水分充足或过剩的地区保持不变; 光照减弱降低维持呼吸系数, 增加生长呼吸系数, 导致植物CUE降低, 生长在高光照下的植物CUE高于低光照下的植物; (3) CO₂浓度升高引起植物CUE的升高或降低, 也有人认为CO₂浓度升高对森林CUE没有影响, CO₂浓度升高对CUE的影响可能取决于树木年龄或基因型; (4)生长在土壤瘠薄、低温、干旱等胁迫环境下的植物CUE通常比生长在适宜环境下的植物具有较大的可塑性, 施肥、灌溉和择伐等管理措施影响森林CUE; (5)植物CUE具有明显的季节变化, 温带森林以春季CUE为最高。建议今后森林CUE研究应着重围绕以下3个关键问题: (1)从不同空间尺度和生态系统层次, 探讨森林CUE的变异特征及其驱动机制; (2)从不同时间尺度, 探讨森林CUE动态过程与机制; (3)森林CUE对气候变化的响应与适应。

当一个存在多稳态的生态系统临近突变阈值点时, 外界条件即使发生一个微小变化, 也会引发生态系统的剧烈响应, 使之进入结构和功能截然不同的另一稳定状态, 这种现象称为重大突变(critical transition)。重大突变所导致的稳态转换总是伴随着生态系统服务的急剧变化, 可能对人类可持续发展产生重大影响。预测生态系统突变的发生非常困难, 但科学家在此领域的大量研究结果表明, 通过监测一些通用指标可以判断生态系统是否不断临近重大突变阈值点, 进而可以进行生态系统重大突变预警。该文对近年来生态系统重大突变检测领域所取得的成果进行总结与归纳, 论述了生态系统重大突变的产生机制及其后果, 介绍了生态系统突变预警信号提取的理论基础, 从时间和空间两个维度总结了近年来生态系统重大突变预警信号的提取方法, 概述了当前研究面临的挑战, 指出生态系统突变预警信号的检测应充分利用时空动态数据, 并且联合多个指标, 从多个角度进行综合预警, 此外, 还应重视生态系统结构与重大突变之间的关系, 增强生态系统突变预警能力。