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1. 草原生态系统植物地下生物量分配及对全球变化的响应 收藏
   严月, 朱建军, 张彬, 张艳杰, 鲁顺保, 潘庆民
   doi:10.17521/cjpe.2016.0062
植物生态学报    2017, 41 (5): 585-596.  
摘要   HTML PDF (888KB)  

草原生态系统植物生物量在地上和地下器官之间的分配是联系地上生产力与地下碳固持的枢轴环节。由于地下生物量的准确测定是正确分析生物量分配的基础, 该文首先系统分析了植物地下生物量的测定方法及其优缺点; 在此基础上, 综述了当前草地生态系统地下生物量分配对全球气候变化主要驱动因子(降水、CO2浓度、温度和氮沉降)的响应, 并提出了今后相关研究中需解决的主要问题, 以期为开展全球变化背景下草地生态系统碳循环的研究提供参考。

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2. 灌丛化的蒸散耗水效应数值模拟研究——以内蒙古灌丛化草原为例 收藏
   王芑丹, 杨温馨, 黄洁钰, 徐昆, 王佩
   doi:10.17521/cjpe.2016.0236
植物生态学报    2017, 41 (3): 348-358.  
摘要   HTML PDF (3372KB)  

灌丛化是干旱半干旱草原一种常见的全球性变化现象, 由于野外土壤、灌丛和草本的蒸散耗水难于拆分的限制, 关于灌丛化蒸散耗水效应的研究较少。该文将已有的二源模型应用于我国内蒙古灌丛化草原估算其蒸散发, 并用波文比系统观测结果对模型进行了率定。研究结果表明改进的模型可以较好地重建灌丛化草地的蒸散发特征; 敏感性分析结果表明模型输入变量及参数对蒸散发组分拆分结果产生的误差较小。在此基础上进行了灌丛化的情景模拟, 研究其耗水效应。结果表明: 灌丛化对蒸散发总量影响较小, 而对蒸散发组分影响较大。灌丛化初期盖度5%、中期盖度15%及后期盖度为30%的情境下, 对应的生长季内蒸散发(ET)平均值分别为182.97、180.38和176.72 W·m-2; 土壤蒸发(E)占蒸散发比率(E/ET)平均值分别为52.9%、53.9%和55.5%。灌丛化从初期到中期、中期至后期, 蒸散发降幅平均值分别为0.34%和0.44%, E/ET升幅分别达2.04%及3.25%。该研究结果表明在内蒙古太仆寺旗站点灌丛化导致的土壤水分差异并不明显, 但随着灌丛化加剧, 灌丛逐渐替代草本, 改变了原有的生态系统结构, 植被叶面积指数变小, 导致冠层导度降低。研究结果强调我国半干旱草原区灌丛化加剧对生态系统总蒸散耗水量影响不大, 但其土壤蒸发无效损耗快速增加会导致系统水分利用效率降低。

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3. 千岛湖地区常见木本植物性状和相对多度对幼苗植食作用的影响 收藏
   骆杨青, 余梅生, 余晶晶, 郑诗璐, 刘佳佳, 于明坚
   doi:10.17521/cjpe.2017.0073
植物生态学报    2017, 41 (10): 1033-1040.  
摘要   HTML PDF (326KB)  

植食性动物取食植物(植食作用)一直是生物多样性和生态系统功能研究的热点问题。植食作用能够显著影响植物幼苗的生长, 从而决定种群更新动态。以往的研究较少讨论植物的不同性状对幼苗植食作用差异的重要性, 也较少将之与物种相对多度对植食作用的影响进行比较。该文以千岛湖地区的16种常见木本被子植物幼苗为研究对象, 调查植物的11种功能性状和相对多度, 并运用回归模型和方差分解方法, 研究植物功能性状和物种相对多度对幼苗叶片受昆虫植食损伤(虫食率)的相对重要性, 探讨虫食率对植物功能性状的依赖性以及物种相对多度对虫食率的影响。结果表明叶片功能性状(即叶片碳氮比、叶片厚度)和物种相对多度对虫食率有重要影响, 二者共解释了种间虫食率变异的54%。在这些性状中, 有更高的防御能力、更低的营养成分和更高相对多度的物种虫食率更低。我们建议在未来的植食作用研究中, 应考虑基于个体水平的功能性状和基于群落水平的相对多度。

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4. 植物光合作用叶肉导度及主要限制因素研究进展 收藏
   韩吉梅, 张旺锋, 熊栋梁, 张亚黎
   doi:10.17521/cjpe.2016.0337
植物生态学报    2017, 41 (8): 914-924.  
摘要   HTML PDF (1598KB)  

叶肉导度(gm)被用来衡量CO2从植物叶片气孔下腔到叶绿体羧化位点的传输效率, 其主要受解剖结构和生化因素的调控。近年来, gm的研究在光合作用领域受到普遍关注; 光合速率的限制因素已不再简单地划分为气孔限制和非气孔限制, 而需要从气孔限制、叶肉限制和羧化限制3个限制因素开展研究工作。该文分析了植物细胞壁、细胞膜、细胞质、叶绿体膜和叶绿体基质对gm的调控机制, 指出细胞壁厚度以及面向细胞间隙的叶绿体面积(Sc)是影响gm的重要结构因素。阐述了水孔蛋白和碳酸酐酶参与的生化过程对gm的调控机制。同时, 对外界环境因素, 如温度、光强、干旱、氮等对gm的调控机制进行了总结。在此基础上, 探讨了gm与水力导度的耦合关系。最后对gm研究中的科学问题进行了展望。

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5. 光照强度变化对5种耐阴植物氮磷养分含量、分配以及限制状况的影响 收藏
   颉洪涛, 虞木奎, 成向荣
   doi:10.17521/cjpe.2016.0248
植物生态学报    2017, 41 (5): 559-569.  
摘要   HTML PDF (2181KB)  

增强对耐阴植物在不同光环境下氮磷生理响应的理解可以为改善人工林林分结构和提高生态系统功能提供借鉴。该文选取5种亚热带地区具有较高生态和经济价值的耐阴植物幼苗为研究对象, 通过控制实验模拟不同光环境, 设置5个梯度探究光照强度变化对耐阴植物氮磷养分含量、分配以及限制状况的影响。结果显示: 随着光强减弱, 5种耐阴植物的总生物量和总氮磷积累均呈降低趋势, 但各器官氮磷含量有增加趋势。其中, 栀子(Gardenia jasminoides)氮含量最高, 红茴香(Illicium henryi)氮含量最低; 乌冈栎(Quercus phillyraeoides)和栀子的磷含量明显高于山杜英(Elaeocarpus sylvestris)、朱砂根(Ardisia crenata)和红茴香。栀子和乌冈栎在极低光强(6%自然光强)下氮和磷含量均为最高, 朱砂根和红茴香则分别在低光强(15%自然光强)和中等光强(33%自然光强和52%自然光强)时氮磷含量最高; 而杜英氮磷含量最高时对应的光照强度不同, 分别为52%自然光强和6%自然光强。杜英、朱砂根和红茴香各器官的氮磷含量均为叶片>根系>枝干, 栀子和乌冈栎为根系>叶片>枝干。随光强减弱, 氮磷利用格局发生变化。在较高光强(100%自然光强)下, 5种植物各器官氮含量变化表现出良好的一致性, 但在较低光强(15%自然光强和6%自然光强)下表现出明显的分异; 光强减弱时, 植物各器官磷含量变化在红茴香、栀子和乌冈栎上表现出一致性, 但在杜英和朱砂根上表现为分异性。光强减弱显著影响耐阴植物器官氮磷比, 但未根本改变植物生长的元素受限状况。光强变化和树种差异均对耐阴植物在异质性光环境中的氮磷利用和分配产生调节, 进而影响总生物量和总氮磷积累, 这源于植物氮磷利用策略的改变。因此, 在构建复层异龄林时应考虑耐阴植物氮磷养分平衡对光强的偏好。

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6. 气候变暖下大兴安岭落叶松径向生长对温度的响应 收藏
   常永兴, 陈振举, 张先亮, 白学平, 赵学鹏, 李俊霞, 陆旭
   doi:10.17521/cjpe.2016.0222
植物生态学报    2017, 41 (3): 279-289.  
摘要   HTML PDF (4684KB)  

大兴安岭是我国气候变暖的敏感地区。为比较在升温过程中不同地区落叶松(Larix gmelinii)径向生长对温度的响应差异, 在大兴安岭主脉南段、中段和北段进行树木年轮取样, 建立了各点年轮宽度年表, 根据年表第一主成分载荷系数分类最终合成南部、中部和北部各区年轮指数。利用相关函数分析了落叶松径向生长与温度变化的关系, 结合主成分分析对比了不同地区树木年轮宽度变化对温度的响应差异。结果表明: 落叶松径向生长对温度变化的响应呈现明显的南北差异(中部>北部>南部); 南部年轮指数与上年11月到当年4月的平均温度显著相关, 中部年轮指数与上年生长季(6-8月)和当年3-10月的平均温度显著负相关, 北部年轮指数与生长季前(4-5月)的平均温度极显著正相关。气候变暖背景下, 高温引起的区域暖干化使土壤水分成为限制落叶松径向生长的主要因子, 土壤干旱程度加剧使落叶松生长对温度变化的响应增强。胸高断面积增量指示的落叶松生产力经历了从响应低温胁迫到响应高温引起的水分胁迫的转变。未来几十年, 若温度持续升高, 大兴安岭地区落叶松径向生长量将呈南部和中部降低、北部升高的趋势。

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7. FvCB生物化学光合模型及A-Ci曲线测定 收藏
   梁星云, 刘世荣
   doi:10.17521/cjpe.2016.0283
植物生态学报    2017, 41 (6): 693-706.  
摘要   HTML PDF (1164KB)  

由Farquhar、von Caemmerer和Berry提出的生物化学光合模型(以下简称FvCB模型)是一个基于光合碳反应过程的CO2响应模型。此模型认为C3植物叶片光合速率(A)由3个生物化学过程速率中的最低者——核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)所能支持的羧化速率、电子传递所能支持的核酮糖-1,5-双磷酸(RuBP)再生速率和磷酸丙糖(TP)利用速率决定。利用改进的FvCB模型对光合速率-胞间CO2浓度(A-Ci)曲线进行拟合, 能有效地估计最大羧化速率、最大电子传递速率、TP利用速率、明呼吸速率、叶肉细胞导度等生化参数, 促进我们对植物光合生理及其响应环境变化的理解和预测。该文首先详细地描述了FvCB模型, 并分析了此模型分段性和过参数化的特点。然后介绍利用FvCB模型对A-Ci曲线进行拟合, 从而估计叶片光合生化参数的研究进展。光合生化参数估计经历了主观分段、分段拟合到客观分段、整体拟合几个阶段, 目标函数的最小化方法也从传统的最小二乘法为主转向基于现代计算机技术的迭代算法(如遗传算法、模拟退火算法)。然而, 如要进一步提高参数估计的可靠性和精确性, 还需加强Rubisco动力学属性和温度依赖性方面的研究。最后, 为了获取能更有效地进行参数估计的光合数据, 根据目前对FvCB模型拟合的认知, 整合并改进了A-Ci曲线的测定方法。

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8. 近似贝叶斯法在光合模型参数估计中的应用 收藏
   曾继业, 谭正洪, 三枝信子
   doi:10.17521/cjpe.2016.0067
植物生态学报    2017, 41 (3): 378-385.  
摘要   HTML PDF (2180KB)  

长期以来, 光合作用机理模型中参数的确定都是一个难点。该文提出一种参数反演的方法, 称为近似贝叶斯法(APMC), 用来确定Farquhar光合模型的生理参数。通过将整个冠层抽象为一片大叶的思维抽象, 笔者进一步将APMC应用到冠层尺度的生理参数求解, 使直接求算冠层尺度生理参数成为可能。该文详细介绍了使用APMC估算光合模型参数的具体算法, 并用实测数据进行了验证。结果表明, APMC可以很好地应用于冠层光合模型参数的估计, 估计所得的参数落在参数生理上下限值之间, 应用1 948个实测数据进行检验, 得到决定系数0.75。模拟值和实测值的线性回归曲线斜率为1.04, 与理论上的1.0非常接近。这个方法对光合模型参数的获取或许有积极的意义。

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9. 遮阴对绣球光合特性和叶绿素荧光参数的影响 收藏
   蔡建国, 韦孟琪, 章毅, 魏云龙
   doi:10.17521/cjpe.2016.0245
植物生态学报    2017, 41 (5): 570-576.  
摘要   HTML PDF (900KB)  

为了从光合作用机制及叶片吸收光能分配的角度解释绣球(Hydrangea macrophylla)对不同光环境的适应机制, 探讨绣球对光环境变化的生理响应和适应性, 该文以盆栽的绣球品种‘无尽夏新娘’为材料, 设置遮阴(遮光率为50%、75%)两种处理, 并以全光照为对照, 经过60天的处理, 测定其光合-光响应曲线、气体交换参数、叶绿素荧光参数。结果表明: 遮阴60天后, 绣球的暗呼吸速率、光补偿点和光饱和点均有所下降, 而表观量子效率(AQY)上升, 说明绣球能够通过这些途径提高对弱光的利用能力并降低呼吸消耗, 以维持植株正常生长, 从而表现出了极强的适应能力; 在50%的遮阴处理下, 绣球叶片的净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率和水分利用效率均与其全光照和75%遮阴处理下差异显著; 遮阴导致光系统II (PSII)最大光化学效率(Fv/Fm)增加, 3种光照处理下呈显著差异, 全光照下Fv/Fm低于50%遮阴处理, 初始荧光水平高于50%遮阴处理, 推断此条件下的绣球叶片发生了光抑制; 而随着光照的减弱, 非光化学淬灭系数在降低, 说明遮阴降低了绣球叶片PSII天线色素吸收光能以热的形式耗散的比例, 绣球叶片吸收的能量约70%用于热耗散, 约20%用于非光化学反应, 仅有4%的能量用于光化学反应, 说明绣球处于饱和光环境下时, 主要通过提高叶片吸收光能向热耗散等PSII调节性能量耗散途径的分配, 削弱反应中心过量激发能的积累。

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10. 样品保存条件对土壤与植物全碳全氮含量的影响 收藏
   陈雅涵, 谢宗强
   doi:10.17521/cjpe.2016.0286
植物生态学报    2017, 41 (6): 632-638.  
摘要   HTML PDF (954KB)  

土壤与植物的保存样品对生态学研究有重要意义, 但目前未得到广泛应用。该研究的目的是比较样品保存前后全碳、全氮含量的变化, 探讨保存样品应用于长时间序列的生态学研究的可行性。研究选取2011年生长季采集的土壤与植物样品, 保存4年之后测试碳、氮质量分数, 与保存前的测试数据通过成对t检验与线性回归进行比较。氮质量分数在不同保存条件下, 保存前后的测试数据之间均为1:1的线性关系, 除低温保存、粒径<2 mm的土壤样品相关系数为0.91外, 其余保存条件下相关系数均大于0.98。碳质量分数保存后的变化与保存条件有关, 粒径<0.15 mm的土壤与植物样品, 两次测试数据之间为1:1的线性关系, 相关系数均大于0.98; 粒径<2 mm的土壤与植物样品两次测试数据的线性关系斜率分别为1.26与1.04, 即2016年测试数据显著高于2012年。结果表明不同保存温度与样品粒径下, 样品保存后的氮含量没有变化; 而碳含量的稳定与样品粒径有关, 常温保存与<20 ℃低温下保存则无明显区别。建议用于碳氮元素分析的样品应充分干燥、研磨成<0.15 mm粒径后在常温环境下密封保存。

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