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    2018年, 第10期
    刊出日期:2018-10-20

    贺兰山——中国西北干旱区一条极为重要的生态屏障(张芯毓摄)。灌丛是贺兰山重要的植被组分。苏闯等沿海拔梯度从低到高, 对贺兰山西坡分布的8种主要山地灌丛群系进行了群落调查,详细描述了不同山地灌丛群落结构特征, 木本、草本层的物种组成, 以及各群落分布的生境特征(本期1050-1054页)。

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    综述
    植物遗传多样性与生态系统功能关系的研究进展
    张俪文, 韩广轩
    植物生态学报. 2018, 42(10):  977-989.  doi:10.17521/cjpe.2018.0013
    摘要 ( 664 )   HTML ( 95 )   PDF (902KB) ( 472 )   收藏
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    全球变化和人类活动导致物种生境的萎缩, 造成很多植物种群数量缩减, 遗传多样性快速丧失。对于物种多样性低的生态系统, 优势种的遗传多样性可能比物种多样性对生态系统功能产生更大的影响。因此, 了解遗传多样性和生态系统功能的关系(GD-EF)及其机制对生物多样性保护、应对环境变化和生态修复具有指导意义。该文综述了植物遗传多样性对生态系统结构(高营养级生物群落结构)和生态系统功能(初级生产力、养分循环和稳定性)的影响及机制、功能多样性对GD-EF的影响、遗传多样性效应和物种多样性效应的比较, 以及GD-EF在生态修复等实际应用的研究进展。最后指出当前研究的不足之处, 以期为后续研究提供参考: 1)还需深入研究GD-EF机制; 2)未评估遗传多样性对生态系统多功能性的影响; 3)不同遗传多样性测度对生态系统功能的影响不明确; 4)缺少长期的和多空间尺度结合的GD-EF实验; 5)遗传多样性效应相对于其他因子的作用不清楚。

    研究论文
    外来种-本地种亲缘关系对外来植物归化和入侵的影响
    郑珊珊, 陈旭波, 许微楠, 骆争荣, 夏更寿
    植物生态学报. 2018, 42(10):  990-999.  doi:10.17521/cjpe.2018.0101
    摘要 ( 373 )   HTML ( 42 )   PDF (979KB) ( 236 )   收藏
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    达尔文归化难题描述了外来种-本地种亲缘关系促进(预适应假说)或阻止(达尔文归化假说)外来种成功入侵的悖论。目前, 在中国仍缺少针对达尔文归化难题的研究。为系统研究外来种-本地种亲缘关系对中国外来植物入侵的影响, 该文利用线性混合效应模型从省级、市级和群落3个空间尺度以及归化、扩散和入侵3个阶段探究了外来种-本地种谱系距离和外来植物表现的关系。结果表明: 在省级和市级(区域)尺度上, 与本地种亲缘关系较近的外来植物更有可能在当地归化和扩散, 符合预适应假说的预期; 而在群落(局域)尺度上, 外来种-本地种亲缘距离与外来种是否在群落中成功定居及其入侵程度无关。该研究结果表明与本地区系亲缘较近的外来种和本地种的竞争并不强烈, 却能较好地适应本地气候环境而具有更强的归化和入侵潜力。因此, 在今后的外来植物管理和治理中需要尤其重视与本地区系亲缘关系较近的外来植物。

    C4作物电子传递速率对CO2响应模型的构建及应用
    叶子飘, 段世华, 安婷, 康华靖
    植物生态学报. 2018, 42(10):  1000-1008.  doi:10.17521/cjpe.2018.0129
    摘要 ( 332 )   HTML ( 43 )   PDF (1041KB) ( 219 )   收藏
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    准确估算光合电子流对CO2响应的变化趋势对深入了解光合过程具有重要意义。该研究在植物光合作用对CO2响应新模型(模型I)的基础上构建了电子传递速率(J)对CO2的响应模型(模型II), 并对用LI-6400-40便携式光合仪测量的玉米(Zea mays)和千穗谷(Amaranthus hypochondriacus)的数据进行了拟合。结果表明, 模型II可以很好地拟合玉米和千穗谷叶片J对CO2浓度的响应曲线(J-Ca曲线), 得到玉米和千穗谷的最大电子传递速率分别为262.41和393.07 mmol·m -2·s -1, 与估算值相符合。在此基础上, 对光合电子流分配到其他路径进行了探讨。结果显示, 380 mmol·mol -1 CO2浓度下玉米和千穗谷碳同化所需的电子流为247.92和285.16 mmol·m -2·s -1, 分配到其他途径的光合电子流为14.49和107.91 mmol·m -2·s -1(考虑植物CO2的回收利用)。比较两种植物的其他途径光合电子流分配值发现, 两者相差6倍之多。分析认为这与千穗谷和玉米的催化脱羧反应酶种类以及脱羧反应发生的部位不同密切相关。该发现为人们研究C4植物中烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸苹果酸酶型和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸苹果酸酶型两种亚型之间的差异提供了一个新的视角。此外, 构建的电子传递速率对CO2的响应模型为人们研究C4植物的光合电子流的变化规律提供了一个可供选择的数学工具。

    黄河小浪底栓皮栎、刺槐叶片电子传递速率-光响应的模拟
    李理渊, 李俊, 同小娟, 孟平, 张劲松, 张静茹
    植物生态学报. 2018, 42(10):  1009-1021.  doi:10.17521/cjpe.2018.0063
    摘要 ( 172 )   HTML ( 28 )   PDF (1217KB) ( 157 )   收藏
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    为了比较直角双曲线模型、非直角双曲线模型与叶子飘模型的优缺点, 研究阴生叶和阳生叶电子传递速率的差异, 探讨环境/生物因素对电子传递速率等参数的影响, 该文采用LI-6400XT荧光测定系统对黄河小浪底栓皮栎(Quercus variabilis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)叶片电子传递速率-光响应(J-I)曲线进行了测定, 利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和叶子飘模型对J-I曲线进行了拟合。结果表明, 3种模型对叶片J-I曲线拟合的决定系数(R 2)在0.96以上, 叶子飘模型的R 2最高(> 0.99)。直角双曲线模型和非直角双曲线模型无法模拟植物叶片光系统II动力学下调现象, 且不能得出饱和光强(Isat); 直角双曲线模型对最大电子传递速率(Jmax)的模拟明显大于实测值; 叶子飘模型能很好地模拟光系统II动力学下调现象, 得出的JmaxIsat均最接近实测值。对阴生叶和阳生叶J-I曲线研究发现, 栓皮栎、刺槐阴生叶的Jmax分别低于阳生叶25.0%和18.0%, 阳生叶的Isat分别高于阴生叶26.0%和10.1%。栓皮栎和刺槐Jmax与气温显著正相关; 刺槐Isat与气温、土壤水分含量和净光合速率具有显著的正相关关系; 栓皮栎和刺槐J-I曲线初始斜率α均与净光合速率呈显著负相关关系。

    荒漠草地沙漠化对土壤-微生物-胞外酶化学计量特征的影响
    吴秀芝, 阎欣, 王波, 刘任涛, 安慧
    植物生态学报. 2018, 42(10):  1022-1032.  doi:10.17521/cjpe.2018.0121
    摘要 ( 301 )   HTML ( 22 )   PDF (1387KB) ( 262 )   收藏
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    为探讨荒漠草地沙漠化对“土壤-微生物-胞外酶”系统生态化学计量的影响机理, 该研究采用空间序列代替时间演替的方法, 研究了宁夏盐池荒漠草地沙漠化过程中土壤、土壤微生物及土壤胞外酶碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量的变异特征。结果表明: (1)随着荒漠草地沙漠化的不断加剧, 土壤C、N、P含量和土壤C:P、N:P均呈降低趋势, 而土壤C:N逐渐增加。(2)荒漠草地沙漠化过程中, 土壤微生物生物量C (MBC):微生物生物量P (MBP)、微生物生物量N (MBN):MBP和土壤β-葡萄糖苷酶(BG):N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)逐渐降低, 而土壤BG:磷酸酶(AP)和NAG:AP基本表现为增加趋势。(3)随着荒漠草地沙漠化程度的加剧, 土壤微生物C利用效率CUEC:NCUEC:P与土壤微生物N利用效率NUEN:C和土壤微生物P利用效率PUEP:C的变化趋势相反。(4)荒漠草地土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶C:N化学计量(C:N, MBC:MBN, BG:NAG)与土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶N:P化学计量(N:P, MBN:MBP, NAG:AP)显著负相关, 而土壤和胞外酶C:N化学计量(C:N, BG:NAG)与土壤和胞外酶C:P化学计量(C:P, BG:AP)显著正相关。土壤N:P与土壤MBN:MBP显著正相关, 而与土壤NAG:AP显著负相关。分析表明, 荒漠草地沙漠化过程中土壤微生物生物量及胞外酶活性随着土壤养分的变化而发生变化; 微生物-胞外酶C:N:P生态化学计量与土壤养分存在协变关系, 为理解荒漠草地土壤-微生物系统C、N、P循环机制提供理论依据。

    不同放牧条件下锡林郭勒典型草原土壤水分分布特征及降水入渗估算
    李晋波, 姚楠, 赵英, 范庭, 张建国, 兰志龙, 易军, 司炳成
    植物生态学报. 2018, 42(10):  1033-1042.  doi:10.17521/cjpe.2018.0067
    摘要 ( 522 )   HTML ( 15 )   PDF (1129KB) ( 184 )   收藏
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    由人类活动所导致的锡林郭勒草原草场退化、土地沙化等问题日趋严重, 区域土壤水资源评价及其科学管理显得尤为重要。为确定锡林郭勒典型草原不同放牧条件对深层土壤剖面水分动态及降水入渗补给的影响, 选取1979年以来禁牧(UG79)、1999年以来禁牧(UG99)和持续放牧(CG) 3个小区6个土壤剖面, 基于不同深度土层的质量含水量、Cl -浓度等数据, 分析了放牧对深层土壤水分特征的影响, 且利用氯质量平衡法估算了降水入渗补给量。结果表明: 1)禁牧可以提高土壤含水量, 且禁牧时间越长, 效果越显著, 尤以表层最为明显。整个土壤剖面(0-5 m)土壤质量含水量的平均值表现为UG79 > UG99 > CG, 但各处理间差异不显著; 0-2 m UG79处理土壤剖面质量含水量分别比UG99和CG处理高26.6%和33.7%, 储水量分别高87.19 mm和82.52 mm, 且UG79处理与UG99、CG差异显著, 但UG99与CG之间差异不显著; 除局部地区受土壤颗粒组成影响含水量不同外, 各处理2-5 m土层含水量和储水量差异较小; 2)不同处理土壤含水量影响因素不同, 0-2 m土层含水量主要受地表植被状况和土壤性质的综合影响, 而2-5 m土层则主要受土壤颗粒组成的影响, 但随着禁牧年限的增加, 土壤有机质(SOM)含量对土壤水分的影响越来越大。UG79整个土壤剖面含水量与土壤颗粒含量和SOM含量呈极显著相关关系, UG99与CG处理0-2 m含水量与SOM含量呈极显著相关关系, 2-5 m土壤含水量与土壤颗粒含量呈极显著相关关系, 而与SOM含量相关性不显著; 3)氯质量平衡法估算得出年降水入渗补给率为UG79 > UG99 > CG, 35年和15年禁牧分别将降水入渗补给率提高了130.2%和44.5%; 考虑干沉降的不确定性, 研究区年降水入渗补给率为1.95-7.61 mm·a -1, 仅占年降水量的0.55%-2.13%。总之, 禁牧能够增加土壤含水量和储水量, 增加降水对土壤水分的补给, 但降水不是该区地下水的主要补给源。

    根表面养分吸收通量和根围溶质浓度的近似解析解
    张慧萍,王淑月,欧忠辉
    植物生态学报. 2018, 42(10):  1043-1049.  doi:10.17521/cjpe.2018.0117
    摘要 ( 325 )   HTML ( 21 )   PDF (1090KB) ( 149 )   收藏
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    该文用Nye-Tinker-Barber模型来研究植物根系表面的养分吸收通量和根围溶质浓度的近似解析解。将根围区域分为远场区域和近场区域, 在远场用相似变量, 在近场用尺度变换, 将远场解在根表面展开并与近场解进行待定函数的匹配, 从而获得对流扩散方程根表面通量和浓度的一阶近似解析解, 该解能够简化到扩散方程的解的形式。对氮、钾、硫、磷、镁、钙的养分吸收通量和氮、钾的浓度分别进行数值模拟, 比较模型的数值解、Roose的近似解析解和该文的近似解析解。结果表明: 在扩散方程中, 6种元素通量的解析解与Roose解析解相近, 但均高于数值解, 钾和磷的通量在短时间内迅速衰减; 钾和氮浓度的全局近似解析解与Roose解析解接近, 并与数值解的变化趋势一致。在对流扩散方程中, 除氮外的5种元素通量的近似解较Roose的解析解更接近于数值解, 且没有奇性。

    资料论文
    贺兰山西坡主要山地灌丛群落的基本特征
    苏闯, 马文红, 张芯毓, 苏云, 闵永恩, 张晋元, 赵利清, 梁存柱
    植物生态学报. 2018, 42(10):  1050-1054.  doi:10.17521/cjpe.2018.0111
    摘要 ( 780 )   HTML ( 63 )   PDF (833KB) ( 390 )   收藏
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    灌丛是贺兰山最主要的植被组分, 但关于该地区灌丛群落的专门研究并不多见。为了解该地区灌丛资源的分布及生长状况, 该研究对内蒙古贺兰山国家级自然保护区内主要的山地灌丛群落进行样方调查, 通过分析样方数据, 量化描述了各群落的基本特征。结果表明: 贺兰山自然保护区沿海拔梯度主要有准噶尔栒子群系(Form. Cotoneaster soongoricus)、紫丁香群系(Form. Syringa oblata)、小叶金露梅群系(Form. Potentilla parvifolia)、虎榛子群系(Form. Ostryopsis davidiana)、小叶忍冬群系(Form. Lonicera microphylla)、银露梅群系(Form. Potentilla glabra)、山生柳群系(Form. Salix oritrepha)和鬼箭锦鸡儿群系(Form. Caragana jubata) 8种主要的山地灌丛群系。


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