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    2010年, 第3期
    刊出日期:2010-03-01

    广西壮族自治区木论国家级自然保护区喀斯特峰丛洼地典型景观。宋同清等研究了该区域森林群落的空间分布格局及环境解释( 2010年3期 298–308页)。(王克林摄)

      
    研究论文
    古田山常绿阔叶林优势树种甜槠和木荷的空间格局分析
    李立, 陈建华, 任海保, 米湘成, 于明坚, 杨波
    植物生态学报. 2010, 34(3):  241-252.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.03.001
    摘要 ( 2315 )   PDF (892KB) ( 1324 )   收藏
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    基于24 hm2古田山中亚热带常绿阔叶林长期监测样地调查资料, 采用Ripley的K函数点格局分析等方法, 具体分析了古田山常绿阔叶林优势树种甜槠(Castanopsis eyrei)与木荷(Schima superba)不同年龄阶段的空间分布格局以及它们之间的空间关联性。结果表明: 两种优势物种在总体上及不同年龄阶段主要呈聚集分布, 且随年龄阶段的增加, 聚集程度有降低的趋势。两物种在大尺度直观上有明显的生境偏好。两种优势物种的幼树、小树与大树和老树主要呈空间负相关或无空间关联性, 与中树呈空间正相关。甜槠中树与大树、大树与老树主要呈空间正相关, 而甜槠的中树与老树呈空间负相关。木荷中树与大树和老树、大树与老树均呈现空间负相关或无关联。我们发现古田山优势物种通过密度制约和Janzen-Connell效应释放空间, 为其他物种共存提供了条件, 密度制约和Janzen-Connell效应可能是古田山样地甜槠和木荷空间格局形成的重要原因。
    刈割干扰下内蒙古草原两种丛生禾草繁殖策略的适应性调节
    张晓娜, 哈达朝鲁, 潘庆民
    植物生态学报. 2010, 34(3):  253-262.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.03.002
    摘要 ( 2418 )   PDF (443KB) ( 2918 )   收藏
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    刈割是内蒙古草原的主要利用方式之一。当植物面对刈割干扰时, 可以通过繁殖策略的调节适应变化的环境。研究刈割干扰下植物繁殖策略的调节对于揭示植物的适应与进化机制具有重要意义。为此, 选择内蒙古典型草原的大针茅(Stipa grandis)和糙隐子草(Cleistogenes squarrosa), 在1979年围封的羊草(Leymus chinensis)样地(对照)和毗邻的长期刈割区对其繁殖策略进行了研究。结果显示: 1)长期刈割干扰下, 大针茅的种群生物量与对照区无显著差异, 由于其株丛生物量显著降低,大针茅种群生物量的维持得益于种群密度的显著增加。糙隐子草的种群生物量比对照区显著提高, 由于其株丛生物量与对照区无显著差异, 糙隐子草种群生物量的增加也是因为密度的显著提高。因此, 密度调节是两种植物应对长期刈割干扰的重要的调节机制。2)长期刈割干扰下, 两种植物在无性繁殖和有性繁殖过程所采取的密度调节策略并不相同。大针茅种群生殖株丛的密度无显著变化, 非生殖株丛的密度显著提高, 导致其非生殖株丛的相对密度显著增加, 而生殖株丛的相对密度显著降低。因此刈割干扰下大针茅种群在密度调节上采取了保持有性繁殖株丛密度, 增加无性繁殖株丛密度的策略。糙隐子草种群非生殖株丛的密度显著增加, 但生殖株丛的密度增加幅度更大, 导致其非生殖株丛的相对密度显著降低, 而生殖株丛的相对密度显著提高。因此刈割干扰下糙隐子草种群在密度调节上采取了增加无性繁殖株丛密度的同时, 更大幅度地增加有性繁殖株丛密度的策略。3)长期刈割干扰下, 两种植物对生物量生殖分配的调节采取了不同的策略。大针茅株丛生物量向生殖枝分配的比例无显著变化, 通过降低生殖枝向穗的生物量分配比例, 降低了对有性生殖过程的生物量分配的投入; 而糙隐子草则通过增加株丛生物量向生殖枝分配的比例, 维持生殖枝向穗的生物量分配比例, 从而增加了对有性繁殖过程生物量分配的投入。4)长期刈割干扰下, 大针茅的株丛面积和株丛分蘖数与对照区无显著差异。糙隐子草株丛面积降低, 但是株丛分蘖数无显著变化。本实验说明, 植物种群有性繁殖和无性繁殖之间的密度调节和资源分配调节是草原植物应对刈割干扰下的重要调节机制, 不同的响应策略影响着植物种群的消长动态。
    青藏高原东缘林线交错带糙皮桦幼苗光合特性对模拟增温的短期响应
    徐振锋, 胡庭兴, 张力, 张远彬, 鲜骏仁, 王开运
    植物生态学报. 2010, 34(3):  263-270.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.03.003
    摘要 ( 2427 )   PDF (392KB) ( 1167 )   收藏
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    采用开顶式生长室(OTC)模拟增温对植被影响的研究方法, 研究了青藏高原东缘林线交错带糙皮桦(Betula utilis)光合特性对模拟增温的响应。结果表明: 与对照样地相比, OTC内日平均气温(1.2 m)在植物生长季中增加2.9 ℃, 5 cm土壤温度增加0.4 ℃。增温使糙皮桦幼苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)分别增加17.4%、21.4%和33.9%, 但对糙皮桦幼苗叶片的水分利用率(WUE)却没有明显影响, 而对糙皮桦的叶氮浓度却表现为显著的负效应。同时, 增温能显著增加糙皮桦幼苗的最大同化速率(Pnmax) (+19.6%)、暗呼吸速率(Rd) (+14.3%)、表观量子效率(AQY) (+7.9%), 但对其光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)却没有明显的影响。此外, 增温使糙皮桦幼苗叶片的最大羧化速率(Vcmax)和电子传递速率(J)分别增加了12.3%和11.7%, 而磷酸丙糖利用率(TPU)和CO2补偿点(CCP)对增温却并不敏感。该研究表明, 模拟增温对林线糙皮桦光合生理总体上表现为正效应, 这有可能帮助该物种对未来气候变化更快更好地适应。
    花后灌溉对小麦籽粒贮藏蛋白聚合程度和面团流变学特性的影响
    姚凤娟, 贺明荣, 贾殿勇, 代兴龙, 曹倩
    植物生态学报. 2010, 34(3):  271-278.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.03.004
    摘要 ( 2099 )   PDF (364KB) ( 990 )   收藏
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    为了明确灌溉麦黄水引起的小麦(Triticum aestivum)面团流变学特性劣变与籽粒贮藏蛋白聚合程度变化之间的关系,在防雨池栽条件下, 以‘济麦20’为供试品种, 设置花后不灌水(W0), 花后灌1水(花后14 d, W1)和花后灌2水(花后14 d和花后28 d, W2) 3个处理, 分析了花后灌水对籽粒产量、贮藏蛋白聚合程度相关参数及其面团流变学特性的影响。研究结果表明, 籽粒产量、面团形成时间和稳定时间均以花后灌1水时达到最优, 再增加一次灌水(麦黄水), 导致面团形成时间和稳定时间显著缩短, 筋力变弱。同时观察到谷蛋白聚合指数和谷蛋白大聚合体平均粒径也因灌麦黄水而显著降低。回归分析表明, 灌麦黄水条件下谷蛋白大聚合体粒径变小是导致面团流变学特性变差和筋力变弱的主要原因。
    不同氮素水平下增温及[CO2]升高综合作用对蒙古栎幼苗生物量及其分配的影响
    马立祥, 赵甍, 毛子军, 刘林馨, 赵溪竹
    植物生态学报. 2010, 34(3):  279-288.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.03.005
    摘要 ( 2378 )   PDF (702KB) ( 2538 )   收藏
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    蒙古栎(Quercus mongolica)是东北地区天然次生林重要组成树种, 研究该树种对未来气候变暖的响应, 可为预测未来气候变暖情况下蒙古栎林的发展动态、制定合理的经营措施提供科学参考。该文旨在探讨不同的供氮水平下, CO2浓度和温度升高综合作用对蒙古栎幼苗生物量及其分配的影响。实验采用人工气候箱控制, 控制条件分别为温度升高4 ℃(ET)、CO2浓度倍增(700 μmol CO2 ·mol–1) × 温度升高4 ℃ (ECET)和对照(正常温度, CO2浓度为400 μmol CO2·mol–1) (CK), 每个控制条件幼苗的基质分别用3种氮素水平处理: N1 (15 mmol·L–1 N)、N2 (7.5 mmol·L–1 N)和N3 (不施氮)。研究结果显示, 1)在ET条件下, N1明显促进幼苗茎的高生长、径生长和生物量积累, 幼苗生物量的分配随氮素浓度的增加, 地下生物量所占的比例增大。2) ECET条件下N1明显促进幼苗的高生长, 但对径生长影响不显著, 对幼苗总生物量积累的影响不显著。但N1增加了地下生物量的比例。3) ET与ECET条件下幼苗叶片的碳氮比均随供氮水平降低而升高, 但ECET下碳氮比的升高是由于叶片碳含量较高引起的, 而ET条件下则是由于叶片氮含量的降低而引起的。ECET和ET条件较低的氮素供应水平综合作用对蒙古栎幼苗的生物量积累无促进作用。因此, 在未来气候变化情况下, 土壤中充足的氮供给可能将促进蒙古栎幼苗的生长, 增加其天然更新潜力, 并增加其碳库容。
    两种类型小麦品种分蘖成穗对群体环境的响应与调控
    李娜娜, 田奇卓, 王树亮, 谢连杰, 裴艳婷, 李慧
    植物生态学报. 2010, 34(3):  289-297.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.03.006
    摘要 ( 2170 )   PDF (357KB) ( 1311 )   收藏
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    为探讨不同类型小麦(Triticum aestivum)品种分蘖成穗特性及对群体环境的响应, 寻求合理播种方式的调控参数, 在大田试验条件下, 对两类品种单株稀植与不同播种方式所构成的不同群体进行了对比研究。结果表明, 单株稀植时, 两类品种均具有较高的分蘖潜力, 中多穗型品种‘济麦20’和‘鲁麦14’单株平均成穗数为40.58和44.34个, 大穗型品种‘山农8355’和‘兰考矮早八’为24.33和23.20个, 成穗率存在着显著的基因型差异; 进入不同播种方式的群体环境后, 中多穗型品种每株平均成穗数降至3.37和3.85个, 降低率分别为91.70%和91.32%, 大穗型品种每株成穗1.82和1.36个, 分别降低92.52%和94.14%; 证明群体环境对分蘖成穗的影响比遗传因素更强烈, 且大穗型品种分蘖成穗特性对群体环境的响应较中多穗型敏感。播种方式可有效地调控群体结构, 条播的经济产量显著高于撒播, 条播行距配置对产量的影响因品种类型而异; 中多穗型行距在23.4–23.9 cm、大穗型在16.5–16.9 cm时产量最高; 撒播和窄行条播可有效地增加单位面积穗数, 提高挑旗和灌浆中期群体中、上层的光截获率, 而千粒重和穗粒数却随之降低。播种方式对挑旗后群体内部CO2浓度有微弱的影响。
    木论喀斯特峰丛洼地森林群落空间格局及环境解释
    宋同清, 彭晚霞, 曾馥平, 王克林, 覃文更, 谭卫宁, 刘璐, 杜虎, 鹿士杨
    植物生态学报. 2010, 34(3):  298-308.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.03.007
    摘要 ( 2178 )   PDF (531KB) ( 1578 )   收藏
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    基于广西壮族自治区木论国家级自然保护区典型峰丛洼地景观尺度内不同微生境条件和植物群落类型50个样地(20 m × 20 m)的系统取样调查, 用二元物种指示方法(TWINSPAN)对样地内胸径(DBH) ≥ 1 cm的木本植物进行分类, 选择10个土壤环境因子和5个空间因子, 利用除趋势典范对应分析(DCCA)研究了森林群落分布的土壤环境与空间格局, 并给予定量化的合理解释。结果如下: 1) TWINSPAN将森林群落划分为11组, 在三级水平上分为4类生态群落类型。2) DCCA第一排序轴集中了排序的大部分信息, 突出反映了各森林群落所在的坡向和土壤主要养分梯度, 沿第一轴从左到右, 坡向由阴转阳,岩石裸露率越来越高, 土壤主要养分逐渐降低, 森林群落分别出现了由原生性和耐阴性强逐步向阳性先锋树种为主的次生林和人工林变化的格局。3)因子分离分析结果表明, 土壤环境因子对森林群落分布格局的解释能力为39.16%, 其中21.02%单纯由土壤环境因子所引起, 空间因子的解释能力为31.34%, 其中13.16%独立于土壤环境的变化, 18.15%是土壤环境和空间因子相互耦合作用的结果, 不可解释部分达47.66%, 表明喀斯特峰丛洼地森林群落的物种共存受生态位分化理论和中性理论双重控制。
    不同尺度上环境因子对常绿阔叶林群落的谱系结构的影响
    黄建雄, 郑凤英, 米湘成
    植物生态学报. 2010, 34(3):  309-315.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.03.008
    摘要 ( 2210 )   PDF (471KB) ( 981 )   收藏
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    群落的谱系结构是反映作用于群落组成的各种生态过程的综合指标。通过研究群落的谱系结构, 能够有效地推断形成群落谱系结构的生态过程。该文从环境因子(海拔、地形、pH、土壤湿度和土壤元素等)对群落谱系结构的影响这一视角出发, 采用圆形随机取样, 在半径为5、 25、50、75和100 m 5个尺度上, 深入研究了古田山24 hm2永久样地群落的谱系结构。研究发现: 古田山样地在所有研究尺度上(半径 > 5 m)都表现为谱系聚集, 随着尺度的增加, 群落的聚集程度呈现出先增加后下降的格局。采用多元线性回归模型分析环境因子对群落谱系结构的影响时发现: 随着尺度的增加, 环境因子对群落谱系结构的影响逐渐增强; 在小尺度上, 环境因子对谱系结构没有显著影响, 这可能是由于小尺度上近缘种之间较强的竞争排斥作用所致。当尺度达到100 m半径时, 高海拔区域表现出谱系发散格局, 而低海拔区域保持谱系聚集, 这可能是由于古田山样地海拔较高的地带生境异质性较强和较大的干扰所致。该研究在所有的尺度上都表现出显著的谱系聚集, 与中性理论所预测的群落是物种的随机组合、无谱系结构相反, 因而为生态位理论提供了证据。
    中国东部南北样带主要植被类型物候期的变化
    余振, 孙鹏森, 刘世荣
    植物生态学报. 2010, 34(3):  316-329.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.03.009
    摘要 ( 2289 )   PDF (681KB) ( 1444 )   收藏
    相关文章 | 计量指标
    植被物候期的变化是全球变化研究的热点问题, 因为物候过程是反映植被对气候变化响应的最直接和最敏感的生态学过程之一, 大尺度植被物候学过程主要以植被的季节动态体现其对气候变化的长期适应过程。基于NOAA/AVHRR从1982年至2006年的双周归一化植被指数NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)数据, 依托中国东部南北样带, 对主要植被类型的物候过程进行模拟, 并计算了主要物候现象(包括返青起始期、休眠起始期和生长季长度)的发生时间和演变趋势。结果表明: 返青起始期显著提前的植被有温带针叶林(TCF, 0.56 d·a–1)、温带草丛(TG, 0.66 d·a–1)、亚热带热带针叶林(STCF,0.46 d·a–1)、亚热带落叶阔叶林(SDBF, 0.58 d·a–1)和亚热带热带草丛(STG, 0.89 d·a–1); 休眠起始期显著推迟的植被有寒温带温带针叶林(TCTCF, 0.32 d·a–1)、SDBF (0.80 d·a–1)和温带落叶阔叶林(TDBF, 0.18 d·a–1); 此外, 大部分植被类型的生长季长度都有所延长, 但延长的方式不同: TCF (0.77 d·a–1)是由于返青起始期显著提前造成的; TCTCF (0.38 d·a–1)和TDBF (0.36 d·a–1)是由于休眠起始期显著推迟造成的; TG (0.76 d·a -1)、STCF (0.83 d·a–1)、SDBF (1.40 d·a–1)和STG (1.30 d·a–1)等是由于返青起始期提前和休眠起始期推迟共同造成的。对温度和降水的变化进行分析发现, 温度对南北样带上植被物候的影响较大, 而降水对物候的影响相对较小, 不同植被类型对温度的响应各异。在南北样带上存在的热量梯度, 使得整条样带上植被的物候现象也表现出时间梯度, 从返青起始期发生的时间上比较, 从北向南逐渐推迟, 即寒温带植被>温带植被>亚热带植被; 休眠起始期和生长季长度则正好相反, 亚热带植被>温带植被>寒温带植被。
    黄土高原半干旱和半湿润地区刺槐林地生物量与土壤干燥化效应的模拟
    李军, 王学春, 邵明安, 赵玉娟, 李小芳
    植物生态学报. 2010, 34(3):  330-339.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.03.010
    摘要 ( 2137 )   PDF (596KB) ( 1073 )   收藏
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    黄土高原人工刺槐(Robinia pseudoacacia)林地深层土壤干燥化现象普遍发生, 日益严峻地威胁着人工植被建设成效。分析和比较半干旱和半湿润地区刺槐林地生物量演变趋势、深层土壤干燥化发生规律和区域分布特征差异, 能够为黄土高原因地制宜地营造刺槐林提供科学依据。在WinEPIC模型气象、土壤和作物参数数据库组建与模拟精度验证的基础上, 应用WinEPIC模型模拟研究了1957–2001年黄土高原半湿润地区洛川和长武、半干旱地区延安和固原等地1–45年生刺槐林地生物量演变规律和深层土壤干燥化效应。结果表明: 洛川、长武、延安和固原的刺槐林地连年净生产力模拟值在5–8年生时达到最大值后, 随着降水量年际波动呈现出明显的波动性降低趋势, 其平均值分别为5.33 × 103、4.56 × 103、4.03 × 103和3.35 ×103 kg·hm–2·a–1; 1–7年生刺槐林地年耗水量高于同期年降水量, 导致林地0–10 m土层土壤强烈干燥化, 洛川、长武、延安和固原刺槐林地年均土壤干燥化速率分别为164.3、165.7、187.1和190.0 mm·a–1, 8–45年生刺槐林地有效含水量在0–250 mm的较低水平上随降水量变化而波动; 1–9年生刺槐林地0–10 m土层土壤湿度剖面分布变化剧烈, 土壤湿度逐年降低且土壤干层逐年加厚, 7–9年生时土壤干层厚度已经超过10 m, 8–45年生刺槐林地2–10 m土层土壤湿度保持相对稳定的干燥化状态; 洛川和长武刺槐林地水分生产力较高且相对稳定, 刺槐林地生长期可以超过45年; 而延安和固原刺槐林地水分生产力较低且稳定性差, 刺槐林稳定生长期不超过40年。
    模拟源株密度对蝴蝶花生长和克隆繁殖的影响
    王永健, 钟章成
    植物生态学报. 2010, 34(3):  340-347.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.03.011
    摘要 ( 1812 )   PDF (495KB) ( 2010 )   收藏
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    通过不同蝴蝶花(Iris japonica)起始源株密度的控制实验, 探讨源株对克隆植物蝴蝶花克隆繁殖、生长和生物量分配的影响。结果表明: 1)克隆数量特征: 1个起始源株处理(O)蝴蝶花新分株数显著高于2个起始源株(T)及4个起始源株处理(F), 而新分株死亡率显著低于后二者; 随着起始源株数增加(竞争增强), 一级与二级子株数显著降低。随着源株竞争增强, 克隆细根茎与根的长度、表面积、体积与根(茎)长密度逐渐降低。2)叶片特征: 随着源株竞争增强, 母株重度枯萎与总枯萎叶片数显著增加, 子株中度枯萎、重度枯萎与总枯萎叶片数显著增加; 源株竞争增强, 源株叶面积、源株与子株叶片数显著降低, 而源株叶面积比(leaf area ratio, LAR)显著增加。3)生物量及分配: 随着源株竞争增强, 细根茎、粗根茎、克隆繁殖、地上部分、地下部分及总生物量显著降低, 细根茎与地下部分分配降低, 母株粗根茎分配与地上部分分配显著增加。总的看来, 随着蝴蝶花源株竞争增强, 植株叶片生长状况受到更大的影响, 植株生长受限, 克隆繁殖减弱, 而其通过增加LAR, 提高叶片效率与增加母株粗根茎分配, 降低生长强度与消耗, 储备资源, 以待来年的生长与繁殖。
    高寒草甸不同生境粗喙薹草补偿生长研究
    朱志红, 席博, 李英年, 臧岳铭, 王文娟, 刘建秀, 郭华
    植物生态学报. 2010, 34(3):  348-358.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.03.012
    摘要 ( 2124 )   PDF (462KB) ( 1373 )   收藏
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    补偿生长反映了植物的耐牧性, 受采食和土壤养分资源获得性的共同影响。但何种条件易于引起植物发生超补偿是长期以来争论的问题。通过一项野外调查试验, 研究了高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸3种生境(I. 畜圈, 富养, 放牧; II. 牧道, 低养, 放牧; III. 封育草地, 低养, 不放牧)中粗喙薹草(Carex scabrirostris)的补偿生长模式与机制, 以及采食率、土壤养分和水分因子对补偿生长的相对贡献。粗喙薹草补偿生长量和分株盖度、密度及高度在生境I显著高于生境II和生境III, 在生境I和生境II均发生超补偿生长, 在生境III为低补偿。分株生物量对生长器官的分配在生境I和生境II相同, 并都高于生境II; 生物量对储藏器官的分配在生境II最高, 生境III次之, 生境I最低。储藏分配与生长分配和克隆繁殖分配间, 生长分配与有性繁殖分配间均存在负偶联(trade-offs)关系。对补偿生长贡献最大的因子是相对生长率和6月份土壤有机质含量, 其次是8月份土壤氮素营养和采食率。研究结果表明, 粗喙薹草的补偿生长和生物量分配具有可塑性, 并决定着补偿生长模式随生境条件而变化。不论在富养环境或低养环境, 储藏分配高的粗喙薹草都容易发生超补偿, 富养生境条件能降低采食的负面效应, 增加植物的耐牧性。

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