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    2019年, 第7期
    刊出日期:2019-07-20

    内蒙古高原锡林郭勒典型草原景观(白永飞摄)。苗百岭等基于典型草原群落地上生物量长期动态监测数据及其所对应的气候数据, 分析了降水变化对干旱与半干旱区生态系统生产力的影响(本期557–565页)。

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    研究论文
    降水变化对内蒙古典型草原地上生物量的影响
    苗百岭, 梁存柱, 史亚博, 梁茂伟, 刘钟龄
    植物生态学报. 2019, 43(7):  557-565.  doi:10.17521/cjpe.2018.0230
    摘要 ( 840 )   全文 ( 40 )   PDF (1077KB) ( 389 )   知识图谱   收藏
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    降水格局的变化是气候变化影响干旱和半干旱区草原植物群落结构和功能的关键过程。作为植物群落结构和功能的基本组成单位——植物功能群——对气候变化的响应差异明显。有关不同植物功能群如何响应降水格局的研究, 有助于揭示气候变化对干旱与半干旱区生态系统关键功能与过程稳定性的变异机制。该文利用1982-2015年的典型草原群落地上生物量长期动态监测数据及其所对应的气候数据, 系统揭示降水变化对干旱与半干旱区生态系统生产力的影响。主要研究结果如下: 1) 1982-2015年内蒙古典型草原区降水变化特征明显, 主要表现在降水集中度呈显著的降低趋势; 小降水事件(≤5 mm)明显增多。2)降水变化导致群落生物量呈下降趋势。其中, 多年生丛生禾草的生物量呈上升趋势; 一二年生植物、多年生杂类草、多年生根茎禾类草的生物量均呈下降趋势。3)群落生物量与生长季降水量、降水集中度呈显著的正相关关系。各功能群中, 多年生杂类草、半灌木和生长季降水量呈显著正相关关系, 灌木与降水集中度呈显著负相关关系。4)群落生物量与各等级降水的频率相关性均不显著, 但与I-II类(0.1-10 mm)降水贡献率显著负相关。各功能群中, 多年生杂类草与I类降水(0.1-5.0 mm)的发生频率和降水贡献率均呈显著的负相关关系, 与VI类降水(20-25 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。多年生根茎禾类草和VIII类降水(>35 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。说明小降水事件的增加将显著降低群落的地上生物量, 小降水事件对干旱、半干旱区植被生长具有重要的生态学意义。

    内蒙古和青藏高原草原植物叶片与根系氮利用效率空间格局及影响因素
    符义稳, 田大栓, 汪金松, 牛书丽, 赵垦田
    植物生态学报. 2019, 43(7):  566-575.  doi:10.17521/cjpe.2019.0044
    摘要 ( 448 )   全文 ( 31 )   PDF (1454KB) ( 202 )   知识图谱   收藏
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    氮利用效率是植物的关键功能性状, 同时紧密关联生态系统功能, 但是目前对氮利用效率的区域格局及影响因素仍然不清楚。该研究分析了内蒙古和青藏高原草原82个调查地点、139种植物叶片和根系的氮利用效率及其与环境因素、植物功能群之间的关系, 实验结果显示: 1)草甸草原植物叶片的氮利用效率为53 g·g -1, 显著大于高寒草甸(46 g·g -1)、荒漠草原(41 g·g -1)和典型草原(39 g·g -1)。高寒草甸根系氮利用效率为108 g·g -1, 显著高于其他生态系统。2)叶片氮利用效率比根系对温度更加敏感, 但随着干旱指数的增加, 两者均表现出显著的降低趋势。3)杂类草叶片和根系氮利用效率低于莎草科和禾本科植物, 豆科植物叶片和根系氮利用效率分别比非豆科植物低48%和60%。4)植物氮利用效率与土壤氮含量之间没有显著关系。总体上, 内蒙古和青藏高原草原植物叶片和根系氮利用效率的空间格局存在差异, 主要影响因素为植物功能群和干旱指数。本研究系统揭示内蒙古和青藏高原草原植物氮利用效率的空间格局及关键驱动因子, 有助于在全球变化背景下了解我国草地生产力维持机制, 同时为草原生态系统管理提供科学依据。

    13C脉冲标记揭示放牧对高寒草甸同化碳分配的影响
    陈锦, 宋明华, 李以康
    植物生态学报. 2019, 43(7):  576-584.  doi:10.17521/cjpe.2019.0009
    摘要 ( 236 )   全文 ( 22 )   PDF (1254KB) ( 113 )   知识图谱   收藏
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    放牧是人类对草地进行利用的重要方式之一, 放牧影响草地生态系统的结构和功能, 改变植物光合碳(C)分配, 进而改变土壤有机碳的储存。青藏高原的高寒草甸是世界上海拔最高的草地生态系统, 寒冷季节长等独特的环境特点使其具有高的土壤有机碳含量。为了揭示长期轻度放牧对植物光合碳分配及植物光合碳在各库之间运移的影响, 基于在青藏高原矮嵩草草甸开展的长期冬季轻度放牧和围栏封育实验, 利用 13C示踪方法揭示了放牧对光合碳在植物地上、地下组织的分配以及光合碳在植物、土壤各碳库中的运移和滞留。研究结果发现, 在 13C标记之后第30天, 冬季轻度放牧样地的植物地上部分内 13C约占开始时 13C含量的32%, 根和土壤中的 13C约占22%, 植物地上部分呼吸中的 13C量约占30%。在放牧和围封这两个不同处理中, 土壤中光合碳的滞留以及光合碳随土壤呼吸释放的速率存在显著差异。长期冬季轻度放牧促使植物将更多的光合碳输入到根和土壤碳库中。与围栏封育处理相比较, 放牧处理下的 13C从植物地上部分输入到地下的速率较快, 通过土壤呼吸释放的速率也快, 而植物地上部分和植物地上部分呼吸中 13C的量较低。另外, 高寒矮嵩草草甸土壤C储量在冬季轻度放牧和围栏封育处理下没有显著差异。我们的研究表明, 尽管冬季轻度放牧改变了植物光合碳分配在地上和地下碳库中的分配, 但是没有显著影响土壤碳库储量。

    东北杏种质资源多样性及其地理变化
    徐豪, 刘明国, 董胜君, 吴月亮, 张皓凯
    植物生态学报. 2019, 43(7):  585-600.  doi:10.17521/cjpe.2019.0060
    摘要 ( 557 )   全文 ( 38 )   PDF (1878KB) ( 148 )   附录/附件    知识图谱   收藏
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    东北杏(Armeniaca mandshurica)是集观赏、经济、用材于一体的重要树种, 长期以来主要处于野生和半野生状态, 鲜有相关研究报道。该研究对东北杏主要分布区内种质资源状况开展了调查, 选择来自辽宁、吉林与黑龙江的47份典型种质进行了22个定量描述性状和7个定性描述性状的观测, 旨在为该树种的种质资源收集、评价与保护提供重要参考。采用变异系数等指标分析定量描述性状多样性, 使用频率分布等指标分析定性描述性状多样性。通过趋势面方法分析定量描述性状的地理变化规律。利用99对SSR引物对47份东北杏种质进行PCR扩增, 应用遗传相似系数分析东北杏种质的遗传多样性。基于表型性状和SSR分子标记采用聚类分析方法分别对种质进行分类。东北杏不同种质间呈现出较高的表型多样性, 其中19个定量描述性状指标的变异系数在9.40%-55.98%之间, 变异系数最大的为小枝长度, 变异系数最小的为种仁宽; 7个定性描述性状的Shannon-Wiener指数在0.58-1.22之间。由于调查区域的地理位置与主要气候因子间存在着显著的相关性, 东北杏种质的定量描述性状与其地理位置有着密切的关系。其中, 小枝长度呈由东向西逐渐增大的梯度变化, 小枝粗度、种子质量呈由北向南逐渐增大的梯度变化, 果柄长呈由东北向西南逐渐增大的梯度变化; 小枝长度、果柄长与海拔呈正相关关系, 小枝粗度与海拔呈负相关关系, 种子质量与海拔相关性很小。基于26个表型性状进行系统聚类, 将47份东北杏种质分为4类, 分类结果主要体现了东北杏种质特征的差别, 同时也在一定程度上体现了种质产地的效应; 基于遗传相似系数进行聚类分析, 将47份东北杏种质也分为4类, 分类结果体现了种质产地效应; 卡方检验表明, 两种聚类结果相关性不显著, 外在环境是影响东北杏表型变异的重要因素。

    中国归化植物组成特征及其时空分布格局分析
    许光耀, 李洪远, 莫训强, 孟伟庆
    植物生态学报. 2019, 43(7):  601-610.  doi:10.17521/cjpe.2019.0053
    摘要 ( 284 )   全文 ( 27 )   PDF (1678KB) ( 132 )   附录/附件    知识图谱   收藏
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    入侵植物是归化植物的子集, 归化是植物入侵的基本前提, 完整的归化植物清单有助于预测和预防植物入侵。该文基于实地调查和资料收集, 对中国归化植物种类及分布进行统计, 结果表明, 当前中国共有归化植物112科578属1 099种, 约70%为人为引入, 而美洲是其最大原产地, 植物生活型以草本为主, 分类学组成中菊科、禾本科、豆科最多。在空间尺度上, 物种多样性及密度均呈自东南沿海向西北内陆递减的趋势, 纬度和国内生产总值是其空间分布格局的主要驱动因素, 被殖民史、植物园分布及调查次数在一定程度上影响空间分布格局; 在时间尺度上, 归化植物物种多样性当前正处在快速增长阶段并可能持续20-30年, 社会经济发展、人为干扰、土地利用方式改变及全球变化是其主要驱动因素。该研究丰富了中国归化植物的本底资料, 有助于了解外来植物入侵的形式与威胁, 并为外来植物综合管控或本地生物多样性保护提供依据。

    菌根共生网络嵌套性判定的零模型选择
    林力涛, 马克明
    植物生态学报. 2019, 43(7):  611-623.  doi:10.17521/cjpe.2019.0065
    摘要 ( 329 )   全文 ( 18 )   PDF (2747KB) ( 111 )   附录/附件    知识图谱   收藏
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    零模型是判定网络嵌套性的重要依据, 菌根共生关系网络经常出现高度非对称性, 该文通过探究矩阵非对称变化对基于不同零模型构建方法的网络嵌套性的影响, 试图为非对称网络零模型的选择提供依据。结果表明: 不同零模型保守性不同, 增加限定条件减少零模型构建过程中的自由空间, 高度限定条件易导致第II类错误。高度非对称网络会增加基于完全随机(r00)零模型的矩阵温度(NT)偏离、降低配对重叠度(NODF)偏离, 标准化指数z-score值显示网络非对称增加后有助于NTNODF显著性判定。行或列限定对非对称网络嵌套性判定的影响存在差异, 列限定(c0)的网络嵌套性判定对网络非对称性变化的响应规律与r00零模型的响应趋势基本一致, 具有更低的嵌套性偏离和标准差值。行限定(r0, 包括行列限定(backtrack))零模型NT值和NT偏移随矩阵非对称性的变化保持稳定, 较之c0零模型在高度非对称网络中呈现更低的NODF偏离值。选用完全随机和限定零模型相结合的方法, 有助于更加准确判断非对称网络是否具有嵌套结构。高度非对称网络嵌套性判定中对行属性特征比较敏感, 不同非对称性网络间嵌套性水平相比较时选用r0零模型要优于r00和c0零模型。

    长期不同植被覆盖对黑土团聚体内有机碳组分的影响
    李娜, 张一鹤, 韩晓增, 尤孟阳, 郝翔翔
    植物生态学报. 2019, 43(7):  624-634.  doi:10.17521/cjpe.2019.0028
    摘要 ( 325 )   全文 ( 19 )   PDF (1295KB) ( 158 )   知识图谱   收藏
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    为探究黑土团聚体内土壤有机碳(SOC)的“分馏”特征, 揭示不同植被覆盖下土壤团聚体的固碳机制, 该文以中国科学院海伦农业生态系统国家野外综合研究站内不同植被覆盖(草地、农田和裸地)长期定位实验的土样为研究对象, 利用团聚体湿筛分组、有机碳物理和化学分组相结合的方法, 研究了黑土团聚体及其内部的碳密度和腐殖质组分的碳分配特征。研究发现, 黑土经过不同植被覆盖31年后, 长期草地覆盖使土壤表层SOC、全氮(TN)含量显著增加, 农田和无植被覆盖的裸地SOC含量减少, 且在裸地显著降低。3种处理中, 2-0.25 mm (含2 mm, 下同)粒级团聚体均为优粒级。土壤团聚体的稳定性顺序为草地>农田>裸地。草地覆盖使土壤大团聚体的比例和有机碳库增加, 微团聚体和粉黏粒所占比例和碳库均减少, 说明草地覆盖促进了土壤大团聚体形成, 土壤固碳能力显著增强。而农田和裸地因外源碳投入少, 有机碳含量均是微团聚体>大团聚体>粉黏粒, SOC主要分布在微团聚体中。不同植被覆盖处理对土壤团聚体内密度组分和腐殖质各组分碳的富集“分馏”作用很明显, 与农田和裸地相比, 长期草地植被覆盖处理>2 mm和2-0.25 mm粒级团聚体中轻组碳含量富集的较多, 2-0.25 mm粒级团聚体中富里酸、胡敏酸和胡敏素的碳富集均最高, 而农田和裸地促进了微团聚体内腐殖质碳的富集。草地覆盖显著增加了大团聚体内活性有机碳组分, 来源于植物的碳首先进入到大粒径的团聚体中, 使土壤团聚结构显著改善, 农田和无植被覆盖的裸地土壤中轻组碳含量显著降低, 团聚体内有机碳以重组碳和胡敏素为主, 稳定化程度更高。


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