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    2019年, 第8期
    刊出日期:2019-08-20

    甘肃省小苏干湖盐沼湿地植被景观(李群摄)。李群等基于植被生态学的方法分析了小苏干湖湖水泛滥区静水时空演变格局影响下, 盐地风毛菊(Saussurea salsa)叶形态和光合生理特征的响应变化(本期685–696 页)。

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    综述
    木本植物木质部的冻融栓塞应对研究进展
    李志民, 王传宽
    植物生态学报. 2019, 43(8):  635-647.  doi:10.17521/cjpe.2019.0076
    摘要 ( 391 )   全文 ( 16 )   PDF (1442KB) ( 138 )   知识图谱   收藏
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    冻融栓塞在中高纬度地区木本植物中普遍存在。抗冻融栓塞能力对在寒冷环境中木本植物的生长和安全越冬十分关键, 这直接决定植物分布范围。冻融栓塞是由于冰中气体溶解度低, 木质部水分在低温下冷冻, 使之前水中溶解的气体逸出到导管中, 随后木质部中的冰融化又使气泡扩张而引发的栓塞现象。木质部解剖结构的差异会影响植物的抗冻融栓塞能力, 植物还可以通过调节木质部正压、代谢耗能等方式主动修复冻融栓塞, 也可通过增加树液溶质含量等逃避冷冻, 以减少低温损伤。然而, 与干旱栓塞相比, 目前对木质部冻融栓塞的形成以及植物响应和调节机制的理解不足。为此, 该文首先综述了木质部冻融栓塞的形成机制和植物的逃避、忍耐、修复等3种冻融栓塞的应对策略, 然后总结了木质部抗低温胁迫能力的生理表现、影响因子和评价指标, 并在此基础上讨论了低温抗性、干旱抗性和水力效率之间的多元权衡关系, 最后提出今后该领域中的5个优先研究问题: (1)不同植物冰冻的最低温度阈值; (2)是否存在应对低温胁迫的水力脆弱性分割机制; (3)冻融栓塞修复与代谢消耗的关系; (4)低温抗性、干旱抗性和水力效率之间的权衡关系; (5)抗冻融栓塞性状是否能够纳入经济性状谱系。

    凋落物分解及其影响机制
    贾丙瑞
    植物生态学报. 2019, 43(8):  648-657.  doi:10.17521/cjpe.2019.0097
    摘要 ( 1215 )   全文 ( 24 )   PDF (1128KB) ( 291 )   知识图谱   收藏
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    为系统了解中国凋落物分解及其影响机制的研究进展, 基于当前常用的4个学术期刊数据库(中国知网、ISI Web of Science、ScienceDirect和Springer Link), 检索1986-2018年的相关文献并进行计量分析。中国凋落物分解研究以森林生态系统为主(占65%), 且多集中于易于观测的地上凋落物部分, 未来应加强地下部根系凋落物分解研究。凋落物分解研究对象通常选取当地优势种或主要组成物种(约占68%), 考虑到混合效应的存在, 仅依据单一凋落物分解研究结果来反映自然界中混合凋落物的实际分解特征具有局限性。目前中国凋落物分解研究主要集中在碳、氮、磷3种元素上, 应更多关注影响分解的重要化学组分(如钾、铁、锰、木质素、单宁等)和环境污染相关重金属元素的迁移转化及调控机理。未来需将植物-凋落物-土壤作为一个整体, 结合生态化学计量学, 系统研究各元素的生物地球化学循环过程、机制及耦合关系。氮沉降和气候变化对凋落物分解的影响是当前研究热点, 特别是氮、磷等多因子交互作用对凋落物分解的影响, 以及气候变暖背景下凋落物分解的温度敏感性、冻土区凋落物分解驱动机制的研究。

    研究论文
    中亚热带植被恢复阶段植物叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征
    陈婵,张仕吉,李雷达,刘兆丹,陈金磊,辜翔,王留芳,方晰
    植物生态学报. 2019, 43(8):  658-671.  doi:10.17521/cjpe.2019.0018
    摘要 ( 502 )   全文 ( 13 )   PDF (1358KB) ( 195 )   知识图谱   收藏
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    为揭示植被恢复过程中生态系统的养分循环机制及植物的生存策略, 根据亚热带森林群落演替过程, 采用空间代替时间方法, 以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致的檵木(Loropetalum chinensis) +南烛(Vaccinium bracteatu) +杜鹃(Rhododendron mariesii)灌草丛(LVR)、檵木+杉木(Cunninghamia lanceolata) +白栎(Quercus fabri)灌木林(LCQ)、马尾松(Pinus massoniana) +柯(Lithocarpus glaber) +檵木针阔混交林(PLL)、柯+红淡比(Cleyera japonica) +青冈(Cyclobalanopsis Glauca)常绿阔叶林(LCC)作为一个恢复系列, 设置固定样地, 采集植物叶片、未分解层凋落物和0-30 cm土壤样品, 测定有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)含量及其化学计量比, 运用异速生长关系、养分利用效率和再吸收效率分析植物对环境变化的响应和养分利用策略。结果表明: (1)随着植被恢复, 叶片C:N、C:P、N:P显著下降, 而叶片C、N、P含量和土壤C、N含量、C:P、N:P显著增加, 其中LCC植物叶片C、N含量, 土壤C、N含量及其N:P, PLL植物叶片P含量, 土壤C:P显著高于其他3个恢复阶段, 各恢复阶段植物叶片N:P > 20, 植物生长受P限制; 凋落物C、N、P含量及其化学计量比波动较大。(2)凋落物与叶片、土壤的化学计量特征之间的相关关系较弱, 叶片与土壤的化学计量特征之间具有显著相关关系, 其中叶片C、N、P含量与土壤C、N含量、C:N (除叶片C、N含量外)、C:P、N:P呈显著正相关关系; 叶片C:N与土壤C、N含量、C:P、N:P, 叶片C:P与土壤C含量、C:N、C:P, 叶片N:P与土壤C:N呈显著负相关关系。(3)植被恢复过程中, 叶片N、P之间具有显著异速生长关系, 异速生长指数为1.45, 叶片N、P的利用效率下降, 对N、P的再吸收效率增加, LCC叶片N利用效率最低, PLL叶片P利用效率最低而N、P再吸收效率最高。(4)叶片N含量内稳态弱, 而P含量具有较高的内稳态, 在土壤低P限制下植物能保持P平衡。植被恢复显著影响叶片、凋落物、土壤C、N、P含量及其化学计量比, 叶片与土壤之间C、N、P含量及化学计量比呈显著相关关系, 植物通过降低养分利用效率和提高养分再吸收效率适应土壤养分的变化, 叶片-凋落物-土壤系统的N、P循环随着植被恢复逐渐达到“化学计量平衡”。

    科尔沁沙地封育恢复过程中植物群落特征变化及影响因素
    王明明,刘新平,何玉惠,张铜会,魏静,车力木格,孙姗姗
    植物生态学报. 2019, 43(8):  672-684.  doi:10.17521/cjpe.2019.0068
    摘要 ( 429 )   全文 ( 9 )   PDF (4291KB) ( 123 )   知识图谱   收藏
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    封育是退化沙地植被恢复与生态重建的重要措施, 理解长期处于封育状态下不同类型沙地植物群落特征变化及其影响因素有利于沙地植被恢复和生态重建。该文基于对科尔沁沙地长期封育的流动沙丘(2005年封育)、固定沙丘(1985年封育)和沙质草地(1997年封育)连续多年(2005-2017年)的植物群落调查, 结合土壤种子库、土壤养分以及气象数据, 分析了植物群落特征变化及其对环境变化的响应。研究结果表明流动沙丘植被盖度显著增加, 群落生物量和物种多样性年际间波动变化, 但无明显趋势; 固定沙丘植物群落存在逆行演替趋势, 具体表现为群落生物量、灌木和半灌木以及豆科优势度显著下降, 而一年生和多年生杂类草优势度显著增加; 沙质草地群落物种丰富度和多年生禾草优势度存在降低趋势, 并且一年生杂类草优势度明显高于其他功能群, 群落存在退化现象。3类沙地土壤种子密度变化不显著, 而种子丰富度在流动沙丘显著增加, 在固定沙丘和沙质草地有下降趋势, 土壤养分仅有有效氮和有效磷含量增加。回归分析结果表明气温和降水是影响年内生物量积累的主要因素, 但对年际间群落生物量和物种丰富度变化影响不大。除趋势对应分析结果显示土壤种子库与植物群落之间存在很高的相似性, 典型相关分析结果表明沙质草地植物群落与土壤养分紧密相关, 而固定沙丘群落主要与土壤水分紧密相关。综合以上结果可知, 封育33年的固定沙丘群落和封育21年的沙质草地群落都存在退化现象, 而封育11年的流动沙丘群落正在缓慢恢复, 因此封育年限的设定对退化沙地植被恢复至关重要, 封育时间过长不仅不利于植物群落恢复, 反而会使群落发生逆行演替, 建议封育年限的设定应综合考虑植被退化程度、土壤养分状况、土壤种子库基础以及气候条件等因素的影响。

    甘肃小苏干湖盐沼湿地盐地风毛菊叶形态-光合生理特征对淹水的响应
    李群, 赵成章, 王继伟, 文军, 李子琴, 马俊逸
    植物生态学报. 2019, 43(8):  685-696.  doi:10.17521/cjpe.2019.0132
    摘要 ( 276 )   全文 ( 15 )   PDF (1404KB) ( 70 )   知识图谱   收藏
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    盐沼湿地植物叶片功能性状对淹水的响应分析, 有助于探究植物叶片可塑性机制与光合生理特征间的内在关联性, 对深入理解盐沼湿地植物的生境抗逆性策略具有重要意义。根据小苏干湖湖水泛滥区静水持留时间长短分别设置: 轻度淹水区(静水持留30-90天)、中度淹水区(静水持留90-150天)、重度淹水区(静水持留150-210天) 3个试验样地, 以盐地风毛菊(Saussurea salsa)为研究对象, 研究了小苏干湖盐沼湿地盐地风毛菊叶片功能性状对淹水的响应。结果表明: 随着静水持留时间的增加, 轻度淹水区盐地风毛菊形态上采用小比叶面积(SLA)的肉质化小叶模式, 光合生理上具有高实际光合效率(Y(II))和低调节性能量耗散的量子产额(Y(NPQ))的协同变异; 重度淹水区盐地风毛菊形态和光合生理上则采用与轻度淹水区完全相反的协同变异策略; 在3个样地中, SLAY(II)、光化学淬灭(QP)和Y(NPQ)间均呈极显著相关关系; 叶绿素a含量和叶绿素b含量与调节性能量耗散的量子产额(Y(NO))均呈显著正相关关系。小苏干湖湖水泛滥区静水时空演变格局影响下, 盐地风毛菊种群通过改变叶面积、叶厚度和SLA等叶片形态特征, 适时调整叶片Y(II)和Y(NPQ)等光合生理特征, 实现植物叶片光合碳同化产物的收支平衡, 表现出对水盐异质性环境较强的耐受性, 反映了盐沼湿地植物在极端生存环境下的叶片可塑性和抗逆性机制。

    山东滨海盐碱地11个造林树种叶解剖特征对土壤条件的响应
    陈旭, 刘洪凯, 赵春周, 王强, 王延平
    植物生态学报. 2019, 43(8):  697-708.  doi:10.17521/cjpe.2019.0131
    摘要 ( 347 )   全文 ( 7 )   PDF (2011KB) ( 115 )   知识图谱   收藏
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    叶片作为植物与大气环境连接的重要纽带, 对逆境具有强烈的响应。基于叶性状探讨植物对环境的适应机制对盐碱地植物群落构建具有指导意义。该研究以山东省滨海盐碱地3种不同土壤条件下的11个造林树种为对象, 通过对各树种叶解剖性状的测定分析, 阐明叶片功能性状与盐碱地土壤环境的关系, 以期为盐碱地植被修复与群落构建提供科学依据。主要研究结果: (1) 11个树种的叶片厚度较大, 栅栏组织发达, 紧密排列在叶肉近轴面, 呈3-5层。各树种叶片的栅栏组织与海绵组织厚度比值(PT/ST)普遍较高但差异较大, 可指示叶解剖特征在树种间的差异性。(2)不同树种的叶解剖结构在立地环境间具有显著差异, PT/ST可作为指示指标。(3)相关分析和冗余分析表明, 树种叶片解剖结构与立地土壤条件具有密切联系。PT/ST与土壤理化性质相关程度高, 且与土壤pH以及土壤电导率(25 ℃)均呈显著正相关关系, 与土壤硝态氮含量呈显著负相关关系。叶片特征和叶脉特征可解释叶性状随环境变异约84%的信息量。综上所述,叶解剖结构与盐碱地土壤条件存在密切关系, 基于叶解剖特征可进一步分析树种对盐碱环境的适应性, 并为盐碱地植物群落构建的树种选择提供科学依据。

    多花木蓝根截面微观结构对其抗拉特性的影响
    张乔艳,唐丽霞,廖华刚,潘露,陈龙,黄同丽
    植物生态学报. 2019, 43(8):  709-717.  doi:10.17521/cjpe.2019.0112
    摘要 ( 161 )   全文 ( 7 )   PDF (5124KB) ( 41 )   知识图谱   收藏
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    根截面微观结构由连通的骨架和相互贯通或封闭的孔洞构成, 其与根系抗拉力学特性有密切的联系。该文通过单根拉拔测试根系力学特性并采用扫描电镜获取根截面微观特征, 探讨根截面微观结构特征与根抗拉力学特性的关系。主要结果显示: 1)根系截面单位面积承受拉力和拉伸应变的能力均随根直径的增大而降低。2)根系抗拉强度和韧性随平均孔径的增加而降低, 其次孔径的均匀性对二者也存在一定的影响。3)导管排列方式随根直径的增加, 呈现单管孔→复管孔→管孔链→管孔团的排列方式, 导管排列方式和分布均匀性对根抗拉力学特性都有影响, 其中排列方式较分布均匀性的影响大。4)根截面管孔面积比对根抗拉特性的影响还受木质部和根皮及导管特征的影响。该研究从根系微观结构的角度揭示了根直径的增大影响截面微观结构进而影响根系的抗拉力学特性, 为进一步解析灌木根系固土力学机制提供了一定的理论基础。

    摩西斗管囊霉改善连作花生根际土壤的微环境
    崔利, 郭峰, 张佳蕾, 杨莎, 王建国, 孟静静, 耿耘, 李新国, 万书波
    植物生态学报. 2019, 43(8):  718-728.  doi:10.17521/cjpe.2019.0036
    摘要 ( 349 )   全文 ( 6 )   PDF (5713KB) ( 89 )   知识图谱   收藏
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    花生(Arachis hypogaea)长期连作导致土壤环境恶化, 严重影响产量和品质。丛枝菌根真菌(AMF)作为有益真菌能够与80%的陆生植物根系形成共生关系, 这种共生体能够改善植物根系微环境, 提高植物对营养物质的吸收和对逆境胁迫的抗性。为了探究AMF对花生连作土壤微环境的影响, 该研究通过对花生连作土壤接种和未接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)试验, 在花生不同生长期检测根际土壤的酶活性、土壤矿物质含量、土壤微生物群落结构和多度的变化情况, 以及对连作花生产量和品质的影响。研究结果表明: 1)摩西斗管囊霉能够显著提高花生根际土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和硝酸还原酶的活性; 2)摩西斗管囊霉显著增加花生连作土壤中全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾的含量; 3)摩西斗管囊霉显著降低土壤中有害真菌曲霉菌属(Aspergillus)的多度, 减少镰刀菌属(Fusarium)和赤霉菌属(Gibberella)的多度, 但是没有达到显著水平, 显著增加有益细菌放线菌Gaiella属的多度; 4)摩西斗管囊霉显著提高连作花生的产量, 增加籽仁中蛋白质、油酸和亚油酸的含量。因此, 摩西斗管囊霉能够改善连作花生根际土壤微生态环境, 增强连作土壤对致病菌的抵抗能力, 从而缓解连作障碍对花生根系的危害。


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