葡萄园生态系统是农业生态系统的重要组成部分, 集中连片栽培的葡萄园具有重要的生态价值。开展葡萄园生态系统碳源/汇的研究, 是完整探讨葡萄园生态系统碳循环必不可少的内容。随着葡萄生态学研究的进一步深入, 如何直观地揭示葡萄园生态系统碳循环规律和碳汇功能已经成为葡萄生态学领域关注的热点问题。研究发现, 葡萄园生态系统固定大量碳, 将碳封存在葡萄果实等一年生器官、主干等多年生器官以及土壤碳库中。葡萄园生态系统碳输入量大于碳输出量, 是碳汇; 土壤是葡萄园生态系统最大的碳库, 占总碳储量的70%, 尤其是土藤界面; 覆盖和免耕作为葡萄园的碳减排策略, 可以减少碳排放, 提高葡萄园土壤肥力。基于此, 为了阐明葡萄园生态系统的碳汇价值, 该文围绕葡萄生态学最新研究进展, 系统回顾了葡萄园生态系统中碳循环规律、碳汇研究进展及碳减排策略, 为葡萄生态学的研究提供理论基础, 并对本领域未来的研究方向和应用前景进行展望。

木质藤本是热带森林的重要组成部分, 显著影响森林的结构和功能。已有研究发现木质藤本与乔木的水力结构存在显著差异: 木质藤本的缠绕或攀缘茎细小, 但其木质部具有粗大的长导管, 输水效率高, 抗栓塞能力低。为降低基因型差异对比较结果的影响, 该研究选取热带崖豆藤属(Millettia)和买麻藤属(Gnetum)的乔木和木质藤本, 比较同属内不同生长型植物的水力和光合性状的差异, 分析水分传导效率与抗栓塞能力之间以及水力与光合性状之间的相关关系。结果发现: (1)崖豆藤属植物水力性状的种间差异大, 与生活型和需光性有关。耐阴的木质藤本反而具有较低的水分传导效率和较高的抗栓塞能力。(2)买麻藤属植物是裸子植物较为进化的类群(具有导管和阔叶), 其乔木的水分传导效率很低, 但是其木质藤本的水分传导效率高于其他阳生性的被子植物。(3)不论乔木还是木质藤本, 水分传导的有效性与安全性在枝条和叶片水平上均没有显著的权衡关系。(4)与同属乔木相比, 木质藤本的叶片较枝条的抗栓塞能力更强, 在旱季具有更高的最大净光合速率和气孔导度, 支持了木质藤本的“旱季生长优势假说”。该研究揭示了热带木质藤本水力性状的多样性和重要性, 为阐明环境变化对这一重要植物类群的影响, 需要对它们的水力特征进行更广泛的研究。

城市街道绿化植被作为城市景观的重要组成部分, 其分布格局对城市景观美学发展及行人身心健康有显著影响, 立足行人视角准确监测街道绿植分布信息对城市规划与管理有明确的辅助作用。该文针对已有研究多采用沿天底方向垂直向下观测的遥感影像监测地表植被而对行人视角的绿色植被分布格局研究涉及不多的现状, 基于免费获取的百度街景图像, 选取绿植覆被典型的泰安市区为案例区, 结合网络信息抓取与空间地理信息处理技术, 分析百度街景图像提取侧视绿植信息的可行性, 统计并对比其计算结果与遥感影像提取结果的关系, 以期为城市规划与管理提供辅助参考信息。网络抓取案例区273个样点共3 276幅百度街景图像, 利用计算机监督分类提取图像中的绿植区域; 基于空间分析模型分析街道绿色植被的分布格局; 利用SPSS软件趋势拟合模块分析百度街景图像与遥感影像提取的植被信息的相关性。主要结果为: 百度街景图像可作为主数据源提取城市街道的侧视绿植分布情况; 案例区不同区域植被分布指数区别较大, 空间格局差异明显; 百度街道植被分布指数与基于遥感图像提取的10、20、50 m缓冲距离范围内植被覆盖面积呈显著正相关关系, 但两者的变化趋势并非完全一致。百度街道植被分布结果可作为遥感监测结果的辅助信息更好地指导城市绿色景观规划与精准管理。

为探究不同质量凋落物对氮(N)沉降的响应, 该研究采用尼龙网袋分解法, 在亚热带福建三明格氏栲(Castanopsis kawakamii)自然保护区的米槠(Castanopsis carlesii)天然林, 选取4种本区常见的具有不同初始化学性质的树种凋落叶进行模拟N沉降(N添加)分解实验(施N水平为对照0和50 kg·hm ^-2·a ^-1)。研究结果表明: 在2年的分解期内, 对照处理的各树种凋落叶的分解速率依次为观光木(Michelia odora, 0.557 a ^-1)、米槠(0.440 a ^-1)、台湾相思(Acacia confusa, 0.357 a ^-1)、杉木(Cunninghamia lanceolata, 0.354 a ^-1); N添加处理凋落叶分解速率依次为观光木(0.447 a ^-1)、米槠(0.354 a ^-1)、杉木(0.291 a ^-1)、台湾相思(0.230 a ^-1), 除杉木凋落叶外, N添加显著降低了其他3种凋落叶分解速率。N添加不仅使4种树木凋落叶分解过程中的N释放减慢, 同时还抑制凋落叶化学组成中木质素和纤维素的降解; N添加在凋落叶分解过程中总体上提高β-葡萄糖苷酶(βG)和酸性磷酸酶活性, 对纤维素水解酶的活性影响不一致, 而降低β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性和酚氧化酶活性。凋落叶分解速率与凋落叶中的碳获取酶(βG)活性以及其化学组分中的可萃取物含量极显著正相关, 与初始碳浓度、纤维素和木质素含量极显著负相关, 与初始N含量没有显著相关性。凋落物类型和N添加的交互作用虽未影响干质量损失速率, 但对木质素和纤维素的降解具有显著效应。综上所述, 化学组分比初始N含量能更好地预测凋落叶分解速率, 而N添加主要通过抑制分解木质素的氧化酶(如PHO)来降低凋落叶分解速率。

泥炭藓(Sphagnum)是湿地土壤碳的重要来源, 在土壤碳累积过程中发挥着关键作用, 但有关亚热带湿地泥炭藓生长与分解的研究鲜有报道。该研究选择鄂西南亚高山泥炭藓湿地为研究区域, 原位开展不同微生境泥炭藓的生长及其凋落物的分解实验, 室内测试凋落物的化学成分, 探讨亚热带亚高山湿地泥炭藓的生长与分解规律。结果表明: 泥炭藓在自然状态生长12个月后, 丘上和丘间两种微生境下泥炭藓的平均高度增长量分别为2.9和2.7 cm, 对应的净生产量分别为270.94和370.88 g·m ^-2, 生长时间与微生境对泥炭藓的高度增长量及净生产量均有显著影响, 且两者之间存在交互作用, 但是两种微生境下泥炭藓的生长变化过程不同; 两种微生境下泥炭藓的平均生长速率(2017年7-10月)为0.33 mm·d ^-1, 其生长速率高于寒温带地区。另外, 分解时间对泥炭藓的分解量有显著影响, 其残留率随时间增加表现为先减少后增加的趋势。12个月后, 丘间、丘上和水坑3种微生境下最终残留率分别为100.67%、90.54%和85.63%。凋落物中碳含量、碳氮比和多酚含量相比初始值均有所下降, 氮含量则为增加。同时, 微生境对凋落物分解的影响取决于分解时间。分解3个月时, 微生境之间凋落物的分解量差异显著, 其他时间段差异不明显。

季风常绿阔叶林是我国南亚热带典型的地带性植被, 建立森林动态监测样地是研究生物多样性维持和群落构建机制的重要平台。该文以普洱30 hm ²森林动态监测样地为研究对象, 采用多元回归树、重要值、主成分分析与指示种相结合的方法对样地内750个样方进行群丛数量分类, 以获取季风常绿阔叶林森林植被群丛类型。结果表明: 森林动态监测样地共发现木本植物271种, 隶属于78科178属, 群落类型为短刺锥(Castanopsis echidnocarpa)群系, 可划分4个群丛类型, 分别是珍珠花+毛银柴-短刺锥+泥柯群丛(Lyonia ovalifolia + Aporosa villosa - Castanopsis echidnocarpa + Lithocarpus fenestratus Association)、云南瘿椒树+耳叶柯-短刺锥+西南木荷群丛(Tapiscia yunnanensis + Lithocarpus grandifolius - Castanopsis echidnocarpa + Schima wallichii Association)、大果杜英+黄药大头茶-短刺锥+西南木荷群丛(Elaeocarpus sikkimensis + Polyspora chrysandra - Castanopsis echidnocarpa + Schima wallichii Association)、西桦+尼泊尔桤木-短刺锥+枹丝锥群丛(Betula alnoides + Alnus nepalensis - Castanopsis echidnocarpa + Castanopsis calathiformis Association)。群丛间物种分布存在较多过渡重叠, 指示物种是区分群丛类型的主要依据, 海拔与坡向对群丛分类有较大的影响, 坡度对群丛分类影响较小。

种植密度作为影响作物产量和品质的重要因素, 会造成植物对于光照、水分和养分的竞争。为研究种植密度对苜蓿生长与产量的影响, 在日光温室环境下, 以紫花苜蓿(Medicago sativa)为材料, 设置25、100、400、800、1 500、2 000株·m ^-2, 共6个种植密度, 对紫花苜蓿的种群密度和生长状况进行了观测。结果表明, 各处理播种后15天的平均种植密度分别为25、100、373、745、1 255、1 938株·m ^-2; 随着紫花苜蓿的生长, 除了低密度(25、100株·m ^-2)处理没有发生植株数量的变化外, 其余4个密度处理植株数量均有所减少, 即发生不同程度的自疏, 至第二茬收获时(播种后第187天)种群数量分别减少为297、571、759、839株·m ^-2。植株个体的株高、基径和分枝数量随着现存密度的增加呈指数下降; 个体生物量与现存密度的关系满足竞争密度效应的幂函数关系, 即随着密度的增加而减小。紫花苜蓿单位面积地上生物量符合最终产量恒定法则, 然而, 随着密度的增加, 地下生物量有先增加后减小的趋势。

树木是森林生态系统的基本组成, 其生长受气象因子的影响, 基于此, 该研究通过监测樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)的径向生长, 研究樟子松生长日动态规律、季节动态规律及其与气象因子的关系, 探讨河北塞罕坝地区樟子松森林生态系统对气候变化的响应机制。此外, 以往研究树木生长大多数基于树轮年代学, 缺少短期树木径向生长动态的研究。该研究利用径向生长记录仪监测河北塞罕坝机械林场内樟子松连续3年(2016-2018)的树干径向动态变化。结果表明: 由于树干的水分吸收与蒸腾作用, 樟子松树干径向昼夜变化呈现季节性规律, 可划分为4个阶段: 春季萌动期、夏季生长期、秋冬交替期和冬季休眠期。塞罕坝樟子松树干径向生长开始于每年4月初; 4月初至5月中旬为水分恢复阶段; 5月中旬至7月中旬为快速生长阶段; 7月中旬至10月中旬为缓慢生长阶段; 10月中、下旬生长趋于停止, 并有树干径向收缩现象。以一天为时间尺度, 在快速生长阶段(5月初至7月中旬)樟子松径向生长主要受空气温度的影响; 缓慢生长阶段(7月中旬至10月下旬)降水量、空气温度均影响樟子松径向生长。以15天为时间尺度, 温度对樟子松径向生长的影响显著。结果显示樟子松的生长动态规律及其影响因子, 为未来樟子松生理研究提供参考时间节点, 同时在极端低温与干旱的情况下, 为半干旱地区樟子松的生长状态提供参考依据。

该研究以洮河上游尕海-则岔自然保护区、卡车林区和冶力关林区的紫果云杉(Picea purpurea)天然种群为研究对象, 通过样地调查和数据统计, 绘制种群结构图, 编制静态生命表, 拟合并分析存活曲线, 运用数量化方法研究种群动态, 揭示种群生存现状, 预测种群发展趋势, 以期为该物种的保护、管理及结构恢复提供理论依据。结果显示: 3个林区紫果云杉种群自然更新能力强, 幼苗、幼树储量丰富, 幼小龄期死亡率普遍偏高; 尕海-则岔种群存活曲线符合Deevey-III型, 种群稳定结构完整, 卡车林区和冶力关林区种群存活曲线均符合Deevey-II型, 且均出现了局部衰退; 3个林区种群动态指数均大于0, 说明种群均属于增长型, 增长潜力为尕海-则岔>卡车>冶力关; 受随机干扰时卡车林区紫果云杉最敏感, 冶力关次之, 尕海-则岔种群最稳定。该研究表明: 竞争和自疏作用是造成紫果云杉幼小龄级个体存活率偏低的普遍因素, 3个林区不同的生存状况反映了紫果云杉种群在不同生境及生活史下生存能力的差异, 保护幼苗生存环境并提高幼苗质量和存活率是种群更新和发展的关键。尕海-则岔紫果云杉生存良好, 种群生存状况主要受自身生物学特性和环境因子的影响; 卡车林区主要受人为影响, 种群结构遭到破坏; 冶力关林区受分布限制, 造成种群结构不稳定, 须采取一定的人工措施来促进种群更新与增长。

长期受到生长环境影响而形成的遗传变异对植物生长发育有着显著的影响。叶片是植物对环境变化最敏感的器官, 了解叶片解剖结构在不同环境中产生的适应性变异是探索植物对环境适应的基础。同质园试验是研究遗传与环境因素对植物生长代谢等影响的一种有效方法, 该研究利用同质园试验排除了环境梯度的影响, 通过常规石蜡切片、多重比较、相关性分析、一般线性模型分析等方法, 对7个不同种源地的蒙古莸(Caryopteris mongholica)叶片解剖结构及其影响因素进行了定量比较。结果表明, 7个种源地的蒙古莸叶片均为等面叶, 无海绵组织分化, 其上表皮细胞较下表皮细胞厚, 上栅栏组织较下栅栏组织厚; 叶片各解剖结构参数间存在显著的自相关性, 不同种源叶片解剖结构存在显著差异: 随种源地年平均气温升高, 叶厚度、栅栏组织厚度呈增大趋势, 其中, 最西南部的阿左旗种源蒙古莸叶片的上下栅栏组织、叶厚度及叶片结构紧密度值均最大, 表现出明显的抗旱特征。种源地经纬度、气温、降水等对解剖结构指标有显著的影响, 其解释程度为34.09%-81.43%。同质园试验说明, 种源地气候差异驱动的遗传变异是引起不同种源叶片解剖结构差异的重要因素。