以浑善达克沙地优势树种榆树(Ulmus pumila)幼苗为研究对象, 在半控制试验中设置4个地下水位梯度(U1、U2、U3和U4, 地下水位分别为距离土壤表面1、2、3和4 m)研究了不同地下水位处理对榆树光合特征及抗逆性的影响。结果表明: 1)随着地下水位下降, 榆树对强、弱光的利用能力下降, 最大光合能力降低。随着地下水位的下降, 榆树叶片光饱和点、表观量子效率及暗呼吸速率均显著下降(p < 0.05), U1最大净光合速率可达(10.81 ± 0.28) μmol·m^-2·s^-1, 而U4最大净光合速率降至(8.98 ± 0.08) μmol·m ^-2·s^-1, 下降了16.9%; 2)地下水位下降使榆树的光能转化效率下降。与U1相比, U2、U3和U4的Rubisco最大羧化效率、光呼吸速率、最大电子传递效率和磷酸丙糖利用率均显著下降(p < 0.05), 而CO₂补偿点显著升高(p < 0.05); 3)地下水位越低, 榆树受到的胁迫越严重。U2、U3和U4的可溶性糖及脯氨酸含量较之U1均显著升高(p < 0.05)。因此, 地下水位下降会显著降低浑善达克沙地榆树的光合性能, 造成干旱胁迫。在实践中应加强地下水管理, 这对浑善达克沙地稀树疏林生态系统的可持续发展具有重要意义。

草甸草原是青藏高原的重要植被类型, 与其他植被类型相比, 其碳交换过程和驱动机理的研究仍较薄弱。利用青海湖东北岸草甸草原的涡度相关系统观测的连续数据(2010年7月1日-2011年6月30日), 分析了草甸草原CO₂通量特征及其驱动因子。结果表明: 草甸草原净生态系统CO₂交换量(NEE)在植物生长季的5-9月, 其日变化主要受控于光合光量子通量密度(PPFD); 而非生长季(10月21日-4月19日)和生长季初(4月下旬)、末期(10月中上旬) NEE的日变化主要受气温(T_a)的影响。CO₂日最大吸收值和释放值分别出现在7月1日(11.37 g CO₂∙m^-2∙d^-1)和10月21日(4.04 g CO₂∙m^-2∙d^-1)。逐日NEE主要受控于T_a, 两者关系可用指数线性(explinear)方程表示(R²= 0.54, p < 0.01)。叶面积指数(LAI)和增强型植被指数(EVI)对逐日NEE的影响表现为渐近饱和型, LAI和T_a交互作用明显(p < 0.05), EVI的主效应强烈(p < 0.001)。生态系统的呼吸熵(Q₁₀)为2.42, 总呼吸(R_eco)约占总初级生产力(GPP)的74%。生长季适度的昼夜温差(<14.8 ℃)有利于系统的碳蓄积。研究时段该草甸草原作为碳汇从大气吸收271.31 g CO₂∙ m ^-2。

为了明确嵩草属(Kobresia)植物分布与气候要素的关系, 收集了嵩草属植物地理分布资料和气象台站气候数据, 应用ArcGIS软件及SPSS软件中的聚类分析方法, 分析了嵩草属植物地理分布模式和适应的气候特征。结果显示: 嵩草属植物分布在青藏高原、西北、华北和东北部分地区, 广泛分布13种, 间断分布10种, 分布海拔为1 400-5 000 m, 经度和纬度范围分别为81-112° E和23-46° N。嵩草属植物适应的气候要素平均值范围: 年生物学温度为4-19 ℃, 年平均气温为0-20 ℃, 年平均最高气温为7-28 ℃, 年平均最低气温为-6-16 ℃, 极端最高气温为25-40 ℃, 极端最低气温为-37.0-0.0 ℃, 1月和7月平均气温分别为-14-13 ℃和11-24 ℃, 1月和7月最高气温分别为-7-23 ℃和18-30 ℃, 1月和7月最低气温分别为-22-7 ℃和5-20 ℃, 春夏秋冬季气温分别为-4-19 ℃、9-23 ℃、6-21 ℃和-11-15 ℃, 温暖指数为23-159 ℃, 寒冷指数为-36-0 ℃, 年降水量为154-1 500 mm, 春夏秋冬降水量分别为19-135 mm、53-662 mm、48-545 mm和5-92 mm, Holdridge潜在蒸散量为261-1 100 mm, Thornthwaite潜在蒸发量为399-895 mm, 干燥度为167-786, 湿润指数为179-816, 4-10月日照时数为990-2 100 h。在热量要素平均值较低和中等、降水量与干燥湿润度平均值中等或辐射时数平均值较高范围下分布种数较多。嵩草属植物适应的气候要素极值, 年平均气温最小最大值范围为-6-21 ℃, 年平均最低气温最小值最高气温最大值范围为-12-28 ℃, 极端最低气温最小值最高气温最大值范围为-48-42 ℃, 最冷最热月气温范围为-32-33 ℃, 冬夏季最低最高气温范围为-20-25 ℃, 降水量最小最大值范围为15-1 800 mm, 干燥度最小最大值范围为7-890, 日照时数最小最大值范围为701-2 300 h。在热量要素极值较低、降水量及干燥度极值中等或日照时数极值较大范围下分布种数较多。说明嵩草属植物主要适应于低温亚湿润型和中温湿润型气候。

以松嫩草地常见草本植物为研究对象, 分析了各生活型和功能群叶片氮磷化学计量特征。结果显示: 松嫩草地80种草本植物的叶片氮、磷质量浓度分别为(24.2 ± 0.96) mg·g ^-1和(2.0 ± 0.10) mg·g ^-1, 面积浓度分别为(13.0 ± 0.54) mg·cm ^-2和(1.0 ± 0.05) mg·cm ^-2, 氮磷比为13.0 ± 0.39, 氮磷比与叶片磷质量浓度、叶片氮、磷面积浓度有显著相关关系; 松嫩草地植物生长受到氮限制。一年生植物叶片氮、磷质量浓度和变异系数高于其他生活型, 各生活型之间氮面积浓度和氮磷比差异不显著。豆科植物叶片氮的质量浓度、面积浓度和氮磷比高于其他功能群。在不同生活型或功能群之间, 植物叶片磷的面积浓度差异不显著, 都在1.0 mg·cm ^-2左右; 适当地增加群落中豆科植物的比例, 可能有助于提高松嫩草地产量和质量。

叶面积指数(leaf area index, LAI)是定量描述冠层结构的最有效指标之一。鉴于森林冠层三维结构的高度复杂性和异质性, 迄今仍没有形成统一标准的LAI测量方法。该文利用LAI-2000冠层分析仪、CI-110冠层分析仪和半球摄影法(digital hemispherical photograph, DHP), 对北京东灵山地区以蒙古栎(Quercus mongolica)为主的落叶阔叶林、华北落叶松(Larix gmelinii var. principis-rupprechtii)林和油松(Pinus tabuliformis)林的有效叶面积指数(effective leaf area index, LAI_e)进行了动态监测, 探寻其季节变化规律。为准确地估算温带山地主要森林类型的LAI, 对光学仪器测量值进行了去除木质成分、聚集效应等校正, 与基于凋落物收集法的相应实测值进行了比较分析。结果表明: 3种典型森林在生长季期间叶片生长均呈现单峰型; 3种光学仪器测量方法的同期LAI_e数值大小顺序为: LAI-2000冠层分析仪>DHP>CI-110冠层分析仪。光学仪器的直接测量值LAI_e包含了木质成分的贡献, 钝化了季节动态的变化幅度, 这对有明显季节交替的落叶林尤为突出。经校正, LAI-2000冠层分析仪和DHP的测量值与实测值都表现出显著的相关性, 其中LAI-2000冠层分析仪最适于采用基于空隙大小的校正方法, 而基于空隙度和空隙大小的综合算法则是校正DHP的最佳选择。结合经济成本和野外实际操作等因素考虑, DHP具有更大的推广优势, 特别适用于温带山地落叶林。

以曼陀罗(Datura stramonium)及其变种紫花曼陀罗(Datura stramonium var. tatual)为研究材料, 采用光照培养箱对盆栽苗进行5个光照强度的处理, 研究其生长发育、叶片解剖结构、叶片及茎色素含量对不同光照强度的响应。结果表明: (1)在试验设置的光照强度范围内, 增强光照强度有利于曼陀罗和紫花曼陀罗的发育及茎、叶生物量的积累; 13 000和18 000 lx两个光照强度下两供试曼陀罗长势最好; 同等光照强度下紫花曼陀罗的株高、基茎粗、叶片数目、茎叶生物量大于曼陀罗, 但差异性不显著。(2)两供试曼陀罗叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度及气孔密度、气孔指数均随着试验光照强度的增强而增加; 紫花曼陀罗气孔密度及气孔指数明显高于曼陀罗。(3)两供试曼陀罗叶片中叶绿素含量均随试验设置光照强度的增强呈先升后降的趋势; 随试验设置光照强度的增强, 两供试曼陀罗茎中叶绿素a、b及类胡萝卜素含量变化趋势不一致; 茎中花色素苷、类黄酮及总酚含量的变化情况是: 两供试曼陀罗均与光照强度呈正相关, 但紫花曼陀罗比曼陀罗含量高, 这也是紫花曼陀罗花、茎等器官呈紫色的物质基础, 加上气孔密度和气孔指数较大等特性, 使紫花曼陀罗较曼陀罗适应性更强。

了解外来植物入侵对本土植物群落种群动态的影响对于植物入侵的防控极为重要。该文以加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)入侵不同阶段的植物群落为研究对象, 对本土植物物种多样性以及常见优势种群的生态位变化进行了定量分析。结果表明: 加拿大一枝黄花氮素积累能力高于其他本土优势种群。随着加拿大一枝黄花入侵的深入, 本土植物群落的物种多样性呈现显著下降趋势; 氮素积累能力高的本土优势种群生态位宽度呈现明显的上升趋势, 而氮素积累能力低的本土优势种群生态位宽度则呈现明显下降的趋势; 本土优势种群的生态位重叠平均值呈现逐步下降的趋势。加拿大一枝黄花的入侵, 显著提高了土壤硝态氮含量, 而土壤铵态氮、有效磷、全磷和全氮含量显著降低。对氮素的积累能力决定了加拿大一枝黄花入侵后, 本土植物种群的动态变化格局。

利用降解菌HN36降解土壤中的二氯喹啉酸及修复土壤的生态环境, 为稻田植烟地区烟叶安全生产提供技术和理论依据。采用盆栽试验, 将二氯喹啉酸与降解菌HN36配成一定量的溶液, 均匀喷洒到过筛的干土中, 将5叶期烟苗移栽到处理的塑料盆土中。当烟苗长到8叶期时分别取茎尖﹑顶叶和中部叶进行处理, 在电镜下观察细胞超微结构变化, 利用高效液相色谱仪检测土壤中二氯喹啉酸降解的动态。烟株细胞超微结构变化的程度有差异, 表现为受害烟株>修复烟株>健康烟株; 烟株的茎尖和顶叶细胞伤害最严重, 中部叶片细胞伤害较轻。研究结果还显示, 在含二氯喹啉酸的土壤中, 加入降解菌HN36能加速二氯喹啉酸降解, 改善土壤健康质量, 烟株细胞超微结构及烟叶品质明显得到修复。