自然降水是干旱、半干旱地区荒漠植物重要的水分来源。为了说明自然降水量的变化对干旱、半干旱地区荒漠植物水分利用策略的影响, 研究了两种常见荒漠植物油蒿(Artemisia ordosica)和白刺(Nitraria tangutorum)在3个不同自然降水地区(内蒙古的杭锦旗和磴口县及甘肃的民勤县)的水分来源、水分利用效率及植物的抗逆能力的变化。测定了不同地区的植物茎水、各潜在水源(降水、地下水和土壤水)的δD和δ¹⁸O值, 并利用IsoSource模型分析了这两种植物在不同地区对这些潜在水源的选择性利用情况; 同时测定了叶片的δ¹³C和游离脯氨酸浓度。结果表明: 在年降水量最高的杭锦旗, 这两种植物对浅层土壤水的利用比例最高, 其中油蒿主要利用0-50 cm土层中的水源; 在年降水量相对较低的磴口和民勤, 植物利用的主要水源为深层土壤水和地下水。随着年降水量的增加, 这两种植物的水分利用效率逐渐降低。白刺的脯氨酸浓度大于油蒿, 与水分利用效率无关, 但油蒿的水分利用效率和脯氨酸浓度成正比。研究表明, 荒漠植物能通过改变其水分利用策略和其他生理特性适应自然降水量的变化, 但不同植物种采用的策略可能有所不同。

为了解氮素沉降对草地群落的影响, 通过人工氮肥添加模拟试验, 研究了黄土高原天然草地优势植物长芒草(Stipa bungeana)在不同施氮水平下叶片和立枯物碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量的变化特征, 探讨了N素增加对N、P重吸收率和C : N : P化学计量比的影响及其内在联系。结果表明: 氮素添加显著增加了长芒草叶片的C、N和立枯物的N、P含量, 对叶片P和立枯物C含量无显著影响; 氮素添加显著降低了长芒草的N、P重吸收率, 对照处理的N、P重吸收率最高, 分别为60.35%和71.75%, 并且, 在相同氮素处理条件下P的重吸收率显著大于N重吸收率; 随着氮素添加量的增大, 叶片的C : N降低, N : P和C : P增加, N : P为18.25-29.01。研究表明, 黄土高原天然草地群落主要受P限制, 随氮素沉降增加, P限制进一步加剧; 长芒草较高的N、P重吸收率是保证其在贫瘠的土壤中生存的重要机制。

研究不同氮(N)、磷(P)和水分梯度上植物枯叶的N和P浓度及C : N和C : P的响应格局, 对于预测N沉降增加和降水格局改变对枯叶分解乃至养分循环的潜在影响具有一定的实践意义。该研究通过3个盆栽控制试验(N、P添加试验: 0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0、64.0和128.0 g N(P)∙m^-210个水平; 控水试验: 3 600、3 900、4 500、5 100、6 000、7 200、9 000、12 000、 18 000和36 000 mL∙pot^-110个水平), 探讨了这些环境因子改变对羊草(Leymus chinensis)枯叶分解质量的影响。结果表明, 在一定范围内, N添加提高了羊草枯叶的N浓度, 降低了C : N, 对P浓度和C : P没有明显的影响; P添加提高了枯叶的N和P浓度, 降低了C : N和C : P; 供水量增加显著降低了枯叶的N和P浓度, 提高了C : N和C : P。这表明, N、P和水分因子的改变影响了植物枯叶的性状, 且不同梯度的影响程度不同。因此, 全球气候变化可能影响植物枯叶的分解质量, 进而可能改变植被-土壤系统的养分循环。

根据对新疆艾比湖湿地自然保护区荒漠河岸林的主要建群种胡杨(Populus euphratica)的根系分布特征, 林冠下土壤的饱和容积含水量、最大导水率和根系最大导水率的试验观测数据, 以及对其林冠下5层不同深度土壤容积含水量、土壤水势的动态监测数据, 构建了胡杨根系水分再分配量估算的Ryel模型, 并对胡杨不同季节的水分再分配过程进行了短期模拟。结果表明: (1)胡杨根系水分再分配过程的水分再分配量的最大值出现在艾比湖地方时间凌晨2:30。(2)随着生长季节的变化, 胡杨根系水分再分配的作用逐渐减弱, 并表现出向土壤下层迁移的现象。6月份, 水分再分配过程主要发生在0-40 cm土层, 最大分配量为0.022 0 cm, 夜间总分配量为0.111 0 cm; 8月份水分再分配过程主要发生在10-70 cm土层, 最大分配量为0.006 5 cm, 夜间总分配量为0.018 4 cm; 10月份水分再分配过程主要发生在70-100 cm土层, 最大分配量为0.003 9 cm, 夜间总分配量为0.008 6 cm。

为探讨半干旱区旱地不同种植方式玉米(Zea mays)田的土壤水分动态特征, 测定了全膜双垄沟播(PMF)、全沙覆盖(SM)和裸地(CK) 3种不同处理0-200 cm土壤水分季节变化、垂直变化及年际变化。结果表明: PMF明显改善玉米拔节前0-200 cm土壤的水分条件, 有利于玉米前期生长; 随着玉米生育进程的推进, 3种处理的耗水量依次为: PMF﹥SM﹥CK, 而土壤贮水量表现为CK﹥SM﹥PMF; 在相同降雨条件下, PMF处理0-200 cm土壤水分降雨入渗补给深度最大, SM次之, CK最小。随着种植年限增加, PMF的耗水量和耗水深度增加, 两年种植期间耗水深度从20-120 cm向120-200 cm推移; 连续种植两年后, 3种处理40-120 cm土壤含水量下降至9.0%以下, 其中PMF下降最快(7.9%), 土壤含水量接近萎蔫系数7.2%, 玉米只能靠当年降水生长, 如种植年限继续增加, 土壤极有可能形成干层。3种处理之间耗水量、产量、水分利用效率都存在显著差异, PMF最高, SM次之, CK最低。因此, 在半干旱区采用全膜双垄沟播种植玉米可显著提高产量, 但连续种植可导致土壤贮水量显著降低, 对农田可持续生产能力造成不利影响。

以雅鲁藏布江中游河岸带几种主要沙生植物为研究对象, 采用相邻格子法分别在不同生境条件下的藏沙蒿(Artemisia wellbyi)、藏白蒿(Artemisia younghusbandii)和砂生槐(Sophora moorcroftiana)种群设立4个20 m × 30 m的样方, 运用点格局分析方法, 研究了这几种沙生植物的种群结构、空间分布、空间关联及其影响因素, 以期为西藏高寒河谷风沙化土地植被恢复提供依据。结果表明: 1)藏沙蒿种群结构呈增长型, 藏白蒿和砂生槐种群结构呈衰退型。藏沙蒿和藏白蒿种群在所有尺度上均呈集群分布, 砂生槐种群随着尺度增大表现为集群→随机→集群→随机分布。沙生植物种群分布格局主要是由较小的大小级决定的, 而较大的大小级是造成种群分布格局波动的主要因素。2)这几种沙生植物种间正关联往往存在于一定的尺度范围内, 种间关联时常出现不同关联方式交替出现和摆动的现象。半裸露砂砾地和半固定沙地藏沙蒿-砂生槐种间关联均表现为无关联→正关联→无关联→正关联, 半裸露砂砾地藏沙蒿-毛瓣棘豆( Oxytropis sericopetala)种间关联表现为正关联→无关联→正关联→无关联→负关联, 藏白蒿-砂生槐种间关联表现为正关联→无关联。3)这几种沙生植物种群均随植株形体增大, 聚集强度减弱, 大小级较小时表现为集群分布, 随着大小级增大, 表现为随机分布或随机与集群分布交错出现。不同大小级的空间正关联随着植株形体大小差异的增大而减弱, 甚至会转变为负关联, 各大小级在较小的空间尺度上易表现为正或无空间关联。

研究利用近红外光谱(near-infrared, NIR)和化学计量学方法估测小麦(Triticum aestivum)新鲜叶片和粉末状干叶中全氮含量的可行性, 并建立小麦叶片氮含量估测模型, 以期为小麦氮素营养的精确管理提供理论依据。以3个小麦田间试验观测资料为基础, 分别运用偏最小二乘法(partial least squares, PLS)、反向传播神经网络(back-propagation neural network, BPNN)和小波神经网络(wavelet neural network, WNN), 建立小麦叶片氮含量的鲜叶和粉末状干叶近红外光谱估测模型, 用随机选择的样品集对所建模型进行测试和检验。结果显示, 利用PLS、BPNN和WNN 3种方法构建的近红外光谱模型均能准确地估测小麦叶片氮含量, 其中基于BPNN和WNN的模型优于基于PLS的模型, 且以基于WNN的模型表现最好。对模型进行检验的结果显示, 粉末状干叶模型的预测均方根误差(RMSEP)分别为0.147、0.101和0.094, 鲜叶模型的RMSEP分别为0.216、0.175和0.169, 模型的相关系数均在0.84以上。因此, 利用近红外光谱估算小麦叶片氮素营养精确可行, 对其他作物的氮素营养估测提供了借鉴和参考。

利用遥感数据提取的植被物候格局及时空变化特征能很好地反映区域尺度上植被对全球变化的响应。目前关于青藏高原地区植被物候的少量报道基本上是基于物候站点的观测记录展开分析的。该文基于非对称高斯拟合算法重建了藏北高原2001-2010年的MODIS EVI (增强型植被指数)时间序列影像, 然后利用动态阈值法提取整个藏北高原2001-2010年植被覆盖的重要物候信息, 包括植被返青期、枯黄期与生长季长度, 分析了植被物候10年间平均状况的空间分异特征以及年际变化情况, 并结合站点观测记录分析了气温和降水对植被物候变化的影响, 结果表明: (1)藏北高原植被返青期在空间上表现出从东南到西北逐渐推迟的水平地带性与东南高山峡谷区的垂直地带性相结合的特征, 近60%区域的植被返青期提前, 特别是高山地区; (2)植被枯黄期的年际变化不太明显, 大部分地区都表现为自然的年际波动; (3)生长季长度的时空变化特征由植被返青期和枯黄期二者决定, 但主要受返青期提前影响, 大部分地区生长季长度延长; (4)研究区内不同气候区划植被物候的年际变化以那曲高山谷地亚寒带半湿润区和青南高原亚寒带半干旱区的植被返青期提前和生长季延长程度最为明显; (5)基于气象台站数据分析气候变化对物候的影响发现, 返青期提前及生长季延长主要受气温升高的影响, 与降水的关系尚不明确。

采用盆栽试验研究了异质性重金属镉胁迫下, 克隆整合对匍匐茎草本植物积雪草(Centella asiatica)生长的影响。将远端分株(相对年幼的分株)分别置于对照和镉胁迫处理下, 并对远端分株与近端分株(相对年长的分株)之间的匍匐茎进行切断或保持连接处理。研究结果显示: 镉胁迫处理显著降低了积雪草远端分株的净光合速率(P_n)、最大光量子产量(F_v/F_m)、叶绿素含量、叶面积、分株数和生物量; 克隆整合缓解了镉胁迫对远端分株生长的不利影响; 克隆整合不仅未导致相连近端分株的损耗, 而且相连近端分株的光合效率也没有表现出补偿性增加; 克隆整合降低了远端受胁迫分株的根冠比, 从而使之减少了对土壤中重金属镉的吸收; 匍匐茎切断和镉胁迫处理对近端分株、远端分株的叶柄长没有显著的影响。结果表明: 克隆整合提高了积雪草遭受镉胁迫的远端分株的生长, 改变了其生物量分配格局, 并有助于整个克隆片段在异质性重金属胁迫下的生长。该研究对于丰富和发展异质性环境胁迫下克隆整合的生态适应对策具有重要意义。

在低压受控生态生命保障系统中, 植物是关键的生物部件。在低压环境中, 植物会面临与常压不同的总大气压力(总压)、O₂分压和CO₂分压等大气环境条件。虽然植物在一定的低压环境中能完成完整的生长周期(从种子到种子), 但为了适应新的大气环境条件, 其生理生态特性均会发生改变。该文综述了低压对植物种子萌发、植株形态结构、生长特性、根系养分吸收、植株营养品质、叶片气体交换和乙烯(C₂H₄)释放的影响, 以及低压环境诱导的植物基因表达和相应的调控机理等, 从不同角度阐述了低压环境对植物生长的影响及植物对低压环境的适应机理, 并指出了将来需要进一步开展的试验研究方向。

《中国植被志》的编写工作已经启动, 藉此征求修订《中国植被分类系统》意见之际, 提出几点看法与建议: 1)贯彻原先制定的中国植被“高级分类单位偏重于生态外貌, 而中、低级分类单位则着重种类组成和群落结构”的分类原则。这一思想与当前国际上植被分类的发展是一致的。2)中国植被分类既要符合中国植被的特点, 又要适应全球植被分类的发展, 名词概念应尽量与国际上的广泛理解相一致。3) “群丛”是《中国植被志》描述的基本对象, 其概念需要统一, 以避免歧义和可能导致的南北“群丛”的不等质。资料不足的类型应组织野外补点调查。4)植被分类等级系统是严格的, 但各等级又是开放的, 可适当地增设高级分类单位, 以适应类型扩展之需要。该文附有从植被型纲到植被型的建议草案。