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    2014年, 第5期
    刊出日期:2014-05-01

    甘肃省肃南县皇城镇高寒退化草地狼毒种群盛花期景观。狼毒属瑞香科狼毒属多年生草本植物, 枝条众多, 花色鲜艳, 有黄色、白色、红色等。张茜等对该地区不同海拔狼毒种群花大小和花数量间的关系进行了研究(本期452–459页)(赵成章摄)。

      
    研究论文
    草甸和沼泽植物群落功能多样性与生产力的关系
    吕亭亭, 王平, 燕红, 张稳, 廖桂项, 姜海波, 邹畅林, 盛连喜
    植物生态学报. 2014, 38(5):  405-416.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00037
    摘要 ( 922 )   PDF (447KB) ( 1714 )   收藏
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    功能多样性-生产力关系研究结果支持质量比假说和多样性假说, 但对于这两种假说的适用条件尚有争议。通过对吉林省西部草甸和沼泽植物群落的地上生物量、2个物种多样性指标(物种丰富度和Shannon-Weaver指数)、7种植物性状的两类功能多样性指标(群落权重均值和Rao二次熵), 以及土壤环境因子进行调查测量, 研究了群落功能多样性与生产力的关系。结果表明: 1)功能多样性与生产力的关系比物种多样性与生产力的关系更为密切; 2)功能群落权重均值解释生产力变异的能力好于Rao二次熵, 即优势物种对群落生产力的影响作用更大; 3)水淹条件影响着功能多样性与生产力的关系, 以群落权重均值为基础的质量比假说适于解释草甸群落功能多样性与生产力的关系, 而以Rao二次熵为基础的多样性假说适于解释有强烈环境筛(水淹)的沼泽群落功能多样性与生产力的关系。

    施肥和刈割对亚高山草甸物种多样性与生产力及其关系的影响
    高本强, 袁自强, 王斌先, 高慧, 张荣
    植物生态学报. 2014, 38(5):  417-424.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00038
    摘要 ( 671 )   PDF (425KB) ( 1326 )   收藏
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    施肥和刈割分别对植物群落物种多样性和生产力有重要的影响。采用不同施肥水平和刈割频度, 研究了施肥和刈割对亚高山草甸植物群落物种多样性与生产力及其关系的影响。结果显示, 5年的施肥和刈割处理对群落地上生物量均有显著影响, 但对物种多样性影响不显著; 物种多样性与生产力之间的关系因施肥和刈割次数的不同而不同, 有负相关、二次函数关系和不相关等几种类型, 多数为不相关。此结果表明施肥和刈割并不总是一致性地影响群落物种多样性与生产力。因此, 不同施肥和刈割处理下的亚高山草甸植物群落生产力与物种多样性之间并没有确定的关系。

    内蒙古太仆寺旗退耕草地植物种类变化与水分收支
    熊育久, 邱国玉, 谢芳
    植物生态学报. 2014, 38(5):  425-439.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00039
    摘要 ( 516 )   PDF (1034KB) ( 1249 )   收藏
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    2008年和2009年(均为枯水年), 在半干旱区内蒙古太仆寺旗农田-草地生态系统国家野外站开展观测实验, 通过观测蒸散发(波文比系统)、土壤水分(烘干称重法)、降水量, 以及植被土壤特征调查, 基于水量平衡理论, 对比研究了3块天然草地、3块不同退耕时间草地共6个样地的水分收支, 旨在定量地评估退耕草地的水分收支, 为采取科学措施促进退耕草地尽快向天然草地过渡提供依据。结果表明: 1)随着退耕时间增加, 植被盖度逐渐增加, 但是群落中科、属、种的数量趋于减少, 且优势种从一年生的中旱生草本植物逐渐转变成多年生的旱生草本植物; 2)植被蒸腾是草原植被主要的耗水途径, 随着退耕时间增加, 退耕草地的蒸散发量呈增加趋势, 其最大值在4.5–5.8 mm·d–1之间; 3)退耕草地土壤含水量平均值为0.09 m3·m–3, 其水分剧烈变化主要发生在距地表60 cm内, 且随退耕时间增加土壤含水量减少, 而天然草地土壤含水量平均值为0.06 m3·m–3, 其水分剧烈变化发生在距地表20 cm内; 4)随退耕时间增加, 退耕草地与天然草地的土壤水分与蒸散发在数值上差距逐渐缩小; 5)退耕草地水分收支基本平衡, 但在极枯年份(降水量174 mm)的生长季, 降水不能满足蒸散发需求, 呈现水分亏损。退耕草地逐步向天然草地过渡, 但是退耕草地的土壤水分在逐渐减少, 呈现“生境干旱化现象”。今后应加强对草地的封育与监测, 促进植物群落向水分利用效率更高、更适应半干旱环境的方向演替。

    草甸草原羊草茎叶功能性状对长期过度放牧的可塑性响应
    李西良, 侯向阳, 吴新宏, 萨茹拉, 纪磊, 陈海军, 刘志英, 丁勇
    植物生态学报. 2014, 38(5):  440-451.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00040
    摘要 ( 854 )   PDF (592KB) ( 1489 )   收藏
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    植物对不同功能性状进行权衡, 通过表型可塑性达到对异质生境的适应是植物的一种生态对策。羊草(Leymus chinensis)是欧亚温带草原东缘的主要优势植物, 研究其对放牧的表型反应对揭示草原生态系统的放牧响应机制具有代表意义。该文以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为例, 通过设置不同放牧压力与围封的长期试验, 研究了羊草茎叶功能性状对放牧的可塑性响应模式。结果表明: 1)与长期围封相比, 长期放牧导致羊草茎叶性状显著小型化, 其中, 株高和个体地上生物量分别降低76.82%和89.88%, 但3年短期围封对茎性状影响不显著, 说明羊草表型矮小化现象具有一定的保守性; 2)通过排序构建羊草性状可塑性变化谱, 发现茎质量、总质量、茎高、株高、叶面积等为对放牧响应的敏感性状, 而叶片数、茎粗、叶宽等较为稳定, 为惰性性状; 3)放牧干扰下, 羊草性状可塑性程度与其变异性之间符合y = y0 + aebx拟合关系, 随着植物性状的响应强度增大, 其变异性增强; 4)偏最小二乘法分析发现茎长、株高、叶面积、叶长等性状的投影重要性指标大于1, 对地上生物量变化的解释率为68.6%, 是导致长期放牧下羊草个体生物量降低的主要因子。研究认为, 矮化型变是羊草的避牧适应对策, 在亚稳态下, 通过不同性状的权衡, 充分利用环境资源完成其生活史。

    高寒退化草地狼毒种群不同海拔花大小-数量的权衡关系
    张茜, 赵成章, 董小刚, 马小丽, 侯兆疆, 李钰
    植物生态学报. 2014, 38(5):  452-459.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00041
    摘要 ( 637 )   PDF (307KB) ( 1296 )   收藏
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    权衡关系是植物生活史对策理论的基础, 花大小-数量的权衡关系对理解花的生物量分配具有重要的意义。该文利用实验生态学方法, 研究了祁连山北坡高寒退化草地4个不同海拔狼毒(Stellera chamaejasme)种群花大小与花数量间的关系。结果表明: 随着海拔升高, 草地群落的高度、密度和地上生物量均呈先升高后降低的倒U型分布, 狼毒花大小呈逐渐增大的趋势, 而花数量呈相反的变化趋势; 不同海拔样地狼毒花大小与花数量间的相关性存在差异, 海拔2 700、2 900和3 000 m样地狼毒花大小和花数量之间均存在极显著的负相关关系(p < 0.01), 海拔2 800 m样地二者之间存在显著的负相关关系(p < 0.05), 狼毒植株分配给花大小与花数量的资源间存在着“此消彼长”的权衡关系; 海拔2 800 m样地是狼毒植株花大小与花数量权衡关系由低海拔的花数量多而单花生物量低向高海拔的花数量少而单花生物量高转变的区域。狼毒植株通过合理权衡花数量和花大小的资源配置, 以补偿在海拔梯度上不利因素对种群繁衍带来的影响, 从而实现种群的繁殖成功, 反映了毒杂草对异质性生境的表型可塑性机制。

    花对称性与植物花大小的变异性: 在高寒草甸植物群落检验Berg的假说
    路宁娜, 赵志刚
    植物生态学报. 2014, 38(5):  460-467.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00042
    摘要 ( 533 )   PDF (248KB) ( 1056 )   收藏
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    植物花对称性与传粉系统密切相关, 花特征的变异性受到传粉者的选择作用。由于特化的传粉者对两侧对称的花的稳定选择, Berg假说认为两侧对称植物花大小的变异性比辐射对称植物的更低; 而且, 在传粉者的选择作用下花特征比植物营养特征明显有更低的变异性, 因为后者更易受环境影响。该文对青藏高原东部高山草甸植物群落的50种开花植物(包括19种两侧对称植物和31种辐射对称植物)的花和叶特征进行了测定和分析。结果表明不论是两侧对称植物还是辐射对称植物, 花大小的变异性都显著低于叶片大小的变异性, 表明传粉者对花施加的稳定选择有利于花的稳定性。但是, 辐射对称物种花大小的变异程度和两侧对称物种的相似, 即使在控制物种系统发育的影响后, 也没有发现显著的差异, 这与Berg假说不一致。高山生态系统中传粉者种类相对较少, 以熊蜂和蝇类为主, 传粉者的活动受局域气候环境影响较大, 因此传粉昆虫对植物花的选择作用强度可能有较大的变异性。

    冬季火对川西亚高山草地土壤微生物功能多样性及其强度的短期影响
    王谢, 向成华, 李贤伟, 文冬菊
    植物生态学报. 2014, 38(5):  468-476.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00043
    摘要 ( 435 )   PDF (394KB) ( 1076 )   收藏
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    为可持续管理川西亚高山草地生态系统, 全面地了解火后土壤微生物功能的多样性和强度的变化及其恢复状况, 基于2010年“12·5”冬草场的火烧事件, 以川西亚高山草地为研究对象, 对比了火烧和未火烧区域0–20 cm土层土壤中7种酶(β-葡糖苷酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、蛋白酶和过氧化氢酶)的活性变化, 分析了土壤微生物功能多样性及其强度对火处理的响应。结果发现, 7种酶的潜在活性在0–5 cm土层中皆有所增加, 但对火处理、土层深度和两者交互作用的响应有所差异; 其中, 碱性磷酸酶在指示该区域火后微生物功能多样性和强度短期内的变化时具有较好的灵敏性和指示性。火在一定程度上促进了表土层微生物功能的发挥, 但是土壤微生物功能多样性及其强度对火和土层深度(0–20 cm)的响应并不显著。因此, 为能更好地揭示干扰行为对微生物生物多样性的影响机制, 未来应加强土壤微生物群落功能稳定性的研究。

    马尾松人工林不同大小林窗植物多样性及其季节动态
    崔宁洁, 张丹桔, 刘洋, 张健, 杨万勤, 欧江, 张捷, 宋小艳, 殷睿
    植物生态学报. 2014, 38(5):  477-490.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00044
    摘要 ( 751 )   PDF (764KB) ( 1164 )   收藏
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    人工林目前存在结构单一、土壤退化、生物多样性降低等人类普遍关注的生态问题。马尾松(Pinus massoniana)是长江上游低山丘陵区退耕还林的主要人工林树种。研究采伐林窗对植物物种组成和更新的影响, 对马尾松低效人工林的改造, 提升其生态服务功能具有重要的意义。该文以采伐39年生的马尾松人工林形成的7种不同大小的林窗为研究对象, 分析了不同季节林窗内的植物生活型组成及多样性变化。结果表明: 1)马尾松人工林林下植物以高位芽植物居多, 其次是地面、地下芽植物, 一年生植物较少而缺少地上芽植物。在林窗形成初期, 林窗的高位芽植物比例明显低于林下, 大林窗的高位芽植物比例稍高于小林窗, 地下芽和一年生植物的比例低于小林窗。2)林下的物种丰富度和物种多样性指数显著低于大林窗。不同林窗下植物的丰富度指数、优势度指数、多样性指数也存在显著差异。3)夏季林窗下植物多样性最高, 其次是秋季, 春季多样性最低。1 225–1 600 m2的大林窗能够促进马尾松人工林植物多样性恢复和植被更新。

    风蚀和沙埋对塔克拉玛干沙漠南缘骆驼刺水分和光合作用的影响
    马洋, 王雪芹, 张波, 刘进辉, 韩章勇, 唐钢梁
    植物生态学报. 2014, 38(5):  491-498.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00045
    摘要 ( 627 )   PDF (369KB) ( 1115 )   收藏
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    塔克拉玛干沙漠南缘风沙活动十分频繁, 风蚀和沙埋是该地区自然植被生长发育的重要影响因子。该文以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区, 以该区域主要建群种植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia)为研究对象, 对一次强沙尘天气过后沙丘表面5种不同风蚀沙埋状况的骆驼刺植物进行标定(包括10 cm风蚀、5 cm风蚀、不蚀不积、10 cm沙埋、30 cm沙埋), 天晴后测定其叶水势、叶片含水量、光合参数和叶绿素荧光等参数, 分析研究自然环境条件下风蚀和沙埋对骆驼刺水分和光合作用的影响。结果表明: (1)风蚀显著降低了骆驼刺叶水势和叶片含水量, 进而导致植物气孔导度降低, 并引起植物光合速率和蒸腾速率的下降。风蚀的植物水分利用效率低于沙埋, 特别是在10 cm风蚀深度明显降低。 (2)沙埋增加了骆驼刺的叶水势、叶片含水量和气孔导度, 并引起植物光合速率和蒸腾速率的上升, 水分利用效率也得到提升。(3)风蚀条件下骆驼刺所受胁迫增加, 但可以通过增加活性反应中心的数量和光化学效率来抵消胁迫造成的不利影响。沙埋条件下骆驼刺受胁迫减轻, 反应中心吸收的光能和用于光化学反应的能量随着沙埋程度增加而减小, 这是骆驼刺适应风沙环境的一种生存策略。(4)与5 cm风蚀以及10 cm沙埋相比, 10 cm风蚀显著抑制骆驼刺的生长, 30 cm沙埋则会显著促进骆驼刺的生长。

    固氮植物绿豆对核桃幼苗生长、叶片气孔气体交换及水力特征的作用
    张翠萍, 孟平, 张劲松, 万贤崇
    植物生态学报. 2014, 38(5):  499-506.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00046
    摘要 ( 444 )   PDF (509KB) ( 1263 )   收藏
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    采用砂培方法, 在温室内将一年生核桃(Juglans regia)嫁接苗木和绿豆(Vigna radiata)进行间作, 研究绿豆对核桃苗木生长、水分平衡和光合特性的影响。该研究设有5种处理, 即: 对照(核桃单作, 正常供应氮素); 核桃单作, 不添加氮素; 核桃绿豆间作, 不添加氮素; 核桃绿豆间作, 正常供应氮素; 绿豆单作, 不添加氮素。结果显示: 种植绿豆可以增加土壤氮含量和核桃茎内氮含量, 但对核桃叶和根系中的氮含量影响不明显。种植绿豆显著增加不施氮核桃的高生长和直径生长, 但降低了正常供氮核桃的生长。无论种植绿豆与否, 不供氮处理降低了核桃的总叶面积, 提高了根冠比。核桃叶片气孔气体交换对各处理的响应和生长有相同的趋势。缺氮显著降低了核桃叶柄在中午的导水率、提高了导水损失率; 种植绿豆显著提高不供氮核桃的导水率而且明显降低了其导水损失率。然而, 种植绿豆使正常供氮的核桃降低了导水率, 加剧了导水损失率。同时, 绿豆受到间作的竞争压力, 产量和生物量有所下降。由研究结果可知, 在贫瘠的土壤上, 固氮植物绿豆改善了间作的核桃的氮营养, 有益于核桃木质部发育、水分平衡以及光合代谢。但是在氮充足的土壤中, 种植绿豆反而降低了核桃的水分供应, 影响其气体交换和生长。

    甲基紫精对丹参培养细胞抗氧化防护系统的影响
    行冰玉, 朱楠, 张洪培, 杨喜玲, 董娟娥
    植物生态学报. 2014, 38(5):  507-514.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00047
    摘要 ( 452 )   PDF (646KB) ( 1338 )   收藏
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    为了探讨甲基紫精(MV)对丹参(Salvia miltiorrhiza)体内抗氧化防护系统的影响及其生理机制。以MV为诱导剂, 以敌草隆(DCMU)为抑制剂, 考察了MV与DCMU处理后丹参悬浮培养细胞中H2O2、丙二醛、还原型谷胱甘肽的含量以及抗氧化防护酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT))活性变化和同工酶的表达差异。结果表明, MV处理显著提高了丹参培养细胞内H2O2、丙二醛以及还原型谷胱甘肽含量; MV处理使CAT、POD活性增强, 谱带颜色更亮, 条带增加。 DCMU处理显著抑制了MV诱导的H2O2、丙二醛、还原型谷胱甘肽含量的增加, 抗氧化酶活性的升高和同工酶的表达。以上结果说明, MV可诱导丹参培养细胞叶绿体产生H2O2, H2O2激活了丹参培养细胞抗氧化防护系统以维持细胞正常的生理活动。

    方法与技术
    水稻模拟模型在高温敏感性研究中的应用
    沙依然·外力, 李秉柏, 张佳华, 杨沈斌
    植物生态学报. 2014, 38(5):  515-528.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00048
    摘要 ( 417 )   PDF (690KB) ( 1179 )   收藏
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    以调试校正较高精度的ORYZA2000模型参数及高温敏感性模拟验证为目的, 为模型适应性和本地化提供依据, 利用江苏省9个试验点5个水稻(Oryza sativa)品种的田间观测数据及当地逐日气象数据, 采用ORYZA2000最新版本(V2.13)水稻生长模型, 首先挑选出5个试验点3个品种的观测数据进行模型参数适应性调试校正, 确定了水稻发育生长阶段的各项参数, 然后用该参数对独立样本的4个试验点2个水稻品种地上部分各器官生物量、叶面积指数动态变化过程及最终产量进行了动态模拟。通过t检验和质量评价指标对模拟结果进行了显著性检验。利用通过检验的模型及其参数在假设环境温度不同时间段的持续升高条件下, 开展了高温对水稻生物量及产量影响的模拟研究, 模拟结果的影响幅度与实际高温处理结果的影响幅度进行了比较。结果表明: 1)经过调试校正获得较高精度的水稻发育阶段各参数, 较准确地模拟了水稻生物量和叶面积指数的动态累积过程, 模拟值与观测值基本一致, 说明校正后参数的合理性和有效性; 2)调整参数后高温敏感性模拟结果表明, 孕穗期到开花期温度连续3天、5天、7天升高到35 ℃时, 总生物量、穗生物量和总产量与对照(CK)相比分别下降了12%–25%; 不同时间段连续升高到38 ℃时下降18%–31%; 不同时间段升高到41 ℃时, 各生物量与对照相比分别下降了20%–38%。模型模拟值与控制试验室的观测数据的下降幅度基本一致, 表明经过参数校正的ORYZA2000可以应用于水稻对气温升高响应的预测。


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