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    2015年, 第9期
    刊出日期:2015-09-01

    北京东灵山落叶阔叶林秋季景观。为探讨温带森林土壤呼吸在长时间尺度的变化,姚辉等对北京东灵山地区白桦(Betula platyphylla)林、辽东栎(Quercus wutaishanica)林和油松(Pinus tabuliformis)林3种温带森林的土壤呼吸及其20年的变化进行了研究(本期849–856页) (姚辉摄)。

      
    北京东灵山3种温带森林土壤呼吸及其20年的变化
    姚辉, 胡雪洋, 朱江玲, 朱剑霄, 吉成均, 方精云
    植物生态学报. 2015, 39(9):  849-856.  doi:10.17521/cjpe.2015.0081
    摘要 ( 572 )   全文 ( 2 )   PDF (366KB) ( 1191 )   知识图谱   收藏
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    土壤呼吸是陆地生态系统最主要的碳释放过程。为了探讨温带森林土壤呼吸在长时间尺度的变化, 利用北京东灵山地区的白桦(Betula platyphylla)林、辽东栎(Quercus wutaishanica)林和油松(Pinus tabuliformis)林3种温带森林永久样地, 于2012-2015年对其土壤呼吸进行测定, 并与1994-1995年的测定结果进行了比较。结果显示: 2012-2015年, 白桦林的平均年土壤呼吸量为(574 ± 21) g C·m-2·a-1, 显著高于辽东栎林(455 ± 31) g C·m-2·a-1和油松林(414 ± 35) g C·m-2·a-1, 比20年前(1994-1995年)的估测值分别增加了85%、17%和73%。这些结果表明, 近20年来这3种生态系统的碳周转速率明显加快。

    浙东常绿阔叶林植物功能性状对土壤含水量变化的响应
    许洺山, 黄海侠, 史青茹, 杨晓东, 周刘丽, 赵延涛, 张晴晴, 阎恩荣
    植物生态学报. 2015, 39(9):  857-866.  doi:10.17521/cjpe.2015.0082
    摘要 ( 673 )   全文 ( 4 )   PDF (504KB) ( 1299 )   知识图谱   收藏
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    研究群落演替过程中植物功能性状与土壤含水量的关系, 揭示植物对水分供给变化的响应策略, 具有重要的生态学意义。该研究以浙江东部天童山、南山和双峰山的3个常绿阔叶林演替系列为对象, 旨在探索不同演替阶段常见植物的功能性状与森林群落土壤含水量的相互关系。研究结果显示: 森林演替中后期的树木高度、树冠面积、叶片干物质含量显著大于演替前期植物; 相反, 叶片净光合速率和蒸腾速率随演替进程而降低。随森林演替, 表层土壤(0-20 cm)的含水量显著增加, 深层土壤(20-40 cm)含水量随演替进程增加但不显著。表层土壤含水量与树木高度、树冠面积和叶片干物质含量显著正相关, 与叶片净光合速率和蒸腾速率显著负相关; 深层土壤含水量与树冠面积显著正相关, 与叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著负相关。树木高度、树冠面积、叶片干物质含量、叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均可解释土壤含水量随演替进程的变化趋势, 而冠长比对土壤水分变化的响应最为敏感。

    刈割和施肥对高寒草甸功能多样性与地上净初级生产力关系的影响
    潘石玉, 孔彬彬, 姚天华, 卫欣华, 李英年, 朱志红
    植物生态学报. 2015, 39(9):  867-877.  doi:10.17521/cjpe.2015.0083
    摘要 ( 534 )   全文 ( 2 )   PDF (600KB) ( 1170 )   知识图谱   收藏
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    功能多样性(FD)对群落地上净初级生产力(ANPP, g·m-2·a-1)有直接的影响, 但不同扰动因素对FD-ANPP关系将产生何种影响尚不明确。通过在青藏高原高寒矮生嵩草(Kobresia humilis)草甸连续7年(2007-2013)的刈割(3水平: 不刈割、留茬3 cm的中度刈割和留茬1 cm的重度刈割)和施肥(2水平: 施用12.75 g·m-2·a-1尿素+ 3.06 g·m-2·a-1 (NH4)2HPO4、不施肥)控制实验, 研究了刈割、施肥、年份及其交互作用对ANPPFD的影响以及FD-ANPP关系的变化。研究结果显示: (1)增加刈割强度和土壤养分均显著提高了ANPP, 但其效应随着年份的不同而有差异, ANPP随着时间呈波动下降趋势, 而FD则随年度增大; (2)施肥显著增加了FD, 而刈割对FD无显著影响(p > 0.05); (3)在6种刈割和施肥处理组合下, FD-ANPP关系随时间的变化主要受刈割扰动影响呈现正线性相关和无相关两种模式。无论施肥与否, 不刈割(C0)群落中FDANPP之间无相关(n = 90, p > 0.05); 而刈割群落中FDANPP之间为正相关(n = 90, p < 0.05)。由于刈割同时提高了FDANPP, 促使二者在刈割群落中呈现正线性相关。(4)尽管施肥不影响FDANPP的关系模式, 但与刈割共同作用, 影响FD-ANPP关系的截距或斜率。上述结果说明, 刈割扰动和土壤营养资源共同影响着FD-ANPP关系, 而刈割在改变其关系模式方面起主导作用。

    沙冬青与伴生植物深色有隔内生真菌定殖规律及其与土壤因子的相关性
    孙茜, 贺超, 贺学礼, 赵丽莉
    植物生态学报. 2015, 39(9):  878-889.  doi:10.17521/cjpe.2015.0084
    摘要 ( 608 )   全文 ( 0 )   PDF (811KB) ( 1075 )   知识图谱   收藏
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    为了探明荒漠环境深色有隔内生真菌(dark septate endophytes, DSE)生态分布和定殖状况, 于2013年7月从宁夏银川、沙坡头和甘肃民勤地区采集沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)及其伴生植物根围0-10、10-20、20-30、30-40、40-50 cm共5个土层土壤样品和根样, 研究了DSE空间定殖规律及其与土壤因子的相关关系。结果表明: 沙冬青和伴生植物根系能被DSE侵染, DSE分布和定殖具有明显的空间异质性, 并与土壤因子密切相关。沙冬青DSE微菌核结构紧凑, 呈团块状, 而伴生植物DSE微菌核零散分布。同一样地, 沙冬青DSE菌丝定殖率、定殖强度和总定殖率较伴生植物高, 而沙冬青和伴生植物微菌核定殖率无显著差异。不同样地, 沙冬青和伴生植物微菌核定殖率无显著差异, 沙冬青DSE菌丝定殖率、定殖强度和总定殖率为沙坡头>银川>民勤; 伴生植物DSE菌丝定殖率、定殖强度和总定殖率为银川>民勤>沙坡头。通径分析和主成分分析表明, 土壤有机质、总球囊霉素、磷酸酶和速效钾是西北荒漠环境中DSE定殖的主要影响因子。

    典型固沙植物梭梭生长季蒸腾变化及其对环境因子的响应
    徐世琴, 吉喜斌, 金博文
    植物生态学报. 2015, 39(9):  890-900.  doi:10.17521/cjpe.2015.0085
    摘要 ( 527 )   全文 ( 3 )   PDF (1028KB) ( 1058 )   知识图谱   收藏
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    蒸腾是植物重要的生理活动之一, 受到多个环境要素的综合影响。该文利用热平衡包裹式茎干液流仪Flow32监测系统, 对河西走廊中段绿洲—荒漠过渡带主要固沙植物梭梭(Haloxylon ammodendron)生长季的蒸腾过程进行连续监测, 并分析了其对环境要素的响应。结果表明: (1)梭梭茎干液流速率随枝直径的增加而增加, 液流密度随枝直径的增加而降低, 梭梭液流密度日变化呈多峰特征, 整个生长季液流密度变化比较稳定。(2)主成分分析表明第1、2、3主成分能够分别解释环境信息49%、15%、12%的变化, 第一主成分中水汽压亏缺、光合有效辐射及气温反映了大气的蒸腾需求。(3) S型模型对液流密度日变化模拟精度达到0.86, 考虑时滞效应后模拟精度提高至0.9, 降水天气条件下模拟精度降低至0.65。(4)液流密度对主要环境要素存在非对称响应, 同光合有效辐射呈逆时针环状, 同水汽压亏缺、蒸腾需求指数呈顺时针环状。

    川西风毛菊花期资源分配随海拔的变化
    王一峰, 靳洁, 侯宏红, 赵博, 曹家豪, 李筱姣
    植物生态学报. 2015, 39(9):  901-908.  doi:10.17521/cjpe.2015.0086
    摘要 ( 490 )   全文 ( 1 )   PDF (423KB) ( 950 )   知识图谱   收藏
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    以分布于青藏高原东缘的川西风毛菊(Saussurea dzeure)为试验材料, 研究了其位于不同海拔高度的16个种群的花期资源分配。结果显示: 1)花期植物个体大小、头状花序数量、繁殖器官及营养器官生物量、花瓣质量、雌蕊及雄蕊群质量均与海拔呈负相关关系, 每个头状花序质量与海拔呈正相关关系; 2)繁殖分配和雄性分配与海拔呈正相关关系, 营养分配和雌性分配与海拔呈负相关关系; 3)花期头状花序的数量和大小、繁殖分配和营养分配以及雄性分配和雌性分配之间均存在资源分配上的权衡。由此推论: 1)海拔作为外界因子对川西风毛菊花期各生物量及资源分配有显著的影响; 2)在资源有限的情况下, 川西风毛菊权衡对各结构的资源投入, 通过增加繁殖分配和雄性分配来适应胁迫环境, 提高繁殖的成功率。

    四种豆科作物的光合生理和生长发育对弱光的响应
    邹长明, 王允青, 刘英, 张晓红, 唐杉
    植物生态学报. 2015, 39(9):  909-916.  doi:10.17521/cjpe.2015.0087
    摘要 ( 575 )   全文 ( 1 )   PDF (399KB) ( 1094 )   知识图谱   收藏
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    为了确定豆科作物作为林果行间套种作物的适宜性, 于2014年通过田间试验和盆栽试验对4种豆科作物的耐阴能力及其光合生理进行了研究。测定全光和弱光处理(全光的48%)下豆科作物在初花期的叶片光合特征参数、光合色素含量与核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性, 监测其生长发育对弱光的响应。结果表明: 弱光使供试作物的最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、表观量子效率和暗呼吸速率不同程度地向耐阴植物变化; 弱光还使供试作物的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、瞬时水分利用效率和RuBPCase活性不同程度地下降, 而胞间CO2浓度显著上升; 遮阴后, 乌豇豆(Vigna cylindrica)和绿豆(Vigna radiata)的叶绿素(Chl) a和Chl b含量显著增加, Chl a/b值显著降低, 大猪屎豆(Crotalaria assamica)和望江南(Senna occidentalis)的光合色素含量也有不同程度的变化; 弱光使供试作物茎变细, 侧枝数减少, 生物量和干物质积累效率降低, 根冠比降低, 根瘤量减少, 叶片变小变薄, 叶片数减少, 叶面积指数降低; 弱光胁迫下, 大猪屎豆不开花, 望江南只开花不结实, 而绿豆和乌豇豆开花数减少, 花期缩短, 种子产量显著降低。根据供试作物的光合特性和生长发育对弱光的响应, 得出它们的耐阴能力排序是: 乌豇豆>绿豆>望江南>大猪屎豆, 其中乌豇豆和绿豆适宜与林果套种, 而望江南和大猪屎豆不适宜套种。

    用便携式光谱仪同步测定和计算光强和光质的新方法
    樊大勇, 付增娟, 徐文婷, 谢宗强
    植物生态学报. 2015, 39(9):  917-923.  doi:10.17521/cjpe.2015.0088
    摘要 ( 903 )   全文 ( 1 )   PDF (363KB) ( 1322 )   知识图谱   收藏
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    外界光强和光质对植物的影响在植物生理生态研究领域中一直受到高度关注。而测定光强的光量子计不能测定光质; 测定光质的光谱仪不能直接测定光强, 两者均不能同步测定光强和光质。该文作者建立了一个基于光谱仪测定条件的能量与光量子的经验转换公式, 用4只不同波长的窄带发光二极管(LED)光源结合光量子计(LI-190SB)对便携式光谱仪(AvaSpec-ULS2048×64)所获得的光谱进行了快速标定, 实现了用便携式光谱仪同步直接测定光量子通量密度和光质的目的。在自然光照条件下, 采用转换公式计算出光量子通量密度(PPFD)与实测的PPFD之间误差在-2%-5%范围内, 证实了这种方法的可靠性。通过这个新方法, 可以极大地拓宽便携式光谱仪的适用范围: 1)实验室内或野外只需用便携式光谱仪即可对光源及植物生长的光强和光质环境进行同步精确测定和计算; 2)可以计算光谱仪测定范围内任意波长区段的光量子通量密度; 3)无需采用标准光源即可获得绝对辐射(光)通量值。因此, 这项技术在植物生理生态研究领域具有广阔的应用前景。

    叶片和群落尺度净光合速率关系的探讨
    唐海萍, 薛海丽, 房飞
    植物生态学报. 2015, 39(9):  924-931.  doi:10.17521/cjpe.2015.0089
    摘要 ( 568 )   全文 ( 3 )   PDF (274KB) ( 1034 )   知识图谱   收藏
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    叶片净光合速率(Pn)是研究光合作用机理的基本尺度; 而群落净光合速率(Pc)是研究群落光合能力及其与外部环境因子间关系的更好尺度, 特别是区域乃至全球尺度碳循环的研究, 需要将叶片尺度的生理生态模型扩展到冠层尺度。理论上, 群落内所有叶片的累积Pn与实测群落净气体交换速率(NCE)是相等的, 但在野外实际观测中, 两者之间的相互关系目前尚未见报道。该文选取敖汉苜蓿(Medicago sativa ‘Aohan’)人工草地, 采用美国LI-COR公司生产的便携式光合测定系统LI-6400测定Pn, 结合叶面积指数等参数推算Pc, 利用LI-8100连接同化箱测定生态系统净气体交换速率(NEE), 加上土壤呼吸速率, 得到NCE。结果表明: Pc为3.52 μmol CO2·m-2·s-1, 与实测NCE (3.56 μmol CO2·m-2·s-1)基本相等。这表明: 可利用Pn, 结合叶面积指数、群落叶片数目、健康叶片比例和群落可接收有效光照的平均比例等4个关键参数, 准确地换算Pc。然而, 利用同化箱式法测定群落呼吸速率时, 不可避免地会包含土壤呼吸, 所以在观测NCE时, 需要同时测定土壤呼吸。此外, 在冠层模型中, 群落垂直结构和光量子的非线性响应不可忽视。

    生态阈值: 概念、方法与研究展望
    唐海萍, 陈姣, 薛海丽
    植物生态学报. 2015, 39(9):  932-940.  doi:10.17521/cjpe.2015.0090
    摘要 ( 764 )   全文 ( 1 )   PDF (289KB) ( 1897 )   知识图谱   收藏
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    生态阈值概念是20世纪70年代提出的, 主要指生态系统的几个稳态之间突然改变的点或区域。在阐明生态系统结构与功能的关系、构建区域可持续发展范式以及服务于生态系统管理和生态红线的划定中, 生态阈值的检测和量化有着重要的理论和实践意义。该文首先梳理了前人关于生态阈值的概念、类型的一些提法, 从预警研究角度提出可以从两个层次理解生态阈值概念: 生态阈值点是系统从量变到质变的转折点, 类似于红色界限; 而生态阈值带可以理解为量变过程中不同稳态之间的转换区域, 类似于黄色与橙色预警边界带。黄色生态阈值表示生态系统可通过自身的调节能力重新达到稳定状态; 橙色生态阈值表示需要排除干扰因子使得生态系统重新达到平衡; 而红色生态阈值为关键阈值点, 超过此阈值, 生态系统将发生不可逆的退化甚至崩溃。该文还总结了目前确定生态阈值的主要方法, 主要是基于野外观测数据的统计分析与模型模拟方法。最后, 基于生态系统服务、生物多样性保护与生态系统管理等几个当今生态学热点研究领域, 简单总结归纳了生态阈值的研究现状, 并提出生态阈值未来的3个研究难点和方向: 1)开展针对生态阈值检测和量化的研究; 2)关注生态阈值的尺度效应并加强野外观测; 3)发挥生态阈值的预警作用, 指导“生态红线”的划定和生态系统管理。


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