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    2016年, 第9期
    刊出日期:2016-09-10

    菠菜叶片对照和光抑制处理后沿叶横截面的Fv/Fm异质性假彩色影像。左上, 菠菜叶片的徒手切片; 右上: 0 h; 左下: 处理后1 h; 右下: 处理后3 h。樊大勇等改装了一套可活体测定叶片内部最大光化学量子效率的叶绿素荧光影像仪。采用该仪器, 作者详细研究了不同光抑制时间对菠菜叶片内部最大光化学量子效率及其异质性的影响(本期942–951页)。

      
    研究论文
    海南尖峰岭热带山地雨林物种多样性空间分布格局的尺度效应
    李艳朋, 许涵, 李意德, 骆土寿, 陈德祥, 周璋, 林明献, 杨怀
    植物生态学报. 2016, 40(9):  861-870.  doi:10.17521/cjpe.2015.0400
    摘要 ( 560 )   全文 ( 5 )   PDF (1546KB) ( 972 )   知识图谱   收藏
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    物种多样性的空间分布格局和维持机制是群落生态学的基本问题。为了探讨海南尖峰岭地区物种多样性空间分布格局的尺度效应, 以海南尖峰岭热带山地雨林60 hm2样地为研究对象, 分析了物种丰富度、物种多度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pielou均匀度指数随6个空间取样尺度(5 m × 5 m、10 m × 10 m、20 m × 20 m、40 m × 40 m、100 m ×100 m、200 m × 200 m)的变化。结果表明: 相比Simpson指数和Pielou均匀度指数, 物种丰富度、多度以及Shannon-Wiener指数具有更为明显的空间尺度效应; 物种丰富度的方差随取样尺度增加呈现单峰分布特征, 并且在20 m × 20 m尺度上达到最大值, 而物种多度的方差随取样尺度的增加而增大; 物种丰富度和多度的正相关性随着取样尺度的增加逐渐减小甚至消失, 这可能与随取样尺度增加生境异质性增加有关; 取样尺度对3个物种多样性指数空间分布的影响可能与研究区域内稀有种的组成有关。

    武功山亚高山草甸群落优势植物野古草和芒异速生长对气候变暖的响应
    李晓红, 徐健程, 肖宜安, 胡文海, 曹裕松
    植物生态学报. 2016, 40(9):  871-882.  doi:10.17521/cjpe.2016.0117
    摘要 ( 419 )   全文 ( 3 )   PDF (1161KB) ( 893 )   知识图谱   收藏
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    气候变暖正持续影响着陆地生态系统的结构和功能, 一直是备受关注的热点问题。异速生长关系被认为是生物界中的一种普遍规律, 但我们对于气候变暖如何影响植物异速生长特征所知甚少。该文采用开顶式增温小室对野外自然生境进行模拟增温的方法, 研究了气候变暖对江西武功山亚高山草甸植物群落优势种野古草(Arundinella anomala)和芒(Miscanthus sinensis)异速生长特征的影响。结果表明: 野古草和芒的大多数形态指标之间均具有显著或极显著相关生长关系和异速生长关系, 气候变暖强化了两种禾本科植物大多数形态特征之间的异速生长, 或改变了其原有的生长关系。气候变暖还导致野古草和芒的基部茎粗与其高度、穗长间由原有的等速生长关系转变为异速生长关系; 野古草基部茎粗与小穗数间的异速生长随着温度升高而趋于增强。气候变暖导致野古草个体高度与其叶片长度的异速生长关系转变为等速生长关系, 而芒有相反表现。同时, 增温促进了野古草株高及叶鞘长的生长, 较强增温则改变了芒株高和叶鞘长之间的生长关系; 野古草和芒的叶片形态特征之间几乎都表现为类似的异速生长关系, 增温对其异速生长指数无显著影响。研究表明气候变暖对不同植物和植物构件具有差异性影响, 这种差异性往往与植物的适应性有关。

    九寨沟国家自然保护区4个典型树种叶片凋落物在林下及高山湖泊中的分解及养分释放特征
    徐波, 朱忠福, 李金洋, 吴彦, 邓贵平, 吴宁, 石福孙
    植物生态学报. 2016, 40(9):  883-892.  doi:10.17521/cjpe.2016.0040
    摘要 ( 430 )   全文 ( 3 )   PDF (582KB) ( 1137 )   知识图谱   收藏
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    叶片凋落物分解对生态系统的养分循环和生产力有着重要意义。该文利用网袋分解法对九寨沟国家自然保护区内黄果冷杉(Abies ernestii)、油松(Pinus tabulaeformis)、红桦(Betula albo-sinensis)和高山柳(Salix cupularis) 4个典型树种叶片凋落物在林下及高山湖泊中的分解及养分释放特征进行了对比研究。结果表明: 1)叶片凋落物分解质量损失规律符合Olson的负指数衰减模型(r > 0.93, p < 0.01), 4个树种叶片在林下完全分解(99%)的时间依次为: 高山柳(6.80 a) <红桦(10.34 a) <黄果冷杉(18.88 a) <油松(27.21 a), 且分别是其在水体中分解的1.48倍、1.55倍、1.80倍和1.65倍。2)分解1年后凋落物质量剩余率(MR)和氮素剩余率(NR)均与叶片初始N含量极显著负相关, 而与叶片初始C:N值极显著正相关。3)不同树种间叶片N和P释放特征差异明显, 且在林下和水体间的释放模式也存在差异; 高山柳叶片凋落物在林下和水体分解过程中N元素从分解初期便开始释放, 而其他树种叶片凋落物N元素释放前存在明显的富集过程; 各树种叶片凋落物P元素释放模式为释放—富集—释放。研究表明: 叶片凋落物分解是一个受其自身性质和外界环境因素共同作用的复杂过程, 而凋落物在高山湖泊中的快速分解将对保护区现有的水体景观产生潜在影响。

    高寒森林溪流对凋落叶分解过程中木质素降解的影响
    岳楷, 杨万勤, 彭艳, 黄春萍, 张川, 吴福忠
    植物生态学报. 2016, 40(9):  893-901.  doi:10.17521/cjpe.2016.0163
    摘要 ( 409 )   全文 ( 3 )   PDF (740KB) ( 696 )   知识图谱   收藏
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    溪流广泛分布于高寒森林地表, 凋落于其中的林木凋落物的分解是整个森林生态系统物质循环的重要环节, 水体流动过程中的冲刷和淋洗作用及其他独特的环境条件可能显著影响凋落物中木质素的降解。该研究采用凋落袋法对比研究了岷江上游高寒森林4种典型且初始质量差异显著的凋落叶, 即康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana), 在不同生境(林下、溪流和河岸带)下分解过程中木质素残留质量和浓度(质量百分率)的动态变化特征。经过两年的分解, 发现溪流显著促进了凋落叶中木质素的降解; 同一物种凋落叶在不同生境下木质素残留质量差异显著(p < 0.05), 整体表现为溪流<河岸带<林下; 在凋落叶分解的初期木质素有明显的降解, 其浓度表现为先降低后升高, 但不同物种之间存在显著(p < 0.05)的差异; 在整个分解过程中, 木质素残留质量总体呈现出了降低的趋势。此外, 生境类型、分解时期和区域性环境因子(温度、pH值和营养元素的有效性)能显著影响木质素的降解率。这些结果表明, 传统上认为木质素在凋落叶分解初期相对稳定的观点可能并不准确, 其浓度很可能是先下降后升高, 这也与有关木质素动态的最新研究结果相一致。另一方面, 在不同分解时期和不同生境下, 凋落叶木质素降解率表现出了显著差异, 表明区域性环境因子在凋落叶分解和木质素降解过程中具有重要的作用。

    若尔盖高原湿地不同微地貌区甲烷排放通量特征
    周文昌, 崔丽娟, 王义飞, 李伟, 康晓明
    植物生态学报. 2016, 40(9):  902-911.  doi:10.17521/cjpe.2016.0029
    摘要 ( 461 )   全文 ( 1 )   PDF (1185KB) ( 769 )   知识图谱   收藏
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    若尔盖高原是我国泥炭沼泽湿地的主要分布区、青藏高原的主要甲烷(CH4)排放中心。为了研究湿地微地貌环境对高原湿地CH4排放通量的影响, 2014年5-10月, 采用静态箱和快速温室气体分析仪原位测量若尔盖高原湖滨湿地3种泥炭沼泽5种微地貌环境下的CH4排放通量特征。结果表明: (1)常年性淹水泥炭湿地洼地(P-hollow)和草丘(P-hummock)生长季平均CH4排放通量为68.48和40.32 mg·m-2·h-1, 季节性淹水的泥炭湿地洼地(S-hollow)和草丘(S-hummock)平均CH4排放通量为2.38和0.63 mg·m-2·h-1, 而无淹水平坦地(Lawn)平均CH4排放通量为3.68 mg·m-2·h-1; (2)湿地5种微地貌区CH4排放通量为(23.10 ± 30.28) mg·m-2·h-1 (平均值±标准偏差)), 变异系数为131%。分析显示这5种微地貌区CH4排放通量的平均值与其水位深度平均值存在显著的线性正相关关系(R2 = 0.919, p < 0.01), 表明水位深度是控制湿地微地貌区CH4排放通量空间变化的主要因子; (3) P-hummock、P-hollow和S-hummock的CH4排放通量存在显著的季节变化, Lawn和S-hollow无明显的季节性变化, 但5种微地貌区在夏季或秋季均观测到CH4排放通量峰值, 其影响因子可能与水位深度、土壤温度和凋落物输入密切相关; (4) P-hollow可能时常发生冒泡式CH4排放, 这可能导致过去低估了若尔盖高原湿地的CH4排放量。

    黑河中游春玉米叶片水δD和δ18O的富集过程和影响因素
    王小婷, 温学发
    植物生态学报. 2016, 40(9):  912-924.  doi:10.17521/cjpe.2015.0431
    摘要 ( 419 )   全文 ( 5 )   PDF (1211KB) ( 800 )   知识图谱   收藏
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    植物水的稳定同位素分馏过程是水在土壤-植物-大气连续体中循环的重要环节。以往研究由于叶片水18O同位素比值(δ18O l,b)和氘(D)同位素比值(δDl,b)(合称δl,b)实测数量少只能作为模型验证数据, 导致δl,b富集机制研究多集中于模型研究, 缺乏基于野外试验条件的δl,b富集的控制机制研究。叶片水δDl,bδ18O l,b的富集程度(ΔDl,bΔ18O l,b, 合称Δl,b)通常表示为δl,b与茎秆水D同位素比值(δDx)和18O同位素比值(δ18Ox) (合称δx)之差, 即Δl,b = δl,b - δx。该研究以黑河中游沙漠绿洲春玉米(Zea mays)生态系统为研究对象, 重点采集和分析了季节和日尺度δl,bδx数据, 配套开展了大气水汽δ18O和δD (合称δv)等辅助变量的原位连续观测, 探讨了季节和日尺度上的δl,b富集特征及其影响因素。结果表明: 叶片水δl,bΔl,b的季节变化趋势不明显, 而受蒸腾作用影响表现出白天富集夜间贫化的单峰日变化特征。对于D来说, 无论季节尺度上还是日尺度上, 大气水汽δv和相对湿度是δDl,bΔDl,b的主要环境控制因素; 而对于18O来说, 无论季节尺度上还是日尺度上, 相对湿度是δ18O l,bΔ18O l,b的主要环境控制因素。由于D和18O在热力学平衡分馏上有约8倍差异, 直接分析叶片水ΔDl,bΔ18Ol,b与影响因素的差异性, 有助于理解叶片水δD和δ18O富集过程以及对模型发展有一定的指导意义。

    内生真菌对羽茅抗病性的影响
    牛毅, 高远, 李隔萍, 任安芝, 高玉葆
    植物生态学报. 2016, 40(9):  925-932.  doi:10.17521/cjpe.2015.0417
    摘要 ( 426 )   全文 ( 1 )   PDF (857KB) ( 618 )   知识图谱   收藏
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    为探讨不同种类内生真菌对宿主植物羽茅(Achnatherum sibiricum)抗病性的影响, 以感染不同内生真菌的天然禾草羽茅为实验材料, 进行了体外纯培养的内生真菌、感染内生真菌的离体叶片和在体叶片对3种植物病原真菌的抑菌实验。结果表明: 体外纯培养条件下, 分离自羽茅的内生真菌Neotyphodium sibiricum、Neotyphodium gansuensisEpichloë gansuensis对新月弯孢霉(Curvularia lunata)、根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)和枝孢霉(Cladosporium sp.)等3种病原真菌都具有抑制作用, 其中N. sibiricum的抑制作用最强, 对新月弯孢霉、根腐离蠕孢和枝孢霉的抑菌率分别为47.8%、40.1%、39.4%; 内生真菌培养滤液也可以有效抑制这3种病原真菌的孢子萌发, 其中N. gansuensis的抑制作用最强, 新月弯孢、根腐离蠕孢和枝孢霉的孢子萌发率分别为9.8%、8.7%、8.5%。对于离体叶片, N. sibiricumN. gansuensis感染可以有效降低叶片受3种病原真菌侵染后的病斑数和孢子浓度, 其中N. sibiricum对根腐离蠕孢的抑制作用显著高于N. gansuensis,E. gansuensis只降低新月弯孢和枝孢霉侵染的病斑数以及枝孢霉侵染的孢子浓度。在体条件下, 内生真菌均可以显著降低病原真菌侵染羽茅后的病斑数、病斑长度和孢子浓度, 其中E. gansuensis的抑菌作用趋于最弱, 而N. sibiricum的抑菌作用趋于最强。

    蛋白核小球藻生长和无机碳利用对不同光照强度和CO2浓度的响应
    沈佳, 李亚鹤, 张琳, 孙雪
    植物生态学报. 2016, 40(9):  933-941.  doi:10.17521/cjpe.2015.0261
    摘要 ( 544 )   全文 ( 1 )   PDF (467KB) ( 617 )   知识图谱   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    为了探讨光照强度和CO2浓度对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长、无机碳利用的复合效应, 丰富绿藻中无机碳浓缩机制的资料, 该文设置两种光照强度(40和120 µmol photons•m-2•s-1)和两种CO2浓度(0.04%和0.16%)组合成4种条件, 比较了蛋白核小球藻生长、无机碳浓度、pH补偿点、光合放氧速率、碳酸酐酶(CA)活性和α-CA基因转录表达对这4种培养条件的响应。结果发现: 蛋白核小球藻在高光强高CO2浓度组生长最快; 低光强高CO2浓度组培养体系中总无机碳浓度为1163.3 µmol•L-1, 显著高于其他3组; 高光强低CO2浓度组藻的pH补偿点最高(9.8), 而低光强高CO2浓度组藻的pH补偿点最低(8.6); 低光强高CO2浓度组藻的最大光合速率(Vmax)和最大光合速率一半时的无机碳浓度(K0.5)最高, 分别是其他3组的1.28-1.91倍和1.61-2.00倍; 高光强低CO2浓度组藻的胞外CA活性最高; 而低光强低CO2浓度组藻的胞外α-CA基因表达量显著高于其他3组。以上结果表明低CO2浓度可促进蛋白核小球藻的pH补偿点和无机碳亲和力的提高, 诱导胞外CA活性及α-CA基因的表达; 该藻主要以HCO3-为无机碳源, 其对无机碳的利用受光照的调节。

    方法与技术
    调制式荧光影像新技术: 叶片内部最大光化学量子效率及其异质性的活体测定
    樊大勇, 付增娟, 谢宗强, 李荣贵, 张淑敏
    植物生态学报. 2016, 40(9):  942-951.  doi:10.17521/cjpe.2016.0001
    摘要 ( 461 )   全文 ( 2 )   PDF (1590KB) ( 1011 )   知识图谱   收藏
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    研究叶片内部光合能力及其异质性, 是光合作用生化模型、光抑制机理、光保护机理等光合生理生态热点问题的重要前提, 但目前缺少可以进行活体测定的装置。该文作者对Vogelmann和Evans (2002)的装置进行了改进, 获得了叶片内部光系统II (PSII)最大光化学量子效率(Fv/Fm)及其异质性影像, 并采用基于Matlab软件自编的图像处理程序对其进行了分析, 研究了不同时间光抑制处理导致的叶内Fv/Fm及其异质性的变化。研究发现: 叶片内部不同层叶肉组织Fv/Fm存在异质性。强光照射导致叶片内部不同层叶肉组织Fv/Fm值下降, 但靠近上表皮的栅栏组织具有较强的抗光抑制能力。光抑制导致叶片内部Fv/Fm异质性的变化, 短期光抑制导致Fv/Fm异质性变大, 这可能与部分叶绿体避光运动相关, 长期光抑制导致Fv/Fm异质性变小, 说明叶绿体避光运动这种光保护机制已经失效。相比于其他类型叶绿素荧光仪, 此装置可以完整获得活体叶片内部Fv/Fm及其异质性影像数据, 这对于系统研究叶片内部光合能力及其异质性机制, 以及为进一步研究一些光合生理生态热点问题提供了有力工具, 具有进一步研发和应用的前景。

    资料论文
    鄱阳湖流域含珍稀针叶树种的群落特征
    方全, 刘以珍, 葛刚
    植物生态学报. 2016, 40(9):  952-957.  doi:10.17521/cjpe.2015.0454
    摘要 ( 682 )   全文 ( 8 )   PDF (874KB) ( 830 )   附录/附件    知识图谱   收藏
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    亚热带分布有众多珍稀针叶树种, 珍稀针叶植物的保护与濒危机制研究受到广泛关注。为了解鄱阳湖流域天然森林植被中珍稀针叶树种的分布及其生存状况, 对其所在的植物群落进行调查。调查采用样方法, 样方面积20 m × 20 m, 记录样方信息、群落物种组成及数量特征, 计算物种重要值, 分析了群落的类型及结构特征。样方分布于鄱阳湖流域内南岭山地、罗宵山脉、武夷山脉、黄山山脉、九岭山脉。论文提供了23组详细的群落样方数据, 11种珍稀针叶树种分布于14个不同群系中, 珍稀针叶植物多以共建种或伴生种出现在群落中, 以针叶树为优势种的群系有南方红豆杉(Taxus wallichiana var. mairei)林、黄杉(Pseudotsuga sinensis)林、福建柏(Fokienia hodginsii)林、榧树(Torreya grandis)林。

    综述
    虫害叶损失造成的树木非结构性碳减少与树木生长、死亡的关系研究进展
    陈志成, 万贤崇
    植物生态学报. 2016, 40(9):  958-968.  doi:10.17521/cjpe.2015.0443
    摘要 ( 482 )   全文 ( 9 )   PDF (391KB) ( 1031 )   知识图谱   收藏
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    大规模虫害爆发可造成区域森林死亡, 近年的气候变化进一步增加了虫害的频度和危害程度。森林和林地植物死亡会导致植被生产力降低, 改变生态系统结构和功能, 使森林由一个净的碳汇转变为一个碳源。因此, 加深虫害对树木危害机制的认识有重要意义。虫害造成的叶损失(虫害叶损失)降低树木光合作用能力, 增加非结构性碳(NSC)消耗, 使得树木体内碳储备降低, NSC降低到一定程度会导致树木因碳饥饿而死亡。外部环境和树木自身的补偿性机制也会对这个过程产生正或负的影响。在近年气候变化背景下, 树木死亡在全球尺度上增多, 重新激起了人们对碳饥饿的重视, 碳饥饿被视为解释树木死亡的主要生理机制之一。该文介绍了碳饥饿的定义, 综述了虫害叶损失减少树木NSC储备与树木生长、死亡的关系, 以及树木虫害和叶损失与气候变化之间的关系, 并对今后的研究进行了展望。


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