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    2018年, 第2期
    刊出日期:2018-02-20

    新疆北疆地区沙尔套山夏季放牧地景观(鲁为华摄)。王树林等以沙尔套山夏季放牧地群落中的15种豆科植物种子为对象,利用阶段性全收粪法,分析了豆科植物种子对绵羊瘤胃消化的反应,认为消化道传播是豆科植物种子传播的有效途径(本期185–194页)。

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    综述
    稳定同位素红外光谱技术测定CO2同位素校正方法的研究进展
    庞家平, 温学发
    植物生态学报. 2018, 42(2):  143-152.  doi:10.17521/cjpe.2017.0206
    摘要 ( 703 )   全文 ( 64 )   PDF (937KB) ( 1077 )   知识图谱   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    稳定同位素红外光谱(IRIS)技术克服了传统的大气CO2气瓶采样-同位素质谱(IRMS)技术时间分辨率低且耗时费力的缺点, 可以实现高时间分辨率和高精度的大气CO2碳同位素组成(δ 13C)和氧同位素组成(δ 18O)的原位连续测定。基于IRIS技术测量CO2 δ 13C和δ 18O的误差来源主要包括δ 13C和δ 18O测量值对CO2浓度变化的非线性响应(浓度依赖性)以及对环境条件变化的敏感性导致的漂移(时间漂移)。如何有效地校正浓度依赖性和时间漂移导致的误差是IRIS仪器应用的前提。该综述阐述了δ 13C和δ 18O测量值的浓度依赖性产生的理论基础, 回顾了浓度依赖性的理论校正和经验方程校正方法和应用; 回顾了时间漂移的校正原理、方法和应用; 概述了数据溯源至国际标准的原理、方法与应用现状。结合实际情况推荐利用3个或3个以上已知CO2浓度和δ 13C、δ 18O真值的CO2标准气体涵盖待测气体CO2浓度的浓度依赖性校正, 设置适当的校正频率校正时间漂移并进行数据溯源。指出应该加强不同仪器和校正方法的比对研究; 采用IRIS技术测定CH4、N2O和H2O同位素组成也可以采取类似的校正方法。

    研究论文
    控雪处理下红松和蒙古栎凋落叶分解动态
    武启骞, 王传宽
    植物生态学报. 2018, 42(2):  153-163.  doi:10.17521/cjpe.2017.0184
    摘要 ( 696 )   全文 ( 38 )   PDF (1144KB) ( 756 )   知识图谱   收藏
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    气候变化导致的冬季雪被格局变化将改变地表水热环境及分解者活性, 从而显著影响高寒地区森林凋落物分解过程。2014-2016年采用凋落物分解袋法, 研究了帽儿山森林生态站人工林控雪模拟试验下红松(Pinus koraiensis)和蒙古栎(Quercus mongolica)的凋落叶于雪被期和无雪期不同阶段的分解动态。控雪试验包括增雪、除雪和对照3个处理。结果发现: 树种、控雪处理、分解阶段以及环境因子(凋落物层平均温度、冻融循环次数、有机层全氮、全磷含量等)均影响着凋落叶分解率。分解试验的两年内, 不同控雪处理下红松凋落叶的分解率为52.1%-54.5%, 蒙古栎为53.9%-59.1%。两种凋落叶的分解系数均以增雪处理最大, 除雪处理最小。此外, 控雪处理改变了两种凋落叶雪被期或无雪期对分解总量的贡献率。与对照相比, 增雪处理使红松和蒙古栎凋落叶雪被期的分解贡献率分别提高9.1%和10.4%; 而除雪处理使两种凋落叶无雪期的分解贡献率分别提高10.4%和12.7%。因此, 由气候变化带来的冬季雪被改变不但会显著影响温带森林凋落叶的分解过程, 而且会改变雪被期和无雪期的分解量对年分解总量的贡献率。

    细根对降水变化响应的meta分析
    张鑫, 邢亚娟, 闫国永, 王庆贵
    植物生态学报. 2018, 42(2):  164-172.  doi:10.17521/cjpe.2017.0203
    摘要 ( 885 )   全文 ( 67 )   PDF (1161KB) ( 1267 )   附录/附件    知识图谱   收藏
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    细根对土壤水分含量变化十分敏感, 增加和减少降水直接影响土壤水分含量。为探索细根对降水变化的响应, 该文从48篇已发表的国内外研究论文中搜集到202组数据, 通过meta分析的方法揭示细根生物量、生产量、周转率、根长度密度、比根长及细根分解对增加和减少降水的一般响应规律, 用加权响应比评价降水对细根各指标的影响效应, 降水变化对细根分解的影响用土壤微生物生物量碳的响应比衡量。结果表明: 1)不同类型植物的细根对降水变化的响应程度不同, 灌木细根的响应强于乔木。2)细根各指标对降水变化的响应存在土层空间异质性, 并且降水变化量为50%时细根响应最显著。降水增加50%时, 显著增加20-40 cm土层的细根生物量和0-10 cm土层的细根比根长, 降水减少50%时, 显著减少20-40 cm土层的细根生产量和增加0-10 cm土层的细根根长度密度。3)降水变化实验持续时间的长短会影响细根的响应程度, 短期实验中细根通过形态适应对降水变化做出应对, 而长期实验中细根通过重新分配生物量对降水变化做出响应。4)增加降水促进了细根养分归还, 致使土壤微生物得到了充足的底物资源, 提高了自身活性, 使细根分解加快。

    杉木人工林养分循环随林龄变化的特征
    陈日升, 康文星, 周玉泉, 田大伦, 项文化
    植物生态学报. 2018, 42(2):  173-184.  doi:10.17521/cjpe.2017.0209
    摘要 ( 548 )   全文 ( 22 )   PDF (798KB) ( 870 )   知识图谱   收藏
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    为弄清杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林不同林龄的养分循环特征, 为人工林丰产的经营管理提供科学依据, 利用湖南会同杉木林25年的定位连续测定数据, 根据杉木生长规律和养分吸收动态对杉木林不同林龄的养分循环进行了研究。结果表明: 对于同一林龄的杉木, 器官养分浓度大小依次为叶>枝>皮>根>干。林龄小于12年的, 杉木养分浓度随林龄增加而增高; 林龄大于12年的, 杉木养分浓度随林龄增加而降低。养分年均吸收量随林龄增长的变化曲线为双波峰。养分归还量随着林龄的增加逐渐增加。同一林龄, 各营养元素的利用效率都是磷(P) >钾(K) >氮(N) >镁(Mg) >钙(Ca)。林分郁闭后, 各营养元素的利用效率随着林木生长而增大。同一林龄, Ca、Mg的循环强度大于N、P, 各营养元素循环强度随林龄增长的变化曲线都为抛物线。同一林龄, N、P、K被杉木利用的时间比Ca、Mg长, 各元素被杉木利用的时间随着杉木生长的进行而缩短。研究显示: 不同林龄的养分吸收量除受生产量控制外, 还受这个林龄和前一个林龄杉木体内养分浓度的差异制约; 杉木体内养分再分配及贮备机制、杉木生长规律和不同生育阶段对养分的利用效率等共同调节控制着养分循环过程。

    北疆地区15种豆科植物种子对绵羊消化道作用的响应
    王树林, 鲁为华, 陈乙实, 景鹏成
    植物生态学报. 2018, 42(2):  185-194.  doi:10.17521/cjpe.2017.0118
    摘要 ( 467 )   全文 ( 22 )   PDF (1034KB) ( 990 )   知识图谱   收藏
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    为揭示北疆地区豆科植物种子对绵羊消化道作用的响应, 采集了北疆地区天然草地中常见的15种豆科植物种子。首先测定种子的长、宽、厚和质量, 并计算种子的形状指数。其次, 用种子饲喂绵羊, 收粪试验在种子摄食后的第6、12、24、36、48和72 h进行, 测定种子经绵羊消化道作用后的回收率、种子在绵羊消化道内的平均滞留时间以及消化道作用前后种子的萌发行为, 并研究了种子大小及形状指数对平均滞留时间和种子回收率的影响。结果如下: 15种植物种子质量在1.50-37.68 mg之间, 形状指数在0.001-0.12之间, 均为中等或较大类型的球(圆)形种子; 种子被绵羊采食后的排放动态符合高斯模型: Y = 0.02 + 0.74e -0.5(( X - 29.61)/9.41)2, 种子排放高峰期集中在采食后的24-36 h时间段内; 种子回收率最大的是洋甘草(Glycyrrhiza glabra)(39.25%), 最小的是草木犀(Melilotus officinalis)(4.28%); 平均滞留时间最长的是草木犀(37.19 h), 最短的是新疆棘豆(Oxytropis sinkiangensis)(22.33 h); 种子回收率与种子大小和形状指数之间分别具有符合形如Y = 6.45 + 2.05X - 0.04X 2Y = 2.59 + 36.97e -24.47 X的函数关系模型; 平均滞留时间与种子大小和形状指数之间分别具有符合形如Y = 12.48 + 37.44e -0.07 XY = 3.93 + 2055.33X - 21757.99X 2的函数关系模型, 此结果表明, 较大、较小和形状不规则的豆科种子较易被绵羊消化和排泄。经绵羊消化道作用后, 多叶锦鸡儿(Caragana pleiophylla)种子的萌发率由消化前的96.22%显著降低至35.17%, 野火球(Trifolium lupinaster)和狐尾黄耆(Astragalus alopecurus)种子萌发率和消化前相比差异不显著, 其余12种种子的萌发率均显著提高(p < 0.05)。

    基于热比率法的青海云杉林蒸腾量估算
    杨军军, 封建民, 何志斌
    植物生态学报. 2018, 42(2):  195-201.  doi:10.17521/cjpe.2017.0082
    摘要 ( 446 )   全文 ( 9 )   PDF (958KB) ( 944 )   知识图谱   收藏
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    流域上游森林蒸腾量的准确估算对于干旱区水资源管理至关重要。该文采用热比率法的树干液流技术对青海云杉(Picea crassifolia)单木和林分蒸腾量进行了估算和转换, 目的在于通过该研究为不同尺度森林蒸腾量估算提供一个系统的解决方案。研究结果如下: 第一, 青海云杉胸径与边材面积间存在显著指数函数关系, R2 = 0.94, p < 0.000β1; 第二, 热比率法的青海云杉蒸腾量测量中, 理论值与观测值间的比例系数为1.09, 观测值偏小; 第三, 基于单木平均液流速率和林分总边材面积的林分蒸腾量计算中, 不同胸径样树液流速率的异质会导致液流速率被高估或低估近1/3; 第四, 基于单木胸径与液流量间关系的林分液流估算技术能够更合理地对青海云杉蒸腾量进行估算。根据该文研究结果, 基于探针式液流测量技术可以更为科学地对单一树种研究区不同尺度的蒸腾量进行估算。

    形态变化对叶片表面温度的影响
    李永华, 李臻, 辛智鸣, 刘明虎, 李艳丽, 郝玉光
    植物生态学报. 2018, 42(2):  202-208.  doi:10.17521/cjpe.2017.0127
    摘要 ( 672 )   全文 ( 45 )   PDF (2209KB) ( 2525 )   知识图谱   收藏
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    干旱区植物叶片形态可塑性是植物适应高温干旱环境的重要生存策略, 但目前仍缺乏直观的数据予以证明。该研究应用热成像技术和图像分析技术, 同步测定真实叶片与模拟叶片的叶温、形态及风速、辐射和温度等环境参数。研究结果显示: 在干旱、高温环境下, 除了蒸腾, 叶片形态变化也是调控叶温的重要因子。干旱区植物叶片变小, 有利于加速叶片与环境的物质及热量交换, 从而达到降低叶温的目的。样地数据显示, 在高温、低风速环境下, 叶片宽度每减少1 cm, 叶片表面温度降低约2.1 ℃, 而模拟叶片叶宽度每减少1 cm, 叶片表面温度降低0.60-0.86 ℃。该研究对深入理解植物生存策略与环境适能力具有重要意义。

    基于叶干质量比的杉木比叶面积估算模型的构建
    彭曦, 闫文德, 王凤琪, 王光军, 玉昉永, 赵梅芳
    植物生态学报. 2018, 42(2):  209-219.  doi:10.17521/cjpe.2017.0132
    摘要 ( 625 )   全文 ( 23 )   PDF (1146KB) ( 962 )   知识图谱   收藏
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    随着叶片功能性状研究的不断深入, 通过简单易测量的叶片指标, 同时探究植物生活史权衡对策和估算林分生产力的研究需求日益增长, 例如叶干质量比(LDMC)和比叶面积(SLA)的相互转换。杉木(Cunninghamia lanceolata)是亚热带重要的常绿针叶树种, 基于LDMC对杉木SLA进行估算, 能够为核算SLA提供途径, 为机理解释和生产估算构建连接途径, 为小区域到大尺度、精算到估算搭建桥梁。该研究在湖南会同和河南信阳两个杉木生长区, 对处于不同小生境(坡向、坡位和冠层深度)以及不同生活史(林龄和叶龄)的叶片进行抽样和采集, 通过测得不同叶龄的单叶LDMCSLA, 初步探究在不同因子下两个性状值的分布差异, 进一步基于LDMC构建SLA估算模型并讨论以叶龄为差分因子对模型的影响。结果表明: 1)杉木SLA平均值为(103.15 ± 69.54) cm 2·g -1, LDMC为0.39 ± 0.11; 2)杉木LDMCSLA可用非线性模型进行估算, 模型符合估算要求; 3)其中一年生叶的拟合效果最好, 老叶(大于二年生叶)的拟合优度较低, 老叶较低的SLA (52.28-75.74 cm 2·g -1)可能暗示LDMC的变化保持相对独立性。该研究基于杉木LDMCSLA估算模型可信且有效, 且不同叶龄对LDMCSLA的影响可能预示着杉木叶片的响应敏感性和生活史权衡策略。

    九种维管植物水力性状的演化趋势
    赵乐文, 陈梓熠, 邹滢, 付子钊, 吴桂林, 刘小容, 罗琦, 林忆雪, 李雄炬, 刘智通, 刘慧
    植物生态学报. 2018, 42(2):  220-228.  doi:10.17521/cjpe.2017.0258
    摘要 ( 733 )   全文 ( 31 )   PDF (1082KB) ( 1531 )   知识图谱   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    维管植物从蕨类植物、裸子植物到被子植物的演化过程中, 生理结构和功能都被认为更趋向于适应干旱的环境。但是关于3类植物是否提升了水分传导和水分利用效率的研究目前多基于叶脉和气孔的形态结构推断, 而对水分传导速率的直接测量则集中于被子植物内部。因此, 同时测定3类植物叶片和枝条尺度的水力性状, 可以研究维管植物水力性状的演化趋势和协同演化关系。该研究测定了中国科学院华南植物园内的蕨类植物(芒萁(Dicranopteris pedata)、华南毛蕨(Cyclosorus parasiticus)、乌毛蕨(Blechnum orientale)), 裸子植物(罗汉松(Podocarpus macrophyllus)、竹柏(Podocarpus nagi)、落羽杉(Taxodium distichum))和被子植物(海南木莲(Manglietia fordiana var. hainanensis)、东京油楠(Sindora tonkinensis)、羊蹄甲(Bauhinia purpurea))共9种植物的水力结构与功能的相关性状。发现9种植物从原始到更演化物种的枝条比导水率(KS)、叶片比导水率(KL)和叶片水力导度(Kleaf)依次升高; 叶片蒸腾速率(E)和潜在水分利用效率(WUEi)升高趋势不显著; 气孔面积指数(SPI)和木材密度(WD)在3个类群间无明显变化趋势。水力功能性状在枝条(KS)和叶片(KL、KleafE)尺度显著相关, 但和两个结构性状并无显著相关性。对显著相关的性状进行系统发育独立差分析发现相关性依然存在, 表明枝条导水和叶片导水、叶片失水的协同性独立于系统发育而存在。该文以9种维管植物为例, 发现演化过程中水分传导相关的功能性状有显著提升, 且导水和失水的性状存在着协同演化关系。上述维管植物水力性状演化趋势的结论需要对更多物种、更精细的水力结构性状的进行测定验证。

    淹水和干旱生境下铅对芦苇生长、生物量分配和光合作用的影响
    张娜, 朱阳春, 李志强, 卢信, 范如芹, 刘丽珠, 童非, 陈静, 穆春生, 张振华
    植物生态学报. 2018, 42(2):  229-239.  doi:10.17521/cjpe.2017.0218
    摘要 ( 645 )   全文 ( 17 )   PDF (1534KB) ( 1975 )   知识图谱   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    芦苇(Phragmites australis)作为典型的根茎型多年生湿地植物, 具有广泛的环境耐受性。该研究采用盆栽实验, 采取裂区实验设计, 水分处理为主区, 包括淹水和干旱两个水平, 铅(Pb)为副区, 包括0、500、1500、3β000、4β500 mg·kg-1 5个水平, 共10个处理, 每个处理12个重复, 研究淹水和干旱条件下Pb污染对芦苇生长、生物量分配及光合作用的影响, 以期明确不同生境下芦苇适应或忍耐重金属污染而采取的策略, 为芦苇应用于湿地恢复和污染修复提供理论依据。结果表明, 在淹水处理中, Pb显著抑制地下芽形成和根茎生长, 但对子株数没有影响; 与母株相比子株具有高的日生长速率、光合速率和生物量(母株的3-7倍)。在干旱环境中, Pb显著抑制根、地下芽和根茎生长, 母株和子株生物量积累及光合作用, 且这些指标均小于淹水处理的。无论在淹水还是干旱环境中, 芦苇体内绝大部分Pb积累在根中, 根茎和子株中Pb含量较少, 被转运至母株中的Pb大约是子株的3倍。淹水条件下子株体内Pb含量小于干旱处理的。结果表明, 干旱和Pb的协同作用显著抑制芦苇生长、生物量积累和光合作用, 可能导致子株生产力和种群密度减小甚至种群衰退。但淹水芦苇能够采取相应的Pb分配策略减缓Pb污染对芦苇生长、生理和繁殖的负面影响, 有利于芦苇种群的繁衍和稳定。

    干旱胁迫对桢楠幼树渗透调节与活性氧代谢的影响及施氮的缓解效应
    王曦,胡红玲,胡庭兴,张城浩,王鑫,刘丹
    植物生态学报. 2018, 42(2):  240-251.  doi:10.17521/cjpe.2017.0225
    摘要 ( 639 )   全文 ( 27 )   PDF (470KB) ( 656 )   知识图谱   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    以二年生桢楠(Phoebe zhennan)幼树为研究对象, 采用盆栽控水的方法, 探讨了桢楠幼树在干旱胁迫下渗透调节和活性氧代谢的变化, 以及施氮对桢楠幼树应对干旱胁迫能力的影响。试验先将土壤含水量调整到4个梯度(田间持水量的80% (80% FC)、50% FC、30% FC和15% FC), 1周后测定受胁迫植株的相关生理指标, 之后进行3个水平的施氮处理(对照N0, 中氮MN, 高氮HN, 各施氮量分4次(即干旱梯度形成后第7、14、21和28天)分别施入)。在施氮结束后30天(即开始施肥处理后51天)再次测定各项生理指标。结果表明: 1)干旱处理7天后, 桢楠叶片中游离脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SS)含量均随胁迫强度增大而显著增加, 重度干旱(15% FC)下的Pro含量增加尤为明显, 可溶性蛋白(SP)含量则呈先增加后降低的趋势。施氮后, 各种土壤水分状态下的Pro含量进一步增加。水分充足和轻度干旱MN水平下, SS含量也增加, 而在中度和重度干旱下的SS含量显著降低, HN水平各干旱状态下SS含量变化均不显著。施氮结束后30天时, 80% FC和50% FC下的SP含量表现为施氮组低于对照组, 而30% FC和15% FC下则相反。2)施氮前随着干旱胁迫的增强, 桢楠幼树叶片中过氧化氢(H2O2)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性显著上升, 而过氧化物酶(POD)活性呈先上升后下降的趋势。施氮后, H2O2含量总体上表现为减少趋势, 且MN水平下降幅度最大, HN水平反而不利于降低H2O2的含量。3种酶活性的变化则因干旱程度和施氮水平的不同而呈现出不同的变化趋势。3)施氮前随着干旱胁迫的增强, 叶片丙二醛(MDA)含量呈显著上升趋势, 相对电导率(REC)先显著下降后显著上升; 施氮后, 除重度干旱胁迫外, 其他各干旱处理植株的MDA含量都表现为在MN水平下有所下降, 而在HN水平下有所回升, 但在重度干旱时, 无论是MN或HN处理, MDA含量均呈上升趋势, 表明在重度干旱胁迫下, 难以通过施氮的方式缓解干旱胁迫产生的伤害。4)双因素方差分析显示, 施氮与干旱胁迫间具有极显著的交互效应。以上结果表明: 施一定量的氮肥有利于缓解桢楠幼树受到的干旱胁迫, 以年施氮量计, 施中氮(N元素质量为1.35 g·株 -1)对除重度干旱外的干旱胁迫具有一定的缓解作用, 但施高氮(N元素质量为2.70 g·株 -1)时反而会对植株造成不利影响。

    西北荒漠带花棒根际丛枝菌根真菌生态地理分布
    刘海跃, 李欣玫, 张琳琳, 王姣姣, 贺学礼
    植物生态学报. 2018, 42(2):  252-260.  doi:10.17521/cjpe.2017.0138
    摘要 ( 721 )   全文 ( 21 )   PDF (1126KB) ( 1201 )   知识图谱   收藏
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    2015年7月, 沿荒漠植物花棒(Hedysarum scoparium)天然分布带, 在内蒙古、宁夏、甘肃选取7个典型样地, 采集花棒根际0-30 cm土层样品, 研究丛枝菌根(AM)真菌群落结构变化和土壤因子的生态功能。试验基于形态特征对分离的AM真菌孢子进行分类鉴定, 共分离鉴定AM真菌6属42种。群落结构分析表明不同样地的AM真菌群落结构差异显著, 土壤因子对AM真菌群落有重要影响。由东到西随干旱程度加剧, AM真菌种丰度、孢子密度、Shannon-Wiener指数逐渐降低。共有种孢子密度由东向西逐渐降低, 但在群落中所占比例逐渐增加。同一样地不同AM真菌种属、不同样地同一种属的AM真菌孢子密度不同。相关性分析结果显示土壤有机碳、pH值、氨态氮和有效磷对AM真菌影响显著, 土壤湿度对AM真菌影响极显著。结果表明花棒根际AM真菌群落结构和物种多样性具有明显的空间异质性, 并与土壤因子关系密切, 其中土壤湿度对AM真菌生态分布的影响最明显。


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