底栖微藻是滨海湿地的初级生产者之一，为滨海湿地食物网提供了能量和物质基础，在滨海湿地生态系统维持中发挥着重要作用。以往研究多聚焦于环境因子、维管植物和植食动物对底栖微藻的影响，忽略了捕食动物对底栖微藻的营养级联效应。该研究以长江口滨海盐沼湿地为研究系统，通过开展野外控制实验，并在一年间对底栖微藻群落的生物量和种类组成分别进行月度和季度测定，解析了水鸟对底栖微藻的营养级联效应。结果发现：(1)去除水鸟显著降低了底栖微藻的生物量。去除水鸟后，虽然水鸟直接摄食作用的缺乏有利于底栖微藻，但摄食微藻的蟹类的增多更强烈地抑制了底栖微藻。(2)去除蟹类(模拟水鸟高强度捕食)也显著降低了底栖微藻的生物量。去除蟹类后，摄食藻类的螺类大幅增多。(3)去除水鸟和去除蟹类均显著降低了优势微藻类群硅藻的多度，提高了底栖微藻群落的多样性。本研究表明滨海湿地水鸟可通过直接或间接作用对底栖微藻群落产生强烈的下行调控效应，丰富了滨海湿地微藻群落调控机制的理论认识。

生物多样性在调节生态系统功能方面发挥着重要作用。火是森林生态系统中的重要干扰因子，森林地上和地下生物多样性会因火的作用发生显著变化。然而，我们对于计划火烧后生物多样性如何影响森林生物量积累和养分可利用性等相关生态系统功能(即：生态系统多功能性(EMF))的认识仍知之甚少。该研究选择了黑龙江省鹤岗市红旗林场2018年开展计划火烧的红松(Pinus koraiensis)人工林，在火后4年林内环境趋于稳定时，使用结构方程模型评估了计划火烧后林下植物多样性(物种多样性、功能多样性、效率性状和数量性状)和土壤微生物(真菌和细菌)多样性与EMF的关系。我们发现计划火烧增加了林下植物多样性和EMF。植物多样性中数量性状(即：单位面积叶片总氮含量)和功能多样性(即：叶干物质含量的功能分散指数)与EMF均显著正相关，地下微生物多样性对EMF的作用不显著。计划火烧对EMF变异的解释度最高(33.7%)，其次是数量性状(27.5%)和功能多样性(13.9%)。研究结果表明在红松人工林，增加群落内林下植被的养分积累和植物性状的多样性是提高计划火烧后EMF的有效策略。在全球变化背景下的森林管理中，计划火烧不仅是降低森林火险的有效方式，同时也将对维护林下植被生物多样性和EMF起到积极作用。

纤维素作为凋落物的关键组成, 其分解过程在陆地生态系统碳循环中具有重要作用。该研究汇集了现有研究关于凋落物纤维素分解的时间序列数据, 根据一级指数动力学方程估算了凋落物纤维素分解常数(k), 探讨了k在不同气候带、生态系统和叶形态的分布格局, 及气候、地形、土壤性质、凋落物底物质量对其的影响。结果表明: (1) k在不同气候带与叶形态上差异显著, 表现为: 热带(0.086) >亚热带(0.069) >温带(0.048), 阔叶树种(0.069) >针叶树种(0.059); (2) k随凋落物初始碳氮比(C/N)、木质素/纤维素比增加而下降, 而随年平均气温(MAT)升高而增加; (3)凋落物底物质量和气候对纤维素分解具有重要影响, 其中初始凋落物C/N、MAT对k影响最为显著。这些结果有助于深入理解凋落物纤维素分解的变化规律, 为揭示植物凋落物周转过程和优化生态系统碳循环模型提供参考。

山体物种丰富度及其海拔格局研究是生态学研究的重点内容。以往研究较多关注某个独立山体的物种丰富度, 而对区域尺度内物种丰富度海拔格局的研究多是基于公路沿线或山脚监测的结果, 忽略了山体垂直带物种丰富度的变化。该研究在珠穆朗玛峰绒布河流域选取河流两岸基带海拔分布范围为3 785–5 155 m的8个山体, 结合样线法和样方法调查了8个山体垂直带的物种丰富度。研究表明: (1)共记录了81种植物物种, 其中垂穗披碱草(Elymus nutans)、西藏早熟禾(Poa tibetica)、藓状雪灵芝(Arenaria bryophylla)和笔直黄耆(Astragalus strictus)等在整个流域的8个山体上均有记录; (2)流域尺度上, 单位面积(1 m2)物种丰富度随海拔的变化呈单峰曲线分布。而在各独立山体上, 单位面积物种丰富度沿海拔梯度的分布模式不尽相同, 既有U型分布、正相关, 也有无显著关系的模式; (3)整体上, 山体下部区域的累计物种丰富度要低于山体中上部的累计物种丰富度, 山体阴坡的单位面积物种丰富度要高于山体阳坡。该研究揭示了山体山脚基带的物种丰富度和整个山体的物种丰富度相差很大, 仅在公路沿线或山脚基带处的植物调查会大大低估整个山体的物种丰富度13.5%–54.8%。因此, 需要更多开展青藏高原山地生态系统物种丰富度在山体空间尺度上分布格局及其关键影响因素和机制的研究。

黄土高原是我国气象干旱最频繁的地区之一，近年来，在气候变暖的背景下，气象干旱有增加的趋势，探索植被光合生理活动对干旱的抵抗力和复原力对了解植被生长对环境变化的响应以及预测未来该地区植被变化具有重要意义。本研究基于日光诱导叶绿素荧光GOSIF产品、气温及SPEI数据，使用多元线性自回归模型，分析干旱对黄土高原各气候分区植被和不同植被覆盖类型光合作用时空稳定性的影响。结果表明：黄土高原植被的光合复原力与干旱程度之间呈线性关系，造成植被光合复原力逐渐减弱的干旱序列依次为轻度干旱>中度干旱>重度干旱。植被光合对干旱的抵抗力与干旱程度的关系呈非线性关系，抵抗力由强到弱的干旱序列依次为重度干旱>轻度干旱>中度干旱。黄土高原植被光合对温度变化不敏感。对比不同气候分区植被发现，干旱气候区植被的光合复原力随着干旱程度增强而降低，半干旱气候区植被光合复原力较为稳定，半湿润区植被光合复原力随重度、轻度和中度干旱依次降低。在各植被类型中，森林的光合作用的复原力和抵抗力最高。本研究结果有助于整体认识气候变化背景下黄土高原区植被稳定性的区域性特点，从而为黄土高原生态修复与治理提供科学依据。

摘 要 探索非结构性碳水化合物(NSC)在树种和器官之间的变化特征以及树木功能类群之间的差异, 是深入理解植物碳分配特征的重要课题。该研究在黑龙江省老爷岭的典型温带针阔混交林中选择32个树种, 采集叶、枝、树皮、边材、心材、树桩、粗根和细根8种器官, 系统性分析NSC浓度随器官的变化特征及其与木材孔性的关系。结果显示: (1) NSC及其组分浓度在器官间的变异大于树种间的变异。由碳源器官(叶)向碳汇器官(树皮和粗根)、树干木材逐渐减小, 快速周转器官(叶和细根)的组织糖/淀粉比值最高。(2)大多数树种的NSC及其组分浓度在器官之间不存在相关关系, 而且大部分器官的可溶性糖和淀粉浓度之间也不存在显著的相关关系。(3)木材孔性对NSC及其组分浓度有显著影响。从无孔材、散孔材到环孔材, 树皮可溶性糖浓度逐渐降低, 除心材外的各器官淀粉浓度以及边材和地下器官的总NSC浓度逐渐升高。环孔材树种将更多NSC运输到非光合器官而在保持较低的叶NSC浓度, 是保证其整树充足碳供应的重要策略。这些结果表明典型温带树种不同器官存储NSC的功能分化明显, 木材孔性对多器官NSC及其组分浓度有不可忽视的影响。

氮素是维系植物群落物种多样性的关键养分元素之一。在氮贫乏的荒漠生态系统中，固沙植物群落种间互作如何影响各功能群植物种氮吸收模式，目前仍不明确。本研究基于野外植物种移除实验平台，以毛乌素沙地黑沙蒿（Artemisia ordosica）固沙植物群落为研究对象，设置移除黑沙蒿和保留黑沙蒿两种处理，采用15N标记技术，探究黑沙蒿对三种邻近功能群草本植物（一年生草本、多年生禾草、多年生杂类草）及草本群落的硝态氮、铵态氮和甘氨酸吸收速率和比例的影响；同时测定各处理土壤铵态氮、硝态氮、全氮及可溶性有机氮含量、土壤含水率、地表透光率等环境因子，分析各功能群草本植物及草本群落对不同氮形态的吸收速率、比例及其与环境因子的关系。研究结果显示：（1）无机氮和小分子有机氮是黑沙蒿群落草本植物的有效氮源，所有功能群植物及草本群落对氮形态的偏好顺序为硝态氮＞铵态氮＞甘氨酸；（2）移除黑沙蒿后，一年生草本、多年生禾草及草本群落的氮吸收速率分别增加了48.32%、129.77%和55.53%，多年生禾草对硝态氮的吸收比例增加了10.65%；（3）黑沙蒿通过改变其丛下局部环境，尤其是降低透光率和土壤硝态氮含量，影响草本植物的氮吸收模式；（4）黑沙蒿群落中各功能群草本植物氮吸收速率及比例受不同环境因子影响，其中多年生禾草显示出灵活的氮源可塑性和较高的氮利用效率。研究发现，草本植物差异化的氮获取策略，可能是黑沙蒿群落中植物应对种间氮竞争和资源短缺、提高群落稳定性和恢复力的重要机制；多年生禾草凭借其灵活的氮源转换和高效吸收能力，可能会成为未来群落的优势功能群。本研究结果有助于理解典型固沙植物群落中不同功能群物种的养分竞争和共存机制，为荒漠化地区植被恢复和管理提供科学依据。

摘 要 探究气候变化背景下物种的适应机制是植物生理生态领域研究热点, 研究半干旱区优势物种叶片氮分配对植物光合能力的影响, 有利于理解气候变化背景下荒漠植物的适应能力。该研究于2021年5-10月, 以宁夏盐池毛乌素沙地的主要建群种油蒿(正名: 黑沙蒿, Artemisia ordosica)和赖草(Leymus secalinus)为研究对象, 通过测定油蒿和赖草的光响应曲线、CO2响应曲线和叶性状参数, 计算叶片不同组分中的氮分配比例, 结合同步观测的环境数据, 探究两种固沙植物叶片氮分配相关参数对最大净光合速率(Amax)的影响。结果显示: 在观测期内, 油蒿和赖草的单位质量叶片氮含量(Nmass)均值都为0.02 g·g-1, 油蒿Amax和叶氮在光合系统中的分配比例(Pp)均值分别为22.44 μmol CO2·m-2·s-1和42.9%, 赖草Amax和Pp观测期内均值分别为11.99 μmol CO2·m-2·s-1和27.5%, 相比油蒿较低。在土壤水分亏缺的生长季中期, 油蒿Amax和Pp降低, 而赖草的Amax和Pp并没有明显变化。相比于赖草, 油蒿Amax受叶片氮分配的影响更大, Pp和叶氮在羧化系统中的分配比例(Pc)分别是影响油蒿和赖草Amax季节变异的主要叶片氮分配参数。在干旱胁迫期间, 油蒿和赖草叶片Nmass均降低, 油蒿叶片氮分配比例对土壤水分变化的敏感性较大, 其光合氮利用效率(PNUE)降低, 且投资更多的氮到非光合机构中来抵抗干旱, 而赖草的叶片氮分配比例和PNUE的变化相对稳定, 其Amax并没有显著下降。总之, 油蒿叶片对光合系统投入的氮比例相对较高, 其光合能力在观测期内仍大于赖草。该研究表明, 不同荒漠物种对其生境的适应性存在差异, 在未来干旱增加条件下, 该区域植被可能趋于以荒漠灌木油蒿为主的植被群落。

摘 要 多种因素可影响植物生长并提高其抗逆性, 其中植物根际促生菌(PGPR)可能扮演着极其重要的角色。为挖掘耐铝性良好的根际微生物资源并探讨其缓解甘蔗(Saccharum officinarum)铝毒害的作用, 该研究从甘蔗根际土壤中分离出一批耐铝细菌, 分析它们的促生特性、耐酸性、耐铝性以及对Al3+的去除能力, 筛选出优势PGPR并检测其对甘蔗的促生长效应, 对比接种和不接种PGPR的甘蔗在铝胁迫下植株体内的铝积累量、生理代谢情况以及耐铝相关基因的表达量。分离筛选到的3株优势甘蔗根际细菌——伯克霍尔德菌(Burkholderia) A1、A23、X6具有较强的耐酸性(pH?3.8)和耐铝性(4或5 mmol·L–1), 3株细菌均具有溶磷、分泌胞外聚合物(EPS)、固氮和去除Al3+的能力, X6能够产生少量吲哚乙酸, A1和X6可分泌较多的铁载体, A23和X6具有1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶活性, A1、A23、X6菌株组合可显著提高甘蔗株高、叶面积及地上部分鲜质量。接种组合菌对植株地上部分与地下部分氮、磷、钾的含量无明显影响, 但显著增加了0.5、1 mmol·L–1铝胁迫下甘蔗地上部分的铝含量和显著降低了1 mmol·L–1铝胁迫下甘蔗地下部分的铝含量, 总体表现为降低甘蔗体内的总铝含量。接种处理对植株超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性以及脯氨酸、可溶性蛋白含量无显著影响, 但显著降低了铝胁迫下甘蔗根尖的丙二醛含量和显著提高了根尖的过氧化氢酶活性, 显著增加了甘蔗根尖MAPK和GST基因以及叶片PEPC基因的表达量。这些结果表明, 耐铝伯克霍尔德菌对甘蔗生长、铝的吸收积累和植株抗氧化防御能力及耐铝基因表达产生显著影响, 这些影响共同作用提高了甘蔗的耐铝毒能力。

杜鹃(Rhododendron)是极具观赏价值的花卉, 中国作为全世界杜鹃资源最丰富的国家, 对杜鹃资源的开发利用具有很大潜力。在全球变暖背景下, 杜鹃遭受水分胁迫的风险快速增大, 但关于水分胁迫对杜鹃生长及生理生态指标的影响尚缺乏深入研究。该研究通过马缨杜鹃(R. delavayi)幼苗的土壤干旱梯度试验, 研究其株高及地径生长差异, 并建立与生理指标的统计关系, 以期为杜鹃保护与管理等提供理论基础。2022年3月11日至10月15日, 用马缨杜鹃的二年生幼苗进行盆栽实验, 设计的土壤水分含量分别为田间持水量的15% (10%-20%)、25% (20%-30%)、35% (30%-40%)、50 (40%-60)%、70% (60%-80%)、90% (80%-100%)。分别在3–5月上旬和下旬以及6月、7月、10月的中旬测量每株杜鹃的株高和地径, 并于6–8月在每个处理中随机选择5株马缨杜鹃测定叶片渗透调节物质(脯氨酸(Pro)、可溶性糖(Ss)、可溶性蛋白(Sp))含量、抗氧化系统(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)含量)指标、光合作用(光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr))指标。研究结果: 1)建立了各干旱水平下的马缨杜鹃株高及地径生长响应年序日(DOY)的生长方程, 拟合精度0.94-0.99; 比较发现田间持水量15%的处理下植株死亡率最高; 2)建立了各时间段马缨杜鹃株高及地径相对累积生长量随土壤含水量增加而变化的方程, 表明株高相对累积增量方程呈单峰曲线变化; 但相对地径累积增长量在DOY161之前随土壤相对含水量增加呈“U”形变化, DOY161-201之间呈直线变化, DOY201以后呈单峰曲线变化。3)随土壤含水量增加, SOD活性、CAT活性、POD活性、Pn、gs、Tr及Pro含量整体表现为先增后降, SOD、CAT、POD活性及Pro含量在田间持水量20%-30%达到最大值, Pn、gs、Tr在田间持水量60%-80%达到最大值; MDA含量整体表现为逐渐降低; Ci、Ss及Sp含量则呈先降后增的变化趋势, 整体表现为在田间持水量60%-80%时达到最低值。4)基于马缨杜鹃地径日增量与各生理指标的回归关系分析, 可知回归关系达到显著水平的生理指标包括MDA含量、Pn、gs、Tr及Ss含量, 除MDA含量与马缨杜鹃地径日增量存在一元二次函数关系外, 其余生理指标与其均为幂函数方程关系, 拟合精度为Tr > Pn > MDA含量> gs > Ss含量。马缨杜鹃幼苗在土壤含水量68%时累计生长量(地径增量)最大, 随着土壤水分含量的改变, 生长量主要受Tr、Pn、gs的显著促进作用和Ss含量的显著抑制作用, 以及MDA含量较低时的一定促进作用和超过33.53 nmol.g-1后的抑制作用, 进一步解释了水分胁迫下马缨杜鹃幼苗生长的生理机制。

武夷山中山草甸是亚热带中国东南部分布最高的草甸, 分析亚热带中山草甸土壤碳通量组分的变化特征, 探究其与环境因子的关系及温度敏感性(Q10), 对准确估计区域土壤碳收支和完善对中山草甸碳通量的认识具有重要意义。于2020年5月至2021年4月采用LI-8100 CO2通量测定仪对武夷山山顶草甸土壤呼吸速率(RS)进行监测, 并利用根去除法区分自养呼吸速率(RA)和异养呼吸速率(RH)。结果显示: (1)亚热带武夷山中山草甸土壤呼吸及组分动态均呈双峰曲线, 5-10 月, RS、RA、RH均高与其他月份。全年RA的变异幅度大于RH, RA在RS中占比约45% (2)多模型比较分析表明武夷山中山草甸土壤温度(T)与土壤呼吸及组分呈指数增长关系, 土壤呼吸及各组分的温度敏感系数Q10排序为RA (Q10 = 1.96) > RS (Q10 = 1.94) > RH (Q10 = 1.67)。土壤湿度(W)对RS有一定影响, 但与RA, RH关系不显著。T, W双因素模型对RS的拟合优于单因素模型, 二者可共同解释48%的RS变异。综上, 武夷山中山草甸土壤呼吸以异养呼吸为主, 自养呼吸比异养呼吸对温度更敏感, 土壤温度和湿度是影响武夷山中山草甸土壤呼吸的重要环境因子, 低温和湿度大对呼吸有抑制作用。该研究有助于增强对中山草甸土壤呼吸及组分季节动态和影响因素的认识, 为区域土壤碳通量和碳循环研究提供现实支撑。