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1. 微生物组学的技术和方法及其应用
高贵锋, 褚海燕
植物生态学报    2020, 44 (4): 395-408.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0222
发布日期: 2020-02-24
摘要2498)   HTML90)    PDF (1065KB)(1729)    收藏

微生物组是指一个特定环境或生态系统中全部微生物及其遗传信息的集合, 其蕴藏着极为丰富的微生物资源。全面系统地解析微生物组的结构和功能, 将为解决人类面临的能源、生态环境、工农业生产和人体健康等重大问题带来新思路。然而, 微生物组学研究在很大程度上取决于其技术与方法的发展。在高通量测序技术出现以前, 微生物研究主要基于分离培养和指纹图谱等技术, 然而, 由于这些技术存在的缺陷, 人们对于微生物的认识十分有限。自21世纪初以来, 尽管高通量测序和质谱技术的革命性突破极大地促进了人们对于微生物的认识, 微生物组学技术在微生物组研究中的应用仍面临着诸多挑战。此外, 目前微生物组的结构和多样性等描述性研究已臻成熟, 微生物组学研究正处于从数量到质量、从结构到功能的关键转变时期。因此, 该文首先介绍了微生物组学的基本概念及其发展简史, 其次简述了微生物组学研究的相关技术和方法及其发展历程, 并进一步阐述了微生物组学的技术和方法在生态学研究中的应用及存在的主要问题, 最后从技术、理论和应用层面阐述了未来微生物组学技术和方法发展的前沿方向, 并提出了今后微生物组学研究的优先发展领域。

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2. 氮稳定同位素技术在陆地生态系统氮循环研究中的应用
方运霆, 刘冬伟, 朱飞飞, 图影, 李善龙, 黄韶楠, 全智, 王盎
植物生态学报    2020, 44 (4): 373-383.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0249
发布日期: 2020-03-26
摘要979)   HTML41)    PDF (1080KB)(1248)    收藏

在过去几十年中, 氮(N)稳定同位素技术的发展提高了人们对于陆地生态系统氮循环的认识。该文回顾了氮稳定同位素技术在研究生态系统氮循环中的历史, 综述了最近十多年来氮稳定同位素技术在陆地生态系统氮循环研究中的典型案例, 包括利用氮同位素自然丰度鉴定植物氮来源、指示生态系统氮状态和量化过程速率, 利用15N标记技术示踪氮的去向和再分布等。该文同时指出这些应用中存在的问题, 以及在陆地生态系统上氮稳定同位素技术今后研究的重点发展方向。

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3. 生物标志物及其在生态系统研究中的应用
冯晓娟, 王依云, 刘婷, 贾娟, 戴国华, 马田, 刘宗广
植物生态学报    2020, 44 (4): 384-394.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0139
发布日期: 2019-10-21
摘要1847)   HTML44)    PDF (1165KB)(1171)    收藏

生物标志物是环境和地质体中记载着原始生物母质分子结构信息的有机化合物, 其含量可以指征特定生物来源对天然有机质的相对贡献, 其组成和同位素信息还可以记录有机质的转化及环境信息。与传统元素及组分分析相比, 生物标志物为研究天然有机质的来源、动态变化和转化特征提供了具有高度专一性和灵敏度的工具, 因此, 近年来被广泛地应用于生态学和生物地球化学研究中。特别是, 与生态系统观测以及控制实验相结合, 生物标志物在揭示微生物的活性与碳源变化、土壤有机碳的稳定机制及其对全球变化的响应等方面显示了广阔的应用前景。近些年开发的生物标志物单体同位素分析也在生态系统碳氮周转与食物网研究等方面显示了巨大的研究潜力。基于此, 该文综述了生态系统研究中常用的生物标志物的种类、分析方法和应用方向, 总结了生物标志物研究目前存在的问题, 并对未来的研究方向进行了展望, 旨在为使用生物标志物的生态学和环境科学研究者提供参考。

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4. 《中国植被志》的植被分类系统、植被类型划分及编排体系
方精云, 郭柯, 王国宏, 唐志尧, 谢宗强, 沈泽昊, 王仁卿, 强胜, 梁存柱, 达良俊, 于丹
植物生态学报    2020, 44 (2): 96-110.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0259
发布日期: 2020-04-08
摘要2463)   HTML83)    PDF (897KB)(1137)    收藏

植被志(vegegraphy)是基于植被调查资料, 全面记叙植被的群落外貌、种类组成、结构和功能、生境条件, 以及地理分布等特征, 并对同类植被进行归纳和总结的志书。“植被志”的英文译为“vegegraphy”, 是本文的新造词, 它是由“vegetation”的词头“vege-”和英文后缀“-graphy” (记叙之意)组成的合成词。《中国植被志》的研编是一项时间紧迫、内容复杂、工作量浩繁的重大科学工程。它的完成将极大提升中国植被科学和生态学的研究水平, 并为中国植被资源的合理利用、生物多样性保护及生态环境治理等提供不可或缺的基础资料。本文首先简述了植被的基本特征(主要包括外貌特征、种类组成、群落结构以及动态变化等)和国内外植被调查的进展情况, 简要回顾了中国植被分类系统的研究历史, 并对以往的分类系统进行了若干修订。在此基础上, 着重讨论并提出了《中国植被志》卷册编排体系和用于《中国植被志》研编的植被类型划分方案。在对植被分类系统的修订方面, 主要对高级分类单位及相对应的英文名称进行了讨论和修订。按照本文修订的分类系统, 中国植被的分类单位及其对应的英文名称分别是: 植被型组(Vegetation Formation Group)、植被型(Vegetation Formation)和植被亚型(Vegetation Subformation)、群系组(Alliance Group)、群系(Alliance)和亚群系(Suballiance)、群丛组(Association Group)以及群丛(Association)。在植被型组中, 划分为9类: 森林、灌丛、草本植被、荒漠、高山冻原与稀疏植被、沼泽与水生植被、农业植被、城市植被及无植被地段。关于《中国植被志》的卷册编排和“植被类型”划分, 首先按高级分类单位——植被型划分相应的“卷”; 在此框架下, 模糊“植被亚型”、“群系组”和“群系”的概念, 确定“植被类型” (Vegetation type), 并将其作为植被志各卷中的“册”。这样处理不仅保证了研编工作的可操作性, 也保持了同一卷册中特定植被类型的完整性。《中国植被志》编排体系中的“植被类型”的划分很重要, 它是指具有相同建群种及相同优势类群(如种、属)的植被组合, 但它不是严格意义上的植被分类单位。“植被类型”的划分遵循“优势类群及生活型的同一性, 生境条件的相对重要性, 植被特征及用途的差异性, 以及突出植被志的应用性”等原则。按该编排体系, 《中国植被志》将由48卷约110册组成。

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5. 碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研究中的应用与展望
葛体达, 王东东, 祝贞科, 魏亮, 魏晓梦, 吴金水
植物生态学报    2020, 44 (4): 360-372.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0208
发布日期: 2020-01-03
摘要1847)   HTML47)    PDF (1651KB)(1034)    收藏

碳同位素示踪技术具有高度的专一性和灵敏度, 经过几十年的发展, 形成了一系列成熟的标记方法, 在陆地生态系统碳循环过程的研究中已得到广泛应用。目前, 自然丰度法、与13C贫化示踪技术结合的自由空气中气体浓度增加(FACE)实验、脉冲与连续标记法以及碳同位素高丰度底物富集标记法是研究陆地生态系统碳循环过程常用的碳同位素示踪方法; 通过将长期定位实验和室内模拟实验结合, 量化光合碳在植物-土壤系统的传输与分配特征, 明确植物光合碳对土壤有机质的来源、稳定化过程的影响及其微生物驱动机制; 阐明土壤碳动态变化(迁移与转化)和新碳与老碳对土壤碳库储量的相对贡献, 评估有机碳输入、转化与稳定的生物与非生物微观界面过程机制。然而, 生态系统碳循环受气候、植被、人为活动等多因素影响, 碳同位素技术需要结合质谱、光谱技术实现原位示踪, 结合分子生物学技术阐明其微生物驱动机制, 从而构建灵敏、准确、多尺度、多方位的同位素示踪技术体系。因此, 该文以稳定碳同位素为主, 综述了碳同位素示踪技术的原理、分析方法和在陆地生态系统碳循环过程中的应用进展, 归纳总结了碳同位素示踪技术结合原位检测技术和分子生物学技术的研究进展和应用前景, 并对碳同位素示踪技术存在的问题进行了分析和展望。

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6. 陆地生态系统野外增温控制实验的技术与方法
朱彪, 陈迎
植物生态学报    2020, 44 (4): 330-339.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0179
发布日期: 2019-11-30
摘要1663)   HTML55)    PDF (1577KB)(993)    收藏

由于人类活动导致的碳排放急剧增加, 工业革命以来全球地表温度显著增加约1 ℃, 未来全球气候还将持续变暖, 到21世纪末最高可升温4 ℃。这种前所未有的气候变化不仅影响陆地植被的适应策略, 也深刻影响生态系统的结构和功能。其中陆地生态系统碳收支对全球变暖的反馈, 是决定未来气候变化强度的关键因素, 因此全球已经开展了大量的生态系统尺度的野外增温控制实验, 研究生态系统碳收支对气温升高的响应, 从而提高地球系统模型的预测精度。然而由于增温技术和方法的不同, 不同研究的结果之间难以进行比较。该文系统总结了常见的野外增温技术和方法, 包括主动增温和被动增温, 阐述了其优缺点、适用对象以及相关研究成果。同时简要介绍了野外增温控制实验的前沿研究方向——新一代野外增温技术(包括全土壤剖面增温和全生态系统增温)和基于新一代增温技术开展的野外增温联网实验。

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7. 新技术和新方法推动生态系统生态学研究
温学发
植物生态学报    2020, 44 (4): 287-290.   DOI: 10.17521/cjpe.2020.0081
发布日期: 2020-07-28
摘要944)   HTML143)    PDF (701KB)(982)    收藏
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8. 凋落物分解及其影响机制
贾丙瑞
植物生态学报    2019, 43 (8): 648-657.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0097
发布日期: 2019-12-12
摘要2855)   HTML68)    PDF (1128KB)(910)    收藏

为系统了解中国凋落物分解及其影响机制的研究进展, 基于当前常用的4个学术期刊数据库(中国知网、ISI Web of Science、ScienceDirect和Springer Link), 检索1986-2018年的相关文献并进行计量分析。中国凋落物分解研究以森林生态系统为主(占65%), 且多集中于易于观测的地上凋落物部分, 未来应加强地下部根系凋落物分解研究。凋落物分解研究对象通常选取当地优势种或主要组成物种(约占68%), 考虑到混合效应的存在, 仅依据单一凋落物分解研究结果来反映自然界中混合凋落物的实际分解特征具有局限性。目前中国凋落物分解研究主要集中在碳、氮、磷3种元素上, 应更多关注影响分解的重要化学组分(如钾、铁、锰、木质素、单宁等)和环境污染相关重金属元素的迁移转化及调控机理。未来需将植物-凋落物-土壤作为一个整体, 结合生态化学计量学, 系统研究各元素的生物地球化学循环过程、机制及耦合关系。氮沉降和气候变化对凋落物分解的影响是当前研究热点, 特别是氮、磷等多因子交互作用对凋落物分解的影响, 以及气候变暖背景下凋落物分解的温度敏感性、冻土区凋落物分解驱动机制的研究。

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9. 新一代遥感技术助力生态系统生态学研究
郭庆华, 胡天宇, 马勤, 徐可心, 杨秋丽, 孙千惠, 李玉美, 苏艳军
植物生态学报    2020, 44 (4): 418-435.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0206
发布日期: 2020-02-24
摘要1354)   HTML61)    PDF (10151KB)(905)    收藏

随着气候变化和人类活动的加剧, 生态系统正处于剧烈变化中, 生态学家需要从更大的时空尺度去理解生态系统过程和变化规律, 应对全球变化带来的威胁和挑战。传统地面调查方法主要获取的是样方尺度、离散的数据, 难以满足大尺度生态系统研究对数据时空连续性的要求。相比于传统地面调查方法, 遥感技术具有实时获取、重复监测以及多时空尺度的特点, 弥补了传统地面调查方法空间观测尺度有限的缺点。遥感通过分析电磁波信息从而识别地物属性和特征, 反演生态系统组成、能量流动和物质循环过程中的关键要素, 已逐渐成为生态学研究中必不可少的数据来源。近年来, 随着激光雷达、日光诱导叶绿素荧光等新型遥感技术以及无人机、背包等近地面遥感平台的发展, 个人化、定制化的近地面遥感观测逐渐成熟, 新一代遥感技术正在推动遥感信息“二维向三维”的转变, 为传统样地观测与卫星遥感之间搭建了尺度推绎桥梁, 这也给生态系统生态学带来了新的机遇, 推动生态系统生态学向多尺度、多过程、多学科、多途径发展。因此, 该文从生态系统生态学角度出发, 重点关注陆地生态系统中生物组分, 并分别从生态系统类型、结构、功能和生物多样性等方面, 结合作者在实际研究工作中的主要成果和该领域国际前沿动态, 阐述遥感技术在生态系统生态学中的研究现状并指出我国生态系统遥感监测领域发展方向及亟待解决的问题。

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10. 陆地生物圈模型的发展与应用
彭书时, 岳超, 常锦峰
植物生态学报    2020, 44 (4): 436-448.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0315
发布日期: 2020-03-26
摘要868)   HTML45)    PDF (991KB)(903)    收藏

陆地生物圈与大气圈和水圈之间能量、水和碳氮等元素的交换和循环对整个地球系统产生了深刻的影响。陆地生物圈模型(TBM)是研究陆地生态系统如何响应和反馈全球变化的重要方法和工具。通过对从生态系统到区域和全球陆地生物圈不同空间尺度的植被动态、生物地球物理和生物地球化学循环过程、水循环和水文过程、自然干扰和人类活动等过程时间动态的模拟, 陆地生物圈模型被广泛地应用于评估和归因过去陆地生物圈的时空变化和预测陆地生物圈对未来全球变化的响应和反馈。该文简要回顾了陆地生物圈模型的发展, 总结了模型对陆地生态系统主要过程的刻画和模型在生态系统生态学的应用, 并对未来陆地生物圈模型的发展和应用进行了展望。

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11. 植物功能性状权衡关系的研究进展
何芸雨, 郭水良, 王喆
植物生态学报    2019, 43 (12): 1021-1035.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0122
发布日期: 2020-01-19
摘要1958)   HTML76)    PDF (1156KB)(886)    收藏

植物功能性状权衡关系反映了植物在资源获取与分配中采取的不同策略, 是近年来生态学研究的一个热点问题。该综述从研究范围、叶性状、器官和植物类群4个方面入手, 简要介绍植物功能性状关系研究在近10余年是如何在叶经济谱(LES)的基础上逐渐扩展和深入的。1)相关研究拓展到全球更多极端环境与特殊气候地区, 发现在不同的气候环境条件下, 植物叶片功能性状关系相对稳定, 植物种内的功能性状关系已被证实与LES相似; 2)功能性状网络从最初的6个经济性状扩展到叶片的分解、燃烧和水力等性状, 发现叶片的分解速率和可燃性均与叶片形态性状、养分含量等显著相关, 但叶片水力性状与经济性状的关系则取决于所研究的物种及生存环境的水分条件; 3)研究对象从植物叶片拓展到了根、茎、花、种子及植株整体, 叶片的比叶质量与茎的木质密度、种子大小相耦合, 但叶片形态性状与根和花的相关性状却无显著相关关系, 证明这些器官可能是独立进化的; 4) LES可以很好地解释特殊维管植物的生存适应策略: 入侵植物具有较高的资源利用效率和更快的相对生长速率, 在LES中处于“低投入-快速回报”的一端; 食虫植物的叶片特化为捕食器官, 光合作用及生长速率相对较低, 居于LES “高投入-缓慢回报”的另一端, 此外, 无论是最古老的种子植物苏铁属(Cycas)植物, 或是蕨类和变水植物(苔藓和地衣), 其功能性状关系都与LES大致相同。该文梳理了功能性状关系研究的进展脉络, 提出了一些建议, 期望为未来植物功能性状关系研究的选题和发展提供一些参考。

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12. FACE实验技术和方法回顾及其在全球变化研究中的应用
冯兆忠, 徐彦森, 尚博
植物生态学报    2020, 44 (4): 340-349.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0223
发布日期: 2020-03-26
摘要756)   HTML35)    PDF (1862KB)(883)    收藏

化石燃料的燃烧和城市化进程的加快导致大气中二氧化碳(CO2)和臭氧(O3)浓度日益升高, 大气气体浓度的变化会对植物个体和陆地生态系统结构与功能产生影响。CO2浓度升高增加了陆地生态系统碳汇能力, 而O3导致作物减产和生态系统固碳损失。自由空气中气体浓度增加(FACE)系统是最接近自然的一种模拟大气气体浓度增加对生态系统影响的研究平台, 已广泛应用于各种生态系统, 为理解陆地生态系统生态过程对全球变化的响应及评估未来情景的生态风险提供了重要科学依据。该文从FACE技术特点出发, 介绍了国内外建成的大型CO2/O3-FACE系统, 分析了FACE系统的不同布气方式在不同生态系统研究过程中的优点与缺点, 概述了全球FACE运行的现状和取得的主要成果, 并指出了FACE系统存在的主要问题和前沿研究方向。

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13. 华北地区植物群落的分布格局及构建机制
唐志尧, 刘鸿雁
植物生态学报    2019, 43 (9): 729-734.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0248
摘要1054)   HTML47)    PDF (818KB)(879)    收藏
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14. 《中国植被志》研编内容与规范
王国宏, 方精云, 郭柯, 谢宗强, 唐志尧, 沈泽昊, 王仁卿, 王襄平, 王德利, 强胜, 于丹, 彭少麟, 达良俊, 刘庆, 梁存柱
植物生态学报    2020, 44 (2): 128-178.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0272
发布日期: 2020-04-08
摘要1098)   HTML45)    PDF (1975KB)(792)    收藏

植被志是基于植被(或植物群落)调查资料, 全面记叙植被的外貌、物种组成、结构和功能, 以及地理分布和生境条件等特征, 并对同类植被进行归纳和总结的志书。《中国植被志》是第一部对中国植被进行全面记述的志书, 预计完成约48卷110册。在借鉴《中国植被》(1980)(简称“80方案”)植被分类基本原则的基础上,《中国植被志》将对中国植被分类系统的高级分类单位(植被型组、植被型和植被亚型)进行归纳和总结, 对中级和低级分类单位(群系组、群系、亚群系, 群丛组、群丛)进行详细描述。植被高级分类单位的描述具有概括性质, 是在中国植被分类系统中级和低级分类单位描述的基础上, 对其在全球和中国境内的地理分布、自然环境、群落外貌、植被类型及多样性、优势种或共优势种、生物多样性保育价值以及资源现状等进行概述, 并对“80方案”相关内容进行修订和拓展, 将提供对中国植被基本特征客观、准确的记述。在植被中级和低级分类单位中, 群系组描述的内容包括地理分布、自然环境、群落外貌、植被类型以及价值与保育等内容; 群系描述的主要内容包括地理分布、自然环境、生态特征、物种组成、群落结构、群丛组和群丛的分类与描述、优势种的生物学特性、生物量与生产力、植被动态与演替以及价值与保育等方面。作为植被志研编的核心内容, 群丛组和群丛的分类与描述主要基于植被调查资料, 采用数量分类方法, 根据群落结构和物种组成的差异划分出不同的植被类型, 并对其基本特征进行定量描述和归纳。其中, 群落的层片结构、特定植被分类单元的特征种或特征种组的筛选与甄别是植被类型划分的关键环节; 而群落外貌, 群落结构, 物种组成, 各类物种的生长习性、生境的偏适性等是群丛组和群丛描述与归纳的重点内容。该文提出了中国植被中级和低级分类单位的命名方案, 其特点在于植被类型的科学名称中同时体现了植被分类单元特征种或优势种的名称及其所属的高级植被分类单位(植被型组或植被型)的名称, 兼顾了植被名称的规范性与实用性。《中国植被志》的研编工作由文献整编、群落调查、数据分析与整理、文本撰写等环节组成。该文对植被样方的调查与收集, 文献收集与整编, 气候、土壤、地形等相关数据的来源及其整理方法, 植被分类方法, 植被命名, 植被分类单元描述的内容, 植被志章节编写大纲、体裁及撰写等多个规范进行了详细的阐述或示例。

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15. 基于随机森林模型的内陆干旱区植被指数变化与驱动力分析: 以北天山北坡中段为例
张文强, 罗格平, 郑宏伟, 王浩, HAMDI Rafiq, 何惠丽, 蔡鹏, 陈春波
植物生态学报    2020, 44 (11): 1113-1126.   DOI: 10.17521/cjpe.2020.0111
发布日期: 2020-07-07
摘要597)   HTML29)    PDF (13798KB)(788)    收藏

全球变化背景下的干旱区植被变化受气候变化和人类活动双重影响。定量评价植被变化特征及其驱动机制, 对监测干旱区区域生态环境变化, 促进区域可持续发展有重要意义。由于复杂多样的人类活动难以量化, 有关这方面的研究多局限于植被对气候变化的响应, 而对人类活动影响考虑不足, 导致关于这方面的认识存在较大的偏差和不确定性。该文首先提出与土地利用相关的人类活动量化表征方法; 然后运用多元线性回归模型和随机森林模型中的较优模型, 分析气候变化和具体的人类活动对北天山北坡中段归一化植被指数(NDVI)的影响。主要结果: (1) 2000-2015年期间北天山北坡中段年NDVI总体呈增加趋势; 基于随机森林构建的NDVI与气候因子和人类活动的模型拟合精度明显优于多元线性回归模型, 其决定系数(R2)至少提高了24%; (2)研究期内与耕地有关的人类活动对北天山北坡中段NDVI分布及时空变化的影响呈增加的特征, 在2000-2015年期间人类活动对NDVI变化的贡献率为0.59, 超过了气候因子。该项研究为气候变化和人类活动对植被的影响研究提供了新思路, 也为干旱区生态环境保护和恢复提供了科学依据。

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16. 青藏高原及周边高山地区的植物繁殖生态学研究进展
张婵, 安宇梦, Yun JÄSCHKE, 王林林, 周知里, 王力平, 杨永平, 段元文
植物生态学报    2020, 44 (1): 1-21.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0296
发布日期: 2020-02-24
摘要1469)   HTML67)    PDF (1352KB)(732)    收藏

青藏高原及周边高山地区孕育了极为丰富的植物多样性资源, 研究该地区植物如何顺利完成繁殖过程有助于我们理解植物对典型高山环境的进化和适应机制。该文综述了青藏高原地区高山植物在资源分配、繁殖方式、花部特征演化等方面的研究进展, 包括全球气候变化对植物繁殖特征的影响, 以及一些新技术和新方法在本研究领域的应用。在高山地区限制性环境中, 随海拔升高, 繁殖分配通常表现出增大的趋势, 其中投入到雄性资源的比例上升, 但具体的资源分配模式还要取决于植株的交配系统、个体大小、生活史特征、遗传特性以及环境中的资源有效性等。面对资源和传粉的双重限制, 植物在不同繁殖方式之间存在权衡, 当传粉者稀少时, 克隆繁殖和自交有利于繁殖保障; 而有性繁殖和异交能够提高种子的质量和后代的遗传多样性, 从而在复杂多变的气候条件下有利于种群的维持。因此, 不同繁殖方式的结合以及泛化的传粉互作网络可能是应对高山限制性环境的最优选择。花部特征的演化主要受到当地传粉者的选择压力, 但是外来传粉者、植食者、盗蜜者以及非生物环境(如温度、雨水和紫外辐射等)对花部性状的影响越来越受到重视。近年来, 青藏高原因其脆弱性和对气候变化的高度敏感性而在全球气候变化研究中备受关注, 以全球变暖和氮沉降增加为显著特征的全球气候变化正在直接或间接地影响着该地区高山植物的繁殖特征。气候变化影响植物和传粉者的物候并引起物种的迁移, 最终将导致植物与传粉者的时空不匹配。植物通过改变花部特征(花展示、花冠结构、花报酬的数量和质量)来响应气候变化, 这可能会改变其传粉者的类型、数量和访花行为, 从而最终影响植物的繁殖成功。3D打印和高通量测序等新技术和新方法的应用有助于促进植物繁殖生态学研究的进一步发展。3D打印的花能够精确控制其形态构造, 可以用于研究精细的花部特征变化对于传粉者行为的影响, 在此基础上与人工饲养的传粉者结合使用, 有助于进一步研究传粉者介导的花部特征演化。随着高通量测序技术的发展, 植物繁殖生态学领域, 尤其是花部特征演化的许多重要问题的潜在机制得以深入研究。该文最后提出了目前研究中需要注意的问题以及值得深入研究的发展方向。

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17. 水同位素分析与生态系统过程示踪: 技术、应用以及未来挑战
汤显辉, 陈永乐, 李芳, 宋欣
植物生态学报    2020, 44 (4): 350-359.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0204
发布日期: 2020-02-24
摘要1023)   HTML40)    PDF (1262KB)(731)    收藏

水分是生态系统的重要因子, 水同位素自然示踪和人工标记是研究生态系统水循环过程的重要方法, 利用水同位素所具有的示踪、整合和指示等功能特征, 通过测量和分析生态系统中不同组分所含水分的氢氧同位素比值的变化情况, 可实现生态系统蒸散发的拆分、植物水分来源判定和叶片水同位素富集机理研究, 是研究生态系统水循环过程机理和生态学效应不可或缺的技术手段。该文首先简要回顾了生态系统水同位素发展和应用的历史, 在此基础上阐述了水同位素技术和方法在生态学研究热点领域应用的基本原理, 概述了水同位素在植物水分来源判定、蒸散发拆分、露水来源拆分、降水的水汽来源拆分以及 17O-excess的研究进展, 并介绍了植物叶片水富集机理及基于稳定同位素的碳水耦合研究。最后, 指出了水同位素研究亟待解决的问题, 展望了水同位素应用的前沿方向, 旨在利用水同位素分析加深对生态系统的水分动态、植被格局和生理过程的理解。

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18. 野生动物监测技术和方法应用进展与展望
肖文宏, 周青松, 朱朝东, 吴东辉, 肖治术
植物生态学报    2020, 44 (4): 409-417.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0165
发布日期: 2020-03-26
摘要1635)   HTML44)    PDF (952KB)(711)    收藏

野生动物是生态系统研究和保护管理的重要生物类群, 对调控生态系统结构和功能, 维持生态系统健康平衡具有显著作用。科学监测数据是野生动物研究、保护、管理决策的前提基础, 但由于传统监测技术的限制, 野生动物的多样性特征及其与环境、生态系统的平衡机制未得到充分关注和研究。随着自动化、智能化、信息化技术的发展及应用, 野生动物监测技术和方法出现较大突破和变革。该文论述了近年来野生动物监测研究领域的重要新技术, 包括红外相机技术、全球定位系统(GPS)追踪技术、DNA条形码技术和高通量测序技术等。通过综合介绍相关的基础概念、基本原理, 该文总结了新技术的应用优势和重大应用进展, 同时探讨了新技术应用中存在的问题, 并对未来野生动物监测技术的发展趋势进行了展望。

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19. 涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用
陈世苹, 游翠海, 胡中民, 陈智, 张雷明, 王秋凤
植物生态学报    2020, 44 (4): 291-304.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0351
发布日期: 2020-04-30
摘要695)   HTML78)    PDF (1186KB)(699)    收藏

通量观测是定量描述土壤-植被-大气间物质循环和能量交换过程的基础。涡度相关技术作为直接测量植被冠层与大气间能量与物质交换通量的技术手段, 已经逐步发展成为国际通用的通量观测标准方法。随着涡度相关技术在全球碳水循环研究中的广泛应用, 长期连续的通量观测正在为准确评价生态系统碳固持能力、水分和能量平衡状况、生态系统对全球气候变化的反馈作用、区域和全球尺度模型的优化与验证、极端事件对生态系统结构与功能影响等方面的研究提供重要数据支撑和机制理解途径。通过站点尺度通量长期动态观测, 明确了不同气候区和植被类型生态系统碳水通量强度基线及其季节与年际变异特征。通过多站点联网观测, 在区域和全球尺度研究生态系统碳通量空间变异特征, 揭示了区域尺度上温度和降水对生态系统碳通量空间格局的生物地理学控制机制。该文概括地介绍了涡度相关技术的基本原理、假设与系统构成, 总结了涡度通量长期联网观测在陆地生态系统碳水通量研究中的主要应用, 并对通量研究发展前景进行了展望。

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20. 中国植被分类系统修订方案
郭柯, 方精云, 王国宏, 唐志尧, 谢宗强, 沈泽昊, 王仁卿, 强胜, 梁存柱, 达良俊, 于丹
植物生态学报    2020, 44 (2): 111-127.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0271
发布日期: 2020-04-08
摘要1382)   HTML55)    PDF (879KB)(694)    收藏

为了推动《中国植被志》研编工作, 该文回顾了中国植被分类系统的发展过程和主要阶段性成果, 提出了作为《中国植被志》研编技术框架组成部分的中国植被分类系统修订方案, 对各植被型组及各植被型进行了简单定义和描述, 并针对中国植被分类系统若干问题, 特别就中国植被分类系统总体框架、混交林的界定以及土壤在植被分类中的重要性等问题进行了讨论。1960年侯学煜在《中国的植被》中首次提出了中国植被分类的原则和系统, 1980年出版的《中国植被》制定了分类等级和划分依据等更加完善的系统, 之后《中国植被及其地理格局——中华人民共和国1:1 000 000植被图说明书》和《中国植物区系与植被地理》以及很多省区的植被专著对该系统进行过修订。2017年宋永昌在《植被生态学》中提出了一个分类等级单位调整的方案。本次提出的中国植被分类系统修订方案基本沿用《中国植被》的植被分类原则、分类单位及系统, 采用“植物群落学-生态学”分类原则, 主要以植物群落特征及其与环境的关系作为分类依据, 包含三级主要分类单位, 即植被型(高级单位)、群系(中级单位)和群丛(低级单位); 在三个主要分类单位之上分别增加辅助单位植被型组、群系组和群丛组, 在植被型和群系之下主要根据群落的生态差异和实际需要可再增加植被亚型或亚群系。修订方案包含了森林、灌丛、草本植被(草地)、荒漠、高山冻原与稀疏植被、沼泽与水生植被(湿地)、农业植被、城市植被和无植被地段9个植被型组, 划分为48个植被型(含30个自然植被型、12个农业植被型、5个城市植被型和无植被地段)。自然植被中有23个植被型进一步划分出了81个植被亚型。

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21. 云南普洱30 hm2季风常绿阔叶林动态监测样地群丛数量分类
李帅锋, 郎学东, 黄小波, 王艳红, 刘万德, 徐崇华, 苏建荣
植物生态学报    2020, 44 (3): 236-247.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0268
发布日期: 2020-04-03
摘要718)   HTML27)    PDF (2025KB)(648)    收藏

季风常绿阔叶林是我国南亚热带典型的地带性植被, 建立森林动态监测样地是研究生物多样性维持和群落构建机制的重要平台。该文以普洱30 hm 2森林动态监测样地为研究对象, 采用多元回归树、重要值、主成分分析与指示种相结合的方法对样地内750个样方进行群丛数量分类, 以获取季风常绿阔叶林森林植被群丛类型。结果表明: 森林动态监测样地共发现木本植物271种, 隶属于78科178属, 群落类型为短刺锥(Castanopsis echidnocarpa)群系, 可划分4个群丛类型, 分别是珍珠花+毛银柴-短刺锥+泥柯群丛(Lyonia ovalifolia + Aporosa villosa - Castanopsis echidnocarpa + Lithocarpus fenestratus Association)、云南瘿椒树+耳叶柯-短刺锥+西南木荷群丛(Tapiscia yunnanensis + Lithocarpus grandifolius - Castanopsis echidnocarpa + Schima wallichii Association)、大果杜英+黄药大头茶-短刺锥+西南木荷群丛(Elaeocarpus sikkimensis + Polyspora chrysandra - Castanopsis echidnocarpa + Schima wallichii Association)、西桦+尼泊尔桤木-短刺锥+枹丝锥群丛(Betula alnoides + Alnus nepalensis - Castanopsis echidnocarpa + Castanopsis calathiformis Association)。群丛间物种分布存在较多过渡重叠, 指示物种是区分群丛类型的主要依据, 海拔与坡向对群丛分类有较大的影响, 坡度对群丛分类影响较小。

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22. 通量梯度法在温室气体及同位素通量观测研究中的应用与展望
赵佳玉, 肖薇, 张弥, 王晶苑, 温学发, 李旭辉
植物生态学报    2020, 44 (4): 305-317.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0227
发布日期: 2020-01-03
摘要798)   HTML48)    PDF (1156KB)(602)    收藏

通量梯度法与涡度相关法均是微气象学的物质和能量通量观测方法, 在没有高频气体分析仪或下垫面风浪区较小的情况下, 通量梯度法可以有效观测生态系统(或土壤)与大气之间的温室气体及其同位素通量, 同时也可以作为涡度相关法的配套观测和有益补充。该文回顾了通量梯度法的基本原理、概念和假设, 重点综述了温室气体浓度梯度以及相关湍流扩散系数的观测与计算的方法和理论, 概述了通量梯度法在森林、农田、草地、湿地和水体等生态系统观测温室气体通量的应用进展, 特别是在稳定同位素通量观测中的应用, 最后从影响温室气体和同位素的浓度梯度以及湍流扩散系数测定与计算等方面概述了应用注意事项及建议。

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23. 华北地区主要灌丛群落物种组成及系统发育结构特征
柴永福, 许金石, 刘鸿雁, 刘全儒, 郑成洋, 康慕谊, 梁存柱, 王仁卿, 高贤明, 张峰, 福臣, 刘晓, 岳明
植物生态学报    2019, 43 (9): 793-805.   DOI: 10.17521/cjpe.2018.0173
摘要1118)   HTML25)    PDF (4109KB)(592)    收藏

灌丛在中国北方广泛分布, 研究其物种组成特征及构建机制对植被恢复有重要意义。群落系统发育结构能有效反映群落组成的生态过程, 对揭示群落构建机制具有重要作用。该研究利用华北地区自然植物群落资源综合考察数据库的灌丛数据, 分析了中国华北地区主要灌丛群落的分布情况、物种组成及其系统发育结构特征。同时, 结合WorldClim数据库中的气候因子利用逐步回归和一般线性模型分析了气温和降水对灌丛不同垂直结构层物种系统发育结构特征的影响。经统计, 共调查木本植物75科207属570种; 草本植物99科491属1 221种。按植被型和群系类型分类后, 共有5种植被型, 195个群系, 其中分布最多的群系类型为虎榛子(Ostryopsis davidiana)灌丛、荆条(Vitex negundo var. heterophylla)灌丛、荆条+酸枣(Ziziphus jujuba)灌丛和沙棘(Hippophae rhamnoides)灌丛。整体上, 草本层的物种丰富度高于灌木层。草本层的系统发育结构表现为发散模式, 而灌木层的系统发育结构表现为聚集模式, 且不同植被型灌丛的系统发育结构不同。气候因子的变化对灌木层和草本层系统发育结构都表现出了明显的影响, 但对灌木层的影响要强于对草本层的影响, 且气候因子和植被型、群系类型都有明显的交互作用。分析结果表明, 区域尺度上气温和降水的变化会影响灌丛群落不同结构层的系统发育结构特征, 且对不同的植被型和群系类型的影响不同。

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24. 种植密度对苜蓿生长及生物量的影响
冯银平, 沈海花, 罗永开, 徐龙超, 刘上石, 朱言坤, 赵梦颖, 邢爱军, 方精云
植物生态学报    2020, 44 (3): 248-256.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0157
摘要642)   HTML34)    PDF (1161KB)(580)    收藏

种植密度作为影响作物产量和品质的重要因素, 会造成植物对于光照、水分和养分的竞争。为研究种植密度对苜蓿生长与产量的影响, 在日光温室环境下, 以紫花苜蓿(Medicago sativa)为材料, 设置25、100、400、800、1 500、2 000株·m -2, 共6个种植密度, 对紫花苜蓿的种群密度和生长状况进行了观测。结果表明, 各处理播种后15天的平均种植密度分别为25、100、373、745、1 255、1 938株·m -2; 随着紫花苜蓿的生长, 除了低密度(25、100株·m -2)处理没有发生植株数量的变化外, 其余4个密度处理植株数量均有所减少, 即发生不同程度的自疏, 至第二茬收获时(播种后第187天)种群数量分别减少为297、571、759、839株·m -2。植株个体的株高、基径和分枝数量随着现存密度的增加呈指数下降; 个体生物量与现存密度的关系满足竞争密度效应的幂函数关系, 即随着密度的增加而减小。紫花苜蓿单位面积地上生物量符合最终产量恒定法则, 然而, 随着密度的增加, 地下生物量有先增加后减小的趋势。

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25. 乔木与木质藤本的水力与光合性状的差异: 以热带森林崖豆藤属和买麻藤属为例
宋慧清, 倪鸣源, 朱师丹
植物生态学报    2020, 44 (3): 192-204.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0304
发布日期: 2020-03-26
摘要782)   HTML59)    PDF (1542KB)(570)    收藏

木质藤本是热带森林的重要组成部分, 显著影响森林的结构和功能。已有研究发现木质藤本与乔木的水力结构存在显著差异: 木质藤本的缠绕或攀缘茎细小, 但其木质部具有粗大的长导管, 输水效率高, 抗栓塞能力低。为降低基因型差异对比较结果的影响, 该研究选取热带崖豆藤属(Millettia)和买麻藤属(Gnetum)的乔木和木质藤本, 比较同属内不同生长型植物的水力和光合性状的差异, 分析水分传导效率与抗栓塞能力之间以及水力与光合性状之间的相关关系。结果发现: (1)崖豆藤属植物水力性状的种间差异大, 与生活型和需光性有关。耐阴的木质藤本反而具有较低的水分传导效率和较高的抗栓塞能力。(2)买麻藤属植物是裸子植物较为进化的类群(具有导管和阔叶), 其乔木的水分传导效率很低, 但是其木质藤本的水分传导效率高于其他阳生性的被子植物。(3)不论乔木还是木质藤本, 水分传导的有效性与安全性在枝条和叶片水平上均没有显著的权衡关系。(4)与同属乔木相比, 木质藤本的叶片较枝条的抗栓塞能力更强, 在旱季具有更高的最大净光合速率和气孔导度, 支持了木质藤本的“旱季生长优势假说”。该研究揭示了热带木质藤本水力性状的多样性和重要性, 为阐明环境变化对这一重要植物类群的影响, 需要对它们的水力特征进行更广泛的研究。

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26. 种间互作网络的结构、生态系统功能及稳定性机制研究
李海东 吴新卫 肖治术
植物生态学报    2021, 45 (生态系统结构与功能): 0-0.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0159
发布日期: 2020-11-30
摘要422)      PDF (347KB)(546)    收藏
生态群落中不同物种间发生多样化的相互租用,形成了复杂的种间互作网络。复杂生态网络的结构如何影响群落的生态系统功能及稳定性是群落生态学的核心问题之一。种间互作直接影响到物质和能量在生态系统不同组分之间的流动和循环以及群落构建过程,使得网络结构与生态系统功能和群落稳定性密切相关。在群落及生态系统水平上开展种间互作网络研究将为群落的构建机制、生物多样性维持、生态系统稳定性、物种协同进化和性状分化等领域提供新的视野。当前生物多样性及生态系统功能受到全球变化的极大影响,研究种间互作网络的拓扑结构、构建机制、稳定性和生态功也能为生物多样性的保护和管理提供依据。本文从网络结构、构建机制、网络结构和稳定性关系、以及种间互作对生态系统功能的影响等4个方面综述当前种间网络研究进展,并提出了今后的研究中利用机器学习和多层网络等来探究环境变化对种间互作网络结构和功能的影响,并实现理论和实证研究的有效整合。
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27. 华北地区落叶松林的分布、群落结构和物种多样性
方文静, 蔡琼, 朱江玲, 吉成均, 岳明, 郭卫华, 张峰, 高贤明, 唐志尧, 方精云
植物生态学报    2019, 43 (9): 742-752.   DOI: 10.17521/cjpe.2018.0244
摘要1502)   HTML42)    PDF (8073KB)(525)    收藏

华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林、日本落叶松(L. kaempferi)林及太白红杉(L. chinensis)林是华北地区常见的3种落叶松林类型, 其中日本落叶松林为人工林, 华北落叶松林既有天然分布又有人工种植, 太白红杉林则主要是天然林。该研究基于野外调查数据, 对这3种落叶松林的分布、物种组成、群落结构、物种多样性及其与环境间的关系进行了分析。研究发现, 3种落叶松林的分布受年平均气温的影响较大, 随着年平均气温的增加, 落叶松林的天然分布减少而人工种植的分布增加。3种森林中落叶松的林分径级及树高均为右偏分布, 说明3种落叶松林均处于相对稳定的演替阶段。3种落叶松林均拥有较高的物种丰富度且差异显著, 其中太白红杉林的物种丰富度最大(39.3 ± 17.9), 而华北落叶松林的物种丰富度最小(人工林27.2 ± 17.7, 天然林27.5 ± 13.8)。除最大树高与经度的关系不显著以外, 落叶松林的最大胸径和最大树高及物种丰富度均随经纬度的增加而显著降低, 随着年降水量的增加而显著增加。此外, 年平均气温对落叶松林的总物种丰富度影响不大, 但是对其群落结构影响显著。随着年平均气温的升高, 落叶松林的最大胸径显著降低而最大树高却显著增加。落叶松天然林和落叶松人工林物种多样性的地理分布格局及与气候因子间的关系与落叶松林总体的基本一致, 但群落结构的格局不尽相同: 随着经纬度的增加, 落叶松人工林的最大树高增加而天然林的最大树高减小; 落叶松天然林的最大胸径和最大树高分别随年平均气温的升高和年降水量的增加而减小, 而落叶松人工林的最大胸径和最大树高分别随年平均气温的升高和年降水量的增加而增大。

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28. 箱式通量观测技术和方法的理论假设及其应用进展
魏杰, 陈昌华, 王晶苑, 温学发
植物生态学报    2020, 44 (4): 318-329.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0201
发布日期: 2020-03-26
摘要598)   HTML42)    PDF (1443KB)(504)    收藏

碳(CO2、CH4)、氮(N2O)和水汽(H2O)等温室气体的交换通量是生态系统物质循环的核心, 是地圈-生物圈-大气圈相互作用的纽带。稳定同位素光谱和质谱技术和方法的进步使碳稳定同位素比值(δ 13C)和氧稳定同位素比值(δ 18O)(CO2)、δ 13C (CH4)、氮稳定同位素比值(δ 15N)和δ 18O (N2O)、氢稳定同位素比值(δD)和δ 18O (H2O)的观测成为可能, 与箱式通量观测技术和方法结合可以实现土壤、植物乃至生态系统尺度温室气体及其同位素通量观测研究。该综述以CO2及其δ 13C通量的箱式观测技术和方法为例, 概述了箱式通量观测系统的基本原理及分类, 阐述了系统设计的理论要求和假设, 综述了从野外到室内土壤、植物叶-茎-根以及生态系统尺度箱式通量观测研究的应用进展及问题, 展望了气体分析精度和准确度、观测数据精度和准确度以及观测数据的代表性评价在箱式通量观测研究中的重要性。

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29. 山西关帝山森林群落物种、谱系和功能多样性海拔格局
秦浩, 张殷波, 董刚, 张峰
植物生态学报    2019, 43 (9): 762-773.   DOI: 10.17521/cjpe.2018.0088
摘要1336)   HTML37)    PDF (2833KB)(501)    收藏

探索和揭示生物多样性的空间格局和维持机制是生态学和生物地理学研究的热点内容, 但综合物种、系统进化和功能属性等方面的多样性海拔格局研究很少。该文以关帝山森林群落为研究对象, 综合物种、谱系和功能α和β多样性指数, 旨在初步探讨关帝山森林群落多样性海拔格局及其维持机制。研究结果表明: 随着海拔的升高(1 409-2 150 m), 关帝山森林群落物种丰富度指数(S)、谱系多样性指数(PD)和功能丰富度指数(FRic)整体上表现出上升的趋势, 特别是海拔1 800 m以上区域。随着海拔的升高, 总β多样性(βtotal)和更替(βrepl)上升趋势明显, 而丰富度差异(βrich)则逐渐下降。不同生活型植物的物种、谱系和功能多样性海拔格局差异较大。随着海拔的升高, 草本植物S和物种多样性指数(H′)上升趋势高于木本植物。影响草本植物S分布的主要因素是地形因子, 而影响木本植物S分布的主要因素是历史过程。随着海拔的升高, 木本植物βtotal上升趋势要比草本植物明显。随着海拔的升高, 木本植物βreplβrich分别表现出单峰格局和“U”形格局, 而草本植物βreplβrich则分别表现出单调递增和单调递减的格局。随着环境差异和地理距离的增加, 群落间物种、谱系和功能β多样性显著增加。环境差异(环境过滤)对木本植物的β多样性具有相对较强的作用; 而环境差异(环境过滤)和地理距离(扩散限制)共同作用于草本植物的β多样性。

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30. 基于百度街景图像的行人视角城市街道植被绿化格局分析
冯思远, 魏亚楠, 王振娟, 于新洋
植物生态学报    2020, 44 (3): 205-213.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0236
发布日期: 2020-04-30
摘要731)   HTML33)    PDF (10479KB)(495)    收藏

城市街道绿化植被作为城市景观的重要组成部分, 其分布格局对城市景观美学发展及行人身心健康有显著影响, 立足行人视角准确监测街道绿植分布信息对城市规划与管理有明确的辅助作用。该文针对已有研究多采用沿天底方向垂直向下观测的遥感影像监测地表植被而对行人视角的绿色植被分布格局研究涉及不多的现状, 基于免费获取的百度街景图像, 选取绿植覆被典型的泰安市区为案例区, 结合网络信息抓取与空间地理信息处理技术, 分析百度街景图像提取侧视绿植信息的可行性, 统计并对比其计算结果与遥感影像提取结果的关系, 以期为城市规划与管理提供辅助参考信息。网络抓取案例区273个样点共3 276幅百度街景图像, 利用计算机监督分类提取图像中的绿植区域; 基于空间分析模型分析街道绿色植被的分布格局; 利用SPSS软件趋势拟合模块分析百度街景图像与遥感影像提取的植被信息的相关性。主要结果为: 百度街景图像可作为主数据源提取城市街道的侧视绿植分布情况; 案例区不同区域植被分布指数区别较大, 空间格局差异明显; 百度街道植被分布指数与基于遥感图像提取的10、20、50 m缓冲距离范围内植被覆盖面积呈显著正相关关系, 但两者的变化趋势并非完全一致。百度街道植被分布结果可作为遥感监测结果的辅助信息更好地指导城市绿色景观规划与精准管理。

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31. 法瑞学派的发展历史及其对当代植被生态学的影响
张健, 宋坤, 宋永昌
植物生态学报    2020, 44 (7): 699-714.   DOI: 10.17521/cjpe.2020.0054
发布日期: 2020-08-27
摘要978)   HTML37)    PDF (2240KB)(481)    收藏

法瑞学派也称Braun-Blanquet学派, 盛行于欧洲大陆, 也是当今全球植被科学的一个重要学派。该文对这一学派的发展历史、植被科学理论和野外实践, 以及群落分类系统做了简要介绍。法瑞学派的发展可分为开创(1910-1943年)、发展(1945-1980年)、分化(1980-1990年)和融合(1990年至今)四个时期。法瑞学派重视野外实践, 强调植物群落内的相互关系和动态发展, 强调植物群落主要属性是物种组成, 以及特征种(或鉴别种)在群落分类和评价环境中的重要作用; 制定了一套详细的野外调查方法和样地归类的程序; 建立了以“群丛”为基本等级的一个自下而上、严谨的、正规的植被分类体系; 具有理论上的兼容性和技术上的开放性等优点。这些都为当代植被生态学的发展奠定了坚实的基础。同时, 法瑞学派在特征种界定、群丛定义、样地数据集成与转换、与生态外貌系统连接等方面存在一些尚需改进的地方。最后, 该文概述了法瑞学派在中国的发展历史与现状, 以及目前在中国植被研究中所能发挥的作用。

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32. 华北地区胡桃楸林分布规律及群落构建机制分析
唐丽丽, 张梅, 赵香林, 康慕谊, 刘鸿雁, 高贤明, 杨彤, 郑璞帆, 石福臣
植物生态学报    2019, 43 (9): 753-761.   DOI: 10.17521/cjpe.2018.0161
摘要1031)   HTML13)    PDF (2112KB)(471)    收藏

探究植物分布规律和群落构建机制是揭示植物群落空间分布、群落物种多样性的形成、发展及其影响因素的重要途径。该文以华北地区胡桃楸(Juglans mandshurica)林为研究对象, 基于野外84个样方的调查数据, 通过径级分析、典范对应分析等方法研究了胡桃楸林的空间分布规律, 并通过亲缘关系指数计算、植物功能性状等方法研究了胡桃楸林的物种共存机制。结果表明, 华北地区胡桃楸的胸径相对较小(平均5.36 cm), 种群年龄较低; 海拔、坡度、坡位和人为干扰程度是影响华北地区胡桃楸分布的主要因子。研究区域内的胡桃楸大部分生长于山体中下部海拔较低的缓坡, 且人为干扰相对较少的区域, 各分布区域中胡桃楸林的分布规律各异。胡桃楸林物种的构建由生态位机制主导, 其中河北、陕西、天津的胡桃楸林物种共存过程主要受负密度制约的影响, 北京、山西的胡桃楸林的物种共存过程主要受环境选择驱动。

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33. 《中国植被志》: 为中国植被登记造册
方精云, 王国宏
植物生态学报    2020, 44 (2): 93-95.   DOI: 10.17521/cjpe.2020.0033
发布日期: 2020-04-08
摘要908)   HTML58)    PDF (660KB)(454)    收藏
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34. 片段化森林群落构建的生态过程及其检验方法
刘金亮, 于明坚
植物生态学报    2019, 43 (11): 929-945.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0155
摘要985)   HTML31)    PDF (1352KB)(452)    收藏

鉴于全球森林均呈现片段化(破碎化)的分布状态, 理解片段化森林群落构建的过程很有必要。该文通过综述群落构建的主要生态过程如生态漂变、扩散、选择和物种形成等在片段化森林群落构建中的相对作用, 发现因片段化森林形成方式的不同, 重构群落(片段化生境中通过次生演替重新形成的森林群落)和解构群落(原有森林被片段化后形成的森林群落)在不同演替阶段所受到的主要生态过程的相对作用有所不同。虽然利用基于群落内物种分布格局推测构建过程(如物种多度分布、零模型结合β多样性的方法、功能特征的收敛和发散等)、人工控制实验、群落结构动态分析等方法对片段化森林中群落构建的过程进行了有效的检验, 但是针对片段化森林群落构建过程的实验性研究仍然不足。未来有待在理论模型、群落构建过程的检验以及理论与物种保护相结合等方面继续开展深入的研究。

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35. 山东省滨海湿地柽柳种群的空间分布格局及其关联性
吴盼, 彭希强, 杨树仁, 高亚男, 白丰桦, 衣世杰, 杜宁, 郭卫华
植物生态学报    2019, 43 (9): 817-824.   DOI: 10.17521/cjpe.2018.0186
摘要936)   HTML19)    PDF (1531KB)(444)    收藏

柽柳(Tamarix chinensis)是暖温带滨海盐碱湿地的先锋灌木物种, 在滨海湿地植物群落演替和防止沿海地区海水入侵中发挥着重要的作用。研究柽柳种群的空间分布格局和不同径级柽柳个体之间的空间关联性, 揭示种群发展规律, 可以为盐碱地柽柳种群的保护提供指导, 并为滨海湿地生态系统的演替和生态管理提供依据。该研究在昌邑国家海洋生态特别保护区核心区内沿平行海岸线方向设置两条间隔800 m左右的样带, 每条样带上设置3个50 m × 50 m的样地, 共设置6块样地进行每木调查, 绘制柽柳种群空间位置分布图, 并将调查的柽柳按照其基径大小分为≤4 cm、4-8 cm、>8 cm 3个不同径级。利用Programita软件对柽柳种群的分布格局以及不同径级间的空间关联性进行分析。结果显示: (1) 6块样地共调查柽柳个体374株; (2)不同样地间柽柳植株密度差别较大, 说明柽柳在区域尺度上的分布并不均匀; (3)柽柳种群在小尺度(小于5 m)上表现为聚集分布, 在大尺度(大于15 m)上表现为随机分布, 总体表现为随空间尺度的增大柽柳种群呈现由聚集分布过渡到随机分布的趋势; (4) 3个径级两两之间在小尺度上表现为正关联, 在大尺度上表现为无关联, 但在15 m尺度上径级II与径级III因为竞争而呈空间负相关关系。

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36. 黄土高原腹地人工林下草本层群落构建机制
施晶晶,赵鸣飞,王宇航,薛峰,康慕谊,江源
植物生态学报    2019, 43 (9): 834-842.   DOI: 10.17521/cjpe.2018.0153
摘要1037)   HTML16)    PDF (1911KB)(444)    收藏

群落构建机制是生态学研究的核心论题。生态位理论和中性理论是阐明群落构建的两种主要理论, 但这两种理论分别强调的环境过滤和扩散限制对群落构建的影响尚存争议。该研究以黄土高原人工林下草本层群落为研究对象, 将群落物种组成数据与地理空间、气候、地形以及生物因子相结合, 运用随机森林模型(RF)和基于距离矩阵的多元回归方法(MRM), 探究了各个因子的重要性, 并通过邻体主坐标矩阵(PCNM)和基于距离的冗余分析(db-RDA)分别筛选显著的空间结构和环境因子, 最后结合筛选出的PCNM特征值和环境变量进行变差分解。研究结果显示: 1)林下草本层群落组成相似性随地理距离和生境差异的增加而减小。2)地理距离与生境差异共同解释了群落组成相似性变化的47.8%。其中, 空间因子和环境因子的独立解释率分别为14.1%和9.8%, 两者的联合解释率为23.9%。3)地理距离和年降水量是引起研究区内物种组成变化的关键因子, 且地理距离的重要性大于年降水量。在黄土高原腹地, 扩散限制与环境过滤共同主导了人工林下草本层群落的构建过程。

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37. 华北区域环境梯度上阔叶林构建模式及分布成因
许金石,柴永福,刘晓,岳明,郭垚鑫,康慕谊,刘全儒,郑成洋,吉成均,闫明,张峰,高贤明,王仁卿,石福臣,张钦弟,王茂
植物生态学报    2019, 43 (9): 732-741.   DOI: 10.17521/cjpe.2018.0183
摘要947)   HTML23)    PDF (1325KB)(432)    收藏

森林群落的构建即多样性维持机制是当今生态学研究的热点问题。然而, 当前群落构建和群落多样性的研究多在间接梯度上进行, 而在水、热等影响物种在区域内定植的关键且直接的环境梯度上研究群落构建和多样性模式则鲜有报道。结合环境因子, 基于物种组成和谱系方法探讨不同群落的分布成因, 有助于解释群落构建过程中的关键问题。该研究基于华北森林群落调查数据和环境数据, 涉及7个省市区的29个以壳斗科、桦木科为优势种的群落, 探讨了直接环境梯度上的群落构建和多样性模式, 同时用典范对应分析研究了不同群落分布的环境解释。结果发现, 相似的群落具有相似的生境偏好, 相似的生境条件会形成物种组成相同或相似的群落。环境热量主导了本区域的谱系关系, 在年平均气温较低的地区, 群落构建主要表现为生境过滤的模式。此外, 随着年降水量的增加, 生境过滤作用逐渐增加。在温度梯度上, 谱系多样性表现为钟形模式, 而降水量的增加能导致谱系多样性的增加。

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38. 中亚热带植被恢复阶段植物叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征
陈婵, 张仕吉, 李雷达, 刘兆丹, 陈金磊, 辜翔, 王留芳, 方晰
植物生态学报    2019, 43 (8): 658-671.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0018
摘要1107)   HTML22)    PDF (1358KB)(428)    收藏

为揭示植被恢复过程中生态系统的养分循环机制及植物的生存策略, 根据亚热带森林群落演替过程, 采用空间代替时间方法, 以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致的檵木(Loropetalum chinensis) +南烛(Vaccinium bracteatu) +杜鹃(Rhododendron mariesii)灌草丛(LVR)、檵木+杉木(Cunninghamia lanceolata) +白栎(Quercus fabri)灌木林(LCQ)、马尾松(Pinus massoniana) +柯(Lithocarpus glaber) +檵木针阔混交林(PLL)、柯+红淡比(Cleyera japonica) +青冈(Cyclobalanopsis Glauca)常绿阔叶林(LCC)作为一个恢复系列, 设置固定样地, 采集植物叶片、未分解层凋落物和0-30 cm土壤样品, 测定有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)含量及其化学计量比, 运用异速生长关系、养分利用效率和再吸收效率分析植物对环境变化的响应和养分利用策略。结果表明: (1)随着植被恢复, 叶片C:N、C:P、N:P显著下降, 而叶片C、N、P含量和土壤C、N含量、C:P、N:P显著增加, 其中LCC植物叶片C、N含量, 土壤C、N含量及其N:P, PLL植物叶片P含量, 土壤C:P显著高于其他3个恢复阶段, 各恢复阶段植物叶片N:P > 20, 植物生长受P限制; 凋落物C、N、P含量及其化学计量比波动较大。(2)凋落物与叶片、土壤的化学计量特征之间的相关关系较弱, 叶片与土壤的化学计量特征之间具有显著相关关系, 其中叶片C、N、P含量与土壤C、N含量、C:N (除叶片C、N含量外)、C:P、N:P呈显著正相关关系; 叶片C:N与土壤C、N含量、C:P、N:P, 叶片C:P与土壤C含量、C:N、C:P, 叶片N:P与土壤C:N呈显著负相关关系。(3)植被恢复过程中, 叶片N、P之间具有显著异速生长关系, 异速生长指数为1.45, 叶片N、P的利用效率下降, 对N、P的再吸收效率增加, LCC叶片N利用效率最低, PLL叶片P利用效率最低而N、P再吸收效率最高。(4)叶片N含量内稳态弱, 而P含量具有较高的内稳态, 在土壤低P限制下植物能保持P平衡。植被恢复显著影响叶片、凋落物、土壤C、N、P含量及其化学计量比, 叶片与土壤之间C、N、P含量及化学计量比呈显著相关关系, 植物通过降低养分利用效率和提高养分再吸收效率适应土壤养分的变化, 叶片-凋落物-土壤系统的N、P循环随着植被恢复逐渐达到“化学计量平衡”。

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39. 鄂西南亚高山湿地泥炭藓的生长与分解
刘雪飞, 吴林, 王涵, 洪柳, 熊莉军
植物生态学报    2020, 44 (3): 228-235.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0316
发布日期: 2020-02-24
摘要670)   HTML27)    PDF (1544KB)(418)    收藏

泥炭藓(Sphagnum)是湿地土壤碳的重要来源, 在土壤碳累积过程中发挥着关键作用, 但有关亚热带湿地泥炭藓生长与分解的研究鲜有报道。该研究选择鄂西南亚高山泥炭藓湿地为研究区域, 原位开展不同微生境泥炭藓的生长及其凋落物的分解实验, 室内测试凋落物的化学成分, 探讨亚热带亚高山湿地泥炭藓的生长与分解规律。结果表明: 泥炭藓在自然状态生长12个月后, 丘上和丘间两种微生境下泥炭藓的平均高度增长量分别为2.9和2.7 cm, 对应的净生产量分别为270.94和370.88 g·m -2, 生长时间与微生境对泥炭藓的高度增长量及净生产量均有显著影响, 且两者之间存在交互作用, 但是两种微生境下泥炭藓的生长变化过程不同; 两种微生境下泥炭藓的平均生长速率(2017年7-10月)为0.33 mm·d -1, 其生长速率高于寒温带地区。另外, 分解时间对泥炭藓的分解量有显著影响, 其残留率随时间增加表现为先减少后增加的趋势。12个月后, 丘间、丘上和水坑3种微生境下最终残留率分别为100.67%、90.54%和85.63%。凋落物中碳含量、碳氮比和多酚含量相比初始值均有所下降, 氮含量则为增加。同时, 微生境对凋落物分解的影响取决于分解时间。分解3个月时, 微生境之间凋落物的分解量差异显著, 其他时间段差异不明显。

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40. 亚热带不同树种凋落叶分解对氮添加的响应
陈思路, 蔡劲松, 林成芳, 宋豪威, 杨玉盛
植物生态学报    2020, 44 (3): 214-227.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0299
发布日期: 2020-04-30
摘要688)   HTML36)    PDF (1403KB)(410)    收藏

为探究不同质量凋落物对氮(N)沉降的响应, 该研究采用尼龙网袋分解法, 在亚热带福建三明格氏栲(Castanopsis kawakamii)自然保护区的米槠(Castanopsis carlesii)天然林, 选取4种本区常见的具有不同初始化学性质的树种凋落叶进行模拟N沉降(N添加)分解实验(施N水平为对照0和50 kg·hm -2·a -1)。研究结果表明: 在2年的分解期内, 对照处理的各树种凋落叶的分解速率依次为观光木(Michelia odora, 0.557 a -1)、米槠(0.440 a -1)、台湾相思(Acacia confusa, 0.357 a -1)、杉木(Cunninghamia lanceolata, 0.354 a -1); N添加处理凋落叶分解速率依次为观光木(0.447 a -1)、米槠(0.354 a -1)、杉木(0.291 a -1)、台湾相思(0.230 a -1), 除杉木凋落叶外, N添加显著降低了其他3种凋落叶分解速率。N添加不仅使4种树木凋落叶分解过程中的N释放减慢, 同时还抑制凋落叶化学组成中木质素和纤维素的降解; N添加在凋落叶分解过程中总体上提高β-葡萄糖苷酶(βG)和酸性磷酸酶活性, 对纤维素水解酶的活性影响不一致, 而降低β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性和酚氧化酶活性。凋落叶分解速率与凋落叶中的碳获取酶(βG)活性以及其化学组分中的可萃取物含量极显著正相关, 与初始碳浓度、纤维素和木质素含量极显著负相关, 与初始N含量没有显著相关性。凋落物类型和N添加的交互作用虽未影响干质量损失速率, 但对木质素和纤维素的降解具有显著效应。综上所述, 化学组分比初始N含量能更好地预测凋落叶分解速率, 而N添加主要通过抑制分解木质素的氧化酶(如PHO)来降低凋落叶分解速率。

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