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    2021年, 第8期
    刊出日期:2021-08-20
    新疆奇台荒漠类草地自然保护区荒漠景观(张云玲摄), 图中主要物种有梭梭、琵琶柴、膜果麻黄等。张欢等研究了奇台荒漠类草地自然保护区的主要植物群落及其特征(本期918-924页)。

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    ■ 封面照片背后的故事 | 新疆奇台荒漠类草地自然保护区——荒漠物种资源的天然“基因库”

      
    研究论文
    植被制图色彩和符号设计原则与全国植被图图例方案
    贾宁霞, 郭柯, 宋创业, 刘长成
    植物生态学报. 2021, 45(8):  809-817.  doi:10.17521/cjpe.2021.0065
    摘要 ( 919 )   全文 ( 27 )   PDF (4646KB) ( 362 )   附录附件    知识图谱   收藏
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    植被图通常采用不同的颜色并结合符号来区分不同的植被类型, 以期更加直观、清晰地将植被类型信息传达给读者。如何通过色彩和符号的合理搭配来区分不同的植被类型是植被制图中的关键步骤, 尤其是对于植被类型较丰富的区域, 植被图的色彩和符号设计更为复杂。植被图图例系统建立在植被分类系统之上, 近10余年来我国的植被分类系统得到了进一步的发展和完善, 因此, 非常有必要在最新的植被分类系统基础上, 提出一套植被制图色彩和符号设计方案, 用以指导当前的植被制图工作。该研究整理了地图学、植被图以及其他专题地图色彩和符号设计的要求, 提出了植被制图的色彩和符号设计原则。在最新的植被分类系统基础上, 采用颜色三属性(色调、明度、饱和度)及符号的基本视觉变量(形状、尺寸、方向、色彩、密度、亮度)的变化及其组合, 依据色彩和符号设计的系统性、科学性、象征性等原则, 对中国植被分类系统高级分类单位中的植被亚型, 进行了标准化配色和符号设计, 旨在为植被制图工作者及新一代1:50万植被图编研提供理论依据和参考, 提升植被制图的效率和质量。

    草地利用方式对温性典型草原优势种植物功能性状的影响
    张景慧, 王铮, 黄永梅, 陈慧颖, 李智勇, 梁存柱
    植物生态学报. 2021, 45(8):  818-833.  doi:10.17521/cjpe.2020.0373
    摘要 ( 717 )   全文 ( 18 )   PDF (1260KB) ( 476 )   知识图谱   收藏
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    当外界环境发生变化后植物能够改变自身功能性状及时调整适应策略, 因此植物功能性状能够有效地反映植物对草地利用变化的响应, 然而在内蒙古草原从植物功能性状角度开展草地利用方式影响的研究略少。该研究以内蒙古典型草原大针茅(Stipa grandis)、羊草(Leymus chinensis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和冷蒿(Artemisia frigida) 4种主要优势种为研究对象, 探讨在长期自由放牧、割草、短期围封和长期无干扰的影响下优势种植物功能性状的差异, 以期从功能性状视角, 揭示植物在受到外界干扰后的适应策略, 旨为天然草地的可持续管理提供基础数据支持和科学依据。结果表明: 1)除糙隐子草外, 在长期放牧后内蒙古典型草原优势植物植株高度、根长和植物碳氮含量降低, 这些性状的变化能够使植物个体小型化, 适口性降低, 表明植物通过逃避放牧的策略适应长期自由放牧的干扰; 在割草管理方式下, 优势种的高度和比叶面积有增加的趋势, 其中冷蒿的氮含量对割草响应最敏感, 其根、茎、叶中的氮含量均在割草样地最低; 围封和长期无干扰处理下植物的碳氮含量增加, 表明在干扰强度降低后, 植物通过功能性状的改变从资源获取策略向资源储藏策略转变。2)对优势种功能性状集合分析表明, 糙隐子草具有较低的植株高度和较高的比叶面积, 冷蒿具有较高的木质素含量和氮含量, 这些性状能够使两种植物被家畜采食量减少, 并保证其具有较强的再生能力, 这可能是糙隐子草和冷蒿耐牧的原因; 大针茅具有最高的植株高度、最大的叶片干物质含量, 以及最高的茎、叶纤维素含量, 说明大针茅是非常典型的竞争物种, 在干扰较低的条件下, 大针茅采取竞争策略对其他物种产生较大的竞争压力可能是其占优势的重要原因。

    祁连山青海云杉物候表型的空间分异及其内在机制
    杜军, 王文, 何志斌, 陈龙飞, 蔺鹏飞, 朱喜, 田全彦
    植物生态学报. 2021, 45(8):  834-843.  doi:10.17521/cjpe.2021.0100
    摘要 ( 398 )   全文 ( 7 )   PDF (529KB) ( 140 )   知识图谱   收藏
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    量化种群水平植物物候空间分异的遗传表达与表型可塑性, 对于合理预测气候变化对植物动态的影响具有重要实践意义。该研究以祁连山广泛分布的优势常绿针叶树种——青海云杉(Picea crassifolia)为研究对象, 通过对排露沟流域5个海拔带20个样地的156株样树进行连续两年的物候过程监测, 研究了物候表型的空间分异规律, 结合同质园移植实验, 解析了物候空间分异的遗传分化成分, 并借助岭回归和Lasso回归分析, 探讨了环境因子对非遗传分化部分(即表型可塑性)的调控作用。研究发现: 青海云杉表观物候期均随海拔升高而呈现推迟的趋势(每100 m 0.57-1.36 d), 这种空间分异体现了一定程度的种源效应(即遗传分化现象), 其所占比例平均为20.8%, 且年际之间基本维持在相对稳定的水平; 同时, 研究发现同质园内来自高海拔的种群的春季物候期要明显早于低海拔种群, 这可能与高海拔种源的芽分化需要较低的季前热量积累阈值有关; 物候格局与环境因子关系的分析结果显示, 除海拔影响外, 季前热量积累、季前降水量、冻害发生频率对于解释物候动态起到了关键的指示作用。

    三峡库区不同消落带下中华蚊母树群落特征及其与土壤环境因子的关系
    黄杰, 李晓玲, 王雪松, 杨进, 黄成名
    植物生态学报. 2021, 45(8):  844-859.  doi:10.17521/cjpe.2020.0311
    摘要 ( 380 )   全文 ( 8 )   PDF (1180KB) ( 181 )   知识图谱   收藏
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    中华蚊母树(Distylium chinense)是华中地区特有种, 在三峡库区局部地段占优势形成群落。对三峡库区不同生境下中华蚊母树群落特征及其与土壤环境因子的关系进行研究可为其保护及消落带植被恢复提供科学依据。运用数据分类和排序等方法, 对中华蚊母树群落物种组成、植物区系、物种多样性及其与土壤环境因子的关系进行研究。结果表明, 共发现维管植物56种, 隶属于36科54属, 植物区系以世界分布、泛热带分布和北温带分布为主, 生活型以草本和灌木为主。自然消落带灌木层重要值最大的是中华蚊母树, 草本层重要值最大的是藤本植物地果(Ficus tikoua), 主要伴生种为具有一定水淹耐受性的灌木和多年生草本, 如小梾木(Swida paucinervis)、白茅(Imperata cylindrica)等; 反季节消落带灌木层仅中华蚊母树一种, 草本层重要值最大的物种是狗牙根(Cynodon dactylon), 主要伴生种为苍耳(Xanthium sibiricum)、苘麻(Abutilon theophrastic)等一年生草本。双向聚类分析将调查的6个样地分为四大类群: 中华蚊母树+小梾木群落、中华蚊母树+地果群落、中华蚊母树+细叶水团花(Adina rubella)群落、中华蚊母树+狗牙根群落。典范对应分析表明, 海拔高度和土壤pH是影响中华蚊母树群落物种分布的主要环境因子, 土壤有机质、全氮、全磷和速效钾含量是次要因素, 但它们是影响群落物种多样性指数的主要因子, 其中土壤氮是群落的限制因子。因此, 在反季节消落带植被重建中, 对中华蚊母树群落进行构建时, 除考虑细叶水团花、小梾木等作为高海拔消落带伴生物种外, 还应增加土壤氮和钾的供给, 使中华蚊母树群落保持较高的物种多样性, 维持消落带生态系统稳定。

    内生真菌感染对宿主羽茅及邻生植物抗病性的影响
    石新建, 张靖歆, 秦天姿, 刘金铭, 高玉葆, 任安芝
    植物生态学报. 2021, 45(8):  860-869.  doi:10.17521/cjpe.2021.0132
    摘要 ( 236 )   全文 ( 2 )   PDF (1562KB) ( 151 )   附录附件    知识图谱   收藏
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    Epichloë内生真菌能够影响宿主植物的抗病性, 但目前关于内生真菌感染对宿主邻生植物抗病性影响的研究很少。该研究首先调查了内蒙古呼伦贝尔天然草地中植物病害发生情况, 发现在常见牧草中禾本科植物病害最为严重, 其中感染内生真菌的羽茅(Achnatherum sibiricum)的总病情指数最低。进一步比较了与羽茅邻生及非邻生植物的病害差异, 结果显示羽茅显著降低了邻生羊草(Leymus chinensis)、狼针草(Stipa baicalensis)和冰草(Agropyron cristatum)的褐斑病病情指数。为探究羽茅对邻生植物病害的影响是否与其内生真菌有关, 分别从内生真菌发酵液、离体叶片和植株层面进行了室内验证试验。结果表明: 羽茅的2种内生真菌Epichloë gansuensisEpichloë sibiricum发酵液显著抑制了新月弯孢(Curvularia lunata)、根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)、核盘菌(Sclerotinia sclerotioru)和三叶草核盘菌(Sclerotinia trifoliorum)的生长; 对于离体叶片, E. gansuensisE. sibiricum显著减小了宿主叶片受4种病原真菌侵染后的病斑长度。在新月弯孢和根腐离蠕孢的植株接种条件下, 内生真菌显著降低了宿主羽茅及邻生植物羊草的病害程度。该研究首次发现并验证了羽茅内生真菌对邻生禾草抵御褐斑病有一定的增益作用。

    黑沙蒿光合能量分配组分在生长季的相对变化与调控机制
    靳川, 李鑫豪, 蒋燕, 徐铭泽, 田赟, 刘鹏, 贾昕, 查天山
    植物生态学报. 2021, 45(8):  870-879.  doi:10.17521/cjpe.2021.0146
    摘要 ( 292 )   全文 ( 5 )   PDF (1018KB) ( 225 )   知识图谱   收藏
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    为了探明典型荒漠灌木优势物种黑沙蒿(俗名油蒿, Artemisia ordosica)光合过程能量中分配对环境波动的相对变化及其长期调节机制, 该研究于2018年4-10月在宁夏盐池毛乌素沙地, 同时使用MONITORING-PAM多通道荧光监测仪和LI-6400XT便携式光合测量仪对黑沙蒿叶片的最小荧光产量(Fo)、最大荧光产量(Fm)、稳态荧光产量(Fs)、光下最大荧光产量(Fm′)、净光合速率(Pn)、暗呼吸速率(Rd)、蒸腾速率(E)和叶片气孔导度(gs)进行现场测定, 在实验室内计算比叶面积(SLA)、单位面积氮含量(Narea)、叶绿素含量(CChl)和叶绿素a/b (Chl a/b), 分析黑沙蒿光合过程能量分配中固碳耗能占比(ΦA)、光呼吸耗能占比(ΦPR)、调节性热耗散耗能占比(ΦNPQ)和非调节性热耗散耗能占比(ΦNO)与环境参数和叶性状参数之间的关系以及能量分配各组分之间的相对变化。结果表明, 光化学反应组分(ΦAΦPR)和热耗散组分(ΦNPQΦNO)之间呈负相关竞争关系, 两组分内部呈正相关协同关系, EΦAΦPR正相关, 和ΦNPQΦNO负相关。在低土壤含水量(SWC)和高饱和水汽压差(VPD)环境条件下, 黑沙蒿ΦAΦPRSLA显著降低, ΦNPQΦNO显著增加。研究认为, 在长期干旱或高蒸散条件下, 黑沙蒿通过降低SLA等途径避免水分的过度流失, 同时将部分过剩光能由光呼吸代谢途径转移到热耗散组分进行耗散。波动环境下黑沙蒿形态性状的变异和光合过程能量分配的长期调节机制, 反映了其利用形态与生理的协同可塑性对逆境的适应。

    不同去趋势方法对基于Dendrometer数据的茎干水分动态分析的影响——以白扦为例
    薛峰, 江源, 董满宇, 王明昌, 丁新原, 杨显基, 崔明皓, 康慕谊
    植物生态学报. 2021, 45(8):  880-890.  doi:10.17521/cjpe.2021.0025
    摘要 ( 437 )   全文 ( 5 )   PDF (865KB) ( 157 )   知识图谱   收藏
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    树木茎干半径变化记录仪(Dendrometer)监测的高精度数据不仅包括木质部的年内径向生长过程, 还包含由茎干水分的消耗和补充引起的可逆变化。然而, 不同的年内生长去趋势方法获得的茎干水分波动之间的差异性仍缺乏对比研究。基于芦芽山北坡针叶林下限白扦(Picea meyeri) 2015年生长季的茎干半径变化和环境因子的实时监测数据, 使用Gompertz生长模型(GPZ)、线性生长模型(LG)、零生长模型(ZG)、日值法(D)和茎干循环法(SC)模拟并去除茎干年内的生长趋势, 然后提取5种不同类型树木水分缺乏引起的茎干收缩(TWDGPZTWDLGTWDZGTWDDTWDSC)以表征茎干水分亏缺, 并进一步对比分析了不同茎干水分亏缺序列对环境中水分状况的响应特征。研究发现: (1)不同去趋势方法计算的茎干水分亏缺的趋势和幅度有所差异, 可聚类为3组: TWDLGTWDZGTWDGPZ以及TWDDTWDSC。同组或聚类距离接近的序列在生长季内每个月份都展现出显著的相关性。然而, TWDLGTWDZGTWDGPZTWDDTWDSC在8月份相关性较弱。(2) TWDDTWDSC与空气饱和水汽压差(VPD)的正相关关系比TWDGPZTWDLGTWDZG更加稳定, 且具有更大的相关系数。5种茎干水分亏缺序列和土壤含水量(SWC)的关系在生长季内变化很大。(3)不同去趋势方法的茎干水分亏缺都随着水分胁迫程度(VPD/SWC)升高而显著增长。当胁迫程度较低时, TWDSCVPD/SWC的变化最为敏感(R2 = 0.39, p < 0.001), 但是与TWDZG差别不大(R 2 = 0.37, p < 0.001); 当胁迫程度较高时, TWDZGVPD/SWC的敏感性最高(R 2 = 0.59, p < 0.001)。综合对比来看, 零生长模型是比较适合研究区白扦生长季内茎干水分波动的去趋势方法, 其可为干旱胁迫条件下预测研究区树木的茎干水分动态及特征提供科学 依据。

    冬季增温和减雪对黄土高原典型草原土壤养分和细菌群落组成的影响
    毛瑾, 朵莹, 邓军, 程杰, 程积民, 彭长辉, 郭梁
    植物生态学报. 2021, 45(8):  891-902.  doi:10.17521/cjpe.2021.0085
    摘要 ( 501 )   全文 ( 12 )   PDF (2637KB) ( 224 )   知识图谱   收藏
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    冬季增温和积雪变化可改变土壤-微生物系统结构和功能。微生物作为陆地生态系统关键生物因子, 发挥着调控土壤养分循环的重要作用, 并对环境扰动, 特别是冬季气候变化十分敏感。开展半干旱区典型草原土壤养分和微生物特性对冬季气候变化的响应研究, 对预测未来气候变化情景下草地生态过程和功能变化意义重大。该研究以宁夏云雾山国家级自然保护区半干旱草原为研究对象, 于冬季布设增温、减雪、增温减雪互作及对照4种处理, 探究了黄土高原典型草原0-5 cm土层土壤养分、酶活性、土壤细菌群落组成对冬季温度和积雪变化的响应规律。结果表明: (1)冬季增温、减雪及互作均提高了0-5 cm土壤温度, 降低了土壤相对湿度, 但却显著增加了土壤冻融循环次数; (2)与对照相比, 不同处理整体上降低了微生物生物量及其多样性, 降低了土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)、碱性磷酸酶(AKP)活性, 增加了土壤有机碳、全氮、速效磷及铵态氮含量, 硝态氮含量有所下降; (3)研究区土壤细菌以酸杆菌门、变形菌门、放线菌门、芽单胞菌门为主, 优势菌纲以酸杆菌纲、γ-变形杆菌纲、嗜热油菌纲及σ-变形菌纲为主。冗余分析显示, 速效磷含量对细菌群落构成影响最显著, 对群落变异的解释度为21.3%。总之, 冬季气候变化可通过影响土壤温湿度, 特别是冻融循环进而作用于土壤养分循环、酶活性和土壤细菌多样性变化, 这些结果对丰富和拓展气候变化对草地生态系统影响过程与机制的认识, 准确预测典型草原中长期动态变化具有重要意义。

    油松人工林火烧迹地早期土壤入渗动态
    秦倩倩, 邱聪, 郑大柽, 刘艳红
    植物生态学报. 2021, 45(8):  903-917.  doi:10.17521/cjpe.2020.0421
    摘要 ( 321 )   全文 ( 5 )   PDF (1090KB) ( 149 )   知识图谱   收藏
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    土壤入渗是决定雨水或融水通过地表再分配给土壤的关键, 影响着森林生态水文过程。为研究北京油松(Pinus tabulaeformis)人工林火烧迹地早期土壤入渗特征及其结构性控制因素, 在火灾发生(2019年3月)的当年对火烧和对照样地的0-20 cm土壤进行为期8个月(5-12月)的采集, 测定分析土壤结构和入渗对火烧干扰的响应及随土壤深度和时间的变化, 并通过路径分析探讨火烧和土壤结构性质对土壤入渗的作用机制。结果表明: 1)土壤各结构指标(除小团聚体外)随土壤深度和时间变化总体具有浅层>深层和6-8月>其他月份的趋势。火烧改变了土壤结构原有的垂直分布特征和季节动态规律, 火烧后2个月土壤>5、2-5和1-2 mm团聚体含量和容重显著增加, 其余指标均显著减少。随土层加深和时间推移, 火烧的作用减弱, 但与土壤深度和时间变化具有明显的交互效应。2)土壤入渗特征随土壤深度变化缓慢, 但随时间变化显著, 表现为雨水较多且出现强降雨事件的8月土壤初渗速率、稳渗速率、入渗总量和饱和导水率最大。火烧后0-5 cm和6-9月的土壤入渗过程与对照相比差异较大, 各月土壤入渗特征均下降, 出现峰值时间提前1-2个月。3)火烧显著影响土壤结构性质, 而土壤入渗性主要受土壤结构性质的直接影响。在未受火烧干扰的情况下, 土壤的入渗性受到土壤团聚体、容重和持水量的正效应以及孔隙度的负效应, 有机质含量和初始含水率对入渗性的直接影响均不显著, 但有机质含量可以通过影响孔隙度或持水量间接影响入渗性。火烧后土壤初始含水率是唯一显著且直接影响入渗性的因素, 且初始含水率越高, 土壤入渗越慢。综上所述, 火烧会改变或解耦火烧迹地早期土壤结构对土壤入渗及其内部的作用程度及途径而间接影响土壤入渗。

    资料论文
    新疆奇台荒漠类草地自然保护区主要植物群落及其特征
    张欢, 张云玲, 张彦才, 阎平
    植物生态学报. 2021, 45(8):  918-924.  doi:10.17521/cjpe.2020.0333
    摘要 ( 675 )   全文 ( 24 )   PDF (3307KB) ( 355 )   附录附件    知识图谱   收藏
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    该文调查了新疆奇台荒漠类草地自然保护区的主要植被类型, 通过对65个样地的样方数据分析, 量化描述了该保护区的主要植物群落特征。该保护区内主要包括梭梭荒漠(Haloxylon ammodendron Semi-Arbor and Shrub Desert Alliance)、膜果麻黄荒漠(Ephedra przewalskii Simi-Arbor and Shrub Desert Alliance)、裸果木荒漠(Gymnocarpos przewalskii Simi-Arbor and Shrub Desert Alliance)、红砂荒漠(Reaumuria soongarica Simi-Arbor and Shrub Desert Alliance)、戈壁藜荒漠(Iljinia regelii Semi-Shrub and Herb Desert Alliance)、短叶假木贼荒漠(Anabasis brevifolia Semi-Shrub and Herb Desert Alliance)、短穗柽柳落叶阔叶灌丛(Tamarix laxa Deciduous Broadleaf Shrubland Alliance)、盐爪爪荒漠(Kalidium foliatum Semi-Shrub and Herb Desert Alliance)、灌木亚菊荒漠(Ajania fruticulosa Semi-Shrub and Herb Desert Alliance)、芨芨草草地(Achnatherum splendens Tussock Grassland Alliance)、窄颖赖草草地(Leymus angustus Rhizome Grassland Alliance)和芦苇草地(Phragmites australis Rhizome Grassland Alliance)共12个主要群系, 并进一步划分出15个群丛。


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