盐沼湿地具有很高的碳捕获与存储能力, 是缓解全球变暖的有效蓝色碳汇(蓝碳)。未来气候变暖和海平面上升可能增加盐沼湿地的固碳能力, 其蓝碳功能越来越受到国际社会的重视。该文重点围绕盐沼湿地蓝碳形成的关键过程、光合碳分配过程及影响机制、碳沉积埋藏特征及其来源解析、盐沼湿地土壤碳库稳定性及其微生物机制、盐沼湿地蓝碳过程动态模拟及其增汇潜力等5个方面进行综述。在此基础上, 针对当前研究的不足, 提出今后的研究中需要进一步探究盐沼湿地植被海陆梯度分布格局对碳吸收能力和碳分配的影响, 土壤有机碳沉积和埋藏速率及其对全球变化的响应, 盐沼湿地土壤碳库的稳定性及其横向碳流动, 气候变化和海平面上升背景下盐沼湿地蓝碳模拟与增汇潜力评估, 以及盐沼湿地蓝碳的增汇技术和途径。以期为深入理解盐沼湿地蓝碳形成过程与机制, 预测全球变化背景下盐沼湿地蓝碳功能的潜在变化趋势和制定蓝碳增汇途径提供理论支持, 助力碳达峰、碳中和目标实现。

参考温度的参数化过程一直是三温模型反演蒸散发及其蒸发、蒸腾组分的关键和难点。该研究基于典型城市草坪的波文比与热红外观测数据, 对三温模型植被蒸腾子模型中涉及的输入变量进行敏感性分析和误差分析, 确定对三温模型反演植被蒸腾精度最为关键的变量, 而后量化和对比输入变量参数化方法对三温模型计算草坪蒸腾的影响, 由此确定最佳的参考温度取值。结果表明: 1)参考叶片温度选择为整个纸片温度的最大值时反演效果最好(R² = 0.91, 均方根误差(RMSE) = 0.078 mm·h^-1); 2)采用植被冠层温度的最大值为参考温度时, 直接假定了植被最高温度冠层蒸腾为0 (实际存在一定的蒸腾速率), 所以容易低估实际蒸腾量, 造成三温模型反演精度略低于取值参考叶片温度最大值的方法, 但反演效果仍然较好(R² = 0.87, RMSE = 0.080 mm·h^-1)。因此, 考虑到参考叶片设置的局限性, 如果在实际应用中无法或者没有实际测量参考叶片温度时, 使用植被最大温度为参考温度也可达到较好的反演效果。

放牧是影响草地植被空间异质性的重要生物驱动因素。大型草食动物会通过采食、践踏和排泄粪便等方式影响草地植被空间异质性。同时, 植物群落高度是重要的草地结构参数, 但目前关于不同放牧方式对草地植物群落高度空间异质性的研究较少。该研究基于传统及地统计学方法, 设置未放牧(NG)、牛单牧(CG)、羊单牧(SG)、牛羊混牧(MG) 4种处理, 探究科尔沁沙质草地植物群落高度空间异质性对不同放牧方式的响应。结果表明: 研究样地内植物群落平均高度为SG (38.86 cm) > NG (21.01 cm) > MG (17.29 cm) > CG (13.36 cm)。各处理下变异系数的结果均为中等变异, 且变异范围在37.82%-66.97%之间, 依次为NG > MG > CG > SG。通过对半方差函数参数进行最适模型拟合, NG、MG、CG、SG 4种处理分别对应球状模型、指数模型、线性模型、线性模型, 且结构比大小为MG (82.7%) > NG (80.3%) > SG (40.2%) > CG (39.1%)。此外, 采用Kriging插值法和分形维数对研究样地内植物群落高度空间格局分析表明, NG样地中植被高度呈现斑块化空间分布特征, MG维持了植被群落高度斑块化的空间格局, CG、SG则均质化植被群落高度空间格局。各放牧处理中分形维数(D₀)均较接近2, 即各放牧样地内植被高度格局简单, 空间结构较好。综上所述, 牛羊混牧能够维持草地植物群落高度的空间异质性, 而牛单牧和羊单牧则降低了其空间异质性, 由此建议科尔沁沙质草地可采取牛羊混合放牧的管理制度来维持草地植被空间异质性, 进而可能间接促进草地动物多样性。

附生维管植物是热带森林中重要的特征性组分, 研究附生维管植物对宿主树的选择性对热带森林生物多样性及生态系统保护有重要意义。该研究以海南热带雨林国家公园霸王岭片区热带云雾林中的附生维管植物为研究对象, 通过设置21个20 m × 20 m的固定样地, 调查样地内所有胸径>1 cm的乔、灌木的数量、种类、胸径、植株高、基质类型及其上生长的附生维管植物的数量、种类, 用混合线性模型、单因素方差、附生选择性指数分析附生维管植物分布与宿主树种、胸径、高度、基质类型(裸树皮、苔藓、凋落物及土壤)的关系。结果表明: 在热带云雾林8 400 m²样地内, 附生维管植物共计51种2 650株, 附生兰科植物和附生蕨类植物为优势类群, 附着在10.6%的个体木上; 附生维管植物多度和丰富度与宿主树胸径显著正相关; 多度较大的琼崖石韦(Pyrrosia eberhardtii)、流苏贝母兰(Coelogyne fimbriata)、阴石蕨(Davallia repens)、蔓九节(Psychotria serpens)对宿主树种表现出一定的选择性, 显著偏好1-4个树种; 附生维管植物对轻基质类型(苔藓植物)也存在显著偏好, 70%以上的附生维管植物生存在苔藓基质上。

花粉来源影响着植物的生殖成功和种群的遗传结构, 母体效应则有利于子代适应母代经历的环境。然而, 气候变暖背景下, 花粉来源联合母体效应对植物生殖成功的影响仍不明了。该研究以兼性异交的中国特有植物红雉凤仙花(Impatiens oxyanthera)为研究对象, 采用双因素随机区组设计, 设置母代增温(+0 ℃和+2 ℃)嵌套子代增温(+0 ℃、+2 ℃和+4 ℃)共6种实验处理, 探讨不同母代增温条件下子代增温对红雉凤仙花花粉来源限制的影响。结果显示: 红雉凤仙花异交的结实率和种子数均高于自交的相应值, 且随着子代增温幅度提升, 这2个值均呈现不同程度降低, 特别是自交结实率和种子数随子代增温明显降低, 而母代增温则减缓了自交引起的生殖成功率降低的效应。上述结果说明, 红雉凤仙花异交生殖成功率大于自交。子代增温显著降低了兼性异交植物自交的适合度, 母代增温可以减缓这种不利影响, 从而表现出对增温的跨代适应性。

早春降雨事件是影响荒漠短命植物生长的重要因子, 为了解古尔班通古特沙漠积雪完全融化后早春首次降雨时间及降雨量对短命植物光合生长的影响。该研究选取两种优势短命植物尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrhinchum)和琉苞菊(Centaurea pulchella)为研究对象, 设置3个首次降雨时间(积雪完全融化后第10、20和30天)和3个降雨水平(5、10和15 mm), 探究两物种的形态、生物量及光化学效率的响应差异。结果显示: 积雪完全融化后第10天进行首次降雨处理时, 随着首次降雨量的增加, 尖喙牻牛儿苗的叶面积和总生物量呈显著增加趋势, 最大光化学效率呈下降趋势。在第20和30天进行首次降雨处理时, 尖喙牻牛儿苗和琉苞菊的叶面积均呈显著增加趋势。在积雪完全融化后5 mm降雨处理时, 随着首次降雨时间的延迟, 尖喙牻牛儿苗和琉苞菊的最大光化学效率呈先下降后上升趋势; 10 mm降雨处理时, 尖喙牻牛儿苗的冠根比降低, 根长和总生物量呈先增加后下降趋势, 琉苞菊的根长呈显著增加趋势; 15 mm降雨处理时, 尖喙牻牛儿苗的叶面积、冠根比和最大光化学效率呈显著增加趋势; 琉苞菊的冠根比和最大光化学效率呈下降趋势, 总生物量呈显著增加趋势。尖喙牻牛儿苗和琉苞菊的根长分别与0-5 cm和5-10 cm土壤含水量呈显著正相关关系。这说明早春首次降雨量比首次降雨时间更能影响植株生长, 但不同物种对降雨格局变化的响应不一致, 这可能通过影响早春短命植物的形态特征, 进而影响早春荒漠生态系统的稳定性。

生境异质性是影响植物生长发育的重要因素。植物木质部水力系统是土壤-植物-大气连续体的主要通路, 直接影响植物的基本行为和功能, 同时也反映了植物对环境变化的适应性。为对比天目山3种裸子植物枝条木质部水力功能、机械和解剖结构性状在不同生境(自然生境与人工生境)的差异, 揭示裸子植物对不同生境的适应机制, 该研究以金钱松(Pseudolarix amabilis)、杉木(Cunninghamia lanceolata)和雪松(Cedrus deodara)为研究对象, 测定枝木质部导水率、栓塞抗性(导水率损失50%时的水势)、机械以及解剖结构性状。结果发现: 1)人工生境植株比自然生境植株水力效率弱, 但栓塞抗性强。2)自然生境雪松木质部导水系统存在效率-安全权衡; 不论自然还是人工生境杉木、金钱松木质部导水系统均无效率-安全权衡。3)人工生境雪松和金钱松木质部存在机械-安全权衡。相比人工生境, 土壤水分有效性低的自然生境中, 植物采用增大纹孔膜直径来提高水力效率, 此外, 还可通过增加木材密度、扩大管胞直径来避免栓塞带来的威胁。

绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)对高浓度铵(NH⁺₄)具有较高的耐受性, 是处理养殖废水的优选植物。探究外源铵对绿狐尾藻光合色素组成及氮(N)、磷(P)化学计量学特征的影响, 对提高绿狐尾藻人工湿地系统的处理效率具有重要意义。该研究设置0、0.1、1、5、15、30 mmol·L^-1 6个NH₄⁺浓度, 室内培养21天, 测定分析不同铵浓度下绿狐尾藻叶绿素含量、N含量、P含量和N:P的变化特征。结果表明, 随外源铵浓度增加, 绿狐尾藻的相对茎高和相对生物量先升高后降低, 且通过拟合曲线方程发现, 外源铵在16.22和12.58 mmol·L^-1时, 其相对茎高和相对生物量达到最大值。随外源铵浓度的增加, 绿狐尾藻叶片叶绿素含量显著降低, 而茎中叶绿素含量增加, 且叶绿素a含量变化的幅度比叶绿素b大, 但对叶绿素a/b影响不显著, 仅在5 mmol·L^-1处理时茎叶绿素a/b显著下降。随外源铵浓度增加, 与CK相比, 叶片和茎的N含量分别显著增加了85%-235%和127%-373%, 叶片P含量增幅为49%-51%。当外源铵浓度不大于15 mmol·L^-1时, 叶片和茎的N含量、N:P增加速度较快, 且相对茎高和相对生物量增长较快。相关分析表明, 叶片N、P含量和N:P与总叶绿素含量呈极显著负相关关系, 而在茎中呈显著或极显著正相关关系。综上所述, 外源铵浓度在12-16 mmol·L^-1范围内时, 绿狐尾藻生长良好, 生物量更大, N和P的吸收量更高, 从而利用其构建的人工湿地可以有效去除污染废水的N、P, 达到高效净化水体的目的。

草地是我国陆地生态系统的重要组成部分, 具有重要的生产和生态功能。过去几十年来, 受气候变化和过度放牧等因素影响, 我国90%的天然草地发生不同程度退化。草地退化打破了土壤养分平衡, 影响草地生态系统的结构和功能。该研究以青藏高原高寒草地为研究对象, 基于三江源区多点采样和整个青藏高原高寒草地的meta分析相结合的手段, 解析了表层0-10 cm土壤和微生物碳氮磷含量及其化学计量特征随不同草地退化程度(未退化、中度和重度退化)的变化规律。结果显示, 草地退化整体上降低土壤有机碳、总氮和总磷含量及其化学计量比。土壤微生物碳氮含量随着退化程度的加剧而下降, 微生物磷含量不受退化的影响。微生物碳氮磷化学计量比沿退化梯度没有显著的变化规律, 且土壤和微生物元素化学计量比之间未呈现显著相关关系。以上结果表明, 草地退化致使土壤养分化学计量关系发生显著改变, 微生物群落自身却能维持一定的养分平衡。在长时间尺度上, 基于养分平衡的土壤质量提升技术可有效地促进退化高寒草地恢复, 改善其生态系统服务功能。

长期氮(N)沉降诱导了土壤养分失衡, 深刻影响着森林生态系统养分循环过程、生态功能及其可持续发展。前期研究发现N沉降下西南森林树木生长受到不同程度的磷(P)限制, 而土壤微生物是否表现出与植物养分限制特征协同的响应仍未明确。基于此, 该研究以西南山地典型人工针叶林——华山松(Pinus armandii)林为对象, 通过野外原位模拟N沉降实验, 测定了土壤有效养分供给、土壤微生物生物量(碳(C)、N、P)含量以及胞外酶活性, 结合生态酶化学计量的3种模型(比值模型、矢量分析模型与阈值元素比率模型)验证森林根际/非根际土壤中微生物是否受P养分限制。结果表明: (1) N添加下两个土壤位置(根际和非根际土壤)酸性磷酸酶(AP)活性分别显著升高52.5%和53.2%, 导致土壤酶活性N:P分别降低7.8%和4.8%; (2)矢量模型分析发现N添加下两个土壤位置的矢量角度均大于45°, 根际土壤和非根际土壤的矢量角度分别为52.2°和49.0°; (3) N添加下两个土壤位置C:P阈值(TER_C:P)显著降低, 导致C:P阈值与土壤有效C:P的比值(TER_C:P/Av_C:P)远小于1, 且根际土壤表现更明显。综上所述, 3个模型均表明N沉降加剧了土壤微生物代谢的P限制, 且根际土壤微生物P限制程度更强, 这与土壤和微生物养分含量及其化学计量特征密切相关。该研究结果可为全球气候变化下森林生态系统的适应性管理提供重要科学依据。

气候图解可以直观反映气象台站基本信息和气温、降水等气象数据, 是研究植被与气候关系的有效方式。为便于了解青藏高原不同植被区域气候特征, 进一步认识青藏高原植被与气候关系, 该文基于1951-1980年与1981-2010年青藏高原地区国家地面气象台站基本信息和各30年平均观测数据, 依据《中国植被》所述标准制作每个气象台站的气候图解。论文提供了青藏高原地区主要台站气候图解集, 包括两个30年时间段共计205幅图解。研究表明: (1)青藏高原地区气温和降水总体水平偏低, 前后30年年平均气温和年降水量整体呈上升趋势; (2)青藏高原地区各气象台站记录值随植被区域不同表现出较大差异。虽然青藏高原西部地区的气象台站数量很少, 但该数据集仍涵盖了高原面上的不同植被地带, 可有效运用于高原植被与气候关系研究, 为展示高原气候环境等提供便利。