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    2023年, 第12期
    刊出日期:2023-12-20

    极度濒危植物百山祖冷杉(Abies beshanzuensis)树干与树皮、小枝与叶(Zs. DEBRECZY和I. RACZ提供), 雄球花、球果(陈小荣摄)。百山祖冷杉目前仅存3株成年大树, 是极度濒危的国家一级保护植物、全球最受威胁的12个物种之一, 在植物地理学和生态学研究上具有重要的科学价值。杨玲等对濒危植物百山祖冷杉和资源冷杉(A. ziyuanensis)的群体进行了野外调查和基因组群体遗传研究, 澄清了长期存疑的物种划分问题, 发现湖南大院的冷杉与百山祖冷杉亲缘关系更近(本期1629-1645页)。

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    ■封面照片背后的故事 | 百山祖冷杉和资源冷杉的亲缘之谜

      
    综述
    荒漠一年生植物异时萌发研究进展
    迪力夏旦木·塔什买买提, 刘会良
    植物生态学报. 2023, 47(12):  1611-1628.  doi:10.17521/cjpe.2022.0336
    摘要 ( 517 )   全文 ( 110 )   PDF (1928KB) ( 352 )   知识图谱   收藏
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    荒漠一年生植物在严峻的环境条件下形成其特殊的萌发时间格局, 即种子异时萌发: 在特定条件下, 同胞种子群形态一致的部分种子可以即时萌发, 而另一部分仍保留在种子库中的现象。目前对荒漠一年生植物的异时萌发研究多集中在种子萌发特性、萌发后性状及繁殖分配等方面。该文系统总结了国内外种子异时萌发性的研究工作, 主要内容包括: 1)种子异时萌发的概念; 2)具有异时萌发性的一年生植物种类及分布; 3)异时萌发对植物生活史类型及模式的影响; 4)异时萌发的植株在表型响应上的不同, 如存活率、物候特征、繁殖产量、生物量分配等; 5)异时萌发的生物学和环境因素。在综述文献的基础上, 对今后的研究进行了展望, 这有助于从更深层面理解荒漠一年生植物的异时萌发特性及其适应机制。

    研究论文
    濒危植物百山祖冷杉和资源冷杉的物种划分及其遗传资源的保护
    杨玲, 梁思琪, 潘佳明, 韦金鑫, 丁涛, 蒋日红, 邵毅贞, 张宪春, 刘勇波, 向巧萍
    植物生态学报. 2023, 47(12):  1629-1645.  doi:10.17521/cjpe.2022.0295
    摘要 ( 500 )   全文 ( 84 )   PDF (2657KB) ( 232 )   知识图谱   收藏
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    物种是生物学中最基本的分类单元, 对于珍稀濒危物种而言, 物种的正确界定对于制定保护措施至关重要。分布于中国亚热带地区的百山祖冷杉(Abies beshanzuensis)、资源冷杉(A. ziyuanensis)和大院冷杉(A. dayuanensis)种群极小, 且分类上长期存在争议。现行分类依据形态和地理分布将大院冷杉归并到资源冷杉, 又将资源冷杉处理为百山祖冷杉的变种, 但分子证据不足。该研究对百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉分布区内8个种群的23株个体进行靶向捕获测序, 获得了60个单拷贝核基因中的805个单核苷酸多态性位点。种群遗传结构和历史动态分析表明, 这些个体可分为两个谱系, 分别对应于百山祖冷杉和资源冷杉, 其中资源冷杉在2.35 Ma前与百山祖冷杉和大院冷杉的共同祖先分化, 而大院冷杉与百山祖冷杉亲缘关系更近, 形成一个谱系。百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉的遗传多样性水平整体较低, 种群间存在较为明显的遗传分化(遗传分化指数0.083-0.208)。由于未检测到分化后的谱系间遗传交流, 推测分布区的碎片化是谱系间遗传交流受阻进而产生分化的主要原因。生态位比较分析结果显示百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉这群濒危冷杉分布区的年平均气温和最冷季平均气温显著高于东亚分布的非濒危冷杉物种, 因此, 该研究认为全球气候变暖是导致其濒危的关键因素。综合以上研究结果, 该研究对百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉这群植物进行新的分类处理, 将大院冷杉处理为百山祖冷杉的异名, 确认资源冷杉种的地位。在对其濒危机制深入理解的基础上, 建议在西南的横断山和秦巴山地区尝试迁地栽培实验, 同时就地人工辅助育种。

    基于叶片和土壤酶化学计量的川西亚高山岷江冷杉林养分限制海拔变化规律
    何茜, 冯秋红, 张佩佩, 杨涵, 邓少军, 孙小平, 尹华军
    植物生态学报. 2023, 47(12):  1646-1657.  doi:10.17521/cjpe.2022.0449
    摘要 ( 357 )   全文 ( 78 )   PDF (3508KB) ( 248 )   知识图谱   收藏
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    氮(N)和磷(P)养分有效性是制约森林生态系统林分生产力与碳汇功能的关键要素, 但目前对多变环境下森林生态系统养分限制特征还缺乏充分的科学认识。山地生态系统的气候、植被和土壤等环境因子沿海拔的垂直变化格局为深入认识森林养分限制及其驱动因素提供了天然的实验平台。该研究以青藏高原东缘典型的川西亚高山针叶林——岷江冷杉(Abies faxoniana)林为研究对象, 通过沿巴朗山2 850-3 200 m海拔梯度的多点取样, 从植物叶片N、P养分含量、化学计量变化和地下微生物胞外酶化学计量学的角度, 分析了海拔梯度下该区域森林养分限制特征变化规律及其主要驱动因素。结果表明: 1)随海拔升高, 叶片N、P含量降低而N:P由12.33升高至15.00, 表明随海拔升高该区域针叶林叶片生长由N限制转化为N-P共同限制, 且P限制随海拔升高而表现出增强趋势; 2)矢量模型分析发现不同海拔下根际土壤微生物胞外酶化学计量矢量角度均>45°, 且随海拔升高呈上升趋势, 表明该区域微生物受P限制, 且海拔越高土壤微生物P限制越强; 3)进一步通过Pearson相关分析和路径分析表明, 海拔引起的气温变化是驱动岷江冷杉林生态系统养分限制的主导因素。综上所述, 基于叶片和土壤微生物养分证据均表明川西亚高山针叶林生态系统总体表现出P限制程度随海拔升高而逐渐增强的趋势。

    秦岭皇冠暖温性落叶阔叶林优势树种的径级结构和数量特征
    何春梅, 李雨姗, 尹秋龙, 贾仕宏, 郝占庆
    植物生态学报. 2023, 47(12):  1658-1667.  doi:10.17521/cjpe.2023.0132
    摘要 ( 305 )   全文 ( 47 )   PDF (1120KB) ( 201 )   知识图谱   收藏
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    该研究以秦岭皇冠暖温性落叶阔叶林25 hm2森林动态监测样地为研究平台, 以样地内4个优势树种(锐齿槲栎(Quercus aliena var. acutiserrata)、栗(Castanea mollissima)、油松(Pinus tabuliformis)、华山松(Pinus armandii))为研究对象, 运用数量分析等方法对4个优势树种的年龄结构和数量动态特征进行分析, 以期揭示种群的生存现状, 预测种群的发展趋势。结果显示: 锐齿槲栎、油松和华山松种群个体数随胸径增大而减少, 幼龄林木个体数较多, 自然更新能力较强; 栗种群的径级结构呈“正态”分布, 幼龄个体少, 后期结构较稳定。栗种群小径级个体的存活率是该种群更新和发展的关键, 初步推断种子的留存情况主要受到动物取食和人为影响, 进而影响种群的更新, 因此需进一步了解栗种群种子的留存情况, 加强对小径级个体的生长监测, 提高其存活率和生存质量。锐齿槲栎、油松和华山松3个优势树种的存活曲线均更符合Deevey-II型, 其幼龄个体数具有一定优势, 但个体死亡率也较高。3个优势种群不同的生存状况反映了其生存能力的差异, 总体上表现为幼龄个体在整个种群中占据优势, 但随着时间的推移, 个体的生长存活受到周围生物与非生物环境的影响。该研究对秦岭优势树种种群数量特征等进行了详细描述, 为进一步探讨种群发展提供数据支持。

    黄土高原生物结皮对地表粗糙度和灌草植物种子二次扩散的影响
    张雪, 韩凤朋, 肖波, 沈思铭
    植物生态学报. 2023, 47(12):  1668-1683.  doi:10.17521/cjpe.2023.0072
    摘要 ( 233 )   全文 ( 40 )   PDF (3626KB) ( 100 )   知识图谱   收藏
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    生物结皮是黄土高原常见的地表覆被物, 在灌草群落下方及植被间空地上广泛发育, 深刻影响着灌草植物种子的二次扩散和定居, 但目前针对生物结皮对种子二次扩散影响的研究较少, 且种子二次扩散的主导因素尚不明确。该研究以风沙土和黄绵土上的生物结皮(藻结皮和藓结皮)为对象, 以无结皮为对照, 利用倾斜摄影测量法测定了地表粗糙度, 并通过风力扩散实验测定地表粗糙度对6种不同形态灌草植物种子的移位率、损失率和扩散距离的影响, 继而结合Spearman相关性分析, 研究灌草种子在生物结皮表面扩散的主导因素。研究结果表明: (1)与无结皮相比, 风沙土藻结皮和藓结皮的地表粗糙度分别增加了6.69倍和6.13倍, 黄绵土上分别增加了2.52倍和1.45倍。(2)风沙土上, 干燥条件下的地表粗糙度比湿润条件下增加了26.56%, 而在黄绵土上则降低了9.42%。(3)在干燥条件下, 风沙土生物结皮的地表粗糙度比黄绵土上增加了16.84%, 湿润条件下则降低了16.38%。(4)风沙土上, 种子在生物结皮表面的移位率、损失率和扩散距离分别比无结皮降低了77.1%、95.4%和72.2%, 在黄绵土上则分别降低了76.5%、93.8%和66.8%。土壤类型和干湿条件对生物结皮上种子扩散特征的影响不显著。(5)种子移位率、损失率和扩散距离与地表粗糙度极显著负相关, 种子移位率和损失率与土壤含水量显著负相关, 种子损失率和扩散距离均与种子密度显著负相关。综上, 黄土高原生物结皮主要通过增加地表粗糙度阻碍种子扩散, 增强种子聚集, 进而影响黄土高原灌草植被的空间分布特征与群落动态。

    珍稀濒危植物大苞山茶种群结构与动态特征
    林春惠, 顾惠怡, 叶钦良, 张志坚, 钟智明, 易绮斐
    植物生态学报. 2023, 47(12):  1684-1692.  doi:10.17521/cjpe.2022.0488
    摘要 ( 335 )   全文 ( 39 )   PDF (1130KB) ( 184 )   知识图谱   收藏
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    探讨大苞山茶(Camellia granthamiana)的野外种群结构, 揭示大苞山茶种群的更新过程及发展趋势, 可为其保护及可持续利用提供科学依据。该研究以广东省紫金县内的两个大苞山茶种群作为研究对象, 通过编制静态生命表, 计算数量动态指数, 绘制存活曲线和种群生存力函数曲线, 并采用种群数量时间序列预测的方法对大苞山茶种群的结构和动态特征进行分析。主要结果如下: 1)两个大苞山茶的种群均为幼龄个体占比高的金字塔型结构, 鹿子嶂种群和杨梅坝种群的幼龄个体(I、II龄级)分别占总数的71.48%、64.32%, 但幼苗死亡率高; 2)两个种群的存活曲线均趋近于Deevey-II型, 说明大苞山茶各龄级死亡率基本相同; 3)两个种群在忽略外部干扰时的数量动态指数(Vpi)和考虑外部干扰时的数量动态指数(V′pi)均大于0, 而V′pi趋近于0, 属于不稳定的增长型种群, 其中, 杨梅坝种群的稳定性相对较好; 4)生存函数分析表明, 两个种群的生存率和累计死亡率在I、II龄级达到了平衡, V龄级后生存曲线变化幅度变小, 有限的个体开始进入生理衰退期; 5)时间序列预测的结果为: 在经历未来2、4、6、8龄级后, 每个龄级的个体数量均有不同程度的增加。综上所述, 大苞山茶种群幼龄个体死亡率高, 但仍有一定的更新潜力。野外调查中发现人为干扰对大苞山茶种群的影响较大, 应避免人为砍伐破环, 同时对幼苗进行迁地或就地保护, 提高幼苗存活率。

    不同种源刨花楠苗木生长与主要功能性状对氮添加的响应
    安凡, 李宝银, 钟全林, 程栋梁, 徐朝斌, 邹宇星, 张雪, 邓兴宇, 林秋燕
    植物生态学报. 2023, 47(12):  1693-1707.  doi:10.17521/cjpe.2022.0301
    摘要 ( 344 )   全文 ( 50 )   PDF (1429KB) ( 213 )   知识图谱   收藏
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    氮是影响植物生长的重要营养物质元素, 生物量分配模式和功能性状反映植物在不同环境中的适应性策略, 揭示不同种源个体对氮沉降的生态响应, 有助于阐明植物对氮沉降的适应机制。该研究以刨花楠(也称刨花润楠, Machilus pauhoi)典型分布区福建万木林、福建茫荡山、江西遂川、浙江建德、湖南茶陵、江西安福6个种源地的刨花楠苗木为对象, 通过设置施肥和不施肥处理, 探讨氮添加、种源及其交互作用对刨花楠苗木生物量分配与功能性状的影响。结果表明: 1)氮添加会显著促进刨花楠苗木的生物量累积及其相对生长速率, 建德种源苗木在施氮处理后长势最好; 氮添加对各种源苗木生物量分配的影响表现不同, 添加氮会显著增加建德和安福种源苗木叶质量分数及万木林和安福种源苗木的叶茎比。2)氮添加对各种源苗木叶性状的影响存在差异; 施氮会显著降低建德、茶陵和安福种源苗木的比叶面积, 增加茶陵种源苗木的叶面积及叶片氮磷比。3)各种源苗木细根主要功能性状对氮添加的响应也存在差异; 施氮会显著降低建德种源苗木的细根平均直径及遂川、建德和安福种源苗木的根组织密度, 但却会增加万木林种源苗木根组织密度、茫荡山和建德种源苗木的比根长及遂川和建德种源苗木的细根比表面积; 氮添加显著增加安福种源苗木的细根氮含量, 降低万木林、茫荡山和遂川种源苗木的细根磷含量, 并使各种源苗木细根氮磷比均显著高于对照。4)不同种源间刨花楠苗木细根和与生物量分配相关的表型可塑性相对高于叶片表型可塑性, 其中建德种源苗木的表型可塑性最高, 遂川种源苗木表型可塑性最低。5)结构方程模型表明, 种源与氮添加对刨花楠苗木生长影响显著, 氮添加通过影响叶茎比和叶片氮磷比进而对生长产生影响, 种源则通过影响其比叶面积与细根比表面积进而影响其生长。不同种源间刨花楠苗木生长、生物量分配及主要功能性状对氮添加的生态适应策略具有差异性, 其中建德种源苗木更适应外界环境的变化, 这是其长期适应种源地环境的结果。研究结果可为我国受氮沉降影响的亚热带区域开展刨花楠优良种源选择等提供理论依据。

    雌雄异株树种东北鼠李营养资源需求性别二态性
    张琦, 叶尔江·拜克吐尔汉, 王娟
    植物生态学报. 2023, 47(12):  1708-1717.  doi:10.17521/cjpe.2022.0470
    摘要 ( 280 )   全文 ( 33 )   PDF (1179KB) ( 169 )   知识图谱   收藏
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    以雌雄异株植物东北鼠李(Rhamnus schneideri var. manshurica)为研究对象, 分析不同繁殖阶段雌雄植株叶片元素含量的性别差异和动态变化, 可为雌雄异株植物性别特异性资源需求及利用策略提供理论参考。该研究在吉林蛟河天然针阔混交林内建立1块23.76 hm2的永久性固定监测样地, 于2019-2021年花期和果期(共5个繁殖阶段)选择样地内一定数量的东北鼠李雌雄植株, 测定每株的叶片营养元素(氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼)含量, 比较东北鼠李雌雄植株在不同繁殖阶段叶片各营养元素含量的差异及动态变化; 并计算各个繁殖阶段雌雄植株的花、果生物量, 利用方差分析方法检验雌雄植株各个繁殖阶段的花果生物量差异, 以分析雌雄植株叶片营养元素出现性别差异及动态变化的背后机制。结果表明: (1)东北鼠李雌雄植株的叶片营养元素含量具有显著的性别差异, 但这种性别差异仅在某些繁殖阶段存在。在2019年花期, 雌雄植株的各叶片元素含量均无显著差异, 2021年花期, 雌株叶片的磷含量显著小于雄株。在2019年果期, 雌株叶片的磷、钾含量显著小于雄株; 而在2020年果期, 雌株叶片的氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼含量均显著大于雄株; 在2021年果期, 雌株叶片的磷、钾、镁含量均显著大于雄株。(2)无论2019年还是2021年花期, 雄株的花生物量及花数均显著大于雌株。(3)果期雌株果数和果生物量大小排序为: 2020年> 2021年> 2019年。对不同繁殖阶段叶片营养元素含量进行分析, 发现东北鼠李雌雄植株的叶片各营养元素含量存在性别差异, 然而这种性别差异在不同繁殖阶段表现不同。在花期, 雌雄植株叶片元素含量性别差异不明显, 表明雄株并不会因为大量开花造成的高繁殖投入增加叶片元素含量储存; 而在果期, 雌株的叶片营养元素含量受其繁殖活动影响, 在结实较为丰厚的年份增加元素储存, 雌雄植株叶片营养元素含量的性别差异会更为显著。表明东北鼠李雌雄植株营养元素含量的性别二态性表现程度可能受植物个体所处繁殖阶段的影响和限制, 并且雌性个体繁殖资源投入越大, 这种性别二态性的表现就会越明显。

    磷饥饿下硅藻光系统II光化学反应及其对高光强的响应
    刘海燕, 臧纱纱, 张春霞, 左进城, 阮祚禧, 吴红艳
    植物生态学报. 2023, 47(12):  1718-1727.  doi:10.17521/cjpe.2022.0448
    摘要 ( 203 )   全文 ( 37 )   PDF (1352KB) ( 132 )   知识图谱   收藏
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    海洋暖化导致海水上部混合层变浅, 使营养盐限制情况加剧, 也导致硅藻接收到的阳光辐射量增加。高光及营养盐限制的双重胁迫会影响硅藻的光合产量。该研究主要探索硅藻应对磷饥饿及高光胁迫的光合生理调控, 以进一步了解海洋环境变化对硅藻光合作用的影响。将体积不同的假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)和威氏海链藻(T. weissflogii)在磷饥饿条件下培养, 监测其光系统II (PSII)功能变化, 并将其置于高光强下, 研究其光合生理响应。结果表明: 磷饥饿条件下, 体积较小的假微型海链藻PSII活性逐渐下降, 从与D2蛋白结合的质体醌QA-到与D1蛋白结合的质体醌QB的电子传递效率降低, 单位反应中心捕获的用于电子传递的能量下降, 并诱导产生非光化学淬灭, 而体积较大的威氏海链藻则能够维持较长时间的PSII活性; 假微型海链藻在磷充足条件下相比威氏海链藻具有较高的PSII光失活功能截面(σi)值, 易发生光抑制, 但同时也具有高的PSII修复速率, 磷饥饿对其光抑制敏感度无显著影响, 而威氏海链藻在磷饥饿条件下的σi显著升高, 其对高光强的耐受能力显著降低。在营养盐限制及辐射水平增强情况下, 体积较大的威氏海链藻可能倾向于分布在真光层的下部海域。该研究表明海洋环境变化可能会改变不同粒径硅藻的生态位, 并影响其初级生产力。

    玉米马铃薯秸秆混合腐解的非加性效应
    陈林康, 赵平, 王顶, 向蕊, 龙光强
    植物生态学报. 2023, 47(12):  1728-1738.  doi:10.17521/cjpe.2022.0339
    摘要 ( 244 )   全文 ( 46 )   PDF (1903KB) ( 128 )   知识图谱   收藏
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    有机残体混合分解对陆地生态系统物质循环至关重要, 但关于农田生态系统中混合秸秆分解过程的研究仍较缺乏。该研究在玉米(Zea mays)单作、马铃薯(Solanum tuberosum)单作和玉米马铃薯间作小区实验中, 设置了为期6个月的玉米秸秆、马铃薯秸秆和玉米马铃薯混合秸秆分解袋填埋实验, 通过Biolog-Eco微平板法分析秸秆类型和分解环境对秸秆微生物碳代谢活性的影响。结果表明, 马铃薯秸秆和玉米秸秆混合对分解过程产生了协同效应, 混合秸秆的分解率和微生物代谢活性高于单一秸秆, 增加了微生物对碳水化合物和羧酸类底物的利用。这种协同效应随时间延长而削弱。随机森林模型和结构方程模型分析表明, 土壤中溶解性有机碳、硝态氮、铵态氮含量以及秸秆碳氮比是驱动秸秆分解的重要因素。总之, 秸秆混合促进秸秆分解。

    岑宇和刘美珍(2017)文章作者更正
    植物生态学报. 2023, 47(12):  1739-1739. 
    摘要 ( 125 )   全文 ( 40 )   PDF (891KB) ( 76 )   知识图谱   收藏
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