克隆性是生物在自然状态下自发地通过克隆生长或克隆生殖产生与自身基因型相同的具有独立性或潜在独立性子代个体的习性。具有克隆性的植物是克隆植物，它广泛存在于各类生态系统中，并在草原、冻原、湿地、竹林等许多生态系统中占据优势地位，发挥着重要作用。因此，探讨克隆植物对环境变化的响应和效应，及其适应意义，有助于全面理解影响生态系统组成、结构、功能和服务的关键过程和因素，也有助于建立基于自然的生态系统保护与修复技术和方案。本文从植物克隆性与克隆性状等基本概念出发，结合克隆植物生态学40多年来的研究进展，系统梳理了克隆植物对环境变化的响应，并从生态系统的组成、结构、功能和服务等方面综述了克隆植物的生态效应，总结了在推进可持续发展目标背景下的克隆植物生态学基础研究及其生态应用。最后，对克隆植物生态学的未来研究方向进行展望，并提出以下建议：以基于性状途径的响应-效应研究作为研究克隆植物生态学及植物克隆生态学的新范式；开展面向全球气候变化、土地退化、环境污染、生物入侵和生物多样性丧失等重大生态与环境问题的克隆植物生态学研究；回答在个体到生态系统多个组织层次上的克隆植物生态学、植物克隆生态学及其他相关的科学问题；加强群落及生态系统水平上的克隆植物生态学研究；探究植物克隆性的谱系格局和分子演化过程。

全球变化背景下, 地下生态过程的变化已成为生态学领域关注的热点问题之一。菌根是植物根系与菌根真菌形成的共生体。作为与树木相关的两种菌根真菌, 丛枝菌根和外生菌根真菌广泛分布于陆地生态系统中, 且在形态和功能上存在显著差异。根系分泌物作为植物与土壤进行物质能量交换和信息传递的重要媒介, 在土壤碳动态变化中发挥着重要作用。不同菌根类型树种能够通过根系分泌物不断地调整有机质输入数量和化学组成来积极响应环境变化, 影响森林生态系统养分动态及循环过程。而目前对不同菌根类型树种根系分泌物的组成和功能、变化规律及对植物与土壤的影响机制尚未明确。为此, 该文围绕目前该领域国内外的前沿动态, 针对不同菌根类型树种的根系分泌物特征、影响机制及其根际效应进行了综述, 以期为不同菌根类型树种的根系分泌物对全球变化的响应和适应机制研究提供参考。此外, 还提出了未来需要深入研究的方向: (1)加强对不同菌根类型树种根系分泌物的系统性研究; (2)加强菌根类型与其他环境因子耦合对根系分泌物的影响机制研究; (3)利用更加精准的技术手段, 以全面深入地了解不同菌根类型树种根系分泌物特征的变化; (4)从植物生理和代谢角度深入揭示不同菌根类型树种根系分泌物的影响机理; (5)对不同菌根类型树种开展长期动态监测和模拟实验, 预测其根系分泌物对土壤生态过程的影响。

在固碳减排和“双碳”目标的背景下，以大气CO2浓度增加和温度升高协同作用为特征的气候变化对土壤有机碳（SOC）动态变化的影响成为当前的研究热点，气候变化与SOC库之间的相互作用及耦合机制一直是学术界研究的难点问题。以往大多数研究从植物生长、凋落物基质质量、土壤理化性质、有机碳物理/化学组分和微生物群落结构等层面考察气候变化对SOC库改变的驱动过程及作用机理，而且关于气候变化对陆地生态系统碳过程的研究仍然是基于CO2浓度增加或温度升高单一因素。结合国内外研究进展，本文在论述CO2浓度升高和增温对土壤有机碳库积累的影响及机制基础上，从土壤有机碳组分、分子组成、结构特征、表层与底层响应差异与有机碳稳定性的耦合效应方面，揭示CO2浓度升高和增温对SOC积累和转化的内在机制。在此基础上，未来研究中应着重关注（1）明晰SOC端元输入-分子组成-结构特征耦合关系，（2）揭示长期气候变化对多生态系统SOC稳定性和埋藏潜力的影响机制。理清土壤碳源/汇功能，必须全面深入了解气候变化下陆地生态系统土壤有机碳来源、转化、埋藏和分解的生物地球化学循环过程，旨在为将来土壤碳中和管理决策提供科学的理论依据。

蒙古高原草原生态系统是欧亚草原的核心组成部分, 是我国北方的重要生态安全屏障。长期以来, 气候变化导致蒙古高原干旱事件发生的强度、频度和持续时间显著增加, 对草原生态系统初级生产力和稳定性产生了重要影响。目前, 很少有研究探索蒙古高原不同草原类型的恢复力和抵抗力对连续干旱的响应。该研究基于2000–2020年标准化降水蒸散指数(SPEI)和净初级生产力(NPP)长时间序列数据, 量化了蒙古高原草原生态系统在连续干旱(1–4年)下的抵抗力和恢复力及其时空变化, 比较了草甸草原、典型草原和荒漠草原的抵抗力和恢复力对极端干旱和中度干旱响应的差异。结果表明: (1)中度干旱下草地的抵抗力普遍高于极端干旱, 但恢复力与之相反。(2)随着连续干旱年份增加, 极端干旱和中度干旱下草地抵抗力都表现出下降趋势; 但随着连续干旱年份增加, 极端干旱下草地恢复力逐渐增强, 而在中度干旱下草地恢复力却有减小的趋势。(3)沿降水量递减的空间梯度, 草甸草原的抵抗力最高, 典型草原次之, 荒漠草原的抵抗力最低; 相反荒漠草原的恢复力最高, 草甸草原的恢复力最低。(4)沿时间尺度, 2011–2020年草原抵抗力高于2001–2010年, 恢复力则与之相反; 随着连续干旱年份的增加, 3种草原类型在2000–2010和2011–2020年抵抗力均有下降趋势, 但草原恢复力呈先增加(2000–2010年)后降低(2011–2020年)趋势。本研究对于深入理解气候变化对蒙古高原草原生态系统结构、功能和服务的影响机制, 促进区域生态安全和可持续发展具有重要意义。

【目的】植物营养成分积累与植物生存和产量密切相关，从植物各器官营养成分变化角度探求接种丛枝菌根真菌(AMF)对干旱胁迫植物的调控，可为运用AMF增强植物抗旱性提供理论依据。【方法】 盆栽种植燕麦 (Avena sativa)品种‘坝莜1号’，设置两个土壤相对含水量(田间持水量的75%和55%)，并分别设接种AMF和未接种。在燕麦拔节期和灌浆期取样测定侵染率，各器官NSC及C、N、P含量；成熟期测定燕麦籽粒产量。 【主要结果】干旱胁迫接种AMF，AMF侵染率，燕麦株高、根冠比显著增加，籽粒产量显著提高13.31%，生长指标和产量提高的幅度高于正常供水接种AMF提高的幅度；茎、叶可溶性糖含量显著增加；根、茎、叶C、N、P含量显著提高，其中对叶P含量影响最大；极显著提高叶C:N，降低叶N:P。叶可溶性糖和茎C、根N含量分别是解释遭受干旱胁迫和接种AMF时引起燕麦生长及籽粒产量变化的重要调节指标。以上结果表明：干旱胁迫下接种AMF，通过增加AMF侵染率，协同提高燕麦器官可溶性糖，C、N、P含量，并调节叶C:N和N:P，增强燕麦抗旱性，提高燕麦籽粒产量。

随着精准农业的发展，实时监测和准确预测作物的生长状况及产量变得至关重要。但是，传统的监测方法往往受限于时间、人力和成本等因素，难以满足现代农业管理的需求。研究旨在利用物候相机对人工牧草进行长势监测，并提取物候指标来进行产量估测。利用不同肥度处理下青贮玉米和燕麦的物候照片和无人机影像分别提取绿度指数GCC、归一化植被指数NDVI以及叶片叶绿素指数LCI，通过GCC进行植被生长曲线拟合并计算出物候指标；并利用线性拟合分析物候指标与两种人工牧草株高与产量指标之间的关系，构建出物候指标对收获指标的最佳拟合模型并根据R2占比计算相对解释度。主要结果：(1)施氮量影响人工牧草的物候指标和收获指标，高肥处理下的青贮玉米和中肥处理下的燕麦生长期长度最长(分别是68 ? 5天和59 ? 1天)，相应的产量最高(分别是1903.22 ? 284.62 kg/亩和345.38 ? 129.27 kg/亩)；(2)GCC、LCI与人工牧草株高的相关性最好，尤其是在GCC达到POP峰值前(POP前R2分别是0.86和0.49)，且GCC对青贮玉米的株高动态捕捉偏差最小；(3)人工牧草物候指标能有效预测实测的最大株高和最终产量(青贮玉米R2分别是0.328和0.829，燕麦R2分别是0.975和0.935)，本研究证实了基于物候相机和无人机影像的物候指数在监测人工牧草物生长状况和产量的有效性。

基于微树芯法的树木年内径向生长监测能够获得高分辨率和动态化的树木生长信息, 对获取气候变化背景下树木的动态响应关系有切实意义。该研究使用微树芯法, 监测了长白山阔叶红松(Pinus koraiensis)林红松和春榆(Ulmus davidiana var. japonica)的径向生长动态, 结果发现: 1)春榆扩大细胞发生时间(年序日(DOY) 116.0 ± 4.7)早于红松(DOY 125 ± 2.64), 两个树种扩大细胞的变化趋势一致, 均为先增加后减少。2)红松最大生长速率发生时间早于春榆, 但春榆生长持续时间长于红松, 红松的木质部平均生长速率为3.4 μm·d–1, 最大速率为9.4 μm·d–1, 而春榆分别为11.0和23.0 μm·d–1。3)红松与春榆对环境因子的响应趋势高度一致, 但春榆对于气候因子的响应强度低于红松。两个树种径向生长总长度与平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、土壤温度呈显著正相关关系, 与光合有效辐射, 饱和水汽压差呈显著负相关关系; 与土壤含水量和降水量之间无显著相关关系。温度始终是影响红松与春榆年内径向生长的主要气候因子, 其中土壤温度是关键气候因子。

研究种子形态与萌发性状在山地生态系统的种内变异, 有助于揭示植物对环境变化的生态适应机制。该研究在滇西南高黎贡山沿2180–3451 m的海拔梯度采集13份球花报春(Primula denticulata)种子, 测定种子长、宽、宽/长、周长、面积、萌发最适温度(To)及最适温度下的萌发百分率(GP)、平均萌发时间(MGT)、萌发速率方差(VGR)和萌发同步性(GS), 并分析种子形态、萌发性状与海拔的关系。结果显示: (1)球花报春种子宽、面积和百粒质量随海拔上升显著增大, 但种子长、宽/长、周长随海拔变化不显著。(2)To随海拔上升显著降低; 最适温度下, MGT随海拔上升显著延长, GS则显著降低, 但GP、VGR与海拔的关系不显著。(3)海拔对种子宽、面积、百粒质量具有显著正效应, 形态性状变异引起MGT、GS沿海拔梯度变化。研究表明, 随着海拔上升, 球花报春种子增加质量、变宽, 形态的改变导致其萌发时间延长、同步性降低, 暗示高海拔种子倾向于“多头下注”策略。

深入研究3种典型林下灌木物种黄荆(Vitex negundo)、扁担杆(Grewia biloba)和蒙桑(Morus mongolica)木质部水力性状和叶片功能性状, 了解根-茎-枝-叶木质部长距离水分传输系统特征, 可以揭示其对环境的适应策略, 从而为森林植被管理和恢复提供理论依据。该研究通过野外和室内实验测定叶片功能性状(叶面积、净光合速率、叶水势等), 对3种灌木物种的根-茎-枝的木质部解剖结构(导管直径、导管密度等)进行切片观察, 计算水力性状(比导水率、水力脆弱性指数)。研究结果表明: (1) 3种灌木叶片形态、水力及功能性状差异显著; 黄荆叶面积小而比叶质量大, 比叶质量、净光合速率最大; 扁担杆叶脉体积最大、净光合和蒸腾速率最小; 蒙桑叶面积、叶正午叶水势最大。(2) 3种灌木根-茎-枝木质部导管特征与水力性状差异显著; 黄荆输水效率地上部分大于地下部分; 扁担杆木质部各部位输水效率保持平衡, 抗栓塞性最强; 蒙桑各部位输水效率均保持较高水平, 抗栓塞性最弱。(3)相关性分析表明, 3种灌木木质部水力性状影响着大部分叶片结构性状及水力性状的变化。(4)主成分分析表明, 扁担杆趋向于保守的慢对策, 蒙桑趋向于耗水型的快对策, 黄荆的适应策略介于二者之间。

该研究探讨了4种林型(白桦(Betula?platyphylla)林、落叶松(Larix?gmelinii)林、乔木层优势种为白桦与落叶松的针阔混交林以及偃松(Pinus pumila)林)下杜香(Rhododendron tomentosum)的生理生化特性及其适应性, 并对各林型下杜香进行模糊综合评价, 以全面探讨杜香在不同林型下的生理生态特性及适应性。结果表明, 不同林型对杜香的光合生理特性具有显著影响。在白桦林下, 杜香表现出较强的光合能力, 其光合色素含量高, 同时具有较高的抗氧化酶活性, 总多酚及总黄酮含量相对较高, 体现出强大的光合生长和抗逆能力, 说明该林型下杜香适应性较强。针阔混交林和兴安落叶松林下杜香具有较高的挥发油含量, 其余指标处于适中水平, 其适应性适中。而在偃松林中, 杜香的光合能力弱, 抗氧化酶活性低, 抗逆能力相对较弱, 但其总多酚和总黄酮及花青素含量高, 以适应高寒环境, 对该环境体现出一定的适应性。该研究为深入了解杜香在不同林型下的生长规律和适应性机制提供了理论基础, 同时也为杜香的生态保护、资源利用和林业生产等方面提供理论支持和实践指导。

枇杷(Eriobotrya japonica)属于常绿乔木植物, 在冬季由于低温胁迫易发生光抑制或光破坏, 进而影响其生长。该研究利用叶绿素荧光和820 nm光反射同步测量技术, 比较了冬季枇杷叶片两个光系统光抑制的差异。由秋入冬后, 枇杷叶片光系统II (PSII)最大量子效率(Fv/Fm)显著下降, 但PSII供体侧和受体侧的光合电子传递能力不变, 光系统I (PSI)活性没有变化; PSII和PSI的实际光化学效率(ΦPSII和ΦPSI)均显著下降, 非光化学猝灭(NPQ)在强光下显著下降。由冬入春后, 枇杷叶片Fv/Fm显著升高, PSII受体侧的电子传递能力和PSI活性下降。并且, ΦPSII显著上升, 而ΦPSI保持不变, NPQ在强光下显著升高。这表明, 冬季低温胁迫下, 枇杷叶片PSI的光抑制发生较PSII晚, 且恢复较慢。PSII光抑制发生较早, 其活性恢复也较早。

硅藻是海洋浮游植物的重要组成部分，其光合产量达到海洋初级生产力的40%以上。阳光UV辐射增强和海水升温的耦合作用将会影响硅藻的光合作用，进而影响其初级生产贡献。该研究主要探索升温对硅藻响应UVR辐射的光合生理调控，以进一步了解海洋环境变化对硅藻光合作用的影响。将威氏海链藻 (Thalassiosira weissflogii)在18oC和24oC下培养，并置于高可见光(PAR，400-700nm)和UV辐射(PAR+UVR，280-700nm)下，以监测其PSII功能变化和相关生理响应。结果表明： PAR和PAR+UVR均对威氏海链藻PSII最大光化学效率(Fv/Fm)产生抑制作用，UVR存在下PSII光失活速率常数(Kpi)显著上升，但升温时，UVR下藻细胞具有与低温下相近的PSII修复速率常数与失活速率常数比值(Krec/Kpi)。对PSII蛋白亚基周转的分析表明，可见光下升温使藻细胞维持较高的PsbD库，而在UVR下升温则协同促进受损PsbA的快速清除。此外，升温条件下藻细胞维持较高的SOD和CAT酶活性，各处理下仅诱导产生较低水平的非光化学淬灭（NPQ）。我们研究结果表明，威氏海链藻在升温时可通过调节PSII修复循环以促进其光合性能对抗UVR的抑制效应。

长期放牧深刻影响草地生态系统中植物生长发育的外部环境，植物通过与根际微生物的相互作用来适应环境变化。然而，目前关于放牧如何影响草地不同生存策略植物根际微生物多样性的研究十分有限。本研究依托内蒙古典型草原长期放牧实验平台，选取优势植物大针茅（Stipa grandis）和糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）作为研究对象，利用高通量测序技术探讨不同放牧强度（对照，轻度：1.5 sheep·hm–2，中度：4.5 sheep·hm–2，重度：7.5 sheep·hm–2）下植物根际细菌多样性变化趋势，解析两种优势植物根际细菌的响应差异，及其与植物功能性状的内在联系。结果表明：（1）重度放牧显著降低大针茅根际细菌丰富度（8.97%）和Chao1指数（9.48%），但对糙隐子草根际细菌α多样性无显著影响，且大针茅根际细菌α多样性显著低于糙隐子草；此外，重度放牧显著改变了两种植物根际细菌的群落组成，其中大针茅的变化幅度显著大于糙隐子草。（2）随着放牧强度增加，大针茅富集了较多的根际促生菌和生物防治菌，而糙隐子草则主要富集了根际促生菌。（3）大针茅根际细菌群落多样性和功能菌群相对丰度的变化与其较高的根系直径、较低的比叶面积和比根长等代表避牧和资源保守策略的功能性状显著相关；而糙隐子草的根际细菌群落变化则与其较高的地上生物量碳氮比和较高的比叶面积等代表耐牧和资源消耗策略的功能性状显著相关。综上，本研究表明，不同优势植物根际细菌群落对放牧压力的响应与其生存策略密切相关，丰富了我们对长期放牧背景下植物与根际微生物群落协同适应机制的理解。