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    2018年, 第4期
    刊出日期:2018-04-20

    青藏高原东部亚高山冷杉老龄林林下苔藓层片, 苔藓层主要由塔藓、锦丝藓、毛梳藓和赤茎藓等构成(刘鑫摄)。皮春燕等综述了多个环境条件下的苔藓-蓝藻共生体的种类组成与共生关系类型、固氮能力及所固定氮的去向及其影响因素和作用机理(本期407–418页)。

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    综述
    苔藓-蓝藻共生体关系与固氮能力研究进展
    皮春燕, 刘鑫, 王喆, 包维楷
    植物生态学报. 2018, 42(4):  407-418.  doi:10.17521/cjpe.2017.0191
    摘要 ( 1860 )   全文 ( 97 )   PDF (1626KB) ( 2859 )   知识图谱   收藏
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    苔藓-蓝藻共生体(BCS)能固氮, 是养分贫瘠地区森林氮输入的不可忽视的来源。BCS关系与固氮能力研究为科学认识生态系统氮输入与氮循环过程和机理提供了新的视角和有效途径, 具有重要的理论价值。然而, BCS关系、固氮作用与机理的研究迄今未受到足够关注, 报道较少, 认识仍然是零星而片段化的。基于系统查阅的相关文献, 该文综述了BCS的种类组成与共生关系类型、固氮能力及所固定氮的去向及其影响因素和作用机理, 指出了存在的问题及需要深入关注和亟待突破的4个研究方向。

    研究论文
    云南哀牢山中山湿性常绿阔叶林20 hm2动态样地的物种组成与群落结构
    温韩东, 林露湘, 杨洁, 胡跃华, 曹敏, 刘玉洪, 鲁志云, 谢有能
    植物生态学报. 2018, 42(4):  419-429.  doi:10.17521/cjpe.2017.0272
    摘要 ( 1983 )   全文 ( 70 )   PDF (1213KB) ( 1397 )   英文版   知识图谱   收藏
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    中山湿性常绿阔叶林是分布在我国亚热带气候区的一种山地森林植被。为监测此类森林的动态过程, 按照Centre for Tropical Forest Science的建设标准, 于2014年在云南省景东县徐家坝附近的中山湿性常绿阔叶林中建立了一块20 hm 2的森林动态样地, 测量并记录了样地中所有胸径(DBH) ≥ 1 cm的树木直径及其分枝的直径, 并对其挂牌标记、定位和鉴定, 分析了其物种组成和群落结构。结果显示: 样地内共有DBH ≥ 1 cm的木本植物独立个体44 168株, 隶属于36科63属104种。重要值最大的前3个科依次是壳斗科、茶科和樟科。在属的水平上, 热带区系成分占总属数的46.0%, 温带区系成分占38.1%。重要值≥1的物种有22个, 占总个体数的84.6%。重要值最大的3个种依次是蒙自连蕊茶(Camellia forrestii)、云南越桔(Vaccinium duclouxii)和多花山矾(Symplocos ramosissima)。胸高断面积之和排名前4名的物种为硬斗柯(Lithocarpus hancei)、木果柯(L. xylocarpus)、变色锥(Castanopsis wattii)和南洋木荷(Schima noronhae), 它们同时也是该群落林冠层的优势树种。样地内所有个体的径级分布呈倒“J”型, 群落有充足的增补个体, 如蒙自连蕊茶和多花山矾等。稀有种(个体数少于20的物种)共计49种, 占总物种数的47.1%。常绿木本植物在样地内分别占总重要值、总多度和总胸高断面积的94.7%、96.2%和94.0%, 优势明显。

    氮添加对内蒙古退化草地植物群落多样性和生物量的影响
    杨倩, 王娓, 曾辉
    植物生态学报. 2018, 42(4):  430-441.  doi:10.17521/cjpe.2017.0135
    摘要 ( 1835 )   全文 ( 50 )   PDF (6352KB) ( 2014 )   英文版   知识图谱   收藏
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    人为干扰及气候变化导致内蒙古草地发生了大面积退化, 氮添加是促进退化草地生产力恢复的一项重要措施。该文基于2011年建立的氮肥添加实验平台, 以3个不同退化程度(中度退化、重度退化、极度退化)草地群落为研究对象, 设置对照、10、20、30、40和50 g·m -2·a -1 6种氮添加处理, 分析氮添加对退化草地恢复过程中群落多样性和生物量的影响。结果表明: (1)氮添加降低了中度、重度退化草地恢复进程中物种丰富度和多样性, 对极度退化草地恢复进程中物种丰富度和多样性无明显影响。(2)氮添加促进了3个不同退化程度草地恢复进程中群落地上生物量的增加。(3)氮添加显著增加了群落中禾草的地上生物量及其在群落地上生物量中所占的比例, 降低了杂类草在群落地上生物量中的比例, 但对杂类草地上生物量无显著影响。研究表明在利用施肥措施治理退化草地的过程中, 需要充分考虑草地退化程度以及由氮添加引起的群落多样性和生产力的改变对草地生态系统功能的影响。

    1992-2015年鼎湖山季风常绿阔叶林群落结构动态
    邹顺, 周国逸, 张倩媚, 徐姗, 熊鑫, 夏艳菊, 刘世忠, 孟泽, 褚国伟
    植物生态学报. 2018, 42(4):  442-452.  doi:10.17521/cjpe.2017.0171
    摘要 ( 1624 )   全文 ( 31 )   PDF (1283KB) ( 1629 )   英文版   知识图谱   收藏
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    季风常绿阔叶林是中国南亚热带地区的地带性植被, 其群落结构及其动态变化直接影响着该森林能为该地区提供的生态系统服务功能质量。该文利用1992-2015年共24年的长期定点监测数据, 从群落种类组成、生物量、径级、密度等数量特征方面研究了鼎湖山季风常绿阔叶林群落结构的动态变化。结果表明: 1)到2015年该森林群落林分个体密度增加了42.7%, 总生物量减少了5.1%; 24年间基于生物量的β多样性指数群落差异为37.4%, 基于个体数的差异则高达65.6%; 2)灌木和小乔木的个体数剧增, 生物量增大, 中乔木和大乔木的个体数变化虽不显著, 但生物量显著降低; 3)小径级(胸径<15 cm)个体数呈显著增加趋势, 其他径级个体数也有显著变化, 但各径级生物量变化基本不显著; 4)香楠(Aidia canthioides)、鼎湖血桐(Macaranga sampsonii)、柏拉木(Blastus cochinchinensis)等物种个体数急剧增加, 锥(Castanopsis chinensis)、木荷(Schima superba)、黄果厚壳桂(Cryptocarya concinna)等树种生物量大量减少, 白颜树(Gironniera subaequalis)、窄叶半枫荷(Pterospermum lanceifolium)等树种生物量增加, 这些物种是群落结构变化的主要贡献者。鼎湖山季风常绿阔叶林群落结构在1992-2015年发生了巨大变化, 与演替、虫害和气候变化等影响有关。

    中国北方植被水分利用效率的时间变化特征及其影响因子
    冯朝阳, 王鹤松, 孙建新
    植物生态学报. 2018, 42(4):  453-465.  doi:10.17521/cjpe.2017.0214
    摘要 ( 1905 )   全文 ( 20 )   PDF (1844KB) ( 1179 )   英文版   知识图谱   收藏
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    水分利用效率(WUE)既是衡量植被生长适应性的重要指标, 也是连接生态系统水碳循环的纽带。认识不同类型植被WUE的时间变化特征及驱动机制有助于增进对生态系统水碳循环过程的理解。已有研究表明, 在不同时间尺度下, WUE呈现不同的时间变化特征, 但现有研究多是集中在单一的时间尺度下开展的, 对不同植被类型在不同时间尺度下的动态变化及影响因子分析开展得较少。该研究选用中国北方地区9个定位观测台站的通量与气象数据, 分析了WUE的日内变化和季节变化特征, 并在0.5 h、1 d、8 d以及月尺度下, 分别分析了气温(Ta)、相对湿度(RH)、饱和水汽压差(VPD)以及光合有效辐射(PAR)等非生物因子对WUE的影响。同时, 该研究也分析了植被叶面积指数(LAI)和降水(P)对WUE的影响。研究发现: (1) WUE的日变化呈现不对称的“U”型特征, 日出时的WUE普遍高于日落时。荒漠地区WUE的季节变化呈“U”型, 而其他站点呈现单峰型。不同站点WUE的季节变化可以分为总初级生产力(GPP)主导型和蒸发散(ET)主导型, 并随着时间尺度的扩大, GPPET的主导作用逐渐增强。(2)在较短的时间尺度(0.5 h、1 d)上, Ta、RH、VPDPAR是影响WUE变化的主要因子, 但随着时间尺度的扩大, TaRH成为影响WUE变化的主要因子, 并且与WUE的相关关系受GPPETWUE主导作用的影响, 随着时间尺度增大, TaRHWUE的线性关系更加显著。(3) WUE大体上随LAI的增加而增加, 但当LAI超过一定值时, 在长白山、海北和张掖站, WUELAI的敏感性降低。降水与WUE的关系在研究区域内并不显著。(4)不同植被类型的WUE由大到小依次为森林、农田、草地、湿地和荒漠。

    黄土高原半湿润区刺槐树干液流对人工截留降雨输入及环境因子的响应
    何秋月, 闫美杰, 张建国, 杜盛
    植物生态学报. 2018, 42(4):  466-474.  doi:10.17521/cjpe.2017.0249
    摘要 ( 1751 )   全文 ( 17 )   PDF (1173KB) ( 1195 )   英文版   知识图谱   收藏
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    随着全球气候变化加剧, 局部地区温度上升和降水量改变将对区域植被的分布与生长产生重要影响。在黄土高原半湿润及半干旱地区植被恢复中, 刺槐(Robinia pseudoacacia)是大面积种植的人工林树种。为探究该树种蒸腾耗水特征对降水量改变及水分条件差异的响应, 于2015年4月起, 在地处黄土高原半湿润区的陕西省永寿县槐平林场, 于35年生刺槐人工林样地中布设了人工截留降雨试验, 减少了47.5%的降雨输入。处理当年生长季内, 截留降雨处理区0-100 cm土层的平均土壤含水量相对于对照区(23.76%)有明显降低(22.59%)。采用Granier热扩散探针对截留降雨处理区和对照区的样树树干液流动态进行连续监测, 并同步监测主要气象环境因子(太阳辐射、空气温度和湿度)和林地土壤含水量, 分析了截留降雨处理区与对照区树干液流通量密度动态特征及其对环境因子的响应。结果表明: 截留降雨输入处理降低了刺槐树干液流通量密度, 截留降雨处理期间典型天气的平均液流通量密度(1.64 mL·m -2·s -1)不仅低于同组样树在处理前一年同期的水平(2.42 mL·m -2·s -1), 而且远低于试验期间对照区样树的平均水平(3.38 mL·m -2·s -1); 同时, 截留降雨处理还降低了刺槐液流通量密度对气象因子变化的敏感性, 截留降雨处理区样树液流通量密度响应空气水汽压亏缺的拟合方程参数值与对照区样树差异显著。分析可知, 降水量水平不仅影响土壤水分状况, 而且影响刺槐对气象环境因子响应的敏感性, 降水量减少导致的土壤含水量整体降低会使得该区域刺槐蒸腾耗水量下降, 显示其对环境因子的适应性, 但最终会导致生产力的大幅度降低。

    不同生境下荒漠植物红砂-珍珠猪毛菜混生根系的垂直分布规律
    单立山, 苏铭, 张正中, 王洋, 王珊, 李毅
    植物生态学报. 2018, 42(4):  475-486.  doi:10.17521/cjpe.2017.0300
    摘要 ( 1950 )   全文 ( 24 )   PDF (1187KB) ( 2031 )   英文版   知识图谱   收藏
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    植物种间相互作用及其对环境胁迫的响应一直是物种共存和生物多样性维持研究的一个热点, 从地下根系入手来探讨混生群落植物种间关系及其对环境胁迫响应的研究少见报道。该文以荒漠草原区(灵武)、典型荒漠区(张掖)和极端荒漠区(酒泉) 3个不同生境条件下单生与混生红砂(Reaumuria soongarica)和珍珠猪毛菜(Salsola passerina)为实验材料, 采用分层取样法对其垂直根系参数进行测定和分析, 探讨了两种植物根系分布对混生及荒漠环境梯度的响应。结果表明: 同一生境条件下, 混生红砂和珍珠猪毛菜比根长和比表面积均高于单生, 说明红砂、珍珠猪毛菜混生后其根系相互作用关系表现为互惠, 促进了植株对土壤养分和水分的吸收。不同生境条件下, 同一生长方式的红砂根系分布深度均大于珍珠猪毛菜, 且根系消弱系数也普遍高于珍珠猪毛菜, 说明二者在不同生境条件下占据不同生态位, 红砂表现为深根性, 根系位于土壤深层, 珍珠猪毛菜表现为浅根性, 根系分布于土壤浅层。随着荒漠环境胁迫增强, 单生和混生红砂与珍珠猪毛菜的比根长和比表面积均呈现出极端荒漠区>典型荒漠区>草原荒漠区的规律, 且生境越干旱, 混生群落根系分离越明显; 单生与混生红砂根系消弱系数也逐渐增大, 在极端干旱区达到最大值, 珍珠猪毛菜变化不大, 表明红砂-珍珠猪毛菜混生群落根系生态位分离随荒漠环境胁迫增强而加大, 验证了环境胁迫梯度假说。可见“地上聚生, 地下分离”的混生方式可能是红砂-珍珠猪毛菜混生群落适应干旱胁迫环境的生长策略。

    季节性雪被对天山雪岭云杉凋落叶分解和碳氮磷释放的影响
    陈文静, 贡璐, 刘雨桐
    植物生态学报. 2018, 42(4):  487-497.  doi:10.17521/cjpe.2017.0298
    摘要 ( 1464 )   全文 ( 25 )   PDF (1212KB) ( 1954 )   知识图谱   收藏
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    季节性雪被下显著的冻融格局差异可能对干旱区山地森林凋落叶分解过程产生重要影响, 但一直未见深入研究。2015年10月至2016年10月, 采用凋落物分解袋法, 研究了天山典型树种雪岭云杉(Picea schrenkiana)凋落叶在季节性雪被覆盖下的3个关键时期(冻融期、深冻期、融冻期)以及生长季(生长季早期和生长季末期)的分解动态和碳、氮、磷释放特征。结果表明: (1)经过一年的分解, 不同雪被厚度下雪岭云杉凋落叶分解率为24.6%-29.2%, 且存在显著性差异。分解系数k值厚雪被覆盖最大, 无雪被覆盖最小。(2)冬季雪被覆盖期雪岭云杉凋落叶分解对当年分解总量的贡献达46.0%- 48.5%, 其中对冻融期凋落叶分解影响较为明显。(3)随着凋落叶的分解, 雪岭云杉凋落叶氮含量总体呈增加趋势; 碳含量和碳氮比大致呈下降趋势, 在深冻期和生长季末期不同雪被处理下碳含量呈显著性差异; 而凋落叶磷含量呈不规则变化趋势, 且在冻融期和融冻期不同雪被厚度下呈显著性差异。(4)整个雪被覆盖季节凋落叶氮元素表现为富集, 碳和磷元素表现为释放; 其中, 在融冻期薄雪被和中雪被处理下碳元素富集率最大, 在冻融期薄雪被、中雪被和厚雪被处理下, 融冻期无雪被和厚雪被下以及生长季早期中雪被和厚雪被下氮元素富集率最大, 而雪被对凋落叶磷释放的影响不显著。

    最大电子传递速率的确定及其对电子流分配的影响
    叶子飘, 段世华, 安婷, 康华靖
    植物生态学报. 2018, 42(4):  498-507.  doi:10.17521/cjpe.2017.0320
    摘要 ( 2038 )   全文 ( 34 )   PDF (1117KB) ( 1871 )   英文版   知识图谱   收藏
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    非直角双曲线模型(简称模型I)是Farquhar、von Caemmerer和Berry提出的生物化学光合模型(简称FvCB生化模型)的主要子模型。在植物光合作用对光响应曲线的拟合中, 模型I得到广泛的应用和验证。同时, 模型I也可用于估算植物叶片的最大电子传递速率(Jmax)。然而, 由模型I估算植物叶片的Jmax是否与实测值相符, 尚未得到严格的验证。该文应用LI-6400-40光合测定仪测定了遮阴和全日照条件下大豆(Glycine max)叶片的光合速率和电子传递速率对光的响应曲线, 然后分别用模型I和电子传递速率对光响应机理模型(简称模型II)进行了拟合。结果表明, 由模型I估算遮阴和全日照条件下大豆叶片的Jmax与观测值之间存在显著差异; 由模型II计算得到的Jmax与实测值之间不存在显著差异。此外, 用模型I估算的Jmax将高估光合电子流分配到光呼吸的量, 从而高估光呼吸对植物的光保护作用。因此, 在估算植物叶片Jmax和准确评估光呼吸对植物光保护作用方面, 模型II更合理。

    中亚热带3种典型森林土壤碳氮含量和酶活性的关系
    鲍勇, 高颖, 曾晓敏, 袁萍, 司友涛, 陈岳民, 陈滢伊
    植物生态学报. 2018, 42(4):  508-516.  doi:10.17521/cjpe.2017.0311
    摘要 ( 1724 )   全文 ( 30 )   PDF (1056KB) ( 1849 )   英文版   知识图谱   收藏
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    森林类型更替是影响生态系统有机质循环的重要因素, 它对森林生态系统的生产力、碳吸存和养分保持功能有影响。然而关于中亚热带不同森林类型对土壤碳氮含量和酶活性的影响及土壤碳氮含量和酶活性之间的关系鲜有报道。该文研究了福建省三明市3种典型亚热带森林——米槠(Castanopsis carlesii)天然次生林(SF)、米槠人工促进天然更新林(AR)、马尾松(Pinus massoniana)人工林(PM)的淋溶层(A层)土壤碳氮含量和土壤微生物酶活性的关系。结果表明: 在3种森林类型表层土壤中, 可溶性有机质中可溶性有机碳、可溶性有机氮(DON)、荧光发射光谱腐殖化指数的趋势均为SF > AR > PM, 芳香化指数大小为PM > AR > SF; SF和AR的NH4 +-N显著高于PM, NO3 --N在3种林分中的含量低且差异不明显, 造成这种差异的原因是树种差异和人为干扰程度不同。PM的β-葡萄糖苷酶活性显著低于SF和AR; 纤维素水解酶活性大小为AR > SF > PM; PM多酚氧化酶显著高于SF和AR, 3种林分过氧化物酶无显著差异。AR的β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)显著高于其他两种林分。冗余分析显示土壤总氮和DON是驱动淋溶层土壤酶活性的主要环境因子。总之, 土壤总氮含量与NAG活性呈正相关关系, 并且可溶性有机氮可能是氮循环中的重要一环; 土壤微生物优先利用易分解碳; 且碳氮养分循环之间存在一定的耦合关系。氮提高了与土壤碳相关的水解酶活性, 从而可促进碳周转。


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