根系吸水是树木水分关系的重要环节, 在树木生理活动中发挥着至关重要的作用。深层土壤中的水资源含量一般相对较高, 常可为树木生长供给大量水分, 并在旱季保障其生存与正常生长。因此, 了解树木对深层土壤水的吸收利用特征与机制, 可帮助深入认识树木与环境的互作机制、树木的生长与生存策略、物种间的共存与竞争机制等内容, 同时还可帮助构建既能降低外部水资源投入, 又能避免水分生态环境负面效应的人工林绿色栽培制度。基于已有研究, 该文对树木吸收利用深层土壤水的特征与机制进行了综述。首先, 探讨了深层根系和深层土壤的界定, 指出对于除寒温带针叶林以外的其他主要森林植被类型, 可以1 m作为树木深根系和深土层的平均划分(参考)标准, 并明确了全球范围内树木深根系的成因。其次, 对已有研究中观察到的树木对深层土壤水的吸收利用特征及其影响因素进行了归纳与总结, 并从深根系性状调节、整株水力特性协调两方面探讨了树木高效吸收利用深层土壤水的机制, 如可通过深根系的空间、时间和效率调节策略来促进对深土层水分的吸收。最后, 提出了树木利用深土层水分对人工林培育的几点启示, 包括水分管理.中应使林木适度利用深层土壤水, 选用合适的灌水频率、合理的树种混交能促进深层土壤水分储库“缓冲”作用的发挥, 基于树木土壤水分利用深度的间伐木选择技术等, 并指出了该领域现有研究的不足以及今后的发展方向。

季节性是北京植物景观的典型特征, 而个体物候是植物景观季节动态的基础。该研究基于北京植物园内120种落叶树种的周年物候数据, 对北京植物景观的物候季节动态进行分析。物候观测以中国物候观测法为标准, 采用a、b、c三级物候代码进行物候记录; 数据分析以二十四节气中的候(5日)为基本时间变量, 基于频率分布型法探究北京物候季节划分及其物候构成动态, 基于SPSS 20.0频数分布统计等探究各类物候现象发生期及持续期的时间分布特征等。物候季节划分及物候构成特征结果为: 6-19候为春, 物候期发生频数占全年总量的54.03%, 以发芽、展叶、开花为主要物候特征, 后期有少数树种结果; 20-45候为夏, 物候量占全年的12.95%, 此期全部观测树种完成展叶, 春花树种进入结果期, 并有较少夏花开放及秋色叶出现; 46-59候为秋, 物候量占全年的27.19%, 以秋色叶及落叶物候为主并伴有较少结果和开花物候发生; 60候至次年春季起始前为冬, 其中60-72候物候量仅占全年的0.6%, 全为落叶物候。各类物候期的时间分布特征如下: 展叶物候期分布于3-23候, 华北珍珠梅(Sorbaria kirilowii)、旱柳(Salix matsudana)等展叶最早, 展叶期平均持续3.27候。秋色物候期分布于40-63候, 49-56候为最佳观赏期, 蒙椴(Tilia mongolica)、山杏(Armeniaca sibirica)等最早显秋色; 秋色期平均持续8.2候, 卫矛(Euonymus alatus)、接骨木(Sambucus williamsii)等秋色期较长。叶幕期平均持续44.2候, 糯米条(Abelia chinensis)、旱柳、棣棠(Kerria japonica)等叶幕期最长。花物候期分布于1-53候, 始花期为1-41候, 盛花期平均发生于始花后1.81候, 8-23候为集中观赏期, 蜡梅(Chimonanthus praecox)、迎春(Jasminum nudiflorum)、榆(Ulmus pumila)、毛白杨(Populus tomentosa)等开花最早, 木香薷(Elsholtzia stauntoni)开花最晚; 花期平均持续 6.7候, 华北珍珠梅、木槿(Hibiscus syriacus)、紫薇(Lagerstroemia indica)等夏秋开花树种花期最长。果物候期分布于8-59候, 榆、郁香忍冬(Lonicera fragrantissima)等果实成熟最早; 持果期平均持续29.0候, 果实宿存树种及黑果荚蒾(Viburnum melanocarpum)、‘金叶’风箱果(Physocarpus opulifolius ‘Luteus’)等具有较长的果实观赏期。与20世纪80年代同类研究结果对比分析, 北京2017年的物候季节与30年前相比, 入春提早1候, 夏季延长4候, 入秋延后3候, 秋季缩短2候, 且不同季节持续期长短的差距加大。

植物形态性状叶面积简单易测, 能够反映植物对环境的适应与响应, 指示生态系统的功能与过程。在野外测定叶面积时, 叶片取样数量往往采用约定俗成的10-20片, 但到底采集多少叶片才是最优和最具代表性, 却少有探究。该研究以浙江金华山常绿落叶阔叶混交林的优势树种木荷(Schima superba)与枫香树(Liquidambar formosana)为研究对象, 通过对5个胸径等级植株和每个植株6个方位开展大批量叶片取样(>2 500个), 分析两个树种的叶面积变异特征, 探讨叶片取样数量为多少才能最代表该森林类型的叶片大小性状规律。结果表明, 常绿乔木木荷平均叶面积与变幅均小于落叶乔木枫香树。木荷叶面积与胸径无显著相关性, 而枫香树叶面积与胸径有较显著相关性, 但两个树种均在中胸径等级(15-20 cm)差异不显著; 两个树种的叶面积与采样方位无显著相关性, 但在东、西和底部的差异不显著。因此, 综合考虑代表性与野外可操作性, 叶片采集首选中胸径成树的底部叶片。随机抽样统计可知, 树木叶面积测定的最适叶片采集数量因物种而异, 木荷的最适叶片采集数量为40, 而枫香树最少为170片。因此, 在叶面积测定时, 叶片采集的数量应该不能只局限在10-20片, 在人力、物力和时间等条件允许的情况下, 应该尽可能多地测定较多叶片的叶面积。

为了解森林养分内循环对全球变化的响应, 基于长期模拟氮沉降试验, 研究了杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林不同龄级(一年生、二年生和衰老)叶和枝的氮(N)、磷(P)养分分配及其再吸收特征, 并分析了不同模拟N沉降处理时间(7年和14年)杉木叶N、P养分再吸收差异。在12年生杉木中开展模拟N沉降试验, 以尿素(CO(NH₂)₂)为N源, 设N0、N1、N2和N3 4个处理水平, 施氮量分别为0、60、120和240 kg·hm ^-2·a ^-1, 每个处理重复3次。结果表明: (1)叶和枝在衰老过程中碳(C)、N和P含量逐渐降低, 且叶的C、N和P含量比枝高; N含量大小依次为一年生叶>二年生叶>衰老叶>一年生枝>二年生枝>衰老枝, 且N3 > N2 > N1 > N0, 而C:N则呈现相反的趋势; 衰老器官的C:N、C:P、N:P比新鲜器官高; N沉降增加了不同龄级叶和枝(除二年生叶外)的N、N:P和C:P, 但降低了P和C:N。(2)叶和枝的N、P养分再吸收率(RE_N、RE_P)随龄级的增加至衰老有规律地递减, 且RE_P > RE_N; 受长期N沉降的影响, RE_N叶(28.12%) <枝(30.00%), 而RE_P则为叶(45.82%) >枝(30.42%); 杉木叶和枝N:P与RE_N:RE_P之间存在极显著的线性相关关系。(3)随N沉降处理时间的增加, 叶RE_N呈降低态势, 各处理(N1、N2和N3)分别降低了9.85%、3.17%和11.71%; 而RE_P则明显上升, 分别增加了71.98%、42.25%和9.60%。研究结果表明: 不同器官、不同龄级的养分再吸收率随氮沉降处理的水平、处理时间而所有不同; RE_N:RE_P与N:P之间存在紧密关系。

铁竹(Ferrocalamus strictus)分布在云南南部局部区域, 其数量少, 分布范围狭窄, 为云南省极小种群物种。对铁竹野生种群结构及其所在群落特征进行研究可以为了解其濒危机制提供科学依据, 也可为其保护提供前期研究基础。该研究通过对墨江铁竹野生资源的调查, 从物种组成、种群密度、种群存活曲线和死亡因素等方面, 分析铁竹的种群结构及其所在群落特征。结果表明: (1)墨江铁竹种群所在群落的外貌、物种组成均具有山地雨林的特征; (2)墨江铁竹种群密度为2.04株·m ^-2; 铁竹种群的存活曲线介于Deevey-I型和Deevey-II型之间; 铁竹种群的净增殖率(R₀)为1.10, 表明铁竹种群处于增长阶段; (3)导致铁竹死亡的原因有人为砍伐、自然枯立、退笋及昆虫啃食, 其中人为砍伐所占比例最大; (4)铁竹为南亚热带森林竹种, 属中型竹类, 节间长度从基部3-4节起突然伸长, 最长超过1 m, 在竹类植物中居于前列, 这与其适应热带山地雨林环境密切相关。

模拟物种的潜在分布区是保护管理受威胁物种的重要手段。该研究对海南岛石灰岩特有种、濒危植物——海南凤仙花(Impatiens hainanensis)的潜在适宜生境分布进行预测, 旨在为海南凤仙花的有效保护及重引入工作提供基础的科学依据。研究基于海南凤仙花8个种群分布点和12个环境变量, 利用最大熵模型(MaxEnt)和GIS技术构建海南凤仙花适宜生境预测模型, 模拟了当前时期海南凤仙花在海南岛的潜在分布区; 同时基于5个实际分布数据和5个不存在数据, 采用受试者工作特征曲线下的面积(AUC)、Kappa系数、真实技巧统计值(TSS)及总体精度4个评估指标综合评价模型的预测精度。研究结果表明: 4个评估指标值均在0.9以上, 说明MaxEnt模型能够很好地预测海南凤仙花潜在适宜生境的分布。限制其分布的主要环境因子为坡度、最干季降水量、降水量季节性变异系数。当前, 海南凤仙花的最适宜生境占海南岛总面积的1.8%, 主要分布于白沙西部与南部、昌江中部和南部、东方东部、乐东东北部。海南凤仙花潜在适宜生境分布狭窄, 且破碎化严重, 迫切需要保护。因此建议: 收集海南凤仙花各种群种子, 建立种质资源库; 将东方天安乡、江边乡及乐东东北部(佳西保护区)等可能存在最适宜生境的地区, 作为今后野外深入调查的首选区域和重引入的重点区域。

细根分解是森林生态系统土壤碳和养分的主要输入途径, 但目前人们对于影响细根分解的主要因素和细根分解模式的了解仍然很少。该研究采用根序划分等级方法, 将红松(Pinus koraiensis)、落叶松(Larix gmelinii)、水曲柳(Fraxinus mandschurica)和白桦(Betula platyphylla)细根组分前四级根划分为两个等级: 一级和二级根混合为低级根, 三级和四级根混合为高级根。利用埋袋法对东北地区4个树种不同根序细根进行连续4年的分解实验, 并对其分解速率以及影响因素进行研究。结果显示, 红松低级根和高级根分解系数分别为0.342和0.461, 落叶松依次分别为0.304和0.436, 水曲柳分别为0.450和0.555, 白桦为0.441和0.579。4个树种均显示低级根分解速率较慢, 而高级根分解速率较快。实验表明, 根系分解系数与酸不溶性物质(AUF)和非结构性碳水化合物(TNC)均具有显著相关性。出现上述结果的主要原因是低级根含有较多的AUF, 很难被分解, 以及含有较少的TNC, 为分解者提供能量较少。

全球氮沉降不仅改变土壤氮和磷的有效性, 同时也改变氮磷比例。氮磷供应量、比例及其交互作用可能会影响植物种子性状。该研究在内蒙古草原基于沙培盆栽实验种植灰绿藜(Chenopodium glaucum), 设置3个氮磷供应量水平和3个氮磷比例的正交实验来探究氮磷供应量、比例及其交互作用对灰绿藜种子性状的影响。结果发现氮磷供应量对种子氮浓度、磷浓度和萌发率影响的相对贡献(15%-24%)大于氮磷比例(3%-7%), 而种子大小只受氮磷比例的影响。同时氮磷供应量和比例之间的交互作用显著影响种子氮浓度和磷浓度。同等氮磷比例情况下, 低量养分供应提高种子氮浓度、磷浓度和萌发率。氮磷比例只有在养分匮乏的环境中才会对种子大小和萌发率产生显著影响。总之, 灰绿藜种子不同性状对氮或磷限制的敏感性不同, 同时种子性状也对养分限制表现出适应性和被动响应。

百里香(Thymus mongolicus)草原是以唇形科小半灌木百里香为建群种的草原类型。该文以编写《中国植被志》为契机, 结合2015-2017年生长季野外调查数据和文献资料, 对中国百里香草原的分布、生态特征、群落特征和分类等进行了总结。结果表明: (1)百里香草原主要分布于辽河上游西拉木伦河流域的黄土丘陵、河北西北部坝上高原、阴山山脉两翼低山丘陵、鄂尔多斯高原东部和黄土高原北部, 常分布在水蚀风蚀强烈的黄土丘陵和砾石质化基质的坡地。(2)根据91个样地记录统计, 百里香草原组成物种较丰富, 有种子植物167种, 隶属于34科101属, 以菊科、豆科和禾本科为主; 其中有8种半灌木和小半灌木, 112种多年生杂类草; 水分生态类型以典型旱生植物(58种)和中旱生植物(45种)为主; 区系地理成分以东古北极成分(70种)和东亚成分(46种)为主。(3)根据生活型和优势度, 百里香草原可以划分为百里香、半灌木/小半灌木群丛组, 百里香群丛组, 百里香、丛生禾草群丛组, 百里香、根茎禾草群丛组, 百里香、薹草群丛组, 百里香、杂类草群丛组, 共计6个群丛组28个群丛。