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    2010年, 第1期
    刊出日期:2010-01-01

    内蒙古锡林河流域典型草原景观。徐冰等研究了该区域植物叶片与细根性状在种间及种内水平上的关联 ( 2010年1期 29–38 页 ) 。 ( 贺金生摄 )

      
    专辑名称: 生态化学计量学专题
    专辑责编: 贺金生, 韩兴国
    主编寄语
    主编寄语
    董鸣
    植物生态学报. 2010, 34(1):  1-1.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.001
    摘要 ( 1937 )   PDF (150KB) ( 934 )   知识图谱   收藏
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    编辑之窗
    生态化学计量学: 探索从个体到生态系统的统一化理论
    贺金生, 韩兴国
    植物生态学报. 2010, 34(1):  2-6.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.002
    摘要 ( 3145 )   全文 ( 31 )   PDF (316KB) ( 4498 )   知识图谱   收藏
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    生态化学计量学专题论文
    温带草地主要优势植物不同器官间功能性状的关联
    周鹏, 耿燕, 马文红, 贺金生
    植物生态学报. 2010, 34(1):  7-16.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.003
    摘要 ( 3273 )   全文 ( 8 )   PDF (788KB) ( 2912 )   知识图谱   收藏
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    理解植物各器官间功能性状的关联, 有助于确定控制功能性状的内在机制以及性状间的比例关系。基于内蒙古温带草地19个地点、42种优势草本植物的野外观测, 分析了叶片、茎、生殖器官、细根和粗根间功能性状(N、P含量、N:P、比叶面积、比根长以及叶片和细根的组织密度)的关联。主要结果如下: 在种群和物种水平上, 各器官的N和P含量都显著正相关, 比叶面积与叶片N、P含量和组织密度在种群水平上显著负相关, 而在物种水平上没有显著的相关关系; 而比根长仅在种群水平上与细根的组织密度显著负相关。N、P含量以及N:P在各器官之间一致呈显著正相关, 而比叶面积和比根长没有显著的相关关系。叶片和细根的组织密度在种群水平上显著负相关, 而在物种水平上没有显著的相关关系。非禾草比禾草相应器官(除茎外)的N、P含量高, 但二者茎的N、P含量没有显著的差异; 豆科植物比非豆科植物相应器官的N含量高, 而P含量没有显著的差异。

    青藏高原草地植物群落冠层叶片氮磷化学计量学分析
    杨阔, 黄建辉, 董丹, 马文红, 贺金生
    植物生态学报. 2010, 34(1):  17-22.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.004
    摘要 ( 2837 )   全文 ( 12 )   PDF (315KB) ( 2090 )   知识图谱   收藏
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    叶片氮(N)和磷(P)的化学计量学研究涉及到植物生态学的众多领域与多个尺度, 然而各个尺度上的化学计量学研究并未同步展开。通过对青藏高原47个草地样地连续3年的调查, 分析了当地群落水平上的植物叶片N、P含量及其化学计量学特征, 并结合温度和降水气候数据研究了N、P含量及N:P比值与这两个气候因子的相关关系。研究结果显示: 青藏高原草地群落水平的叶片N含量变化范围为14.8-36.7 mg·g-1, 平均为23.2 mg·g-1; P含量变化范围为0.8-2.8 mg·g-1, 平均为1.7 mg·g-1; N:P比值变化范围为6.8-25.6, 平均为13.5。群落叶片N含量与P含量呈显著正相关关系, 叶片的N:P比值与P含量呈显著负相关关系, N:P比值的变化主要由P含量变化决定。另外发现: 群落水平叶片N、P含量及N:P比值存在着显著的年际变化, 叶片的N、P含量及N:P比值与年平均气温之间存在着极显著的相关关系。通过该研究结果推测: P含量较高的变异系数及其与环境因子表现出的显著相关性, 在一定程度上体现了植物群落对当地气候条件的一种适应。

    杭州湾滨海湿地3种草本植物叶片N、P化学计量学的季节变化
    吴统贵, 吴明, 刘丽, 萧江华
    植物生态学报. 2010, 34(1):  23-28.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.005
    摘要 ( 3481 )   全文 ( 14 )   PDF (406KB) ( 3469 )   知识图谱   收藏
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    动态平衡理论是生态化学计量学的理论基础, 各种有机体是否存在一个固定的化学计量比是生态学研究的热点问题。该文研究了杭州湾滨海湿地3种优势物种海三棱藨草(Scirpus mariqueter)、糙叶薹草(Carex scabrifolia)和芦苇(Phragmites australis)叶片N、P生态化学计量特征的季节变化。结果发现, 3种植物叶片N含量范围分别是7.41-17.12、7.47-13.15和6.03-18.09 mg·g-1, 平均值(±标准差)分别为(11.69 ± 2.66)、(10.17 ± 1.53)和(11.56 ± 3.19) mg·g-1; 叶片P范围分别是0.34-2.60、0.41-1.10和0.35-2.04 mg·g-1, 平均值为(0.93 ± 0.62)、(0.74 ± 0.23)和(0.82 ± 0.53) mg·g-1; N:P范围分别是7.19-30.63、11.58-16.81和8.62-21.86, 平均值为16.83 ± 8.31、14.53 ± 3.91和16.49 ± 5.51, 可见不同植物其生态化学计量值范围存在一定差异, 但经方差分析发现3种草本植物间生长季节内N、P元素含量差异并不显著(p > 0.05)。各物种叶片N、P含量均表现出在生长初期显著大于其他生长季节(p < 0.05), 生长旺季(6、7月)随着叶片生物量的持续增加, N、P含量逐渐降低并达到最小值, 随后8-9月叶片不再生长而N、P含量逐渐回升, 在10月叶片衰老时N、P含量再次下降; 叶片N:P则在生长初期较小, 在生长旺季先升高后降低, 随后叶片成熟不再生长时又逐渐增加并趋于稳定。

    内蒙古锡林河流域典型草原植物叶片与细根性状在种间及种内水平上的关联
    徐冰, 程雨曦, 甘慧洁, 周文嘉, 贺金生
    植物生态学报. 2010, 34(1):  29-38.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.006
    摘要 ( 3002 )   全文 ( 4 )   PDF (517KB) ( 2265 )   知识图谱   收藏
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    植物的叶片与细根分别作为植物体地上和地下部分重要的营养器官, 很多功能性状在二者之间存在着一定的关联性。研究这种关联有助于理解植物各性状之间的相互作用、植物生长过程中对资源的利用和分配, 以及建立细根性状的估算模型。该研究对内蒙古锡林河流域65种植物叶片与细根的氮(N)含量、磷(P)含量、N:P以及比叶面积(SLA)和比根长(SRL)进行了比较研究, 结果表明: 在种间尺度上, 叶片与细根间的N、P和N:P存在显著的相关性, 而SLASRL之间相关性较弱; 在种内尺度上, 叶片和细根的N、P及SLASRL, 在不同的物种中呈现出不同的趋势。此外, 叶片与细根性状的关联, 在不同的植物功能群之间存在差异。例如, 双子叶植物叶片与细根间的N含量显著相关, P含量不相关; 而单子叶植物二者之间的P含量显著相关, N含量无关联。该研究的主要结论是, 在相对一致的生境中, 植物叶片与细根性状的关联主要发生在不同物种之间, 在种内尺度上这种关联不明显, 这可能与植物功能性状在种内存在较小的变异幅度有关。

    内蒙古典型草原不同恢复演替阶段植物养分化学计量学
    银晓瑞, 梁存柱, 王立新, 王炜, 刘钟龄, 刘小平
    植物生态学报. 2010, 34(1):  39-47.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.007
    摘要 ( 2900 )   全文 ( 13 )   PDF (1025KB) ( 2186 )   知识图谱   收藏
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    对内蒙古典型草原不同恢复演替阶段群落土壤养分动态及空间格局、植物养分及其化学计量比时空动态、植物与土壤养分相关性等进行了分析, 以揭示放牧干扰对植物的养分及其化学计量比影响。结果表明: 土壤各养分含量表现为恢复群落略高于严重退化群落, 土壤全氮(STN)/土壤全磷(STP)恢复群落高于严重退化群落, 土壤有机质(SOC)/STN恢复群落低于严重退化群落; 大多数植物叶片C含量在恢复群落最高, 严重退化群落最低, 与恢复演替时间呈正相关, 而植物的全氮(TN)和全磷(TP)含量则是严重退化群落最高, 恢复群落最低, 与退化程度呈正相关, 且TP含量的变幅明显高于TN含量; 植物叶的N:P和C:N表现为严重退化群落最低, 与退化程度呈负相关; 严重退化群落植物相对于P而言, 总体上表现为缺N; 而恢复群落相对于N而言, 更为缺P, 或同时缺N和P; 群落优势种化学计量学特征对群落演替方向有一定的指示作用。

    浙江天童常绿阔叶林、常绿针叶林与落叶阔叶林的C:N:P化学计量特征
    阎恩荣, 王希华, 郭明, 仲强, 周武
    植物生态学报. 2010, 34(1):  48-57.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.008
    摘要 ( 4150 )   全文 ( 15 )   PDF (993KB) ( 3579 )   知识图谱   收藏
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    以浙江天童常绿阔叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林为对象, 通过对叶片和凋落物C:N:P比率与N、P重吸收的研究, 揭示3种植被类型N、P养分限制和N、P重吸收的内在联系。结果显示: 1)叶片C:N:P在常绿阔叶林为758:18:1, 在常绿针叶林为678:14:1, 在落叶阔叶林为338:11:1; 凋落物C:N:P在常绿阔叶林为777:13:1, 常绿针叶林为691:14:1, 落叶阔叶林为567:14:1; 2)常绿阔叶林和常绿针叶林叶片与凋落物C:N均显著高于落叶阔叶林; 叶片C:P在常绿阔叶林最高, 常绿针叶林中等, 落叶阔叶林最低, 常绿阔叶林和常绿针叶林凋落物C:P显著高于落叶阔叶林; 叶片N:P比也是常绿阔叶林最高、常绿针叶林次之, 落叶阔叶林最低, 但常绿阔叶林凋落物N:P最低; 3)植被叶片N、P含量间(N为x, P为y)的II类线性回归斜率显著大于1 (p < 0.05), 表明叶片P含量的增加可显著提高叶片N含量; 凋落物N、P含量的回归斜率约等于1, 反映了凋落物中单位P含量与单位N含量间的等速损耗关系; 4)常绿阔叶林N重吸收率显著高于常绿针叶林与落叶阔叶林, 落叶阔叶林P重吸收率显著高于常绿阔叶林和常绿针叶林。虽然植被的N:P指示常绿阔叶林受P限制, 落叶阔叶林受N限制, 常绿针叶林受N、P的共同限制, 但是N、P重吸收研究结果表明: 受N素限制的常绿阔叶林具有高的N重吸收率, 受P限制的落叶阔叶林并不具有高的P重吸收率。可见, 较高的N、P养分转移率可能不是植物对N、P养分胁迫的一种重要适应机制, 是物种固有的特征。

    珠江三角洲3种典型森林类型乔木叶片生态化学计量学
    吴统贵, 陈步峰, 肖以华, 潘勇军, 陈勇, 萧江华
    植物生态学报. 2010, 34(1):  58-63.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.009
    摘要 ( 2739 )   全文 ( 11 )   PDF (383KB) ( 2605 )   知识图谱   收藏
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    以珠江三角洲3种典型森林类型(常绿阔叶林、针阔混交林和针叶林)为研究对象, 分析了各类型优势乔木叶片C、N、P化学计量特征。结果显示, 所有研究个体叶片C、N、P含量范围分别为434-537、6.8-23.0和0.56-2.10 mg·g-1, C:N、C:P和N:P的分布区间分别为 21.22-70.74、227.14-844.64和5.26-20.91, 且N与P之间、C:N与C:P之间具有较好的协同性。3种森林类型中, 针叶林乔木叶片C含量最大, 加权平均值为(517.85 ± 35.96) mg·g-1, 其次是针阔混交林((509.47 ± 19.38) mg·g-1), 常绿阔叶林最小((481.59 ± 18.35) mg·g-1); 针叶林乔木叶片N含量((12.20 ± 5.65) mg·g-1)最大, 其次是常绿阔叶林((11.50 ± 4.24) mg·g-1), 针阔混交林((10.51 ± 5.22) mg·g-1)最小; 各森林类型乔木叶片P含量大小顺序与C含量完全相反, 为常绿阔叶林((1.31 ± 0.48) mg·g-1)>针阔混交林((0.96 ± 0.61) mg·g-1)>针叶林((0.77 ± 0.40) mg·g-1)。针阔混交林乔木叶片C:N (51.35 ± 13.65)最大, 针叶林(47.40 ± 15.85)其次, 常绿阔叶林(45.59 ± 14.70)最小; 各森林类型乔木叶片C:P和N:P大小顺序相同, 均为针叶林(727.47 ± 231.52、15.71 ± 3.76)>针阔混交林(553.01 ± 152.32、10.93 ± 1.89)>常绿阔叶林(412.19 ± 200.91、9.46 ± 4.28)。同时根据乔木叶片N:P还发现, 少数阔叶树种和常绿阔叶林生产力受到N素限制。

    南亚热带森林不同演替阶段植物与土壤中N、P的化学计量特征
    刘兴诏, 周国逸, 张德强, 刘世忠, 褚国伟, 闫俊华
    植物生态学报. 2010, 34(1):  64-71.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.010
    摘要 ( 3104 )   全文 ( 17 )   PDF (493KB) ( 2761 )   知识图谱   收藏
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    选择南亚热带森林演替过程3个阶段(初期、中期和后期)的典型森林生态系统为研究对象, 在测定植物与土壤中全N、全P含量的基础上, 阐明了森林演替过程中植物与土壤的N、P化学计量特征。结果显示: 1)土壤中全N含量随演替进行而增加, 马尾松(Pinus massoniana)林(初期)、混交林(中期)和季风林(后期) 0-10 cm土层中全N含量分别为0.440、0.843和1.023 g·kg-1; 混交林0-10 cm土层中全P的含量最为丰富, 为0.337 g·kg-1, 马尾松林和季风林土壤全P含量分别为0.190和0.283 g·kg-1。2)植物叶片中全N、全P的含量随演替呈减少的趋势, 但根系中全N、全P的含量都以马尾松林为最多, 混交林和季风林含量彼此相当。3)各土层中N:P随演替的进行呈现明显增加趋势, 马尾松林、混交林和季风林0-10 cm土层中N:P分别为2.3、2.5和3.6; 植物各器官中N:P随演替的进行也呈增加趋势, 且叶片和根系中的N:P相近, 马尾松林、混交林和季风林叶片中N:P分别为22.7、25.3和29.6。基于上述结果, 探讨了南亚热带森林生态系统植物与土壤中N:P特征、森林演替过程中植物与土壤中N:P变化规律以及P对南亚热带森林生态系统的限制作用。结果表明, P已经成为南亚热带森林生态系统生物生长和重要生态过程的限制因子。

    综述
    被子植物地下结实和地上/下两型结实的生态适应意义
    谭敦炎, 张洋, 王爱波
    植物生态学报. 2010, 34(1):  72-88.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.011
    摘要 ( 3432 )   全文 ( 26 )   PDF (678KB) ( 2599 )   知识图谱   收藏
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    地下结实和地上/下两型结实是被子植物两类独特的结实方式, 多发生在陆生和草本植物中, 主要生长在缺少水分或光照、土壤扰动频繁及环境波动较为剧烈的生境中。两种结实方式不仅是植物适应性进化的重要方面, 也是选择性进化的产物。其中, 地下结实对于植物在母株附近适宜微环境中保存后代、在极端环境下保持种子活力、逃避地面动物取食和火灾伤害以及延长果实发育时间等方面, 地上/下两型结实对于减少同胞子代及种群内竞争、维持和扩大种群以及提高物种的适应力和进化可塑性等方面, 都具有重要的生态适应意义, 是植物抵御不利生物与非生物环境的两类重要防御策略。但两种结实方式同时也存在着限制果实与种子扩散、影响基因传递与种群遗传结构、加大种群隔离以及提高繁殖代价等进化限制, 对物种的分布、种群增长、迁移、适合度和生活史进化等具有重要影响。目前, 地下和地上/下两型结实现象分别在大约24科57属和13科34属中进行了报道, 其中在菊科、十字花科、豆科和玄参科等类群中两种结实现象同时存在。从系统发育看, 地下结实在木兰分支、单子叶植物分支及双子叶植物分支中均存在, 而地上/下两型结实仅出现在单子叶植物分支和双子叶植物分支中, 在被子植物基部类群(ANITA类群)中两种结实方式均不存在。该文对植物地下和地上/下两型结实的类型、系统进化、繁殖特性和扩散对策进行了介绍, 并对其生态适应意义进行了总结, 以期为深入研究植物结实的进化策略提供参考。

    杠杆状雄蕊及其进化生态学意义
    张勃, 孙杉, 张志强, 李庆军
    植物生态学报. 2010, 34(1):  89-99.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.012
    摘要 ( 3845 )   全文 ( 10 )   PDF (1380KB) ( 2879 )   知识图谱   收藏
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    对被子植物一类特化雄蕊——杠杆状雄蕊的结构多样性及其进化生态学意义进行了归纳总结。植物的花在进化过程中, 常会发生雄蕊群的改变, 包括雄蕊数目及其形态结构的变化, 同时雄蕊功能也会发生相应的适应性转变。杠杆状雄蕊是指结构特化为杠杆状或距状, 在传粉过程中具有类似杠杆功能的一类特化的雄蕊类型。目前, 已在唇形科不同亚科以及姜科6个属中发现杠杆状雄蕊, 根据其结构和形态发生方式总体上可分为2大类: 一类是唇形科中以鼠尾草属(Salvia)为代表的, 由2个可育雄蕊平行发育、药隔组织增长所形成的杠杆状雄蕊; 另一类是姜科植物中由一个可育雄蕊特化形成的带有距状附属体的雄蕊类型。在生态功能上, 两类雄蕊均能通过传粉者推动其距状下臂做杠杆运动进行传粉, 被认为是一种促进异交的传粉机制, 可通过精确传粉和花粉分发等途径影响植物的繁殖成功。杠杆状雄蕊在不同的类群中是独立起源与进化的; 仅在唇形科鼠尾草属中, 杠杆状雄蕊发生了3次独立进化, 而且它可能是触发该属物种适应性辐射的关键性状。将来需在宏观进化和微观进化两个水平深入探讨杠杆状雄蕊的进化生态学意义。

    植物光合产物分配及其影响因子研究进展
    平晓燕, 周广胜, 孙敬松
    植物生态学报. 2010, 34(1):  100-111.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.013
    摘要 ( 2886 )   全文 ( 19 )   PDF (389KB) ( 5207 )   知识图谱   收藏
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    植物光合产物分配受环境因子和生物因子的共同影响。为增进对植物对全球变化响应的理解, 从植物个体水平与群落/生态系统水平综述了植物光合产物分配的影响因子与影响机理的最新研究进展。植物个体在光照增强及受水分和养分胁迫时, 会将光合产物更多地分配到根系; CO2浓度升高对植物光合产物分配的影响受土壤氮素的制约, 植物受氮素胁迫时, CO2浓度升高会促进光合产物更多地分配到根系; 反之, 对植物光合产物分配没有影响。植物群落/生态系统的光合产物分配对环境因子的响应不敏感; 光合产物向根系的分配比例随其生长阶段逐渐降低。功能平衡假说、源汇关系假说和相关生长关系假说分别从环境因子、个体发育和环境因子与个体发育协同作用方面阐述了植物光合产物分配的影响机理。在此基础上,指出了未来拟重点加强的研究方向: 1)生态系统尺度的光合产物向呼吸部分的分配研究; 2)地下净初级生产力(belowground net primary productivity, BNPP)研究; 3)温室和野外条件下及幼苗和成熟林光合产物分配对环境因子响应的比较研究; 4)生态系统尺度的多因子控制试验; 5)整合环境因子和个体发育对植物光合产物分配格局的影响研究。

    论坛
    关于生态重建和生态恢复的思辨及其科学涵义与发展途径
    张新时
    植物生态学报. 2010, 34(1):  112-118.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.014
    摘要 ( 2485 )   全文 ( 7 )   PDF (333KB) ( 2453 )   知识图谱   收藏
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    Ecological restoration是现代生态学最活跃的关键行动之一, 在我国被译为“生态恢复”。经查验其英语涵义和演变过程, 建议正名为“生态重建”, 指在人为辅助下的生态活动。而“生态恢复”(recovery)在国际文献中指没有人直接干预的自然发生过程, 二者不容混淆。作者强调自然恢复和生态重建的三类时间尺度, 即地质年代尺度(千、万、亿年)自然生态系统世代交替和演替尺度(十、百、千年)和生态建设时间尺度(一、十、百年)。前二者为自然恢复尺度。三者相差2-3个数量级或更多。人类不能超尺度地依赖自然恢复能力, 自然与人为时间尺度的不匹配是自然恢复难以满足人类社会生态需求的根本原因。作者质疑“以自然恢复为主”和“从人工建设转向自然恢复为主的转变”提法。认为把生态重建的责任推诿给自然去旷日持久地恢复, 是不负责任和不作为的逻辑和有悖于“谁破坏, 谁补偿; 谁污染, 谁治理; 谁享用, 谁埋单”的全球环保公理和生态伦理观念。除恢复重建自然的生态系统外, 还要发展人工设计生态方案等未来生态重建途径。


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