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    2009年, 第2期
    刊出日期:2009-03-31
      
    研究论文
    黄河三角洲植被指数与地形要素的多尺度分析
    吴大千, 刘建, 王炜, 丁文娟, 王仁卿
    植物生态学报. 2009, 33(2):  237-245.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.001
    摘要 ( 2879 )   全文 ( 7 )   PDF (375KB) ( 1744 )   知识图谱   收藏
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    结合地理信息系统和遥感技术, 研究了黄河三角洲植被指数NDVI与一系列地形要素间的尺度依赖关系, 从而检验在较大尺度上滨海生态系统植被分布格局是否存在水分再分配的调控作用。结果表明: 1)NDVI值在4种主要群落类型间差异显著, 这种显著差异是由滨海盐生植物的生境特点决定的; 2)地表高程在所有的10个粒度尺度上均与NDVI相关关系显著, 这种显著关系在小尺度上与地下水埋深有关, 而在大尺度上可能参与水分再分配过程; 3)在750 m粒度尺度附近存在水分再分配的调控作用, 在该尺度附近地形湿润度指数(TWI)和坡度与NDVI相关达到极显著, 而且其Moran’sI指数突然增大。黄河三角洲的植被地形关系表现为不同尺度上对土壤水分和盐分的调控, 在小尺度上地形因素通过土壤表面蒸发过程影响土壤水分与盐分, 而在大尺度上地形因素主要通过地表径流对土壤水分与盐分进行再分配。

    泾河流域植被覆盖时空演变及其与降水的关系
    齐清, 王天明, 寇晓军, 葛剑平
    植物生态学报. 2009, 33(2):  246-253.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.002
    摘要 ( 2673 )   全文 ( 7 )   PDF (449KB) ( 1356 )   知识图谱   收藏
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    在当前全球变化和人类活动剧烈影响下, 研究黄土高原植被覆盖的发展趋势及其与主要限制因子的关系, 对黄土高原退化生态系统的恢复和区域生态环境评价有着重要意义。我们利用GIMMS-NDVI数据和长期降雨数据, 对黄土高原中部泾河流域22 a的植被覆盖时空演变及其与降水的关系进行了研究。结果表明, 1)1982~2003年, 泾河流域植被覆盖整体呈微弱的增加趋势, 并在空间上表现出一定差异。植被覆盖增加的地区约69.62%, 其中显著增加的地区16.61%, 主要分布在泾河流域的中西部和下游小流域, 显著下降的地区约1.65%, 主要分布在泾河流域上游及周边地区; 2) NDVI与降水极显著相关。年NDVI随年降水服从对数分布, 生长季(4~11月)NDVI比降水滞后1个月; 3) 泾河流域降水利用效率不稳定变化, 土地退化状况未见有效改善, 并且泾河流域降水利用效率随降水量的增加而降低, 值得探索。

    基于遥感-过程耦合模型的1988~2004年青海三江源区净初级生产力模拟
    王军邦, 刘纪远, 邵全琴, 刘荣高, 樊江文, 陈卓奇
    植物生态学报. 2009, 33(2):  254-269.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.003
    摘要 ( 3172 )   全文 ( 34 )   PDF (4660KB) ( 2607 )   知识图谱   收藏
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    三江源区不仅是地处青藏高原的全球气候变化的敏感区, 也是我国甚至亚洲最重要河流的上游关键源区。作为提供物质基础的植被净初级生产力(Net primary production, NPP), 是评价生态系统状况的重要指标。该文应用已在碳通量观测塔验证, 扩展到区域水平的遥感-过程耦合模型GLOPEM-CEVSA, 以空间插值的气象数据和1 km分辨率的AVHRR遥感反演的FPAR数据为模型主要输入, 模拟并分析了1988~2004年该区NPP时空格局及其控制机制。结果表明, 该区植被平均NPP为143.17 gC·m-2·a-1, 呈自东南向西北逐渐降低的空间格局, 其中, 以森林NPP最高(267.90 gC·m-2·a-1), 其次为农田(222.94 gC·m-2·a-1)、草地(160.90 gC·m-2·a-1)和湿地(161.36 gC·m-2·a-1), 荒漠最低(36.13 gC·m-2·a-1)。其年际变化趋势在空间上呈现出明显的差异, 西部地区NPP表现为增加趋势, 每10 a增加7.8~28.8 gC·m-2; 而中、东部表现为降低趋势, 每10 a降低13.1~42.8 gC·m-2。根据显著性检验, NPP呈增加趋势(趋势斜率b>0), 显著性水平高于99%和95%的区域占研究区总面积的13.43%和20.34%, 主要分布在西部地区;NPP呈降低趋势(趋势斜率b<0), 显著性水平高于99%和95%的区域占研究区面积的0.75%和3.77%, 主要分布在中、东部地区, 尤以该区长江和黄河等沿线区分布更为集中, 变化显著性也更高。三江源NPP的年际变化趋势的气候驱动力分析表明, 整个区域水平上该地区植被生产力受气候变化的主导, 西部地区暖湿化趋势, 造成了该地区生产力较为明显的、大范围的增加趋势; 但东、中部地区则主要受人类活动的影响, 特别是长江、黄河等河流沿线, 是人类居住活动密集的地区, 造成这些地区放牧压力较大、草地退化严重, 而该地区暖干化趋势加剧了这一过程。

    太阳辐射对长白山阔叶红松林净生态系统碳交换的影响
    张弥, 于贵瑞, 张雷明, 孙晓敏, 温学发, 韩士杰
    植物生态学报. 2009, 33(2):  270-282.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.004
    摘要 ( 2517 )   全文 ( 4 )   PDF (809KB) ( 1526 )   知识图谱   收藏
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    太阳辐射是植物进行光合作用的前提条件, 因此成为影响植被吸收大气CO2的重要环境因子。该研究基于30 min通量和常规气象数据, 以相对辐射和晴空指数为指标, 分析了2003~2006年生长旺季(6~8月)太阳辐射的改变对长白山阔叶红松(Pinus koraiensis)林净生态系统碳交换(Net ecosystem exchange, NEE)的影响。结果表明: 天空有一定云层的覆盖对阔叶红松林碳的净吸收有明显的促进作用。4年里6~8月间生态系统最大光合速率在天空有云覆盖时较晴空条件下分别提高了34%、25%、4%和11%。在晴空指数约为0.5的中等辐射条件下, 该生态系统的NEE达到最大。对生态系统碳的净吸收有促进作用的临界相对辐射约为37%, 而使该生态系统NEE达到最大的最适相对辐射约为75%。进一步分析表明, 天空云量的增多和云层厚度的增加会引起散射辐射比例的增加、大气温度和水汽亏缺程度的降低等环境效应, 由此可能会导致冠层光合作用的增加和地上部分呼吸的减弱, 从而共同决定了净生态系统碳吸收作用的增强。

    川西亚高山5种森林生态系统的碳格局
    鲜骏仁, 张远彬, 王开运, 胡庭兴, 杨华
    植物生态学报. 2009, 33(2):  283-290.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.005
    摘要 ( 2407 )   全文 ( 2 )   PDF (214KB) ( 1688 )   知识图谱   收藏
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    采用样方法研究了川西亚高山白桦(Betula platyphylla)林(BF)、针阔混交林(MF)、岷江冷杉(Abies faxoniana)林(FF)、紫果云杉(Picea purpurea)林(SF)和方枝柏(Sabina saltuaria)林(CF)的碳贮量、组成及其分布格局。结果表明: 1)在5种森林生态系统中, 土壤碳含量和碳贮量都随土壤深度的增加而极显著地降低, 且与土壤深度之间有较好的线性关系; 2)地被物碳贮量分别为SF(23.97±1.77)>FF(21.35±3.64)>MF(11.78±1.21)>CF(9.09±0.91) >BF(8.16±1.34) 103kgC·hm-2, 对生态系统总碳贮量的贡献率差异不显著, 约占3%~4%; 3)乔木层对植物碳贮量贡献最多, 根系碳贮量占植物碳贮量的比例在13%~19%之间; 4)SF和FF的碳贮存以植物为主, MF、BF和CF的碳贮存则以土壤为主; 5)整个生态系统的碳贮量依次为SF(729.92±43.49)>FF(618.86±53.97)>MF(353.88±21.76)>BF(247.79± 17.15)>CF(244.52±18.70) 103 kgC·hm-2, 差异显著, 对应的短期碳固定能力则依次为2.97、3.80、5.15、3.33和4.84 103 kgC·hm-2·a-1。在没有破坏性干扰前提下, 川西亚高山次生林恢复是大气中碳沉降的潜在碳汇。合适的树种及其搭配比例、造林模式和森林生态系统管理对策, 是促进该区域植被快速恢复和增加碳贮存的关键。

    川西云杉天然种群表型多样性
    辜云杰, 罗建勋, 吴远伟, 曹小军
    植物生态学报. 2009, 33(2):  291-301.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.006
    摘要 ( 2616 )   全文 ( 2 )   PDF (266KB) ( 1437 )   知识图谱   收藏
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    为了揭示川西云杉(Picea balfouriana)天然种群表型变异程度和变异规律, 以四川甘孜藏族自治州天然分布的川西云杉为研究对象, 调查了12个种群360个单株的种实和针叶表型性状, 采用变异系数、巢式方差分析、相关分析和聚类分析等方法, 分析了种群间和种群内表型多样性。结果表明: 川西云杉表型性状在种群间和种群内存在极其丰富的多样性, 种群间表型分化系数均值为36.53%, 小于种群内变异(63.47%); 球果、针叶、种鳞和种翅的表型分化系数均值分别为47.15%、31.93%、21.89%和45.14%, 球果、针叶、种鳞和种翅4类表型性状的变异系数分别为12.56%、22.16%、12.61%和16.53%, 种鳞的变异系数和表型分化系数最小, 表明其性状最为稳定; 12个表型性状间多数呈显著或极显著正相关, 球果长、球果径、针叶长和种鳞长为川西云杉重要的表型性状。川西云杉表型变异在空间分布上呈现以经度(球果和针叶)和纬度(种鳞和种翅)并存的单向变异模式; 利用种群间欧氏距离进行聚类分析, 可以把川西云杉12个种群划分为3类。

    油松种子园自由授粉与控制授粉种子父本分析
    张冬梅, 孙佩光, 沈熙环, 茹广欣
    植物生态学报. 2009, 33(2):  302-310.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.007
    摘要 ( 2608 )   全文 ( 3 )   PDF (333KB) ( 1309 )   知识图谱   收藏
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    利用“微卫星”标记对油松(Pinus tabulaeformis)种子园控制授粉和自由授粉的子代进行了父本分析, 探讨自由授粉状态下种子园子代遗传组成与花粉传播的关系, 以及人工控制授粉状态下花粉形态等指标与子代遗传组成的相关性。其中,利用SSR对281粒油松种子进行父本分析, 在80%的置信水平下确定了其中126粒种子的花粉来源; 对2株母树自由授粉种子的父本分析表明, 种子园内花粉传播距离最大为85 m, 有效距离在30 m以内; 对11#和24#母树分别用21个无性系的等体积混合花粉进行控制授粉发现, 子代由少数无性系的花粉受精产生, 其中 50#、7#、25#、33#无性系对2株母树子代的花粉贡献率分别达到50.62%和61.54%; 花粉粒大小、花粉等体积重和花粉活力与选择性受精相关不显著, 而花粉活力偏低的无性系也有授粉成功的可能性。

    甘肃民勤荒漠区18种乔木物候与气温变化的关系
    常兆丰, 韩福贵, 仲生年
    植物生态学报. 2009, 33(2):  311-319.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.008
    摘要 ( 2500 )   全文 ( 6 )   PDF (370KB) ( 2089 )   知识图谱   收藏
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    在全球气候变暖的大背景下, 荒漠地区的植物物候是怎样响应气候变暖的?为了弄清这个问题, 对甘肃民勤荒漠区沙生植物园内18种乔木34 a的物候观测资料进行了分析。分析结果表明: 自1974年以来, 甘肃民勤荒漠区气温抬升幅度高于全国和全球水平, 尤其在2、3月气温抬升最为明显, 春季物候期提前幅度明显大于国内外其它文献报道; 物候期发生当月的平均气温对该物候期的影响>物候期发生上月平均气温的影响>年平均气温的影响; 研究区春季气温升高较其它地区更为明显, 这就是当地春季物候期提前幅度相对较大的原因。荒漠植物物候变化既是植物对气候变化的综合反应过程, 又是植物适应气候变化的过程。

    宁夏沙湖4种干旱区群落中主要植物种间关系的格局分析
    刘小恺, 刘茂松, 黄峥, 徐驰, 张明娟, 王汉杰
    植物生态学报. 2009, 33(2):  320-330.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.009
    摘要 ( 2482 )   全文 ( 3 )   PDF (610KB) ( 2128 )   知识图谱   收藏
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    格局分析是研究群落结构、种群特征、种内种间关系以及生物与环境间相互作用的重要手段。应用Ripley’s K函数的双变量点格局分析技术, 对宁夏沙湖4种干旱区群落中主要植物种间的空间关联关系进行了研究; 同时, 根据关联物种间相对位置的规则性, 基于Ripley’s K函数, 提出一种用于检测种间格局控制关系的技术方法。研究结果表明: 1) 沙枣(Elaeagnus angustifolia)-芨芨草(Achnatherum splendens)、芨芨草-苦豆子(Sophora alopecuroides)、白刺(Nitraria tangutorum)-芨芨草3个群落中, 主要物种间在个体大小、根系特点和生态习性等方面存在较大的差异, 并分别在一定的尺度范围内存在正关联关系; 而在物种生态需求和形态大小等方面相对一致的红砂(Reaumuria soongorica)-盐爪爪(Kalidium foliatum)群落中, 红砂和盐爪爪之间在整个观测尺度内(0~15 m)存在负关联关系。2) 格局控制分析表明, 在主要物种间存在空间正关联关系的3个群落中, 均检测出主要物种间在一定尺度范围内存在格局控制关系, 其中格局控制种一般个体较大、生境改造能力较强; 而在主要物种生活型相似的红砂-盐爪爪群落中, 未检测到主要物种间的格局控制关系。

    嵌套式回归建立树木生物量模型
    刘琪璟
    植物生态学报. 2009, 33(2):  331-337.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.010
    摘要 ( 2740 )   全文 ( 12 )   PDF (267KB) ( 1901 )   知识图谱   收藏
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    该文介绍了一种建立树木生物量模型的简单快速方法——嵌套式回归。基本原理是以枝轴为基本单位, 逐级拟合。过程是把枝条分解成枝轴, 从枝轴到枝条, 再到单株, 拟合不同层次或尺度的生物量模型。建立枝轴生物量方程, 估计各级枝轴生物量, 将枝轴生物量(实测值或模拟值)总和起来便得到枝条生物量。由于样本单元之间有包含关系, 实际测定的样本很小, 具有快速实用的特点。检验结果显示, 模型预测值和实测值具有较高的一致性。

    藏锦鸡儿群落土壤资源空间异质性
    张璞进, 杨劼, 宋炳煜, 赵利清, 清华
    植物生态学报. 2009, 33(2):  338-346.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.011
    摘要 ( 2470 )   全文 ( 1 )   PDF (439KB) ( 1233 )   知识图谱   收藏
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    在内蒙古高原, 藏锦鸡儿(Caragana tibetica)群落分布在草原向荒漠的过渡带上, 在植被区划中常作为由草原进入荒漠的指示物种。藏锦鸡儿是一种旱生垫状矮灌木, 由于其垫状生物学特性, 在地表覆沙的生境中常形成较均匀的、非常醒目的灌丛沙堆。不同大小的灌丛沙堆可对应其不同的发育阶段, 选取不同大小的藏锦鸡儿灌丛沙堆, 划分成小、中、大3组, 小、中两组灌丛沙堆对应其发育阶段, 大沙堆组对应于稳定阶段, 通过测定沙堆间、沙堆内(顶部、中部)及沙堆下的土壤有机质(Soil organic matters, SOM)、全磷(Total phosphorus, TP)和土壤质量含水量(Mass water content of soil, Wm), 分析了藏锦鸡儿群落土壤资源的特点。结果显示, 随着沙堆的发育, 沙堆内和堆下0~20 cm处的土壤有机质、全磷和土壤质量含水量的平均含量呈递增趋势, 大沙堆、中沙堆及堆下0~20 cm处的土壤有机质、全磷和土壤质量含水量的平均含量均大于沙堆间, 小沙堆的土壤有机质、堆下0~20 cm的土壤全磷和质量含水量的平均含量大于沙堆间。不同大小的灌丛沙堆, 在垂直方向上, 土壤有机质、全磷含量基本均呈先增加后减少的趋势, 土壤质量含水量呈递减趋势; 在水平方向, 随着灌丛沙堆的发育, 土壤有机质、全磷和土壤质量含水量在同一部位的同一土层基本呈递增趋势; 不同大小的沙堆表层0~20 cm 处的土壤有机质由顶部、中部、沙堆间依次呈先增加后减小的趋势; 大沙堆和中沙堆的全磷由沙堆顶部、中部、沙堆间依次呈递减趋势, 而小沙堆土壤全磷呈先增加后减少的趋势。随着灌丛沙堆的发育, 藏锦鸡儿灌丛截获的植物残体量呈增加趋势。研究显示, 藏锦鸡儿在发育过程中形成“沃岛效应”, 这种效应不仅表现在沙堆内, 也表现在沙堆下, 同时也引起土壤有机质、全磷和土壤水分的空间异质性分布。

    C4荒漠植物猪毛菜与木本猪毛菜的叶片解剖结构及光合生理特征
    高松, 苏培玺, 严巧娣, 丁松爽, 张岭梅
    植物生态学报. 2009, 33(2):  347-354.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.012
    摘要 ( 2657 )   全文 ( 5 )   PDF (963KB) ( 1519 )   知识图谱   收藏
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    为了比较C4荒漠植物猪毛菜(Salsola collina)和木本猪毛菜(S. arbuscula)的抗旱结构和适应环境的光合作用特征, 在二者混生的群落中, 选择代表性植株, 采集叶片进行叶片解剖结构分析, 在自然条件下测定了二者叶片的气体交换参数。研究结果表明:猪毛菜叶片具表皮毛, 具有更发达的薄壁贮水组织;木本猪毛菜叶片具有更厚的角质层, 表皮下有1层下皮细胞, 其栅栏组织细胞较长, 排列更紧密。猪毛菜的净光合速率明显高于木本猪毛菜, 日平均值分别为21.5和15.7 μmol CO2·m-2·s-1。猪毛菜的蒸腾速率也明显高于木本猪毛菜, 日平均值分别为14.9和10.2 mmol·m-2·s-1。猪毛菜和木本猪毛菜的水分利用效率的日平均值分别为1.39和1.53 μmol CO2·mmol-1H2O, 特别是在14:00时分别为1.61和2.30 μmol CO2·mmol-1H2O, 木本猪毛菜高出猪毛菜约42%。猪毛菜的光补偿点低于木本猪毛菜, 而光饱和点和光量子效率较高, 具有更低的CO2补偿点。这表明:二者的旱生结构不同, 木本猪毛菜具有更显著的荒漠植物特征;在适于二者混生的环境下, 猪毛菜比木本猪毛菜的光合能力更强, 而木本猪毛菜的水分利用效率更高。

    兴安鹿蹄草叶片雪盖初期与雪盖后期保护酶活性的变化规律
    马玉心, 崔大练
    植物生态学报. 2009, 33(2):  355-360.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.013
    摘要 ( 2300 )   全文 ( 1 )   PDF (318KB) ( 1444 )   知识图谱   收藏
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    研究了自然生境下生长的兴安鹿蹄草(Pyrola dahurica)叶片在雪盖初期、后期的细胞膜相对透性、膜质过氧化产物丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性的变化, 结果表明: 兴安鹿蹄草顺利越冬取决于两个关键时期, 即雪盖初期和雪盖后期, 雪盖初期包括积雪期和盛雪期, 雪盖后期包括融雪初期和融雪后期。积雪期(11月1日~12月1日)兴安鹿蹄草随着温度的降低叶片中的MDA含量逐渐增高, 细胞膜相对透性增大, SOD和POD活性增强; 进入盛雪期(12月1日以后), 雪盖下温度较高而恒定, 兴安鹿蹄草叶片MDA含量减少, 细胞膜相对透性减低, SOD和POD活性减弱。翌年春天融雪初期(3月1日~3月15日), 雪盖下温度降低, 兴安鹿蹄草叶片中的MDA含量增高, 但低于积雪期; 细胞膜相对透性增大, 且高于积雪期; SOD和POD活性增强, 但低于积雪期; 融雪后期(3月中旬以后)兴安鹿蹄草叶片MDA含量减少, 细胞膜相对透性减低, SOD和POD活性减弱。

    雄蕊合生植物半边莲的花部综合征与繁育系统
    任明迅
    植物生态学报. 2009, 33(2):  361-368.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.014
    摘要 ( 3451 )   全文 ( 3 )   PDF (339KB) ( 2136 )   知识图谱   收藏
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    为了解花内雄蕊合生结构的繁殖适应意义, 初步研究了雄蕊合生植物半边莲(Lobelia chinensis)的花部综合征、传粉特性和繁育系统。半边莲花大且鲜艳, 花瓣中下部弯折并合生成背部有裂缝的不封闭的花冠筒。5雄蕊的花药紧密合生成花药筒, 花丝中上半部也合生在一起, 只有花丝基部分离插生于花冠筒上。柱头被包裹在花药筒内。半边莲单花寿命可达5 d左右。雄性先熟, 柱头在伸出花药筒之后才具活性。花的主要访问者为蚂蚁、食蚜蝇和苍蝇类等小型昆虫。半边莲单花花粉数约为(5 200±130)粒、胚珠数约为(55±6)颗, 花粉胚珠比为94.54, 应属于兼性自交繁育系统, 但异交指数和其它特征都显示其以异交为主, 部分自交亲和。套袋和人工授粉实验发现, 半边莲不存在无融合生殖与自发自交, 但自交亲和性高。雄蕊合生(尤其是花药的合生)能把花药中的花粉聚拢在一起在传粉者的一次访问中就被同时带出, 与同样具有较低花粉胚珠比的花粉聚联(Pollen aggregation)传粉过程近似。半边莲的雄蕊合生结构(花药合生成筒、花丝上部也合生)可能与一些特定的花部特征, 如花被合生成未完全封闭的筒、雌雄异熟以及低花粉胚珠比等联系在一起, 形成了适应小型传粉者的“花部综合征”。

    长江口及其邻近水域叶绿素a的垂直格局及成因初析
    宋书群, 孙军, 俞志明
    植物生态学报. 2009, 33(2):  369-379.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.015
    摘要 ( 2380 )   全文 ( 3 )   PDF (913KB) ( 1561 )   知识图谱   收藏
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    根据2005年9月~2006年5月逐季进行的4次多学科综合调查, 报道了长江口及其邻近水域叶绿素a的垂直分布特征, 并探讨了环境因子和长江冲淡水过程对浮游植物生物量垂直分布的影响。结果表明, 水柱平均叶绿素a在春季最高、冬季最低, 高值区位置因季节而异, 常出现在低盐或等盐线密集的水域; 河口区和外海区水体垂向混合均匀, 除夏季外叶绿素a的垂直变化均较小; 冲淡水区水体呈现层化特征, 叶绿素a高值集中分布在浅层水体。低盐的长江冲淡水占据上层水体, 良好的营养盐条件促进了浮游植物的生长; 外海高盐水控制的下层水体, 较低的营养盐浓度和较弱的光强不利于浮游植物生物量的积累。

    紫茎泽兰土壤种子库特征及其对幼苗的影响
    王硕, 高贤明, 王瑾芳, 党伟光
    植物生态学报. 2009, 33(2):  380-386.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.016
    摘要 ( 2551 )   全文 ( 4 )   PDF (294KB) ( 1288 )   知识图谱   收藏
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    研究紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)土壤种子库特征及其对紫茎泽兰种子的萌发、幼苗命运的影响, 在综合治理紫茎泽兰入侵危害及防止紫茎泽兰的继续扩散等方面有着重要的意义。该文在攀枝花紫茎泽兰入侵严重的地区, 通过采集果园、放牧灌丛以及禁牧灌丛3种不同生境紫茎泽兰土壤种子库的样本, 以说明不同干扰程度下紫茎泽兰种子在土壤中的分布状况。通过野外调查并结合盆栽实验, 初步研究了紫茎泽兰土壤种子库基本特征以及光照和种子在土壤中的埋藏深度等对紫茎泽兰幼苗的影响。结果表明: 1)果园、放牧灌丛和禁牧灌丛等3种干扰程度不同生境的深层种子量占总种子量的比例分别为56.44%、46.96%和24.86% (p=0.006), 这说明土壤深层种子量大小与干扰成正比, 干扰越大, 深层次紫茎泽兰种子量占总种子量的比重越大。2)播种在0、1和5 cm深度的种子萌发率分别为64.67%、22.67%和13.33%, 即种子埋藏越深, 萌发率越低, 不同层次种子萌发率差异极显著(p=0.00); 幼苗死亡率分别为27.95%、0和0, 表层种子萌发的幼苗有较高的死亡率, 而由埋藏在深层的种子萌发的幼苗没有死亡, 土壤表层发芽的幼苗与不同埋藏深度种子萌发的幼苗之间死亡率差异极显著(p=0.00)。3)在无遮蔽、半遮蔽和全遮蔽3种不同情况下, 紫茎泽兰幼苗的死亡率分别为72.15%、30.38%和4.87%, 定居率分别为6.66%、33.99%和46.67%, 即遮蔽程度越高, 死亡率越低, 定居率越高, 不同处理之间死亡率和定居率差异均极显著(p=0.00)。研究结果暗示, 强光可能是导致紫茎泽兰幼苗死亡的重要原因, 人类活动的干扰可能导致更多的紫茎泽兰种子进入土壤深层, 从而改变了紫茎泽兰土壤种子库的结构。由于土壤深层种子比表层种子具有更强的抵抗强光照射等不良环境因子影响的能力, 所萌发的幼苗成活率高, 表明其具有更高的繁殖效率, 因此人类活动干扰是紫茎泽兰入侵后难以根除的原因之一。

    4种杂交杨对土壤水分变化的生态学响应
    龚吉蕊, 黄永梅, 葛之葳, 段庆伟, 尤鑫, 安然, 张新时
    植物生态学报. 2009, 33(2):  387-396.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.017
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    以田间持水量的100% (T1, 对照)、70% (T2)、50% (T3)和30% (T4)为4个水分处理梯度, 比较研究了4种不同品系的杂交杨(Populus)——15-29 (P. trichocarpa × P. deltoids)、DN-2 (P. deltoids × P. nigra)、DN-14274 (P. deltoids × P. nigra)和R-270 (P. deltoids × P. nigra)在不同水分处理和不同处理阶段对水分亏缺的反应。结果表明, 4种杂交杨品系对水分亏缺较敏感, 都通过关闭气孔、降低叶面积以有效地调节水分的散失, 降低光合速率、蒸腾、水势, 增加水分利用效率, 改变生物量的分配等一系列生理适应机制以及形态策略, 来应对不同程度的水分亏缺, 只是不同品系的适应程度不同。在生物量分配上, R-270主要降低叶干重, 而其它3个品系的叶、茎和根干重全部降低; 随着水分亏缺的加重, 15-29和R-270的根冠比增加, 根部获得更多的同化物分配, 从而有利于水分的吸收, 增加其抗旱性。DN-2的碳同位素组成δ13与水分利用效率呈显著正相关(r= 0.631, p<0.01)。而R-270的δ13与水分利用效率呈负相关, 但不显著, 只有在处理T4下呈显著负相关(r= -0.732, p<0.01), 表明土壤水分影响了碳同位素的分馏, 不同品系相反的结果表明同位素分馏的遗传变异。与T3和T4相比, T1和T2处理的苗木具有较高的生物量、叶面积、光合速率、蒸腾、水势以及气孔导度, 说明4个杂交杨品系在充足或适当的灌溉条件下具有较高的生产力。在T3和T4处理下, 4个品系表现出不同的生存策略, 但生产力均较低, 因此在干旱胁迫下很难形成高生产力。与DN-2和DN-14274相比, 15-29和R-270对水分胁迫表现出更强的适应性反应, 具有较强的抗旱性, 可用作防护林品种。

    长期施肥对麦田土壤微生物垂直分布的影响
    刘晓梅, 方建, 张婧, 林吴颖, 樊廷录, 冯虎元
    植物生态学报. 2009, 33(2):  397-404.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.018
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    应用微量热法研究了长期轮作下麦田不同土层中的微生物活性, 以及施肥对微生物垂直分布的影响。结果表明, 微生物活性基本随深度的增加而下降; 随着土层加深, 可培养细菌菌落数减少, 且可培养细菌菌落数目与最大时间(Peak time)Pt值(表示从微生物生长开始到达到峰值的时间)呈负相关; 热功率(P)-时间(t)曲线由陡变缓, 由规则变得起伏不定, 侧翼变得更短, 峰高也降低; 不同土层的微生物生长速率常数(Microbial growth rate constant) µ、峰高(Peak height)Ph值变化明显, 基本随深度增加而减小。施肥土样和不施肥土样的曲线形状不同, 特别是上层土样施肥后的曲线明显比不施肥的曲线陡, 侧翼也明显变短; 施肥土样的µPh值都大于不施肥土样, 且施肥土样的Pt都小于对照。这说明, 在不同的土壤深度有不同的微生物群落结构, 长期的施肥处理改变了土壤微生物的垂直分布特征。

    氮素对花铃期干旱再复水后棉花根系生长的影响
    刘瑞显, 陈兵林, 王友华, 郭文琦, 周治国
    植物生态学报. 2009, 33(2):  405-413.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.019
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    于2005~2006年在江苏南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验, 设置正常灌水(土壤含水量为田间持水量的75%左右)和棉花(Gossypium hirsutum)花铃期土壤短期干旱处理(将正常灌水的棉花自然干旱持续8 d, 以棉株出现萎蔫症状为标准, 之后复水至正常灌水水平), 每个处理再设置3个氮素水平(0、3.73、7.46 g N·pot-1, 分别相当于0、240、480 kg N·hm-2), 研究氮素对花铃期干旱及复水后棉花根系生长的影响。结果表明, 花铃期干旱条件下, 土壤相对含水量迅速减少, 并随氮素水平的提高而降低。在干旱处理结束时, 与正常灌水处理相比, 干旱处理棉花根重与氮素累积量显著降低, 但干物质根冠比(R/S)与氮素累积量根冠比(RN/SN)增大; 根系超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性明显升高, 而过氧化氢酶(CAT)活性降低, 同时, 丙二醛(MDA)含量相应增大。花铃期短期干旱亦显著降低棉花根系活力与叶片净光合速率。施氮可提高干旱处理棉花根重与氮素累积量, 降低SOD活性, 增强POD与CAT活性, 但以240 kg N·hm-2水平最有利于根系生长, 其内在生理机制表现为R/S与RN/SN最小, 膜脂过氧化程度最低, 而根系活力最强, 其叶片的净光合速率亦最高。复水后, 干旱处理棉花根重与氮素累积量显著高于正常灌水处理; 内源保护酶活性相应变化, 其根系MDA含量与正常灌水处理已无显著差异; 根系活力显著高于正常灌水处理。施氮有助于增加复水后棉花根重与氮素累积量, 提高POD与CAT活性, 降低膜脂过氧化程度, 增强棉花根系活力, 从而提高叶片净光合速率。综合分析认为, 过量施氮或施氮不足均不利于棉花根系生长, 两年的试验结果表明, 在本试验设置的3个氮素水平中, 花铃期干旱胁迫下以240 kg N·hm-2, 且基施50%, 初花期追施50%较适宜。

    综述
    植物地上部氮素损失及其机理研究现状与展望
    陈能场, 徐胜光, 吴启堂, 周建民, 毕德, 卢维盛
    植物生态学报. 2009, 33(2):  414-424.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.02.020
    摘要 ( 2461 )   全文 ( 3 )   PDF (359KB) ( 1783 )   知识图谱   收藏
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    植物地上部气态氮化合物挥发是氮素损失的重要途径, 同时也是大气NH3和N2O的重要来源, 因此, 研究植物氮素挥发损失对于大气环境保护和提高氮肥利用率具有重要意义。该文综述了各种气态氮化物(NH3、NO、NO2、N2O和N2)损失及其机理, 结果表明, 活性氮源积累和同化的不平衡, 是植物氮素挥发损失的主要因素; 环境条件(光、温、水、肥、气)和植物生理病害、衰老等因素, 均可引起植物活性氮源积累和同化的不平衡, 导致植物地上部氮素的挥发损失, 但各种气体氮化物能否从叶面挥发, 还要取决于气体氮化物的补偿点; NH3和N2O是主要的植物氮素损失形态, 主要氮素挥发损失发生在生育后期, 但不同氮素损失形态对植物生育期的响应并未完全相同。该文较完整地归纳总结了植物氮素挥发损失的作用机理, 指出了目前研究尚需要解决的重要问题: 1)氮素损失形态间的内在关系并不清楚, 尚不能完整地解释植物氮素挥发损失机制, 尤其是酶催化协同机制; 2)植物叶际气态氮化物交换(包括吸收和释放)作用及其机理也未完全清楚, 因而难以正确评估植物氮素的挥发损失; 3)植物衰老对增强氮素挥发损失有明显促进效果, 但有关其生理机制尚不完全清楚; 4)缺乏可行的抑制植物氮素挥发技术方法, 故还难以有效缓解肥料氮的挥发损失, 提高氮肥利用率。


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