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    2019年, 第11期
    刊出日期:2019-11-20

    封面说明: 云南省祥云县普淜镇多尺度下受害云南松针叶、冠层及样地区域的可见光及热红外图像(王景旭摄)。上排为受害云南松可见光图像, 从左至右依次为: 受害云南松冠层(左), 重度受害云南松针叶梢和健康针叶梢对比(中), 轻度受害云南松针叶梢和健康针叶梢对比(右)。第二排为相对应的热红外图像。下排为样地区域内受害云南松的可见光图像(左)和热红外图像(右)。单位: ℃。王景旭等利用红外热辐射技术监测受云南松切梢小蠹虫害后云南松针叶尺度上叶片温度的变化并对其变化机制进行了讨论(本期959–968页)。

    ■ 封面及目次下载 (PDF 3.93 M)

      
    综述
    片段化森林群落构建的生态过程及其检验方法
    刘金亮, 于明坚
    植物生态学报. 2019, 43(11):  929-945.  doi:10.17521/cjpe.2019.0155
    摘要 ( 1329 )   全文 ( 49 )   PDF (1352KB) ( 1015 )   知识图谱   收藏
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    鉴于全球森林均呈现片段化(破碎化)的分布状态, 理解片段化森林群落构建的过程很有必要。该文通过综述群落构建的主要生态过程如生态漂变、扩散、选择和物种形成等在片段化森林群落构建中的相对作用, 发现因片段化森林形成方式的不同, 重构群落(片段化生境中通过次生演替重新形成的森林群落)和解构群落(原有森林被片段化后形成的森林群落)在不同演替阶段所受到的主要生态过程的相对作用有所不同。虽然利用基于群落内物种分布格局推测构建过程(如物种多度分布、零模型结合β多样性的方法、功能特征的收敛和发散等)、人工控制实验、群落结构动态分析等方法对片段化森林中群落构建的过程进行了有效的检验, 但是针对片段化森林群落构建过程的实验性研究仍然不足。未来有待在理论模型、群落构建过程的检验以及理论与物种保护相结合等方面继续开展深入的研究。

    研究论文
    南盘江流域云南松径向生长对气候暖干化的响应
    申佳艳, 李帅锋, 黄小波, 雷志全, 施兴全, 苏建荣
    植物生态学报. 2019, 43(11):  946-958.  doi:10.17521/cjpe.2019.0169
    摘要 ( 857 )   全文 ( 13 )   PDF (8786KB) ( 197 )   知识图谱   收藏
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    全球气候变暖背景下, 西南地区气候呈现出明显的暖干化特征, 但区域优势树种云南松(Pinus yunnanensis)对气候暖干化的响应存在不确定性。该研究根据树木年代学方法选择研究区域87株云南松样本进行树芯采集, 构建云南松树轮年表, 结合1952-2016年的气温和降水等气象资料, 利用响应分析、多元回归分析以及滑动相关分析等方法研究了影响南盘江流域云南松径向生长的关键气候因子及其对气候暖干化的响应规律。研究结果表明: 1985年以来, 研究区域气候暖干化特征明显, 气温上升和降水量下降的速率是1984年前的5和6倍, 年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温的上升速率为0.044、0.041和0.050 ℃·a -1, 年降水量的下降速率为 6.02 mm·a -1。气候暖干化使云南松的生长对温度响应的敏感度降低, 对水分响应的敏感度增强, 气温的解释率由暖干化前的44.95%下降到21.97%, 水分的解释率由暖干化前的55.05%上升到78.03%。暖干化增强了当年气候因子对径向生长的影响, 减弱了上年气候因子的影响, 与径向生长显著相关的当年气候因子增加了3个, 当年气候因子对径向生长的解释率增加了16.05%。暖干化减弱了云南松生长的“滞后效应”, 气候变化对树木生长影响的时效性增强。在5-7月和9-11月, 气候变暖使径向生长与气温、水分的响应关系变得不稳定。该研究可为气候暖干化区域云南松林的经营、管理以及区域气候重建提供理论依据和基础数据。

    红外热成像监测云南松切梢小蠹虫害: 针叶尺度 观测
    王景旭, 黄华国, 林起楠, 王冰, 黄侃
    植物生态学报. 2019, 43(11):  959-968.  doi:10.17521/cjpe.2019.0180
    摘要 ( 839 )   全文 ( 13 )   PDF (8035KB) ( 204 )   知识图谱   收藏
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    为寻求基于红外热成像技术监测云南松切梢小蠹(Tomicus yunnanensis)危害的可行性, 该研究以不同受害程度的云南松(Pinus yunnanesis)针叶为研究对象, 利用红外热成像仪观测受云南松切梢小蠹危害的云南松针叶温度的日变化规律, 并通过不同受害程度针叶的叶绿素含量、叶片含水量以及净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等生理生化因子来分析解释针叶温度的变化。结果表明: (1)云南松针叶内叶绿素和水分含量随受害时间增加逐渐降低, 叶绿素含量下降速率比含水量下降速率快; (2)叶片的PnGsTr随受害程度增加而降低, 针叶温度与大气温度的温差(ΔTl-a)则随受害程度增加而变大; (3)不同程度受害针叶温度与健康针叶的温差(ΔT)在14:00-15:00之间达到最大, 轻度、中度和重度受害针叶ΔT分别可达0.6、0.7、2.5 ℃; (4)不同程度受害针叶的Gs、叶片含水量与ΔT呈较强的负相关关系。针叶受害后叶片内部水分失衡引起叶温变化, 利用红外热辐射对于温度变化的敏感性, 可通过红外热成像技术精确探测针叶温度的变化, 从而检测到云南松遭受云南松切梢小蠹危害的程度。

    亚热带常绿阔叶林89种木本植物一级根直径的变异
    王雪, 陈光水, 闫晓俊, 陈廷廷, 姜琦, 陈宇辉, 范爱连, 贾林巧, 熊德成, 黄锦学
    植物生态学报. 2019, 43(11):  969-978.  doi:10.17521/cjpe.2019.0189
    摘要 ( 991 )   全文 ( 25 )   PDF (1442KB) ( 604 )   知识图谱   收藏
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    细根直径变异是根系形态变化的常见形式, 对细根变异研究具有重要意义。为了揭示亚热带天然常绿阔叶林一级根直径变异特征, 该研究选取福建省建瓯市万木林自然保护区天然常绿阔叶林的89种木本植物进行研究。每个树种选取胸径或地径相近的3株, 用完整土块法进行根系取样, 用根序法对根系进行分级。采用单因素方差分析分别检验叶片习性(常绿、落叶树种)、生长型(乔木、小乔木或灌木、灌木)和主要科之间一级根直径的差异; 通过计算Blomberg’s K值以检验系统发育信号; 利用线性回归方法, 分析科水平的分化时间与一级根直径的相关性。结果显示: 1)亚热带常绿阔叶林一级根直径变异系数为23%; 2)常绿树种与落叶树种一级根直径没有显著差异, 但灌木一级根直径显著小于小乔木或灌木、乔木; 3)一级根直径系统发育信号不显著, 科水平分化时间与一级根直径呈正相关关系。研究结果表明, 亚热带天然常绿阔叶林木本植物一级根直径变异受系统发育影响较小, 但受生长型影响, 表现为一定的趋同适应。

    毛乌素沙地油蒿叶建成成本及相关叶性状沿降水梯度的变化
    张治国, 魏海霞
    植物生态学报. 2019, 43(11):  979-987.  doi:10.17521/cjpe.2019.0149
    摘要 ( 858 )   全文 ( 19 )   PDF (1256KB) ( 354 )   英文版   知识图谱   收藏
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    干旱区植物在如何提高水分利用效率与降低叶建成成本之间可能存在一种权衡。我们假设: 与湿润区植物相比, 干旱区植物能通过调节叶功能性状之间的关系(如通过提高单位面积叶氮含量(Narea)), 实现在相同的叶建成成本下具有更高的水分利用效率。为了验证这一假设, 该研究以毛乌素沙地的广布物种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象, 分析了油蒿叶建成成本沿降水梯度的变化规律及其与比叶面积(SLA)、单位质量叶氮含量(Nmass)、Narea和叶碳稳定同位素比率(δ 13C)的关系。结果表明: 油蒿单位质量叶建成成本(CCm)在不同降水条件下差异不显著, 而单位面积叶建成成本(CCa)在不同降水条件下虽有显著差异, 但并未随降水减少而明显增加。油蒿CCmSLA无显著相关性, 与叶δ 13C值呈显著正相关关系。油蒿叶建成成本与Narea呈显著正相关关系, 但这种关系格局在低降水量(264 mm)区与高降水量(310-370 mm)区之间存在策略位移现象——即在相同叶建成成本下, 低降水量区植物比高降水量区植物具有更高的Narea。以上结果表明, 尽管高水分利用效率与高叶建成成本相关, 但与高降水量区植物相比, 低降水量区植物具有较高的Narea并没有导致其叶建成成本增加。

    模拟降雨格局变化对亚热带地区两树种液流特征的影响
    张振振, 杨轲嘉, 顾宇璐, 赵平, 欧阳磊
    植物生态学报. 2019, 43(11):  988-998.  doi:10.17521/cjpe.2019.0128
    摘要 ( 659 )   全文 ( 10 )   PDF (1900KB) ( 266 )   知识图谱   收藏
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    在全球变化的影响下, 中国亚热带地区近几十年降水格局发生了急剧变化。这种变化对亚热带常绿阔叶林植物的生长和森林水分平衡的影响尚不清楚。为此, 该研究从植物整树蒸腾角度出发, 通过在天然次生林中进行人工隔除降雨模拟降水格局变化, 研究降水变化对植物水分利用的影响。试验于2012年9月至2014年12月在广东鹤山森林生态系统国家野外科学观测研究站内的常绿阔叶林内进行, 通过林下搭建遮雨棚, 截留干季(10月至次年3月)的降雨, 并在湿季(次年4至9月)等量返还到样地中, 在保证总降水量不变的前提下模拟干季更干、湿季更湿(DD)的降雨格局变化。在此期间对样地内的木荷(Schima superba)与火力楠(Michelia macclurei)树干液流特征进行连续监测。运用独立样本t检验对对照组(AC)两个树种间的平均最大液流通量密度(¯JS)差异性进行分析, 并将DD处理下两个树种的¯JS与AC进行对比, 来检验隔除降雨对森林蒸腾的效应。结果表明: 当光合有效辐射(PAR)大于1 100 μmol·m -2·s -1时, 对照样地火力楠和木荷的¯JS分别为(49.5 ± 1.7)和(43.6 ± 2.0) mL∙m -2∙s -1, 且前者表现出对光合有效辐射(PAR)更强的敏感性。截留降雨处理开始后(2012-10), 两个树种DD与AC处理的¯JS比值(DD:AC)均先减小后增加, 其中木荷的比值从处理前的0.74下降到了第1次截留降雨处理期(2012-10至2013-03)的0.68, 增加到了第2次截留降雨处理期(2013-10至2014-03)的0.93以及第3次截留降雨处理期(2014-10至2014-11)的1.04; 火力楠则从处理前的1.00下降到了第1次截留降雨处理期的0.94, 在第2次截留降雨处理期增长到1.06, 变化幅度小于木荷。此外, 在第3次截留降雨处理期, 木荷在相同的水汽压亏缺及PAR下能够保持更高的¯JS。这些结果表明, 短期干旱事件会促使森林蒸腾急剧下降, 然而在长期干旱下, 植物会通过提高¯JS来弥补干旱带来的损失, 而木荷由于具有较大的¯JS可塑性, 从而使其在干旱条件下维持更高的水分传输速率。

    东北地区大秃顶子山土壤-微生物-胞外酶C:N:P 化学计量特征沿海拔梯度的变化
    殷爽, 王传宽, 金鹰, 周正虎
    植物生态学报. 2019, 43(11):  999-1009.  doi:10.17521/cjpe.2019.0141
    摘要 ( 940 )   全文 ( 19 )   PDF (1501KB) ( 651 )   知识图谱   收藏
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    海拔变化导致温度、水分、植被等条件的改变会显著影响土壤碳(Csoil)、氮(Nsoil)、磷(Psoil)含量及其化学计量特征, 土壤微生物如何通过调整自身生物量和胞外酶化学计量特征进行适应仍不明确。为了研究海拔梯度变化对土壤微生物生物量和胞外酶活性的影响, 探索土壤-微生物-胞外酶C:N:P化学计量特征间的协变性, 该文以黑龙江省雪乡大秃顶子山800、1 100、1 600和1 700 m分布的典型生态系统(针阔混交林、针叶林、岳桦林和草地)为研究对象, 测定其Csoil、Nsoil、Psoil含量, 微生物生物量C (Cmic)、N (Nmic)、P (Pmic)含量, 以及微生物获取C (β-1, 4-葡萄糖苷酶, BG), N (几丁质酶, NAG), P (酸性磷酸酶, AP)资源的相关胞外酶活性。结果表明: (1)海拔梯度变化对Csoil和Cmic含量没有显著影响; 不同海拔间土壤和微生物生物量N、P含量存在显著差异。(2) BG和NAG活性随着海拔的升高呈现显著降低趋势, 表明海拔升高导致的温度降低抑制了微生物的活性。(3)海拔对土壤C:N、微生物C:N:P以及胞外酶C:N:P均具有显著影响。胞外酶C:N:P随着微生物与土壤间C:N:P化学计量不平衡性(土壤C:N:P与微生物C:N:P的比值)的增加而逐渐降低。微生物可以通过调整自身生物量以及胞外酶C:N:P适应土壤化学计量特征的变异, 该结果支持了微生物的资源分配理论。

    氮磷添加及林分密度对大叶相思林土壤化学性质的影响
    冯慧芳, 刘落鱼, 薛立
    植物生态学报. 2019, 43(11):  1010-1020.  doi:10.17521/cjpe.2019.0168
    摘要 ( 606 )   全文 ( 13 )   PDF (1231KB) ( 438 )   知识图谱   收藏
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    大气氮(N)沉降随着人类的活动而日趋严重, 加上中国热带亚热带红壤普遍缺磷(P), 许多森林生态系统由于广泛使用磷肥而产生P富集, 直接影响了森林土壤化学特性。林分密度改变林地的光照、温度、湿度和凋落物持水量, 从而影响土壤特性。为了解外源性N和P添加与林分密度对大叶相思(Acacia auriculiformis)林地土壤化学性质的影响, 为大叶相思人工林的种植密度和土壤养分管理提供科学依据, 该研究于2013到2015年, 以4种不同密度(1 667、2 500、4 444和10 000 trees·hm -2)的10年生大叶相思人工林为研究对象, 分别进行添加N、P和N+P处理, 在试验结束时采集0-10 cm土壤, 对其pH、有机质含量、N含量、P含量和钾(K)含量进行了测定分析。结果表明: 施N和N+P均显著降低了土壤的pH和速效K含量, 显著提高了林地土壤的碱解N含量。施N还显著提高了林分土壤的全N含量, 施P显著提高了土壤pH, 降低了林分土壤的全N含量。施P和N+P显著提高了土壤有机质、全P和有效P含量。随着林分密度的增加, 各处理的土壤有机质、全N、碱解N、全P、有效P和速效K含量显著提高。N、P添加处理和密度处理对大叶相思林的土壤pH、有机质和N、P、K含量有显著的交互作用。总体来看, N添加、P添加、林分密度及其交互作用对大叶相思的土壤化学性质有显著影响。


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