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    2021年, 第3期
    刊出日期:2021-03-20
    云南哀牢山亚热带常绿阔叶林附生地衣(董琳琳摄)。左上图为蓝藻型地衣猫耳衣(Leptogium menziesi), 右上图为阔叶绿藻型地衣针芽肺衣(Lobaria isidiophora), 左下图为悬垂枝状地衣巢松萝(Usnea dasopoga), 中下图为狭叶绿藻型地衣黑腹绵腹衣(Anzia hypomelaena), 右下图为直立枝状型地衣裂髓树花(Ramalina conduplicans)。董琳琳等在该区域内选取5个功能群15种常见附生地衣为研究对象, 研究了压力-体积(PV)曲线及水势参数在不同功能群和不同物种间的变化, 并进一步分析了PV曲线在附生地衣类群的适用性(本期274–285页)。

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    研究论文
    中国生态功能保护区归一化植被指数动态及气候因子驱动
    徐光来, 李爱娟, 徐晓华, 杨先成, 杨强强
    植物生态学报. 2021, 45(3):  213-223.  doi:10.17521/cjpe.2020.0096
    摘要 ( 345 )   全文 ( 26 )   PDF (1669KB) ( 129 )   收藏
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    为揭示生态功能保护区归一化植被指数(NDVI)与气候因子相关性, 为今后该区域植被动态监测提供有用的信息, 该研究基于2000-2015年MODIS NDVI数据和逐月格点降水与气温数据, 采用生态功能保护区和像元两种空间尺度, 应用线性倾向分析、偏相关分析、复相关分析等方法研究了46个生态功能保护区NDVI变化及其与气候因子的关系, 在此基础上基于相关系数显著性水平对生态功能保护区NDVI动态进行了气候因子驱动分区。主要结果: (1)生态功能保护区NDVI总体呈增加趋势, 其增率加权平均值为0.045·a-1。像元分析表明, NDVI显著增加的区域主要分布在中部和东北部。(2)生态功能保护区NDVI与降水的偏相关系数在-0.30-0.72之间, 在32个分区呈正相关关系。NDVI与气温的偏相关性在-0.36-0.92之间, 在39个分区呈正相关关系。像元分析表明, 50.6%的像元NDVI与降水呈显著正偏相关关系, 主要分布在东北及西北地区。64.6%的像元NDVI与气温呈显著正偏相关关系, 主要分布在东北及青藏高原北缘地区。(3)气温-降水强驱动型是主要驱动类型, 占总面积的38.7%; 气温驱动型为次要驱动类型, 占27.3%; 非气候因子驱动型占17.6%。以上结果表明, 生态功能保护区NDVI与气温、降水气候因子改变具有显著相关性, 气候因子驱动的地区共占82.4%。研究气候变暖背景下生态功能保护区NDVI变化及其对气候因子的响应, 对于认识该区植被动态变化规律具有重要作用。

    云南常绿阔叶林的植被地理研究
    朱华
    植物生态学报. 2021, 45(3):  224-241.  doi:10.17521/cjpe.2020.0302
    摘要 ( 355 )   全文 ( 11 )   PDF (1215KB) ( 200 )   收藏
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    云南具有极其丰富的生物多样性和以常绿阔叶林为优势的植被类型。该研究利用6个基于样方层面的1 hm2样地资料, 以及通过对整个植被类型的植物区系的调查, 对云南常绿阔叶林植被型的3个植被亚型(季风常绿阔叶林、半湿润常绿阔叶林和中山湿性常绿阔叶林)的生态外貌特征、植物区系组成及其生物地理演化进行了研究。在样方层面, 尽管这3个常绿阔叶林在树种组成上优势种均为壳斗科、樟科和山茶科植物, 但它们在种类组成、多样性、生态外貌和生物地理特征上呈现多样化。分布在南部及西南部的季风常绿阔叶林物种组成极其丰富, 具有热带森林的生态外貌, 并以热带亚洲分布种为优势种。主要分布在云南高原的半湿润常绿阔叶林和云南中部和北部山地的中山湿性常绿阔叶林具有亚热带常绿阔叶林的生态外貌特征和以中国-喜马拉雅及中国特有种占优势, 是中国西南独特的植被类型。在植被亚型层面, 这3个常绿阔叶林的植物区系(包括所有生活型的种子植物)中种数最多的科, 按地理成分均为世界分布型的科, 含种数较少的科则为其他各种分布型的科。半湿润常绿阔叶林和中山湿性常绿阔叶林的植物区系, 热带分布属分别占总属数的44.91%和44.04%, 温带分布属占46.29%和48.19%, 其中北温带分布属比例最高, 分别为18.36%和19.95%。季风常绿阔叶林植物区系则显示了不同的地理成分格局: 热带分布属占总属数的78.05%, 并以热带亚洲分布属占最高比例。通过对这3个常绿阔叶林的比较发现, 半湿润常绿阔叶林和中山湿性常绿阔叶林除生态外貌特征有一定区别外, 在植物区系组成和地理成分上很接近, 它们在种的组成上, 与季风常绿阔叶林的类似性仅为17.1%和15.4%。季风常绿阔叶林因其在植物区系和生态外貌上与后二者区别明显, 建议在云南植被分类上划分一个独立的植被型, 它是东南亚低山常绿阔叶林分布在中国西南部热带北缘山地的一个植被类型。结合云南的地质历史和古植物学资料, 认为云南的常绿阔叶林及其植物区系受晚中新世以来的地质历史事件深刻影响。半湿润常绿阔叶林是中国西南独特而特有种丰富的植被类型, 由于严重的人为干扰破坏, 现已片段化或成为萌生灌丛状, 应给予优先保护。

    武夷山49种木本植物叶片与细根经济谱
    王钊颖, 陈晓萍, 程英, 王满堂, 钟全林, 李曼, 程栋梁
    植物生态学报. 2021, 45(3):  242-252.  doi:10.17521/cjpe.2020.0280
    摘要 ( 294 )   全文 ( 13 )   PDF (1307KB) ( 146 )   附录附件    收藏
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    植物经济谱能够阐述维管植物在资源获取和储存之间的权衡策略, 为理解生态位分化和物种共存机制等提供科学依据。该研究通过对武夷山49种木本植物的单叶面积(ILA)、比叶面积(SLA)、叶碳含量(LCC)、叶氮含量(LNC)和叶磷含量(LPC)等5个叶片性状以及根组织密度(RTD)、比根长(SRL)、比根面积(SRA)、根碳含量(RCC)、根氮含量(RNC)和根磷含量(RPC)等6个细根性状进行测定, 探讨木本植物叶片与细根经济谱是否存在以及常绿和落叶物种间的植物经济谱差异。结果表明: 沿着性状贡献率相对较大的PC1轴, 能够定义出叶经济谱(LES)、根经济谱(RES)和整株植物经济谱(WPES)。大部分常绿物种分布在经济谱保守的一侧, 而大部分落叶物种聚集在获取的一侧。此外, 叶片PC1、细根PC1和整株植物PC1的两两得分之间均存在显著正相关关系, 常绿和落叶物种具有共同的异速指数, 但不存在共同的异速常数。这些结果揭示了亚热带物种叶片与细根的策略遵循着WPES的协调整合, 表明叶片、细根以及整株植物之间是采取协同变化的资源策略, 而分布于经济谱两端的常绿和落叶物种则是通过不同的方式来构建WPES。

    不同区域针叶年龄对红松叶性状及相关关系的影响
    张自琰, 金光泽, 刘志理
    植物生态学报. 2021, 45(3):  253-264.  doi:10.17521/cjpe.2020.0352
    摘要 ( 181 )   全文 ( 17 )   PDF (988KB) ( 119 )   收藏
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    叶龄是植株个体发育过程中性状变异的重要影响因素, 不同叶龄下的性状变异可以体现植物针对环境变化做出的响应。该研究以东北地区4个不同区域阔叶红松(Pinus koraiensis)林中的成年红松为研究对象, 测定了4个区域红松的叶寿命和不同针叶年龄叶片的比叶面积(SLA)、叶片干物质含量(LDMC)、针叶密度(ND)以及针叶体积(NV), 探讨了红松叶形态性状间的相关性, 并检验了纬度和针叶年龄对这些相关关系的影响。结果显示: (1)不同纬度下红松叶寿命存在显著差异, 随纬度增加呈单峰模式。(2)针叶年龄在性状变异解释中占比最大(34.2%-80.1%), 对4个叶形态性状均存在显著影响。SLALDMCND在当年生叶片中均表现了比所有龄级下更大的可塑性, 仅NV在所有龄级下的可塑性大于当年生叶片。(3) 4个性状间的二元相关性显著, 且在不同纬度下多有体现, 但性状间的回归斜率随纬度变化趋势存在差异。(4)不同针叶年龄性状间的相关关系依然显著但变异规律不同, 如SLAND的回归斜率随针叶年龄增加而减小, NDNV则相反。研究结果表明红松叶形态性状的变异和性状间的相关关系受纬度和针叶年龄的显著影响, 性状协同应对不同纬度梯度导致的环境变化以及不同针叶年龄下叶片的资源利用策略存在差异。

    高寒草原优势种紫花针茅叶片解剖结构对青藏高原高寒干旱环境适应性分析
    吴建波, 王小丹
    植物生态学报. 2021, 45(3):  265-273.  doi:10.17521/cjpe.2020.0322
    摘要 ( 207 )   全文 ( 4 )   PDF (1287KB) ( 162 )   收藏
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    随着气候变暖, 高寒草原分布面积逐步增加, 高寒草原植物如何适应高寒干旱环境的研究还比较缺乏。该研究通过分析高寒草原优势种紫花针茅(Stipa purpurea)不同地理种群叶片解剖结构特征差异及其与气候因子的相关性, 阐明紫花针茅叶片适应高寒环境的策略, 为理解高寒植物对高寒干旱胁迫环境的适应机制提供科学依据。在青藏高原不同地理位置选择8个紫花针茅种群, 选择成熟健康叶片用卡诺氏固定液固定, 将固定好的叶片带回实验室进行石蜡切片和染色, 用显微镜观察叶片结构, 并用数码相机拍摄, 然后用软件Image-pro plus 6对叶片结构进行测量。结果显示: 紫花针茅叶片普遍具有较厚的角质层, 可减少水分散失和抵御较强的辐射; 不同地理种群紫花针茅叶片解剖结构在厚壁细胞厚度、叶片厚度、导管直径、主脉导管腔面积/主脉维管束面积和维管束面积/叶横切面积等特征上存在较大差异, 以适应不同区域的生境。Pearson相关性和聚类分析结果表明紫花针茅叶片解剖结构与气候因子密切相关; 主成分和冗余分析结果表明在干旱区域紫花针茅叶片解剖结构主要受到蒸发量的影响, 而在相对湿润区域紫花针茅叶片解剖结构主要受生长季降水量、湿润系数和年降水量/年蒸发量影响。综上所述, 紫花针茅通过增加厚壁细胞减少水分散失, 同时增加导管直径、主脉导管面积/主脉维管束面积和维管束面积/叶横切面积等输水组织面积适应高寒干旱气候。

    亚热带森林附生地衣压力-体积曲线分析及其适用性
    董琳琳, 普晓妍, 张璐璐, 宋亮, 鲁志云, 李苏
    植物生态学报. 2021, 45(3):  274-285.  doi:10.17521/cjpe.2020.0344
    摘要 ( 184 )   全文 ( 5 )   PDF (1856KB) ( 59 )   附录附件    收藏
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    附生地衣是森林生态系统中的重要组成部分, 在维护森林物种多样性以及水分和养分循环等方面发挥着重要作用。地衣类群的水势特征以及压力-体积(PV)曲线及相关参数是否适用于探索地衣等变水性生物类群应对水分胁迫机制, 仍有待阐明。该研究以中国西南地区云南哀牢山亚热带山地森林中5个类群15种常见附生地衣为对象, 探讨了其PV曲线及水势参数的功能群和物种水平的变化。结果显示, 蓝藻型地衣的内部含水量(WCinternal)和共质体水含量(Rs)显著高于绿藻型地衣, 是其1倍以上, 但其他参数表现出较高的一致性。功能群水平上, 地衣仅WCinternalRs和膨压损失点的相对含水量(RWCTLP)具有显著性差异; 但物种间差异均非常显著。结合主成分分析进一步发现, PV曲线及相关参数在评估地衣整体应对水分胁迫以及揭示生境水分条件选择策略时具有较大的限制性, 受到共生藻和生长型的显著影响; 但内部最大持水力可以解释蓝藻型地衣的生境适应策略, 而部分参数如饱和渗透势(Ψsat)和RWCTLP可以分别用于解释狭叶地衣、阔叶地衣和枝状地衣对生境水分条件的适应。研究表明PV曲线及水势参数不适用于地衣类群整体的抗旱性评价, 和其他生物类群进行抗旱性比较时更要慎用。

    土壤氮磷添加下豆科草本植物生物固氮与磷获取策略的权衡机制
    李强, 黄迎新, 周道玮, 丛山
    植物生态学报. 2021, 45(3):  286-297.  doi:10.17521/cjpe.2020.0241
    摘要 ( 203 )   全文 ( 9 )   PDF (770KB) ( 122 )   收藏
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    豆科草本植物固氮是陆地生态系统重要的自然氮输入方式, 影响着草地生产的经济性和可持续性。为探讨氮磷交互作用影响豆科草本植物生物固氮率的潜在生理生态机制, 该研究选取8种豆科草本植物分别种植在对照、氮肥添加、磷肥添加和氮磷耦合添加处理的土壤中, 进行野外盆栽实验。测定了初花期植物生物量和营养含量、根部碳水化合物含量、根际pH、根际柠檬酸含量、根际有效磷含量、植物根瘤生物量、磷含量及其生物固氮率。主要结果: 依赖于豆科物种, 氮添加显著促进了豆科草本植物根际磷的活化, 降低了根生物量分配以及根系非结构性碳水化合物含量。在两种磷添加处理下, 氮添加导致8种豆科草本植物根瘤生物量平均下降27%-36%, 生物固氮率平均下降20%-33%。磷添加降低了根际的磷活化, 但促进了豆科草本植物根系发育和非结构性碳水化合物的积累。在施氮和不施氮条件下, 磷添加分别使8种豆科草本植物的生物固氮率提高了45%-69%和0-47%。氮添加降低豆科草本植物生物固氮率, 其原因是氮添加提高了植物磷需求, 为活化更多磷, 豆科草本植物降低根系生物量和根系非结构性碳水化合物的含量, 导致根瘤发育受到限制。在氮添加的同时进行磷添加, 能够改善土壤氮磷平衡, 促进根系生长和非结构性碳水化合物积累, 缓解了增氮对生物固氮的抑制作用。

    模拟酸沉降对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物群落结构的长期影响
    胡苑柳, 陈国茵, 陈静文, 孙连伟, 李健陵, 窦宁, 张德强, 邓琦
    植物生态学报. 2021, 45(3):  298-308.  doi:10.17521/cjpe.2020.0217
    摘要 ( 233 )   全文 ( 6 )   PDF (552KB) ( 62 )   收藏
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    土壤微生物是生态系统重要的组成成分, 尤其是在土壤风化严重, 养分贫瘠的热带和南亚热带森林生态系统中, 微生物在植物养分的获取、碳循环以及土壤的形成等生态过程中的作用尤为重要。该研究基于鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林长期(10年)的野外模拟酸沉降实验平台, 探究了土壤微生物群落结构对土壤酸化的响应。结果表明, 酸沉降处理显著降低土壤pH (即加剧酸化)。土壤酸化对微生物生物量碳(C)含量的影响不大, 但改变了土壤微生物生物量氮(N)和磷(P)的含量, 导致表层土壤(0-10 cm)微生物生物量C:P和N:P显著提高, 表明土壤酸化可能加剧了微生物P限制。土壤酸化还显著改变了土壤微生物群落结构, 导致次表层土壤(10-20 cm)真菌:细菌显著增加。进一步分析表明, 土壤pH和土壤有效P含量是影响土壤微生物群落最为主要的两个因素。

    降水量变化与氮添加下荒漠草原土壤酶活性及其影响因素
    朱湾湾, 王攀, 许艺馨, 李春环, 余海龙, 黄菊莹
    植物生态学报. 2021, 45(3):  309-320.  doi:10.17521/cjpe.2020.0264
    摘要 ( 148 )   全文 ( 10 )   PDF (1543KB) ( 96 )   附录附件    收藏
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    土壤酶主要由植物根系和微生物分泌产生, 参与有机质降解和元素循环等重要过程。研究降水量变化和氮(N)添加下土壤酶活性及其与植物群落组成以及微生物活动间的联系, 可为深入理解全球变化背景下植被-土壤系统中元素的循环与转化机制提供科学依据。该研究基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量变化(减少50%、减少30%、对照、增加30%以及增加50%)和N添加(0和5 g·m-2·a-1)的野外试验, 研究了2018-2019年土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性的变化, 分析了其与植物群落组成、微生物生态化学计量特征的关系。结果表明: 与减少降水量相比, 增加降水量对3种酶活性的影响较大, 但其效应与N添加以及年份存在交互作用。2018年增加降水量对3种酶活性的影响缺乏明显的规律性。2019年增加降水量不同程度地提高了3种酶活性。N添加对3种酶活性影响较小(尤其2019年); 草木樨状黄耆(Astragalus melilotoides)生物量与脲酶和磷酸酶活性负相关。糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)生物量与3种酶活性正相关。除Patrick丰富度指数外, 植物群落多样性指数普遍与3种酶活性负相关; 对酶活性影响较大的因子包括土壤pH、土壤全磷(P)含量和微生物生物量碳(C):N:P。因此, 短期内降水量变化及N添加对荒漠草原土壤酶的影响较小(尤其在减少降水量条件下); 降水量增加及N添加通过提高植物生物量、改变植物多样性、调节微生物生物量元素平衡以及增强土壤P有效性, 直接影响着土壤酶活性。鉴于土壤酶种类的多样化和功能的复杂性, 今后还需结合多种酶活性的长期变化规律, 深入分析全球变化对酶活性的影响机制。


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