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    2020年, 第7期
    刊出日期:2020-07-20

    小兴安岭典型阔叶红松林景观(陈海龙摄)。荀彦涵等以典型阔叶红松林15种阔叶树种为研究对象, 研究了冠层高度对叶性状及叶性状间相关关系的影响。

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    综述
    法瑞学派的发展历史及其对当代植被生态学的影响
    张健, 宋坤, 宋永昌
    植物生态学报. 2020, 44(7):  699-714.  doi:10.17521/cjpe.2020.0054
    摘要 ( 787 )   全文 ( 30 )   PDF (2240KB) ( 422 )   收藏
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    法瑞学派也称Braun-Blanquet学派, 盛行于欧洲大陆, 也是当今全球植被科学的一个重要学派。该文对这一学派的发展历史、植被科学理论和野外实践, 以及群落分类系统做了简要介绍。法瑞学派的发展可分为开创(1910-1943年)、发展(1945-1980年)、分化(1980-1990年)和融合(1990年至今)四个时期。法瑞学派重视野外实践, 强调植物群落内的相互关系和动态发展, 强调植物群落主要属性是物种组成, 以及特征种(或鉴别种)在群落分类和评价环境中的重要作用; 制定了一套详细的野外调查方法和样地归类的程序; 建立了以“群丛”为基本等级的一个自下而上、严谨的、正规的植被分类体系; 具有理论上的兼容性和技术上的开放性等优点。这些都为当代植被生态学的发展奠定了坚实的基础。同时, 法瑞学派在特征种界定、群丛定义、样地数据集成与转换、与生态外貌系统连接等方面存在一些尚需改进的地方。最后, 该文概述了法瑞学派在中国的发展历史与现状, 以及目前在中国植被研究中所能发挥的作用。

    研究论文
    森林与灌丛的灌木性状揭示不同的生活策略
    曹嘉瑜, 刘建峰, 袁泉, 徐德宇, 樊海东, 陈海燕, 谭斌, 刘立斌, 叶铎, 倪健
    植物生态学报. 2020, 44(7):  715-729.  doi:10.17521/cjpe.2020.0024
    摘要 ( 525 )   全文 ( 15 )   PDF (2077KB) ( 165 )   收藏
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    灌木是森林和灌丛生态系统的重要组成部分, 探究森林与灌丛灌木功能性状的差异, 可揭示灌木在不同生境的适应策略。该研究以金华北山森林群落林下灌木层、低山灌丛和山顶灌丛共24个样地中的优势灌木为研究对象, 分析叶片和小枝9个功能性状在3种生境下的总体差异, 以及种间、种内变异和不同生活型的差异。结果表明: 1) 9个性状在3种不同生境下存在差异。林下灌木具有较大的叶面积和比叶面积, 较小的叶干物质含量、叶和小枝的组织密度, 低山灌丛相较于山顶灌丛具有较大的叶厚度、叶组织密度和较小的比叶面积、小枝干物质含量。2)林下灌木的比叶面积、小枝直径、小枝组织密度和小枝干物质含量的种内种间变异系数最大, 低山灌丛的比叶面积、叶和小枝的干物质含量、叶和小枝的组织密度的种内种间变异系数最小。3)不同生活型间, 林下常绿灌木的叶厚度、叶组织密度、叶干物质含量显著高于落叶灌木, 落叶灌木的比叶面积显著高于常绿灌木, 而山顶灌丛叶厚度和比叶面积的差异规律与林下灌木相同, 叶组织密度和叶干物质含量的差异与其相反。4)影响灌木性状的主要因素是物种以及物种和生境的交互作用。总之, 森林群落林下灌木形成较大叶面积和比叶面积, 较小叶和小枝组织密度、叶干物质含量的性状组合, 以快速生长而适应光照较弱、竞争作用强的林下环境, 是资源获取型策略; 低山灌丛和山顶灌丛具有较大叶厚度、组织密度、干物质含量和小枝组织密度和较小叶面积、比叶面积等一系列储存养分、慢速生长的性状组合, 属于资源保守型策略。灌木植物性状的不同组合及其所反映的不同生活策略, 对亚热带地区退化植被的生态恢复具有指导意义。

    典型阔叶红松林主要树种叶性状的垂直变异及经济策略
    荀彦涵, 邸雪颖, 金光泽
    植物生态学报. 2020, 44(7):  730-741.  doi:10.17521/cjpe.2019.0307
    摘要 ( 327 )   全文 ( 8 )   PDF (6513KB) ( 152 )   收藏
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    分析不同树种叶片性状的变化有助于了解植物群落结构。该文通过对典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林15种阔叶树种的比叶质量、叶片厚度、叶干物质含量、叶绿素含量指数、叶片碳、氮、磷含量的测定, 分析了冠层高度对叶性状及叶性状间相关关系的影响。结果表明, 水曲柳(Fraxinus mandshurica)和大青杨(Populus ussuriensis)上层的比叶质量显著大于下层, 而其他树种冠层间的比叶质量无显著变化; 叶绿素含量指数在白桦(Betula platyphylla)和春榆(Ulmus japonica)冠层间的分布分别为上层显著大于下层和上层显著大于中层; 单位质量氮含量在水曲柳的中层显著大于上层。叶片性状间存在着广泛的相关性, 比叶质量与叶片厚度、干物质含量在三层间均呈显著正相关关系, 而有些性状, 只在一或二个冠层中存在一定的相关性。山杨(Populus davidiana)和大青杨的叶片倾向于选择光合能力较低、营养浓度较低、呼吸速率较慢的一端, 而黄檗(Phellodendron amurense)和山槐(Maackia amurensis)叶片更倾向于光合能力强、营养物质浓度高的一端。不同树种对光照响应的差异可能会改变不同冠层中叶片的形态和化学性状, 从而有助于群落构建和物种共存。

    气候变暖背景下青藏高原草本植物物候变化空间换时间预测
    李雪莹, 朱文泉, 李培先, 谢志英, 赵涔良
    植物生态学报. 2020, 44(7):  742-751.  doi:10.17521/cjpe.2019.0308
    摘要 ( 390 )   全文 ( 11 )   PDF (1438KB) ( 81 )   收藏
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    气候变暖背景下的植物物候变化广受关注, 然而常用的植物物候变化预测模型未充分考虑植物对环境的适应性, 给预测结果带来了较大的不确定性。该文基于2002-2011年青藏高原10个站点的地面物候观测资料以及年平均气温数据, 对空间换时间模型预测车前(Plantago asiatica)和蒲公英(Taraxacum mongolicum)各主要物候事件(展叶始期、开花始期和黄枯普遍期)变化的可行性及其在升温背景下的变化规律进行了分析。首先利用不同海拔高度的气温和物候事件分别与地理因子(经度、纬度和海拔)建立多元线性回归模型, 然后在此基础上剔除经度和纬度的影响, 单独考察海拔变化所引起的气温与植物物候变化, 最后以海拔高度作为桥梁来考察物候变化与温度变化的关系。结果表明, 采用各站点对应的海拔高度来模拟年平均气温空间差异的R2均大于0.89, 表明海拔梯度可以用来反映时间尺度下的年际温度变化; 车前和蒲公英各物候事件发生日期拟合值均与海拔高度变化关系显著, R2均大于0.70, 表明海拔变化是影响它们各物候事件变化的主要地理因子; 在物候事件发生日期拟合值和年平均气温拟合值的回归方程中, R2均大于0.93, 说明基于不同海拔高度模拟得到的年平均气温变化可以对时间尺度上车前和蒲公英的物候事件变化进行预测。空间换时间预测表明, 温度每升高1 ℃, 车前展叶始期和开花始期分别提前5.1和5.4 d, 而黄枯普遍期推迟4.8 d; 蒲公英展叶始期和开花始期分别提前6.5和7.8 d, 而黄枯普遍期推迟6.7 d。

    紫花苜蓿和斜茎黄耆水力提升作用及其对伴生植物的效应
    朱林, 王甜甜, 赵学琳, 祁亚淑, 许兴
    植物生态学报. 2020, 44(7):  752-762.  doi:10.17521/cjpe.2019.0337
    摘要 ( 224 )   全文 ( 10 )   PDF (1803KB) ( 37 )   收藏
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    为探讨紫花苜蓿(Medicago sativa)及斜茎黄耆(沙打旺, Astragalus laxmannii)与禾本科牧草混播后的水力提升现象, 揭示深、浅根性牧草的种间关系, 为混播草地的建植提供理论依据, 该研究开展了室外“上下盆”分根盆栽试验、采用土壤水分测定及“重水” (D2O, 氘(D)含量>99.9%)标记法估算了苜蓿及斜茎黄耆分别与‘冬牧70’黑麦(Secale cereal ‘Dongmu 70’)不同混播比例(豆科:禾本科分别为3:7、5:5、7:3)条件下水力提升的发生情况及其对伴生牧草生长生理性状的影响。结果表明: ‘冬牧70’黑麦与斜茎黄耆混播后的产量显著高于其与紫花苜蓿混播后的产量, 同一种禾豆牧草混播组合不同混播比例中, 以AC2 (紫花苜蓿:‘冬牧70’黑麦为5:5)和BC3 (斜茎黄耆:‘冬牧70’黑麦为7:3)混播组合的总产量最高。不同单混播组合的单株整个生育期内日均提水量存在显著差异, 两种豆科牧草在混播时日均提水量均高于单播时, 斜茎黄耆单混播时的日均提水量显著高于紫花苜蓿, BC2组合(斜茎黄耆:‘冬牧70’黑麦为5:5)的日均提水量高于其他混播组合。在用标记水处理下盆土壤后, 各组合上下盆土壤水氢稳定同位素比率(δD)值显著升高。不同禾豆牧草组合上盆土壤水δD及禾本科牧草茎秆水δD、整株碳同位素分辨率(Δ13C)和产量数据表明, 在斜茎黄耆与‘冬牧70’黑麦混播比例为3:7、紫花苜蓿与‘冬牧70’黑麦混播比例为5:5时, 禾本科牧草水分状况或产量好于其他混播比例。以上结果表明, 两种深浅根豆科牧草与浅根性禾本科牧草混播种植时发生了水力提升现象, 两种豆科牧草提升的水分可以被伴生的禾本科牧草所吸收利用。

    白刺不同物候期的生物量分配规律
    邢磊, 段娜, 李清河, 刘成功, 李慧卿, 孙高洁
    植物生态学报. 2020, 44(7):  763-771.  doi:10.17521/cjpe.2019.0162
    摘要 ( 254 )   全文 ( 7 )   PDF (953KB) ( 87 )   收藏
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    植物生物量的分配模式是植物对环境适应的结果, 并伴随着植物生活史的每一个阶段, 与植物的生长和发育息息相关。目前关于植物生物量分配的大小依赖性已有相关报道, 但关于其对物候期的响应尚鲜有报道。该研究以乌兰布和沙漠地区白刺(Nitraria tangutorum)为研究对象, 通过对其2016与2017年连续2个生长季里盛花期、盛果期与营养生长期3个物候期的根、压条、新枝、老枝、叶、繁殖器官等部分的生物量测定, 采用标准化主轴回归方程的斜率和截距的显著性比较, 分别探讨了白刺在不同物候期的异速生长的大小依赖程度和相对生物量分配比例, 特别是地上与地下部分之间、支持与同化器官之间, 在不同物候期的生物量分配规律。结果表明: 白刺的繁殖生长对生物量分配模式造成的影响主要体现在相对生物量分配比例(36.00%)而不是个体大小的依赖性程度上(16.67%), 且对新枝的影响较大, 使其不同物候期的大小依赖性程度发生了改变, 但是变化趋势不一致, 同时繁殖生长增加对叶片的相对生物量分配比例, 减少对老枝的相对生物量分配比例, 但并没有改变他们的大小依赖性程度。白刺生长过程中的地下部分生物量分配率随个体生物量的累积均增大, 而繁殖分配会在一定程度内减弱这种速率。白刺随着个体生物量的增大其生物量向支持器官分配率也越大, 但随着生长时间推移, 更倾向于将生物量分配给同化吸收器官。

    大叶藻对氮磷营养盐的吸收动力学特征
    李诗奇, 张彦浩, 李政, 张沛东
    植物生态学报. 2020, 44(7):  772-781.  doi:10.17521/cjpe.2019.0335
    摘要 ( 229 )   全文 ( 5 )   PDF (1317KB) ( 46 )   收藏
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    营养盐是影响海草生长的关键因子, 目前有关海草不同组织对不同形式氮和磷的吸收特征尚不明确。该研究通过利用海草地上和地下组织分隔培养装置, 设置不同的氨态氮、硝态氮和磷酸盐浓度, 探究了大叶藻(Zostera marina)植株及其地上和地下组织对氮磷营养盐的吸收动力学特征。结果显示: (1)大叶藻对氮磷的吸收符合饱和吸收动力学特征, 吸收速率和水体氮磷浓度可用米式方程描述; (2)大叶藻植株对NH4+-N的最大吸收速率(Vmax, 52 μmol·g-1·h-1)显著高于其对NO3--N的Vmax (39 μmol·g-1·h-1); (3)大叶藻地上组织和地下组织均可吸收氮磷, 但地上组织对氨态氮、硝态氮、磷酸盐的Vmax分别为43.1、30.5和15.6 μmol·g-1·h-1, 为地下组织的2.6、1.2和6倍。结果表明, 大叶藻对氨态氮的吸收能力高于硝态氮, 且对氮磷的吸收可能主要依赖地上组织(叶片)。结果为查明大叶藻对氮磷的吸收利用机制及评估大叶藻的海洋生态效应提供了理论依据。

    固氮菌缓解氮限制环境中丛枝菌根真菌对加拿大一枝黄花的营养竞争
    庞芳, 夏维康, 何敏, 祁珊珊, 戴志聪, 杜道林
    植物生态学报. 2020, 44(7):  782-790.  doi:10.17521/cjpe.2020.0114
    摘要 ( 300 )   全文 ( 2 )   PDF (1434KB) ( 46 )   收藏
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    丛枝菌根真菌(AMF)能与大多数陆生植物的根系形成共生体, 有助于宿主植物吸收养分。但营养胁迫下, 根系微生物对AMF与宿主植物间关系的影响少见报道。该研究假设: 在营养极度匮乏(如氮胁迫)环境下, AMF与宿主植物可能产生营养竞争, 而固氮菌的介入能够缓解两者对营养的竞争关系。为了验证这一假设, 该文探究了加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)生长受限的氮浓度, 并在氮受限条件下检验了AMF、加拿大一枝黄花及固氮菌三者间的关系。结果表明: 低氮处理明显抑制了加拿大一枝黄花的地上生物量和总生物量, 尤其以0.025 mmol·L-1 N的氨态氮对加拿大一枝黄花的负影响更甚。在此氮浓度下, 单独添加AMF总体上都进一步抑制了加拿大一枝黄花的生长, 而固氮菌的添加在一定程度上提高了氮受限条件下AMF对宿主的根部侵染率及宿主植物生物量。这表明固氮菌能够缓和氮受限条件下AMF和加拿大一枝黄花间的营养竞争关系。研究结果加深了对外来植物在极度营养胁迫环境下与多种微生物互作的入侵机制的理解。


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