植物的有性繁殖是生活史和进化的核心, 母本及环境对繁殖的影响固然重要, 父本的贡献亦不容忽视。父本来源与多样性对坐果结籽和后代质量的影响明显, 但由于不同物种或种群的繁殖特点和进化历程, 往往也会呈现其独特性。该研究旨在探究挺水植物野慈姑(Sagittaria trifolia)是否存在自交或远交衰退, 以及父本数量对其繁殖和后代表现的影响。通过人工控制授粉, 设置自交、近距离异交(<50 km)、远距离异交(＞200 km) 3种交配距离以及单、双两类父本数量, 共计5种授粉处理, 观测野慈姑坐果概率、单果种子数量、种子面积、萌发率(2018和2019年)、幼苗芽长(2018和2019年)共7项指标。结果显示: 不同距离的交配对野慈姑的坐果概率、单果种子数量、种子面积、萌发率、幼苗芽长没有显著影响, 野慈姑未出现明显的自交衰退或远交衰退现象。父本数量的增加对野慈姑的结实数量(坐果概率、单果种子数量、种子面积)无影响, 但结实质量方面, 双父本处理的种子萌发率略高于单父本处理。综上所述, 交配距离与父本数量对野慈姑的繁殖表现影响较小, 这可能与其频繁的自交历史、远距离的基因扩散以及高度相似的水生环境有关; 同时, 该研究基于20余个自然种群的基因型, 研究结果也表明了野慈姑物种水平有性繁殖的优异和稳定性。

花寿命指花保持开放且具有功能的时间长度, 是开花植物繁殖成功的一个重要功能性状。可塑性延长花寿命是植物在不利的传粉环境中保障繁殖的一种策略, 但延长花寿命也会增加繁殖成本。花寿命的可塑性变异不仅受传粉环境的影响, 而且还受资源分配权衡的影响。花寿命的理论模型指出, 植物的花寿命与花吸引特征之间存在资源分配权衡。为了研究在花粉限制环境中, 植物花寿命与花吸引特征之间的资源权衡及其对雌性适合度的相对重要性。该研究以青藏高原高寒草甸不同海拔(2 900和3 600 m)的11种开花植物为研究对象, 分析了不同植物群落中, 物种水平上: (1)花寿命与花吸引特征(花大小以及开花数目)之间的相关关系; (2)花寿命与花吸引特征对植物雌性适合度的相对贡献。结果表明, 无论是低海拔还是高海拔植物群落, 植物的花寿命与开花数目之间均存在权衡关系, 且长的花寿命增加了植物的雌性适合度。但在高海拔环境中, 植物的雌性适合度只与花寿命有关。这说明相对于低海拔植物, 花寿命对高海拔植物的雌性繁殖成功更为重要。

生物土壤结皮是高寒沙区重要的地表覆盖类型, 研究增温对高寒地区生物土壤结皮-土壤系统呼吸的影响, 能够为准确评估高寒生态系统中生物土壤结皮对气候变化的响应和反馈提供一定的参考。该文以人工植被恢复区的苔藓和藻类结皮为研究对象, 采用开顶式被动增温装置(OTC)进行模拟增温, 观测增温条件下苔藓和藻类结皮-土壤系统呼吸速率的日动态和生长季动态, 探讨增温对其CO₂释放量和温度敏感性的影响。研究结果显示, 增温未改变苔藓和藻类结皮-土壤系统呼吸速率的日动态和生长季动态特征, 均呈“单峰”曲线, 日动态峰值出现在13:00左右, 生长季动态峰值出现在8月左右; 增温改变了生物土壤结皮-土壤系统呼吸速率的日动态峰值。相对干旱年份(2017), 适度增温增加了两类生物土壤结皮-土壤系统生长季累积CO₂释放量, 过高幅度增温, 两类生物土壤结皮-土壤系统CO₂释放量的增加程度降低; 相对湿润年份(2018), 增温幅度越高, 两类生物土壤结皮-土壤系统CO₂释放量增加程度越大。两种类型生物土壤结皮-土壤系统呼吸速率与温度间的关系均可用指数函数较好地描述, 相对干旱年份, 增温幅度越高, 苔藓和藻类结皮-土壤呼吸的温度敏感性越小, 变化范围分别为1.47-1.61和1.60-1.95; 相对湿润年份, 增温幅度越高, 温度敏感性越大, 变化范围分别为1.44-1.68和1.44-1.76。该研究表明, 全球气候变暖很大程度地增强了高寒生态系统中生物土壤结皮-土壤系统的呼吸作用, 因此在准确评估高寒生态系统碳循环过程时, 应充分考虑气候变暖对该区广泛分布的生物土壤结皮所产生的影响。

养分亏缺是造成草地生态系统退化的重要因素, 养分添加被认为是促进退化草地恢复的重要手段。豆科植物作为草地生态系统的重要功能种群, 其对养分添加的响应尚不清楚。该研究选取典型豆科植物草木犀(Melilotus officinalis)为研究对象, 在浑善达克沙地开展了鸡粪添加(L0-L6分别为0、500、1 000、1 500、2 000、2 500和3 000 kg·hm_-2·a^-1)控制实验, 探究了养分添加对豆科植物功能性状的影响。鸡粪添加对草木犀的叶片氮(N)含量、磷(P)含量、钾(K)含量、最大净光合速率(P_nmax)、水分利用效率(WUE)、株高(H)和比叶面积(SLA)均有显著影响。随鸡粪添加量的升高, 草木犀叶片N、P、K含量均线性升高, 当添加量达到3 000 kg·hm_-2·a^-1 (L6)时, N、P、K含量升高幅度分别达到15%、67%和25%; 草木犀的H、SLA、P_nmax和WUE先上升后下降, 转折点出现在鸡粪添加量为1 500 kg·hm^-2·a^-1 (L3)时, 以8月份为例, L3较L0的升高幅度分别达到51%、18%、12%和38%, 而L6与L0则无显著差异。因此, 适量的鸡粪添加能显著提高豆科植物的光合能力和水分利用能力, 改善其生长状况, 有利于豆科植物种群的维持。

许多枝性状的变异受植株大小、枝龄或环境的影响, 但少有研究同时评估这些因素对枝性状种内变异的重要性。该研究以红松(Pinus koraiensis)为研究对象, 通过测定69株胸径(DBH) 0.3-100.0 cm范围内植株不同年龄枝的形态性状、化学性状和解剖性状, 探讨植株大小(DBH或树高)、枝龄与环境因素(光照强度、土壤养分及土壤含水率)对枝性状的影响。结果表明: (1) DBH与树高对枝性状的影响存在差异: 木质密度(WD)、木质部面积占比(R_XA)、韧皮部面积占比(R_PHA)及髓面积占比(R_PA)对DBH更敏感, 而树脂道总面积占比(R_RC)和枝氮含量(WN)受树高影响更大; (2)枝龄是导致红松枝性状种内变异的最主要因素, 植株大小次之, 而环境因素的影响最小; (3) WD、R_PHA与DBH显著正相关, R_PA与DBH显著负相关, R_RC、WN与树高显著正相关; 除WN外, 其余枝性状与枝龄均显著相关, 且随着树木生长, R_RC随枝龄增大而减小的速率加剧, 相反, R_PA随枝龄增大而减小的速率减缓。研究结果有助于了解局域尺度上枝性状种内变异的影响因素以及枝条应对环境变异的适应机制。

克隆植物, 特别是游击型克隆植物, 其分株在一定时间段往往通过连接结构(即间隔子)连接在一起形成克隆网络, 基于克隆网络的克隆植物特性显著提高了克隆植物应对外部干扰的能力。长期封育禁牧使得甘草(Glycyrrhiza uralensis)自然种群免受外部干扰, 却并没有促使受破坏的甘草自然种群快速恢复。因为克隆整合、克隆储存及克隆分株的选择性放置等克隆植物特性的存在, 适度的外部干扰有利于根茎型克隆植物甘草的生长与繁衍。但外部干扰与克隆植物特性在甘草种群恢复中的作用及其机理目前并不清楚。该研究以甘草自然种群为研究对象, 通过野外控制实验进行模拟动物采食和人工采挖干扰, 探讨不同程度干扰对甘草自然种群生长和主要药用成分含量的影响。结果表明在中度放牧采食干扰或者人工采挖干扰下, 甘草自然种群的分株密度、高度和地上生物量与对照相比均没有显著差异, 甘草表现出等补偿生长; 而在不同类型的重度干扰下, 甘草产生的响应不一致。重度放牧采食干扰下甘草表现出欠补偿生长, 而重度人工采挖干扰下甘草表现出超补偿生长。克隆植物特性在甘草应对外部干扰过程中发挥着重要作用。外部干扰一定程度上提高了甘草中甘草苷和甘草酸的含量, 从而提升了药材的品质。进一步的研究应该关注于甘草自然种群与环境因子之间的关系, 解析甘草自然种群退化的原因, 提出相应的复壮技术, 探讨可持续利用的管理模式。

为了解西南喀斯特石漠化适生植物构树(Broussonetia papyrifera)对贫瘠土壤养分环境的适应策略, 及其细根、根际土壤的化学计量特征对石漠化等级的响应, 该研究以西南喀斯特石漠化环境适生植物构树为研究对象, 运用生态化学计量学方法, 开展不同等级石漠化环境构树细根、根际土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)、全钙(Ca)及全镁(Mg)养分含量特征及C、N、P化学计量特征研究。结果表明, 除Ca含量外, 喀斯特石漠化环境适生植物构树细根、根际土壤的养分含量均处于较低水平; 细根N:P为12.59, 表明构树生长受N和P共同限制; 随着石漠化等级的增加, 细根C、N含量和C:N、C:P呈先降后升的变化趋势, K、P含量是则表现为先升后降, Ca、Mg含量和N:P无明显变化规律; 不同等级石漠化环境中的构树根际土壤N、P、K、Ca含量呈不同的变化趋势, 而C、Mg含量及C、N、P化学计量特征的变化较不显著; 细根与根际土壤的化学计量特征之间存在显著的相关性, 二者的C、P、Ca、Mg含量、C:N、C:P分别对应呈显著正相关关系, 而N含量呈极显著负相关关系; 细根的K含量则较为稳定, 几乎不受根际土壤养分的影响。

为了解次生林自然更新演替过程中土壤碳氮含量及酶活性的变化规律, 采用空间代替时间的方法, 在川西亚高山米亚罗林区选取环境条件基本一致的20世纪60、70和80年代采伐迹地自然更新演替的次生林(60-NSF、70-NSF和80-NSF)和岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林(对照, CK)为对象, 研究了表层(0-20 cm)土壤碳氮含量和土壤酶活性的关系。结果表明: 表层土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)含量均随森林植被更新演替呈显著降低趋势, 而全氮(TN)和可溶性有机氮(DON)含量则表现为60-NSF < 80-NSF < 70-NSF, 但70-NSF和80-NSF间差异不显著; 次生林表层土壤有机碳氮及其活性组分含量均低于CK, 其中80-NSF的DOC和DON含量与CK差异不显著。次生林的β-葡萄糖苷酶(βG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和多酚氧化酶(PHO)活性均显著低于CK, 纤维素水解酶(CBH)和过氧化物酶(PEO)活性与CK无显著差异; 天然次生林中, 60-NSF的βG和CBH活性显著低于70-NSF和80-NSF; 80-NSF的NAG活性显著高于60-NSF和70-NSF; 4种林型之间的PEO活性无显著性差异。Pearson相关分析和冗余分析显示, 土壤TN、LFOC和DOC含量与土壤酶活性显著相关, 其中TN含量解释了酶活性变化的65.4%, 说明土壤氮含量变化可能会影响到土壤碳的水解酶活性, 同时也表明土壤微生物优先利用易分解碳和氮。因此, 次生林近60年的天然更新演替引起了TN、LFOC及DOC含量的显著下降, 导致表层土壤某些胞外酶(如βG、CBH和NAG)活性降低。从土壤酶活性角度看, 岷江冷杉原始林比早期演替阶段的次生林(<60 a)更有利于川西亚高山高海拔森林生态系统的碳氮循环。

长芒草(Stipa bungeana)群系是欧亚大陆草原区东南部的主要针茅草原类型之一, 中国特有群系类型, 以黄土高原及其周边为集中分布区。由于农业开垦等人为活动, 其天然植被保存不多, 现有分布破碎化严重或处于不稳定的演替阶段。该文利用2013-2019年在全国范围内调查的108个样地的数据, 对长芒草群系的地理分布、物种组成、生态特征和群落分类做了详细的描述和研究。结果表明: 长芒草群系在陕北、宁南、陇东、陇中、晋北、阴山南部黄土丘陵和鄂尔多斯高原的分布较为集中, 通常发育在黄绵土或栗钙土上, 海拔高度在(1) 631-3 174 (4 098) m之间。108个样地内共记录到种子植物37科109属214种, 大多为偶见种或稀有种, 生活型组成以地面芽植物或多年生杂类草居多, 水分生态类型以旱生, 尤其是中旱生和典型旱生植物居多, 区系地理成分以东亚成分、东古北极成分和亚洲中部成分较多。群落的高度、盖度、生物量及物种丰富度变化幅度均较大, 这些与生境的湿润程度和干扰状况密切关联。长芒草群系划分为7个群丛组, 37个群丛。