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    2020年, 第10期
    刊出日期:2020-10-20

    河北省沽源县大梁底乡西北针茅草原(郭柯摄)。陆帅志等研究了西北针茅草原群落的基本特征(本期1087–1094页)。

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    ■ 封面照片背后的故事 | 中国针茅草原

      
    研究论文
    亚热带常绿阔叶林木本植物幼树阶段抽枝展叶的权衡关系
    莫丹, 王振孟, 左有璐, 向双
    植物生态学报. 2020, 44(10):  995-1006.  doi:10.17521/cjpe.2020.0143
    摘要 ( 828 )   全文 ( 37 )   PDF (1495KB) ( 356 )   附录附件    知识图谱   收藏
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    亚热带常绿阔叶林植物幼树阶段适应林内生境并开枝散叶是其长成大树的一个重要过程, 植物一年内多次抽枝的现象及其在抽枝展叶过程中小枝伸长、枝茎增粗与叶面积的增加优先顺序及其内在驱动机制还有待进一步研究。该研究对青城山常绿阔叶林木本植物多次抽枝发生比例进行了调查, 并以茶(Camellia sinensis)、细枝柃(Eurya loquaiana)、短刺米槠(Castanopsis carlesii var. spinulosa)、润楠(Machilus nanmu)和大叶山矾(Symplocos grandis) 5种植物的幼树为研究对象, 比较分析了植物在多次抽枝中小枝和叶片生长动态及适应策略的差异。结果显示: 1)一、二次抽枝分别开始于春季(4月)和夏末(8月下旬), 小枝水平上二次抽枝率乔木小于灌木, 常绿植物小于落叶植物。2)一次抽枝小枝枝长、单叶面积, 小枝直径和叶片数量(除大叶山矾外)均高于二次抽枝, 但二次抽枝单叶面积相对生长速率均高于一次抽枝, 二次抽枝叶片比叶质量(LMA)的增长速率高于一次抽枝。3)一次抽枝小枝枝长、叶片数量、小枝直径(除细枝柃和短刺米槠外)和总叶面积(除短刺米槠外)最大相对生长速率均高于二次抽枝, 且大部分物种最大相对生长速率出现在抽枝开始的第一、二周。4)两次抽枝中, 物种先侧重于叶片的生长, 其次是小枝枝长的生长, 最后是小枝直径的增粗。单叶面积和总叶面积皆随着小枝枝长和小枝直径的增加呈显著的异速生长关系, 表明叶片的增长速度大于小枝。单叶面积与叶片数呈显著大于1的异速生长关系, 暗示单叶面积的增长速度大于叶片数的增加速度。小枝枝长与小枝直径也呈显著大于1的异速生长关系, 揭示小枝枝长的增长速度大于小枝直径。综上所述, 两次抽枝过程中, 植物枝叶的优先生长顺序反映了植物为获取更多的资源(尤其是光源)而形成特定的抽枝展叶策略; 二次抽枝单叶面积相对生长速率和LMA增长速率高于一次抽枝, 这可能与植物即将面临的昆虫取食和气温降低压力有关。因此, 了解植物抽枝策略对于理解物种生态适应机制, 揭示物种生活史过程中存在的权衡关系具有重要的理论意义。

    中国亚热带森林动态监测样地常绿和落叶木本被子植物谱系结构及生态习性差异
    车俭, 郑洁, 蒋娅, 金毅, 乙引
    植物生态学报. 2020, 44(10):  1007-1014.  doi:10.17521/cjpe.2020.0174
    摘要 ( 578 )   全文 ( 26 )   PDF (2313KB) ( 344 )   附录附件    知识图谱   收藏
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    常绿和落叶木本被子植物是组成东亚地区亚热带阔叶林的两个主要植物类群。探索常绿和落叶木本被子植物的生态位差异, 对于推测亚热带阔叶林群落的生物多样性维持机制, 具有重要意义。该研究采用线性回归模型和Mantel检验多元回归等统计手段, 分析了中国亚热带地区8个森林动态监测样地的常绿和落叶木本被子植物谱系和生态习性差异。主要结果: (1)该研究的788个被子植物分类单元的叶习性(常绿和落叶)具有一定的谱系保守性。常绿和落叶植物对光照、温度、水分、土壤反应和土壤肥力因子的生态习性均有差异, 表现为常绿植物偏好较低的光照和土壤pH, 以及较高的温度、水分和土壤肥力; 落叶植物则相反。(2)样地内落叶较常绿植物的种间谱系散布更收敛, 但生态习性散布更发散; 样地间落叶较常绿类群的谱系组成差异更小, 但生态习性差异更大; 样地间落叶类群的谱系组成差异随年平均气温差异的增大而增大。(3)落叶/常绿植物物种数量的比例随年平均气温升高而降低, 而旱季持续时间和年降水量等因子的影响不明显。该研究证实了我国亚热带地区8个森林动态监测样地内的常绿和落叶木本被子植物在谱系和生态习性上均存在巨大差异, 生态位分化在很大程度上是促进亚热带阔叶林群落内生物多样性维持的重要机制。

    地形异质性对云南普洱季风常绿阔叶林物种多样性的影响
    王艳红, 李帅锋, 郎学东, 黄小波, 刘万德, 徐崇华, 苏建荣
    植物生态学报. 2020, 44(10):  1015-1027.  doi:10.17521/cjpe.2020.0148
    摘要 ( 505 )   全文 ( 18 )   PDF (1353KB) ( 266 )   知识图谱   收藏
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    地形异质性通过调控树木生长所需的养分、水分和光照等而成为亚热带森林结构与物种组成的重要驱动因子。但是, 地形异质性对季风常绿阔叶林物种多样性及其分布影响的研究还相对较少。该文基于云南普洱30 hm2森林动态监测样地(大样地) 750个20 m × 20 m的样方调查数据, 以海拔、坡度、凹凸度和坡向4个地形因子为变量, 采用C均值模糊聚类分析大样地的地形类型, 进而分析不同地形条件下的群落物种组成及群落物种多样性; 采用Torus转换检验法, 探讨物种与地形关联性, 为季风常绿阔叶林生物多样性保护提供科学依据。研究结果表明, 大样地可分为山脊、陡坡、缓坡、高谷和沟谷等5类地形, 地形面积分别是8.00、6.04、7.68、2.76和5.52 hm2。大样地中胸径(DBH) ≥ 1 cm的木本植物个体153 418株, 分属79科179属271种。5类地形中, 物种丰富度、不同径级的植株密度和比例明显不同, 多样性及优势物种多度分布具有较大差异。种-面积曲线表明, 同等面积条件下, 随着取样面积增加, 山脊的物种丰富度始终最小, 高谷次之, 沟谷的物种丰富度始终最大。种-个体数累积曲线表明, 随着个体数增加, 山脊物种丰富度的累积速率最小, 种丰富度增加缓慢, 高谷次之。在被检验的123个物种中, 与地形相关的物种有83个, 高达67.5%的物种与至少一类地形存在显著相关关系。山脊和缓坡中与地形具有显著负相关关系的物种数超过显著正相关的物种数; 而与陡坡、高谷和沟谷显著正相关的物种数高于显著负相关的物种数。普洱大样地地形异质性对物种多样性维持的贡献率为7.8%。

    干旱河谷微生境变化对乡土植物幼苗定植的影响
    胡慧, 杨雨, 包维楷, 刘鑫, 李芳兰
    植物生态学报. 2020, 44(10):  1028-1039.  doi:10.17521/cjpe.2020.0216
    摘要 ( 459 )   全文 ( 6 )   PDF (1335KB) ( 280 )   知识图谱   收藏
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    干旱区植被斑块状分布格局引起的微生境差异对植被更新影响显著。气候变化和人类活动扰动下, 干旱区生态系统微生境多样化, 急需揭示乡土植物定植对不同微生境斑块变化的响应及其种间差异性, 并采用微生境调控技术促进退化生态系统植被恢复。该研究选择岷江干旱河谷区自然分布的灌木、半灌木和裸地微生境斑块, 采用移栽鞍叶羊蹄甲(Bauhinia brachycarpa)幼苗的试验方法, 揭示微生境变化对幼苗定植的影响; 进一步以极端退化的道路边坡为案例, 通过6种乡土植物种子直播试验探讨微生境调控技术及其对乡土植物幼苗定植的促进作用。结果显示, 在自然生态系统中, 裸地斑块上幼苗保存率和生物量显著大于植被斑块, 表明裸地微生境有利于幼苗定植; 养分添加仅对裸地斑块中幼苗生物量积累有促进作用。在裸地斑块中, 叶片生物量所占的比例和比叶面积较小, 相反根和茎生物量所占的比例较大。道路边坡上植被恢复试验结果显示, 6种乡土植物均能较好地适应土石混杂的边坡生境, 多数物种出苗率大于60%; 灌木幼苗保存率大于75%, 并且形成镶嵌式乡土灌草群落结构。地表覆盖和养分添加提高了边坡上种子出苗率和幼苗保存率, 促进了幼苗定植和结构稳定。该研究提供了有效促进工程边坡上乡土植物定植的方法, 可为干旱、半干旱生态系统退化荒坡和工程破坏地乡土植被恢复提供理论依据和技术指导。

    甘肃南部7种高寒杜鹃生物量分配的异速生长关系
    陈国鹏, 杨克彤, 王立, 王飞, 曹秀文, 陈林生
    植物生态学报. 2020, 44(10):  1040-1049.  doi:10.17521/cjpe.2020.0119
    摘要 ( 698 )   全文 ( 11 )   PDF (1496KB) ( 292 )   知识图谱   收藏
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    生物量分配模式影响着植物个体生长和繁殖到整个群落的质量和能量流动等所有层次的功能, 揭示高寒灌丛的生物量分配模式不仅可以掌握植物的生活史策略, 而且对理解灌丛碳汇不确定性具有重要意义。该研究以甘肃南部高山-亚高山区的常绿灌丛——杜鹃(Rhododendron spp.)灌丛的7个典型种为对象, 采用全株收获法研究了不同物种个体水平上各器官生物量的分配比例和异速生长关系。结果表明: 7种高寒杜鹃根、茎、叶生物量的分配平均比例为35.57%、45.61%和18.83%, 各器官生物量分配比例的物种差异显著; 7种高寒杜鹃的叶与茎、叶与根、茎与根以及地上生物量与地下生物量之间既有异速生长关系, 也有等速生长关系, 异速生长指数不完全支持生态代谢理论和小个体等速生长理论的参考值; 各器官异速生长关系的物种差异显著。结合最优分配理论和异速生长理论能更好地解释陇南山地7种高寒杜鹃生物量的变异及适应机制。

    芨芨草叶片养分特征对氮磷不同添加水平的响应
    李军军, 李萌茹, 齐兴娥, 王立龙, 徐世健
    植物生态学报. 2020, 44(10):  1050-1058.  doi:10.17521/cjpe.2020.0127
    摘要 ( 570 )   全文 ( 22 )   PDF (1116KB) ( 232 )   知识图谱   收藏
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    植物叶片氮(N)、磷(P)养分特征受土壤可利用性N、P含量和N、P相对比例(N:P)的共同影响, 研究其作用机制有助于解释和评估土壤养分变化对植物养分利用策略的影响。该研究通过盆栽实验, 探讨芨芨草(Achnatherum splendens)养分化学计量学特征和叶片养分回收特征对不同剂量的养分添加(低、中、高3个N添加水平: 1.5、4.5、13.5 g·m-2·a-1)及不同土壤N:P (5、15、25)的响应。结果表明: 养分添加水平的提高显著增加了成熟叶片P含量和衰老叶片N、P含量, 显著降低了叶片N、P养分回收效率(NRE, PRE)。土壤N:P的升高显著降低了衰老叶片P含量和叶片NRE, 但增加了成熟和衰老叶片N:P和叶片PRE。相同养分添加水平条件下, 土壤N:P与叶片PRE显著正相关, 但与叶片NRE无显著相关性; 相同N:P条件下, 养分添加水平与NRE负相关, 但与PRE无显著相关性。植物NRE:PRE可以有效地反映环境变化所导致的植物对N、P需求的改变。土壤养分添加水平和N:P共同影响着芨芨草的叶片养分生态化学计量学特征和养分回收。

    氮添加量和施氮频率对温带半干旱草原土壤呼吸及组分的影响
    杨泽, 嘎玛达尔基, 谭星儒, 游翠海, 王彦兵, 杨俊杰, 韩兴国, 陈世苹
    植物生态学报. 2020, 44(10):  1059-1072.  doi:10.17521/cjpe.2020.0171
    摘要 ( 604 )   全文 ( 14 )   PDF (2225KB) ( 480 )   附录附件    知识图谱   收藏
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    日益加剧的氮沉降已经对陆地生态系统生产力和碳循环过程产生了显著影响。草原生态系统近90%的碳储存在土壤中, 明确土壤呼吸及其组分对氮添加的响应对评估大气氮沉降背景下草原生态系统碳平衡和土壤碳库稳定性是非常重要的。以往关于草原土壤呼吸对氮沉降响应的理解多是基于短期(<5年)和低频(每年1-2次)氮添加实验研究, 而关于长期氮添加和不同施氮频率对土壤呼吸及其组分的影响尚缺乏实验证据。该研究基于2008年建立在内蒙古半干旱草原的长期氮添加实验平台, 包括6个氮添加水平和2个施氮频率处理, 通过连续两年(2018-2019年)土壤呼吸及其组分的测定, 发现: 1)氮添加显著降低了土壤总呼吸速率(Rs), 且Rs下降程度随着氮添加量的增加而增强。土壤异养呼吸速率(Rh)的显著下降是Rs下降的主要原因。2)不同氮添加频率并未显著影响土壤呼吸及其组分对氮添加处理的响应。3)长期氮添加造成的土壤酸化降低了土壤微生物活性并改变了微生物群落结构(真菌/细菌比), 进而导致土壤呼吸及其异养组分呈现显著的负响应。以上结果表明, 长期(>10年)氮添加对土壤地下碳循环过程的抑制作用非常明显, 特别是异养呼吸组分的下降会降低土壤有机碳分解速率, 有助于土壤碳库稳定性的维持。同时, 随着氮添加处理时间的延长, 不同施氮频率影响效应的差异减弱, 表明目前长期的低频氮添加实验监测数据可以为评估自然生态系统对大气氮沉降的响应提供较为可靠的参考。

    中度强度森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳密度的影响
    罗斯生, 罗碧珍, 魏书精, 胡海清, 李小川, 吴泽鹏, 王振师, 周宇飞, 钟映霞
    植物生态学报. 2020, 44(10):  1073-1086.  doi:10.17521/cjpe.2020.0084
    摘要 ( 516 )   全文 ( 18 )   PDF (1419KB) ( 214 )   知识图谱   收藏
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    森林火灾作为森林非连续的干扰因子, 是生物地球化学循环的驱动因子, 显著改变生态系统的结构和功能及养分循环与能量传递, 引起森林碳库与碳分配格局的变化, 进而影响森林演替进程及固碳能力。该研究以广东省马尾松(Pinus massoniana)次生林为研究对象, 采用相邻样地比较法和空间代替时间法, 以野外调查采样与室内试验分析为主要手段, 定量研究突发性森林火灾对土壤有机碳密度的影响, 探讨森林火灾对土壤有机碳固持的影响机制。结果表明: 与对照相比, 森林火灾后的幼龄林、中龄林和成熟林的土壤有机碳密度分别为35.12、40.80和52.34 t·hm-2, 依次降低了10.93%、8.52%和7.56%。相比对照, 幼龄林、中龄林和成熟林土壤剖面(0-60 cm)的土壤有机碳密度变化范围分别为5.04-7.76、5.26-10.27和6.33-13.58 t·hm-2, 依次降低了2.51%-16.83%、1.31%-11.85%和1.09%-12.50%; 森林火灾显著降低了幼龄林和中龄林0-30 cm的土壤有机碳密度, 显著降低了成熟林0-20 cm的土壤有机碳密度。马尾松次生林土壤有机碳密度与土壤理化性质具有显著相关关系。通径分析表明, 对照样地和过火样地中, 土壤全氮含量均对土壤有机碳密度的直接作用最大, 土壤细根生物量对土壤有机碳密度的直接作用较小, 但其通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的影响均表现在间接作用上。嵌套方差分析表明, 土壤深度解释了土壤有机碳密度变异的70.60%, 林龄解释了其变异的25.35%, 森林火灾解释了其变异的2.34%。研究发现: 森林火灾减少了马尾松次生林各林龄的土壤有机碳密度。在水平方向上, 随着林龄增长, 土壤有机碳密度的减少幅度降低; 在垂直方向上, 土壤有机碳密度随着土壤土层深度加深而降低, 且随林龄增长减少幅度下降。研究森林火灾对森林生态系统土壤有机碳的影响, 有助于理解森林生态系统土壤碳固持和碳循环过程, 对制定旨在减缓全球变化的科学合理的林火管理策略具有重要意义。

    资料论文
    中国西北针茅草原的基本群落特征
    陆帅志, 乔鲜果, 赵利清, 王孜, 高趁光, 王静, 郭柯
    植物生态学报. 2020, 44(10):  1087-1094.  doi:10.17521/cjpe.2020.0072
    摘要 ( 745 )   全文 ( 25 )   PDF (1003KB) ( 260 )   附录附件    知识图谱   收藏
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    西北针茅(Stipa sareptana var. krylovii)群系是亚洲中部地区特有的典型草原之一, 也是生态适应性最广的草原类型, 向东可以在呼伦贝尔高原与草甸草原重叠分布, 向西可以在乌兰察布高原、天山等地区与荒漠草原形成复合分布, 向南可分布至黄土高原与暖温带草原镶嵌分布, 还可在青藏高原的东缘与高寒草原混生。该研究调查了中国西北针茅群系的主要植被类型, 通过对117个样地的调查数据分析, 量化描述了该群系的基本群落特征。结果表明, 中国西北针茅群系共有种子植物336种, 分属于36科131属, 物种数大于15的科有禾本科、菊科、豆科、蔷薇科、藜科和百合科; 物种存在度等级划分中, I级(0-20%)植物占比91.67%, 多为群落中的偶见种或稀有种, 最为常见的植物除西北针茅外, 也有糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)、冰草(Agropyron cristatum)、 草(Koeleria cristata)、二裂委陵菜(Potentilla bifurca)、猪毛菜(Salsola collina)、细叶韭(Allium tenuissimum)和羊草(Leymus chinensis)等; 生活型组成上以地面芽植物最多, 占66.37%; 水分生态类型以旱生植物最多, 占61.19%; 区系地理成分以东古北极植物占优势, 占33.33%。基于群落学-生态学分类原则, 将西北针茅群系划分为6个群丛组, 45个群丛。


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