比较研究了紫茎泽兰(Ageratina adenophora)和飞机草(Chromolaena odorata)的形态、生物量分配、生长和光合特性对氮营养的可塑性反应,探讨其与入侵性的关系。结果表明:1) 两种入侵植物对氮营养变化表现出很高的可塑性。随供氮量的增加,两种植物的根冠比、根生物量比降低,叶生物量比(LMR)、叶面积比和叶根比升高。低氮时,增加吸收器官的生物量分配,有利于养分吸收;高氮时,更多的生物量投入同化器官,有利于碳积累。相比之下紫茎泽兰对氮素的适应性更强。2) 两种入侵植物偏好较高的氮营养环境,土壤氮含量升高利于紫茎泽兰和飞机草的入侵。在较大的氮范围内,其相对生长速率(RGR)、总生物量、株高、分枝数、叶面积指数、最大净光合速率和光合色素含量都随供氮量的增加而显著增加,过量氮素对上述参数的抑制不显著。在本地种基本停止生长的干季,紫茎泽兰和飞机草仍维持较高的RGR,这与它们的入侵性密切相关。3) 在决定RGR对氮营养的响应过程中,平均叶面积比和净同化速率同等重要。LMR对两种植物的RGR有重要的影响,是决定处理间和种间RGR差异的重要因素。随氮素的增加,紫茎泽兰的比叶面积(SLA)降低,飞机草的SLA升高,但在所有氮水平下,前者的SLA都高于后者,紫茎泽兰SLA的变化规律更利于植物适应氮环境。

水分吸收过程是根系重要的生理过程。水孔蛋白在根系水分径向运输中起着重要的作用,根系水流导度(L_p)的测定是研究水孔蛋白的重要途径。该研究采用压力流的方法,对相同生长条件下的水曲柳(Fraxinus mandshurica)幼苗根系进行研究,测定了根系在去离子水和不同浓度NH₄NO₃溶液中的L_p。结果表明:未经处理的水曲柳幼苗根系,L_p随NH₄NO₃浓度的增加而上升,而且NH₄NO₃溶液中的L_p比去离子水中的L_p平均高77%;经HgCl₂处理后,水曲柳幼苗根系的L_p仍然随NH₄NO₃浓度的增加而增大,但是根系L_p在去离子水下降了22%,而在NH₄NO₃溶液中下降了68%,与以前的研究相比发现,经HgCl₂处理后,以营养液为吸水基质的根系L_p的降低值普遍高于以去离子水为基质的试验。因此,基质中养分离子的存在对根系中水孔蛋白活性产生了重要的影响,进而影响根系水分的吸收过程。

用气体交换技术测定了四川省金佛山生长在一个典型林隙(林隙面积约为100 m²)不同位置的银杉(Cathaya argyrophylla)幼树叶片的部分光合生理生态指标,用改进的鱼眼镜头法测定了所测叶片的林冠开度(CO),并测定了这些银杉幼树个体的生长状况。研究了沿林冠开度梯度银杉幼树对光的适应性。银杉幼树在林隙边缘表现出较好的适应性,包括当年生树高生长速率(HG)、平均地茎生长速率(DG)和当年冠幅生长速率(CG)。随林冠开度的增加,单位叶面积的最大净光合速率(P_narea)、暗呼吸速率(R_darea)和单位叶面积的叶片干物质重(比叶重,SLM)明显增加,且相关显著。随林冠开度的增加,单位叶面积(LA)和单位叶干物质重的暗呼吸速率(R_dmass)略有降低,而单位叶片干物质重的最大净光合速率(P_nmass)和单位叶片干物质重(LM)略有升高,但相关不显著。沿林冠开度的银杉幼树的形态可塑性要略低于生理生态可塑性,但差异不显著。

在植物幼苗生长过程中,总是受到包括地下根竞争在内的各种竞争影响。植物间的竞争主要同有效光辐射、水分和各种营养相关。当外来植物侵入森林群落时,可能受到群落中其它植物竞争的影响。该文通过移植尾叶桉(Eucalyptus urophylla)、大叶相思(Acacia auriculaeformis)两种外来种和本地种荷木(Schima superba)幼苗,挖沟排除根竞争和砍树创造林窗来排除地上竞争的野外实验,研究植物竞争对幼苗生长的影响。有根竞争时,荷木、尾叶桉和大叶相思幼苗的生物量和净初级生产力均小于没有根竞争时,可见地下根竞争对3种幼苗生长有抑制性影响。尾叶桉、大叶相思和荷木3种幼苗受到的总竞争强度分别是0.357 9、0.338 3和0.198 9,受到的地下根竞争强度则分别是0.104 3、0.053 04和0.118 8,受到的地上竞争强度则分别是0.285 1、0.277 0和0.090 85。尾叶桉和大叶相思两种幼苗受到的总竞争强度间的差异不显著,但都显著大于荷木;3种幼苗受到的地上竞争强度间的差异同总竞争强度情况相似;尾叶桉和荷木两种幼苗受到的地下根竞争强度间的差异不显著,但都显著大于大叶相思。地上竞争对阳性树种尾叶桉和大叶相思两种幼苗的生长影响大,而地下根竞争则对耐阴性强的荷木幼苗影响大。尾叶桉和大叶相思两种外来种幼苗受到的总竞争强度均大于本地种荷木幼苗,这反映了这两种外来树种侵入次生林这样的群落受到竞争影响大。

该文研究了野外条件下不同深度的沙埋对沙鞭(Psammochloa villosa)种子萌发和幼苗出土的影响,以及温室条件下种子大小对不同深度沙埋后的种子萌发和幼苗出土的影响。结果表明,沙埋深度显著影响沙鞭的种子萌发率、幼苗出土率和种子休眠率。沙子表面的种子不能萌发。2 cm的浅层沙埋时的种子萌发率和幼苗出土率最高,1 cm 沙埋的种子萌发率和幼苗出土率次之。沙埋深度超过2 cm之后,沙鞭的种子萌发率和幼苗出土率与沙埋深度呈负相关。2 cm的种子休眠率最低。从2 ~12 cm,种子休眠率随着沙埋深度的增加而增加。在幼苗能够出土的深度(1~6 cm),幼苗首次出土所需的时间随着沙埋深度的增加而延长。种子大小对沙鞭的种子萌发率没有显著影响。但是在深层沙埋(6 cm)时,与小种子相比,大种子产生的幼苗的出土率较高。从2~6 cm,大种子形成的幼苗的茎长度都较长。

对比了两种不同体型植物燕麦(Avena sativa)和油菜(Brassica campestris)在不同施肥水平下的刈割反应特点。结果表明:对于燕麦而言,在不施肥条件下,3个时期的轻度刈割处理与对照相比,其生物量、总生物量、果重、果数等都有增加,但只有某些指标出现超补偿;在施肥条件下,各种刈割处理后均没有发生超补偿。并且无论施肥与否,分蘖期与拔节期的补偿指数均高于抽穗期的补偿指数。可以认为,不施肥条件下营养期轻度刈割处理较有利于燕麦的补偿生长。对于油菜而言,花蕾期轻度刈割处理后植物补偿指数最大,且施肥条件下的补偿指数高于不施肥条件下的补偿指数。比较两种植物在不同资源下补偿反应的特点,可认为因休眠芽位置及其活动方式不同而所造成的体型差异对植物的补偿反应式样有很大影响。

应用幼苗萌发法对比研究了我国北方农牧交错区克氏针茅(Stipa krylovii)草原在放牧和围封条件下土壤种子库的差异。围封样地的土壤种子库中记录有16个物种,其中禾草类6种,非禾草类10种;若以生活型划分,则全部为多年生植物;若以单子叶或双子叶植物划分,则单子叶植物9种,双子叶植物7种。放牧样地的土壤种子库中记录有13个物种,其中禾草类4种,非禾草类9种;多年生植物12种,一二年生植物1种;单子叶植物5种,双子叶植物8种。放牧样地土壤种子库的密度为(3 664±1 087)粒·m^-2,围封样地土壤种子库的密度是(5 139±1 848)粒·m^-2,差异显著。采用Sorensen指数计算土壤种子库与地上植被的物种相似性,围封样地和放牧样地分别是0.711 1和0.611 1。两个地点的全部种子中, 81.0%属于冷蒿(Artemisia frigida)、克氏针茅、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和砂韭(Allium bidentatum)5种优势植物,16.2% 属于二裂委陵菜(P. bifurca)、菊叶委陵菜(P. tanacetifolia)、猪毛蒿(A. scoparia)、冰草(Agropyron cristatum)和羊草(Leymus chinensis)5种常见植物,而其余9种植物的种子数只占2.8%。此外,通常作为优良牧草的豆科植物的种子数仅占0.6%。上述结果表明,在放牧条件下由于土壤种子库中一些重要物种的缺失或数量很少以及极不均匀的分布,可能会降低退化克氏针茅草原的自然恢复速度。我们建议采取补播这些重要物种并结合其它恢复措施来加快退化克氏针茅草原的恢复进程。

陆地生态系统对气候变化的响应关系一直是全球变化研究的热点。大量研究表明表征植被生长状况的遥感植被指数——NDVI与温度、降水的相关性非常高。但这些研究都忽略了NDVI数据本身的累积性,而这一点对研究较短时间尺度上植被生长与气候因子间的关系尤为重要。因此,本文提出应以NDVI的变化量序列取代一般研究中使用的NDVI时间序列数据。基于该论点,该文采用1983~1999年NOAA/AVHRR的NDVI逐旬变化量数据序列对锡林郭勒盟草原的草原植被生长与气象因子的相互关系进行了研究。研究结果表明:1)NDVI变化量与气象因子之间的相关性最高的时间段为植被生长过程中NDVI增长阶段部分,这一时期草原植被的生长对气候反映最为敏感,在衰败阶段,其相关性比较弱;2)在典型草原,温度和降水与NDVI变化量的相关性随其主要植被类型的不同而不同,在以羊草(Leymus chinensis)为主的典型草原,温度比降水的影响作用高;而在以克氏针茅(Stipa krylovii)为主的典型草原,降水的影响高于温度;在大针茅(Stipa grandis)为主的草原,两者与NDVI变化量的相关性相差不大。而在荒漠草原,降水是最主要的影响因子,同期的温度作用并不显著;3)无论是典型草原还是荒漠草原,该地区草原植被的生长对同期的降水反应最为敏感,而非前期。而在荒漠草原以及以旱生性较强的克氏针茅为主的典型草原,温度对NDVI变化量会有较明显的时滞效应;4)在温度升高、降水基本不变的情况下,典型草原和荒漠草原NDVI变化量对温度的响应能力都有所提高,降水的响应能力则变化不大。

研究了小流域治理20年后千烟洲植物α多样性和β多样性,结果如下:1)优势度:所有人工林乔、灌、草3层均以乔木层优势度最大,且乔木层优势度均大于天然次生林和枫香(Liquidambar formosana)林,而所有天然次生林及枫香林均以乔木层优势度最小。12种类型群落灌木层优势度都较小,均值仅0.17。草本层,白茅(Imperata cylindrica var. major)草丛和檵木(Loropetalum chinense)-疏花雀麦(Bromus remotiflorus)灌丛优势度较大,分别为0.53和0.51。2)多样性:从乔、灌、草3层比较,枫香林、天然马尾松(Pinus massoniana)林以乔木层最大,其它群落以灌木层最大,而所有人工林以乔木层最低。乔木层中枫香林最高(2.61);灌木层和草本层多样性存在相似之处:马尾松 + 湿地松(Pinus elliottii)林最高,除马尾松+山鸡椒(Litsea cubeba)林、板栗(Castanea mollissima)+枫香林外,其它人工林多样性均高于天然次生林和枫香林。3)丰富度:各群落均以灌木层最大;枫香林乔木层和灌木层种类丰富度均很高,但草本层很低;天然次生林乔木层丰富度指数大于人工林。4)均匀度:从灌、草层比较,除檵木-疏花雀麦灌丛和白茅草丛外,其它群落草本层均匀度均大于灌木层。乔木层,板栗+枫香林和马尾松+山鸡椒林均匀度指数很大,大于0.76,其它人工林均匀度小于天然次生林和枫香林。灌木层,除板栗+枫香林外,其它人工林均匀度都大于天然次生林和枫香林。5)β多样性与α多样性相互补充,很好地反映了不同群落类型之间的差异。β多样性将12种类型群落分成3大类,草丛、灌丛、具乔木层的群落,其中草丛与其它类型群落相异性最大。枫香林是位于人工林与天然次生林之间的过渡类型。

为了保护浑善达克沙地榆树(Ulmus pumila)疏林景观,拟建立自然保护区。基于榆树疏林植被图,运用ArcGIS分析榆树疏林斑块数量、面积、破碎化程度,发现该区榆树疏林斑块大小差异较大,小斑块较多,斑块边界割裂严重,破碎化程度高,需要及时加以保护。按照景观生态学原理、生物岛屿地理学设计自然保护区原则,选择疏林斑块集中分布区,作为潜在核心区,运用ArcGIS的缓冲区分析功能,设计不同的宽度,发现斑块边界向外延伸3 km能够连接较多的斑块,而占用较少的非疏林斑块土地面积。同时调查斑块外不同距离样方与疏林斑块的群落相似度,发现1 km以内能够包含大于10%相似度的群落。由此而初步确定的核心区分布在正蓝旗23个嘎查,面积1 531 km²,约占全旗总面积的13%。

四氧化二氮/偏二甲肼(Unsymmetrical dimethyl-hybrazine, 简称UDMH)为常用的航天器双组元液体推进剂。偏二甲肼沸点低,具有“三致”毒性,可在使用过程中释放到环境中,对污染地的生物多样性和人类健康构成威胁,因此迫切需要清除环境中的偏二甲肼。该文采用细胞工程的技术手段,以芦苇幼苗的下胚轴为材料诱导愈伤组织,继而通过逐步提高筛选压力选育出可耐受偏二甲肼的变异细胞系,再诱导变异细胞系分化,为可治理含偏二甲肼的废水的人工湿地处理系统的构建提供理想的工程植物。结果表明:芦苇的愈伤组织在含有0.5 mg·L^-1 2,4-D的MS培养基上生长良好;偏二甲肼对该愈伤组织生长的半致死剂量为16.3 mmol·L^-1;在分别含有1.63、3.26和8.15 mmol·L^-1偏二甲肼的筛选培养基上进行3~6次继代培养后,可得到较稳定的抗性细胞系,培养23 d后的相对生长量分别为对照的90.4%、84.3%和43.4%,培养43 d后的相对生长量分别为对照的95.6%、91.7%和46.8%;但是只有前两类抗性细胞系可在含0.1 g·L^-1 KT、0.01 g·L^-1 NAA和相应浓度的偏二甲肼的MS培养基中诱导分化;将绿色再生苗转移到不含激素但含偏二甲肼的培养基上强化根的生长,再经过35 d左右的适应性驯化,70%以上的再生苗可成功地转移至温室中培养,为日后人工湿地系统的构建奠定了基础。

金钱槭属(Dipteronia)是我国特有少种属,属下仅金钱槭(D. sinensis)和云南金钱槭(D. dyeriana)两种。该文用RAPD标记揭示了金钱槭的遗传多样性和遗传结构,并与云南金钱槭的RAPD研究结果进行了比较。同时,对两物种遗传距离与地理距离的相关性进行了分析,结果有助于阐释该属植物遗传变异的产生机制。研究显示,18条随机引物在17个金钱槭居群(226个个体)中检测到128个扩增位点,物种水平的多态位点比率为92.97%,在4个云南金钱槭居群(45个个体)中则检测到103个扩增位点,物种水平的多态位点比率为81.55%,金钱槭的多态位点比率高于云南金钱槭。相似性系数值、Shannon多样性指数和Nei基因多样性指数分析反映了与多态位点比率相一致的结果。AMOVA(Analysis of molecular variance)分析结果显示,金钱槭居群内、居群间的遗传变异分别占总变异量的56.89%和43.11%。云南金钱槭居群内、居群间的遗传变异分别占总变异量的57.86 %和42.14%。Shannon多样性指数、Nei基因多样性指数的分析结果与AMOVA分析结果趋势相同。上述特征值揭示,金钱槭和云南金钱槭居群间的遗传分化均已达到较高水平,推测居群间低水平的基因流可能是导致上述现象产生的原因之一。遗传距离与地理距离的相关分析结果显示,金钱槭居群间的遗传距离与经度差异存在极显著水平的相关性(p<0.01),云南金钱槭居群间的遗传距离与地理隔离则无显著相关关系。说明在大尺度上遗传距离与地理距离相关而在小范围内则无上述关系,该结果可能与位于不同分布区内的物种所承受的生境选择压力不同有关。建议在对该属植物进行就地保护时,应设立多个保护点,保护自然居群及其周围生境;在迁地保护时,应通过加大居群间种子和幼苗的交换,人为创造基因交流和重组的条件,保存该属植物的遗传多样性。

在西双版纳,分别统计了对叶榕(Ficus hispida)雌花期雌雄果的进蜂量和花后期雌雄果繁殖的多个特征值,以此来探讨自然条件下,影响对叶榕及其传粉榕小蜂(Ceratosolen solmsi marchali)繁殖的因素。结果表明:单果内有效进蜂数量是影响种子生产和传粉榕小蜂繁殖的首要因素,而雌花期进果的传粉榕小蜂并不是都能全部进入果腔传粉或产卵,大部分蜂还未进到果腔就被夹死在顶生苞片层的通道里,能进入雌果内传粉的榕小蜂为(2.72±2.04)只·果^-1,约占总进蜂量的52%;而在雄果里,能进入果腔的蜂量只有(2.08±1.65)只·果^-1,占35%左右。由于雌果内的雌花显著比雄果内的雌花多,结合单果进蜂量雌多雄少的格局,最终单果生产的种子数量 (1 891.63 ± 471.53)比传粉榕小蜂的数量 (367.20 ± 208.02) 多5倍有余。在雌果里,供给传粉的雌花数量与所生产的种子数量之间呈显著的正相关,而没有接受到花粉或不能正常受精的雌花数量与种子数量呈显著的负相关。雄果不仅生产花粉,也是传粉榕小蜂繁殖的场所,在相关于传粉榕小蜂自身繁殖力的因子中,传粉榕小蜂产卵制造的瘿花数量对其种群数量有最大的影响;影响次之的是发育过程中死亡的个体数量,它可降低30%左右的传粉榕小蜂数量;影响排在第三位的是寄主的雌花数量。此外,3类非传粉者的存在,单果内平均可减少30多只传粉小蜂。

黄牛奶树(Symplocos laurina)是一种乔木克隆植物,其枝担负着支撑叶进行光合作用和克隆苗繁殖两种功能。由于枝功能的特异性在形态上表现出独特的特征:上部的枝生长比较旺盛,主要进行光合作用负责整个植株的碳水化合物供应与积累;下部的枝在形态上有所变化,基部细长而端部较基部明显增粗,并下垂呈“V”状,在生长过程中增长明显而无明显增粗现象,主要进行克隆繁殖。黄牛奶树的枝在由营养功能转变为繁殖功能的过程中年萌发次数显著增加;枝分化成克隆苗后在截取光能方面采取了不同的策略:克隆苗作为一个新的生命体,主要通过增加叶量占据更大的水平空间来增大总叶面积以截取更多阳光,不同于营养枝通过增加单叶面积占据更大的垂直空间来增大总叶面积以截取更多阳光的方式,但在不同的生境下对照枝与压枝克隆苗达到的总叶面积却无显著差异;从各构件的生物量特征看, 对照枝的生物量主要分配在叶和叶柄等光合构件上,而枝分化成克隆苗后生物量主要分配在茎上。即黄牛奶树的枝随着着地后功能的变化,在形态等各方面都有相应的变化,这可能是由于功能变化后内源激素发生变化的结果,但这有待于进一步研究。

在田间池栽条件下,分别于小麦(品种:'济南17' 和 '鲁麦21')(Triticum aestivum cv. 'Jinan17' and 'Lumai21') 灌浆的前期(开花后1~10 d), 中期(11~20 d)和后期(21~30 d)进行了遮去50%光合有效辐射的试验,研究了产量和品质的变化及其生理原因。主要结论如下:1)弱光条件下,光合物质生产均受到严重抑制,产量下降,容重降低;植株的氮素积累量减少、向子粒分配的比例低,但子粒蛋白质含量、湿面筋含量升高,其中,子粒灌浆前期遮光升高的幅度最大。2)遮光后小麦子粒麦谷蛋白和醇溶蛋白含量均升高,但麦谷蛋白升高的幅度大于醇溶蛋白,使麦谷蛋白与醇溶蛋白的比例升高,麦谷蛋白大聚合体(GMP)含量也升高,粉质仪参数也显著提高;子粒灌浆前期或中期遮光对上述指标的影响则较小,子粒品质的形成与灌浆后期的光照条件关系更为密切。3)灌浆期相对较弱的光照强度对改善品质有利,但以降低产量为代价,两个品种的小麦所表现出的趋势基本一致。

当前,全球气候变化背景下,CO₂浓度升高和气候变暖可能已经并将持续对小麦(Triticum aestivum)品质产生影响。为此依据自行设计的模拟气候变化的试验装置系统(CTGC)¹⁾,研究大田条件下CO₂浓度和温度增加对面包小麦主要品质性状的交互作用。 结果表明:在433.3~610.2 μmol·mol^-1范围内,CO₂浓度增加对面包小麦的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值的影响不利;增温(+2 ℃多)表现为有利。当CO₂浓度从433.3 μmol·mol^-1逐渐增加到551.5 μmol·mol^-1且温度增幅逐渐为+2 ℃时,CO₂和温度对面包小麦的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值的交互作用表现为增加;而当CO₂浓度增幅较大(达到610.2 μmol·mol^-1),温度增幅不大(白天平均温度仅增加2℃多)时,交互作用则表现为减少。此外,CO₂浓度增加使面包小麦的α-淀粉酶活性降低,温度上升则使之提高,两因素的交互作用则表现为α-淀粉酶活性提高。

以两个茎秆贮藏物质利用效率不同的水稻(Oryza sativa)杂交组合(‘汕优63’和‘Pc311/早献党’)为材料,进行土壤水分亏缺处理(Water-deficit),以水层灌溉为对照(Well-watered),研究水分亏缺对水稻茎贮藏性碳水化合物运转及其关键酶活性的调节作用。结果表明,水分亏缺促进了水稻茎秆贮藏物质的运转和对籽粒产量的贡献,开花前茎秆贮藏的碳水化合物对产量贡献率分别提高了1.9~3.0倍(与水层灌溉相比)。土壤水分亏缺诱导了水稻茎节间α-淀粉酶、β-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、D-酶活性上升,但淀粉磷酸化酶受到了抑制,说明土壤水分亏缺加强水稻茎秆贮藏淀粉水解途径,而不是磷酸解途径。就蔗糖代谢而言,土壤水分亏缺提高了蔗糖磷酸合成酶的活性和活化状态,抑制蔗糖转化酶活性,促进蔗糖合成,加速贮藏物质快速降解和转移,从而调节稻株贮藏碳水化合物向籽粒的分配。

以18个杂交中稻组合材料,研究了超稀栽培与传统栽培间稻米整精米率的变异与组合间库源结构的关系。结果表明:中小穗型组合在超稀栽培条件下的整精米率会明显改善,而大穗型组合的整精米率反而降低。其原因在于中小穗型组合在传统栽培条件下的叶粒比和灌浆速率较高,改为超稀栽培后,叶粒比和灌浆速率明显降低,相对提高了籽粒容重,近而提高了整精米率。大穗型组合在传统栽培条件下的叶粒比和灌浆速率较低,改为超稀栽培后,叶粒比和灌浆速率进一步明显降低,此时因库源比例失调,源明显不足以致籽粒充实度差,从而相对降低了籽粒容重和整精米率。超稀栽培应选用传统栽培条件下着粒数不超过177粒的组合为宜。

选择新疆天山北坡不同海拔高度、不同植被带和不同沉积年代的大西沟、桦树窝子、小西沟、东道海子和四厂湖剖面计算孢粉复合分异度指数,并根据已发表的有关文献中关于粒度、磁化率、烧失量等多项分析的数值整合结果探讨了本区中晚全新世以来生物多样性的时空变化和环境特征。森林草原过渡带的古生物多样性远高于高山、亚高山草甸带和荒漠带,孢粉复合分异度较高,鉴定的孢粉科属数较多。3600~3200 aB.P.、1700~1400 aB.P.、1000~600 aB.P.和450 aB.P.以来4个时段的生物多样性偏高。大西沟地区3600~3200 aB.P.期间和四厂湖地区中世纪期间气候均较湿润,其古生物多样性也较高,可见古环境演变和古生物多样性的动态变化具有相对一致性,孢粉复合分异度指数在一定程度上可以反映气候与环境的变化。但由于孢粉鉴定的精确度较差、受外来花粉的干扰等多种因素影响,使得孢粉多样性指数在反映生物多样性和古环境方面存在一定的偏差。

碳 (C) 既是生命基础元素,又是与大气环境及全球气候变化密切相关的基本成分。近期 (系指数星期的时间尺度,约相当于植物某一生长期) 光合C是“大气-植物-土壤”系统C循环的重要组成部分;定量近期光合C在植物组织、土壤和呼吸损失的分配,对于理解全球C循环是必不可少的。植物近期光合C分结构性C和代谢C;由于代谢C周转快和结构性C尚未及时形成有机质等,近期光合C容易被忽视。应用同位素技术,可从多方面研究植物近期光合C分配及转化特征。这些方面主要包括根际区光合C代谢、近期光合C对CO₂ 和CH₄排放的贡献、C₃植物与C₄ 植物对全球C循环模式的作用、人类活动对近期光合C分配的影响等。我国鲜见植物近期光合C分配及转化的研究,开展此方面的工作,对我国从生命代谢角度研究C循环具有积极的推动作用。

稳定性同位素技术和Keeling曲线法是现代生态学研究的重要手段和方法之一。稳定性同位素能够整合生态系统复杂的生物学、生态学和生物地球化学过程在时间和空间尺度上对环境变化的响应。Keeling曲线法是以生物过程前后物质平衡理论为基础,将CO₂或H₂O的同位素组成(δD、δ¹³C或δ¹⁸O)与其对应浓度测量结合起来,将生态系统净碳通量区分为光合固定和呼吸释放通量,或将整个生态系统水分蒸散区分为植物蒸腾和土壤蒸发。在全球尺度上,稳定性同位素技术、Keeling曲线法与全球尺度陆地生态系统模型相结合,还可区分陆地生态系统和海洋生态系统对全球碳通量的贡献以及不同植被类型(C₃或C₄)在全球CO₂同化量中所占的比例。然而,生态系统的异质性使得稳定性同位素技术和Keeling曲线法从冠层尺度外推到生态系统、区域或全球尺度时存在有一定程度的不确定性。此外,取样时间、地点的选取也会影响最终的研究结果。尽管如此,随着分析手段的不断精确和研究方法的日趋完善,稳定性同位素技术和Keeling曲线法与其它测量方法(如微气象法)的有机结合将成为未来陆地生态系统碳/水交换研究的重要手段和方法之一。

对于一些复杂的农业生态系统,人们对其生态过程了解较少,且这些系统的不确定性和模糊性较大,用传统的方法难以模拟这些系统的行为,神经网络模型因为能较精确地模拟这些系统的行为,而引起生态学者们的广泛兴趣。该文着重介绍了误差逆传神经网络模型的结构、算法及其在农业和生态学中的应用研究。误差逆传神经网络模型一般采用三层神经网络模型结构,三层的神经网络模型能模拟任意复杂程度的连续函数,而且因为它的结构小而不容易产生与训练数据的过度吻合。误差逆传神经网络模型算法的主要特征是:利用当前的输入误差对权值进行调整。在生态学和农业研究中,误差逆传神经网络模型通常作为非线性函数模拟器用于预测作物产量、生物生产量、生物与环境之间的关系等。已有的研究表明:误差逆传神经网络模型的模拟精度要远远高于多元线性方程,类似于非线性方程,而在样本量足够的情况下,有一定的外推能力。但是误差逆传神经网络模型需要大量的样本量来保证所求取参数的可靠性,但这在实际研究中很难做到,因而限制了误差逆传神经网络模型的应用。近年来人们提出了强制训练停止、复合模型等多种技术来提高误差逆传神经网络模型的外推能力,也提出了Garson算法、敏感性分析以及随机化检验等技术对误差逆传神经网络模型的机理进行解释。误差逆传神经网络模型的真正优势在于模拟人们了解较少或不确定性和模糊性较大系统的行为,这些是传统模型所无法实现的,因而是对传统机理模型的重要补充。