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    2011年, 第9期
    刊出日期:2011-09-01

    山东省胶南市灵山湾国家森林公园与灵山岛沿海防护林景观。张丹等在此研究了黑松的分枝格局与海风的适应关系(本期926–936页)。(许景伟摄)

      
    研究论文
    准噶尔盆地荒漠植物的叶片水分吸收策略
    郑新军, 李嵩, 李彦
    植物生态学报. 2011, 35(9):  893-905.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00893
    摘要 ( 2111 )   全文 ( 4 )   PDF (670KB) ( 2709 )   知识图谱   收藏
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    在干旱地区, 经常出现只能湿润植物地上部分和表层土壤的小量级降雨和凝结水输入, 此量级的水分输入无法通过入渗进入根区土壤而被植物根系吸收利用。最近研究发现, 叶片吸收水分是利用小量级降水和凝结水的主要方式。该研究通过鉴定和观测准噶尔盆地东南部5个自然植物群落中夏季地上部分仍存活的所有51种荒漠植物叶片的单位面积吸水量(LWUC)、叶片含水量增加率(Rw)以及其他7种植物功能性状, 探讨了这些植物功能性状与植物叶片吸收水分能力的关系。研究结果表明: (1)与Rw相比, LWUC是更加适合评价植物叶片吸收水分能力的指标; (2)植物生活型是相对合理的评价荒漠植物叶片吸收水分能力的植物性状; (3)荒漠植物地上(叶片)和地下(根系)部分吸收水分策略存在着权衡; (4)荒漠植物叶片耗水和吸水存在着权衡。总之, 叶片吸收水分策略对于荒漠植物, 特别是一年生草本植物最大限度地利用有限的水资源渡过持续的干旱并完成生活史具有重要的意义。

    沙坡头地区生物土壤结皮的固氮活性及其对水热因子的响应
    张鹏, 李新荣, 贾荣亮, 胡宜刚, 黄磊
    植物生态学报. 2011, 35(9):  906-913.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00906
    摘要 ( 2135 )   全文 ( 1 )   PDF (469KB) ( 1832 )   知识图谱   收藏
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    氮是除水分之外影响干旱区生态系统生物活性的关键因子。生物土壤结皮是干旱半干旱荒漠地表景观的重要组成部分, 也是荒漠生态系统氮素的主要贡献者。通过野外调查采样, 利用开顶式生长室, 模拟不同降水梯度, 采用乙炔还原法连续测定了沙坡头地区典型生物土壤结皮(藻类结皮、地衣结皮和藓类结皮)在其主要固氮活跃期(6-10月, 湿润期)的固氮活性, 及其对水热因子的响应特征。结果表明, 试验期三类生物土壤结皮的固氮活性介于2.5 × 103-6.2 × 104 nmol C2H4·m-2·h-1之间, 其中藻类结皮的最高(平均达2.8 × 104 nmol C2H4·m-2·h-1), 地衣结皮的次之(2.4 × 104 nmol C2H4 ·m-2·h-1), 藓类结皮的最低(1.4 × 104 nmol C2H4·m-2·h-1), 差异显著(p < 0.001)。在模拟降水3 mm时, 三类结皮均可达到最大固氮速率, 当发生> 3 mm的降水事件时, 它们的固氮速率无显著增加; 不同结皮的固氮活性与温度均呈显著的负相关关系(r藻类结皮 = -0.711, r地衣结皮 = -0.732, r藓类结皮 = -0.755, p < 0.001), 藻类和藓类结皮的固氮活性的最适温度区间为25-30 ℃, 地衣结皮为20-30 ℃。三类结皮之间的这种固氮差异主要归因于结皮组成生物体即隐花植物的差异, 藻类结皮主要成分为大量的蓝细菌和一些绿藻, 地衣结皮也由大量的固氮藻和真菌共生形成, 而藓类结皮的主要组成部分苔藓植物并不具有固氮作用, 其微弱的固氮量是结皮中混生的少量蓝细菌或地衣所致。

    六盘山区辽东栎的实生苗更新及其影响因子
    闫兴富, 杜茜, 石淳, 周立彪, 张靠稳
    植物生态学报. 2011, 35(9):  914-925.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00914
    摘要 ( 2391 )   全文 ( 1 )   PDF (636KB) ( 2074 )   知识图谱   收藏
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    研究了六盘山区辽东栎(Quercus liaotungensis)灌丛的种子产量、土壤种子库组成、湿沙和风干贮藏对种子寿命的影响以及动物取食子叶对种子萌发和幼苗建立的影响。结果表明, 辽东栎灌丛种子的完好率为27.51%, 被动物取食或搬运种子的比例(41.51%)显著高于其他类型种子(p < 0.01); 辽东栎次生林土壤种子库中萌发和虫蛀种子分别占35.16%和38.29%, 完好种子仅占13.65%, 捕食动物主要通过贮藏或搬运而影响土壤种子库中的种子密度。湿沙贮藏60天的辽东栎种子自动萌发率高达96.67%, 短期贮藏可加快种子的萌发进程, 提高萌发率和萌发指数, 但随着贮藏时间的延长, 种子萌发进程延迟, 萌发率、萌发指数和活力指数均不同程度地降低。排除动物取食处理的幼苗在林窗和林下生境的存活率分别为80%和83%, 而不排除动物取食幼苗在2种生境中分别仅有25%和31%能够存活, 表明子叶在幼苗建立中具有重要作用。林窗中幼苗子叶的动物取食率(85.00%)高于林下(71.00%), 子叶留存的幼苗在林窗中的存活率(6.00%)低于林下(15.50%), 而子叶被取食幼苗的存活率在两种环境中基本相等(分别为18.50%和18.00%)。

    沙质海岸黑松分枝格局特征及其抗风折能力分析
    张丹, 李传荣, 许景伟, 刘立川, 周振, 王晓磊, 黄超
    植物生态学报. 2011, 35(9):  926-936.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00926
    摘要 ( 2003 )   全文 ( 2 )   PDF (514KB) ( 1664 )   知识图谱   收藏
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    沙质海岸空间梯度上环境差异较大, 黑松(Pinus thunbergii)在长期的适应过程中树冠结构变化也很大。为揭示黑松树冠结构与环境间的适应机制, 在山东省胶南市灵山湾国家森林公园距海岸线0-50、200-250和400-450 m梯度内各设置1个样带, 记为带I、带II、带III, 采用枝构型的理论和方法, 对黑松的分枝格局进行了研究, 并采用模拟自然风法测定了黑松枝条的抗风折能力。结果表明: 1)在海岸梯度上黑松分枝格局差异较大, 随着距离海岸越来越远, 黑松各级枝的分枝长度、总体分枝率均逐渐增大, 而枝径比和逐步分枝率逐渐减小, 各级分枝角度表现为带I >带III >带II。2)带I树冠背风面与迎风面相比, 分枝长度、分枝角度、分枝数量、枝条干枯率分别是迎风面的1.62、1.38、2.65和0.59倍, 随着距离海岸越来越远, 这种不对称性逐渐减弱, 至带III树冠基本对称。3)海风是影响带I分枝角度偏转、枝条干枯和冠型不对称现象的主要原因。4)带III枝条的抗风折能力高于带I, 且两个样带模拟风速与枝条所承受的拉力之间的关系均符合逻辑斯蒂方程, 相关系数R2均达0.97以上。该研究揭示了不同海岸梯度上黑松分枝格局的形成机制及其抗风折能力, 可为沿海黑松防护林的合理经营提供科学依据。

    马尾松二代无性系种子园子代父本分析及花粉散布
    谭小梅, 周志春, 金国庆, 张一
    植物生态学报. 2011, 35(9):  937-945.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00937
    摘要 ( 2049 )   全文 ( 1 )   PDF (494KB) ( 1878 )   知识图谱   收藏
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    目前国内较早建立的马尾松(Pinus massoniana)二代种子园正陆续进入正常开花结实期。研究马尾松二代种子园花粉散布和自由授粉子代的父本组成, 可为生产上指导马尾松高世代种子园的规划设计和遗传管理提供理论依据。该文利用筛选的11对SSR引物, 对马尾松二代无性系种子园内8个无性系单株的320个自由授粉子代和48个候选父本进行了扩增, 并采用最大似然法对子代进行父本分析。结果表明: 11个位点共检测到61个等位基因, 每个位点的等位基因数在2-11之间, 平均为5.55个。试验亲本和子代群体的总平均观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)及多态信息含量(PIC)分别为0.428、0.433和0.387。在80%的可信度水平下可为232 (72.50%)个子代确定其父本。平均每个采种母树与19个父本产生子代。在自由授粉状态下, 马尾松二代种子园自交率为1.72%, 自交现象很弱, 其交配方式以异交为主。绝大多数亲本无性系的雄性繁殖适合度在1.00%-4.00%之间, 候选父本平均繁殖适合度为2.17%, 平均形成5个后代。马尾松有效花粉的散布距离和固定交配距离的父本繁殖适合度均符合正态分布, 两者呈极显著负相关, 其主要散布距离集中在0-100 m, 而检测到的最大散布距离为192 m。种子园花粉污染率较低, 仅为4.06%。总体看来, 树冠南面子代亲本交配距离较北面有增加的趋势, 但树冠南、北面子代父本组成数并未表现明显的规律。

    中国南亚热带森林不同演替阶段土壤呼吸的分离量化
    韩天丰, 周国逸, 李跃林, 刘菊秀, 张德强
    植物生态学报. 2011, 35(9):  946-954.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00946
    摘要 ( 2351 )   全文 ( 1 )   PDF (509KB) ( 1725 )   知识图谱   收藏
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    量化森林土壤呼吸(RS)及其组分对准确地评估森林土壤碳吸存极其重要。该文以鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林及其演替系列针阔叶混交林和马尾松(Pinus massoniana)林为研究对象, 采用挖壕沟法结合静态气室CO2测定法对这3种林分类型的RS进行分离量化。结果表明: 鼎湖山3种森林演替系列上的森林RS及其组分(自养呼吸RA、异养呼吸RH)均呈现出明显的季节动态, 表现为夏季最高、冬季最低的格局。在呼吸总量上, 季风常绿阔叶林显著高于针阔叶混交林和马尾松林, 但混交林与马尾松林之间差异不显著; RA除季风常绿阔叶林显著大于针阔叶混交林外, 其余林分之间差异不显著; 对于RH来说, 3个林分之间均无显著差异。随着森林正向演替的进行, 由马尾松林至针阔叶混交林至季风常绿阔叶林, RA对土壤总呼吸的年平均贡献率分别为(39.48 ± 15.49)%、(33.29 ± 17.19)%和(44.52 ± 10.67)%, 3个林分之间差异不显著。方差分析结果表明, 土壤温度是影响RS及其组分的主要环境因子, 温度与RS及其组分呈显著的指数关系; 土壤含水量对RS的影响不显著, 甚至表现为轻微的抑制现象, 但未达到显著性水平。对温度敏感性指标Q10值的分析表明, 3个林分均为RA的温度敏感性最大, RH的温度敏感性最小。

    海南岛4个热带阔叶树种前5级细根的形态、解剖结构和组织碳氮含量
    许旸, 谷加存, 董雪云, 刘颖, 王政权
    植物生态学报. 2011, 35(9):  955-964.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00955
    摘要 ( 2623 )   全文 ( 14 )   PDF (501KB) ( 2729 )   知识图谱   收藏
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    细根具有复杂的分支系统, 以根序(root order)为取样单元的细根生理生态学研究正在成为根系生态学研究领域的重要内容。该研究以海南岛尖峰岭4个热带阔叶树种海南蕈树(Altingia obovata)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)、山杜英(Elaeocarpus sylvestris)和黄桐(Endospermum chinense)为研究对象, 测定了1-5级细根的形态、解剖结构和组织碳(C)、氮(N)含量, 旨在探讨这些根系特征之间的联系。研究表明: 4个树种的细根形态差异较大, 但在树种水平上直径、根长和组织密度均随着根序的升高而增加, 比根长则随着根序的升高而降低; 低级根(前2级根或前3级根)具有皮层组织, 是典型的吸收根, 而高级根皮层组织消失, 是典型的运输和储藏根; 影响直径大小最重要的因子是皮层厚度, 它可以解释细根直径变异的97%, 而维管束直径仅能解释细根直径变异的70%; 根组织N和C浓度受维管束-根直径比(维根比)的影响, 随着维根比增加, 组织N浓度显著降低, 组织C浓度显著升高。4个树种细根的C/N比的变异受组织N浓度的影响程度为76%, 而受C浓度的影响程度不足10%。上述结果表明, 细根的形态特征、解剖结构和组织化学含量之间存在着紧密联系, 这为我们理解根系结构与功能变异提供了重要依据。

    三种种植方式对土壤微生物群落组成的影响
    时鹏, 王淑平, 贾书刚, 高强, 孙晓强
    植物生态学报. 2011, 35(9):  965-972.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00965
    摘要 ( 2321 )   全文 ( 5 )   PDF (457KB) ( 2045 )   知识图谱   收藏
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    土壤微生物是表征土壤质量变化的敏感指标之一。借助长期定位试验, 采用磷脂脂肪酸分析方法研究了3种种植方式(玉米(Zea mays)连作、玉米非连作和撂荒)对土壤微生物群落组成的影响。结果表明, 在不同的种植方式下, 土壤微生物群落组成有明显的差异。玉米连作的土壤中总磷脂脂肪酸和细菌磷脂脂肪酸含量最低, 分别为33.12 nmol·g-1和18.09 nmol·g-1。非连作的土壤真菌磷脂脂肪酸和真菌/细菌分别为0.61 nmol·g-1和3.06%, 显著低于撂荒和连作(p < 0.05), 非连作方式下, 革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌增大。撂荒土壤的总磷脂脂肪酸和细菌磷脂脂肪酸分别为42.98和24.68 nmol·g-1, 高于耕作处理。 同时, 在撂荒方式下, 革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的含量增加, 革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌降低。主成分分析结果表明: 耕作处理(玉米连作和非连作)分布第一主成分负方向上, 第一主成分得分系数分别为-2.48和-1.84; 撂荒分布第一主成分正方向上, 第一主成分得分系数为2.31, 与连作和非连作差异显著(p < 0.05)。冗余分析(RDA)表明: 土壤pH、总氮、有效磷和土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量与磷脂脂肪酸呈正相关, 并且土壤pH和土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量对土壤微生物群落的影响最大。

    水淹对克隆植物空心莲子草种内关系的影响
    于国磊
    植物生态学报. 2011, 35(9):  973-980.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00973
    摘要 ( 1939 )   全文 ( 2 )   PDF (443KB) ( 1842 )   知识图谱   收藏
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    为检验“水淹程度可以改变植物种内关系的类型和强度”的假说, 将克隆植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)的3种不同密度的植株(每盆种植1、4或16株)置于4种不同的水淹处理下(水位分别为-20 (不水淹)、0、20或40 cm), 研究不同水淹程度对空心莲子草种内关系的影响。随着植株密度和水淹程度的增加, 空心莲子草的生长显著减慢, 但密度效应在不同的水淹处理下显著不同。在不发生水淹的情况下, 植株密度对生长的负面(竞争)效应最强; 在水位为0和20 cm的情况下, 植株密度对生长的效应仍为负面的, 但影响强度相对减小; 而在水位为40 cm的情况下, 空心莲子草植株的生物量随着植株密度的增大而倾向于增加。进一步分析相对邻体效应时发现, 随着水淹程度的增加, 相对邻体效应显著增加, 并且数值从负值(不水淹)逐渐变为正值(40 cm水位下)。这些结果支持胁迫梯度假说, 表明水淹可以影响植物的种内关系, 即随着水淹程度的增加, 植物种内竞争作用减弱, 而易化作用增强。

    NO和H2O2诱导大豆根尖和边缘细胞耐铝反应的 作用
    王芳妹, 蔡妙珍, 张淑娜, 王宁, 李华飞, 胡雪娜, 虞舒航
    植物生态学报. 2011, 35(9):  981-989.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00981
    摘要 ( 2031 )   全文 ( 1 )   PDF (471KB) ( 2419 )   知识图谱   收藏
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    NO和H2O2是参与植物抗非生物胁迫反应的重要信号分子, 为了确定NO和H2O2在大豆(Glycine max)根尖和根边缘细胞(root border cells, RBCs)耐铝反应中的作用及其相互关系, 以‘浙春3号’大豆为材料, 研究了铝毒胁迫下大豆根尖内源NO和H2O2的变化, 以及外源NO和H2O2诱导大豆根尖和RBCs的耐铝反应。结果表明, 50 μmol·L-1 Al处理48 h显著抑制大豆根的伸长, 提高Al在根尖的积累, 同时显著增加根尖内源NO和H2O2含量。施加0.25 mmol·L-1外源NO供体亚硝基铁氰化钠(Na2[Fe(CN)5NO]·2H2O, sodium nitroprusside, SNP)和0.1 mmol·L-1H2O2, 能有效地缓解Al对大豆根伸长的抑制、根尖Al积累和RBCs的死亡, 该缓解作用可以被0.05 mmol·L-1NO清除剂2-(4-羧基苯)-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物,钾盐 (C14H16N2O4·K, carboxy-PTIO, cPTIO)和150 U·mL-1H2O2清除酶(catalase, CAT)逆转。并且外源NO能够显著促进根尖H2O2的积累, 而外源H2O2对根尖NO的含量无显著影响。这表明NO和H2O2是诱导大豆根尖及RBCs耐铝反应的两种信号分子, NO可能通过调控H2O2的形成, 进而诱导大豆根尖及RBCs的耐铝反应。


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