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    2014年, 第3期
    刊出日期:2014-03-01

    浙江省龙泉市山地毛竹林典型景观。王意锟等研究了该地区毛竹不同年龄分株胸径大小关系对施肥的响应(本期289–297页)(金爱武摄)。

      
    太阳辐射变化对亚热带人工常绿针叶林总初级生产力影响的模拟分析
    李登秋, 周艳莲, 居为民, 王辉民, 柳艺博, 吴小翠
    植物生态学报. 2014, 38(3):  219-230.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00019
    摘要 ( 958 )   全文 ( 95 )   PDF (41302KB) ( 1678 )   知识图谱   收藏
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    太阳辐射是陆地生态系统碳水循环的能量来源。太阳辐射的变化对植被吸收大气CO2具有重要影响。该文通过辐射观测数据建立散射辐射比例与晴空指数的关系, 结合生态过程模型(BEPS)和通量观测数据, 模拟分析了太阳辐射变化对千烟洲常绿针叶林总初级生产力(GPP)的影响。研究结果表明: 千烟洲森林生态系统的阴叶对年GPP总量的贡献达67%, 太阳辐射变化对阴叶光合作用的影响决定了冠层GPP的变化; 太阳辐射强度和分布的年际差异导致年GPP对太阳辐射变化的响应不同, 2003、2004和2005年太阳辐射分别变化-5.44%、-1.83%和6.26%, 可使千烟洲生态系统当年GPP总量达到最大值; 在季节上, 太阳辐射的增加会导致5-6月GPP上升, 7-9月GPP下降, 使年GPP变化程度降低; 在天尺度上, 晴空指数在0.43时, 太阳辐射变化对GPP的影响最小。

    氮肥添加对青藏高原高寒草甸6个群落优势种生态化学计量学特征的影响
    宾振钧, 王静静, 张文鹏, 徐当会, 程雪寒, 李柯杰, 曹德昊
    植物生态学报. 2014, 38(3):  231-237.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00020
    摘要 ( 1308 )   全文 ( 73 )   PDF (4251KB) ( 2439 )   知识图谱   收藏
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    以青藏高原高寒草甸为研究对象, 通过人工氮肥添加试验, 研究6个群落优势种在不同施氮(N)水平下叶片碳(C)、N、磷(P)元素含量的变化以及生态化学计量学特征。结果表明: 自然条件下, 6个物种叶片N、P质量浓度存在显著的差异, 表现为: 黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)最高, 为24.5和2.51 g·kg-1, 其叶片N含量低于而P含量高于我国其他草地的豆科植物; 其余5个物种叶片N、P质量浓度分别为11.5-18.1和1.49-1.72 g·kg-1, 嵩草(Kobresia myosuroides)叶片N含量最低, 垂穗披碱草(Elymus nutans)叶片P含量最低, 与我国其他区域的研究结果相比, 其叶片N和P含量均低于我国其他草地非豆科植物。随氮素添加量的增大, 6种群落优势种叶片的C和P含量保持不变; 其他5种植物叶片N含量显著增加, 黄花棘豆叶片N含量保持不变。未添加氮肥时, 6种植物叶片N:P为7.3-11.2, 说明该区植物生长更多地受N限制。随N添加量的增加, 除黄花棘豆外, 其他5种植物叶片N:P大于16, 表现为植物生长受P限制。综合研究表明, 青藏草原高寒草甸植物叶片N含量较低, 植物受N影响显著, 但不同物种对N的添加反应不同, 豆科植物黄花棘豆叶片对N添加不敏感, 其他5个物种叶片全N含量随着N添加量的升高而增加, 该研究结果可为高寒草甸科学施肥提供理论依据。

    内蒙古克氏针茅草原土壤异养呼吸对土壤温度和水分变化的响应
    李悦, 刘颖慧, 申卫军, 徐霞, 田玉强
    植物生态学报. 2014, 38(3):  238-248.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00021
    摘要 ( 1067 )   全文 ( 105 )   PDF (6964KB) ( 1791 )   知识图谱   收藏
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    土壤异养呼吸在野外自然条件下除受温湿度影响外, 还受其他多种因子的综合影响, 很难利用野外观测数据确定土壤异养呼吸对温湿度变化的响应方程形式, 以及温湿度间是否存在交互作用。该研究在严格控制温湿度的条件下对内蒙古克氏针茅(Stipa krylovii)(西北针茅(Stipa sareptana var. krylovii))草原土样进行室内培养实验, 旨在解决上述问题。该研究的正交实验包括5个温度梯度(9、14、22、30、40 ℃)和5个湿度梯度(土壤持水力(water holding capacity, WHC)分别为20%、40%、60%、80%、100%)。室内培养实验持续71天, 土壤异养呼吸速率测定为2天(后期为1周)一次, 土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳含量测定约为18天一次。研究结果显示: 土壤异养呼吸与温度呈显著正相关(p < 0.001)且温度间差异显著(p = 0.001), 呼吸温度敏感性(Q10)与土壤水分含量呈正相关(p < 0.001); 呼吸与土壤水分二项式拟合效果较好, 在80% WHC时呼吸速率最大, 且最适湿度随温度上升而增加。土壤温度和水分的交互作用显著(p < 0.05), 土壤异养呼吸最适响应方程为lnRh = 0.914 + 0.098T + 0.046M + 0.001TM - 0.002T2 - 0.001M2 (Rh为异养呼吸, T为温度, M为湿度), 这说明加和形式的温湿度响应模型可能优于乘积形式。微生物生物量碳与土壤异养呼吸的相关性随培养时间发生变化, 土壤可溶性有机碳与土壤异养呼吸无显著相关(培养第20天除外), 原因可能是培养期间微生物死亡或群落结构改变导致微生物总体代谢活性的变化。

    气候变化下桃儿七潜在地理分布的预测
    郭彦龙, 卫海燕, 路春燕, 张海龙, 顾蔚
    植物生态学报. 2014, 38(3):  249-261.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00022
    摘要 ( 1486 )   全文 ( 109 )   PDF (59451KB) ( 1908 )   知识图谱   收藏
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    桃儿七(Sinopodophyllum hexandrum)为小檗科多年生草本植物, 是我国濒危传统藏药, 预测气候变化对该物种分布范围的影响对于其保护和资源可持续利用具有重要意义。该文利用获得的桃儿七136个地理分布记录和21个气候环境图层, 通过MaxEnt模型分析桃儿七在我国西部七省的潜在地理分布, 并基于该模型预测政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的SRES-A1B、SRES-A2和SRES-B1气候情景下21世纪20、50和80年代桃儿七分布范围。结果表明: 最热季平均温度、年降水量、温度季节性变动系数和等温性是影响桃儿七分布的主要气候因子; 在当前气候条件下, 桃儿七适宜的生境面积占研究区总面积的11.71%, 主要集中在青藏高原东缘的四川、甘肃、青海境内次生植被丰富、地形复杂的高海拔地区, 低适宜生境与不适宜生境分别占研究区总面积的15.86%与72.43%。由模型预测可知, 在SRES-A1B、SRES-A2和SRES-B1三种情景下, 桃儿七在研究区低适宜生境的数量相对变化较小, 在适宜生境先大幅减少后又缓慢增加。研究结果同时表明, 在未来气候变化条件下, 桃儿七的适宜生境平均海拔将逐渐升高, 范围以及几何重心极有可能先向北移, 然后再向西延伸至青藏高原内部较高海拔的山区。

    气候变化对蒙古扁桃适宜分布范围和空间格局的影响
    马松梅, 聂迎彬, 耿庆龙, 王荣学
    植物生态学报. 2014, 38(3):  262-269.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00023
    摘要 ( 1245 )   全文 ( 101 )   PDF (11245KB) ( 1785 )   知识图谱   收藏
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    为模拟、预测气候变化对孑遗、濒危植物蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)潜在分布的影响, 利用最大熵(MAXENT)模型模拟、预测、对比、分析、揭示蒙古扁桃在最大冰期(CCSM及MIROC模型)、历史气候(1961-1990年)及未来气候(2020年、2050年和2080年, 政府间气候变化专门委员会排放情景特别报告的A2A情景)条件下的适宜分布范围和空间格局的变化。结果表明: (1)蒙古扁桃在历史气候条件下的潜在分布区集中在蒙古的南戈壁省及东戈壁省, 我国内蒙古巴彦淖尔市、阿拉善左旗、鄂尔多斯市、锡林郭勒盟西部, 河西走廊中部及东部, 宁夏北部及陕西北部, 以及河北北部的部分地区; (2)与历史气候条件下的潜在分布相比, 蒙古扁桃在最大冰期CCSM气候情景下的分布经历了明显的、大范围的向南迁移和范围缩小; (3)未来A2A气候情景下, 其潜在分布范围表现出在2020年明显扩大, 在2050年减小, 到2080年又略有增大的趋势。分布格局表现出不断向我国河北及内蒙古东部, 蒙古东部、北部及西部大幅度扩散、迁移的趋势。

    小五台山青杨雌雄植株树轮生长特性及其对气候变化的响应差异
    黄科朝, 胥晓, 李霄峰, 贺俊东, 杨延霞, 郇慧慧
    植物生态学报. 2014, 38(3):  270-280.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00024
    摘要 ( 1089 )   全文 ( 7 )   PDF (6006KB) ( 1450 )   知识图谱   收藏
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    近年来逆境导致植物雌雄幼苗的生长出现差异被许多控制实验所证实, 而有关气候变化对雌雄异株植物成树生长的潜在影响尚未引起人们广泛的关注。为进一步揭示气候变化对雌雄植株树木径向和密度生长的不同影响, 该文通过树轮生态学的研究方法, 选择小五台山天然青杨(Populus cathayana)种群为研究对象, 对青杨雌雄植株近30年(1982-2011)的树轮生长特性及其与气候的相关性进行了分析。结果显示: 1)在近30年当地气温不断升高的气候条件下, 雌株的年轮最大密度和晚材平均密度均高于雄株(p < 0.05), 但雌雄植株的径向生长无显著差异; 2)雌雄植株年轮最大密度和宽度差值年表的变化趋势具有一致性, 但在年轮最大密度差值年表的变化上雄株波动幅度大于雌株; 3)青杨雌雄植株年轮密度差值年表对温度响应的月份明显不同。雌株年轮最大密度与当年8月的月平均最高气温显著正相关, 而雄株年轮最大密度与当年1月和4月的气温负相关; 4)生长季前的气候变化对青杨雌雄植株的径向生长均有明显的限制作用。此外, 当年6月的高温对于早材生长的限制作用特别明显。上述结果表明, 雌雄异株植物在树木年轮生长方面对全球气候变暖可能具有不同的响应机制, 雌株比雄株更侧重于密度生长。

    不同坡向高寒退化草地狼毒株高和枝条数的权衡关系
    侯兆疆, 赵成章, 李钰, 张茜, 马小丽
    植物生态学报. 2014, 38(3):  281-288.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00025
    摘要 ( 983 )   全文 ( 7 )   PDF (1902KB) ( 1779 )   知识图谱   收藏
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    权衡关系是生活史对策理论的基础, 株高和枝条数的权衡关系对理解植物在不同生境下的表型可塑性有重要意义。该研究选择祁连山北坡高寒退化草地, 利用ArcGIS建立研究区域的数字高程模型(DEM), 并提取样地坡向数据, 采用广义相加模型(GAM)与偏相关分析相结合的方法, 分析了不同坡向影响下狼毒(Stellera chamaejasme)种群株高和枝条数的关系。结果表明: 随着坡向由北坡转向东坡、南坡、西坡, 草地群落地上生物量和盖度呈“减小—增大—减小”的变化趋势, 群落高度则先增大后减小; 坡向是影响狼毒株高和枝条数空间分异的主要地形因子; 随着坡向由北、东转向西、南, 狼毒种群株高呈下降趋势, 而枝条数呈上升趋势, 二者表现出此消彼长的权衡关系, 狼毒植株比叶面积先增大后减小。不同坡向狼毒株高和枝条数的权衡关系, 反映了异质生境中资源多重竞争下狼毒生物量分配机制和提高种群适应性的种群更新策略。

    施肥对毛竹种群不同年龄分株间胸径大小关系的影响
    王意锟, 金爱武, 朱强根, 邱永华, 季新良, 张四海
    植物生态学报. 2014, 38(3):  289-297.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00026
    摘要 ( 1266 )   全文 ( 8 )   PDF (4311KB) ( 1749 )   知识图谱   收藏
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    克隆植物不同年龄分株间可以通过生理整合作用相互传递资源, 实现资源共享。施肥可以改变林地资源状况, 进而可能影响分株间的整合作用及不同年龄分株间的生长关系。该文采用标准主轴(SMA)估计法和多元回归分析, 对不同施肥管理下大型克隆植物毛竹(Phyllostachys edulis)种群不同年龄分株(1年生分株、3年生分株和5年生分株)间的胸径(DBH)关系进行了研究, 探讨毛竹不同年龄分株DBH大小关系对施肥的响应。结果表明: 连续5年施肥有效地增加了毛竹1年生分株的DBH, 而施肥1年处理下, 1年生分株DBH与3年生分株和5年生分株平均DBH差异不显著(p > 0.05)。1年生分株与3年生分株和5年生分株DBH之间的SMA斜率为0.88-1.10, 均与1.00不存在显著差异(p > 0.05), 表现为等速生长关系。施肥1年和连续施肥5年没有改变不同年龄分株DBH之间的SMA斜率, 但连续5年施肥导致SMA的y轴截距显著增大(p < 0.001), 即在3年生分株和5年生分株DBH相同的情况下, 连续5年施肥使1年生分株具有更大的DBH增长量。采用多元线性逐步回归分析发现, 毛竹1年生分株的DBH大小在很大程度上受3年生分株DBH大小的影响, 而连续5年施肥可增强5年生分株对1年生分株DBH大小的影响。

    根系分泌物介导下植物-土壤-微生物互作关系研究进展与展望
    吴林坤, 林向民, 林文雄
    植物生态学报. 2014, 38(3):  298-310.  doi:10.3724/SP.J.1258.2014.00027
    摘要 ( 5034 )   全文 ( 72 )   PDF (621KB) ( 7879 )   知识图谱   收藏
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    根系分泌物是植物与土壤进行物质交换和信息传递的重要载体物质, 是植物响应外界胁迫的重要途径, 是构成植物不同根际微生态特征的关键因素, 也是根际对话的主要调控者。根系分泌物对于生物地球化学循环、根际生态过程调控、植物生长发育等均具有重要功能, 尤其是在调控根际微生态系统结构与功能方面发挥着重要作用, 调节着植物-植物、植物-微生物、微生物-微生物间复杂的互作过程。植物化感作用、作物间套作、生物修复、生物入侵等都是现代农业生态学的研究热点, 它们都涉及十分复杂的根际生物学过程。越来越多的研究表明, 不论是同种植物还是不同种植物之间相互作用的正效应或是负效应, 都是由根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。近年来, 随着现代生物技术的不断完善, 有关土壤这一“黑箱”的研究方法与技术取得了长足的进步, 尤其是各种宏组学技术(meta-omics technology), 如环境宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学、宏代谢组学等的问世, 极大地推进了人们对土壤生物世界的认知, 尤其是对植物地下部生物多样性和功能多样性的深层次剖析, 根际生物学特性的研究成果被广泛运用于指导生产实践。深入系统地研究根系分泌物介导下的植物-土壤-微生物的相互作用方式与机理, 对揭示土壤微生态系统功能、定向调控植物根际生物学过程、促进农业生产可持续发展等具有重要的指导意义。该文综述了根系分泌物的概念、组成及功能, 论述了根系分泌物介导下植物与细菌、真菌、土壤动物群之间的密切关系, 总结了探索根际生物学特性的各种研究技术及其优缺点, 并对该领域未来的研究方向进行了展望。


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