动物对植物的采食会刺激植物进行补偿性更新生长, 克隆整合效应能够通过分株之间的物质传输增强克隆植物的这种补偿生长。现今对克隆整合效应在箭竹(Fargesia)补偿更新中的作用仍未得到全面认识。2011年10月到2012年11月, 设立了糙花箭竹(Fargesia scabrida)和缺苞箭竹(F. denudata)各40个样方, 分别进行不剪除样方内分株和剪除样方内分株数量的25%、50%、75%四种模拟采食干扰处理, 并将样方四周的根状茎切断或保持连接。从2012年6月起观测并统计了箭竹分株种群的累积出笋率、总出笋率、补充率, 以及新生分株的株高、基径和单株生物量。结果表明: (1)在不剪除分株的样方, 切断根状茎连接显著增加了糙花箭竹的出笋率和补充率, 但降低了新生分株的株高和单株生物量, 也显著降低了缺苞箭竹的出笋率和补充率; (2)保持根状茎连接时, 25%的剪除强度仅仅降低了糙花箭竹新生分株的单株生物量; 同样在保持根状茎连接的条件下, 25%、50%的剪除强度使缺苞箭竹种群的补充率有所降低, 而切断根状茎后缺苞箭竹在25%的剪除强度下的分株补充率反而升高; (3) 75%的剪除强度并未影响两种箭竹新生分株数量更新, 但造成新生分株质量显著下降; 切断根状茎连接显著降低了糙花箭竹的新生分株的株高和基径, 对缺苞箭竹影响不显著。实验证明克隆整合影响了两种箭竹新生分株的萌发、存活和生长, 但不是两种箭竹进行补偿更新的主要机制, 仅在糙花箭竹分株种群受到重度采食干扰后的更新中才起到明显的促进作用; 两种箭竹均能在50%的剪除强度下通过补偿生长恢复种群的稳定, 75%的剪除强度则会造成箭竹新生分株质量的下降。

枝条与叶片的生长关系是植物形成不同冠层结构充分利用空间资源的一种策略, 有利于植株通过构型调整增强自身的光合效率和竞争力, 以适应不同的生境条件。在石羊河上游高寒退化草地, 利用ArcGIS建立研究区域的数字高程模型(DEM), 并提取样地坡度数据, 采用标准化主轴估计(SMA)方法, 研究了不同坡度狼毒(Stellera chamaejasme)种群枝与叶的生长。结果表明: 随着坡度增大, 狼毒叶大小、枝长度和分枝数均呈逐渐减小趋势; 狼毒分枝数与枝长度、叶片数与枝长度均呈异速生长关系, 枝长度增加的速度大于叶片数增加的速度, 分枝数增加的速度大于枝长度增加的速度; 不同坡度间的比较显示, 较大坡度上狼毒分枝数与枝长度、叶片数与枝长度的异速斜率均较大, 在枝长度一定的条件下, 较大坡度的狼毒具有更大的叶片数与枝长度的比值和分枝数与枝长度的比值。坡度差异造成环境因子和植被群落环境的变化, 进而影响狼毒的资源利用策略, 表现为枝条与叶片构型以及二者之间关系的变化, 反映了毒杂草较强表型可塑性的适应机制。

在内蒙古温带草原围封、放牧和割草3种处理下的样地内, 对生态系统尺度和大针茅(Stipa grandis)、冷蒿(Artemisia frigida)、羊草(Leymus chinensis) 3种优势种植物叶片尺度上的气体交换和水分关系进行了测定, 对比研究了植物碳水对环境的响应。结果表明, 在优势种单株尺度和生态系统尺度上, 大气-植被CO₂交换因草地利用方式的不同而具有不同的表现。在生态系统层面, 放牧样地的群落净CO₂气体交换量和总初级生产力都与围封样地和割草样地有差异, 群落总初级生产力受生态系统呼吸的影响。在放牧处理下, 群落净CO₂气体交换量日变化表现为生态系统对碳的吸收, 而围封和割草则以碳释放为主。单叶光合速率出现负值并随时间推移而恢复的现象, 应是植物对干旱高温、高光照的特殊反应。生态系统水分利用效率没有明显不同, 但各样地的蒸散能力有趋势上的变化; 对于同种植物, 放牧样地植物单叶水分利用效率的日变化波动幅度最大, 围封样地最小。

植被恢复一直是恢复生态学研究的核心问题和首要解决目标。该文拟评估山东蒙山森林植被恢复与重建的现状和程度, 评价不同造林树种对植物多样性的影响, 筛选一批造林工具种, 为今后沂蒙山区森林植被恢复与重建的调控和预测提供依据。采用样地法和样方法, 选择林龄超过40年的6种主要人工林为样地, 采用典型取样法进行林内调查。根据乔木层、灌木层和草本层的物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数评价物种多样性, 分析乔木径级分布, 判断植物发展类型。结果表明: 乔木层、灌木层和草本层的4种多样性指数较为一致地显示赤松(Pinus densiflora)、栓皮栎(Quercus variabilis)、黑松(Pinus thunbergii)、日本落叶松(Larix kaempferi)和刺槐(Robinia pseudoacacia)的成林效果较好, 油松(Pinus tabuliformis)相对较差。6种人工林群落灌木层和草本层的4种多样性指数基本无显著差异, 而乔木层中, 油松人工林群落的4种多样性指数与黑松人工林、刺槐人工林、栓皮栎人工林和日本落叶松人工林存在部分显著差异(p < 0.05)。从整体上看, 人工林群落灌木层发育最好, 4种多样性指数均为灌木层>乔木层>草本层, 且差异大多极显著(p < 0.01)。研究发现: 乔木扩展种29种、隐退种3种、稳定侵入种9种和随机侵入种11种, 表明人工林群落正处于向森林演替的过程中。数据显示: 3种隐退种赤松、油松和日本落叶松均为群落局部优势种, 赤松和油松种群更新困难, 日本落叶松完全没有更新幼苗。作者认为林下发达的灌草层可能是阻碍针叶林天然更新的关键因素。评估筛选出15种造林工具种: 早期开荒工具种(A类) 7种和后期顶级工具种(B类) 8种。其中A1类(建群种) 2种: 赤松和油松, A2类(伴生种) 5种: 黄檀(Dalbergia hupeana)、花曲柳(Fraxinus rhynchophylla)、君迁子(Cerasus serrulata)、山合欢(Albizia kalkora)和鹅耳枥(Carpinus turczaninowii); B1类(建群种) 2种: 栓皮栎和麻栎(Quercus acutissima), B2类(伴生种) 6种: 水榆花楸(Sorbus alnifolia)、槲树(Quercus dentata)、山樱花(Diospyros lotus)、小叶朴(Celtis bungeana)、大叶朴(Celtis koraiensis)和三桠乌药(Lindera obtusiloba)。

土壤养分异质性是竹林-阔叶林界面(bamboo and broad-leaved forest interface, 以下简称竹阔界面)的重要特征, 细根生长、周转和分解影响土壤养分供应能力, 但其在竹阔界面养分异质性形成中的贡献尚不清楚。该文选取竹阔界面两侧的毛竹(Phyllostachys pubescens)林和常绿阔叶林为研究对象, 开展土壤养分(C、N、P)含量、细根生物量及周转、细根分解及养分回归等指标的对比研究。结果表明: (1)竹阔界面两侧毛竹林和常绿阔叶林土壤养分差异明显, 毛竹林0-60 cm土壤有机碳(SOC)和土壤总氮(STN)含量分别为20.51和0.53 g·kg^-1, 常绿阔叶林0-60 cm土壤有机碳(SOC)和土壤总氮(STN)含量分别为13.42和0.26 g·kg^-1, 前者比后者分别高出34.53%和50.35%, 但毛竹林土壤全磷(STP)含量低于常绿阔叶林25.54%; (2)竹阔界面两侧细根生物量、养分密度及养分回归量差异明显, 毛竹林细根生物量高达1201.60 g·m^-2, 是常绿阔叶林的5.86倍; 养分密度分别为591.42 g C·m^-2、5.44 g N·m^-2、0.25 g P·m^-2, 分别是常绿阔叶林的6.12倍、3.77倍和3.11倍; 年均养分回归量分别为278.54 g C·m^-2·a^-1、2.36 g N·m^-2·a^-1、0.11 g P·m^-2·a^-1, 是常绿阔叶林的6.93倍、4.29倍和3.67倍; (3)细根对界面两侧土壤SOC、STN异质性形成的年均潜在贡献分别为76.79%和28.33%, 但对STP异质性形成起减缓作用, 贡献率为6.17%。这些结果说明毛竹扩张可以改变常绿阔叶林土壤的养分状况, 且细根对不同养分的异质性形成贡献不一致, 是土壤SOC、STN异质性形成的重要原因。

以天津大学校内两个相邻的小型湖泊(青年湖和爱晚湖)为研究区域, 通过采样分析, 利用磷脂脂肪酸(PLFA)和聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析技术, 研究了湿地植物种类(芦苇(Phragmites australis)和东方香蒲(Typha orientalis))和生长方式(单生和混生)对根际微生物生物量和群落结构的影响。PLFA分析结果表明, 植物根际微生物生物量大于非根际(爱晚湖芦苇除外); 植物种间的差异较大, 东方香蒲根际沉积物中微生物生物量大于芦苇根际; 种内根际微生物受植物的生长状况影响较大, 采样期间两个湖泊中东方香蒲的生长状况(株高)相似, 根际微生物生物量相差不大, 而爱晚湖芦苇由于与东方香蒲共生, 受到东方香蒲的抑制, 使得根际微生物生物量明显低于单独生长的芦苇; 革兰氏阳性细菌数量小于革兰氏阴性细菌的数量, 且根际的革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌的比值小于非根际。沉积物中的细菌群落结构主要与植物种类有关, 同一种植物的根际细菌群落结构差异较小(这些根际细菌聚为一类); 不同植物的根际细菌群落结构差异较大。

2010-2012连续两年在大田试验条件下以多穗型品种‘百农矮抗58’为供试材料, 研究了宽幅播种(播幅8 cm)种植方式下不同带间距7 cm (KF7)、12 cm (KF12)和17 cm (KF17)对冬小麦(Triticum aestivum)冠层特征及产量的影响。结果表明: 与常规条播比较, 宽幅播种群体叶面积指数、平均叶倾角、光截获量、相对湿度、成穗数、生物量和产量较高, 而冠层开度和温度较低; 2010-2011年和2011-2012年宽幅播种成穗数和产量显著高于常规条播, 成穗数分别增加4.8%-16.4%和8.9%-21.0%, 产量分别提高2.96%-15.94%和4.09%-14.23%。宽幅播种下随带间距增大, 叶面积指数、平均叶倾角、光截获量、湿度及成穗数降低, 而冠层开度和温度升高; 穗粒数、千粒重、产量、生物量和收获指数以KF12最高, KF7最低。综合分析, 宽幅播种下12 cm带间距处理的小麦冠层结构合理, 微环境适宜, 产量最高, 可作为该种植方式的适宜带间距。

在大田条件下研究了两种品质类型花生(Arachis hypogaea)品质形成的动态差异及其子叶细胞超微结构的差异。结果表明, 高蛋白品种‘XB023’的蛋白质含量在籽仁发育前期较高油品种‘鲁花9号’低, 后期显著高于‘鲁花9号’, 且成熟期籽仁8种必需氨基酸组分含量均高于‘鲁花9号’, 其中谷氨酸、赖氨酸和亮氨酸含量差异极显著; ‘XB023’脂肪含量在籽仁发育期一直低于‘鲁花9号’。‘XB023’各时期的籽仁可溶性糖含量和油酸/亚油酸(O/L)值均显著低于‘鲁花9号’。两品种在果针入土10天时子叶细胞即形成淀粉粒、脂体和蛋白体, 随后脂体、蛋白体的数量不断增加, 淀粉粒先增大后逐渐缩小解体。‘XB023’的脂体达到最大的时间早于‘鲁花9号’, 而‘鲁花9号’的脂体快速积累的时间比‘XB023’长。两品种蛋白体大小都在果针入土40天时达到最大值, ‘XB023’的蛋白体在籽仁发育后期数量增加较快。高蛋白品种较高的蛋白质含量由其子叶细胞中较大蛋白体的大小和较多的蛋白体数量决定, 而高油品种较高的脂肪含量是由其较多的脂体数量决定。

采用池栽, 测定不同施磷量对花生(Arachis hypogaea)根系性状、生理特性及产量的影响。结果表明: (1)结荚中期, 根系总长度、体积、表面积及根尖数量均随施磷量的增加而增加, 在施磷30-90 kg·hm^-2范围内, 施磷比不施磷4项指标分别增加3.5%-20.7%、9.3%-21.9%、9.7%-20.3%和12.6%-21.4%。特别是当施磷量超过60 kg·hm^-2时, 上述4项指标均显著高于不施磷处理; 施磷可使根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT) 3种酶活性分别提高12.7%-20.6%、14.8%-36.8%和17.0%-41.8%, 丙二醛(MDA)含量降低8.4%-19.5%, 根系活力和可溶性蛋白含量分别提高10.4%-25.0%、29.2%-53.5%; 同时, 施磷可使单株根瘤数量和鲜重分别增加10.7%-21.7%和22.6%-35.6%。(2)收获期, 除MDA含量随施磷量的增加而增加, SOD、POD和CAT活性, 根系活力和可溶性蛋白含量均随施磷量增加而呈降低趋势, 但多数指标施磷与不施磷及不同施磷量之间差异不显著。造成这一现象的原因与施磷后花生荚果库容增大, 对光合产物需求量增加, 导致植株和根系营养不良, 加速衰老有关。(3)花生单株结果数、生物产量、经济系数、出米率及产量均随施磷量的增加而增加, 其中产量的增加主要是通过生物产量和经济系数协同提高来实现的。

SmartRoot是基于开放源ImageJ的免费根系分析软件, 通过软件分析根系照片可得到细根长度、表面积、体积和平均根直径等指标。该文以橡胶树(Hevea brasiliensis)细根为例, 探索利用SmartRoot分析细根不同形态特征的可能性。用不同拍照距离与分析方式的对比确定橡胶树细根适合的研究方法, 用WinRhizo软件分析结果验证结果的准确性。结果表明, 不同拍摄高度下对应的细根长度、表面积、体积和平均根直径等指标的标准均方根误差(NRMSE)分别为2.87%、15.73%、32.38%和16.88%; 手动分析与半自动分析相同照片细根长度、表面积、体积和平均根直径等指标的NRMSE分别为3.06%、21.00%、 40.96%和11.64%; 用WinRhizo软件验证SmartRoot分析细根长度、表面积、体积和平均根直径等指标结果NRMSE分别为5.31%、9.37%、9.61%和5.77%。本研究表明, 在适当方法下, 拍照法结合SmartRoot软件分析测量橡胶树细根细根长度、表面积、体积和平均根直径等指标有较高的准确度, 可用于橡胶树细根指标的分析。