为揭示我国西北山地温带针叶林降水利用效率(RUE)的年际变化及其对气象因子响应的差异性, 在宁夏六盘山研究了华山松(Pinus armandii)天然林、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)和油松(Pinus tabulaeformis)人工林的RUE及其与气象因子间的关系。结果表明: 3种针叶林RUE及其年际变化存在种间差异。生产力高的林分(两种人工林)具有更高的RUE, 华北落叶松林年平均生产力和RUE分别为6.72 t·hm ^-2·a ^-1和1.12 g·m ^-2·mm ^-1, 是华山松林的2.53倍和2.49倍; 油松林分别为5.76 t·hm ^-2·a ^-1和0.97 g·m ^-2·mm ^-1, 也远高于华山松林。在林龄小于32年时, 3种林分RUE总体表现出随林龄而增加的趋势, 但存在着种间差异, 其中两种人工林增速更快; 华山松林在林龄为32-45年时, RUE呈波动变化, 之后呈下降趋势。RUE的年际变化趋势与林分生产力相似, 即在生产力较高的年份RUE也较高。气象因子对RUE的影响有明显的“滞后效应”和种间差异。RUE受年降水量及其年内分配格局的影响。随年降水量增加, 华山松林RUE逐渐减小, 而华北落叶松和油松林RUE均先升高后降低; 在干旱年份3种针叶林RUE趋向于相近的值(不一定是最大值), 而在湿润年份趋向于相同的最小值; 除受当年春季(4月)或秋季(9-11月)的降水量影响外, 3种针叶林的RUE还受上一年夏秋(8-9月)的降水量影响。3种针叶林的RUE都极显著地受到上年6月、当年3与6月气温的影响; 此外, 华山松林RUE与当年2月气温负相关, 两人工林均受到当年4、5月气温的显著促进作用。

植物叶片性状随叶龄的变化是植物生活史策略的体现, 反映了植物叶片的物质投资和分配方式。该研究通过在个体和物种2个水平, 比较浙江天童1 hm ²样地内常绿阔叶树种的平均叶面积(MLA)、比叶面积(SLA)和叶片干物质含量(LDMC)在当年生和往年生叶片间的差异和关联, 探究叶片物质分配策略在异龄叶间的变化, 并分析叶龄对植物叶片性状, 特别是叶片面积建成消耗的影响。结果显示: 1)在个体和物种水平上, MLA变异系数最大(个体: 79.5%; 物种: 66.5%), SLA次之(个体: 28.1%; 物种: 24.7%), LDMC较低(个体: 17.0%, 物种: 14.1%); 当年生叶片MLA、LDMC和SLA的变异系数均高于往年生叶片; 2)往年生叶MLA显著大于当年生叶(t = -38.53, p < 0.001), 往年生叶SLA显著小于当年生叶(t = 45.30, p < 0.001), 往年生叶LDMC显著大于当年生叶(t = -9.71, p < 0.001); 3)在个体水平, 当年生叶片MLA、SLA和LDMC值分别解释了往年生叶片MLA、SLA和LDMC变异的86%、48%和41%; 在物种水平, 当年生叶片MLA、SLA和LDMC值分别解释了往年生叶片MLA、SLA和LDMC变异的97%、83%和85%; 4) SLA在异龄叶间的变化表明, 与往年生叶片相比, 投资相同干物质, 当年生叶片可形成较大的叶面积, 其叶片面积建成消耗较小。研究认为, 植物叶性状在异龄叶间具有较大的变异性和关联性, 叶面积形成过程中生物量建成与消耗的协调可能影响植物叶片的发育。

火是继土壤、水分、温度之后, 塑造地表植被的主要力量。该文以2010年“12·5”冬草场火烧事件为背景, 通过对比川西亚高山草地火烧区域和未火烧区域火后第一年植被群落结构和牧草质量, 探讨亚高山草地植被对冬季火烧的响应机制。通过物种多样性分析、双向指示种分析(TWINSPAN)和干重等级法(dry-weight-rank)分析发现, 冬季火烧未改变植被的生物多样性、均匀度和物种丰富度, 却改变了植被群落结构的物种组成。冬季火烧导致一年生禾草、一年生杂草、灌木等3种生活型植物的数量和生物量增加; 多年生杂草数量减少, 生物量增加; 多年生禾草数量和生物量减少。冬季火烧也极大地减少了可食禾草的比例, 增加了各种杂草的生物量比例。此次火烧事件降低了细柄草(Capillipedium parviflorum)和早熟禾(Poa sp.)等可食禾草的竞争能力, 增加了一些杂草(如火绒草(Leontopodium leontopodioides)、白莲蒿(Artemisia sacrorum)、草玉梅(Anemone rivularis)等)在资源竞争中的相对优势, 最终表现为火后牧草的可食性下降。

巨桉(Eucalyptus grandis)是一种优良的速生用材树种, 了解氮(N)和磷(P)对巨桉生长、养分限制、化学计量特征的影响对于科学合理施肥具有重要意义。该实验以巨桉无性系组培苗为研究对象, 通过在酸性紫色土中设置不同施N或施P梯度, 研究巨桉幼苗各器官(根、茎、叶)生物量及碳(C)、N、P的分配和化学计量特征以及巨桉生长的养分限制状况。结果表明: 施N处理对巨桉根茎叶及总生物量的影响极显著, 增加了地上部分的生物量比例而显著降低了根系的生物量比例; 施P对巨桉幼苗总生物量影响不显著, 但显著提高了根的生物量分配比例, 对茎和叶的生物量分配没有显著影响。施N或施P显著改变了巨桉幼苗的N、P含量和化学计量比, 同时也显著影响了土壤与植物N:P的关系。施N可以促使酸性紫色土条件下巨桉对N的吸收而抑制对P的吸收, 施P则促进巨桉幼苗对P的吸收。施N对巨桉幼苗根茎叶的C、N、P分配特征有极显著影响, 而施P对巨桉幼苗根茎叶的C、N、P分配没有显著影响。施N极显著降低了巨桉幼苗N的利用率, 显著提高了P的利用率, 而施P处理极显著降低了巨桉幼苗P的利用率。从巨桉生物量沿施肥梯度和N:P的变化规律可以判断, 当叶片N:P < 15时, 巨桉的生长主要受到N的限制作用。施N可以显著地提高根茎叶的N:P比值, 缓解巨桉缺N的现象, 施P则进一步加剧了N元素的缺乏。

为探讨土壤碳氮比(C:N)对苹果(Malus pumila)植株生长和碳氮分配特性的影响, 采用碳氮双标记示踪技术, 以二年生平邑甜茶(Malus hupehensis)幼苗为试验材料, 研究了6个不同土壤C:N处理(T1-T6分别为4.70、9.78、14.70、19.96、25.60和28.83)下平邑甜茶的生长状况和氮素吸收、利用分配以及碳水化合物的运转特性。结果表明, 随着土壤C:N的逐渐增大, 平邑甜茶幼苗根系干重逐渐增加, 而株高、茎粗、地上部干重和植株总干重呈先增加后降低的趋势, 以T4处理最大。土壤C:N显著影响了平邑甜茶幼苗的 ¹⁵N利用率, 从T1到T4处理, 植株的 ¹⁵N利用率逐渐升高, T4处理(18.46%)是T1处理(10.65%)的1.73倍; 随着土壤C:N的进一步增加, 植株的 ¹⁵N利用率逐渐降低, T5和T6处理分别比T4处理降低了1.59%和2.58%。土壤C:N较低的T1和T2处理, 平邑甜茶幼苗各器官从肥料中吸收分配到的 ¹⁵N量对该器官全氮量的贡献率(Ndff)大小顺序为根>叶>茎, 随着土壤C:N的进一步增大, 叶片的Ndff均为最大, 其次是根, 茎最少。随着土壤C:N的增大, 叶片 ¹⁵N分配率逐渐升高, ¹³C分配率逐渐降低; 而根系 ¹⁵N分配率逐渐降低, ¹³C分配率逐渐升高。综合考虑植株生长和氮素利用状况, 本试验条件下适宜平邑甜茶生长的土壤C:N为21-23。

为了探讨外源谷胱甘肽(GSH)对地被植物镉(Cd)毒害的缓解效应, 采用温室盆栽土培的方法, 研究了不同浓度(0、20、40、60、80、100 mg·L ^-1)的外源GSH处理对50 mg·kg ^-1 Cd胁迫下石竹(Dianthus chinensis)幼苗生长的影响。结果发现, 50 mg·kg ^-1 Cd显著抑制了石竹幼苗的生长。喷施外源GSH后, 一定浓度范围内(≤60 mg·L ^-1)的外源GSH可显著缓解石竹幼苗的Cd胁迫, 过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)的活性, 抗坏血酸(AsA)和GSH含量以及生物量、株高、分蘖数都显著高于无外源GSH处理的石竹幼苗, 而丙二醛(MDA)含量、细胞膜透性、Cd含量、O₂· ^-的产生速率以及H₂O₂的积累量则显著低于无外源GSH处理的石竹幼苗, 但随着外源GSH喷施浓度的增加, 缓解效应有下降的趋势。试验表明55-65 mg·L ^-1的外源GSH缓解效果最佳。

三倍体毛白杨(triploid Populus tomentosa)是我国华北地区主要纸浆林品种, 在该地区多采用宽窄行模式栽植。为基于根系结构特征制定该模式下毛白杨人工林高效水肥管理策略和明确影响其根系空间分布的主要因子, 在5年生林分中于8株样树周围挖取2106个土柱, 研究该栽植模式下毛白杨根系生物量的空间分布特征, 并分析了细根垂直分布对土壤有机质、速效磷和碱解氮等的响应。结果表明, 一维垂向上, 宽行内细根根重密度(FRBD)在0-30 cm土层中随深度增加而递减, 但在30 cm以下土层呈均匀分布(p = 0.079); 窄行内FRBD呈“双峰”分布, 即在0-20 cm (22%)和70-110 cm (31%)土层均有较多细根分布; 10-150 cm各土层中, 窄行FRBD较宽行高17%-148%。宽、窄行内, 随深度增加, 粗根根重密度(CRBD)均呈先增后减变化, 而细根粗根比(F/C)无显著变化(p > 0.05), 窄行平均F/C较宽行高60%。一维径向上, 宽、窄行内FRBD均呈近均匀分布, 而CRBD和F/C均随距离增加分别显著递减和增大。二维尺度上, FRBD在窄行内分布相对均匀, 但在宽行内主要集中在表土层且随距离增加细根浅层化程度增强; CRBD在树干两侧呈“不对称”分布; 垂向0-20 cm、径向160-300 cm范围是宽行内平均FRBD和F/C较高区域, 分别为宽行相应指标总平均的2.8和1.1倍。FRBD在0-30 cm土层中随土壤有机质、速效磷和碱解氮含量的增加而逐渐增大, 但在30 cm以下土层中无明显变化趋势。研究结果表明, 宽、窄行间毛白杨根系分布的差异性主要体现在细根一维垂直分布和细根、粗根二维分布上。土壤有机质、速效磷和碱解氮是0-30 cm土层中毛白杨细根垂直分布的重要影响因子, 但对下层土壤中根系分布无影响。对宽窄行栽植的毛白杨林分灌溉时, 灌溉水应供给到窄行区域; 施肥时, 缓释肥和速效肥应分别浅施在宽行中央附近和窄行内。

树轮气候学及树轮生态学研究在国内外取得了长足进展, 但对树轮与气候的响应机制缺乏深入的了解, 迫切需要进行以微树芯石蜡切片为基础的树轮生态学研究。形成层活动监测从生理生态学角度出发, 广泛用于树轮对气候变化响应的机制探讨研究中, 然而目前还没有对微树芯石蜡切片制作的方法作详细的论述和探讨。该文通过对祁连圆柏(Sabina przewalskii)等5个不同树种微树芯石蜡切片的制作实践, 对已有的植物石蜡切片技术进行改进, 增加组织软化的步骤, 并对其他步骤作了相应的调整, 详细介绍了微树芯石蜡切片制作的方法, 为树轮生态学、解剖学, 以及木材解剖学关于木质化材料石蜡切片的制作方法提供参考。