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    2017年, 第5期
    刊出日期:2017-05-10

    榕树(Ficus microcarpa)及其传粉榕小蜂Eupristina verticillata (彭艳琼摄)。左上: 到访雌花期隐头花序的传粉榕小蜂; 右上: 隐头花序内传粉和产卵的榕小蜂; 左下: 雄花期隐头花序; 右下: 榕树。张亭等运用化学生态学的方法, 提取、分析了榕树隐头花序不同发育期释放的挥发物, 发现其雌花期吸引传粉榕小蜂的活性化合物是通过多种化合物的“泛化”策略来维系的(本期549–558页)。

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    ■ 封面照片背后的故事 | 一花一世界——隐头花序中的小蜂群落

      
    研究论文
    不同生态系统水分利用效率指标在黄土高原半干旱草地应用的适宜性评价
    刘晓, 戚超, 闫艺兰, 袁国富
    植物生态学报. 2017, 41(5):  497-505.  doi:10.17521/cjpe.2016.0378
    摘要 ( 828 )   全文 ( 25 )   PDF (1143KB) ( 1261 )   英文版   知识图谱   收藏
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    对近些年提出的两种生态系统水分利用效率指标——内在水分利用效率(IWUE)和固有水分利用效率(uWUE)与经典的水分利用效率(WUE)指标在黄土高原典型半干旱草地生态系统的应用情况进行了比较, 主要分析了不同指标在小时、日和年尺度上的一致性和稳定性, 并提出优化水分利用效率(oWUE)指标, 比较了不同定义的水分利用效率指标在模拟总初级生产力(GPP)逐日动态过程上的表现。结果显示: IWUEuWUE适合在日和小时尺度分析植被的碳水耦合特征, WUE适合分析年尺度的碳水耦合特征; oWUE指标在描述碳水耦合特征方面与uWUE相比并没有本质性改善, 但在用于模拟GPP动态过程时模拟效果改善明显; 采用oWUEuWUE指标能改善植被生长盛期的GPP动态过程模拟, 但在生长季早期和晚期的模拟效果比WUE差。IWUE指标不适合模拟GPP动态过程。

    新疆草地蒸散与水分利用效率的时空特征
    黄小涛, 罗格平
    植物生态学报. 2017, 41(5):  506-518.  doi:10.17521/cjpe.2016.0142
    摘要 ( 735 )   全文 ( 11 )   PDF (2663KB) ( 906 )   知识图谱   收藏
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    新疆地处中国西北干旱区, 草地分布广泛, 具有重要的经济和生态价值, 其蒸散(ET)与水分利用效率(WUE)的研究还比较薄弱, 尤其是草地WUE的研究还较为缺乏。该研究基于Biome-BGC模型对气候变化背景下1979-2012年新疆不同区域、不同草地类型的ETWUE的时空特征进行了系统模拟与分析。结果表明: 1979-2012年新疆草地年平均蒸散量为245.7 mm, 其年际变化趋势与降水变化趋势大体一致, 蒸散量总体低于降水量; 蒸散量高值区主要分布在天山、阿尔泰山、阿尔金山以及昆仑山北坡中低山带, 低值区主要分布在昆仑山高山区和平原荒漠区; 1979-2012年南疆草地年平均蒸散量为183.2 mm, 天山区域草地年平均蒸散量为357.9 mm, 北疆草地为221.3 mm, 冬季北疆草地蒸散量略大于天山区域草地; 新疆6类草地年平均蒸散量从大到小依次为中山草甸、沼泽草甸、典型草原、荒漠草原、高山草甸、盐生草甸, 这6类草地均是夏季蒸散量最高, 冬季最低, 春季略高于秋季。新疆草地WUE较高的区域主要集中在天山和阿尔泰山区域, WUE较低的区域主要集中在昆仑山高山区域及部分平原区域; 新疆草地全年WUE平均值为0.56 g·kg-1, 其中春、夏、秋季分别为0.43 g·kg-1、0.60 g·kg-1和0.48 g·kg-1; 1979-2012年WUE具有显著的区域差异: 北疆平均为0.73 g·kg-1, 南疆为0.26 g·kg-1, 天山区域为0.69 g·kg-1; 不同草地WUE差异也较为显著, 由高到低依次为中山草甸、典型草原、沼泽草甸、盐生草甸、高山草甸、荒漠草原。

    额济纳三角洲胡杨和多枝柽柳水分来源解析
    李亚飞, 于静洁, 陆凯, 王平, 张一驰, 杜朝阳
    植物生态学报. 2017, 41(5):  519-528.  doi:10.17521/cjpe.2016.0381
    摘要 ( 874 )   全文 ( 16 )   PDF (2483KB) ( 927 )   英文版   知识图谱   收藏
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    为研究黑河下游额济纳三角洲典型河岸带植物胡杨(Populus euphratica)和多枝柽柳(Tamarix ramosissima)的水分来源及其时空变化特征, 于2015-2016年植物生长期在额济纳东、西河沿岸选取8处样点, 分别采集胡杨和多枝柽柳木质部、土壤以及降水、河水、地下水样品, 分析测试获取各样品的氧稳定同位素比率(δ18O), 并利用氧同位素直接对比法确定植物主要吸水层位, 利用IsoSource线性混合模型确定胡杨和多枝柽柳水分来源构成及比例。研究表明: 河水和地下水为胡杨和多枝柽柳的主要补给水源, 降水补给因雨水少且入渗浅可忽略不计; 胡杨和多枝柽柳吸收土壤水的层位因地下水位波动、土壤物理特性、河水对土壤水的侧向补给及漫溢补给等存在较大的空间差异, 但其利用河水和地下水的比例未见明显空间差异; 胡杨更多地利用河水(68%), 而多枝柽柳更多地利用地下水(65%); 植物水分来源对生态输水工程响应敏感, 河水贡献率在输水期增大至84%和48%, 非输水期下降至63%和30%, 地下水贡献率在输水期下降至16%和52%, 非输水期增大至37%和70%。值得指出的是, 河岸带地下水与河水交互作用强烈, 导致地下水与河水的δ18O较为接近, 使得源分解析定量具有不确定性。

    不同土壤水分条件下洪泛平原湿地芨芨草叶片厚度与叶脉性状的关系
    韩玲, 赵成章, 徐婷, 冯威, 段贝贝
    植物生态学报. 2017, 41(5):  529-538.  doi:10.17521/cjpe.2016.0123
    摘要 ( 870 )   全文 ( 12 )   PDF (980KB) ( 1452 )   知识图谱   收藏
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    叶片厚度和叶脉性状的关联性影响着叶片水分的动态平衡, 对揭示植物叶片水分运输与生长速率耦合的生理生态学机制具有重要的意义。该文选择位于张掖市黑河干流边缘的洪泛平原湿地作为实验地, 以河边为起点, 沿垂直河岸线的方向依次设置I (50.07%)、II (38.77%)、III (31.5%)、IV (20.4%) 4个土壤含水量梯度样地, 采用标准化主轴估计(SMA)方法, 以叶脉密度和叶脉直径分别表示叶脉性状, 研究了不同土壤水分条件下芨芨草(Achnatherum splendens)种群的叶片厚度与叶脉性状的生长关系。结果表明: 随着湿地群落土壤含水量的逐渐降低, 湿地群落的植被密度和高度逐渐降低, 土壤电导率逐渐增大; 芨芨草的叶脉密度、叶片厚度、水分利用效率和光合有效辐射呈逐渐增加的趋势, 叶脉直径、蒸腾速率和分枝数呈逐渐减小的趋势, 净光合速率和株高呈先增大后减小的趋势; 随着湿地群落土壤含水量的逐渐降低, 芨芨草叶片厚度与叶脉密度、叶脉直径的相关性在不同样地间存在差异; 芨芨草叶片厚度与叶脉密度呈显著的正相关关系, SMA的斜率呈逐渐减小的趋势, 且在样地I和样地IV与1.0存在显著差异; 叶片厚度与叶脉直径呈显著的负相关关系, SMA的斜率呈逐渐增大的趋势, 且在样地I和样地IV与-1.0存在显著差异。芨芨草在土壤水分较充足的湿地群落倾向于少量粗脉的薄叶片构建方式, 在受土壤水分胁迫时选择大量细脉的厚叶片的生长模式, 体现了湿地植物在资源异质性分布的生境中根据其功能需求在自身性状之间进行的资源优化配置。

    植物生长型显著影响三峡大老岭地区木本植物种子质量的海拔格局
    李道新, 李果, 沈泽昊, 徐慎东, 韩庆瑜, 王功芳, 田风雷
    植物生态学报. 2017, 41(5):  539-548.  doi:10.17521/cjpe.2016.0285
    摘要 ( 1023 )   全文 ( 14 )   PDF (1092KB) ( 881 )   英文版   知识图谱   收藏
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    植物种子质量(大小)是植物的关键生态功能性状, 种子质量的海拔格局研究有助于理解物种分布的环境约束以及植物功能性状之间的相互联系。该研究通过野外收集长江三峡大老岭国家自然保护区内主要木本植物59科87属201种的成熟种子, 并测量其种子质量和长度、厚度值, 分析该地区木本植物种子大小的海拔格局及植物生长型之间的差别。结果表明: 1)大老岭地区常见木本植物种子质量、长度和厚度值均服从对数正态分布, 质量值变异性最大(跨5个数量级)。种子质量、长度和厚度值之间均显著正相关。2)乔木和小乔木的种子质量显著大于灌木和木质藤本的种子质量; 常绿阔叶种的种子质量显著大于落叶阔叶和针叶种。全部物种的种子质量随海拔上升而有较小但统计显著的减小趋势。3)不同生长型和叶性状的木本植物种子质量的海拔格局不一致。群落不同结构组分(按生长型和叶性状分)的木本植物种子质量(大小)海拔梯度格局差异意味着局域群落结构是理解宏观生态格局变异的一个重要方面。

    榕树隐头花序挥发物组成及其传粉榕小蜂寄主识别行为
    张亭, 王波, 苗白鸽, 彭艳琼
    植物生态学报. 2017, 41(5):  549-558.  doi:10.17521/cjpe.2016.0250
    摘要 ( 1086 )   全文 ( 27 )   PDF (3578KB) ( 948 )   英文版   知识图谱   收藏
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    榕树(Ficus spp.)通过挥发性化学物质来吸引传粉榕小蜂(Agaonidae), 这种特异性的化学信号释放存在着两种模式, 一种是释放多种化合物的“泛化”模式, 另一种是释放不常见单一化合物的“专化”模式。为揭示榕树(Ficus microcarpa)及其传粉榕小蜂Eupristina verticillata之间的化学通讯机制, 该研究采用固相微萃取法提取榕树隐头花序不同发育期(花前期、雌花期传粉前后、间花期、雄花期和花后期)释放的挥发物, 并用气相色谱-质谱联用仪鉴定挥发物成分, 分析其变化动态, 再通过Y型嗅觉仪检测榕树传粉榕小蜂对各发育期隐头花序的行为反应。结果表明: 榕树隐头花序释放的挥发性化合物共鉴定出21种, 主要是脂肪酸衍生物、萜类化合物和芳香族化合物。不同发育期隐头花序的挥发物组分差异明显, 雌花期传粉前后的挥发物差异表现为传粉后萜类化合物含量下降, 脂肪酸衍生物含量增加, 特别是传粉前含量较高的特征化合物2-庚酮和3-辛酮消失, D-柠檬烯含量下降, 而可巴烯、环己烷和2-己烯醛含量上升。行为检测的结果也表明: 雌花期隐头花序对传粉榕小蜂的吸引作用最强, 而雄花期的隐头花序释放的挥发物对传粉榕小蜂有趋避作用, 形成了对传粉榕小蜂“推拉”的互作模式。有多种化合物在榕树传粉榕小蜂的寄主识别过程中发挥作用, 表明榕树及其传粉榕小蜂的互惠共生关系是通过多种化合物的“泛化”策略来维系的。

    光照强度变化对5种耐阴植物氮磷养分含量、分配以及限制状况的影响
    颉洪涛, 虞木奎, 成向荣
    植物生态学报. 2017, 41(5):  559-569.  doi:10.17521/cjpe.2016.0248
    摘要 ( 1490 )   全文 ( 12 )   PDF (2181KB) ( 1138 )   英文版   知识图谱   收藏
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    增强对耐阴植物在不同光环境下氮磷生理响应的理解可以为改善人工林林分结构和提高生态系统功能提供借鉴。该文选取5种亚热带地区具有较高生态和经济价值的耐阴植物幼苗为研究对象, 通过控制实验模拟不同光环境, 设置5个梯度探究光照强度变化对耐阴植物氮磷养分含量、分配以及限制状况的影响。结果显示: 随着光强减弱, 5种耐阴植物的总生物量和总氮磷积累均呈降低趋势, 但各器官氮磷含量有增加趋势。其中, 栀子(Gardenia jasminoides)氮含量最高, 红茴香(Illicium henryi)氮含量最低; 乌冈栎(Quercus phillyraeoides)和栀子的磷含量明显高于山杜英(Elaeocarpus sylvestris)、朱砂根(Ardisia crenata)和红茴香。栀子和乌冈栎在极低光强(6%自然光强)下氮和磷含量均为最高, 朱砂根和红茴香则分别在低光强(15%自然光强)和中等光强(33%自然光强和52%自然光强)时氮磷含量最高; 而杜英氮磷含量最高时对应的光照强度不同, 分别为52%自然光强和6%自然光强。杜英、朱砂根和红茴香各器官的氮磷含量均为叶片>根系>枝干, 栀子和乌冈栎为根系>叶片>枝干。随光强减弱, 氮磷利用格局发生变化。在较高光强(100%自然光强)下, 5种植物各器官氮含量变化表现出良好的一致性, 但在较低光强(15%自然光强和6%自然光强)下表现出明显的分异; 光强减弱时, 植物各器官磷含量变化在红茴香、栀子和乌冈栎上表现出一致性, 但在杜英和朱砂根上表现为分异性。光强减弱显著影响耐阴植物器官氮磷比, 但未根本改变植物生长的元素受限状况。光强变化和树种差异均对耐阴植物在异质性光环境中的氮磷利用和分配产生调节, 进而影响总生物量和总氮磷积累, 这源于植物氮磷利用策略的改变。因此, 在构建复层异龄林时应考虑耐阴植物氮磷养分平衡对光强的偏好。

    遮阴对绣球光合特性和叶绿素荧光参数的影响
    蔡建国, 韦孟琪, 章毅, 魏云龙
    植物生态学报. 2017, 41(5):  570-576.  doi:10.17521/cjpe.2016.0245
    摘要 ( 1379 )   全文 ( 42 )   PDF (900KB) ( 1737 )   知识图谱   收藏
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    为了从光合作用机制及叶片吸收光能分配的角度解释绣球(Hydrangea macrophylla)对不同光环境的适应机制, 探讨绣球对光环境变化的生理响应和适应性, 该文以盆栽的绣球品种‘无尽夏新娘’为材料, 设置遮阴(遮光率为50%、75%)两种处理, 并以全光照为对照, 经过60天的处理, 测定其光合-光响应曲线、气体交换参数、叶绿素荧光参数。结果表明: 遮阴60天后, 绣球的暗呼吸速率、光补偿点和光饱和点均有所下降, 而表观量子效率(AQY)上升, 说明绣球能够通过这些途径提高对弱光的利用能力并降低呼吸消耗, 以维持植株正常生长, 从而表现出了极强的适应能力; 在50%的遮阴处理下, 绣球叶片的净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率和水分利用效率均与其全光照和75%遮阴处理下差异显著; 遮阴导致光系统II (PSII)最大光化学效率(Fv/Fm)增加, 3种光照处理下呈显著差异, 全光照下Fv/Fm低于50%遮阴处理, 初始荧光水平高于50%遮阴处理, 推断此条件下的绣球叶片发生了光抑制; 而随着光照的减弱, 非光化学淬灭系数在降低, 说明遮阴降低了绣球叶片PSII天线色素吸收光能以热的形式耗散的比例, 绣球叶片吸收的能量约70%用于热耗散, 约20%用于非光化学反应, 仅有4%的能量用于光化学反应, 说明绣球处于饱和光环境下时, 主要通过提高叶片吸收光能向热耗散等PSII调节性能量耗散途径的分配, 削弱反应中心过量激发能的积累。

    方法与技术
    重复取样条件下的点格局分析
    王鑫厅, 张维华, 姜超, 梁存柱
    植物生态学报. 2017, 41(5):  577-584.  doi:10.17521/cjpe.2016.0383
    摘要 ( 1242 )   全文 ( 43 )   PDF (1150KB) ( 1297 )   英文版   知识图谱   收藏
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    种群空间格局是生态学研究的基本内容, 点格局是研究种群格局最常用的方法。重复取样是生态学研究过程中所遵循的基本原则。但是, 在应用点格局分析种群格局的研究实例中, 重复取样的案例非常少见。鉴于重复取样对于点格局研究的重要性, 该文引入了重复取样条件下点格局的统计学分析方法, 并计算分析了典型草原带过度放牧引起的严重退化群落在恢复演替8年阶段羊草(Leymus chinensis)与大针茅(Stipa grandis)两个优势种群在单一取样与重复取样条件下的格局特征。研究结果表明, 各个重复之间格局特征存在差异, 这种差异说明由单一取样得到的种群格局特征属于特例而不具有代表性, 因此得到的结论值得推敲。整合多个重复取样条件下的点格局是多个重复条件下的种群格局的平均状态, 这种状态更能体现格局的整体特征而具代表性。

    综述
    草原生态系统植物地下生物量分配及对全球变化的响应
    严月, 朱建军, 张彬, 张艳杰, 鲁顺保, 潘庆民
    植物生态学报. 2017, 41(5):  585-596.  doi:10.17521/cjpe.2016.0062
    摘要 ( 1333 )   全文 ( 22 )   PDF (888KB) ( 1577 )   知识图谱   收藏
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    草原生态系统植物生物量在地上和地下器官之间的分配是联系地上生产力与地下碳固持的枢轴环节。由于地下生物量的准确测定是正确分析生物量分配的基础, 该文首先系统分析了植物地下生物量的测定方法及其优缺点; 在此基础上, 综述了当前草地生态系统地下生物量分配对全球气候变化主要驱动因子(降水、CO2浓度、温度和氮沉降)的响应, 并提出了今后相关研究中需解决的主要问题, 以期为开展全球变化背景下草地生态系统碳循环的研究提供参考。


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