物种多样性格局及其成因是生态学的经典问题之一。谱系方法将演化信息(即物种亲缘关系)整合到群落学研究中, 给群落学研究带来了全新视角。该研究以山西芦芽山针叶林冠层下草本群落为研究对象, 将群落物种组成数据、厘定有进化时间的谱系树与地形、土壤等生境数据相结合, 运用一般线性回归、基于距离矩阵的多元回归和谱系结构主坐标分析(PCPS)等统计方法, 探究了草本群落谱系结构与谱系多样性的海拔格局及其与生境因子的关系。结果表明: 所有样地的谱系结构指标均落在随机置信带之内, 说明中性因素对草本群落构建的影响较为强烈。同时,谱系结构与海拔梯度之间存在显著的正线性关系, 暗示确定性过程的作用也不可忽略, 种间竞争排斥可能促进了低海拔地区谱系结构呈发散趋势, 而高海拔的生境过滤引发了谱系聚集趋势。基于最近谱系距离的beta多样性与海拔差异之间呈极显著正相关关系, 同样反映了草本层物种集聚受到了生境过滤的显著影响。PCPS模型前两轴代表了55.9%的谱系-物种组成变异, 海拔是引起该变异的关键因子; PCPS二维排序图显示, 高海拔地区群落的谱系聚集可能由菊科、禾本科等大科所主导, 低海拔则显示出较高的演化分支多样性, 从而表现出谱系发散。综上所述, 该研究揭示了山西芦芽山山地针叶林冠层下草本群落谱系多样性格局, 并初步明晰了主要生态过程对物种集聚的影响规律。

藤本植物是森林生物多样性的重要组成部分, 但在生物多样性丰富的喀斯特森林中, 藤本植物的组成和繁殖物候等特征鲜为人知。为此, 作者通过长期的调查监测, 对弄岗喀斯特季节性雨林藤本种子植物的种类组成、物种分布、开花和结实时间以及种实类型进行了整理和分析。结果表明: 该区藤本种子植物种类丰富, 共有333种, 隶属56科145属, 其中藤状灌木119种, 草质藤本88种, 木质藤本126种。不同生活型的藤本在不同地貌部位的种数分布有所差异, 草质藤本较多分布在洼地, 藤状灌木和木质藤本较多分布在坡地。藤本种子植物的开花结实表现出一定的季节性, 开花高峰期在4-9月, 结实高峰期在7-12月, 其中藤状灌木的季节性相对较弱。藤本种子植物的开花比率与降水量和气温呈极显著的正相关关系, 每年雨季即为藤本种子植物的开花高峰期。结实高峰期比开花高峰期滞后约3个月, 出现在雨季末期或雨季结束后。在木质藤本中, 翅果比率与风速极显著正相关, 与降水量和气温极显著负相关, 说明了翅果型木质藤本趋于在高风速的干旱季节结实。总之, 弄岗喀斯特季节性雨林藤本种子植物的多样性和繁殖特征与生境资源的时空变异相关联。

2013年7月从内蒙古磴口, 宁夏银川、沙坡头和甘肃民勤采集沙蒿(Artemisia desertorum)、红花锦鸡儿(Caragana rosea)、白刺(Nitraria tangutorum)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)等4种沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)伴生植物的根系样品, 采用形态特征结合rDNA ITS序列分析进行真菌分类鉴定, 研究了深色有隔内生真菌(DSE)群落组成和物种多样性。从4种伴生植物根样中共分离鉴定7类DSE(即Alternaria、Curvularia、Embellisia、Phialocephala、Phoma、Podospora和Pleosporales), 其中Alternaria、Embellisia、Curvularia和Podospora为荒漠生态系统首次报道的DSE。同一样地伴生植物与沙冬青DSE群落组成差异明显, 不同样地沙冬青与伴生植物DSE物种多样性指数差异显著。结果表明, 自然条件下沙冬青DSE定殖率和物种数量, 特别是产孢种类和数量多于其伴生植物, 暗示DSE能够与沙冬青根系形成更好的共生关系, 增强沙冬青对极端荒漠环境的生态适应性。

青海省同德县高原河漫滩地区存在乔木状的甘蒙柽柳(Tamarix austromongolica), 且在即将修建的水电站库区成林分布, 引发了学者和公众在其是否属于古树而需要保护以及如何保护问题上的广泛关注。该研究利用树木年轮学方法, 调查了水库淹没区和非淹没区中胸径较大的甘蒙柽柳的树龄, 分析了甘蒙柽柳的生长历史及其对环境因素的响应。研究发现胸径较大的甘蒙柽柳可由多株合生形成, 测量胸径与植株个体年龄之间无直接联系。该地区甘蒙柽柳径向生长量在20世纪70-80年代迅速提升, 80年代后生长趋于平稳。甘蒙柽柳的径向生长响应于7、8月份的水分条件, 径流的增加在一定程度上促进了甘蒙柽柳的生长。未成熟植株的径向生长与生长季的风速有着显著的负相关关系。研究结果对甘蒙柽柳特殊形态的形成认知具有理论意义, 对该树种保护方案的评估具有实践意义。

受立地环境条件的坡位差异影响, 叶面积指数(LAI)在坡面这个基本空间单元内往往具有很大空间(坡位、坡长)和时间(季节)变化, 因而存在着坡面空间尺度效应及其季节变化, 需对此加以深入研究、准确理解和精细刻画, 从而为准确描述森林的结构、生长和生态水文功能提供科学基础。在六盘山香水河小流域选取了一个34年生华北落叶松(Larix gmelinii var. principis-rupprechtii)人工林典型坡面, 均匀划分为空间连续的16个样地, 于2015年5-10月测定了各样地林冠层LAI, 分析其坡位变化及季节差异, 并以LAI的顺坡滑动平均值在水平坡长增加100 m时的变化值(LAI/100 m)表示坡面尺度效应。研究表明, 林冠层LAI具有明显的坡位变化和尺度效应, 且月份变化明显。在5月份, LAI随离坡顶距离增加(坡位下降)而逐渐减小, 坡面尺度效应是降低0.02/100 m。在6、7和8月份, LAI均从坡顶向下逐渐增大, 在坡中部达最大后又逐渐减小, 坡面尺度效应在离开坡顶的0-244.2 m和244.2-425.1 m范围内分别为升高0.15/100 m、0.16/100 m、0.18/100 m及降低0.09/100 m、0.08/100 m、0.07/100 m; 在9和10月份, LAI均为随离坡顶距离增加而逐渐增大, 坡面尺度效应分别为升高0.03/100 m和0.09/100 m。主要影响因素的季节变化导致了上述冠层LAI的坡位差异和尺度效应的季节变化。在5月份, 主导因素是地形遮挡引起的辐射和温度的坡位差异; 在6-8月份, 主导因素是土壤含水量限制; 在9-10月份, 地形条件(海拔(坡位)、坡度)、气象条件、土壤含水量及土壤水文性质(孔隙度、持水量)等因子共同影响林冠层LAI坡位变化。对生长季各月, 拟合了不同坡位样地林冠层LAI与坡面均值的比值随水平坡长增加的非线性关系, 可藉此由任意坡位样地的LAI测定值估算坡面均值, 以节省野外测定时间和工作量。

植物叶脉密度与水分利用效率(WUE)的关联性影响着植物水分的供需平衡, 为验证植物进化过程中形成的生态适应策略提供了适用性理论依据。该文选择张掖市黑河干流边缘的洪泛平原湿地为实验地, 以河岸为起点沿平行河岸线的方向依次设置近水区(样地I)、中水区(样地II)和远水区(样地III) 3个水分梯度样地, 结合相关分析和标准化主轴分析, 研究了水分影响下旱柳(Salix matsudana)叶脉密度与WUE之间的关系。结果表明: 随着土壤含水量减少, 旱柳林的高度和郁闭度均持续降低, 旱柳叶片的叶脉密度、WUE、净光合速率、蒸腾速率、光合有效辐射和饱和水汽压差逐渐增加, 比叶面积、气孔导度和胞间CO₂浓度逐渐减小; 不同土壤含水量样地旱柳叶脉密度与WUE间的相关性存在差异(p < 0.05), 在样地I和样地III, 叶脉密度与WUE呈极显著正相关关系(p < 0.01); 在样地II, 两者之间呈显著正相关关系(p < 0.05); 样地I叶脉密度与WUE的相关系数显著小于1, 样地II和样地III叶脉密度与WUE的相关系数显著大于1 (p < 0.05)。旱柳植株通过合理调整叶脉密度与WUE间的资源配置, 即增加叶脉密度的同时提高叶片的WUE, 以补偿水分梯度上的不利因素对种群正常的生理活动带来的影响, 反映了该物种在异质生境中具有较强的叶片性状可塑性, 从而有利于其适应特殊的湿地生境。

目前对药用植物天麻(Gastrodia elata)的全球潜在适生区研究较少, 基于多个生态位模型预测天麻在全球范围内的潜在适生区, 对天麻人工引种栽培及其产业发展具有重要意义。该文收集220个天麻全球分布点和19个生态因子数据, 最终筛选出8个环境变量参与模型训练, 基于3个生态位模型(BIOCLIM、DOMAIN和MAXENT)预测天麻全球潜在适生区, 并采用受试者工作特征曲线ROC和Kappa统计量分析比较不同模型的预测效果。结果表明: 3个模型的预测结果基本一致, 天麻全球潜在适生区主要分布在20°-50° N的亚洲地区, 其中中国、日本和韩国是集中分布地, 此外, 印度、尼泊尔以及欧洲地中海附近有少量适生区。其中最适宜区主要分布在: 中国四川盆地附近的省区以及中东部; 韩国中东部的忠清北道、庆尚北道和庆尚南道; 日本本州岛、九州岛以及四国岛, 因此中国、日本和韩国是天麻的主要产区。3个模型的受试者工作特征曲线下面积(AUC值)平均值均达到0.9以上, Kappa平均值均达到0.65以上, 能较好地预测天麻的潜在适生区, 其中MAXENT模型的精度较高, 其次是DOMAIN和BIOCLIM模型。

基于对新疆天山东段南坡吐鲁番地区选取的一条沿着海拔高度从2 000- -154 m的不同植被带的植物群落样方进行的调查及相应排序分析, 结合所采集的36个现代表土花粉样品的孢粉组合图式, 初步研究了吐鲁番地区的植被与表土花粉之间的对应关系, 并将其与天山北坡的表土花粉谱进行了比较。结果表明吐鲁番地区表土花粉谱按照海拔高度自上至下可划分为4个孢粉组合带, 分别对应于山地荒漠草原和荒漠带、戈壁砾石带、典型荒漠带以及盐沼植被带。与天山北坡的表土花粉垂直带谱相比, 吐鲁番地区的花粉垂直带谱并不完整, 缺少典型的森林和蒿属(Artemisia)荒漠孢粉带。即使在相似的孢粉带, 吐鲁番地区的分布高度也高出北坡300 m左右。典型的乔木植物云杉属(Picea)、松属(Pinus)花粉在风力和水流的作用下, 表现出明显的超代表性; 用来指示干旱区半干旱区气候湿度变化的蒿属与藜科花粉的比值能大致反映出荒漠带的典型特征。此外, 研究区内表土花粉组合与环境因子之间的排序分析结果表明, 降水量是影响该区表土花粉组合的主要环境因子。与蒿属、藜科花粉相比, 白刺属(Nitraria)花粉受降水量的影响较大。

该研究通过比较不同干燥方式对被子植物分子标本的影响, 试图得到一种野外采集过程中可以替代硅胶干燥法的更为便捷的植物分子标本的干燥方法。选取40、80和150 ℃烘干和吸水纸压制干燥、硅胶干燥法对日本晚樱(Prunus serrulata var. lannesiana)和山麦冬(Liriope spicata)两种植物的新鲜叶片进行干燥处理, 提取各种处理样品的DNA, 并将DNA进行电泳检测、分光光度计检测及PCR扩增, 以此评价不同的干燥方式对植物基因组DNA的影响。分光光度计检测及总DNA电泳结果显示, 经40 ℃烘干或硅胶干燥处理的样品总DNA浓度及长片段DNA浓度较其他干燥方式高; PCR产物浓度统计学分析显示, 40 ℃烘干处理的样品PCR产物浓度高于其他干燥方式。基于以上结果, 建议在野外采集被子植物分子标本时, 使用40 ℃烘干干燥法对分子标本进行干燥处理, 避免分子标本快速降解以及硅胶干燥法的污染问题, 同时可节省携带、更换大量硅胶材料所耗费的人力。

近年来迅速发展的微树芯技术(micro-sampling approach)通过每周采集树干木质部的微样芯, 并制作生物切片来实时监测整个生长季的树干形成层细胞分裂活动以及木质部的形成过程。与传统的树木年轮学方法相比, 微树芯技术能从一个更微观、更准确的角度探索树木内在生理过程及树木生长对外界环境的响应。该文概述了微树芯技术的发展历程和应用前景, 并结合国内外研究来阐述利用树木微树芯技术研究树木初级生长和次级生长及其关系, 以及在全球变化(升温、干旱以及碳、氮增肥效应)背景下树木年内径向生长的响应机制, 为进一步预测森林生产力和固碳潜力以及实现可持续林业经营管理的政府决策提供科学依据。

氧是植物生命活动所必需的营养因子, 充足的氧供应才能满足植物正常生长发育的需求, 但频发的洪涝灾害使根系淹水缺氧成为植物生长过程中经常遭受的非生物胁迫。因此, 了解植物对根际氧含量变化的响应与适应机制对作物的生产及抗性品种的选育有重要意义。该文对根际氧环境对植物多方面的影响进行了综述, 包括植物的需氧量、氧含量对根际环境的影响和氧含量对植物的影响等, 并阐明植物在低氧下的伤害与适应机理和植物对低氧信号的感应与信号传导机制, 最后总结了避免缺氧伤害的措施, 同时还提出根际氧含量方面有待进一步探索的问题与研究方向, 为后续的研究提供新思路。