中国东部海岛植物功能性状及其影响因子

研究海岛植物功能性状及其影响因子,有助于理解植物在海岛环境中的适应策略。以中国东部近海7个海岛典型植物群落为研究对象,测定群落内每种植物的6个功能性状(胸径、株高、平均单叶面积、比叶面积、小枝密度和小枝含水率),比较植物功能性状在不同气候带间的差异,探讨功能性状对气候因子(年均温、年降水和年平均风速)和土壤因子(土壤含水率、土壤总碳、土壤总氮和土壤总磷)的响应关系,并分析影响这些性状的主要驱动因子。研究结果表明:(1)所测功能性状中除比叶面积外,其他性状在不同气候带间差异显著,但常绿和落叶植物的功能性状在不同气候带间的差异不同,表明不同生活型植物对环境的响应程度和适应能力不同。(2)海岛植物功能性状对气候和土壤因子均有不同程度的响应,气候因子是影响中国东部海岛植物功能性状的重要因子,其中水热条件(年均温和年降水)是主导因子,在水热资源丰富的南方海岛,植物具有较大的胸径和小枝含水率、较小的叶片和小枝密度,北方海岛反之。此外,海岛植物的小枝性状(小枝密度和小枝含水率)受年平均风速的影响显著。该研究结果可为海岛植被恢复重建中物种的选择及植被布局规划提供一定的参考。     

基于植物功能性状的海岛研究——以舟山群岛中街山列岛为例

探究复杂多变环境中植被恢复的理论和实践是当前恢复生态学面临的重大挑战。植物响应-效应性状框架能实现严酷生境中按既定目标功能恢复植被,但在海岛应用还有待检验。以舟山群岛中街山列岛的5个海岛为例。按照历史和现有植被、微生境条件确定中街山列岛植被恢复的目标功能为防风、耐盐碱、耐贫瘠。再结合调查物种和参照本地物种,确定中街山列岛植被恢复的潜在物种库;基于舟山群岛43个海岛78个样地测定的10种植物功能性状,建立植被恢复目标功能与植物功能性状间的关系模型;基于植物响应-效应性状框架,运用贝叶斯模型预测在不同目标功能下具有目标性状的植物优势种的多度分布范围。结果表明：(1)中街山列岛现有植被类型：落叶阔叶灌丛、常绿阔叶灌丛、针阔混交林和草丛;微生境类型：山地上坡、山地下坡、谷头平地、山顶和近岸陡坡。(2)中街山列岛植被恢复的潜在植物物种有44种,隶属28科,38属。(3)植被恢复目标功能与植物功能性状间的最优关系模型：防风功能=0.99+0.04树高+0.01比叶面积-0.01叶片干物质含量;耐盐碱功能=32.55-4.30叶片碳含量+0.48叶片磷含量-0.53比叶面积-0.93干材密度;耐贫瘠功能=4.92+0.40树高-0.35胡伯尔值-0.80比叶面积-0.54叶片氮含量。(4)防风植物群落构建中,天仙果占40%,其次是柃木和野桐各占18%,滨柃和海桐各占5%;耐盐碱植物群落构建中,野桐、胡颓子和檵木的相对多度较大,分别为20%,5%和5%;耐贫瘠植物群落构建中,相对多度较大的物种有檵木(25%)、石斑木(18%)和盐肤木(10%)。综合表明植物功能性状可有效应用于海岛植被恢复中确定物种及其相对多度,该方法为特定目标功能的植被恢复提供理论化和可操作的技术指导。     

海岛城市化过程中的生态安全动态评价与驱动力分析——以平潭岛为例

随着海岛城市化进程的不断加速,海岛的开发建设与生态安全的矛盾日益突出,客观评价平潭岛开发建设中生态状况的动态变化及驱动力分析,对促进平潭岛社会经济与生态环境的协调发展具有重大意义。选取平潭岛2001年作为生态安全状况评价对比基准年份,另选取2005—2015年的自然与社会经济指标数据构建了平潭岛生态安全评价DPSIR评价指标体系。采用综合指数法发现驱动力因子、影响因子在评价年份中动态变化较为平稳;压力因子、状态因子动态变化趋势较为相似,响应因子在2009年设立综合试验区之前动态变化较为平稳,但是2009—2012年波动最为明显。响应因子、压力因子、状态因子对生态安全指数产生重大影响,其中响应因子是关键因子,对生态安全指数有决定性影响。平潭岛的生态安全状态总体呈上升趋势,2001年、2005—2009年生态安全状况总体上较为平稳,而设立综合实验区以来的2009—2011年期间生态安全指数上升幅度最为明显,尤其是从2011年开始,生态安全指数达到0.7612,生态安全状况由2010年的临界进入了良好,后续2012—2015年呈现略微下降的平稳状态。进行相关因子分析发现状态指数、驱动力指数、响应指数与安全总指数的相关系数较高并且响应指数大于压力指数相关系数;通过主成分分析与通径分析发现2011年与2015年的主成分综合得分最高,分别为1.5277与1.1974,响应因子对平潭岛生态安全状况起到决定作用,其中交通运输投资比率、卫生社会保障投资比率、公共设施投资比率对平潭岛生态安全状况产生直接与间接的影响较大。研究可以丰富海岛环境评估的实证案例与相关理论体系,同时为国内海岛城市化进程的生态安全评估提供借鉴。     

环境因子对海岛植物茎、叶功能性状的影响

植物功能性状与环境之间的关系是功能性状研究的重点,海岛作为独特的生态系统,其植物功能性状必然和大陆存在差异。为了明确海岛植被的生态适应机制,该文以平潭岛森林群落为研究对象,通过测定茎、叶10个功能性状,以及地形和土壤10个环境因子,探讨了植物功能性状之间的权衡关系,分析了环境因子对海岛植物功能性状的影响。结果表明:(1)比叶面积(SLA)与叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)呈正相关,与叶厚度(LT)、叶干物质含量(LDMC)、茎组织密度(STD)、叶碳含量(LCC)呈负相关;LDMC与LNC、茎氮含量(SNC)呈负相关;LT与STD呈正相关,与LNC和LPC呈负相关;LPC与LNC、SNC呈正相关;茎和叶C、N含量均呈正相关。(2)土壤有机质和TN是海岛植物功能性状的主要土壤影响因子。然而,由于土壤中磷含量的缺乏,LPC、茎磷含量(SPC)、SNC均与土壤全磷呈正相关;LDMC与土壤全氮呈正相关;STD与土壤有机质呈正相关;SLA随着土壤pH的增加而增加。(3)坡位和坡度是海岛植物功能性状的主要地形影响因子。SLA、SPC随着海拔上升而下降;STD、LDMC随着海拔和坡度增大而增大;LNC、LPC阴坡大于阳坡。该研究为海岛植被修复和重建提供了参考依据。     

海岛植物不同演替阶段植物功能性状与环境因子的变化规律

植物功能性状与环境之间的关系是功能性状研究的重点,环境因子驱使植物功能性状发生变化,进而推动群落发生演替。以平潭岛4个不同演替阶段的森林植被(灌草丛、针叶林、针阔混交林、常绿阔叶林)为研究对象,结合不同群落演替阶段的物种特征和群落结构,分析海岛不同演替阶段茎、叶功能性状的变化规律,以及功能性状与环境因子的关系。结果表明:(1)随着演替的进行,土壤养分和水分逐渐增加,土壤pH逐渐下降。比叶面积(SLA)、叶片氮含量(LNC)、叶片磷含量(LPC)、茎氮含量(SNC)、茎磷含量(SPC)下降后上升,叶厚度(LT)、叶片碳含量(LCC)、茎碳含量(SCC)与之相反,叶干物质含量(LDMC)、茎组织密度(STD)逐渐上升。(2)冗余分析表明,演替早期植物主要分布在土壤pH、容重高的贫瘠环境,拥有较高SLA、SNC、SPC、LPC的性状组合;演替后期植物主要分布在土壤养分和水分高的肥沃环境,拥有较高的STD、LDMC、LCC、LNC的性状组合。其中,土壤有机质和全氮含量是影响海岛植物演替过程中功能性状变化的关键环境因子。研究海岛植物功能性状与环境之间的关系随演替的变化规律,探讨各演替阶段功能性状和环境特征,以及功能性状如何响应环境变化。旨在为今后选择合适的树种进行海岛植被修复和重建提供依据。     

海岛碳排放核算与时空特征——以东山岛为例

把握地区碳信息发展动态是开展区域碳平衡规划的科学基础。以统计年鉴数据为基础,对东山岛2012—2021年整体及各产业的直接碳排放量进行核算,同时,将产业与土地利用结合,分析其空间表现形态,运用核密度分析和克里金法分析碳排放源的空间影响,采用高斯烟羽模型对工业点源的碳排放扩散进行空间模拟,通过渔网和人口修正的方法分析海岛碳排放的空间分异,以此探讨海岛碳排放的空间分布和空间影响特征。结果显示,工业是东山岛的首要碳排放源,2021年工业碳排放量的大幅下降表明能源种类的转换对于工业碳减排具有重要作用;渔业碳排放量总体占比25%左右,是海岛地区不容忽视的碳排放源之一。在空间分布方面,东山岛综合碳排放的空间分布呈“点状聚集,面状扩散”的基本特征,工业碳排放对周围地区的影响最大,往往形成以工业碳排放源点为中心的碳排放热点核心区,其次碳排放量较高的地区为人口聚集区,丘陵区的碳排放量最低,不同土地利用类型之间形成碳排放的交叉过渡区。最后,本文从碳排放空间影响的视角出发,根据不同形态的碳排放源提出“包围”、“伴随”和“介入”的碳汇空间规划策略,这对区域的低碳规划具有一定参考意义。     

菱属野生植物形态学性状的可塑性变异及其分类学价值

长江中下游平原和东北三江平原是我国最大的两个冲积平原,其内河流、浅水湖泊和沼泽众多,菱属植物种类丰富。本研究基于对这两个区域中菱属野生植物的广泛调查,采集其居群42个,分属于9种(细果野菱、四角刻叶菱、四角菱、菱、丘角菱、东北菱、四角大柄菱、八瘤菱、四瘤菱),3变种(四角矮菱、南昌格菱、短四角菱)。进一步对采集的菱属野生植物16个分类性状进行测量和统计,并对其形态学性状的可塑性变异及分类学价值进行分析和评价。结果显示:依据菱角的果体大小、果喙性状可以将采集的菱属野生植物划分成两个类群,其中A类群仅包括细果野菱和四角刻叶菱,而其余的菱属植物7种3变种组成B类群;对有腰角组(5种2变种)的腰角性状进行聚类分析,也可将细果野菱和四角刻叶菱与其他菱属植物区分开来;而瘤突、叶和气囊性状的分类价值有限。说明果体大小、果喙和腰角性状的形态学特征是菱属植物分类和鉴定的主要依据。     

海岛型城市生态安全格局研究——以平潭岛为例

在快速城市化带来的城市生态安全严重威胁着城市可持续发展的这一时代背景下,构建城市生态安全格局是实现区域和城市生态安全的基本保障和重要途径。结合平潭综合实验区总体规划,从城市生态安全角度出发,在对平潭岛生态环境本底条件的调研基础上,选取与平潭岛的城市生态安全关系密切的6个关键生态因子进行深入分析,并通过层次分析法和GIS空间叠置法综合多要素分析了平潭岛的生态敏感性,最终有针对性地提出了面向新一轮大规模城市开发热潮的平潭岛城市生态安全格局。研究成果可为平潭岛的城市开发建设提供决策支持,对维护平潭岛城市生态安全、促进平潭岛可持续发展具有重要的理论和现实意义,同时也对其它海岛型城市的生态安全格局研究具有一定的借鉴意义。     

基于移动窗口法的海岛型城市景观破碎化及其驱动机制分析——以福建省平潭岛为例

海岛型城市景观破碎化时空演变规律分析, 可以为海岛景观管理及生态城市建设提供科学依据。利用平潭岛2000、2009和2015年3期Landsat ETM+和SPOT_遥感影像数据及社会经济数据, 基于ArcGIS10.2和Fragstats3.4软件, 采用移动窗口法、转移矩阵、主成分分析等对平潭岛景观破碎化及其驱动机制进行研究。结果表明: (1)耕地和林地是平潭岛的景观基质, 各地类之间变化主要表现为居住地和工矿交通用地的空间扩张。(2)15年间平潭岛景观破碎化的空间分布主要体现在中心商务区、科教文化区、海坛湾及坛南湾附近; 在不同地类尺度上, 工矿交通用地的斑块数和景观形状指数差值最大,最大斑块指数和聚集度指数最大的是居住地; 在不同乡镇尺度上, 中楼乡的斑块数和斑块密度差值最大, 最大斑块指数负向差值最大的是幸福洋。(3)政策因素是平潭岛景观破碎化的根本原因; 社会经济活动则对各景观类型变化产生直接影响。     

内蒙古高原湖滨湿地优势植物功能性状特征及其适应性

受人类活动和气候变化的影响,湖泊湖滨带退化速度显著加快。植物功能性状的方法可以量化植物特征,预测植物对外界环境干扰的反应,有助于理解退化湖滨带湿地植物应对环境变化所表现出的适应机制,对湖泊湖滨湿地生态系统植被的恢复与重建具有重要意义。在内蒙古高原典型湖泊湖滨湿地选取芦苇(Phragmites australis)、赖草(Leymus secalinus)、毛茛(Ranunculus japonicus)、鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)、碱蓬(Suaeda glauca)、盐角草(Salicornia europaea)和拂子茅(Calamagrostis epigeios) 7种优势植物的叶片和根系作为研究对象,对不同湿地植物的11种功能性状变化规律及其与环境因子的关系进行研究。旨在探究环境变化影响下湖滨带湿地植物的物种分布和功能性状的差异,以及湿地植物在不同湖滨带湿地生境下的适应策略。在评估植物功能性状差异基础上,采用环境矩阵连接性状矩阵(RLQ)结合第四角分析(Fourth-Corner)的方法分析环境因子对植物功能性状的影响。结果表明,内蒙古湖滨带湿地中7种...     

4种木本植物对热带珊瑚岛极端环境的适应策略解析

为探索适生木本植物对热带珊瑚岛极端环境的适应策略,从海南文昌移栽夹竹桃(Nerium indicum)、黄金香柳(Melaleuca bracteata)、桑树(Morus alba)和银叶树(Heritiera littoralis)到热带珊瑚岛,对两地植物的叶片形态解剖学特性和抗性生理特征进行比较研究。结果表明,与文昌相比,热带珊瑚岛桑树的比叶面积显著增高;夹竹桃的栅栏海绵组织比无显著差异,而其他3种植物则显著降低;夹竹桃和桑树的叶绿素含量显著增高,黄金香柳和银叶树则显著降低;桑树的总抗氧化能力显著降低,其他3种植物则显著升高;夹竹桃的脯氨酸含量显著降低,其他3种植物则显著升高。因此,4种木本植物为适应热带珊瑚岛生境,夹竹桃和桑树呈现出“提高碳同化潜力-承受更高伤害”策略;而黄金香柳和银叶树呈现为“提高抵抗力-降低碳同化潜力”策略。     

福建平潭岛种子植物区系地理及外来植物对其影响

通过对平潭岛种子植物区系的调查,初步统计出平潭岛共有种子植物127科369属541种,其中,原生植物330种,隶属于91科234属,外来植物211种,隶属于79科160属。与邻近大陆区域、东南沿海岛屿的比较和聚类分析结果表明,平潭岛种子植物区系及地理分布类型具有以下特点:(1)较大陆地区原生种子植物,平潭岛植物种类相对贫乏,单种科数量多,优势科少。与大陆植物种类相似性小,平潭岛原生种子植物区系成分(种和属)与鹫峰山有最高的相似性,与虎伯寮区系的属区系分布类型关系最近。平潭岛种子植物区系成分(种和属)与上海崇明岛有最高的相似性,而平潭岛大金山岛区系的属区系分布类型关系最近;(2)127科种子植物可划分为12个类型和7个变型,369属种子植物可划分为14个类型和12个变型,以热带成分为主,温带成分其次,缺乏起源古老的区系成分;(3)平潭岛原生种子植物与大陆地区的植物种类相似性相对较低,具有典型的海滨特色海岛乡土植物;(4)外来植物与平潭岛种子植物区系成分及科属的分布区类型具有极显著相关(P0.01),并对原生种子植物的分布区类型构成有较大的影响。     

平潭岛海岸三种典型沙生植物非结构性碳水化合物含量特征研究

非结构性碳水化合物（non-structural carbonhydrate,NSC）作为光合作用的主要产物,其含量多少可反映植物整体的碳收支平衡关系及对外界环境胁迫的适应策略。该研究采用改进的苯酚-浓硫酸法对福建省平潭岛海岸处于生长旺盛期的3种典型沙生植物木麻黄、单叶蔓荆和老鼠艻茎叶的NSC及其组分含量进行测定。结果表明:（1）单叶蔓荆叶片、茎干可溶性糖含量均最大,分别为（137.83±3.75）、（90.74±2.65）mg·g^-1,老鼠艻叶片、茎干淀粉含量均最大,分别为（105.41±2.49）、（120.48±7.67） mg·g^-1,二者茎叶NSC含量均大于木麻黄,且全部达到显著水平（P<0.05）。（2）沙堆表面老鼠艻叶片NSC及组分含量从雏形、发育到稳定阶段变化不明显,但茎干NSC及组分含量在雏形阶段沙堆表面显著大于其他两个演替阶段（P<0.05）,且依次呈现下降趋势。（3）从幼龄林、中龄林到成龄林阶段,木麻黄NSC含量呈现先上升后下降趋势,其中成龄林叶片可溶性糖、淀粉和NSC含量、茎干可溶性糖和NSC含量均显著低于其他两个生长阶段（P<0.05）。（4）不同沙生植物对环境胁迫的适应策略各异,海岸沙丘表面植被恢复应充分考虑物种特性及其更新。     

Distribution of clonal growth forms in wetlands

Clonal multiplication is a predominant type of reproduction in wetland species. However, both wetlands and plant organs of clonal growth are diverse, thus due to different stress factors operating in various wetlands preponderance of plants with specific clonal growth organs (CGOs) can be expected. To test this hypothesis the CGO spectra of wetland communities of the Netherlands were analysed, including a bog, a fen, heathland, a floodplain, river beds, fresh water pools, open salt water and a salt marsh. Moreover, it was evaluated whether different CGOs are characterised by different functional traits (shoot cyclicity, persistence of connections between ramets, number of offspring produced per year and lateral spread per year) in wetland species. Data on types of CGO, i.e., epigeogenous and hypogeogenous rhizomes, fragments and budding plants, stolons, tubers and bulbs, root-splitters, root-sprouters and special adaptations (turions) as well as their functional traits, were taken from the CLO-PLA 3 database. CGO spectra of wetland communities were analysed using two methods: comparison of observed vs. expected CGO spectra based on the presence/absence data and multivariate analysis (CCA) for inter-community differences considering species frequency. Moreover, relationships between CGOs and their functional traits were tested using multidimensional contingency tables. Apart from 26% of non-clonal species, the majority of wetland species was rhizomatous (51%). Other types of CGO were represented in less than 10% of species and root-derived CGOs were underrepresented (<2%) in comparison with terrestrial habitats. Among communities, fresh water pools and open salt water hosted higher proportion of species with fragments (∼10%) and turions (∼30%). Multivariate analysis divided wetland communities along the disturbance and hydric (water) gradients. Highly disturbed communities (salt marshes) were characterised by non-clonal species and species with root-derived CGOs. Aquatic communities (fresh water pools and open salt water) hosted species with the ability to spread by fragmentation and turions, contrary to permanently wet communities (bog and wet heathland) with the prevalence of species with epigeogenous rhizomes. It was also confirmed that the CGOs of wetland species differed in their traits. The most important functional trait characterising individual CGOs in the wetland flora was the degree of lateral spread (explained variability: 53%) followed by duration of persistence of connections between ramets (explained variability: 74%), which is in accordance with earlier distinguished strategies of clonal growth: integrator/splitter and spreading/non-spreading clones.     

平潭岛台湾相思与黑松不同混交林林下物种多样性与土壤理化性质的关系

林下植物多样性和土壤理化性质是反映水土保持稳定性和生长力的关键指标。该研究以平潭岛的5种典型林分类型：Ⅰ.台湾相思(Acacia confusat)林、Ⅱ.黑松(Pinus thunbergii)林、Ⅲ.台湾相思+木麻黄(A. confusa+Casuarina equisetifolia)林、Ⅳ.黑松+台湾相思(P. thunbergii+A. confusa)林和Ⅴ.黑松+滨柃(P. thunbergii+Eurya emarginata)林为例,分析不同林分类型的林下物种多样性与土壤理化因子的差异性,通过冗余分析探讨土壤理化性质与林下物种多样性之间的相互关系。结果表明,黑松+台湾相思混合种植更有利于丰富林下物种多样性,台湾相思+木麻黄植物群落结构简单,物种多样性水平低下。不同混交类型土壤的理化性质不同,相对纯林而言,树种混交有利于提高土壤全钾含量,台湾相思与木麻黄混合种植有利于提高有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量。土壤全钾和水溶性盐总量对林下物种多样性影响最大,全钾与灌木层和草本层的物种多样性指数均呈负相关;水溶性盐总量与灌木层物种多样性指数呈正相关,与草本层物种多样性指数呈负相关。因此,在今后混交林的营造模式上,为提高林下物种多样性可以考虑黑松+台湾相思的混合种植;在提高土壤肥力上考虑台湾相思+木麻黄、黑松+台湾相思混合种植;同时通过人为抚育间伐和补植等措施进行树种协调,降低木麻黄化感作用,并控制土壤全钾和水溶性盐总量,促进群落长期稳定发展。     

基于BP神经网络模型的平潭岛植被景观模拟

以GIS为技术平台,利用Matlab7.0,选用2km×2km网格图对平潭岛植被景观进行切割,得到50个样方数据,其中,44个用于模型训练,6个用于模型检验,在此基础上,选取分维数、Shannon多样性指数、蔓延度指数作为模型输出数据,选取居民点个数、风速和距海边距离作为影响因素,建立平潭岛植被景观的BP神经网络模型,并进行误差检验.结果表明:影响平潭岛植被景观空间格局和植被多样性状况的主要因素为风速、距海岸距离,人为因素对研究区植被景观的空间连接程度造成较大影响.BP神经网络模型对研究区植被景观与环境及人为影响因子之间关系的拟合与实际情况基本吻合,平均误差为7.4%,最小误差仅0.2%,模型模拟误差较小,拟合度较高,可用于对研究区植被景观的定量预测模拟.     

群落/生态系统功能多样性研究方法及展望

功能多样性是指影响群落/生态系统功能的物种性状值和范围,是解释和预测生态系统结构和功能的有效手段之一,可将植物个体尺度与群落尺度和生态系统尺度的相关生态学问题联系起来。虽已发展出多种功能多样性定量化研究方法,但不同方法结果差异较大,难以进行多研究间的比较研究。比较探讨各功能多样性研究方法的优缺点有利于拓展功能多样性内涵,也有助于功能生态学的应用与发展。回顾了当前10种功能多样性的定量化研究方法,并指出选取合适功能多样性方法的关键在于,应考虑选取群落/生态系统中的哪些物种、哪些功能性状、选取的功能性状数目、以及如何对功能性状权重等。对比发现,功能分散性指数和Rao二次熵系数的研究方法在众多方法中优势明显,具有较高的应用潜力;标准化功能多样性的研究方法在未来仍需进一步完善。利用功能多样性指数预测群落/生态系统过程和功能当前仍多侧重于理论研究,野外实证研究较为缺乏,是功能生态学未来研究的重点和难点之一。     

福建平潭抗风耐盐园林植物的筛选与配置

通过对福建平潭海坛岛植物野外调查研究与查阅相关资料,筛选出适合平潭种植的抗风耐盐园林植物89种,其中乔木34种、灌木28种、地被植物26种、红树植物1种;针对滨海防护林带、环岛景观路四大风口、竹屿湖等不同类型风口地带的绿地提出了抗风耐盐园林植物配置示例,为平潭乃至福建沿海岛屿的园林绿化建设提供参考。