内蒙古锡林河流域典型草原植物叶片与细根性状在种间及种内水平上的关联

植物的叶片与细根分别作为植物体地上和地下部分重要的营养器官, 很多功能性状在二者之间存在着一定的关联性。研究这种关联有助于理解植物各性状之间的相互作用、植物生长过程中对资源的利用和分配, 以及建立细根性状的估算模型。该研究对内蒙古锡林河流域65种植物叶片与细根的氮(N)含量、磷(P)含量、N:P以及比叶面积(SLA)和比根长(SRL)进行了比较研究, 结果表明: 在种间尺度上, 叶片与细根间的N、P和N:P存在显著的相关性, 而SLA与SRL之间相关性较弱; 在种内尺度上, 叶片和细根的N、P及SLA与SRL, 在不同的物种中呈现出不同的趋势。此外, 叶片与细根性状的关联, 在不同的植物功能群之间存在差异。例如, 双子叶植物叶片与细根间的N含量显著相关, P含量不相关; 而单子叶植物二者之间的P含量显著相关, N含量无关联。该研究的主要结论是, 在相对一致的生境中, 植物叶片与细根性状的关联主要发生在不同物种之间, 在种内尺度上这种关联不明显, 这可能与植物功能性状在种内存在较小的变异幅度有关。     

基于植物功能性状的芦芽山亚高山草地生态系统服务权衡分析

植物功能性状是植物在漫长的演变过程中与环境相互作用的结果,为探究生态系统服务权衡机制提供了重要的视角和方法。目前对于植物功能性状空间配置如何驱动生态系统服务,二者的耦合关系对环境梯度的响应机制等方面的研究仍然不足。以芦芽山国家级自然保护区亚高山草地生态系统为研究对象,运用全子集回归和结构方程模型等方法,基于\"响应-效应\"框架,揭示饲草生产、土壤保持、水质净化、固碳服务的空间分布特征及权衡状况,明确植物功能性状权衡影响生态系统服务权衡的路径、程度及方向。结果表明:(1)植物功能性状群落加权平均值能够有效解释生态系统特征属性的空间变化, 质量比假说比生态位互补假说更适用于亚高山草地生态系统。(2)芦芽山4项生态系统服务表现出明显的垂直分异特征。水质净化和固碳服务呈强负相关(相关性系数为-0.85),权衡关系最为突出。(3)生态系统服务权衡与植物资源\"获取型-保守型\"策略的权衡密切相关,随着土壤水分、养分可获得性的增加,植物经济谱朝着更具\"获取性\"的策略变化,从而增强了饲草生产和固碳服务,削弱了水质净化功能。研究有助于深化对生态系统\"结构-过程-功能-服务\"级联关系的理解,为亚高山草地生态管理及人工群落构建提供科学参考。     

不同母质温带草地植物群落多样性对人为干扰的响应

本研究以赛罕乌拉保护区2种不同土壤母质(黄土和沙母质)与3种利用方式(围栏打草、季节性放牧和自由放牧)草地为对象,基于群落组成调查数据,计算人为干扰指数与物种多样性指数,研究草地植物群落物种多样性与草地退化程度间的关系。结果表明: 土壤母质与人为利用方式的差异使草地处于不同的退化状态,黄土与沙母质类型草地退化程度均随人为利用强度的增加而上升,且当人为利用方式相同时,黄土母质草地人为干扰指数(均值1.21)比沙母质草地(均值1.48)低。各样地物种多样性指数总体随土壤母质的砂质化和人为利用强度的增加而下降,其中Margalef丰富度指数为1.57～4.27,Shannon多样性指数为1.16～2.39,Simpson优势度指数为0.76～0.87,Pielou均匀度指数为0.71～0.80。随着人为干扰指数增加,丰富度指数、多样性指数和优势度指数均下降,而均匀度指数有上升趋势。过度放牧对2种土壤母质草地均会造成严重威胁,黄土与沙母质草地最适宜的利用方式分别为围封打草和季节性放牧。在今后生物多样性保护的实施过程中,需兼顾草地不同土壤母质与人为利用方式的影响,针对不同土壤母质条件规划不同的草地利用方式,实现因地制宜的草地恢复与管理。     

黔中喀斯特山区植物功能性状的变异与关联

认识植物功能性状随演替进展的变化规律和不同性状之间的关系, 有助于从功能生态学的角度来理解群落演替。该文调查了位于贵州省中部的普定县喀斯特山区26个样方的物种组成, 这些样方分别处于灌丛、落叶阔叶林、落叶常绿混交林3个演替阶段; 测量了分布于该区域的82种木本植物的3个功能性状值(叶面积、比叶面积、最大高度); 根据物种在样方中的多度加权计算得到26个样方的性状平均值, 在此基础上分析了随演替进展植物功能性状在群落水平上的变异格局和不同性状之间的相关性; 采用性状梯度分析法分析了各阶段优势物种的功能性状在群落间(β组分)和群落内(α组分)的变异格局及相关性。结果表明: 1)沿灌丛→落叶阔叶林→落叶常绿混交林这一演替顺序, 群落平均叶面积和平均高度逐渐增加, 而群落平均比叶面积则逐渐变小; 2)就群落平均性状值而言, 叶面积与最大高度呈较强的正相关关系, 最大高度与比叶面积、叶面积与比叶面积均呈较强的负相关关系; 3)物种功能性状的α组分之间没有显著的相关关系, 而β组分之间相关性显著。这说明: 随演替的进展, 群落优势物种对环境的适应策略由高速生长转向提高资源利用效率, 而同一群落内共存的物种采取不同的性状组合来适应共同的群落环境。     

草地利用方式对温性典型草原优势种植物功能性状的影响

当外界环境发生变化后植物能够改变自身功能性状及时调整适应策略, 因此植物功能性状能够有效地反映植物对草地利用变化的响应, 然而在内蒙古草原从植物功能性状角度开展草地利用方式影响的研究略少。该研究以内蒙古典型草原大针茅(Stipa grandis)、羊草(Leymus chinensis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和冷蒿(Artemisia frigida) 4种主要优势种为研究对象, 探讨在长期自由放牧、割草、短期围封和长期无干扰的影响下优势种植物功能性状的差异, 以期从功能性状视角, 揭示植物在受到外界干扰后的适应策略, 旨为天然草地的可持续管理提供基础数据支持和科学依据。结果表明: 1)除糙隐子草外, 在长期放牧后内蒙古典型草原优势植物植株高度、根长和植物碳氮含量降低, 这些性状的变化能够使植物个体小型化, 适口性降低, 表明植物通过逃避放牧的策略适应长期自由放牧的干扰; 在割草管理方式下, 优势种的高度和比叶面积有增加的趋势, 其中冷蒿的氮含量对割草响应最敏感, 其根、茎、叶中的氮含量均在割草样地最低; 围封和长期无干扰处理下植物的碳氮含量增加, 表明在干扰强度降低后, 植物通过功能性状的改变从资源获取策略向资源储藏策略转变。2)对优势种功能性状集合分析表明, 糙隐子草具有较低的植株高度和较高的比叶面积, 冷蒿具有较高的木质素含量和氮含量, 这些性状能够使两种植物被家畜采食量减少, 并保证其具有较强的再生能力, 这可能是糙隐子草和冷蒿耐牧的原因; 大针茅具有最高的植株高度、最大的叶片干物质含量, 以及最高的茎、叶纤维素含量, 说明大针茅是非常典型的竞争物种, 在干扰较低的条件下, 大针茅采取竞争策略对其他物种产生较大的竞争压力可能是其占优势的重要原因。     

中国温带典型森林植物比叶面积的空间格局及其影响因素

比叶面积(SLA)能够反映植物自身生长对策、对光能的捕获能力、对外界环境变化的适应和对可利用资源的分配策略,对植物的生境适应状况和群落的自然演替程度也起到重要的指示作用。为了深入了解温带森林植物SLA随空间变化的变异特征及其影响因素,跨越1200 km选取中国东北部12个典型温带森林(寒温带兴安落叶松林、温带红松针阔混交林和暖温带落叶阔叶栎林),通过对样地内物种进行系统性的调查,分析了植物SLA在空间上的变化规律及环境因素的影响效应。结果显示：中国温带森林植物SLA范围为2.02—99.65 m~2/kg(均值为34.18 m~2/kg),其中乔木SLA范围为2.02—58.74 m~2/kg(均值为21.32 m~2/kg),灌木SLA范围为2.88—99.65 m~2/kg(均值为31.60 m~2/kg),草本SLA范围为4.66—98.53 m~2/kg(均值为38.75 m~2/kg)。SLA在不同森林类型之间差异显著,具体表现为：温带红松针阔混交林>暖温带落叶阔叶栎林>寒温带兴安落叶松林。SLA受到气候因素和土壤因素的影响,其中随着年均降水、土壤碳氮含量的增加显...     

温带草原不同土地利用方式下优势种植物和生态系统的气体交换北大核心CSCD

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。     

川西北不同沙化程度草地植物功能性状及其驱动因子

以川西北不同沙化程度草地典型群落为研究对象,分析了不同沙化程度草地(未沙化草地、轻度沙化草地、中度沙化草地、重度沙化草地)植物功能性状之间的关系及其与地形和土壤因子的相关性,并对不同沙化程度草地植物功能性状进行了比较。结果发现:(1)从未沙化草地到重度沙化草地变化过程中,植物群落呈现出\"湿生-中生-旱生\"的演替格局,植物群落高度、盖度和物种丰富度随着沙化程度加剧而逐渐降低。(2)叶厚度(LT)、比叶面积(SLA)、叶组织密度(LD)、比根长(SRL)、根组织密度(RD)、叶氮含量(LN)、叶磷含量(LP)、根氮含量(RN)、根磷含量(RP)随着草地沙化程度的增加而降低。(3)未沙化地草本植物的植物功能性状最大,对资源的利用效率很高,其中SLA极差值最大(250.53),LT极差值最小(9.56),RD、SLA、RN、RP和LD具有较高的变异性,LT具有较低的变异系数,其保守性最高。(4)RN与所有的叶性状均有不同程度的相关性;SLA与LD呈极显著负相关关系,与RN呈显著正相关关系;SRL与LN呈极显著负相关关系,与RN呈显著负相关关系;LN与RN呈显著正相关关系。(5)逐步回归分析表明,功能性状与土壤因子间具有一定明显的相关性,可以通过土壤因子的定量分析来确定地上植物功能性状的变化趋势及可变范围。(6)灰色关联度分析发现,SLA、SRL、RD、LN、RP受海拔的影响较大,LT、LD、RN受坡向的影响最大,坡位对LP影响最大。研究表明,地形因子中海拔对植物功能性状影响较大,土壤因子中pH值对植物功能性状影响较大。     

干旱区不同草地土壤植物系统水盐的特征

 土壤水盐状况对干旱区草地植物群落的种类组成有直接的影响。本文通过3年对土壤水盐动态(1m土壤含盐量、潜水埋深和矿化度)的定位定点监测,系统地划分出水盐等级指标,并结合草地调查,阐述了不同草地类型与水盐状况的关系,将新疆呼图壁草地生态试验站天然草地划分为沼泽化低地草甸、盐化低地草甸、重盐化低地草甸、盐土荒漠和重盐土荒漠五个亚类。     

不同沙丘生境主要植物比叶面积和叶干物质含量的比较

研究了生长在不同沙丘生境中 (流动沙丘 ,半固定沙丘和固定沙丘 ) 2 0个植物种 (10个 1年生植物种和 10个多年生植物种 )的比叶面积 (SL A)和叶干物质含量 (L DMC)的变化 ,并且分析了各个沙丘生境的土壤养分特征。结果表明 ,各个植物种的平均 SL A和 L DMC在植物种之间差异显著 ;多数在两种或 3种沙丘生境均有分布的植物其 SL A在不同沙丘生境之间差异显著 ,但是仅有 6个植物种的 L DMC在不同沙丘生境之间表现出差异 (p<0 .0 5 )。与许多研究结果类似 ,1年生植物的 SL A显著大于多年生植物的 SL A,而且两者之间 L DMC存在一定的差异。 1年生植物 SL A和 L DMC之间相关性不显著 ,但多年生植物SL A和 L DMC之间呈显著负相关。综合所有 2 0个植物种可以发现 ,SL A增大时 ,L DMC有下降的趋势     

Responses of root length/leaf area ratio and specific root length of an understory herb, Pteridophyllum racemosum, to increases in irradiance

The understory evergreen perennial Pteridophyllum racemosum Sieb. et Zucc. (Papaveraceae) has the ability to increase root mass per unit transpiring leaf area (RMA) if irradiance increases gradually over several years. In this study, we examined how P. racemosum changes its root length/leaf area ratio and specific root length when the species encounters abrupt increases in irradiance, such as sudden and unexpected canopy openings. Plants were transplanted from a low light condition in a subalpine wave-regenerating forest (photon flux density on the forest floor relative to the full sun (RPFD) was 2.7%) to a high light condition in a glasshouse (30% RPFD) (LH treatment). Transplantation from the low light condition in the forest to a low light condition in the glasshouse (LL) and transplantation from a high light condition in the forest (33% RPFD) to a high light condition in the glasshouse (HH) were also conducted as controls. Compared to the LL plants, the LH plants exhibited significant increases in RMA and root length/leaf area ratio from 30 to 70 days after transplantation. On the other hand, the effect of increased irradiance on specific root length (SRL) was weak, and both the LL and LH plants showed increased SRL from 30 to 70 days after transplantation. Increased SRL results from longer root length per unit construction cost. We concluded that increased root length/leaf area ratio of P. racemosum in response to abrupt increases in irradiance was caused by a combination of enhanced carbon allocation to roots with increased SRL.     

不同利用方式温性草甸草原土壤碳氮磷化学计量比高光谱反演

土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）是支撑温性草甸草原土壤质量和植被生长的关键营养元素,通过高光谱数据对其进行估算对实现温性草甸草原土壤养分信息的快速和准确监测具有重要意义。以呼伦贝尔温性草甸草原三种不同利用方式（放牧、刈割和围封）的草地为研究对象,选取了18个样地,每个样地设3个样方重复,分别采集0—30 cm的土壤样品,测定土壤碳、氮、磷含量和土壤样品高光谱数据,通过BP神经网络（BPNN）、随机森林（RF）和偏最小二乘法（PLSR）建立高光谱反演土壤碳、氮、磷化学计量比模型,比较建模决定系数（R²）以及均方根误差（RMSE）选择最优模型。结果表明：（1）RF模型对三种利用方式下全碳、全氮、总磷含量的光谱反演均有优秀表现（R²≥0.4433,RMSE≤12.0604）,BNPP模型表现次之,PLSR仅适用于放牧利用方式下TC、TN、TP含量的反演;（2）放牧利用方式下,三类模型对土壤碳氮比（C/N）、碳磷比（C/P）、氮磷比（N/P）光谱反演均有良好表现（R²≥0.4144,RMSE≤65.4081）;（3）刈割利用下,C/P的光谱反演中BNPP表现良好（R²=0.9916,RMSE=7.0938）,PLSR次之,C/N光谱反演中仅RF表现良好（R²=0.7749,RMSE=0.3028）;（4）围封利用下,三类模型对C/N、C/P的光谱反演均有良好表现（R²≥0.4462,RMSE≤24.0289）,而N/P的光谱反演中仅PLSR表现良好（R²≥0.7172,RMSE≤0.8171）。本研究认为RF模型在呼伦贝尔温性草甸草原区具有更强的普适性。研究结果以期为基于高光谱反演的不同利用方式下温性草甸草原表层土壤碳氮磷定量反演提供理论支撑与技术支持。     

Long-term warming effects on root morphology, root mass distribution, and microbial activity in two dry tundra plant communities in northern Sweden

Effects of warming on root morphology, root mass distribution and microbial activity were studied in organic and mineral soil layers in two alpine ecosystems over>10 yr, using open-top chambers, in Swedish Lapland. Root mass was estimated using soil cores. Washed roots were scanned and sorted into four diameter classes, for which variables including root mass (g dry matter (g DM) m(-2)), root length density (RLD; cm cm(-3) soil), specific root length (SRL; m g DM(-1)), specific root area (SRA; m2 kg DM(-1)), and number of root tips m(-2) were determined. Nitrification (NEA) and denitrification enzyme activity (DEA) in the top 10 cm of soil were measured. Soil warming shifted the rooting zone towards the upper soil organic layer in both plant communities. In the dry heath, warming increased SRL and SRA of the finest roots in both soil layers, whereas the dry meadow was unaffected. Neither NEA nor DEA exhibited differences attributable to warming. Tundra plants may respond to climate change by altering their root morphology and mass while microbial activity may be unaffected. This suggests that carbon may be incorporated in tundra soils partly as a result of increases in the mass of the finer roots if temperatures rise.     

Linking leaf and root trait syndromes among 39 grassland and savannah species

Here, we tested hypothesized relationships among leaf and fine root traits of grass, forb, legume, and woody plant species of a savannah community. CO2 exchange rates, structural traits, chemistry, and longevity were measured in tissues of 39 species grown in long-term monocultures. Across species, respiration rates of leaves and fine roots exhibited a common regression relationship with tissue nitrogen (N) concentration, although legumes had lower rates at comparable N concentrations. Respiration rates and N concentration declined with increasing longevity of leaves and roots. Species rankings of leaf and fine-root N and longevity were correlated, but not specific leaf area and specific root length. The C3 and C4 grasses had lower N concentrations than forbs and legumes, but higher photosynthesis rates across a similar range of leaf N. Despite contrasting photosynthetic pathways and N2-fixing ability among these species, concordance in above- and below-ground traits was evident in comparable rankings in leaf and root longevity, N and respiration rates, which is evidence of a common leaf and root trait syndrome linking traits to effects on plant and ecosystem processes.     

围封对天山高寒草原4种植物叶片和土壤化学计量学特征的影响

以中国科学院巴音布鲁克草原生态系统研究站长期围栏内外的羊茅(Festuca ovina)、天山赖草(Leymus tiansecalinus)、二裂委陵菜(Potentilla bifurca)和鹅绒委陵菜(Potentilla anserine)4种植物叶片和土壤为研究对象,分析了放牧与围封对植物叶片和土壤C、N、P的化学计量特征的影响。结果表明,围封样地土壤养分浓度整体高于放牧样地(P<0.05),全氮(TN)浓度除外。围封显著增加羊茅叶片C、N浓度(P<0.05),对P浓度影响不显著;围封显著增加鹅绒委陵菜叶片的C浓度,但是显著降低叶片的N和P浓度(P<0.05),围封对天山赖草和二裂委陵菜养分含量影响不显著。围封显著增加鹅绒委陵菜C∶N和C∶P(P<0.05);围封显著降低羊茅C∶N、C∶P和增加N∶P(P<0.05);围封显著降低二裂委陵菜C∶N(P<0.05),对天山赖草的化学计量特征影响不显著。不同植物对围封的响应不同,意味着长期围封可能会改变天山高寒草原生态系统的结构。围封降低优势种(羊茅)的固碳能力,增加退化期出现的代表性植物(鹅绒...