黄土高原草地植物多样性与群落稳定性的关系及其驱动因素

植物多样性对维持生态功能的稳定发挥具有重要作用。以黄土高原不同植被带草地为研究对象,基于野外调查和实验分析,探究黄土高原不同植被带草地植物多样性与群落稳定性特征和二者之间的关系以及影响因素。结果表明：黄土高原草地群落结构特征(地上生物量、地下生物量)与植物多样性具有明显的纬度分布格局,草地植物多样性和生物量均表现出自东南向西北沿森林草原带—森林带—草原带—草原荒漠带逐渐递减趋势。森林草原带草地植物多样性和群落稳定性显著高于森林带、草原带和草原荒漠带;植物多样性与群落稳定性之间存在显著正相关关系,可以作为衡量群落稳定性的指标,其稳定性大小表现为森林草原带>森林带>草原带>草原荒漠带。降雨量是影响植物多样性和群落稳定性的主要因素,并通过改变土壤含水量影响群落稳定性。研究结果揭示了草地植物多样性与群落稳定性之间的关系及驱动机制,为维持黄土高原草地生态系统的群落稳定性提供了科学依据。     

Effects of Robinia pseudoacacia on the undergrowth of herbaceous plants and soil properties in the Loess Plateau of China

刺槐对黄土高原林下草本植物及土壤性质的影响 外来物种刺槐(Robinia pseudoacacia)的引入会对林下草本植物、土壤性质及二者之间的相互关系产 生一定影响,且这种影响可能与植被带有关。然而,在黄土高原较大面积范围内,关于刺槐对林下草本植物和土壤影响的研究依然很少。我们以黄土高原草原带、森林草原带和森林带作为研究区,选择了两种冠层植物类型：刺槐林分和相邻的原生植被。我们测定了5个叶片功能性状：叶片碳含量、叶片氮含量、叶片磷含量、比叶面积和叶组织密度,并计算了群落功能多样性、物种多样性和群落加权性状值。研究结果表明,(1)与原生植被相比,3个植被带内林下草本植物群落的叶氮、叶磷和比叶面积的群落加权性状值均显著提高,而叶碳和叶组织密度的群落加权性状值显著降低。(2)物种多样性、功能多样性和群落生物量在草原带内呈下降趋势,在森林带内呈上升趋势,在森林草原带内差异不显著。(3)与原生植被相比,土壤有机碳和土壤全氮仅在森林带内显著减少。(4)林下草本植物群落特性与土壤之间的关系是受刺槐和植被带所依赖的。总的来说,刺槐对林下草本植物和土壤性质的影响与植被带密切相关。该研究结果对黄土高原人工植被恢复与重建的规划具有重要指导意义。     

青藏高原高寒草地和内蒙古高原温带草地主要双子叶植物叶片解剖特征的比较研究

青藏高原高寒草地和内蒙古高原温带草地同属中国地带性的草地类型.然而,主导它们的环境因子有所不同.前者主要受生长季低温的影响,后者主要受干旱的影响.发育在这两类草地上的植物,在解剖特征上有何共性和差异,目前少有报道,但却是理解植物适应环境的关键所在.本文通过对青藏高原高寒草地和内蒙古高原温带草地71个样地65种双子叶植物叶片解剖特征的研究,对比分析了不同科、属及不同生活型植物叶片对干旱环境以及高寒环境的适应特征,探讨了叶片总厚度、上表皮和下表皮厚度、叶肉组织厚度、叶肉细胞密度、叶肉细胞表面积和体积等多个解剖特征之间的关系以及气候因子(生长季温度、降水)对它们的影响.结果表明:(1)总体上看,青藏高原与内蒙古高原草地植物的叶片解剖特征存在显著差异,除叶肉细胞密度外,青藏高原高寒草地植物的叶片各组成部分厚度、叶肉细胞表面积和体积均大于内蒙古高原温带草地植物;(2)同一科属植物的叶片解剖特征在两地存在显著差异,并显示出与所有物种总体分析一致的规律;(3)在调查范围内,两地草本植物除叶肉细胞密度外,叶片各组成部分厚度以及叶肉细胞表面积、体积均显著大于木本植物;(4)叶片的各解剖指标间存在显著的协同变化:叶片总厚度,上、下表皮厚度,叶肉细胞厚度,叶肉细胞表面积和体积之间均呈显著正相关,而叶肉细胞密度与这些指标显著负相关;(5)总体上看,青藏高原和内蒙古高原草地植物叶片的解剖特征与生长季温度的关系比与生长季降水密切.因此,尽管青藏高原高寒草地和内蒙古高原温带草地在外貌上有趋同性,但叶片解剖结构有着显著差异,这可能是由于植物对环境的适应进化及(或)环境的筛选作用共同作用的结果.     

延河流域植物叶性状间关系及其在不同植被带的表达

以延河流域不同植被带的地带性植物群落为研究对象,对群落优势种和主要伴生种的6种叶片性状进行测定,分析这些性状及其关系随环境梯度的变化,以了解该区域植物对环境变化的适应策略.结果表明: 植物比叶面积(SLA)与叶组织密度(LTD)、叶片单位面积氮和磷含量均呈显著负相关,与单位质量叶片磷含量呈显著正相关;各性状间的尺度关系和生存对策在不同植被带不同,典型草原带和森林草原带植物LTD SLA的尺度依赖关系比森林带植物的强,而森林带植物叶片单位〖JP2〗面积N、P含量与SLA、LTD间的尺度关系较草原带更明显,植物对环境的适应策略发生了位移.在干旱贫瘠的草原带和森林草原带,植物以防御和抗胁迫策略为主,而在环境条件相对湿润、富养的森林带,植物以快速生长和资源优化配置策略为主.     

山东滨海盐碱地11个造林树种叶解剖特征对土壤条件的响应

叶片作为植物与大气环境连接的重要纽带,对逆境具有强烈的响应。基于叶性状探讨植物对环境的适应机制对盐碱地植物群落构建具有指导意义。该研究以山东省滨海盐碱地3种不同土壤条件下的11个造林树种为对象,通过对各树种叶解剖性状的测定分析,阐明叶片功能性状与盐碱地土壤环境的关系,以期为盐碱地植被修复与群落构建提供科学依据。主要研究结果:(1) 11个树种的叶片厚度较大,栅栏组织发达,紧密排列在叶肉近轴面,呈3–5层。各树种叶片的栅栏组织与海绵组织厚度比值(PT/ST)普遍较高但差异较大,可指示叶解剖特征在树种间的差异性。(2)不同树种的叶解剖结构在立地环境间具有显著差异, PT/ST可作为指示指标。(3)相关分析和冗余分析表明,树种叶片解剖结构与立地土壤条件具有密切联系。PT/ST与土壤理化性质相关程度高,且与土壤p H以及土壤电导率(25℃)均呈显著正相关关系,与土壤硝态氮含量呈显著负相关关系。叶片特征和叶脉特征可解释叶性状随环境变异约84%的信息量。综上所述,叶解剖结构与盐碱地土壤条件存在密切关系,基于叶解剖特征可进一步分析树种对盐碱环境的适应性,并为盐碱地植物群落构建的树种选择提供科学依据。     

陕北黄土高原优势植物叶片解剖结构的生态适应性

以陕北黄土高原地区7种优势植物为材料,比较了它们沟间地和沟谷地植株叶片解剖结构的差异,以揭示该地区优势植物对干旱强光照环境的生态适应性.结果表明:(1)7种植物各自具有抵抗黄土高原干旱强光照环境的特殊解剖结构:白羊草(Bothriochloa ischaemum)叶上表皮具有发达的泡状细胞,叶内具有花环结构;长芒草(Stipa bungeana) 叶上表皮下陷形成气孔窝,表皮下具有2至多层的厚壁组织;猪毛蒿(Artemisia scoparia)叶具有贮水组织、分泌组织和环栅型叶肉细胞;铁杆蒿(Artemisia sacrorum)叶肉全特化为栅栏组织;茭蒿(Artemisia giraldii)具有双栅型叶肉细胞和分泌结构;达乌里胡枝子(Lespedeza daurica)叶具有发达的粘液细胞;杠柳(Periploca sepium)叶表皮具厚蜡质层.(2)与沟谷地植物叶片结构相比,干旱强光照的沟间地植物叶片厚度、叶上表皮角质层厚度、栅栏组织厚度、贮水组织厚度增加,上表皮细胞体积、韧皮部面积增大,而木质部面积、木质部面积/韧皮部面积缩小.(3)叶片变异系数可反映植物适应环境的潜在能力,7种植物综合变异系数由高到低依次为猪毛蒿、铁杆蒿、茭蒿、白羊草、达乌里胡枝子、长芒草、杠柳.潜在适应能力最强的猪毛蒿已成为陕北黄土高原地区植被生态恢复的先锋物种之一.     

黄土高原4种植被带草本群落特征及其对降水变化的响应

以黄土高原草本群落为研究对象,选取陕西省榆林市榆阳区至延安市富县的4种植被带,测定草本群落物种多样性和生物量,结合研究区近20年的气象数据资料,分析4种植被带草本群落物种多样性和生物量的分布特征以及它们对降水变化的响应规律,以期为黄土高原植被恢复和水土保持生态建设提供参考。结果表明:(1)4种植被带草本群落Margalef指数、Pielou指数以及Shannon-Wiener指数均为草原-荒漠带数值最小,森林带数值最大,且都随着年均降水量的增加呈先增大后减小的变化趋势,最大值都出现在森林-草原带。(2)地上、地下和总生物量的大小顺序均为草原-荒漠带森林带草原带森林-草原带,它们随着年均降水量的增加呈"单峰曲线"的变化趋势,曲线的拐点都出现在森林-草原带;地下/地上生物量与年均降水量之间存在显著正相关关系。     

云南秋海棠属植物叶片横切面比较解剖研究

报道30种主产于云南的秋海棠属植物叶片的横切面解剖构造特征。采用常规石蜡切片法切片观察,结果表明:云南秋海棠属植物叶片薄、横切面均为异面叶、呈典型的阴叶结构,叶肉组织虽有栅栏组织和海绵组织的分化,但栅栏组织不发达,占叶肉组织的比例较小。表皮多为单表皮,极稀复表皮,表皮毛均由多细胞组成。气孔集中于下表皮,孔下室或下陷气孔特大、通气组织极发达;角质层形状多样,呈均匀增厚、瘤状和片状突起;叶绿体椭球形、数多、个体大,主要分布于叶肉组织,集中于栅栏组织。解剖构造特征在各分类组内呈现不完全一致性,而在相同茎的形态类型中有些较一致的特征,在不同种间解剖特征各有差别;根状茎和直立茎类型种类的横切面组织结构表现为表皮细胞壁外的角质层薄、栅栏组织与叶肉组织厚度比例较小等弱光照、湿生等适应性较弱的特征。球茎类型的种类表现为角质层较厚、栅栏叶肉组织厚度比例较大等适应略为干燥和较强光照的特征。     

山东滨海盐碱地11个造林树种叶解剖特征对土壤条件的响应

叶片作为植物与大气环境连接的重要纽带, 对逆境具有强烈的响应。基于叶性状探讨植物对环境的适应机制对盐碱地植物群落构建具有指导意义。该研究以山东省滨海盐碱地3种不同土壤条件下的11个造林树种为对象, 通过对各树种叶解剖性状的测定分析, 阐明叶片功能性状与盐碱地土壤环境的关系, 以期为盐碱地植被修复与群落构建提供科学依据。主要研究结果: (1) 11个树种的叶片厚度较大, 栅栏组织发达, 紧密排列在叶肉近轴面, 呈3-5层。各树种叶片的栅栏组织与海绵组织厚度比值(PT/ST)普遍较高但差异较大, 可指示叶解剖特征在树种间的差异性。(2)不同树种的叶解剖结构在立地环境间具有显著差异, PT/ST可作为指示指标。(3)相关分析和冗余分析表明, 树种叶片解剖结构与立地土壤条件具有密切联系。PT/ST与土壤理化性质相关程度高, 且与土壤pH以及土壤电导率(25 ℃)均呈显著正相关关系, 与土壤硝态氮含量呈显著负相关关系。叶片特征和叶脉特征可解释叶性状随环境变异约84%的信息量。综上所述,叶解剖结构与盐碱地土壤条件存在密切关系, 基于叶解剖特征可进一步分析树种对盐碱环境的适应性, 并为盐碱地植物群落构建的树种选择提供科学依据。     

青藏高原草地植物叶解剖特征

运用常规石蜡制片技术对我国青藏高原66种草地植物优势种的叶解剖特征进行研究,并分析了叶解剖特征与海拔、生长季降水及生长季均温之间的关系.结果表明:青藏高原草地植物叶片具有很多适应高寒环境的结构特征,如表皮层厚且表皮细胞大小差异显著,表皮毛等表皮附属物发达,异细胞丰富,通气组织普遍发达等;叶片各组成部分厚度的变异程度不同,其中海绵组织厚度变异最大,其次为上角质层、下表皮层、下角质层、上表皮层、栅栏组织,叶片厚度的变异最小;青藏高原草地植物叶片各组成部分的厚度存在协同进化,上下角质层厚度呈强烈正相关,海绵组织厚度与叶片厚度相关性最强;青藏高原草地植物叶片各组成部分的厚度与海拔、生长季降水、生长季均温3个重要环境变量呈较弱的相关性,总体表现为随海拔升高叶片各组成部分的厚度减小,而随生长季降水和生长季均温的增加叶片厚度增加.     

Variation in leaf traits at different altitudes reflects the adaptive strategy of plants to environmental changes

Leaf anatomical traits play key roles in plant functions and display evolutionary adaptive changes to suit the surrounding environment. To reveal the adaptive mode and mechanisms of plants in response to global warming, we analyzed leaf morphology and anatomical structures in three different species, Epilobium amurense Hausskn., Pedicularis densispica Franch., and Potentilla fulgens Wall. ex Hook., growing along an elevational gradient (3,000–4,600 m) in the Yulong Mountains. The results showed leaf length and width decreased, whereas leaf thickness increased with increasing altitude in all three species. Thickness of leaf upper epidermis, lower epidermis, palisade and spongy mesophyll, and main vein increased with rising altitude. Stomatal density in each species increased with rising elevation. These results illustrate that plants can adapt to the environmental changes that accompany high altitudes by decreasing leaf area and increasing leaf thickness, mesophyll tissue thickness, and stomatal density. Such morphological and anatomical plasticity would lead to lower transpiration rates, enhanced internal temperature and water status, and improved photosynthetic capability.     

长期不同放牧强度下荒漠草原建群种短花针茅(Stipa breviflora)叶片解剖结构变化

植物叶片解剖结构随放牧强度的变化而发生变化。以短花针茅荒漠草原长期(19年)固定监测放牧样地为研究区,以建群种短花针茅叶片作为实验材料,测量不同放牧强度(对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG))下短花针茅叶片保护组织、输导组织、机械组织、同化组织有关的14个解剖结构指标,分析短花针茅叶片解剖结构随长期不同放牧强度的变化,从生理角度探讨荒漠草原植物对长期放牧的适应及响应。研究结果表明：(1)叶片层次上,短花针茅通过增加其叶片横切面面积和叶厚度去适应放牧干扰;(2)保护组织方面,与对照区相比,重度放牧区角质层厚度增加,但未达到差异显著性(P>0.05),角质层厚度占叶厚度比例随放牧强度的增加整体呈增加趋势;(3)输导组织方面,木质部面积随放牧强度的增加呈下降趋势,而韧皮部面积、主导管面积、维管束面积等指标均随放牧强度的增加呈增加趋势,但没有达到显著性(P>0.05);(4)机械组织方面,厚壁组织面积和厚壁组织占叶面积比例均随放牧强度的增加呈增加趋势;(5)同化组织方面,随着放牧强度的增加,短花针茅叶片叶肉组织面积显著增加(P<0.05)。可见,...     

Leaf morphology of 40 evergreen and deciduous broadleaved subtropical tree species and relationships to functional ecophysiological traits

We explored potential of morphological and anatomical leaf traits for predicting ecophysiological key functions in subtropical trees. We asked whether the ecophysiological parameters stomatal conductance and xylem cavitation vulnerability could be predicted from microscopy leaf traits. We investigated 21 deciduous and 19 evergreen subtropical tree species, using individuals of the same age and from the same environment in the Biodiversity‐Ecosystem Functioning experiment at Jiangxi (BEF‐China). Information‐theoretic linear model selection was used to identify the best combination of morphological and anatomical predictors for ecophysiological functions. Leaf anatomy and morphology strongly depended on leaf habit. Evergreen species tended to have thicker leaves, thicker spongy and palisade mesophyll, more palisade mesophyll layers and a thicker subepidermis. Over 50% of all evergreen species had leaves with multi‐layered palisade parenchyma, while only one deciduous species (Koelreuteria bipinnata) had this. Interactions with leaf habit were also included in best multi‐predictor models for stomatal conductance (g_s) and xylem cavitation vulnerability. In addition, maximum g_s was positively related to log ratio of palisade to spongy mesophyll thickness. Vapour pressure deficit (vpd) for maximum g_s increased with the log ratio of palisade to spongy mesophyll thickness in species having leaves with papillae. In contrast, maximum specific hydraulic conductivity and xylem pressure at which 50% loss of maximum specific xylem hydraulic conductivity occurred (Ψ₅₀) were best predicted by leaf habit and density of spongy parenchyma. Evergreen species had lower Ψ₅₀ values and lower maximum xylem hydraulic conductivities. As hydraulic leaf and wood characteristics were reflected in structural leaf traits, there is high potential for identifying further linkages between morphological and anatomical leaf traits and ecophysiological responses.     

构树雌雄株叶片解剖结构特征的比较研究

为了研究雌雄异株植物构树（Broussonetia papyrifera（L.） Vent.）的性别差异,以其叶片为材料,采用石蜡切片法,对其主要解剖结构特征进行观察和比较。结果显示：（1）构树雌、雄株叶片解剖结构组成一致,均由表皮、叶肉组织和叶脉3部分组成。其上、下表皮均由一层细胞构成,具有较厚的角质层及丰富的表皮毛,叶肉中栅栏组织高度发达,此外,维管系统在叶中所占比例很大;（2）构树雌、雄株叶片细胞大小及厚度在各类型组织间存在一定差异,雄株叶片上表皮厚度、栅栏组织厚度、主脉维管束木质部厚度及维管束厚度均显著大于雌株叶片,且在栅海比、组织结构紧密度、组织结构疏松度和主脉维管束木质部面积占维管束的比例等方面也与雌株有极显著差异。研究结果表明构树叶片的解剖结构不仅具有旱生植物叶片的典型特征,而且还表现出明显的性别差异,这可能与构树雌、雄株的生殖分配有关。     

鹤山重建植被的几种优势种叶解剖学研究

对南亚热带鹤山恢复植被5种优势种湿地松（Pinus elliottii）,马占相思（Acacia mangium）,大叶相思（Acacia auriculaeformis）,九节（Psychotria rubra）和南洋楹（Albizia falcata）进行了叶解剖学研究。结果显示,变化表现在表皮角质膜的厚度、细胞壁的厚度和形状,叶肉组织中海绵组织和栅栏组织的分化,内皮层维管束的构造等。为以后进一步探讨植被恢复过程中叶解剖结构的变化提供了实验基础。     

真红树和半红树植物叶片性状的比较研究

红树植物是一类生长在热带、亚热带海岸潮间带的乔木、灌木或草本植物,根据其分布特征可分为真红树植物植物和半红树植物。为了探究两者对海岸潮间带高盐、高光和缺氧等环境的生态适应策略的异同,该文选取5种真红树植物植物[卤蕨(Acrostichum aureum)、木榄(Bruguiera gymnorrhiza)、老鼠簕(Acanthus ilicifolius)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、秋茄(Kandelia candel)]和4种半红树植物[银叶树(Heritiera littoralis)、水黄皮(Pongamia pinnata)、黄槿(Hibiscus tiliaceus)、杨叶肖槿(Thespesia populnea)]为研究对象,对叶片解剖和功能性状进行了对比研究。结果表明:(1)9种红树植物叶片的共同特征表现为均具有角质层、叶肉具有栅栏组织和海绵组织分化、气孔下陷等。(2)不同之处在于真红树植物植物叶片有蜡质层和内皮层、无表皮毛、气孔仅分布在下表皮,而半红树植物的叶片则较少有蜡质层,部分有表皮毛,无内皮层,气孔在上下表皮分布不完全一致。(3)真红树植物植物的气孔密度和比叶面积显著小于半红树植物(P<0.05),而叶片厚度、含水量、比叶重和鲜干重比则显著大于半红树植物(P<0.05)。以上结果说明真红树植物植物的叶片性状使其在维持盐度平衡及贮水保水能力方面强于半红树植物,从而能更好地适应海岸潮间带高盐环境。     

沙棘雌雄株叶片解剖结构比较研究

为了研究沙棘雌、雄株叶片的第二性征,本文采用石蜡切片法观察了沙棘雌、雄株叶片结构的差异。结果表明：（1）沙棘雌、雄株叶片均由表皮、叶肉和叶脉3部分组成,表皮均由1层细胞构成,表皮毛发达,上表皮有拟泡状细胞;叶肉栅栏组织与海绵组织分化明显。（2）雌株上表皮具更多的拟泡状细胞,其主脉韧皮部薄壁细胞及其下方的一些薄壁细胞含较多的后含物,下表皮的表皮毛更浓密;而雄株的叶片厚度、叶片上表皮厚度、栅栏组织厚度、栅栏组织厚度/海绵组织厚度均显著大于雌株,且其主脉维管束更发达。结果表明,沙棘雌雄株叶片解剖结构存在明显差异,这些差异是第二性征的表现,也是沙棘长期进化中形成的稳健的适应策略,可能有利于该物种的繁衍。