准噶尔盆地伊犁郁金香稳定碳同位素组成变化特征

选取准噶尔盆地古尔班通古特沙漠南缘9个样地中的伊犁郁金香（Tulipa iliensis）自然居群,通过测定各居群中伊犁郁金香的稳定碳同位素组成（δ^13C）、叶片和土壤中全氮、全磷、全钾以及水分含量,分析伊犁郁金香δ^13C值与上述因子之间的相互关系。结果表明：不同生境间伊犁郁金香δ^13C值差异不显著,水分利用方式可能受其基因型的控制而较为保守,同时在一定程度上也受生长环境中环境因子变化的影响,因而会有小的变幅：除了土壤中全钾含量之外,伊犁郁金香的叶片全氮、全磷、全钾、叶片水分含量以及土壤全氮、全磷和土壤水分含量在不同生境间均存在显著差异;其中伊犁郁金香叶片和土壤中的全氮含量与δ^13C值呈显著正相关：随着该植物叶片和土壤中水分含量的下降,伊犁郁金香δ^13C值显著增大,水分利用效率（WUE）明显提高。说明伊犁郁金香δ^13C值是植物的遗传学因子和环境因子共同作用的结果,其叶片及土壤中的氮素含量和有效水分含量是影响伊犁郁金香δ^13C值的关键因子。     

甘南高寒草甸植物元素含量与土壤因子对坡向梯度的响应

通过测定甘南高寒草甸不同坡向条件下25科86种植物叶片氮(N)、磷(P)、钾(K)含量、有机碳(C)含量、叶片含水量和相对叶绿素(SPAD)值,以及不同坡向的土壤含水量、有机碳、全氮、全磷含量等土壤指标,分析了不同坡向植物叶片元素含量与土壤环境因子之间的关系。研究结果表明,在南坡-北坡梯度上,随着土壤含水量的增加,植物叶片P含量、叶K含量和叶片含水量显著增加,而相对叶绿素显著降低。土壤养分含量与植物叶片P、叶K含量和叶含水量显著正相关,与叶片相对叶绿素显著负相关。说明不同坡向条件下叶片养分含量受土壤因子的影响显著,土壤的水分及养分状况对植物叶片元素含量的贡献不同。土壤含水量是坡向梯度上影响植物叶片特征的最主要因子。坡向梯度上土壤含水量对植物叶片各种元素含量的影响和植物叶片含水量对不同土壤因子的响应模式支持了生长在南坡的植物能以提高水分和养分利用效率而适应南坡较为干旱和贫瘠的生境。     

桂林岩溶石山灌丛植物叶功能性状和土壤因子对坡向的响应

植物功能性状反映了植物对生长环境的响应和适应,是连接植物与环境的桥梁,研究植物功能性状特征及其随坡向梯度的变化规律,对认识不同微气候生境下植物群落空间格局形成及适应机制具有重要意义。以桂林岩溶石山灌丛植物为研究对象,分析了灌木群落水平上植物叶功能性状与环境因子关系随阴坡-阳坡梯度的变化规律。结果表明:比叶面积为阴坡大于阳坡,叶干物质含量和叶片厚度为阳坡大于阴坡;土壤含水量、有机质含量、总有机碳含量和有效氮含量为阴坡大于阳坡,土壤温度和土壤全氮含量为阳坡大于阴坡;多元逐步回归分析表明,影响群落水平植物叶功能性状的主要环境因子随阴坡-阳坡梯度而发生显著的变化。在阴坡上,对比叶面积影响显著的是土壤有效氮含量,对叶干物质含量影响显著的是土壤温度和土壤总有机碳含量。而在阳坡上,对比叶面积影响显著的环境因子是土壤含水量和土壤pH值,对叶干物质含量影响显著的环境因子是土壤全氮含量,对叶片厚度影响显著的环境因子是土壤温度、土壤全氮含量和土壤全磷含量。同一叶功能性状在阴坡-阳坡梯度上受到不同环境因子的控制,同时各叶功能性状又能够对阴坡-阳坡所处特殊生境产生一定的适应性。     

荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)叶片元素和水分含量与土壤因子的关系

通过测定中国境内荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)主要分布区21个自然种群407个植株叶片的氮(N)、磷(P)、钾(K)含量、有机质和叶片含水量,以及不同种群内土壤含水量、可溶性盐分含量、有机质、全氮、全磷含量等土壤理化性状指标,分析不同自然种群红砂叶片元素含量与土壤环境因子之间的关系.研究结果表明,随着不同土壤层含水量的增加,红砂叶片N含量和叶片含水量显著增加,而叶片K含量显著降低.土壤养分含量、可溶性盐分含量与红砂叶片P含量显著正相关,与叶片含水量显著负相关.随着土壤pH值的增加,红砂叶片N含量显著下降,叶片含水量显著增加.说明不同自然种群中红砂叶片养分含量受土壤状况的影响显著,不同土壤理化性状指标对红砂叶片元素含量的贡献显著不同.土壤水分含量是生境中影响红砂叶片特征的最关键因子,而红砂叶片含水量则最易受各种土壤理化性状的影响.生境中土壤含水量对红砂各种元素含量的影响和红砂叶片含水量对不同土壤条件的这种响应模式支持了红砂是一种以提高水分利用效率而适应于极端干旱生境的典型超旱生植物.     

重庆主城河岸带植物群落功能性状与土壤理化性质的关系

基于功能性状视角开展植物群落与环境关系的研究有助于揭示植物的适应策略。然而,目前关于城市河岸带植物群落功能性状的研究较少。为此选取10项植物功能性状指标和14项土壤理化性质指标,探究重庆主城3种生境类型河岸带(自然型河岸带(NRZ)、农耕主导型河岸带(FRZ)和开发建设主导型河岸带(BRZ))植物群落功能性状与土壤因子特征及互作机制。结果表明：(1)与NRZ生境相比,FRZ生境中的土壤速效磷、速效钾和氧化还原电位和BRZ生境中的土壤含水量显著偏高(P<0.05);FRZ和BRZ生境中的土壤pH值和全磷含量显著偏高,而土壤有机质、全钾和全氮含量显著偏低(P<0.05)。(2)与NRZ生境相比,FRZ生境中的比根长和比根表面积显著较高,茎干物质含量和叶干物质含量显著较低;BRZ生境中仅茎干物质含量显著较低(P<0.05)。(3)冗余分析结果表明,影响各生境类型河岸带植物群落功能性状的土壤因子不同,NRZ生境为土壤容重、含水量和硝态氮,FRZ生境为土壤铵态氮、全磷和有机质,BRZ生境则是土壤含水量、温度和速效磷。研究发现与自然状态相比,农业和建筑类型的人为干扰导致重庆主城河...     

羊草草原土壤微生物的分布及其与土壤因子间的关系

 本文较系统地研究了东北羊草草原土壤微生物的分布规律和环境因子对微生物分布的制约作用。结果表明：微生物的数量、生理群的数量及微生物总生物量在羊草和杂草群落土壤生境中均最高,而碱茅和碱蓬群落生境中最低,隐子草群落生境居中。土壤全磷、全氮、全钾、pH和活性有机质对微生物有较大的直接作用,通径系数为6.15—2.02。全氮—全磷、活性有机质-全磷、pH-全磷、pH-全钾、全钾—全磷、活性有机质—全氮、活性有机质—全钾和有机质—全氮之间的间接作用对微生物影响最明显,作用系数为5.94—2.90,其余因素的作用相对不显著。     

环境因子对太白山高山植被物种组成和丰富度的影响

高山植被是一类具有重要生态和经济价值的植被类型,了解其物种组成和丰富度与环境因子的关系对于该类型植被保护、管理以及植物资源合理开发利用策略的制订具有重要指导意义。基于太白山高山植被和环境因子野外调查及室内实验数据,采用CCA排序法探索了环境因子对物种组成的影响,偏CCA计算了各环境因子对物种组成的总效应和净效应,GLM回归模型拟合了物种丰富度对环境因子的响应。结果表明,13个环境因子共解释了物种组成变异的31.7%,其中海拔、坡度、土壤碱解氮含量、全磷含量、坡向、岩石盖度、p H值、土壤厚度、有机质含量、有效磷含量和全氮含量对物种组成的净效应达显著水平(P0.05),但其作用强度依次减小。GLM拟合结果显示,物种丰富度与环境因子存在4种显著(P0.05)关系,即物种丰富度沿海拔和土壤厚度梯度单调递增,沿坡度和土壤全氮含量梯度单调递减,沿坡向、土壤p H值、碱解氮含量和全磷含量梯度呈单峰分布,与土壤有机质含量和全钾含量呈倒单峰关系。在这些显著的环境因子中,海拔、土壤碱解氮含量,p H值、有机质含量和坡向解释的物种丰富度变异量最大。     

甘南高寒草甸微地形上植物叶片特征与环境因子的冗余分析

了解植物叶片性状的生态学含义,对于阐明不同自然环境下的群落构建途径,进一步揭示生态系统维持机制具有重要的理论意义。本研究通过测定甘南高寒草甸坡向梯度25科86种植物叶片稳定碳同位素、比叶面积、叶干物质量及叶片营养元素含量等叶片组成特征,分析不同坡向条件下植物叶片特征与环境因子之间的关系。结果表明,北坡-南坡梯度上,随着土壤含水量、土壤全磷、土壤有机碳、土壤速效氮、速效磷含量等养分的不同程度降低,土壤温度、光照度及pH值的增加,植物叶片相对含水量、叶片磷含量、比叶面积、叶片钾含量显著减少,而叶片干物质量、相对叶绿素含量及稳定碳同位素值显著升高。冗余分析结果表明,坡向梯度上土壤含水量、土壤全磷、有机碳及速效磷含量与植物叶片含水量、叶片磷含量、比叶面积及叶片钾含量显著正相关,与植物叶片稳定碳同位素值、叶片干物质量及相对叶绿素含量显著负相关。而土壤温度、光照度及pH值与植物叶片稳定碳同位素值、叶片干物质量及相对叶绿素含量显著正相关,与叶片含水量、叶片磷含量、比叶面积及叶片钾含量显著负相关。说明不同环境因子对植物叶片特征的贡献显著不同。其中土壤含水量、土壤全磷含量、土壤温度及pH值等是关键的限制因子。植物叶片性状特征对不同坡向条件下环境因子的这种响应模式反映了高寒草甸微地形生态系统的环境状况和稳定程度。     

疏勒河上游土壤磷和钾的分布及其影响因素

土壤中磷和钾是植物不可缺少的营养元素,研究它们的含量及其分布规律对高寒草地的可持续发展和区域土壤碳氮循环的认识均具有重要意义。以疏勒河上游13处生态观测样地(7种土壤类型)为研究对象,结合土壤有机碳、全氮、粒径和pH等理化性质和气象因子,分析了不同土壤类型表层和剖面中土壤磷、钾分布特征及其影响因素。结果表明:0—20 cm表层土壤全磷、有效磷、全钾和有效钾平均含量分别为(0.50±0.14)g/kg、(2.69±1.61)mg/kg、(14.84±0.59)g/kg和(151.03±117.57)mg/kg。表层土壤全磷含量与年均气温和土壤粉粒含量呈显著正相关,而与年均降水量呈显著负相关;表层土壤有效磷含量与有机质、全氮呈显著正相关;表层土壤有效钾含量与土壤粉粒含量和年均气温呈显著正相关。全磷、有效磷、全钾和有效钾密度主要集中在0—40 cm的土壤层,它们均随着土壤深度的增加而逐渐降低。不同深度土壤全磷的总密度与年均气温均呈显著的正相关,其相关系数随着土层深度逐渐增加。温度和降水是影响表层全磷含量和分布的主要环境因子;土壤全钾含量受成土母质影响,变异性不大。该区域土壤中有效磷和有效钾相对缺乏,草地管理措施是影响它们变化的重要因素之一。气温是该区域土壤全磷和全钾密度分布的主控因子。     

宁夏贺兰山青海云杉林藓类植物C∶N∶P化学计量特征

为探究山地森林生态系统藓类C、N、P化学计量学特征及适应机制,本研究沿海拔梯度在宁夏贺兰山青海云杉林设置15个样地,分析藓类地上组织C∶N∶P化学计量特征及其与环境因子的关系。结果表明：藓类植物地上组织C、N、P含量与海拔无关,且均值分别为336.67、20.31和0.66 mg·g^-1;地上组织N∶P均值为33.4,说明藓类植物生长受P限制。藓类植物地上组织中C含量与土壤全氮含量呈显著正相关,与土壤全磷含量呈显著负相关;藓类植物地上组织中N含量与土壤有机碳和土壤全氮含量均呈显著负相关。冗余分析表明,环境因子对藓类地上组织化学计量特征的解释率为48.5%,主要环境影响因子为郁闭度、土壤全氮、土壤全磷;高郁闭度对藓类植物的生长具有促进作用。     

Stable carbon isotope characteristics of desert plants in the Junggar Basin, China

Desert plants have unique strategies for survival and growth to cope with the limited water availability in arid regions. The stable carbon isotope (δ ¹³C) provides an integrated measurement of internal plant physiological and external environmental properties affecting photosynthetic gas exchange and water use efficiency. The δ ¹³C values of 84 species in the Junggar Basin were categorized into two groups (ranged from −30.1 to −23.3‰ for C₃ and −14.9 to −9.9‰ for C₄ species, respectively). No life form differences in δ ¹³C values were detected in C₃ (p = 0.78) and C₄ plants (p = 0.63). Small differences among life forms were observed in δ ¹³C values in C₄ species with shrubs slightly depleted (−13.3‰) relative to perennials (−13.1‰) and annuals (−12.5‰). These differences suggested that δ ¹³C value could not represent a plant functional group classification based on life forms in C₄ plants in extremely arid regions. Ephemerals are all using C₃ photosynthetic pathway and no significant differences (p = 0.92) in δ ¹³C values were observed between annuals (−26.5‰) and perennials (−26.4‰). The δ ¹³C values of Tulipa iliensis (an important ephemeral species distributed widely in the Junggar Basin) among nine natural populations were positively correlated with leaf (r ² = 0.46, p = 0.046) and soil (r ² = 0.67, p = 0.007) total nitrogen content, and negatively correlated with leaf (r ² = 0.48, p = 0.039) and soil (r ² = 0.79, p = 0.001) water content. This indicated that the variation in δ ¹³C values of T. iliensis was probably caused by both water availability associated stomatal openness and nitrogen availability associated photosynthetic capacity. T. iliensis is very sensitive to water and nitrogen availability in soil.     

沿土壤水分梯度黄囊苔草碳同位素组成及其适应策略的变化

 选取了内蒙古锡林河流域6个水分条件不同的典型植物群落,测定了各群落中黄囊苔草 (Carex korshinskyi) 叶片δ13C值、叶片含水量（LWC）及其种群特征的变化。结果表明：1）不同生境下,黄囊苔草叶片的碳同位素组成发生明显变化（变幅为1.8‰）。沿土壤水分梯度,随着土壤含水量的降低,黄囊苔草叶片δ13C值显著增大,水分利用方式更加保守。2）虽然不同生境下,黄囊苔草叶片含水量变化不大,但其叶片δ13C值与LWC表现出显著的负相关关系(p=0.051)。这表明黄囊苔草水分利用效率对其叶片水分状况变化的反应非常敏感。3）在不同生境下,黄囊苔草种群的植株高度、密度、地上生物量及其在群落中的出现频度明显不同。具有较高δ13C值的黄囊苔草种群在群落中出现的频度和地上生物量所占比例都显著增加。以上结果表明,生长在不同生境下的黄囊苔草种群能够通过改变其水分利用效率适应不同的土壤水分状况,使其在植物群落中表现出更强的竞争能力和生态适应性。     

不同林龄刺槐叶功能性状差异及其与土壤养分的关系

对不同林龄刺槐群落叶功能性状差异及其与土壤养分的关系进行研究,分析刺槐对黄土丘陵区土壤环境的适应策略.结果表明: 随林龄的增大,刺槐比叶面积、叶面积、叶片含水量、叶全氮含量及叶有机碳含量呈先增大后减小的变化趋势,且在30年林龄时达到最大值,分别为279.18 cm²·g^-1、12.33 cm²、0.09%、33.01 g·kg^-1、523.08 g·kg^-1.随林龄的增大,叶组织密度、叶全磷含量、叶厚度及气孔密度呈增大趋势,气孔长度及气孔宽度呈减小趋势.主成分分析表明,叶面积、比叶面积、叶全磷含量、叶片含水量、叶厚度及气孔密度均为刺槐叶功能性状随林龄变化的主要指标.各指标间呈一定的相关性,这表明刺槐能改变自身的形态结构,形成最佳功能组合以适应环境的变化.影响叶面积、叶片含水量、比叶面积及气孔长度的主要土壤因子是土壤全氮含量,影响气孔宽度、叶组织密度、叶厚度、叶全磷含量、叶全氮含量及气孔密度的主要土壤因子是土壤有机碳含量,这表明土壤全氮含量和有机碳含量是影响不同林龄刺槐叶功能性状的主要土壤因子.随林龄的增大,刺槐群落土壤养分得到改善,进而影响刺槐叶功能性状.不同林龄刺槐叶功能性状的差异反映出刺槐具有较强的叶片形态可塑性,有利于其适应黄土丘陵区的土壤环境.     

荒漠植物红砂叶绿素和脯氨酸累积与环境因子的相关分析

通过测定中国境内荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)主要分布区内21个自然种群407株叶片的叶绿素和脯氨酸含量,以及不同种群内土壤含水量、可溶性盐分含量、有机质、全氮、全磷含量等土壤理化性状指标,分析了不同自然种群红砂叶绿素和脯氨酸含量的变异特征以及影响其变化的主要环境因子.研究结果表明:红砂种群间叶绿素含量差异显著.土壤因子对叶绿素合成的影响较气象因子大,而土壤含水量和土壤全磷含量是导致不同红砂种群叶绿素含量出现明显差异的主要原因.红砂脯氨酸含量平均值显著高于盐爪爪、骆驼刺、芨芨草等其它荒漠物种,并且与叶片含水量和土壤含水量呈显著负相关,与土壤可溶性盐分含量呈显著正相关.红砂体内脯氨酸的累积是对干旱盐渍环境的适应性反应,与抗旱性和抗盐性之间存在着一定的关系.     

水分对敦煌阳关湿地芦苇叶片与土壤C、N、P生态化学计量特征的影响

土壤水分是影响干旱区植物养分吸收和利用策略的关键因子之一。研究不同水分梯度叶片与土壤生态化学计量特征,有助于揭示植物对环境变化的响应特征及生态适应性。通过野外调查与实验分析,对敦煌阳关不同水分梯度芦苇叶片与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其关系进行了研究。结果表明:(1)随土壤含水率升高,叶片C、N、P含量降低,叶片C/N、C/P、N/P升高。(2)随土壤含水率升高,土壤有机碳(OC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量及土壤N/P升高,土壤C/N降低,土壤C/P先升后降。(3)低水分梯度叶片N、C/N与土壤N、C/N显著负相关(P0.05),叶片C、P、C/P、N/P与土壤C、P、C/P、N/P无显著相关性(P0.05);高、中水分梯度叶片C、N、P与土壤C、N、P化学计量特征相关性均不显著(P0.05)。低水分梯度叶片受干旱胁迫和土壤养分制约,且能够保持较高的叶养分含量,体现了干旱区湿地植物异质生境下独特的养分调节机制。     

丛林式橡胶林内植物水分利用效率与叶片养分含量

选取西双版纳地区丛林式橡胶林为研究对象,以纯橡胶林为对照,分别在2016年干季(3月)和雨季(5、6、7月)进行取样,测定两个样地内植物叶片δ13C值,比较植物水分利用效率,测定叶片C、N、P含量,计算叶片N/P值,分析植物对养分的利用与竞争关系,并综合分析植物水分利用效率与养分之间的相关性。结果表明,干季橡胶树受到干旱胁迫,其水分利用效率显著高于雨季,此时叶片N、P含量也显著高于雨季;丛林式橡胶林内橡胶树水分利用效率低于纯橡胶林内橡胶树,叶片N、P含量和N/P值均高于纯橡胶林中橡胶树;两个样地内不同植物与不同时间的水分利用效率,叶片C、N、P含量和N/P值均存在显著差异;相关性分析表明,水分利用效率与叶片N、P含量呈正相关,与叶片C含量、N/P值呈负相关。因此,丛林式橡胶林内橡胶树能更好地应对干旱,具有较强的养分获取能力。该研究揭示了丛林式橡胶林内植物水分利用效率以及养分利用特征,表明丛林式橡胶林是一种值得推广的农林复合生态系统。     

鬼箭锦鸡儿叶片和土壤碳稳定同位素特征及其影响因素

为探究高海拔地区的植物碳(C)循环过程与其生境的关系,以生长在高山地区的豆科灌木鬼箭锦鸡儿为研究对象,沿着横跨我国东西部山区的样带采集35个样点的鬼箭锦鸡儿叶片和土壤样品,分析了鬼箭锦鸡儿叶片碳稳定同位素组成(δ¹³C)、土壤δ¹³C、叶片和土壤δ¹³C差值(Δδ¹³C)在不同采样点的特征及其与气候因子、叶片和土壤元素的关系。结果表明:鬼箭锦鸡儿叶片δ¹³C的变化范围为-30.9‰～-27.1‰,平均值为-28.4‰,土壤δ¹³C的变化范围为-26.2‰～-23.2‰,平均值为-25.3‰,Δδ¹³C的变化范围为2.0‰～7.7‰,平均值为3.1‰;叶片δ¹³C显著低于土壤δ¹³C,且随着叶片δ¹³C增加,土壤δ¹³C先降低后升高;叶片δ¹³C与生长季均温和叶片C含量呈显著负相关,土壤δ¹³C与相对湿度和最暖月均温呈显著负相关,与土壤碳∶氮(C∶N)呈显著正相关,随土壤C含量的增加土壤δ¹³C先降低后升高,Δδ¹³C与叶片C含量、土壤C含量和土壤C∶N呈显著正相关;气候因子对叶片δ¹³C和Δδ¹³C具有直接影响,同时也通过对叶片和土壤元素的影响,间接导致叶片δ¹³C、土壤δ¹³C和Δδ¹³C的改变。高海拔地区的气候因子、叶片和土壤元素共同影响鬼箭锦鸡儿的C循环过程。     

Variation in woody plant δ13C along a topoedaphic gradient in a subtropical savanna parkland

δ¹³C values of C₃ plants are indicators of plant carbon–water relations that integrate plant responses to environmental conditions. However, few studies have quantified spatial variation in plant δ¹³C at the landscape scale. We determined variation in leaf δ¹³C, leaf nitrogen per leaf area (N_area), and specific leaf area (SLA) in April and August 2005 for all individuals of three common woody species within a 308 × 12-m belt transect spanning an upland–lowland topoedaphic gradient in a subtropical savanna in southern Texas. Clay content, available soil moisture, and soil total N were all negatively correlated with elevation. The δ¹³C values of Prosopis glandulosa (deciduous N₂-fixing tree legume), Condalia hookeri (evergreen shrub), and Zanthoxylum fagara (evergreen shrub) leaves increased 1–4‰ with decreasing elevation, with the δ¹³C value of P. glandulosa leaves being 1–3‰ higher than those of the two shrub species. Contrary to theory and results from previous studies, δ¹³C values were highest where soil water was most available, suggesting that some other variable was overriding or interacting with water availability. Leaf N_area was positively correlated with leaf δ¹³C of all species (p < 0.01) and appeared to exert the strongest control over δ¹³C along this topoedaphic gradient. Since leaf N_area is positively related to photosynthetic capacity, plants with high leaf N_area are likely to have low p _I/p _a ratios and therefore higher δ¹³C values, assuming stomatal conductance is constant. Specific leaf area was not correlated significantly with leaf δ¹³C. Following a progressive growing season drought in July/August, leaf δ¹³C decreased. The lower δ¹³C in August may reflect the accumulation of ¹³C-depleted epicuticular leaf wax. We suggest control of leaf δ¹³C along this topoedaphic gradient is mediated by leaf N_area rather than by stomatal conductance limitations associated with water availability.