植物生态化学计量特征及其主要假说

植物生态化学计量学是生态化学计量学的重要分支, 主要研究植物器官元素含量的计量特征, 以及它们与环境因子、生态系统功能之间的关系。19世纪, 化学家们通过室内实验, 分析了植物器官的元素含量, 开始了对植物化学元素之间关系的探索。如今, 生态学家通过野外采样和控制实验, 探索植物化学元素计量特征的变化规律、对全球变化的响应以及与植物功能属性之间的关系, 促进了植物生态化学计量学的快速发展。该文在概述植物生态化学计量学发展简史的基础上, 综述了19世纪以来该领域的研究进展。首先, 该文将植物生态化学计量学的发展历程概括为思想萌芽期、假说奠基期和理论构建期3个时期, 对各个时期的主要研究进行了简要回顾和梳理。第二, 概述了植物主要器官的化学计量特征, 尤其是陆生植物叶片氮(N)和磷(P)的计量特征。总体上, 全球陆生植物叶片N、P含量和N:P (质量比)的几何平均值分别为18.74 mg∙g^-1、1.21 mg∙g^-1和15.55 (与16:1的Redfield比一致); 在物种或群落水平上, 叶片N和P含量一般呈现随温度升高、降水增加而降低的趋势。不同生活型植物叶片N和P计量特征差异明显, 尤其是草本植物叶片N和P含量高于木本植物, 落叶阔叶木本植物叶片N和P含量高于常绿木本植物。与叶片相比, 细根和其他器官化学计量特征研究较少。第三, 总结了养分添加实验对植物化学元素计量特征的影响。总体上, N添加一般会提高土壤N的可利用性, 使植物器官中N含量和N:P升高, 在一定程度上提高植物生产力; P添加可能会缓解过量N输入导致的N-P失衡问题, 提高植物器官P含量。但是, 长期过量施肥会打破植物器官原有的元素间计量关系, 导致元素计量关系失衡和生产力下降。第四, 梳理总结了植物生态化学计量学的重要理论、观点和假说, 主要包括刻画化学计量特征与植物生长功能关系的功能关联假说、刻画化学计量特征与环境因子关系的环境关联假说或理论以及刻画化学计量特征与植物进化历史关系的进化关联假说。最后, 指出了植物生态化学计量学研究中存在的问题, 展望了10个未来需要重点关注的研究方向。     

克里雅绿洲旱生芦苇根茎叶C、N、P化学计量特征的季节变化

旱生芦苇在水分限制、元素匮乏的环境条件下,经长期进化适应形成了自身独特的生理生态特征,研究其C、N、P化学计量特征随生长季节的变化规律有助于深入了解该植物生存和适应策略。系统分析了克里雅绿洲旱生芦苇根、茎、叶的C、N、P化学计量特征及其季节动态,深入探讨了不同生长季、不同器官以及两因素的交互作用对以上特征的影响。结果表明:旱生芦苇C、N、P含量均值分别为393.36、12.43、1.25 mg/g,C∶N、N∶P、C∶P均值分别为54.55、9.96、441.27。整个生长季内芦苇各器官间C、N、P平均含量的变化规律一致,为叶茎根,C、N、P化学计量比的变化规律不一致;芦苇C含量随生长季节的变化不断增加,N、P随季节的变化逐渐减少,C、N、P化学计量比随季节的变化规律也不尽相同。对芦苇C、N、P含量及其化学计量比整体变异来源分析显示,生长季节的变化对芦苇C、P、C∶N、C∶P变化的贡献大于器官间差异,器官间差异对芦苇N、N∶P变化的贡献大于生长季节的变化;说明芦苇生长发育过程中各生长季各器官对元素的吸收利用具有特异性。结合N、P元素含量及N∶P值的大小可知,研究区芦苇生长受到N、P共同限制,且更易受N元素的限制。     

茂兰喀斯特区68种典型植物叶片化学计量特征

研究茂兰喀斯特区不同功能(类)群植物叶片的养分含量及化学计量特征,揭示其在时间和空间尺度上的变化规律,阐明碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)等养分含量与C∶N∶P间的相互关系,探讨N∶P对该区域植物生长的指示作用,以期能够更深入的了解其养分利用状况及适生性,为喀斯特森林的稳定性及维持机制提供理论依据。以茂兰喀斯特区68种典型植物为研究对象,分别测定不同生长阶段植物叶片的C、N、P和K含量,并计算其化学计量比。结果表明:研究区68种植物分属40科62属;其叶片C、N、P和K含量的几何平均值分别为445.87 g/kg、17.32 g/kg、1.35 g/kg和9.86 g/kg,C∶N的算术平均值为26.93,C∶P、C∶K、N∶P、N∶K和P∶K的几何平均值分别为330.93、45.22、12.85、1.76和0.137;C与N呈极显著负相关,N与P、K以及P与K均呈极显著正相关,N与C∶P和C∶K、P与C∶N、C∶K和N∶K以及K与C∶N、C∶P和N∶P均呈极显著负相关,且它们之间均具有二次函数、指数函数或幂函数的非线性耦合关系;从变异程度来看,C含量为弱变异,N、P、K含量及各元素的化学计量比则均属中等变异或强变异。从植物不同生活型来比较,各生长阶段的C含量均表现为灌木乔木草本,N、P和K含量均为草本灌木乔木,各元素的化学计量比则均为乔木灌木草本。从植物不同系统发育来分析,各生长阶段蕨类植物的N、P、K含量均要高于种子植物,而各元素的化学计量比则正好相反。从不同生长阶段来看,各功能(类)群植物生长期(或生长盛期)的养分含量均要高于落叶期(或生长末期);乔木、灌木和草本等不同生活型植物落叶期的C∶P、C∶K、N∶P和N∶K均要高于生长期;蕨类植物各元素的化学计量比不同生长阶段间差异都不显著;而种子植物的C∶P、C∶K、N∶P和N∶K则均表现为落叶期生长期。对比我国其他地区及全国和全球尺度上的研究结果,该区域植物的生长发育易受N和P素的双重限制,但又因功能(类)群及生长阶段的不同其受限的养分元素也存在一定差异,体现了对高度异质的喀斯特生境不同的适应策略;而植物体内较高的K含量则可能是提高其自身抗性、适应恶劣环境的重要因素。减少人为干扰、加之适当的保护,在植物生长期配以适量的N素添加,有利于其更好的生长发育,有助于提高喀斯特森林生态系统的稳定性和抗干扰性。研究结果揭示了喀斯特森林植物的适生机制,对喀斯特森林的保护具有重要的指导意义。     

不同氮磷比处理对甘草生长与生态化学计量特征的影响

大气氮(N)沉降增加加速了生态系统N循环,导致生态系统磷(P)需求增加。开展不同N:P处理对荒漠草原植物生长和生态化学计量特征影响的研究,不仅可为预测长期大气N沉降增加条件下植物和土壤的相互作用提供新思路,而且可为全球变化背景下我国北方草地植被的可持续管理提供科学指导。该文通过2013–2014年针对甘草(Glycyrrhiza uralensis)设立的不同N:P的盆栽控制试验,研究了不同N:P处理对甘草生物量和碳(C)、N、P化学计量学特征(叶片、根系和土壤)的影响,比较了C:N:P化学计量学特征在叶片、根系和土壤3个库间的差异和联系,探讨了土壤C:N:P化学计量比对甘草生长和养分摄取的指示作用。结果显示:N:P的适当减小降低了土壤和甘草(叶片和根系)的C:P和N:P,提高了甘草地上和地下生物量,说明适量的P添加提高了土壤P有效性和甘草P摄取能力、促进了甘草生长和生物量积累。但过低的N:P处理(高P添加)使土壤C:P和N:P显著下降,抑制了甘草对N的摄取,从而不利于甘草生长;甘草叶片和根系(尤其叶片)C:N:P化学计量学特征均与土壤C:N:P化学计量学特征存在不同程度的相关性,意味着土壤C、N、P及其计量关系的改变会直接作用于植物。以上结果表明,适当的人为P添加可通过调节土壤和植物叶片C:N:P化学计量学特征,缓解土壤和植物间P的供需压力,从而减缓长期大气N沉降增加对荒漠草原群落结构的不利影响。     

塔里木盆地北缘荒漠典型植物叶片化学计量特征及其与土壤环境因子的关系

以塔里木盆地北缘胡杨、多枝柽柳、骆驼刺、花花柴和芦苇5种荒漠典型植物为研究对象,分析植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征,结合冗余分析探讨叶片元素化学计量特征及其与土壤环境因子的关系。结果表明,5种植物叶片C、N、P含量平均值分别为451.65、16.98和1.08 mg·g~(-1),均低于全球植物平均水平,植物生长倾向于受N和P共同限制。植物体内元素含量及其计量比在物种之间存在较大的差异,胡杨C含量较低,骆驼刺具有相对较高的N含量与N∶P值,芦苇和花花柴P含量最高。Pearson相关分析表明,叶片N与P含量之间呈极显著正相关,C含量与N、P含量的相关性则不显著。冗余分析表明,土壤含水量、盐度和pH值能很好地解释叶片化学计量特征的差异性,其中土壤含水量是叶片C、N、P含量及其化学计量比变化的主要驱动因子,土壤全N含量、全P含量、总溶解固体和有机C含量对叶片化学计量特征的影响相对较小。     

塔里木盆地北缘典型荒漠植物根系化学计量特征及其与土壤理化因子的关系

荒漠植物根系直接与高度盐渍化、严重缺水的土壤环境接触,是执行物质吸h收的重要营养器官,对其化学计量的研究有助于深入了解旱生植物功能特征和生存策略。以塔里木盆地北缘6种典型荒漠植物:甘草、芦苇、花花柴、骆驼刺、柽柳、盐爪爪为研究对象,分析植物根系化学计量特征,结合冗余分析探索其与土壤理化因子的相关关系。结果表明,研究区植物根系C、N、P含量分别为(443.62±70.84)mg/g,(7.44±3.59)mg/g,(0.46±1.92)mg/g;其中P的变异系数最大,C的最小;C/N、C/P、N/P的值分别为63.37、964.39、15.22,C、N、P含量及N/P值低于全球平均水平,C/N高于全球平均水平。通过冗余分析得出土壤理化因子对植物根系化学计量特征影响的重要性排序为:土壤含水量土壤电导率土壤P含量土壤C含量土壤N含量,即研究区土壤含水量与电导率是影响植物根系化学计量的重要因子。     

Biomass allocation and leaf stoichiometric characteristics in four desert herbaceous plants during different growth periods in the Gurbantünggüt Desert,China

荒漠草本植物是荒漠生态系统物种多样性的主体, 对其生物量分配及叶片化学计量特征随植物生长的变化规律的研究有助于深入了解荒漠草本植物生存策略和功能特征。该文选择古尔班通古特沙漠4种优势草本(2种短命植物, 2种一年生长营养期植物)为研究对象, 通过野外原位多时段取样, 对比研究了四者生物量分配、叶片N-P化学计量学随植物生长的变化特征, 以及二者之间的关系。结果表明, 在生物量累积过程中, 4种植物根冠比逐渐减小, 地上与地下生物量间的相关生长关系也发生变化, 其中琉苞菊(Hyalea pulchella)和角果藜(Ceratocarpus arenarius)的相关生长指数先增加后减小, 并趋于稳定, 而尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)和沙蓬(Agriophyllum squarrosum)的相关生长指数由小到大并趋于等速生长。琉苞菊叶片N、P含量呈逐渐增长趋势, 而另外3种植物呈下降趋势, 表明所研究的荒漠植物在生长过程中, 叶片N-P化学计量发生改变, 叶片化学计量特征与生物量指标的相关性较弱。     

青藏高原区域不同功能群植物氮磷生态化学计量学特征

生态化学计量学为揭示植物养分利用状况及植物对环境的适应策略提供了重要手段,研究不同功能群植物在区域尺度生态化学计量学特征中所产生的贡献,有助于揭示区域尺度植物元素特征的形成机制。已有研究多是从不同功能群植物元素生态化学计量学特征的比较上进行分析,未能对每种功能群植物元素含量随地理因子和气候因子的变化规律展开探讨。基于生态化学计量学理论,对青藏高原区域不同功能群植物(豆科、禾本科、莎草科、杂类草)叶片水平N、P元素含量随纬度、海拔、年降水量、年均温度的变化规律展开研究,探讨不同植物功能群在区域尺度植物生态化学计量学特征中所产生的贡献,尝试从植物功能群角度揭示青藏高原高寒区域N、P元素含量特征的形成机制。结果显示,1)不同功能群植物叶片元素含量差异显著,豆科植物N、P元素含量最高,禾本科植物N、P含量最低,N/P比值在不同功能群间差异不显著;2)随纬度变化,莎草科植物P元素及杂类草N元素含量变化显著;随海拔变化,豆科、禾本科植物及杂类草叶片N元素含量变化较为显著;随年降水量和年均温度的变化,杂类草和莎草科植物叶片N、P含量变化显著;3)莎草科植物N、P含量对纬度和降水的响应趋势与区域内所有植物叶片N、P含量对纬度和降水的响应趋势一致,豆科、禾本科及杂类草植物叶片元素含量对海拔和温度的响应趋势与区域内所有植物叶片元素平均含量对海拔和温度的响应趋势一致。研究表明,不同功能群植物元素特征对环境因子的响应不同,植物功能群组成对区域尺度植物生态化学计量学特征有重要作用,但在较大的植物结构层次上(如植物群落、生态系统、区域或全球尺度等),不同功能群植物之间的相互组合会抵消或掩盖掉某一类群的特性,从而对区域尺度植物元素特征的变化规律产生影响。     

滦河口典型盐生植物的生态化学计量特征研究

滨海不同湿地植物碳氮磷化学计量特征的系统研究,能够为湿地植物组成分析及植被恢复方法制定提供数据支撑。选取滦河口滨海湿地的典型盐生植物獐毛、盐地碱蓬、芦苇和柽柳为研究对象,分析不同植物及不同营养器官中C、N、P的生态化学计量特征。研究结果表明：4种植物的碳、氮、磷含量存在明显的种间差异（P<0.05）,碳、氮、磷含量均值变化范围为212.40~291.38、9.68~14.43、0.86~1.6 g·kg^-1,显示植物对养分利用的策略存在差异性。不同营养器官碳含量均为叶 > 根 > 茎,表明研究区植物净光合强度低,增长速度慢,具有较强的防御能力。獐毛、芦苇、柽柳的C：N值和C：P值均略低于全球平均水平22.5和232,研究区域整体上植物营养元素利用效率较低。4种盐生植物N与P之间显著正相关（P<0.01）,獐毛、盐地碱蓬、柽柳生长主要受到N的限制、芦苇的生长受P的限制。叶N、与叶P、根N、根C、根P之间显著正相关（P<0.01）,叶P与根N、根P呈正相关（P<0.01）,表明了植物营养器官根系和叶片在适应河口湿地盐碱环境具有较强的协调统一性,是盐生植物进行正常生长活动的有利保障。     

民勤荒漠区主要灌木叶片C、N、P化学计量特征的季节变化

为探究不同灌木叶片C、N、P化学计量特征季节变化规律,揭示荒漠植物对环境的适应策略,以民勤荒漠区4种主要灌木梭梭、沙拐枣、唐古特白刺、柠条锦鸡儿为研究对象,分析不同荒漠植物在生长季内叶片的C、N、P含量及其计量比变化特征。结果表明:(1)沙拐枣、柠条锦鸡儿叶片C含量显著高于唐古特白刺、梭梭(P<0.05),且唐古特白刺显著高于梭梭,沙拐枣与柠条锦鸡儿差异不显著;唐古特白刺叶片N含量显著高于其他3种植物叶片;唐古特白刺叶片P含量最高,并显著高于柠条锦鸡儿,但两者均与梭梭和沙拐枣差异不显著。(2)4种荒漠植物叶片C、N、P含量及其计量比各指标在生长季节内的变异系数表现为:P(28.34%)>C∶P(24.70%)>N∶P(19.07%)>N(17.49%)>C∶N(16.89%)>C(2.91%)。(3)C含量与N、P含量呈不显著正相关关系;除沙拐枣,其他叶片N含量与P含量呈显著正相关关系,4种荒漠植物叶片N∶P值的变化主要由P含量变化决定。(4)植物叶片C、N、C∶N、C∶P和N∶P含量的变异主要受植物种类影响,植物叶片P含量的变异主要受生长季节影响。研究发现,民勤荒漠4种灌木植物叶片C、N、P含量及C∶N、C∶P和N∶P在生长季内因物种而不同,它们在生长季内变异系数在植物种之间也存在差异。     

生态化学计量学特征及其应用研究进展

生态化学计量学已成为生态学研究的热点问题。作为一门新兴学科,综观国内外最新研究进展,相关研究目前尚存在着许多不足。基于此,从全球与区域尺度、功能群尺度及个体水平3个方面阐述生态化学计量学特征,从空间、时间、生境和植物类型等生物与非生物因素综述生态化学计量学特征的驱动因素。并讨论生态化学计量学特征在限制性养分判断、生态系统稳定性、生长率与C:N:P关系中的应用。     

全球变化背景下陆地植物N/P生态化学计量学研究进展

生态化学计量学理论最早应用在水生生态系统的研究中,但最近20年来在陆地生态系统中也开展了大量的相关研究,特别是关于全球变化背景下陆地植物N/P生态化学计量学方面的研究得到很大的发展,极大地丰富和提升了我们对陆地植物包括生态系统生态过程的认识。就全球变化背景下陆地植物生态化学计量学的研究现状进行了综述,同时以中国科学院华南植物园90周庆为契机,总结我们关于南亚热带森林植物生态化学计量学的研究工作,进而分析当前存在的一些问题并提出今后研究的发展重点,以期促进和推动我园和我国生态化学计量学相关领域的研究。     

中国典型生态脆弱区生态化学计量学研究进展

在人类活动和自然环境变化的相互作用下,生态脆弱区生态系统随之变迁,荒漠化、盐碱化、水土流失、植被生产力下降等是生态脆弱区面临的重要问题。生态化学计量学作为当前多学科交叉研究的热点领域,强调从生态系统能量与元素平衡角度,揭示元素生物地球化学循环和生态系统对环境变化的调控机制。为了促进对生态脆弱区碳（C）、氮（N）、磷（P）生态化学计量的深入理解,本文重点总结了近年来有关我国典型生态脆弱区植物、凋落物、土壤和土壤微生物量C、N、P生态化学计量及其对环境变化响应的研究成果,并展望未来研究方向,以期促进生态化学计量学的发展和生态脆弱区生态保护与恢复研究。研究表明,植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统C、N、P化学计量具有较强相关性,并受土壤因子、气候因子、生物因子和人类活动的显著影响。在生态脆弱区,我国北方荒漠及荒漠化地区由于较高的N∶P比值易受P限制,而青藏高原脆弱区、西南岩溶石漠化地区和黄土高原脆弱区等生态脆弱区更易受N限制;随着植被恢复,养分限制逐渐由N限制向P限制转变。生态脆弱区相对较低的养分含量和C∶N∶P比值或许可在一定程度上解释植被生产力较低的原因,而具有较高N、P化学计量内稳性的植物在贫瘠环境中具有较强竞争力和更高稳定性。今后可加强多尺度、不同生态系统植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统生态化学计量和长期、多因子交互控制实验的研究。     

土壤微生物生物量碳氮磷与土壤酶化学计量对气候变化的响应机制

微生物和土壤酶是陆地生态系统中生物地球化学循环的重要驱动力,深入理解微生物在生态系统中的调节作用以及气候变化过程中微生物量和土壤酶的响应机制是生态学领域关注的重要科学问题.本研究从气候因素角度出发,基于生态化学计量学理论,综述了微生物和土壤酶在陆地生态系统碳氮磷循环中的作用,以及土壤微生物生物量碳氮磷和土壤酶化学计量对气候变化的响应机制,即: 改变微生物代谢速率和酶活性;调整微生物群落结构;调整微生物生物量碳氮磷与土壤酶化学计量特征;改变碳氮磷养分元素利用效率.最后分析当前研究的不足,并提出了该领域亟待解决的科学问题: 综合阐明土壤微生物和土壤酶对气候变化的响应机制;探究土壤微生物和胞外酶养分耦合机理;深入探究土壤微生物量和土壤酶化学计量特征对气候变化的适应对策.     

鄱阳湖湿地优势植物叶片-凋落物-土壤碳氮磷化学计量特征

2013年11月初在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区,采集芦苇(Phragmites australis)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)、菰(Zizania latifolia(Griseb.))、灰化苔草(Carex cinerascens)、红穗苔草(Carex argyi)和水蓼(Polygonum hydropiper)等6种优势植物新鲜叶片、凋落物及表层0—15cm土壤样品测定了碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,以阐明不同物种、不同生活型间C、N、P化学计量差异,探讨化学计量垂直分异。结果表明:1)C、N、P含量变化范围分别为:叶片380.6—432.2 mg/g,15.3—32.6 mg/g和1.3—2.0 mg/g;凋落物345.4—416.1 mg/g,10.8—20.8 mg/g和1.1—1.7 mg/g;土壤15.0—38.1 mg/g,1.2—3.1 mg/g和0.7—1.1mg/g,不同物种间叶片、凋落物及土壤C、N、P含量差异显著,且叶片C、N、P含量显著高于凋落物与土壤。2)土壤C∶N、C∶P及N∶P值显著低于叶片与凋落物,且土壤C、N、P化学计量关系与凋落物更为密切,凋落物的C∶N、N∶P分别能解释土壤C∶N、N∶P变异的35%、18%。3)挺水植物与湿生植物之间叶片C∶N、N∶P值差异显著,C∶P则差异不显著,凋落物C∶N、C∶P与N∶P均未达到显著性差异。     

青藏高原高寒草地退化对土壤及微生物化学计量特征的影响

草地是我国陆地生态系统的重要组成部分, 具有重要的生产和生态功能。过去几十年来, 受气候变化和过度放牧等因素影响, 我国90%的天然草地发生不同程度退化。草地退化打破了土壤养分平衡, 影响草地生态系统的结构和功能。该研究以青藏高原高寒草地为研究对象, 基于三江源区多点采样和整个青藏高原高寒草地的meta分析相结合的手段, 解析了表层0-10 cm土壤和微生物碳氮磷含量及其化学计量特征随不同草地退化程度(未退化、中度和重度退化)的变化规律。结果显示, 草地退化整体上降低土壤有机碳、总氮和总磷含量及其化学计量比。土壤微生物碳氮含量随着退化程度的加剧而下降, 微生物磷含量不受退化的影响。微生物碳氮磷化学计量比沿退化梯度没有显著的变化规律, 且土壤和微生物元素化学计量比之间未呈现显著相关关系。以上结果表明, 草地退化致使土壤养分化学计量关系发生显著改变, 微生物群落自身却能维持一定的养分平衡。在长时间尺度上, 基于养分平衡的土壤质量提升技术可有效地促进退化高寒草地恢复, 改善其生态系统服务功能。     

不同基因型甘蔗种质资源的表型遗传多样性

植物的碳、氮、磷化学计量特征能反映植物对土壤营养元素的利用效率,岩溶区植物经过长期的进化形成了自身独特的生理生态和生态化学计量特征,通过岩溶区植物叶片碳、氮、磷化学计量可以揭示岩溶生态系统各组分之间的养分循环规律.该研究在桂林毛村岩溶区次生林中选择3个20 m×20 m 的样方,采用多元统计方法分析了岩溶区森林12种典型植物叶片共186个样品的碳、氮、磷的生态化学计量特征,研究它们之间的相互关系,探讨碳、氮、磷化学计量学在岩溶生态系统中的生态指示作用.结果表明：(1)虽然岩溶区石灰土氮和磷的含量较高,但由于其有效性低,植物对养分的吸收和利用缓慢,岩溶区石灰土植物的生长仍然受到 N 和 P 的共同限制;(2)由于岩溶区植物叶片中 N 和 P 的含量显著偏低导致较高的 C∶N 和 C∶P 值(C∶N 的平均值为80．86;C∶P 的平均值为639．65);(3)利用 N∶P＜14表明氮受限制,N∶P＞16表明磷受限制,14＜N∶P＜16表明 N 和 P 共同限制的标准判断植物叶片受 N 或 P 的限制在岩溶区不完全适合;(4)元素间相关性分析表明,叶片的 C 和 N 呈极显著负相关关系(P ＜0．01),C 和 P 呈显著负相关关系(P ＜0．05),N 和 P之间呈现极显著正相关关系(P ＜0．01).这体现了植物体内两营养元素含量需求变化的相对一致性.研究结果有助于了解岩溶区森林植物的适生机制及其生态地球化学过程,可为岩溶区生态治理提供理论依据.     

不同基因型甘蔗种质资源的表型遗传多样性

为探明甘蔗原种和地方种的遗传多样性和亲缘关系,以期筛选出优良甘蔗种质和优良杂交亲本.该研究对18份甘蔗原种和地方种的14个数量性状进行了表型遗传多样性分析.结果表明：通过14个数量性状的变异系数(coefficient of variance,CV)和性状之间的相关分析,18份甘蔗原种和地方种的数量性状遗传变异主要来自甘蔗蔗糖分、单茎重、叶宽、茎径和纤维分;对14个数量性状进行主成分分析提取获得了4个主成分因子,分别命名为“品质因子”、“生长因子”、“成熟度因子”和“光合因子”,主成分因子累积贡献率达83．482％;进一步通过对主成分因子开展综合评价分析,获得数量性状综合表型高于平均水平的10份材料,依次为 Sampana→甜圪塔→合庆草甘蔗→桂林竹蔗→坦桑尼亚→芒戈→古芝蔗→大岛再来→托江红→春尼;聚类分析基于不同的遗传距离可将18份种质聚为5个类别,潜在的优良杂交组合是 Sampana 和甜圪塔或 Sampana 和合庆草甘蔗,表明在甘蔗遗传育种亲本选择上既要考虑各性状主要因子的互补,又要保持一定的遗传距离.该研究认为,在甘蔗育种工作中,利用因子分析法进行表型遗传多样性分析,将更加有助于亲本和杂交组合的选择.     

地上枯落物的累积、分解及其在陆地生态系统中的作用

了解陆地生态系统地上枯落物的累积和分解过程对认识它的生态作用、通过管理地上枯落物调控陆地生态系统功能和服务有重要意义。综述了陆地生态系统地上枯落物的积累和分解过程及其影响因素,然后概括了通过这些过程地上枯落物所发挥的生态作用,最后,在全球变化背景下,基于当前研究进展提出陆地生态系统地上枯落物研究的前景。地上枯落物累积在时间尺度上一般遵循植物的生命周期,同时也受环境因子的调控。大的空间尺度上,枯落物累积主要受水热因子控制,伴随植被类型的变化,表现随纬度升高而减少的趋势。然而,在局域尺度内,枯落物累积除受水、热因子限制,还被群落结构、土壤条件、植食动物等因素影响,表现较大变异性。当前,人类干扰作为一个不可忽视的因素,正在强烈甚至不可逆转的改变地表植被覆盖和枯落物累积。地上枯落物的分解过程包括淋溶、光降解、土壤动物和微生物分解,这些过程同时进行并相互影响。尽管目前还不清楚,但区分这些分解过程和分解产物的去向对了解陆地生态系统物质循环有重要意义。枯落物分解首先被自身类型、化学组成、物种多样性决定,同时也受分解者群体、非生物环境影响。其中,枯落物分解与其化学特性、物种多样性及土壤养分状况的关系是研究的热点,也是广泛争议的焦点。通过累积和分解,地上枯落物对陆地生态系统有物理、化学、生物作用。目前,枯落物的物理和化学作用研究较为透彻,而由于受枯落物数量、环境条件、响应植物特征或一些有待挖掘的未知因素的共同限制,地上枯落物的生物作用,尤其对植物的作用在不同研究中仍没有达成普遍的共识。全球变化可能影响地上枯落物累积、分解和生态作用。在全球变化的背景,研究地上枯落物产量和性状变化、阐明枯落物分解的分室模型、继续分析枯落物性状和分解关系、深入揭示枯落物的生态作用及其制约因素,理解和预测地上枯落物数量和质量变化对陆地生态系统功能和服务的影响是必要的。     

Winter climate change in plant–soil systems: summary of recent findings and future perspectives

The winter climate is changing in many parts of the world, and it is predicted that winter climate change will modify the structure and function of plant–soil systems. An understanding of these changes and their consequences in terrestrial ecosystems requires knowledge of the linkage between above- and below-ground components as well as the species interactions found in plant–soil systems, which have important implications for biogeochemical cycles. However, winter climate-change studies have focused on only a part of the ecosystem or ecological process. We summarize here recent findings related to the effects of winter climate and its changes on soil nitrogen (N) dynamics, greenhouse gas (N₂O) emissions from the soil, N use by individual plants, vegetation development, and interactions between vegetation and pollinators to generate an integrative understanding of the response of the plant–soil system to winter climate change. This review indicates that the net effects on plants, soil microbes, pollinators, and the associated biogeochemical cycles are balanced among several processes and are highly variable depending on the context, such as the target species/functional group, original winter condition of the habitat, and type of climate change. The consequences of winter climate change for species interactions among plants, associated animals, and biogeochemical cycles are largely unknown. For further research, a large-scale comparative study to measure ecosystem-level functions is important, especially in less-cold ecosystems.