塔里木河上游典型荒漠植物叶片性状及其与土壤因子的关系

为了了解塔里木河上游地区荒漠植物叶片的功能性状及其对不同生境的生态适应性,以花花柴(Karelinia caspica)和骆驼刺(Alhagi sparsifolia)两种典型荒漠植物为研究对象,分析沙地和盐碱地等不同生境下两种荒漠植物叶片的结构性状和化学性状,并结合冗余分析探讨了其与土壤因子的关系。结果表明:(1)研究区花花柴、骆驼刺两种荒漠植物的叶厚度(LT)、叶面积(LA)、比叶面积(SLA)及叶组织密度(LTD)等结构性状在不同物种之间存在显著差异(P<0.05),而叶片有机碳(LOC)、氮(LN)、磷(LP)含量等化学性状在不同生境之间存在显著差异(P<0.05),其平均值分别为417.67g/kg、15.14g/kg及1.12g/kg,低于全球植物叶片平均水平。(2)在沙地和盐碱地等不同生境下两种荒漠植物叶片LA、SLA及LTD等均呈极显著负相关(P<0.01),LA和N/P是两种生境下植物叶片性状中综合排名前三的共同指标因子。(3)冗余分析结果表明,土壤因子中的土壤含水量(SWC)、土壤有机碳(SOC)和土壤氮(SN)对荒漠植物叶片性状变异起到了较好的解释。本研究表明不同荒漠植物在长期进化过程中形成了相对稳定的叶片结构性状特征,而叶片化学性状对生境土壤因子的变化则较为敏感。     

热带季雨林不同小生境大戟科植物幼树的叶片结构、耐旱性和光合能力之间的相关性

植物的叶片结构和功能性状受到自身、环境和系统发育的影响。该研究选取西双版纳20 hm²热带雨林动态监测大样地内18种分布格局不同的大戟科植物, 测量了幼树叶片的解剖结构、水分关系特征、最大光合能力和暗呼吸, 主要探讨了叶片结构对植物耐旱性和光合能力的影响, 耐旱性和光合能力之间的权衡关系, 以及环境水分条件对植物功能性状相关性的影响。结果表明: 1)生境内植物表现出一定的结构和功能的趋同性, 分布在山脊和山坡的种比沟谷种具有更强的耐失水能力; 2)去除了系统发育的影响后, 一些关键性状(特别是叶片密度和膨压丧失点时的水势、饱和渗透势等)之间存在跨生境尺度上的相关关系, 植物叶片结构同时影响了植物的耐失水能力和光合能力, 植物叶片自身的结构限制导致了植物的耐旱性(高的叶片密度、比叶质量)和光合能力(低的叶片密度、比叶质量)存在反向进化关系; 3)如果研究的植物类群亲缘关系较近, 传统的Pearson相关分析不能很好地揭示其性状间的相关关系, 因而必须采用系统发育独立对照差作相关分析。大戟科植物的结构和功能在水分梯度和光梯度上的生态位分化也从功能性状的角度为热带季雨林能维持高生物多样性, 保持植物物种长期共存提供了一个可能的解释。     

北京薹草属植物资源调查与园林应用评价

薹草属植物适合在城市园林中作为草坪地被植物应用,对恢复与改善生态环境具有重要作用。该文为了解北京市野生薹草资源,为薹草属植物新种质选育奠定基础,从2006年春季至2008年春季在北京20个区域进行薹草属植物资源调查、收集及园林应用评价。结果表明：薹草在北京地区分布较广,在山谷路旁、田边、山坡草地,疏林下、密林下和水边湿地不同生境类型均有分布,表现出耐荫、耐旱、耐瘠薄、耐水湿等适应性强的特点。共收集与保存了21种薹草属植物,并在田间小区观测其生长情况和物候期,通过抗逆性和质量性状综合评价,筛选出适于北京地区应用的3种草坪地被植物：青绿薹草、矮丛薹草、披针叶薹草。     

长白山针阔混交林不同演替阶段群落系统发育和功能性状结构

群落构建一直是生态学研究的热点,基于系统发育和功能性状量化生境过滤、竞争排斥以及随机过程在群落构建中的作用,能够深入理解群落构建机制。本研究以长白山针阔混交林不同演替阶段的3个5.2 hm~2样地(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始椴树红松林)为平台,基于被子植物分类系统Ⅲ(Angiosperm Classification System,APGⅢ)构建的系统发育树和7个关键功能性状(叶面积、比叶面积、叶片厚度、叶片氮含量、叶片磷含量、氮磷比、最大树高),结合环境数据,分析不同演替阶段群落系统发育和功能性状结构。研究表明:(1)各演替阶段7个植物功能性状都表现出显著的系统发育信号,表明植物功能性状受系统发育历史影响;(2)系统发育和功能性状结构在不同演替阶段和不同径级均为非随机状态。随着演替的推进群落系统发育和功能性状结构由聚集走向发散;随着径级的增加,系统发育和功能性状结构的聚集程度减小,表明随着演替阶段的进行和径级增大,竞争性排斥的作用逐渐明显;(3)各演替阶段系统发育和功能性状的周转都为非随机且不同因子对两者的解释力度存在差异。演替早期空间距离的解释力度小于环境距离,说明生境过滤在群落构建中的重要性,而在演替后期空间距离的解释力度大于环境距离,验证了扩散限制在群落构建中的重要性。     

10种茶藨子属植物导管分子形态特征及其生态适应性比较研究

利用光学显微镜和扫描电子显微电镜,以10种茶藨子属植物为研究材料,观察了其导管分子的形态结构。结果显示:(1)所研究的茶藨子属植物导管分子穿孔板为梯状穿孔板,且穿孔板上横隔分布的数量不同,端壁倾斜角度种间变化不大;(2)导管分子纹孔式样为互列式或兼有互列式和对列式,纹孔形状种间存在差异;(3)有的种类导管分子内壁有螺纹加厚或网状凸起。研究表明,不同生境下的茶藨子属植物导管形态与其生态适应性之间有较强的相关性,表现为湿生环境的物种导管较短,直径较宽;旱生环境的物种导管较长,直径较小;中生环境的居中。本文分析了茶藨子属植物导管分子形态特征的生态适应性。     

极端干旱区多枝柽柳叶片功能性状及其与土壤理化因子的关系

叶片是植物获取资源的重要器官，研究其功能性状与环境因子的关系，有助于更好地了解植物对环境要素变化的生态适应性。以塔里木盆地北缘不同生境下(绿洲、过渡带、荒漠)典型荒漠植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)为研究对象，分析其叶片结构和生理性状在不同生境间的差异，建立叶片性状与土壤理化因子的相关关系，解析荒漠植物的生态适应性并揭示影响荒漠植物叶片功能性状的关键环境因子。结果表明：(1)多枝柽柳叶片功能性状具有不同程度的变异，其中叶片面积变异幅度最大(40%),比叶面积、可溶性蛋白含量等变异幅度最小(均为15%)。(2)多枝柽柳叶片厚度和叶片面积等结构性状以及叶片可溶性蛋白、脯氨酸、淀粉含量等生理性状在不同生境中均具有显著差异(P<0.05),其中可溶性蛋白、脯氨酸含量均在荒漠生境中达到最高。(3)多枝柽柳叶片部分功能性状之间存在显著的相关关系，其中叶片厚度、淀粉含量等与叶组织密度呈显著负相关关系(P<0.05),而叶片厚度与淀粉含量之间、可溶性糖含量与非结构性碳水化合物含量之间均呈极显著正相关关系(P<0.01)。(4)通过RDA排序分析发现，土壤速效磷含...     

植物叶片功能性状及其环境适应研究

植物叶片是连接植物与外界环境的重要桥梁,其功能性状变化受外界环境和系统发育的共同影响。充分了解不同环境下叶片功能性状的变化对探讨植物对环境的适应性具有重要意义。本文阐述了叶片功能性状的类型及其功能意义,综述了影响叶片功能性状2个主要因素（环境因子和系统发育历史）的相关研究,探讨了叶片功能性状对植物适应环境的意义。最后,对叶片功能性状研究的现状及未来趋势进行了展望。     

石斛属植物叶片生物量与叶片养分含量间的关联进化

叶片生物量和元素含量是显著影响叶片生理功能的两类重要的叶片经济性状, 且二者紧密相关。然而过去的研究多数关注C、N和P三种元素含量, 而对其他元素含量关注较少。维管附生植物不能直接从土壤中吸收养分而经常遭受养分胁迫, 养分含量与生物量之间的协同关系在这类植物中表现得尤为突出。选择维管附生石斛属植物为研究对象, 应用系统发育独立对比分析, 检测了叶片生物量和元素含量的系统发育保守性以及这些性状间的关联进化。结果表明, 叶片干物质含量、比叶重、C含量、N含量、P含量以及C/N具有较强的系统发育信号, 并且叶片干物质含量和比叶重与这四个元素含量性状间存在较强的关联进化。另外, 经系统发育校准后, Ca含量和Mg含量间存在显著正相关; P含量与Si含量间存在显著正相关; Zn含量与N含量、N/P以及Mn含量间存在显著正相关, 而与C/N间存在显著负相关。结果为探讨维管附生植物叶片生物量和元素含量的主要影响因素, 以及从进化角度探讨二者在植物进化适应过程中的生态协同功能提供案例, 对进一步了解维管附生植物的功能适应性具有重要意义。     

基于系统基因组学分析揭示早期陆生植物的复杂网状进化关系

植物由水生走向陆生的进化过程中经历了非常复杂的演化,期间产生的大量基因的进化路线可能互不相同,因此仅仅使用系统发育树无法呈现真实的演化关系。系统发育网络图能够清楚地展示包括垂直演化和水平演化在内的复杂网状进化关系。本文选取莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)和4种陆生植物,利用系统基因组学的方法,筛选得到1,668个一对一直系同源基因,重新构建了陆生植物的系统发育网状进化关系。结果发现,使用不同的分析策略所得到的系统发育树不同;对1,668个基因单独分析,发现存在15种不同的拓扑结构;对5个物种筛选得到的直系同源基因进行系统发育网络分析显示,在非常稳健的系统发育网络图中,仅仅5个物种就存在9个不同的分离支,暗示着非常复杂的网状进化关系;而且藻类植物与苔藓植物和石松类植物的分离支之间差异很小,这可能是产生系统发育树冲突的原因之一,也暗示着早期陆生植物发生了复杂的辐射演化。     

青藏高原北部戈壁植物群落物种、功能与系统发育β多样性分布格局及其影响因素

戈壁荒漠广泛分布于全球干旱和极旱区域, 是我国陆地生态系统的重要组成部分。由于自然环境恶劣和交通条件限制, 目前有关戈壁植物群落物种、功能和系统发育等多维度β多样性形成机制的系统研究还很缺乏, 严重制约着对戈壁植物多样性维持机制的认知。本文以青藏高原北部61个典型戈壁生境植物群落为研究对象, 通过构建系统发育树和测量8个关键功能性状, 获取戈壁生境的物种、功能和系统发育β多样性, 比较3个维度β多样性格局与零模型的差异, 同时量化环境距离和地理距离对其的相对影响, 以探讨戈壁植物多样性的形成机制。结果显示: (1)戈壁植物的物种、功能和系统发育β多样性均表现出显著的距离衰减效应; (2)戈壁植物的物种、功能和系统发育β多样性均表现为非随机的格局; (3)由于功能性状趋同进化, 植物功能和系统发育β多样性变化趋势并不一致; (4)环境差异对植物3个维度β多样性均有着比空间距离更为重要的影响, 且土壤含水量、地表砾石盖度等局域生境因素的影响比气候更为强烈。以上结果表明, 戈壁植物的β多样性可能主要由局域生境过滤作用控制, 且不同维度的β多样性分布格局并不一致。     

基部被子植物气孔性状与叶脉密度的关联进化

植物叶片通过气孔的水分蒸腾散失和叶脉的水分供应达到水分平衡,而基部被子植物在进化过程中叶片水分供应和蒸腾散失是否达到平衡或关联进化还缺乏了解。本研究以11种基部被子植物为材料,测定了气孔密度、气孔长度、叶脉密度和叶片厚度4个叶片性状,并结合系统发育树,利用系统发育独立对比的方法分析这些性状之间的关联进化。结果显示：沿进化方向,气孔密度和叶脉密度逐渐增加,而气孔长度和叶片厚度有减小的趋势;无论是否考虑系统发育的影响,气孔密度都与叶脉密度呈显著正相关关系,说明二者之间存在关联进化,并证实了基部被子植物叶片水分平衡假说;气孔密度和长度、叶脉密度均与叶片厚度呈显著线性相关,但在去除系统发育的影响后这种线性相关关系不再显著,说明叶片厚度与其它三个叶片性状不存在关联进化。本研究结果还表明,叶片的水分供应和散失乃至CO2通透性的平衡主导着基部被子植物叶片结构和功能的进化。     

10 种茶藨子属植物导管分子形态特征及其生态适应性比较研究简

利用光学显微镜和扫描电子显微电镜,以10种茶藨子属植物为研究材料,观察了其导管分子的形态结构。结果显示：（1）所研究的茶藨子属植物导管分子穿孔板为梯状穿孔板,且穿孔板上横隔分布的数量不同,端壁倾斜角度种间变化不大;（2）导管分子纹孔式样为互列式或兼有互列式和对列式,纹孔形状种间存在差异;（3）有的种类导管分子内壁有螺纹加厚或网状凸起。研究表明,不同生境下的茶藨子属植物导管形态与其生态适应性之间有较强的相关性,表现为湿生环境的物种导管较短,直径较宽;旱生环境的物种导管较长,直径较小;中生环境的居中。本文分析了茶藨子属植物导管分子形态特征的生态适应性。     

基于系统发育及功能性状的不同坡向荒漠植物群落构建研究——以博湖县沙化封禁保护区为例

荒漠植物群落构建机制的研究有助于荒漠生态系统植物资源的保护及系统平衡稳定的维持。基于系统发育与功能性状相结合的方法,以博湖县沙化封禁保护区植物群落为研究对象,在研究区内纵向沙垄的不同坡向上(丘间、阴坡、阳坡)设置样方,进行植物群落物种功能性状和土壤因子的调查与测定,通过检验植物群落物种功能性状的系统发育信号,分析不同坡向植物群落物种系统发育结构和功能结构的表现模式,利用主成分分析(PCA)和线性回归模型(Linear regression model)筛选出影响物种共存的环境因子,进而揭示研究区干旱荒漠生态系统植物群落物种共存的驱动因素。结果表明：(1)研究区植被主要以耐旱的灌木和藜科草本植物为优势种;不同坡向土壤因子具有异质性,丘间、阴坡土壤养分、水分更为丰富。(2)研究区样地植物群落物种10个功能性状指标的系统发育信号K值均小于1,说明物种功能性状受系统进化影响较小,物种功能性状未表现出系统发育保守性。(3)不同坡向系统发育结构均趋于发散,限制相似性在植物分布中占主导作用;丘间和阴坡上较丰富的土壤肥力是物种功能结构发散的主要原因,阳坡物种功能结构表现为聚集效应,生境过滤为其驱动因素...     

鼎湖山季风常绿阔叶林两种优势树种的生境适应研究:叶片功能性状和水力结构特征

植物在长期的进化和发展过程中,通过与环境相互作用形成了适应环境的形态结构及生理特征,反映了植物适应环境的生态策略;在森林群落中,地形和土壤等的变异常导致生境的异质性,从而直接或者间接影响物种的分布格局。因此,在生境异质性较强的森林群落中,植物物种分布格局与其生态适应策略有何关系,是值得关注的问题。该文以鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林20 hm2监测样地为平台,针对两种常绿优势树种罗伞树(Ardisia quinquegona)和光叶山黄皮(Aidia canthioides),对比研究了两种植物的叶片功能性状和水力结构特征在山脊、山坡、山谷三种不同生境中的生态适应策略,以阐明物种分布格局与其生态适应策略的关系。结果表明:罗伞树主要是通过调整叶面积(LA)、木材密度(WD)及渗透调节来适应不同生境;光叶山黄皮主要通过调整比叶面积(SLA)、WD及渗透调节,采取养分有效保存(低SLA,高干物质含量)及慢生长高存活的策略以适应不同生境,适应环境能力更强,尤其是在山脊和山坡生境;而且影响两个树种叶片功能性状和水力结构的主导土壤因子有所不同。研究结果说明罗伞树和光叶山黄皮对山脊和山坡生境比山谷更为适应,但在叶片功能性状和水力结构特征方面的生境适应策略不同。     

内蒙古锡林河流域植物功能群组成及其水分利用效率的变化--依水分生态类群划分

依照植物水分生态类群,将锡林河流域主要植物种划分为6个植物功能群:呈生植物、中旱生植物、旱中生植物、中生植物、湿中生植物和湿生植物.沿土壤水分梯度,我们调查了8个植物群落的功能群组成及其δ13C值.结果表明:1)在水分状况不同的8个群落中,植物功能群的组成有很大差异.在较湿润生境中(沼泽化草甸和盐化草甸),湿中生和湿生植物成为优势种并构成地上生物量的主要部分;在干旱生境中(草甸草原、典型草原和退化草原),旱生和中旱生植物占绝对优势并构成群落生物量的90%以上;2)不同功能群δ13C值表现为:旱生植物(26.38‰)=中旱生植物(26.51‰)＞旱中生植物(-27.02‰)＞中生植物(-27.56‰)=湿中生和湿生植物(-27.80‰),表明随着不同水分生态类群所适应生境从干旱到湿润逐渐转变,植物的水分利用效率显著降低;3)在土壤水分状况不同的生境下,旱生植物始终维持相对较高的δ13C值和水分利用效率;而中旱生植物的δ13C值表现出较大的变化幅度,表明其对土壤水分的改变更敏感;4)旱生植物叶片脯氨酸含量最高;旱中生、中旱生和中生植物次之;湿中生和湿生植物脯氨酸含量最低.不同水分生态类群脯氨酸含量与其δ13C值和地上生物量呈显著正相关关系.     

热带珊瑚岛不同生活型植物叶片性状及其生态适应性意义

为探究热带珊瑚岛植物对高温、高光照、土壤贫瘠生境的适应性,对热带珊瑚岛不同生活型植物叶片功能性状及其生态适应策略差异进行研究。结果表明,不同生活型植物叶片全N、纤维素含量,C/N、水分利用效率和比叶面积存在显著差异;叶片功能性状间的显著相关性表明植物在资源分配和生长投资间存在权衡;不同物种在珊瑚岛生境中采取不同的生态策略,且呈现明显趋异性。在热带珊瑚岛植被恢复实践中,可优先选择的乔木树种为抗风桐(Pisonia grandis),灌木为银毛树(Tournefortia argentea),但同时要防范飞机草(Chromolaena odorata)、孪花蟛蜞菊(Wollastonia biflora)和南美蟛蜞菊(Sphagne- ticola trilobata)的扩张。     

裸子植物psbA基因分子进化式样的研究

为阐明裸子植物对陆生生境生态响应的分子机制,以新近的裸子植物分类系统为指导,基于psb A基因编码全序列对4亚纲53种代表植物进行分子进化分析。首先,依据"放松分子钟"模型重建裸子植物在时间尺度下系统发育关系;其次,采用6个模型(MEC/JTT、MEC/cp REV、M5、M7、M8、M8a)估测氨基酸位点ω值,并对各模型结果进行统计检测;随后,利用Bootstrap方法检PSBA蛋白内部氨基酸位点的共进化动态。结果表明,系统树提示的物种分化历程支持前期分类结果;光合系统反应中心核心PSBA蛋白有3个氨基酸位点(13、19和243)曾经受正选择压力;PSBA蛋白内部有多对氨基酸位点间构成了共进化网络。因此,psb A基因编码序列具有作为描绘裸子植物系统发育关系标记的潜力,PSBA蛋白部分位点经历了适应性进化,通过位点间共进化网络协同作用方式辅助裸子植物响应陆生生境。     

内蒙古锡林河流域植物功能群组成及其水分利用效率的变化——依水分生态类群划分

依照植物水分生态类群,将锡林河流域主要植物种划分为6个植物功能群:旱生植物、中旱生植物、旱中生植物、中生植物、湿中生植物和湿生植物。沿土壤水分梯度,我们调查了8个植物群落的功能群组成及其d13C值。结果表明:1)在水分状况不同的8个群落中,植物功能群的组成有很大差异。在较湿润生境中(沼泽化草甸和盐化草甸),湿中生和湿生植物成为优势种并构成地上生物量的主要部分;在干旱生境中(草甸草原、典型草原和退化草原),旱生和中旱生植物占绝对优势并构成群落生物量的90%以上;2)不同功能群d13C值表现为:旱生植物(-26.38) = 中旱生植物(-26.51) > 旱中生植物(-27.02) > 中生植物(-27.56) = 湿中生和湿生植物(-27.80),表明随着不同水分生态类群所适应生境从干旱到湿润逐渐转变,植物的水分利用效率显著降低;3)在土壤水分状况不同的生境下,旱生植物始终维持相对较高的d13C值和水分利用效率;而中旱生植物的d13C值表现出较大的变化幅度,表明其对土壤水分的改变更敏感;4)旱生植物叶片脯氨酸含量最高;旱中生、中旱生和中生植物次之;湿中生和湿生植物脯氨酸含量最低。不同水分生态类群脯氨酸含量与其d13C值和地上生物量呈显著正相关关系。     

青藏高原不同生境下湿生扁蕾(Gentianopsis paludosa)个体大小依赖的繁殖分配

植物对资源的投资和分配是生态学中的重要问题,它反映了植物应对环境变化时的生活史策略。选择青藏高原东缘同一海拔下的嵩草草甸(Kobresia sp.meadow)、金露梅灌丛(Potentilla fruticosa shrub meadow)以及草甸-灌丛交错带3种生境类型,并以3种生境下的湿生扁蕾(Gentianopsis paludosa)为对象,研究了其繁殖分配特征。结果发现:(1)在种群水平上,在生境从草甸经交错带到灌丛的变化中,湿生扁蕾个体大小和繁殖分配比例逐渐增加;3个种群湿生扁蕾的总花数目没有显著差异,但草甸生境湿生扁蕾的蕾期花数目显著高于灌丛生境,而果期花数目则显著低于灌丛生境;(2)在个体水平上,湿生扁蕾的繁殖绝对投入与个体大小显著正相关,且各种群植株都存在繁殖所需的个体大小阈值,而繁殖阈值在生境从草甸经交错带到灌丛的过渡中逐渐减小;湿生扁蕾的繁殖相对投入与个体大小负相关,但相关系数随着生境从草甸经交错带到灌丛的过渡中逐渐减小;各种群花数目与湿生扁蕾植株个体大小显著正相关。研究表明,湿生扁蕾的繁殖投资存在大小依赖效应,但生境差异会对其繁殖投资和生活史策略造成显著影响,而这种影响主要是由不同生境下自然条件的不同造成的。同时,资源分配也与湿生扁蕾的遗传特性和延迟自交的繁育系统特征有关。湿生扁蕾这种不同生境下个体大小依赖的繁殖投资差异是湿生扁蕾与其生境长期适应和进化(生境选择)的结果。     

克隆植物芦苇叶片功能性状对异质环境的响应

芦苇叶片功能性状的空间变化反映克隆植物的资源分配格局,而其与土壤环境因子的耦合关系体现了克隆植物对异质环境的生态适应策略。本研究以中国西北内陆湿地克隆植物芦苇为对象,分析了湿生生境、盐沼生境、荒漠生境条件下芦苇叶片功能性状及其对土壤环境因子的响应。结果表明: 从湿生生境到荒漠生境,芦苇叶片C、N、P含量分别下降7.2%、40.0%、64.1%,N、P利用效率增加,芦苇叶长、叶宽、叶面积、叶干重、比叶面积和叶厚度均表现出减小趋势。芦苇叶片功能性状间存在协同变化的特征,比叶面积与叶片营养元素表现出显著相关关系。土壤容重、盐分和水分分别是驱动湿生生境、盐沼生境和荒漠生境芦苇叶片功能性状变异的最重要的环境因子。