五种高山植物的个体生长在融雪梯度上的变化

在青藏高原东部的一个天然高山雪床,沿着融雪从早到晚的顺序设置3个融雪梯度部位,并对每个梯度部位的环境因子和5种典型植物的个体生长特征进行测量和比较.结果表明:3个梯度部位间的融雪时间、土壤含水量和地表温度日较差有显著不同,而土壤营养成分(总N、总P、总K、可溶性的N、P)及pH无明显变化.根据个体生长在融雪梯度上的变化趋势,5种植物可分为3种类型:第1类包括黑褐穗苔草(Carex atrofusca subsp. minor (Boott) T. Koyama)和西北黄芪(Astragalus fenzelianus Pet.-Stib.),其株高、单株叶数、单叶面积和地上生物量随融雪的推迟而增加;第2类包括斑唇马先蒿(Pedicularis longiflora Rudolph var. tubiformis (Klotz.) Tsoong)和川西小黄菊(Pyrethrum tatsienense (Bur. et Franch.) Ling ex Shih.),其个体生长随融雪的推迟而下降;第3类包括长叶火绒草(Leontopodium longifolium Ling),其个体生长特征基本不随融雪时间而改变.     

三江源区不同建植期人工草地甘肃马先蒿生物量分配

以三江源区不同建植期人工草地中典型杂草甘肃马先蒿为研究对象,以建植前为对照,比较建植期为5年、10年的垂穗披碱草人工草地中马先蒿形态特征、器官生物量和资源投资状况.结果表明:(1)甘肃马先蒿在不同建植期人工草地中个体形态特征如株高、花柱高、花数目存在显著差异,而根系长、分枝数、叶片数差异不显著;不同阶段各器官生物量发生改变,根系生物量、茎叶生物量、繁殖器官生物量变化差异显著,而总生物量无显著差异.(2)综合建植前与建植后5、10年这3个时期样地中甘肃马先蒿在形态特征与资源投资状况的变化特征发现:总生物量、茎叶生物量、繁殖器官生物量、花数都呈现先下降再上升的V"字形变化趋势,根系生物量、株高逐渐增大,而花序长度则持续下降;资源相对投资比例也随建植期的不同表现出明显的差异,地上部分和地下部分的相对投资随时间的增加而上升,繁殖投资则表现出逐年降低的趋势.(3)以总生物量为个体大小参数,在同一时期内甘肃马先蒿各器官的绝对生物量具有明显的大小依赖性,随着个体大小的增加,茎叶生物量、根系生物量和花生物量均显著增加.但不同建植期人工草地中各器官生物量的个体大小依赖性响应程度不同,其中茎叶生物量和根系生物量的大小依赖程度随建植年限的增加而增加,而花生物量的个体大小依赖性却随建植期的延长而减弱.     

3种高山植物的物候和种群分布格局在融雪梯度上的变化

在青藏高原东部的一个高山雪床,沿着融雪梯度分别设置早融、中间和晚融3个融雪部位,然后测定川西小黄菊（Pyrethrum tatsienense）、长叶火绒草（Leontopodium longifolium）和圆穗蓼（Polygonum macrophyllum）在3个融雪部位上的物候差异以及种群分布格局的变化。结果表明：从早融到晚融的梯度上,3个物种的物候期都不同程度地有所推迟。其中,开始生长的时间推迟12~14 d,始花期推迟6~8 d,盛花期推迟6 d左右,但同一种植物在不同的融雪部位上的衰老枯黄期趋于一致,这标志着在晚融部位同一植物的生长期要缩短。在种群层次上,长叶火绒草和圆穗蓼的分布格局随着融雪的推迟都发生了一定的变化,基本上表现为从早融部位的集群分布到中间或晚融部位的随机分布。川西小黄菊在各个融雪部位上都表现为集群分布,但集群的强度随融雪的推迟逐渐减弱。     

5种甘草属植物花序和种子生产的位置效应及繁殖资源分配模式初步研究

以种植于新疆石河子的光果甘草( Glycyrrhiza glabra Linn.)、胀果甘草( G. inflata Batal.)、乌拉尔甘草( G. uralensis Fisch.)、黄甘草( G. eurycarpa P. C. Li)和蜜腺甘草( G. glabra var. glandulosa X. Y. Li)为研究对象,对植株不同部位的花序数量、花序正常发育率、每花序单花数量和果穗干质量,以及植株不同部位和花序不同部位的生物量投入比、座果率、结籽率、种子投影面积和种子千粒质量进行测定;在此基础上,对供试5种甘草属( Glycyrrhiza Linn.)植物的繁殖资源分配模式和种子生产策略进行分析。结果表明：同一植株内,光果甘草、乌拉尔甘草、黄甘草和蜜腺甘草的花序数量、花序正常发育率、每花序单花数量和果穗干质量从植株下部到上部总体上依次递减,而胀果甘草植株不同部位间这4项指标总体上无显著差异。同一植株内,胀果甘草植株中部的生物量投入比和座果率均较高,但其生物量投入比、座果率和结籽率在植株不同部位间均无显著差异;而供试另4种植物的生物量投入比、座果率和结籽率从植株下部到上部总体上依次递减。同一花序内,胀果甘草花序中部的生物量投入比明显高于花序上部和下部,座果率从花序下部到上部依次递减,结籽率则在花序不同部位间无显著差异,而供试另4种植物的生物量投入比、座果率和结籽率从花序下部到上部总体上依次递减。供试5种植物的种子投影面积和种子千粒质量在植株不同部位间和花序不同部位间均无显著差异。综合研究结果显示：在资源竞争、结构效应和花粉限制的影响下,供试5种甘草属植物存在2种不同的资源分配模式和种子生产格局。其中,光果甘草、乌拉尔甘草、黄甘草和蜜腺甘草通过减少对晚发育的花或果实的资源投入来保障早发育的花或果实获得较多的资源,达到繁殖成功的目的;而胀果甘草则采取对花和果实随机败育的方式减小资源竞争的压力,这2种繁殖资源分配模式和种子生产策略对提高甘草属植物的繁殖成功率具有重要作用。     

荒漠草原土壤相对湿度对猪毛蒿表型可塑性的影响

猪毛蒿(Artemisia scoparia)为菊科蒿属草本植物,是一种适应性较强的广幅种。研究荒漠草原不同土壤相对湿度条件下猪毛蒿的表型可塑性,对认识异质生境下猪毛蒿的生存适应策略具有重要的生态学意义。结果表明:株高、茎粗、根长、根重和单株生物量均表现出随土壤相对湿度的增大而增加的趋势,对异质生境具有较强的可塑性,而根冠比则表现出相对的稳定性。植株不同部位生物量大小排序为:上部中部下部,且植株下部显著大于上部生物量(P0.05)。土壤相对湿度40%生境下的头状花序数量和重量显著高于土壤相对湿度30%和30%—40%生境。繁殖器官绝对投入量(lg R)随着个体大小(lg V)的增大呈极显著的增加(P0.001),繁殖阈值介于1.868—2.006 g。随着土壤相对湿度的增加,繁殖分配比例极显著增大(P0.001)。营养器官和繁殖器官生物量、头状花序重量和数量、地下生物量和地上生物量均呈极显著线性正相关关系(P0.001),存在正向权衡。单个头状花序重量并不随个体大小和头状花序数量的增加而发生显著变化(P0.05),且在不同土壤相对湿度和不同部位间均无显著差异(P0.05)。由此可见,猪毛蒿在异质生境下产生的可塑性是其生存繁殖的重要反应机制之一。     

不同生境下伊犁绢蒿构件生物量特征的研究

以新疆天山北坡荒漠草地典型植物伊犁绢蒿为研究对象,利用多因素相关性分析,从构件水平对不同生境条件下伊犁绢蒿地上与地下生物量构件结构、地上与地下生物量生长规律进行研究,揭示气象因素、土壤因素与地上生物量和地下生物量的关系.结果表明:随着生境中水分和热量条件的改善,伊犁绢蒿构件生物量特征在察布查尔县和奇台县之间存在极显著差异(P＜0.01);地上生物量主要受年均积温、年均降水量、土壤速效养分的正向影响,土壤总盐与地上生物量呈负相关,而地下生物量受年均积温影响较大;不同生境下构件组分对地上和地下生物量的分配率相似,地上都是茎＞花＞叶,地下都是主根＞侧根＞须根;地上和地下生物量随着茎干重和主根干重的增加而增加,其生物量与茎干重和主根干重有相同的物质生产和积累规律.     

新疆郁金香营养生长、个体大小和开花次序对繁殖分配的影响

植物有性繁殖与资源分配的关系研究对于揭示植物生活史特征及繁育系统进化具有重要意义。新疆郁金香(Tulipa sinkiangensis)是新疆天山北坡荒漠带特有的一种多年生早春短命植物。在自然生境中,该物种仅以有性繁殖产生后代,每株能产生1-8朵花,且不同植株上的花数及果实数以及花序不同位置上的花与果实大小明显不同。本文通过对新疆郁金香有性繁殖与营养生长及植株大小的关系以及花序中不同位置花及果实间的资源分配研究,旨在揭示营养生长、个体大小及开花次序对其繁殖分配的影响。结果表明:在开花和果实成熟阶段,新疆郁金香植株分配给营养器官(鳞茎和地上营养器官)与繁殖器官的资源间均存在极显著的负相关关系(P<0.01),说明其植株的营养生长与生殖生长间存在权衡关系。多花是新疆郁金香的一个稳定性状,其植株上花数目、花生物量、果实生物量和种子数量与植株生物量间均呈极显著的正相关关系(P<0.01),说明新疆郁金香植株的繁殖分配存在大小依赖性。在具2-5朵花的新疆郁金香植株中,花序内各花的生物量、花粉数和胚珠数、结实率、果实生物量、结籽数、结籽率及种子百粒重按其开花顺序依次递减,说明花序内各花和果实的资源分配符合资源竞争假说。植株通过减少晚发育的花或果实获得的资源来保障早发育的花或果实获得较多的资源,从而达到繁殖成功。     

陕北黄土高原铁杆蒿群落生物量初步研究

本文研究了陕北黄土高原森林区和森林草原地带分布面积广、在群落演替过程中具明显地位的铁杆蒿群落生物量,测定了地上和地下生物量的季节、空间和地带性变化。结果表明,铁杆蒿群落生物量季节动态明显,9月下旬地上和地下生物量均达峰值,分别为241.94g/m~2和1860.46g/m~2,地下生物量6月出现负值,这与植物生长发育阶段的物质运转有关。森林草原由于水条件的限制,地上和地下生物量均低于森林区。     

鄂尔多斯沙地油蒿群落生物量初步研究

 本文研究了鄂尔多斯沙地草原改良试验站颇具特色的油蒿群落生物量的季节变化和空间格局。结果表明：不同的油蒿群落类型生物量不同,以流动沙地最低,接近流沙地段的油蒿群落最大。油蒿群落地上生物量季节变化明显,9月中旬或稍后达到最大值。油蒿群落地下部分生物量以粗根为主,根量集中于表层,且随着深度的增加按指数形式递减。     

北京西部山区胡枝子种群研究:个体和构件生物量

通过对北京西部山区胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)种群个体和构件地上生物量进行系统研究。结果表明,种群(总和)个体和各构件地上生物量积累与年龄的关系均可用方程式Y=axb表示。不同种群的植株个体和构件生物量有显著性不同(P<0.05),在海拔910-1100m的山脊林缘的种群个体和构件地上生物量较其它种群大,植株地上营养构件的生物量比率较小,而繁殖构件生物量比率较大;不适生境中的种群则反之。种群个体生长和各构件生物量动态与环境条件关系密切。构件生物量比率也随着年龄的增长而有所变化。叶生物量比率随年龄增加而减小;枝构件生物量比率随年龄增加而增大;繁殖构件的生物量比率随年龄增加先增后减。依据相关指数R2,筛选各构件生物量估计的最优模型:枝、枝叶生物量和地上生物量均为m(DW)=a(D2H1)b,叶生物量和花果生物量均为m(DW)=a(D)b。     

不同光周期对德国鸢尾‘Royal touch’的花芽分化和光合作用的影响

以德国鸢尾‘Royal touch’为试验材料,研究了5种光周期对其花芽分化和光合作用的影响。结果表明:(1)短日照加速了植株花芽分化的进程,而长日照促进了单花序上花芽数目的增加;(2)长日照下植株单位叶面积的光合能力较强(;3)植株的花芽分化与其叶面积、叶干重、地上部分与地下部分的干重比值之间呈显著的正相关关系。这些结果说明了光周期对德国鸢尾‘Royal touch’花芽分化时间和数量的影响与光周期对其植株生物量和光合作用的影响有关。     

不同雪被厚度下典型高山草地早春植物叶片性状、株高及生物量分配的研究

在高寒生命带, 雪被作为重要的综合环境因子, 影响着植物的生理生态特征、种群动态及群落演替等过程, 进而作用于生态系统的功能与服务。通过在青藏高原东缘高寒草甸设置厚雪、中雪和浅雪3个地段, 选取早春开花的常见种紫罗兰报春(Primula purdomii)、甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)、高原毛茛(Ranunculus tanguticus), 研究了三种植物株高、叶片性状和生物量分配随雪被厚度的变化规律, 以及三者之间的关系。结果表明: 甘肃马先蒿和高原毛茛在生境状况较好的地段比叶面积相对较高, 紫罗兰报春由于具有根状茎和肉质根, 在厚雪地段比叶面积相对较小; 关于单个物种的地上-地下生物量的关系, 紫罗兰报春在厚雪和浅雪地段为完全一致的异速生长关系, 而甘肃马先蒿和高原毛茛在个别地段并无显著相关关系。总体而言, 三种植物整体样本的地上-地下生物量在不同雪被地段均为异速生长关系, 不支持等速生长假说, 并且地上生物量能够很好地解释地下生物量的变异; 功能性状和生物量指标间的相关性, 在紫罗兰报春和高原毛茛表现较好, 而在甘肃马先蒿表现较弱。植物对环境变化的适应具有一定的规律, 同时也表现出物种特异性。今后的研究中, 应注重构建植物适应环境变化的功能性状谱, 以更好地理解全球变化背景下植物功能性状的响应及其适应策略。     

Plant leaf traits,height and biomass partitioning in typical ephemerals under different levels of snow cover thickness in an alpine meadow

Aims In the cold life zones, snow cover is a comprehensive environmental factor that directly influences soil temperature, soil water content, light and nutrient availability. Plants in these zones develop a series of unique mechanisms involving phenological characteristics, reproductive strategies, physiology and morphology to adapt to environmental changes. This paper is focused on the responses of plant leaf traits, height and biomass partitioning to variations in snow cover thickness, in order to better understand the responses of plant functional traits and specific adaptation strategies under global climate change scenarios. Methods Three transects were established along a gradient of snow cover in an alpine meadow of Mt. Kaka, in the eastern Qinghai-Xizang Plateau. Primula purdomii, Pedicularis kansuensis and Ranunculus tanguticus, which are three widely distributed and dominant ephemerals, were sampled and studied, particularly at their blooming stages. Plant height, specific leaf area (SLA) and biomass partitioning were measured accordingly. Important findings The values of SLA in Pedicularis kansuensis and R. tanguticus were relatively greater under better soil conditions; it was smaller in Primula purdomii with thick snow cover. The relationship between aboveground biomass and belowground biomass in Primula purdomii was allometric at sites with both thick and thin snow cover. No significant relationships were found between aboveground biomass and belowground biomass in Pedicularis kansuensis and R. tanguticus at some individual sites. However, when samples of the three species were pooled, the relationships between aboveground biomass and belowground biomass were allometric at all sites, which did not support isometric scaling hypothesis. In addition, on sites with either thick or thin snow cover, aboveground biomass had greater rate of accumulation than belowground biomass; whereas on sites with medium snow cover, the rate of biomass accumulation was greater for belowground component than aboveground component. Functional traits and biomass variables were better correlated in Primula purdomii and Pedicularis kansuensis than in R. tanguticus.     

Linking species performance to community structure as affected by UV-B radiation: an attenuation experiment

Aims UV-B radiation is known to affect plant physiology and growth rate in ways that can influence community species composition and structure. Nevertheless, comparatively little is known about how UV-B radiation induced changes in the performance of individual species cascades to affect overall community properties. Because foliage leaves are primarily responsible for photosynthesis and carbon gain and are the major organ that senses and responds to UV-B radiation, we hypothesized that, under reduced UV-B radiation, species with larger leaf areas per plant would manifest higher growth rates and hence tend to improve their community status compared to species with smaller leaf areas per plant in herbaceous plant communities.Methods We tested this hypothesis by examining plant traits (leaf area per plant and plant height), plant growth rate (aboveground biomass per plant and plant biomass per area) and community status (species within-community relative biomass) for 19 common species in a two-year field experiment in an alpine meadow on Tibetan Plateau.Important findings Aboveground biomass per plant, as well as per area, progressively increased in a 39% reduced (relative to ambient) UV-B treatment during the experimental period. At the second year, 11 out of 19 species significantly or marginally significantly increased their plant height, leaf area per plant and aboveground biomass per plant. No species was negatively affected by reducing UV-B. As hypothesized, the increase in aboveground biomass per plant increased with increasing leaf area per plant, as indicated by cross-species regression analysis. Moreover, the change in species within-community status increased with increasing leaf area per plant. Our study demonstrates that UV-B radiation has differential effects on plant growth rate across species and hence significantly affects species composition and plant community structure. We suggest that UV-B radiation is an ecological factor structuring plant communities particularly in alpine and polar areas.     

鳗草在荣成天鹅湖不同生境中生长的适应性

鳗草在北半球温带海域广有分布,受到不同程度的人为干扰和环境胁迫,海草床面积急剧退化.为探讨鳗草对不同环境胁迫的适应性,于2014年11月—2015年10月对荣成天鹅湖草床的潮间带和潮下带的斑块区、鳗草草场边缘和鳗草草场内部4个生境的鳗草形态和繁殖能力进行了研究.结果表明: 叶长、叶宽、节间长度/直径、地上生物量/地下生物量和分枝频率在不同月份和生境间差异显著,其中除了分枝频率最大值出现在草场边缘(88.4%)外,其他各项指标的最大值均出现在草场内部(分别为78.54 cm、7.93 mm、7.03和3.88).地上生物量/地下生物量的可塑性指数在各站位均较高(0.77～0.92),叶宽的可塑性(0.41～0.64)略小.不同生境中单株鳗草佛焰苞数差异不显著,而单位面积的佛焰苞数差异显著,在草场内部偏向于克隆生殖,而在人为干扰较大的斑块区倾向于有性生殖.     

巴郎山高山及亚高山草甸花卉植物生物量海拔梯度格局

采用野外调查方法,研究卧龙巴郎山高山及亚高山草甸不同海拔梯度下花卉植物生物量的变化格局,并进行土壤因子分析,结果表明:花卉植物地上生物量随海拔的升高呈单峰曲线变化,在3500 m处达到峰值,花-果、茎、叶生物量的变化趋势与地上生物量一致;地下生物量随海拔的升高呈U型曲线变化.随海拔的升高,土壤酸性增强,水解氮和全钾含量显著升高,土壤有机质、全氮和有效磷的含量显著降低,花卉植物地上生物量随土壤pH值及全氮、速效钾含量的升高显著增大;地下生物量随土壤有机质、有效磷含量的升高显著增大,随全钾、水解氮含量的升高显著减小.     

土壤水分变化对长白山主要树种蒙古栎幼树生长的影响

选择长白山红松阔叶林主要优势树种蒙古栎为研究对象,人工控制3种施水量研究蒙古栎幼树形态、生物量效应和光合生理特征对土壤含水量变化的响应．结果表明,不同土壤含水量变化显著影响蒙古栎叶片、枝、根的生物量及其分配格局和叶片光合气体交换特征．水分胁迫改变幼树树冠结构,抑制幼树树高、地径、叶片大小、地上和地下生物量;同时,蒙古栎幼树根冠生物量比随着土壤水分含量的减少显著提高;供水量减少对幼树净光合速率、CO2利用率和碳利用率等特征有显著的负向影响;而叶片气孔导度、蒸腾速率和水分利用率对不同土壤含水量反应较复杂,只在土壤含水量较低时,幼树气孔导度、蒸腾速率明显降低,叶片水分利用率升高,表现出蒙古栎树种是干旱可变植物,长期水分胁迫可提高树种的耐旱能力．     

不同土壤养分水平下2种外来鬼针草和近缘本地种的比较研究

【背景】鬼针草属白花鬼针草和三叶鬼针草原产于热带美洲,入侵我国后给生态环境、农业经济等造成严重的危害和影响。目前,关于它们的研究主要针对单个物种。为了更好地理解这2种外来鬼针草的入侵能力和入侵机制,本文开展了这2种入侵种与近缘本地种之间的比较研究。【方法】通过盆栽试验,设置低肥和高肥2个养分水平,测量和计算2种外来鬼针草与近缘本地种金盏银盘在不同土壤养分水平下的形态和生长参数、生物量及其分配、繁殖持续期、单株种子产量以及表型可塑性指数等。【结果】在低肥条件下,除了繁殖持续期和种子产量外,2种外来种和本地种的大多数参数均无显著差异。但在高肥条件下,外来种白花鬼针草的总叶面积、比叶面积、叶面积比、繁殖持续期和种子产量明显高于本地种,而三叶鬼针草总叶面积、比叶面积、总生物量、相对生长速率却显著低于本地种。在对土壤养分的可塑性方面,白花鬼针草在株高、总叶面积、比叶面积、总生物量、叶面积比、相对生长速率、平均叶面积比和种子产量方面的可塑性均高于其他2种植物;三叶鬼针草与金盏银盘相比,大多数参数的可塑性指数较接近。【结论与意义】白花鬼针草是一种入侵能力很强的外来种。长的繁殖持续期和高种子产量是白花鬼针草和三叶鬼针草有别于本地种金盏银盘的重要入侵性状。本研究可为揭示三叶鬼针草和白花鬼针草的入侵机制和影响因素提供依据,并为入侵预测和控制提供基本资料。     

白刺花幼苗对不同强度干旱胁迫的形态与生理响应

为了探讨白刺花 (Sophora davidii (Franch.) Skeels) 幼苗对持续干旱胁迫的适应能力及对策,用盆栽方法人工模拟土壤干旱条件,设置土壤田间持水量 (WHC) 100%、80%、60%、40%和20% 5个干旱胁迫处理,研究了幼苗生长、生物量分配、水分利用效率 (WUE) 、叶形态解剖结构以及光合色素等在不同干旱胁迫强度下的变化特点.结果显示,胁迫处理96d后,100% WHC条件下白刺花幼苗的总叶面积、分枝数、基径及最大根长等均最大;80% WHC对幼苗产生了轻度胁迫,随着干旱胁迫强度的进一步增加,幼苗生长显著减小.干旱胁迫限制了新生叶发生与单叶面积扩展,导致冠层总叶面积减小,从而引起幼苗光合能力及生物量积累均降低.随着胁迫强度的增加,叶生物量所占的比例及叶面积/根生物量的比值都明显减小,而根生物量所占的比例增大,这说明叶生长对干旱胁迫反应比根更加敏感.另外,干旱胁迫下WUE随着生物量与耗水量的减小而降低,表明幼苗具有浪费型水分利用对策.叶绿素 (Chla、Chlb和Chla+b) 及类胡萝卜素含量 (Car) 都随着干旱胁迫增强而呈增大趋势,但Chla/b及 Chl/Ca变化趋势相反.干旱胁迫对叶片解剖结构影响较小,土壤水分减少时仅栅栏组织厚度略有增厚,海绵组织变薄.研究结果证明,60% WHC是幼苗生长、生物量积累、WUE和光捕获复合体活性受到明显抑制的干旱胁迫强度阈值;20% WHC胁迫处理对幼苗产生了严重危害.但是在实验过程中,即使在20%WHC条件下也未出现叶片凋落及幼苗死亡,表明当年生白刺花具有较强的干旱忍受能力,幼苗通过减小地上蒸发面积、增加地下生长及叶绿素含量等多种形态与生理策略适应干旱胁迫.