长白山不同海拔白桦幼苗移栽至同一生境的光合及反射光谱特性

环境是影响植物生理性状的主要因素之一,通过改变植物的生长环境来研究植物生理性状的改变是目前研究植物生理生态的热点,而高海拔地区多样的环境为研究物种适应环境变化提供了良好的实验条件。本研究通过移栽的技术手段,将分布在海拔750 m、海拔1200 m和海拔1400 m的3~5年生白桦幼苗移植到海拔750 m相同的林下环境条件下,将3种白桦移栽幼苗和野生白桦幼苗的光响应参数、光谱反射率以及光谱反射指数进行对比研究,分析移栽初期和移栽一年后植物生理性状的异同,探索白桦幼苗迁入新环境的适应性。研究结果表明:移栽初期,通过对比不同海拔来源的白桦移栽幼苗彼此之间各项生理性状以及与原海拔野生白桦幼苗的生理性状发现,包括最大净光合速率(A_(max))、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)在内的生理性状差异显著(P0.05),幼苗光谱反射指数差异性显著(P0.05)。经过一年的适应,不同海拔来源的白桦幼苗与移栽地海拔750 m野生白桦幼苗的生理性状之间差异不显著(P0.05),幼苗光谱反射指数差异性不显著(P0.05),而与原海拔野生幼苗生理性状之间差异显著(P0.05),幼苗光谱反射指数差异显著(P0.05)。在移栽初期,移栽幼苗的各项生理指标已经因环境的改变而发生变化,但仍保留原海拔野生幼苗的生理特性;移栽一年后,移栽幼苗逐渐适应环境,其相关生理性状发生改变,并趋同于移栽地野生白桦幼苗的生理性状。对比一个生长季前后白桦移栽幼苗生理性状的变化可以发现,白桦作为先锋种植物,在新迁入环境后具有良好的环境适应性,能通过调整生理性状适应新环境。研究对幼苗在林下的演替以及森林的更新具有借鉴意义。     

高山植物叶片δ13C的海拔响应及其机理

植物 1 3C的分辨研究已成为植物生态学和全球碳循环研究的核心问题之一。植物 1 3C的分辨是环境和生物因子共同作用的综合结果 ,海拔梯度变化不仅可以造成植物生存环境的变化 ,而且还可以造成植物形态和生理特征的变化 ,因此 ,高山植物 1 3C分辨随海拔的变化为深入揭示植物 1 3C分辨的环境和生物因子的作用机理提供了非常理想的研究条件。在简单介绍植物 1 3C分辨基本理论的基础上 ,对目前国际上高山植物 1 3C分辨的海拔响应研究进行了述评。重点介绍了随海拔变化的大气 1 3C组成、温度、气压、水分等环境因子和植物叶片的气孔导度、羧化效率、氮含量和叶肉细胞导度等生物因子对高山 C3植物 1 3C分辨的影响 ,指出高山植物 1 3C分辨的海拔响应机理仍存在一些不确定性 ,为国内相关研究的开展提供了一定参考     

高山植物叶片δ 13C的海拔响应及其机理

植物13C的分辨研究已成为植物生态学和全球碳循环研究的核心问题之一.植物13C的分辨是环境和生物因子共同作用的综合结果,海拔梯度变化不仅可以造成植物生存环境的变化,而且还可以造成植物形态和生理特征的变化,因此,高山植物13C分辨随海拔的变化为深入揭示植物13C分辨的环境和生物因子的作用机理提供了非常理想的研究条件.在简单介绍植物13C分辨基本理论的基础上,对目前国际上高山植物13C分辨的海拔响应研究进行了述评.重点介绍了随海拔变化的大气13C组成、温度、气压、水分等环境因子和植物叶片的气孔导度、羧化效率、氮含量和叶肉细胞导度等生物因子对高山C3植物13C分辨的影响,指出高山植物13C分辨的海拔响应机理仍存在一些不确定性,为国内相关研究的开展提供了一定参考.     

羌活光合作用日变化及其与生理生态因子的关系

以大田引种栽培的羌活植株为材料,用Li-6400便携式光合作用测定系统原位测定自然条件下生长的羌活孕蕾期叶片的光合速率光响应、净光合速率及生理生态因子日变化,并通过相关分析、通径分析和逐步回归分析探讨净光合速率与生理生态因子的关系.结果表明:(1)羌活净光合速率(P_n)、 蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)日变化均呈双峰曲线,其净光合速率具有典型的"午休"现象,并主要由非气孔限制因素造成;(2)影响羌活叶片Pn日变化的主要决定生理因子是G_s,主要限制因子是胞间CO_2浓度(C_i);主要决定生态因子是空气相对湿度(RH),限制因子是气温(T_a); G_s是影响净光合速率最重要的生理生态因子.研究发现,羌活有较强的适应弱光环境的能力,属于阳性耐荫植物,宜选择海拔和荫蔽度均较高的环境进行引种驯化栽培,以利于其生长和存活.     

陆地生态系统植物的氮源及氮素吸收

氮是植物生长发育所必需的营养元素,也是其主要的限制因子之一.陆地生态系统植物所需氮的来源及植物对氮素的吸收利用均受控于其种类和生长环境.环境条件的改变,一方面可能改变植物生长区原有氮的形态、浓度、赋存方式等,从而改变氮对植物的供给状况;另一方面可能引起植物生长区土壤质量、水分利用状况、光照等的改变,从而产生耦合现象,直接影响植物的生理生态特性,使植物对氮素的吸收利用发生改变,导致植物生长区的种群类型及物种多样性发生改变,并直接影响到生态系统的功能及演替.本文主要对陆地生态系统中高等植物生长发育所需氮素的来源及植物对氮素吸收利用过程中的影响因素进行了综述和讨论,并结合国内外在该领域的研究现状对其研究前景进行了展望.     

锡林郭勒草原自然保护区土壤动物初步调查

土壤动物的生存、活动与栖息地环境密切相关。一方面栖息地生态因子决定着土壤动物的生存与活动;另一方面,土壤动物对土壤有机质的改变、土壤微生物的生存、植物的生长等诸生态因子的变化起着一定的促进作用。因此随着草原生态系统研究的日趋深入,土壤动     

杨树生理生态指标与环境因子之间相关性分析

为了揭示杨树生理生态指标与环境因子间综合复杂的关系,找出重要指标,在适宜土壤水分、中度干旱和严重干旱3种土壤水分条件下研究水分胁迫对杨树生理生长变化的影响;在人工控制条件下,研究叶片净光合速率(Pn)、叶片气孔导度(Gs)随光合有效辐射(PAR)和CO2浓度变化的反应关系;在中度干旱条件下,通过直接相关和综合相关分析,揭示各指标间相互影响的复杂关系。结果分析表明,水分胁迫对杨树生理生长变化有显著影响,是主要因子。在中度干旱条件下,对杨树有重要影响的因子依次为:光合有效辐射(PAR)、CO2浓度、大气温度(Ta);能够反映杨树生理生态特性的重要指标依次为:耗水量、蒸腾速率(Tr)、呼吸速率(R)和净光合速率(Pn).由此获得基本结论:杨树的生理生长变化受土壤水分、光合有效辐射(PAR)、大气CO2浓度和大气温度等多个环境因子的综合影响极其显著,其生理生长变化特征也宜采用多个指标来反应。直接相关分析不足以反映它们间的复杂关系,综合分析优于直接相关分析,分析方法科学合理,值得研究推广。     

植物生态化学计量内稳性特征

化学计量内稳性是生态化学计量学研究的核心概念之一,是指生物在面对外界变化的时候保持自身化学组成相对稳定的能力,其反映了生物对周围环境变化作出的生理和生化响应与适应。通过研究植物生态化学计量内稳性,有助于深入了解植物对环境的适应策略和生态适应性,以及植物化学计量内稳性与生态系统功能的关系,但目前关于植物生态化学计量内稳性的研究较少。已有的研究结果表明:不同物种或功能群由于其生长策略不同而具有不同的生态化学计量内稳性特征;同一物种的不同器官、不同生长阶段以及不同元素的内稳性存在较大的差异。该文对植物生态化学计量内稳性概念、内稳性指数的测算方法,不同植物物种或功能群、不同器官、不同生长阶段内稳性特征,以及植物内稳性与生态系统结构、功能和稳定性的关系等方面进行了综述,并结合现已开展的工作,对有待进一步拓展的相关植物生态化学计量内稳性研究领域进行了展望,以期为促进国内相关研究工作的开展提供参考。     

城市地表硬化对植物生理生态的影响研究进展

城市地表硬化是城市发展和扩张的主要表征之一,也是影响城市生态环境及植物生理生态的重要原因。在分析城市地表硬化引起植物生态因子变化的基础上,重点综述了地表硬化对植物气体交换、水分平衡、养分循环等生理生态过程的影响,归纳了不同地表硬化性质、气候季节变化、植物类型以及群落结构等因素对地表硬化景观植物生理生态影响的差异。探讨了目前该领域研究中存在的问题,并提出今后研究建议,以期为优化城市生态用地结构,提高城市植物的生态系统服务,改善城市和人居环境提供一定的科学依据。     

加拿大一枝黄花在安徽合肥的入侵生态因子分析

【目的】研究加拿大一枝黄花入侵区域的入侵格局,分析其入侵性与当地生态环境之间的关系。【方法】通过随机布设样地方法量化了该植物入侵区域的海拔、坡度、植物群落等22个生境因子,并进行主成分分析。【结果】(1)加拿大一枝黄花生境的22个生态因子所含的生态信息可用6个综合因子表征:土壤肥力因子、土壤理化因子、植被因子、复合因子、干扰因子和光源因子;(2)加拿大一枝黄花的发生频率与速效钾、样地中植物总株数、杂草盖度、有机质、植物种数、海拔、坡度、乔木高度、乔木大小、土壤含水率等生态因子呈正相关,但是与水源距、土壤有效磷、土壤全磷、土壤pH呈负相关。【结论】加拿大一枝黄花入侵可能与当地自然环境中的某些生态因子密切相关,生态因子可能对其入侵成功产生抑制或促进作用。本研究有助于明确加拿大一枝黄花入侵的生态因子,为该入侵植物的有效防治提供一定的理论依据。     

庞泉沟自然保护区华北落叶松林的自组织特征映射网络分类与排序

自组织特征映射网络（SOM）是新近引入植物生态学的分析方法,对复杂问题和非线性问题具有较强的分析和求解功能。本研究应用SOM分类和排序研究了庞泉沟自然保护区华北落叶松林。研究结果表明,SOM将120个样方分为7个植物群落类型,分类结果具有明确的生态意义;样方和物种在SOM训练图上呈现一定规律的分布;7个群落类型各有其分布范围和界限,揭示了群落间的生态关系。在此基础上,通过引入一种在SOM训练图上可视化环境因子梯度的方法,能够较好地完成样方、物种和环境因子相互关系的分析,揭示了海拔是影响该区华北落叶松林生长和分布的最主要因子。生态分析表明SOM分类和排序是一种有效的梯度分析方法,适用于表征生态特征和探索群落和环境相互关系的研究。     

低压环境中植物的生长特性及适应机理研究进展

在低压受控生态生命保障系统中, 植物是关键的生物部件。在低压环境中, 植物会面临与常压不同的总大气压力(总压)、O₂分压和CO₂分压等大气环境条件。虽然植物在一定的低压环境中能完成完整的生长周期(从种子到种子), 但为了适应新的大气环境条件, 其生理生态特性均会发生改变。该文综述了低压对植物种子萌发、植株形态结构、生长特性、根系养分吸收、植株营养品质、叶片气体交换和乙烯(C₂H₄)释放的影响, 以及低压环境诱导的植物基因表达和相应的调控机理等, 从不同角度阐述了低压环境对植物生长的影响及植物对低压环境的适应机理, 并指出了将来需要进一步开展的试验研究方向。     

光谱分析在植物生理生态研究中的应用

本文介绍了光谱分析技术在植物生理生态研究中的应用。通过分析植物叶片和冠层的反射光谱特征,可以快速、无损伤地研究不同环境条件下植物的各种色素含量、叶黄素循环组分、营养状况、水分状况、光能利用效率、植被盖度以及冠层结构等生理生态特征,此外光谱分析还能用来监测湖泊、河流中水华的发生和分布、研究生态系统中CO_2和H_2O的通量以及各种逆境胁迫和放牧等对植物生长的影响。     

克氏针茅物候对气候变暖和水分变化的响应及其光合生理生态机制

物候对气候变化具有重要指示作用,然而现有研究主要关注植物物候变化与环境因子的关系,对于物候变化的生理生态机制研究较为缺乏。基于内蒙古自治区克氏针茅草原红外线辐射增温与控水相结合的原位模拟试验资料,探究了克氏针茅物候变化的光合生理生态机制及其对水热环境因子的响应。研究结果表明：（1）增温使克氏针茅返青期和抽穗期提前2.8 d和7.8 d、枯黄期推迟6.8 d;水热协同作用主要影响抽穗期,增温增水（气候暖湿化）较增温减水（气候暖干化）提前7.4 d。（2）增温增水使得克氏针茅返青期和抽穗期的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著高于增温减水,而对水分利用效率的影响则相反（P<0.05）,增温增水与增温减水对克氏针茅枯黄期的光合生理生态特征影响无显著差异。（3）净光合速率是影响克氏针茅物候变化的决策因子,温度是影响克氏针茅植物返青期和枯黄期的限制因子,水分则是影响克氏针茅植物抽穗期的限制因子。研究发现克氏针茅物候与其光合生理生态特征和环境因子密切相关,研究结果可为植物物候模型发展和物候机理研究提供理论支撑。     

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。     

当前植物生理生态学研究的几个热点问题

简要介绍了最近国内外植物植物生理生态学的几个热点问题,这些问题主要围绕着人类活动影响造成的几大重要环境因子改变而可能导致的植物植物生理生态变化展开,包括CO2浓度升高、紫外辐射增加,温度变化,强光、盐生环境扩大化等;部分工作探讨已经存在的特殊生境下的植物生态适应。其中,围绕着陆地生态系统的碳平衡是最为热门的话题之一。虽然以CO2浓度升高主题展开对C3和C4植物的影响研究依然是众多刊物发表生理生态学原始论文的重要内容,一些特殊功能如CMA植物的响应引起了人们的兴趣,植物对于紫外辐射的生理生态响应有望成为新的研究热点,研究手段的完善以及实验材料的改进是最近植物植物生理生态学不断出新成果的重要原因之一,如稳定同位素技术的应用、野外FACE实验、叶绿素荧光技术等使一些机理性问题不断被揭示出来。     

内蒙古典型草原克氏针茅与冰草的生存策略

在内蒙古自治区多伦县中科院植物所生态恢复试验站,选择优势种克氏针茅(Stipa krylovii) 和冰草（Agropyron cristatum）,使用Li-6400便携式光合测定系统观测光合生理生态特征的生长季变化(DOY155-265)。结果表明：水分是本区域植物生长的最重要的限制因子。冰草与针茅受5cm和20cm表层土壤含水率的影响较大。水分是本区域植物生长的最重要的限制因子。冰草与针茅受5cm和20cm表层土壤含水率的影响较大。植物的光合速率和蒸腾速率受自身的气孔导度限制,光合速率和蒸腾速率随气孔导度的增大而增大,冰草这一特征较为明显,即冰草对环境响应更为敏感。作为优势种冰草和针茅的生态适应策略并不相同,针对当地现有环境条件,针茅更具生存优势。随着全球环境变化,干旱胁迫对草原生态系统产生了重大影响,使得这些地区成为响应环境变化的敏感区域,通过对半干旱温带草原优势种克氏针茅和冰草对光、水等环境资源的利用及之间的关系研究,有助于我们对全球环境变化提出本区域合适的应对策略。     

青藏高原东缘野生暗紫贝母生物量分配格局对高山生态环境的适应

从时空尺度研究了青藏高原东缘野生暗紫贝母(Fritillaria unibracteata)生物量分配特征对高山环境条件的生态适应。通过海拔梯度、群落类型、群落盖度、群落透光率4个变量的分析, 间接探讨了高山环境条件下水分、热量、光照和土壤养分等主要环境因子对暗紫贝母生物量分配的影响, 并主要研究了海拔梯度这一综合要素的生态效应。同时, 从时间尺度上研究了暗紫贝母不同生活史阶段的生物量分配模式, 以期了解不同发育阶段高山植物对于环境要素的适应特征。研究结果表明: 1)在一定的空间范围内, 4个环境变量中仅海拔梯度对暗紫贝母单株鳞茎生物量及总生物量的影响差异显著, 且生物量积累随海拔升高而减小。2)在空间尺度上, 海拔梯度为野生暗紫贝母生长的主要限制因子, 表明在高山地区热量条件对植物生长具有明显的制约作用, 同时不同生活史阶段的暗紫贝母其生物量分配模式对海拔梯度的响应也存在着一定的差异。2年生贝母的鳞茎生物量分配随海拔升高而降低, 叶生物量分配随之增加。3年生和4年生贝母鳞茎及叶生物量分配在不同海拔梯度上比较稳定, 而茎生物量分配随海拔升高而降低, 有性生殖(花)分配则随之而增加。各生活史阶段植株根生物量在不同海拔梯度上分配稳定。3)在时间尺度上, 不同生活史阶段贝母生物量分配模式存在显著差异。根和茎生物量分配随生活史阶段的增加而显著增加, 而鳞茎和叶生物量分配则随之显著减少。单株鳞茎生物量在3年生阶段达到最大。     

天山中段南坡巴伦台地区不同海拔植物群落物种多样性与土壤因子的关系

为探讨天山中段南坡巴伦台植物群落物种多样性随海拔梯度的分布特征及其与土壤环境因子的关系,该研究采用野外调查的方法,在和静县巴伦台地区海拔范围内设置34个样地进行了植物多样性和土壤因子的调查及室内指标的统计分析。结果表明:(1)研究区共调查到30科75属134种植物,草本层为主要优势层。不同海拔高度上土壤理化指标具有异质性,土壤含水量、全盐、有机质、全氮、全钾、有效氮和有效钾差异性显著(P<0.05),其中除全钾以外,其他土壤因子的含量均表现为中海拔大于低、高海拔区域。随海拔的升高,植物群落在低、高海拔段Pielou均匀度指数较高; 灌木层物种Patrick丰富度指数较低; 草本层物种Shannon-Wiener指数、Simpson指数随海拔升高先增加后减小。(2)RDA分析表明,影响植物群落物种多样性的主要环境因子是海拔、土壤含水量、全盐、有机质、全氮和有效氮。海拔作为主导因子,与草本层各物种多样性指数呈正相关,与灌木层各物种多样性指数呈负相关关系; 全盐是抑制植物群落总体物种Simpson指数的主要土壤因子; 氮元素一定程度上限制灌木、半灌木物种的生长。该研究结果表明土壤因子对不同生活型物种多样性的形成具有一定的筛选作用及不同物种对环境变化的适应策略不同。     

当前国际上植物生理生态学研究的几个热点问题

 简要介绍了最近国内外植物生理生态学研究的几个热点问题。这些问题主要围绕着人类活动影响造成的几大重要环境因子改变而可能导致的植物生理生态变化展开,包括CO2浓度升高、紫外辐射增加、温度变化、强光、盐生环境扩大化等;部分工作探讨已经存在的特殊生境下的植物生态适应。其中,围绕着陆地生态系统的碳平衡是最为热门的话题之一。虽然以CO2浓度升高主题展开对C3和C4植物的影响研究依然是众多刊物发表生理生态学原始论文的重要内容,一些特殊功能型如CAM植物的响应引起了人们的兴趣;植物对于紫外辐射的生理生态响应有望成为新的研究热点。研究手段的完善以及实验材料的改进是最近植物生理生态学不断出新成果的重要原因之一,如稳定同位素技术的应用、野外FACE实验、叶绿素荧光技术等使一些机理性问题不断被揭示出来。