青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草的合子前生殖隔离

生殖隔离是阻止种间杂交、保持物种完整性和独立性的关键,对生物多样性的产生和维持有重要意义.不同物种间的生殖隔离形成阶段、方式和强度不完全相同,因而对物种间隔离机制的研究有助于揭示物种形成和维持机制.对青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草黄帚橐吾和箭叶橐吾的花期物候观察、访花昆虫观察及花粉-柱头亲和性进行研究,分析了2种橐吾多种合子前生殖隔离机制的特点及其在生殖隔离中的作用.结果表明: 黄帚橐吾种群花期比箭叶橐吾早20 d左右,虽然盛花期存在差异,但是2种群花期存在10 d左右的重叠期,并且在重叠期内2种橐吾花粉和柱头均具有活性.2种橐吾共享传粉昆虫,为泛化传粉模式,并且传粉者对2种植物的访花行为相似,存在2种植物间交叉访问.尽管2种橐吾花期不存在完全的时间隔离,也不存在完全的传粉者隔离,但2种橐吾柱头对异源花粉的亲和性差,表现为柱头对异源花粉有明显的排斥反应,异源花粉管在柱头上的生长过程明显受阻.这种花粉-柱头排异形式很有可能是2种橐吾属植物重要的合子前隔离机制,从而避免了种间的自然杂交,更好地维持了自然种群的多样性和遗传结构的稳定性.     

洞庭湖湿地3个林龄杨树人工林叶与土壤碳氮磷生态化学计量特征

选取洞庭湖洲滩湿地挖沟抬垄造林的6林龄、9林龄和13林龄杨树人工纯林为研究对象,通过比较不同林龄杨树叶及沟垄土壤的C、N、P含量差异,研究湿地杨树人工林不同生长阶段养分元素的分配格局及生态化学计量学特征,揭示杨树种植对洞庭湖湿地生态系统的影响。结果显示,叶N、叶P以及C∶P和N∶P与林龄显著相关,但叶C和C∶N与林龄不相关。3个林龄杨树人工林叶N∶P均大于16,说明P是限制洞庭湖杨树生长发育的主要因子,9林龄叶P量显著低于6林龄和13林龄,而N∶P和C∶P则显著高于6林龄和13林龄,说明P的限制在9林龄尤为显著。3个林龄湿地杨树人工林树垄和树沟土壤有机C、全N和C∶N呈现出与林龄和土层深度的负相关关系,但全P与两者没有显著关系。C∶P在树垄样地中呈现出与林龄和土层深度的负相关关系,而在树沟样地中呈现出与土层深度的正相关关系,与林龄无显著关系。N∶P在9林龄和13林龄树垄样地和6林龄树沟样地中与土层深度呈负相关关系,说明挖沟抬垄造林方式不利于土壤有机C和全N的积累,也不利于维持洞庭湖湿地土壤的肥力。     

不同种源五角枫幼苗叶片N、P化学计量学特征对氮添加的响应

不同土壤氮环境下植物对氮沉降的响应趋势不同,因此研究不同种源地的五角枫(Acer mono)对氮沉降的响应机理具有重要的意义。为了深入了解不同种源五角枫对氮沉降的适应和响应机制,主要通过3个种源的五角枫幼苗氮添加控制实验,分析不同种源的五角枫幼苗比叶面积(SLA)和叶片干物质含量(LMDC)以及叶片N、P含量和N∶P对氮添加的响应规律。结果表明:(1)不同氮添加处理下,内蒙古种源五角枫幼苗(NW)和山西种源五角枫幼苗(SW)的LDMC均显著低于对照,NW和SW在N4条件下表现为显著的促进作用。随着氮添加浓度的增加,NW与北京种源的五角枫幼苗(BW)的SLA在N4条件下显著增加;SW的SLA在N2的水平下显著增加。(2)氮添加下,只有SW的P_(mass)在N1水平下显著增加,N_(mass)在N1和N3水平下表现为显著增加。说明在低氮水平下,能够促进SW对P的吸收,从而增加植物体内对P的积累。同时在低氮和中高氮条件下,能够促进SW对N的吸收,说明SW能较好的适应低氮和高氮环境,使其生存能力更强。(3)分析变异来源及各指标的相关性得出,氮添加条件下,五角枫的SLA、LDMC、P_(area)及N∶P与氮添加处理呈显著的相关关系,而SLA、LDMC、N_(mass)、P_(mass)、Narea、P_(area)和N∶P对氮添加处理和种源的交互作用均未表现出相关关系,说明引起五角枫各性状主要受氮添加处理影响。(4)综合各指标的变化,氮添加条件下,NW的LDMC显著降低,SLA显著增大,同时叶N含量、叶P含量以及N∶P比较高;SW的LDMC显著降低,SLA增大,同时叶N含量、叶P含量表现为显著增大,结合叶经济谱理论分析得出,SW和NW属于"快速投资-收益"型,而BW倾向于"缓慢投资-收益"型。因此,不同种源的五角枫对于氮沉降的响应存在差异,并且持续的氮添加已经改变了五角枫的适应性。     

川西林线交错带岷江冷杉幼苗异龄叶形态对长期模拟增温的响应

全球气候变暖对高纬度、高海拔地区的植物形态产生强烈影响。川西林线交错带是青藏高原东部高寒生态系统的重要组成部分,对全球变化极度敏感。以川西林线交错带岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗异龄叶为对象,采用原位开顶式生长室(Open-top chamber,OTCs)模拟增温,研究了长期模拟增温下岷江冷杉幼苗异龄叶片叶长、叶厚等叶形态的响应,采用表型可塑性指数和变异系数对叶形态的可塑性进行分析。结果表明:增温限制岷江冷杉幼苗叶片的增长、增宽和叶面积、体积的扩大,使叶长、叶宽、叶面积、叶体积分别较对照减小12.77%、11.86%、17.76%、11.49%;增温促进叶片厚度的增加,较对照增加7.27%;除叶长宽比外,增温对其余叶形态均产生显著影响(P0.05)。叶形态对模拟增温的响应具有显著的年龄差异(P0.05)。温度、叶龄的交互效应对叶长和叶面积影响显著(P0.05),对叶宽和叶厚影响不显著(P0.05)。两种表型可塑性分析结果表明,除1 a叶叶长外,增温不同程度增大各叶形态可塑性。长期增温使冷杉幼苗叶片有旱生倾向且形态值更发散。研究提供了岷江冷杉幼苗叶片对长期增温的差异性响应证据,为评估青藏高原东缘优势植物对响应气候变暖提供了基础数据和理论参考。     

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。     

氮输入和水淹对短叶茳芏生长、养分及固碳的影响

外源氮输入显著改变河口湿地植物生长和固碳能力,进而影响河口湿地生态系统碳、氮循环过程。以闽江口湿地土著种短叶茳芏(Cyperus malaccensis)为研究对象,通过15个月的中型生态系实验,分析不同氮输入水平(CK,0 g N m~(-2)a~(-1);N8,8 g N m~(-2)a~(-1);N16,16 g N m~(-2)a~(-1))和2种水淹(T1,每天水淹时长2—3 h;T2,每天水淹时长11—12 h)处理对短叶茳芏生长、养分和固碳的影响,探讨短叶茳芏在环境变化下的生长、固碳特征。结果表明:T2处理株高极显著高于T1处理,N8、N16处理的植物株高显著高于CK处理,植物成熟季节的株高也极显著最高(P0.001)。水淹状况和植物生长期对短叶茳芏的密度有显著影响:T1处理密度极显著高于T2处理,植物成熟季节的密度也极显著最高(P0.001),但是氮输入没有显著提高植物密度。植物碳含量较为稳定,T2处理地上碳含量显著高于T1处理(P0.05),但是氮输入和植物生长期对地上碳含量影响不显著。氮输入水平、水淹状况和植物生长期则对植物地上氮含量都有显著影响(P0.05)。N8处理的植物地上生物量和固碳量极显著最高,CK处理极显著最低,植物成熟期的地上生物量和固碳量也极显著最大(P0.001),但是不同水淹处理植物生物量和固碳量无显著差异。闽江口湿地短叶茳芏具有较强的环境适应能力,在持续氮输入环境下,闽江口湿地的短叶茳芏可能向高潮滩拓展。     

遮阴对骆驼刺叶性状和水分生理的影响

以塔克拉玛干沙漠南缘荒漠绿洲过渡带优势种骆驼刺为试验材料,研究正常光照(NL)、中度遮阴(MS)和重度遮阴(SS)3种不同遮阴环境对骆驼刺(Alhagi sparsifoliashap.)叶厚、单叶面积、比叶面积、比叶质量等叶性状参数和相对含水量、水势、失水速率、气孔导度、蒸腾速率以及水分利用效率等水分生理参数的影响。结果显示:随着光照强度的降低,骆驼刺的叶片厚度(LT)、比叶质量(LMA)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)明显降低,而单叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、相对含水量(RWC)、失水速率(RWL)和水势(WP)明显升高;各叶性状参数与水分生理参数之间均有极显著的相关性。说明:骆驼刺在遮阴环境下,其叶性状特征主要通过单叶面积和单叶干物质积累的变化来响应遮阴环境;其水分生理特征主要是牺牲对水分胁迫具有较好抗逆性的水分生理特征并通过气孔调节和更多的水分消耗用于维持一定的光合能力来响应遮阴环境。叶性状与水分生理参数相关性分析表明,遮阴环境下骆驼刺叶性状变化主要通过影响RWL、WP、Tr和WUE进而影响其水分生理特征的变化。因此,建议可利用遮阴措施对极端干旱区荒漠植物骆驼刺进行植被恢复,但其遮光度应设置在70%—80%自然光之间。     

Specific leaf area estimation model building based on leaf dry matter content of Cunninghamia lanceolata

随着叶片功能性状研究的不断深入, 通过简单易测量的叶片指标, 同时探究植物生活史权衡对策和估算林分生产力的研究需求日益增长, 例如叶干质量比(LDMC)和比叶面积(SLA)的相互转换。杉木(Cunninghamia lanceolata)是亚热带重要的常绿针叶树种, 基于LDMC对杉木SLA进行估算, 能够为核算SLA提供途径, 为机理解释和生产估算构建连接途径, 为小区域到大尺度、精算到估算搭建桥梁。该研究在湖南会同和河南信阳两个杉木生长区, 对处于不同小生境(坡向、坡位和冠层深度)以及不同生活史(林龄和叶龄)的叶片进行抽样和采集, 通过测得不同叶龄的单叶LDMC和SLA, 初步探究在不同因子下两个性状值的分布差异, 进一步基于LDMC构建SLA估算模型并讨论以叶龄为差分因子对模型的影响。结果表明: 1)杉木SLA平均值为(103.15 ± 69.54) cm ²·g ^-1, LDMC为0.39 ± 0.11; 2)杉木LDMC和SLA可用非线性模型进行估算, 模型符合估算要求; 3)其中一年生叶的拟合效果最好, 老叶(大于二年生叶)的拟合优度较低, 老叶较低的SLA (52.28-75.74 cm ²·g ^-1)可能暗示LDMC的变化保持相对独立性。该研究基于杉木LDMC的SLA估算模型可信且有效, 且不同叶龄对LDMC和SLA的影响可能预示着杉木叶片的响应敏感性和生活史权衡策略。     

Effects of seasonal snow cover on decomposition and carbon,nitrogen and phosphorus release of Picea schrenkiana leaf litter in Mt. Tianshan,Northwest China

季节性雪被下显著的冻融格局差异可能对干旱区山地森林凋落叶分解过程产生重要影响, 但一直未见深入研究。2015年10月至2016年10月, 采用凋落物分解袋法, 研究了天山典型树种雪岭云杉(Picea schrenkiana)凋落叶在季节性雪被覆盖下的3个关键时期(冻融期、深冻期、融冻期)以及生长季(生长季早期和生长季末期)的分解动态和碳、氮、磷释放特征。结果表明: (1)经过一年的分解, 不同雪被厚度下雪岭云杉凋落叶分解率为24.6%-29.2%, 且存在显著性差异。分解系数k值厚雪被覆盖最大, 无雪被覆盖最小。(2)冬季雪被覆盖期雪岭云杉凋落叶分解对当年分解总量的贡献达46.0%- 48.5%, 其中对冻融期凋落叶分解影响较为明显。(3)随着凋落叶的分解, 雪岭云杉凋落叶氮含量总体呈增加趋势; 碳含量和碳氮比大致呈下降趋势, 在深冻期和生长季末期不同雪被处理下碳含量呈显著性差异; 而凋落叶磷含量呈不规则变化趋势, 且在冻融期和融冻期不同雪被厚度下呈显著性差异。(4)整个雪被覆盖季节凋落叶氮元素表现为富集, 碳和磷元素表现为释放; 其中, 在融冻期薄雪被和中雪被处理下碳元素富集率最大, 在冻融期薄雪被、中雪被和厚雪被处理下, 融冻期无雪被和厚雪被下以及生长季早期中雪被和厚雪被下氮元素富集率最大, 而雪被对凋落叶磷释放的影响不显著。     

Leaf phenotypic variation in natural populations of Cerasus dielsiana

为揭示中国特有植物尾叶樱桃(Cerasus dielsiana)在现代核心分布区天然种群的叶表型地理变异规律及其生态适应性特征, 该研究通过多重比较、巢氏方差分析、相关性分析、主成分分析(PCA)、主坐标分析(PCoA)、非加权配对算术平均法(UPGMA)聚类分析等数理方法, 对来自四川、湖北、湖南、江西、台湾5省8个尾叶樱桃天然种群的11个叶表型性状进行了比较分析, 研究其不同地理单元间叶表型多样性和地理变异规律及对地理气候的响应。结果显示: 1)尾叶樱桃主要叶表型性状变异在种群内和种群间均存在显著差异, 平均变异系数为22.44%, 其中变异系数最大和最小的分别为叶面积(50.83%)与一级侧脉数(7.96%); 平均叶表型性状的分化系数为30.78%, 种群内的变异(51.55%)大于种群间的变异(22.55%)。2) PCA表明对尾叶樱桃叶表型性状变异起主要贡献作用的前三大主成分累计贡献率达到92.400%, 可以综合概括和排序为“大小性状” (73.242%)与“形状性状” (19.158%)。3)叶宽(r = -0.641)、叶面积(r = -0.658)和一级侧脉数(r = 0.659)性状均与经度呈显著负相关或正相关关系, 气温季节变化和最湿季降水量对叶表型性状变异影响较大。4)基于PCoA和UPGMA聚类分析可将8个天然种群划分为4类。尾叶樱桃天然种群叶表型性状变异丰富, 在数量上表现出一定的连续性, “大小性状”是性状间变异的主要来源, 平均表型分化处于中等程度水平, 种群内是叶表型性状变异的主要来源; 各种群间表型分化划分结果与地理位置基本一致, 在地理空间上呈现以经度为主的梯度变异模式, “气候变异性”与“展叶期降水量”是驱动叶表型性状变异的主要气候因子, 推测这是尾叶樱桃在长期进化中与亚热带季风气候环境相适应的结果。