Vegetation classification at the association level under the China Vegetation Classification System: an example of six Stipa steppe formations in China

Aims The latest China Vegetation Classification System (China-VCS) for natural/semi-natural vegetation has eight hierarchical levels: Association < Association-group < Subformation < Formation < Formation-group < Vegetation-subtype < Vegetation-type < Vegetation-type-group. The classification is based on dominant species and their growth forms and has been completed at the formation level. The principal challenge today in Chinese vegetation classification is to develop the China-VCS at levels below the formation in a way that is consistent with current international standards. We explored the following question: how can existing vegetation plot data help develop the China-VCS and improve its compatibility with other international classification systems?     

贝加尔针茅草原土壤真菌群落结构对氮素和水分添加的响应

研究氮沉降和降雨变化对土壤真菌群落结构的互作效应,对未来预测多个气候变化因子对草地生态系统的交互作用具有重要意义。以施氮和灌溉模拟氮沉降和降雨增加,采用裂区设计,应用高通量测序技术,研究8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300 kg N hm~(-2)a~(-1))和2个水分添加水平(不灌溉、模拟夏季增雨100 mm灌溉)对土壤真菌群落结构的影响。结果表明,氮素和水分添加后,土壤真菌群落中占优势的门类分别为接合菌门Zygomycota(22.0%—48.9%)、担子菌门Basidiomycota(7.8%—18.5%)、子囊菌门Ascomycota(9.4%—20.1%)、球囊菌门Glomeromycota(0.7%—3.1%)、壶菌门Chytridiomycota(0.1%—1.3%)。常规降雨条件下,随着氮添加水平升高,接合菌门相对丰度呈现出先升高后降低的趋势,N50处理最高;子囊菌门相对丰度在高氮添加时(N100—N300)呈升高趋势。而在氮素和水分同时添加条件下,随着氮添加水平升高,接合菌门相对丰度呈降低趋势,子囊菌门相对丰度变化则不明显。在相同的氮添加水平下,水分添加使接合菌门相对丰度增加,而担子菌门、子囊菌门、球囊菌门和壶菌门的相对丰度降低。在不同氮素和水分添加条件下,有5个土壤真菌门类11个真菌纲相对丰度变化显著。接合菌门的Mortierella属,担子菌门的Entolomataceae科和Geastrum属相对丰度变化极显著,可作为土壤真菌群落结构变化的指示种。PCo A分析结果也表明氮素和水分添加改变了土壤真菌群落结构。植物-土壤-微生物系统的结构方程模型结果表明,植物群落组成及植物物种丰富度的变化是土壤真菌群落结构发生变化的主要影响因素,土壤无机氮及p H的变化主要通过影响植物群落间接影响真菌群落,其对真菌群落的直接影响则较小。综上,氮素和水分添加改变了土壤真菌群落结构,且两者存在明显的互作效应,水分添加可改变氮添加对土壤真菌群落的影响。     

荒漠植物红砂与西北针茅种群的空间格局及其关联性

植物种群的空间分布格局及关联性是研究种群扩散、群落演替及生物与环境因子相互作用的重要手段。该研究以甘肃省皋兰县老虎台干旱荒漠区的主要物种——红砂(Reaumuria songarica)和西北针茅(Stipa sareptana var. krylovii)为对象,采用Ripley K 函数分析了不同坡向红砂和西北针茅种群的点格局特征及其关联性,以揭示干旱荒漠区植物演替过程中优势种群之间的竞争关系和生存繁衍策略。结果表明：(1)红砂和西北针茅在4个坡向上的分布格局具有显著差异性,随着坡向由西北坡向南坡的转变,红砂种群的株数、盖度及重要值先增加后降低,西北针茅种群则不断增加;西北坡向上,红砂种群的空间格局在0~2.1 m尺度上呈聚集分布,随着尺度的增加聚集强度减弱并趋向于随机分布,而西北针茅种群在整个尺度内均呈聚集分布;西坡坡向上,在整个研究尺度内,红砂种群表现为随机分布,而西北针茅种群表现为聚集分布;西南坡向上,红砂种群在0~3.7 m尺度上表现为聚集分布,3.7~5 m的尺度上表现为随机分布,西北针茅种群在0~1 m及4.2~5 m尺度上表现为随机分布,1~4.2 m尺度上表现为聚集分布;南坡坡向上,在整个研究尺度内,红砂种群表现为聚集分布,西北针茅种群表现为随机分布。(2)在西北坡与西坡坡向上,红砂和西北针茅种群的空间关联性在小尺度上均表现为负相关关系,随着研究尺度的增大,种间关联度均趋向于不相关;在西南坡与南坡坡向上,两物种在整个尺度范围内均表现为无关联性。     

Invasive species cover,soil type,and grazing interact to predict long‐term grassland restoration success

Grasslands are undergoing tremendous degradation as a result of climate change, land use, and invasion by non‐native plants. However, understanding of the factors responsible for driving reestablishment of grassland plant communities is largely derived from short‐term studies. In order to develop an understanding of the factors responsible for longer term restoration outcomes in California annual grasslands, we surveyed 12 fields in Davis, CA, U.S.A., in 2015 that were seeded with native species mixtures starting in 2004. Using field surveys, we investigated how invasive plant richness and cover, native plant richness and cover, aboveground biomass, grazing, soil type, and restoration species identity might provide utility for explaining patterns of restoration success. We found a negative relationship between invasive cover and restoration cover, which was attributed to the slow establishment of seeded species and subsequent dominance by weeds. The relationship between invasive cover and restoration cover was modified by grazing, likely due to a change in the dominance of exotic forbs, which have a more similar growing season to restoration species, and therefore compete more strongly for late season moisture. Finally, we found that soil type was responsible for differences in the identity and abundance of invasive plants, subsequently affecting restoration cover. This work highlights the value of focusing resources on reducing invasive species cover, limiting grazing to periods of adequate moisture, and considering soil type for successful long‐term restoration in California annual grasslands. Moreover, observations of long‐term restoration outcomes can provide insight into the way mechanisms driving restoration outcomes might differ through time.     

产黄芩苷内生真菌的筛选与鉴定

从药用植物黄芩根、茎、叶和花中分离得到17株内生真菌,其发酵液对10种指示菌进行抑菌活性测定,并通过薄层色谱(TLC)和高效液相色谱(HPLC)对所分离到的内生真菌代谢产物进行分析。结果显示,所分离到的内生真菌中12株至少对一种指示菌有抑菌活性,其中3株(G2、J4和J5)具有较广的抑菌作用。从黄芩茎和花中分离得到的2株内生真菌J1、H3可以在人工培养基中产生黄芩活性成分——黄芩苷,结合菌落形态特征、显微观察及ITS序列分析,初步鉴定这2株菌株均属于青霉菌属。     

黄芩产量和黄芩苷含量对氮磷钾肥料的响应

通过田间试验,采用氮、磷、钾三因素二次饱和D-最优设计施肥方案,于收获期计算黄芩产量和根中黄芩苷含量,建立以氮、磷、钾施用量为自变量,黄芩产量和根中黄芩苷含量为目标函数的三元二次多项式数学模型,通过对模型进行解析、寻优获得最适施肥量.结果表明:氮、磷对黄芩产量有显著影响,在低水平施肥条件下,产量随施肥量的增加而增大,一定范围后,增效不明显;氮、磷、钾对黄芩苷含量均有显著影响,黄芩苷含量随氮、钾施用量增加呈先降低再增高的趋势,在低水平施磷条件下,黄芩苷含量随磷肥施用量增加而增加,最终趋于稳定.氮磷、氮钾、磷钾对黄芩产量和黄芩苷含量存在明显的交互作用.本试验条件下,黄芩产量超过4000 kg·hm-2、根中黄芩苷含量14％以上的施肥方案为氮(N)90.5～104.7 kg· hm-2、磷(P2O5) 163.9 ～ 199.9 kg·hm-2、钾(K2O)84.1 ～140.8 kg·hm-2,比例约为1∶1.86∶1.15.     

Responses of soil heterotrophic respiration to changes in soil temperature and moisture in a Stipa krylovii grassland in Nei Mongol

土壤异养呼吸在野外自然条件下除受温湿度影响外, 还受其他多种因子的综合影响, 很难利用野外观测数据确定土壤异养呼吸对温湿度变化的响应方程形式, 以及温湿度间是否存在交互作用。该研究在严格控制温湿度的条件下对内蒙古克氏针茅(Stipa krylovii)(西北针茅(Stipa sareptana var. krylovii))草原土样进行室内培养实验, 旨在解决上述问题。该研究的正交实验包括5个温度梯度(9、14、22、30、40 ℃)和5个湿度梯度(土壤持水力(water holding capacity, WHC)分别为20%、40%、60%、80%、100%)。室内培养实验持续71天, 土壤异养呼吸速率测定为2天(后期为1周)一次, 土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳含量测定约为18天一次。研究结果显示: 土壤异养呼吸与温度呈显著正相关(p < 0.001)且温度间差异显著(p = 0.001), 呼吸温度敏感性(Q₁₀)与土壤水分含量呈正相关(p < 0.001); 呼吸与土壤水分二项式拟合效果较好, 在80% WHC时呼吸速率最大, 且最适湿度随温度上升而增加。土壤温度和水分的交互作用显著(p < 0.05), 土壤异养呼吸最适响应方程为lnRh = 0.914 + 0.098T + 0.046M + 0.001TM - 0.002T² - 0.001M² (Rh为异养呼吸, T为温度, M为湿度), 这说明加和形式的温湿度响应模型可能优于乘积形式。微生物生物量碳与土壤异养呼吸的相关性随培养时间发生变化, 土壤可溶性有机碳与土壤异养呼吸无显著相关(培养第20天除外), 原因可能是培养期间微生物死亡或群落结构改变导致微生物总体代谢活性的变化。     

青海高原紫花针茅草原群落数量分类与排序

紫花针茅草原是青藏高原高寒草原中分布面积最大、最重要的群落类型。该文选择青海高原典型紫花针茅草原为研究对象,在大量群落学调查的基础上,采用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)等多元数量分析方法研究了青海高原紫花针茅草原群落的数量分类。结果显示:(1)所调查的紫花针茅草原是物种组成相对较简单、菊科和禾本科植物最多、北温带分布的属为主体的草原群落。(2)青海高原紫花针茅草原的90条样带可划分为8个群丛类型:紫花针茅+川青早熟禾群丛、紫花针茅+矮嵩草群丛、紫花针茅+多枝黄芪群丛、紫花针茅+高山嵩草群丛、紫花针茅+二裂委陵菜群丛、紫花针茅+沙生凤毛菊群丛、紫花针茅+弱小火绒草群丛、紫花针茅+梭罗草群丛。(3)影响青海高原紫花针茅草原群丛分布的主要环境因子是空间因子(海拔、经度、纬度)和热量因子(温度),其次是湿润度、降雨量等水分因子。(4)对于紫花针茅草原群落内部的群丛划分,CCA可以补充矫正TWINSPAN等级分划,使分类结果更符合实际生态意义,更清晰地反映群丛类型与环境梯度之间的关系。     

退化草地阿尔泰针茅与狼毒种群的小尺度种间空间关联

采用草地群落学调查与点格局分析方法,在祁连山北坡选择4种退化高寒草地群落,分析了阿尔泰针茅(Stipa krylovii)与狼毒(Stellera chamaejasme)种群的大小结构、斑块特征和种间关联关系。结果表明:随天然草地退化过程延续,阿尔泰针茅由大株丛结构演变为小株丛结构,种群密度和领地面积减小、空斑面积增大、领地密度先增大后减小,狼毒种群的株丛结构和斑块特征发生了相反的变化趋势;不同退化草地阿尔泰针茅和狼毒种群的空间关联呈现负关联、正关联和不关联规律;在未退化草地和轻度退化草地、中度退化草地,阿尔泰针茅与狼毒的关联性分别由0-14 cm、0-51 cm尺度上的负相关和0-85 cm尺度上的不相关,转变为14-100 cm、51-100 cm尺度上的不相关和86-100 cm尺度上的正相关。物种个体大小结构变化,以及狼毒种群的斑块吞并、合并和阿尔泰针茅种群的斑块破碎、被分割过程,既是物种关联性发生尺度转换的先决条件,又是引起草地群落中物种地位与作用改变的关键因素。     

bax基因调控下黄芩细胞凋亡的初步研究

bax是bcl-2家族中的一员, 其主要作用是促进细胞凋亡。在药用植物中细胞凋亡与其逆境防御机制的激活有着密切的关系,对于很多药用植物而言其防御性次生代谢产物往往是其主要药用成分。本实验以黄芩为材料,利用bax基因转化黄芩细胞,对转化后的黄芩细胞凋亡形态进行研究后发现25 μmol·L^-1,40 μmol·L^-1雌二醇均能诱导bax基因表达,且40 μmol·L^-1雌二醇诱导培养的转化细胞在培养5天后基本褐化死亡;利用Hoechst 33342和PI对经50 μmol·L^-1 EST诱导培养48 h后的转化细胞染色后发现,细胞核出现边缘化、染色质浓缩,DNA断裂形成核小体等典型凋亡特征。研究表明bax基因表达能够诱导转化后黄芩细胞凋亡,为进一步深入分析bax基因调控下黄芩细胞凋亡过程中的次生代谢机制提供了一定基础。