沙埋与供水对毛乌素沙地两种重要沙生植物幼苗生长的影响

沙埋与水分是影响毛乌素沙地植物存活、生长的关键因子。通过沙埋与供水的野外控制实验,研究了毛乌素沙地重要物种柠条(Caragana korshinskii)与羊柴(Hedysarum laeve)幼苗存活及生长对沙埋和供水的反应。结果表明:适量的沙埋(0.25H-0.50H沙埋,H为苗高)与供水(柠条50mm/月,羊柴75mm/月)可以促进幼苗生长,过量的沙埋与供水则会抑制生长甚至导致幼苗死亡。柠条幼苗在50mm/月供水,0.25H、0.50H沙埋,羊柴幼苗在75mm/月供水,0.25H、0.50H沙埋下具有较高的相对生长速率和净同化速率;幼苗在1.0H和1.25H沙埋下全部死亡。供水量较小、沙埋较浅时,两种植物根冠比均较高;当供水量最大时,柠条幼苗根冠比在沙埋最深和没有沙埋时较大,而羊柴幼苗根冠比仍在没有沙埋时最高。     

动态地植物学说的理论与实践

刘慎谔先生是中国著名的植物学家、生态学家和林学家,他在20世纪60年代初提出了动态地植物学理论。本文作者利用动态地植物学理论,研究了中国东北地区植被的几个焦点问题:(1)地带性顶极是动态地植物学核心问题,在一个地区只有一个地带性顶极,受大气候控制,其余的都是由局部环境条件影响下形成的非地性顶极。东北地区从东南向西北随着水分条件的变化出现湿润区、半湿润区和半干旱区,地带性顶极相应出现森林、森林草原和典型草原等地带性顶极植被类型。从南向北随着热量变化出现暖温性赤松(Pinus densiflora)-栎树(Quercus spp.)混交林、暖温性油松(Pinus tabuliformis)-栎树混交林、温性沙松(Abies holophylla)-红松(Pinus koraiensis)阔叶混交林、温性红松阔叶混交林和寒温性明亮针叶林等地带性顶极植被类型。除研究水平地带性顶极外,我们还研究了垂直地带性顶极或气候层顶极、前顶极和后顶极及其相互转化关系。(2)根据动态地植学中的极地苔原迁移路线,徐文铎发现了中国第2块苔原植被—大兴安岭亚高山苔原,进而澄清了在中国生态学和自然地理学领域中的山地苔原(mountain tundra)和山地冻原(mountain crymic)的基本概念和本质上的区别,发现东北山地苔原只起源于欧亚大陆北极苔原,是欧亚大陆极地苔原植物区系组成的一部分。(3)动态地植物学强调植物种的演变生态过程和物种正确鉴定的重要性。在生态环境非常脆弱的浑善克沙地发现了沙地云杉(Picea mongolica)新树种,由沙地云杉为建群种形成了超地带性顶极(post zonal climax),是陆地上非常特殊的森林生态系统类型。为系统研究沙地云杉生态系统组成、结构和功能,开展了沙地云杉生态环境、种的起源、分子生态、个体生态、种群生态、群落生态、生态系统生态、保护生态等基础研究。(4)动态地植物学说认为:大气候在不断变化,植被对全球气候变化反应敏感。植被与气候的关系是辩证统一的,有什么样的气候就应该有什么样的顶极植被,且在一个气候区内只能有一个地带性顶极植被。全球气候变暖给动态地植物学研究增加了新的内容,开拓了新的研究领域。地带性顶极植被受大气候控制,且是最敏感、最有代表性的植被类型。若未来气温升高2℃,则东北地区森林地带性顶极,除植被组成、结构和功能发生变化外,其分布格局变化较大,将向北迁移约443～708 km。草原地带性顶极向东迁移926 km。(5)植被区划是动态地植物学在生态建设中的应用。植被区划应该建立在植被地带性基础上,且要反映历史情况与过去的气候关系。高级区应以地带性顶极为主,低级区可以考虑非地性顶极植被类型。因此,植被区划是动态地植物学中最结合生产实践和永续利用自然资源的科学依据。我们根据动态地植物学中植被区划的原则、依据、指标和系统,开展了黑龙江省植被区划、中国东北植被区划和中国东北植被生态区划等研究。     

荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及生态系统碳固持的影响

荒漠化极大地影响着包括毛乌素沙地在内的干旱、半干旱区的土壤呼吸及碳固持潜力,因而,可能对区域或全球的碳循环造成一定影响。为揭示土壤呼吸的时间变化及其影响因子,理解荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及碳固持的影响,根据毛乌素沙地荒漠化类型的研究结果,以毛乌素沙地固定沙地本氏针茅群落(FS)、固定沙地油蒿群落(FA)、半固定沙地油蒿群落(SFA)、流动沙地一年生植物群落(AL)等4个代表毛乌素沙地荒漠化主要阶段的植物群落为研究对象,采用LI-8100 土壤碳通量测量系统测定了其土壤呼吸速率的日动态和月动态,结合植物群落生产力的野外调查,分析了荒漠化对土壤呼吸速率及碳固持的影响。结果表明:FA、FS、SFA、AL不同月份之间土壤呼吸速率日动态变化显著,4个群落5月份土壤呼吸最高、最低值分别出现在9:00 10:00和18:00,但6 9月份土壤呼吸最高、最低值却分别出现在12:00 以后和7:00。FA、FS、SFA、AL在主要生长季(5 9月)的平均土壤呼吸速率分别为:99.79、88.13、47.95、13.82 mg · m^-2 · h^-1。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化显著,5月最低,7月最高,AL土壤呼吸速率月变化相对较小。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化与土壤温度存在显著的指数相关关系,FS、FA、SFA和AL的 Q₁₀值依次为5.87、5.05、4.02、0.64。FS和FA的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度显著正相关,而SFA和AL的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度不存在显著线性关系。土壤呼吸与10 cm深度的土壤温度和湿度回归模型表明土壤温度和湿度可以解释不同群落土壤呼吸月变化的69% 87%。FS、FA、SF和AL的月土壤呼吸速率与根系生物量存在显著线性关系。在主要生长季(5 9月)平均根系呼吸速率和平均土壤微生物呼吸随荒漠化程度的加重而降低。FS、FA、SFA和AL根系呼吸与土壤呼吸的比率分别为51.40%、59.99%、70.85%、45.86%。在主要生长季(5 9月)净生态系统生产力分别为36.16、18.56、-11.29和-22.49 C g/m²。随荒漠化程度的加重,生态系统碳固持能力逐渐降低。因此,采取合理措施使荒漠化土地向以油蒿或本氏针茅为主的固定沙地演替,有助于毛乌素沙地生态系统碳固持能力的提高和植物群落的生长。     

不同气候带间成熟林植物叶性状间异速生长关系随功能型的变异

为研究不同生物气候带内植物叶片大小与叶柄干重间的异速生长关系, 探讨不同植物功能型对叶内异速生长关系的效应, 在黑龙江呼中、吉林长白山、北京东灵山、浙江古田山、湖北神农架和四川都江堰6个地区, 选择典型地带性成熟林进行主要木本植物的叶片和叶柄性状的测定与统计分析。结果表明: 不同功能型和气候带植物叶片干重、面积、体积均与叶柄干重之间存在着显著的异速生长关系, 共同斜率分别为0.82、0.70和0.80, 均显著小于1.0。在相同叶柄干重下, 灌木较乔木支持更大的叶片体积, 但它们支持的叶片干重与叶片面积无显著差异; 常绿植物在给定叶柄干重下较落叶植物支持更高的叶片干重与体积, 但其支持的叶片面积小于落叶植物; 除神农架地区外, 在给定叶柄干重下, 亚热带的古田山、都江堰地区的植物较温带地区的植物支持更大的叶片干重、面积与体积, 而亚热带神农架地区的植物叶柄支持的叶片大小(面积、体积、干重)与温带地区相近。结果表明, 叶柄限制了叶片的不断增大(包括面积、体积和干重), 叶片和叶柄之间的异速生长关系受功能型、气候带及生境条件的影响。     

鄂尔多斯高原油蒿种群分布格局对降水梯度的反应

应用方差均值比率法、聚块性指数及点格局方法,沿着鄂尔多斯高原从东至西的降水梯度(336～249 mm·a^-1),设置5个采样点,对油蒿种群分布格局及其对降水梯度的反应进行了研究.结果表明：随着降水梯度的递减,在小尺度上研究区油蒿种群分布格局表现为由均匀分布向随机分布转变;在大尺度上则表现为由随机分布向聚集分布转变.降雨的减少显著改变了油蒿种群的空间分布格局,在进行生态恢复时需对植物个体进行合理配置.     

水分梯度下黑河流域荒漠植物群落多样性特征

物种多样性对大尺度环境条件的响应是植物生态学的热点问题,干旱区内陆河流域的特殊环境条件如何影响物种多样性仍存在较大的不确定性。以黑河流域荒漠植物群落为对象,探讨了荒漠植物群落α多样性和β多样性对不同水分梯度的响应。结果表明:(1)荒漠植物群落随水分条件不同而变化,在区域降水梯度上,依次分布有梭梭[Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.)Bunge]、西伯利亚白刺(Nitraria sibirica Pall.)、毛瓣白刺(Nitraria praevisa Bobr.)、沙蒿(Artemisia desertorum Spreng.)、细枝盐爪爪(Kalidium gracile Fenzl)、珍珠猪毛菜(Salsola passerina Bunge)和尖叶盐爪爪[Kalidium cuspidatum(Ung.Sternb.)Grub.]群落;随距黑河河道距离增加,主要分布有胡杨(Populus euphratica Oliv.)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima Lebed.)、花花柴[Karelinia caspia(Pall.)Less.]和红砂[Reaumuria songarica(Pall.)Maxim.]群落。(2)荒漠植物群落物种多样性指数偏低,Margalef指数、Shannon-Weiner指数和Simpson指数最大值仅为0.985、1.641、0.596,群落结构简单,物种组成单一,单寡种优势群落现象极为明显,群落相对稳定。(3)在区域降水梯度上,α多样性指数大致呈先增加后降低的变化趋势,在珍珠猪毛菜群落(190 mm)达到峰值后迅速下降,Srensen相似指数在细枝盐爪爪群落(166 mm)与珍珠猪毛菜群落(190 mm)之间达到最大值,Cody指数相对较小,表明珍珠猪毛菜群落(190 mm)物种丰富度最高,细枝盐爪爪群落(166 mm)与珍珠猪毛菜群落(190 mm)之间β多样性最小,物种更替速率最慢,群落处于较稳定阶段。(4)随距黑河河道距离增加,α多样性指数大体呈"M"型变化,在多枝柽柳群落(1 km)和多枝柽柳群落(4.1 km)存在两个峰值,此处物种多样性相对较高,Srensen指数在1—1.5 km和4.1—4.8 km之间出现两个较小值,Cody指数出现两个峰值,两者之间β多样性最大,为物种更替速率相对较快的过渡地带。对荒漠植被,以重要值为指标计测多样性指数较为可行,荒漠植物群落的物种多样性并不是随水分的增加而直线增加,这对维持和管理荒漠植物群落的多样性具有重要意义。     

大青沟森林植物群落主要木本植物生态位研究

探讨了大青沟森林植物群落主要木本植物的生态位宽度、生态位重叠等生态位测度问题。结果表明 :在乔木种群中大果榆、蒙古栎、色木槭、叶底珠的生态位宽度较大。朝鲜柳、水曲柳、茶条槭、春榆、黄菠萝、小叶朴的生态位宽度较小。     

我国中东部不同气候带成熟林凋落物生产和分解及其与环境因子的关系

在大尺度气候梯度上研究森林凋落物生产分解与气候因子的关系,对于了解森林生态系统碳循环有着重要的作用.在寒温带的黑龙江呼中、温带的吉林长白山、暖温带的北京东灵山、北亚热带的湖北神农架、中亚热带的四川都江堰和浙江古田山,选择典型地带性成熟林,设置72个样地.观测和研究各地点森林凋落物的产量、凋落动态和分解速率,分析三者与环境因子之间的关系,结果表明:不同气候带森林生态系统凋落物年产量为亚热带森林＞暖温带森林＞温带森林＞寒温带森林.随纬度的增加,凋落物产量逐渐减少,凋落物产量与森林类型极显著相关,与年均温显著相关,而与年均降水关系不显著.凋落物生产动态表现为亚热带地区3个类型森林生态系统为双峰型,暖温带、温带、寒温带3个类型森林生态系统为单峰型.凋落物分解速率k表现出了与凋落物产量相似的变化趋势,即随着纬度的增加,分解速率k值逐渐降低,分解速率与年均温极显著相关,与年均降水显著相关.     

沙地云杉种群结构与动态的研究

本文用种群大小结构代替年龄结构研究了沙地云杉种群的大小结构、分布格局和动态规律。结果表明,样地1、2、3、5的沙地云杉种群属于增长型,样地4的沙地云杉种群为稳定型,将样地1、2、3作为一块样地,其分布格局为集群型,但从幼树到大树,则由集群分布变为随机分布。