长白山源头溪流河床凋落物的分布特征及季节动态

在北方寒冷区,凋落物于秋季大量输入溪流,是水生生物越冬生存的关键。河床凋落物的堆积和组成会直接影响凋落叶分解等关键生态过程,但目前国内关于北方地区溪流河床凋落物分布特征的研究匮乏。在长白山地区一条源头溪流,采用原位取样的方法,探究了溪流河床凋落物的分布特征及季节动态。结果表明:深潭型凋落物斑块的堆积面积和水深显著大于浅滩型凋落物斑块和倒木型凋落物斑块,流速则显著低于其他两种凋落物斑块;倒木型凋落物斑块的堆积厚度显著大于其他两种凋落物斑块。浅滩型凋落物斑块和倒木型凋落物斑块的组成以叶片为主,碎叶片次之,树枝树干最少;深潭型凋落物斑块的组成以碎叶片和树枝树干为主,叶片较少,但秋季和冬季冻结初期除外。冬季雪融期凋落物斑块的堆积厚度显著大于其他时期;春季凋落物斑块的堆积面积显著小于其他时期,水深显著大于其他时期。随着季节变化,浅滩型凋落物斑块中的叶片比例逐渐减少,碎叶片比例逐渐增加;深潭型凋落物斑块中的树枝树干比例逐渐增加。水深与浅滩型凋落物斑块中碎叶片的干重呈显著负相关。溪流内凋落物的分布具有时空差异性,可为寒冷区溪流生态过程后续的研究提供基础数据。     

模拟光条件下禾本科植物和藜科植物蒸腾特性与水分利用效率比较

利用人工模拟光源研究了两种 C4 光合途径禾本科植物 (虎尾草、狗尾草 )和两种 C3光合途径藜科植物 (藜、绿藜 )的光合速率 ( Pn)、蒸腾速率 ( Tr)、水分利用率 ( WUE)、气孔导度 ( Gs)、胞间 CO2 浓度 ( Ci)及叶面饱和蒸气压亏缺 ( Vpdl)随模拟光辐射 ( SPR)增强的变化规律及 Gs、Ci、Vpdl对 Tr和 WUE的影响。结果表明 :( 1 ) 4种植物的 Pn和 Tr均随 SPR增强而增大 ,两种藜科植物最大净 Pn和 Tr均高于两种禾本科植物的最大净 Pn和 Tr。 ( 2 ) WUE随 SPR增强先增大后减小 ,两种禾本科植物和两种藜科植物分别在SPR为 40 0、1 2 0 0 μmol/( m2·s)时达到最大值 ,禾本科植物的最大 WUE明显高于藜科植物。 ( 3) 4种植物的 Gs、Ci均随 SPR的增强而减小 ,两种藜科植物的 Gs和 Ci均显著高于两种禾本科植物。4种植物的 Vpdl均随 SPR增强而增大 ,禾本科植物高于藜科植物。实验表明 ,在以水分为限制因素的半干旱草原区 ,禾本科植物具有更好的保水机制和更高的水分利用效率 ,与藜科植物相比 ,在水分生态上具有一定的竞争优势。     

生态系统性状对宏生态研究的启示与挑战

功能性状在器官-物种-种群-群落-生态系统水平都具有其特定的适应或功能优化的意义,但目前对功能性状的测定和研究大都局限于器官或物种水平。然而,当前高速发展的宏生态新研究技术和方法(如遥感观测、通量观测、模型模拟)的研究对象都是在生态系统或区域尺度上,如何将传统功能性状与其相连结并服务于生态环境问题和全球变化问题是科学界的一大难题。为了解决传统性状与宏生态研究"尺度不统一"和"量纲不统一"的难题,研究人员最新发展了"生态系统性状(Ecosystem traits, ESTs)"概念体系,并从"理念-数据源-推导方法-应用"等多角度为后续研究提供了可借鉴案例。生态系统性状将传统性状研究从器官水平拓展到了群落和生态系统水平,以单位土地面积为基础构建了传统性状与宏生态研究(或地学研究)的桥梁,开启了性状研究从"器官到群落"、从"经典理论验证到宏观应用"的美好愿景,为多学科交叉提供了新思路。然而,它在方法学和数据源等方面还存在诸多问题与挑战;在此,我们呼吁相关专家从研究方法、概念体系和应用实践上赋予"生态系统性状"更强大的生命力,尤其从动物群落性状和微生物群落性状等角度。本文在深入解读先前生态性状概念体系、理论意义和潜在挑战的基础上,结合最新进展进行了补充,希望通过广泛讨论,完善生态系统性状概念体系,逐步形成"以性状为基础的生态系统生态学"新研究框架,切实推动宏生态研究和区域生态环境问题的解决。     

松嫩草地主要豆科牧草的适应性与种植利用研究

通过比较松嫩草地主要豆科牧草种子萌发期耐盐碱性的差异,苗期出苗情况和病虫害及种植牧草后对土壤化学性质的影响,对该6种豆科牧草进行综合评价,并选出适宜在松嫩盐碱化草地种植的豆科牧草。结果表明,在萌发期,紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、扁蓿豆(Medicago ruthenica)、兴安胡枝子(Lespedeza davurica)、细叶胡枝子(Lespedeza hedusaroides)和黄花草木樨(Melilotus officinalis) 5种小粒种子耐盐碱性好于大粒种子广布野豌豆(Vicia cracca),尤其是紫花苜蓿(M. sativa L.),其发芽率和活力指数在低盐浓度(≤0.4%NaCl)环境中高于对照条件;苗期小粒种子出苗较快(3—4 d),大粒种子广布野豌豆(V. cracca)出苗时间较长(9 d);细叶胡枝子(L.edusaroides)、兴安胡枝子(L. davurica)和黄花草木樨(M. officinalis)不易遭病虫害,其余3种易受蚜虫和七星瓢虫危害。种植6种豆科牧草后土壤氮含量都有一定程度的提高,尤其是兴安胡枝子(L. davurica);土壤pH也有了一定程度的降低,尤其是紫花苜蓿(M. sativa L.)。综合比较发现松嫩草地6种豆科牧草以种植小粒种子紫花苜蓿(M. sativa L.)和兴安胡枝子(L. davurica)牧草为更好。     

新疆天山峡谷不同坡向野核桃种群分布格局

在天山峡谷野核桃分布的4条沟谷的阳坡和阴坡设置8个4000 m²样地,应用相邻格子法对野核桃每木调查,在不同尺度(面积)上采用方差/均值比率法和偏离指数(C_x)、负二项参数(K)、丛生指数(I)、平均拥挤度(m^*)、聚块性指数(PAI)、聚集指数(C_a)等聚集强度指数对野核桃种群分布格局进行分析.结果表明: 随尺度增大,野核桃种群由集群分布向随机分布过渡;在25 m²尺度上,种群整体呈集群分布,但不同样地种群聚集强度存在较大差异,西沟阴坡种群聚集程度最大,南沟阴坡种群聚集程度最小;在50～400 m²尺度上,种群整体呈随机分布.在25 m²尺度上,幼树、小树和壮年树均呈集群分布,壮年树聚集强度最大,小树聚集强度最小;当取样尺度达到200～400 m²时,幼树、小树、壮年树和大树均呈随机分布.野核桃种群格局规模为25 m²,格局强度为2.49～9.38 m²;种群组分中小树格局强度最大,壮年树格局强度最小.取样尺度与种群斑块大小接近,采用适合的测定方法并应用多指数综合判定,一般可获得可靠的结论.     

小兴安岭阔叶红松林地表甲虫Metacommunity格局

Metacommunity理论框架为理解生物群落的时空格局及其构建机制提供了一个强有力的方法。然而,少有研究揭示土壤动物metacommunity的格局及其构建机制,小尺度空间的研究更是少见。于2015年分别在凉水和丰林小兴安岭典型阔叶红松林长期动态监测样地内,通过空间直观定位调查监测的方法获得地表甲虫群落,揭示小尺度空间(300 m)地表甲虫metacommunity的格局,并进一步分析地形、土壤因子与这种metacommunity格局的相关性。结果表明:镶嵌型(nestedness)和随机型(random)是小尺度空间地表甲虫metacommunity的常见格局。地表甲虫的metacommunity格局具有类群依赖性,步行虫科和葬甲科多形成镶嵌型格局,而隐翅虫科则仅形成随机型格局。地表甲虫metacommunity格局具有季节波动性,在相对温暖的季节易形成显著的镶嵌型格局,而在相对寒冷的季节多为随机型格局。凉水和丰林地表甲虫的metacommunity格局没有明显差异。地形和土壤因子对地表甲虫metacommunity格局有重要的影响,该影响过程相对复杂,依类群和时间而异。本实验表明镶嵌型和随机型是小尺度空间小兴安岭典型阔叶红松林地表甲虫的常见格局,地形、土壤因子对这些格局的形成有重要的影响。     

土壤解磷微生物促进植物磷素吸收策略研究进展

随着全球磷肥需求增加和磷矿资源储量短缺矛盾逐渐加重,土壤解磷微生物在促进磷循环方面的重要性日益突显,因此有必要对其种类和促进植物磷素吸收策略进行全面梳理总结。荟萃分析了土壤解磷微生物种类并构建了系统进化树,重点论述了土壤解磷微生物促进植物磷素吸收主要策略。土壤解磷微生物主要通过矿化和溶解作用直接活化难溶性磷,但其也能与植物根系互作间接活化磷素。其间接途径主要包括解磷微生物与根系分泌物和丛枝菌根真菌互作,它们通过碳磷交换间接活化磷素;其次包括一些解磷微生物可以通过固氮作用使植物生长受到磷的限制,从而调节植物磷酸盐转运系统间接活化土壤磷;解磷微生物也能通过分泌植物激素和生物防治剂促进植物根系生长间接促进植物磷素吸收。解磷微生物还能通过磷素固定减少磷流失,也可以通过加速自身磷素周转促进植物磷素吸收。对完善和发展解磷微生物主导的土壤磷循环和植物磷素吸收利用理论体系具有重要意义。     

松嫩草地水淹干扰后的土壤种子库特征及其与植被关系

研究了松嫩平原羊草草地不同强度水淹干扰对土壤种子库种类组成、物种多样性及其与植被物种组成的相似性关系等的影响。结果表明：（1）随着水淹强度的加重或水淹持续时间的延长,相应地段的土壤种子库物种数目和种子存量都呈减小趋势;（2）土壤种子库的种类成分在干扰样带和对照样带间差异明显,而受水淹干扰的样带之间种子库的种类组成差异不大,表明洪水漂移行使了繁殖体传播和散布的功能;（3）随水淹干扰强度增加,种子库物种多样性指数减小;（4）种子库与地上植被物种组成相似性普遍较低,其原因是主要靠营养繁殖以更新种群的多年生根茎植物经常在植被中出现而不在种子库中出现;（5）种子库与地上植被物种组成相似性随水淹干扰强度增加而下降,表明了水淹干扰对种子库与地上植被物种组成相似性有一定程度的影响。     

狗尾草蒸腾特性与水分利用效率对模拟光辐射增强和CO2浓度升高的响应

 在人工控制光照强度和CO2浓度条件下,测量了禾本科C4植物狗尾草（Setaria viridis）的光合速率（Pn）,蒸腾速率（Tr）,胞间CO2浓度（Ci）,气孔导度（Gs）和叶面饱和水汽压亏缺（Vpdl）对不同模拟光辐射（SPR）强度与CO2浓度的响应。结果表明：Pn, Tr 及Gs均随SPR的升高而增大,增幅趋缓,最终趋于动态平衡。SPR增强的起始阶段,水分利用率（WUE）逐渐增大,在SPR为1200 μmol·m-2·s-1时达到最大值,然后逐渐降低。Ci与Vpdl则随SPR的增强而减小,SPR高于600 μmol·m-2·s-1之后,两者均达到平衡状态。CO2浓度从300增至600 μmol·mol-1的过程中,狗尾草Pn逐渐增大,从600增至1 000 μmol·mol-1过程中,其Pn逐渐降低。Ci、Vpdl和WUE随CO2浓度的升高而增大,Gs和Tr则随CO2浓度的升高而减小。即禾本科一年生C4植物的光合作用对CO2浓度升高响应不敏感,水分蒸腾消耗的减少和WUE的提高对CO2浓度升高的响应极显著。可见,CO2浓度升高对C4植物光合作用的直接促进作用有限,但是却能从提高现有水分利用效率途径促进植物的第一性生产。