濒危植物永瓣藤叶片功能性状对环境因子的响应

植物叶片功能性状能够响应环境条件的变化，反应了植物对环境的适应策略。当前，针对藤本植物叶片功能性状地理格局及其环境驱动力的研究较少。以国家重点保护植物永瓣藤（Monimopetalum chinense）为研究对象，对其分布区内11个种群的15个叶片功能性状进行测量，并结合气候、土壤因子来解释叶性状变异。比较叶片性状在局域和区域尺度上的种内变异程度，利用多元逐步回归分析环境因子对叶性状的影响。结果表明，在局域尺度上，永瓣藤叶功能性状变异系数介于3.0%-22.5%，其中，叶面积变异程度最大，叶片碳含量变异最小。永瓣藤叶片形状随纬度上升而变得宽且圆。叶片磷含量相对较低，永瓣藤的生长可能受到了磷限制。土壤与气候因子是叶片性状的重要驱动因素，解释了25%-97%的叶片性状变异。在温度和水分充足的情况下，永瓣藤叶片趋向于的慢速生长的保守策略。总体来说，永瓣藤叶片功能性状通过一定的种内变异和性状组合，并与气候、土壤因子相互作用，适应当前的环境条件。     

高光谱技术——生态学领域研究的新方法

高光谱技术是一种新的地物探测技术,该技术以其敏锐的地物光谱特征探测能力为精准识别地物属性提供了强有力的手段,在生态系统过程与属性研究中具有广阔的应用前景。该文以可见光-近红外光谱分析技术为例概述了高光谱技术的原理、特点与优势,以及高光谱技术分析的流程;总结并归纳了其在土壤、植物生理、农产品品质检测、凋落物分解方面的研究应用,指出高光谱技术与遥感成像技术结合在生态监测研究中的优势;归纳了高光谱技术应用中面临的问题,并希望高光谱技术在生态学领域研究中得到更广泛的应用。     

三峡库区9种植物种子萌发特性及其在植被恢复中的意义

三峡大坝蓄水后形成的库区消涨带面临植被消亡、生态退化等问题。为了筛选出适用于库区消涨带植被恢复的植物, 将9种1年生植物种子放置在库区消涨带不同海拔进行水淹(W 165-8 m, 121 d;W 155-18 m, 230 d;W 147-26 m, 271 d), 然后在实验室条件下进行萌发, 研究在消涨带淹水胁迫下这些种子的萌发特性。结果表明: (1) 除马唐(Digitaria sanguinalis)、小蓬草(Conyza canadensis)、金色狗尾草(Setaria glauca)种子在各条件下萌发率都较低外, 不同水淹条件对萌发率影响不同: 与新鲜种子相比, W 165水淹后, 旱稗(Echinochloa hispidula)和婆婆针(Bidens bipinnata)种子萌发率显著上升, 其余种子萌发率均显著下降; W 155水淹后, 所有种子的萌发率都显著下降且只有鱧肠(Eclipta prostrate)、黄花蒿(Artemisia annua)、合萌(Aeschynomene indica)3个物种有萌发, 萌发率分别为11.0%、7.3%和2.7%; W 147水淹后, 旱稗和婆婆针种子萌发率显著上升, 鱧肠种子无显著差异, 其余种子萌发率显著下降。(2) 鱧肠、黄花蒿、婆婆针和旱稗种子比其它物种更耐水淹。W 165水淹后, 鱧肠、黄花蒿、婆婆针、旱稗种子萌发率分别为44.7%、42%、20.7%和4.3%, W 147水淹后分别为76.3%、23%、15%和26.3%, 高于其他物种。(3) 水淹后种子萌发时间格局也受到影响, 大部分种子起始萌发时间推迟、萌发速度变慢。鱧肠、黄花蒿、婆婆针和旱稗的种子对三峡库区消涨带的水淹胁迫具有一定的适应能力, 可根据它们对水淹条件适应能力的差异在消涨带不同海拔高度进行植被恢复。     

气候变暖对领春木沿海拔分布潜在影响的实验模拟

在神农架山地不同海拔高度进行领春木(Euptelea pleiospermum)种子萌发实验和萌发后实生幼苗的存活状况研究,模拟气候变化对领春木分布的潜在影响.结果显示:(1)林窗内种子萌发率显著高于林下,林下的幼苗全部死亡;(2)在领春木的分布上限(2090 m)和以上区域种子萌发率高,且幼苗死亡率低,在领春木的分布下限(900 m)和以下区域种子萌发率低,且除620 m阳坡林下以外,幼苗均全部死亡;(3)种源对领春木种子萌发率和幼苗死亡率均无显著影响;(4)冬季播种的种子比春季播种种子萌发率低,萌发后幼苗死亡率高.研究结果表明,珍稀植物领春木具备向高海拔地区迁移的潜能,但向高海拔的迁移扩散可能会受到一定的限制;在低海拔区域,领春木幼苗更新受到威胁,但一些小生境可以缓冲气候变暖带来的威胁.     

尕海湖滨湿地种子库初探

在青藏高原湖泊尕海湖滨湿地的高寒草甸中,选取4个样地22个样点研究种子库基本组成及其与地表植被的关系。结果表明,尕海湖滨湿地种子库由13科34属37种湿生植物组成,平均为7400 seeds/m2,种类以一年生草本植物为主;地表植被由17科29属31种湿生植物构成,以多年生草本植物为主,种子库与地表植被组成的差异较为明显,符合高寒草甸的特征。总体而言,种子库垂直分布的各深度间种子密度有明显的相关性,土壤表层的种子库密度显著高于深层,在物种水平上,仅露蕊乌头Aconitum gymnandrum有这一趋势。种子库物种与水位变化研究表明,种子库中物种的生活型随着水位变化而发生变化：随着水位的升高,种子库中的优势种逐渐由以露蕊乌头为指示种的中生植物向以水毛茛Batrachium bungei为指示种的沉水植物过渡。本研究表明,尕海湖滨湿地种子库具有对受损湿地进行修复的潜在可能,同时水位对其分布有一定影响;如果是针对目标植物的选择性修复则要注意该物种是否存在于种子库中。     

微生境对黄梅秤锤树野生种群叶片功能性状的影响

植物功能性状可以反映植物应对环境变化的适应策略。本文以黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis)当前唯一野生种群为对象, 比较了3种微生境(湖边、种群中心、耕地边)中该物种的叶片功能性状均值、种内变异和叶片生态化学计量特征的差异, 分析了黄梅秤锤树对湖岸带微生境变化的响应及其适应策略。结果表明: (1) 3种微生境中土壤C、N、P含量没有显著性差异(P > 0.05), 但土壤C∶N和C∶P具有显著性差异(P < 0.05), 土壤类型和养分条件有所不同。(2)黄梅秤锤树叶片功能性状的比较用单因素方差分析和贝叶斯方差分析得出的结果一致, 均为叶长、叶面积和比叶面积在中心区域显著高于湖边(P < 0.05), 而耕地边与湖边和中心区域均没有显著差异(P > 0.05); 叶N含量在湖边显著高于中心区域和耕地边(P < 0.05), 而中心区域和耕地边间没有显著差异(P > 0.05); 叶宽、叶长/叶宽、叶干物质含量、叶C和叶P含量在3种微生境间都没有显著性差异(P > 0.05)。(3)黄梅秤锤树叶片的N∶P在湖边显著高于中心区域和耕地边(P < 0.05), C∶N在湖边显著小于中心区域和耕地边(P < 0.05), N∶P和C∶N在中心区域和耕地边没有显著性差异(P > 0.05), C∶P在3种微生境间都没有显著性差异(P > 0.05)。(4)黄梅秤锤树叶片功能性状的总体变异程度在0.02-0.28之间, 其中叶片C和N含量在湖边和中心区域的种内变异程度显著较低, 表明3种生境中湖边和中心区域黄梅秤锤树种群的稳定性相对较差。(5)湖边黄梅秤锤树主要通过增加叶N含量促进生长; 中心区域黄梅秤锤树主要通过增加叶面积和比叶面积以及提高叶N的利用效率来提高光捕获能力促进生长; 耕地边黄梅秤锤树的叶N含量和叶面积、比叶面积都处于中等水平, 通过性状之间的共同作用使植株生长达到最佳水平。以上结果表明, 由于微地形、水位波动和土壤环境条件的差异, 黄梅秤锤树对3种生境中的适应策略有所不同, 并且不是通过单一性状调整来适应环境的变化, 而是通过多种性状之间的权衡达到更好的适应效果。     

珍稀植物连香树在其中国分布区北缘的种子性状及幼苗更新限制

连香树(Cercidiphyllum japonicum)是第三纪孑遗植物, 存在严重的幼苗更新限制。为验证生活史早期(种子萌发)限制中国分布区北缘连香树种群幼苗更新, 并探讨其主要成因, 本研究在秦岭和太行山脉采集不同种源地的种子, 测定其形态性状、营养元素含量和质量、不同贮存时间的活力及不同温度条件下的萌发性状, 通过方差分析、相关分析等方法对不同种源地的种子性状进行分析。结果表明: 在中国分布区北缘, 其种子长度(P < 0.001)、萌发率(P < 0.001)、平均萌发时间(P < 0.001)、氮(P < 0.05)和磷含量(P < 0.001)在不同种源间存在显著差异; 而在区域尺度上(秦岭与太行山), 仅种子碳含量存在显著差异(P < 0.01)。天水种群的种子萌发率最高(21.77%), 平均萌发时间最长(11.12 d); 栾川的萌发率最低(1.38%), 平均萌发时间最短(3.47 d)。在25℃条件下, 济源种群的种子萌发率显著高于10℃、15℃和20℃条件下(P < 0.05), 而其他种源地的萌发率在不同温度条件下无显著差异。在4个温度条件下, 栾川种群种子的初始萌发时间无显著差异, 而其他4个种源地的初始萌发时间都随温度升高而缩短。相关分析结果表明, 种子萌发率与种子活力密切相关, 而种子活力与种子质量、种子的氮和磷含量显著相关。在中国分布区北缘, 连香树种子的自身属性(质量、氮和磷含量)通过影响种子活力间接影响萌发率; 且种子萌发对温度的响应主要表现在萌发时间上。本研究证实种子萌发是限制连香树种群幼苗更新的关键阶段, 主要原因如下: (1)连香树种子在9月成熟后, 10月的温度仍适宜种子萌发, 但较短生长期的幼苗在冬季低温下不能存活; (2)连香树种子萌发率低(14.4%); (3)第二年春天种子活力骤降。     

亚热带-温带气候过渡区落叶阔叶林物种-生境关联分析

物种-生境关联分析有利于更好地理解物种共存理论和群落构建机制。根据秦岭落叶阔叶林25 hm²固定监测样地的调查数据,将树种分为幼苗、幼树和成树3个生活阶段,利用Torus-translation检验方法分析物种与不同生境类型之间的关联性。结果表明: 生境对各物种的影响不同。与高坡显著关联的物种数最多,其中95.7%为负关联;与低坡呈负相关的物种占89.5%;与山脊呈显著负关联的物种占90.9%;物种与高谷生境多存在显著正关联,呈负相关的只有1种,占0.03%。物种在幼苗、幼树和成树阶段与生境分别存在80、44和23个关联,表明幼苗阶段对生境的依赖程度更大。幼苗阶段的物种中有38个(占总物种数的90.5%)至少与一类生境存在显著的关联性;幼树阶段有25个(占总物种数的58.1%)至少与一类生境存在显著关联;成树阶段只有17个(占总物种数的39.5%)至少与一类生境存在显著关联。同一生境对不同生活史阶段物种的影响存在差异,到生活史阶段后期,生境的影响逐渐减弱。由于特定的环境需求,多数物种在不同生活史阶段表现出不同的生境偏好。     

四种冬季水生植物组合对富营养化水体的净化效果

选择10种耐低温的水生植物构建4种植物组合,研究了冬季低温环境下不同水生植物组合对富营养化水体的净化效果.结果表明:组合1[常绿水生鸢尾(Iris hexagonus Hybrid)*羊蹄(Rumex japonicus)+金叶“金钱蒲”(Acorus gramineus“Ogan”)+反曲灯心草“蓝箭”(Juncus inflexus“Blue Arrows”)]4种植物均能在试验富营养化水体中茂盛生长,且对TN、NOx-N、NH4-N和TP的去除率分别为47.8％、52.2％、32.4％和70.1％;组合2[常绿水生鸢尾+羊蹄+金叶“金钱蒲”+大苞萱草(Hemerocallis middendorfii)]4种植物也都能在试验富营养化水体中存活,并且有一定量的生长,对TN、NOx-N、NH4-N和TP的去除率分别为44.2％、58.5％、34.6％和67.8％;而未种植物的对照对TN、NOx-N、NH4-N和TP的去除率分别为40.0％、25.9％、27.3％和64.5％;组合1和2对富营养化水体有较好的净化效果.组合3和组合4中由于吊兰(Chlorophytum comosum)和三穗薹草(Carex tristachya)等植物长势较差,仅对NOx-N具有较明显去除能力,对其他指标去除效果不明显.通过这些水生植物在富营养化水体中生长特性和对营养元素的去除能力,发现冬季组合1和2的净化效果较好,是低温条件下适宜的浮床植物组合形式.     

长江中下游岸带(宜昌-铜陵段)湿生植物的群落构建机制研究

沿长江中下游（宜昌-铜陵段）13座城市共37个位点,分别于丰水期和枯水期对岸带的湿生植物进行调查,从物种和系统发育2个维度研究群落的构建机制,并结合环境和空间因子探讨其驱动因素。结果显示：（1）丰水期湿生植物群落的α多样性高于枯水期,且丰水期α多样性主要与水分条件呈正相关,而枯水期则主要与温度和土壤总氮含量有关。（2）丰水期的系统发育结构指数呈聚集趋势,暗示生境过滤起着主导作用,而枯水期的NRI（net relatedness index）和NTI（nearest taxon index）呈不同趋势,暗示存在近期的群落分化。（3）群落的α多样性在物种层面和系统发育层面存在显著关联性,其多样性水平可在一定程度上互为表征。（4）长江中下游沿岸湿生植物群落的构建机制在不同时期存在差异,丰水期的群落构建是环境筛选和扩散限制共同作用的结果,且以环境筛选作用占主导,而枯水期的群落构建仅在物种层面受一定程度环境筛选作用的影响。（5）大生境的温度变化、微生境的土壤水分和养分条件是影响长江中下游岸带湿生植物群落差异的主要驱动因素。该研究结果可为长江中下游岸带湿地生态系统的管理和保护提供科学支持。