准噶尔荒漠土壤多功能性的空间变异特征及其驱动因素

荒漠是重要的陆地生态系统之一, 其生态系统极其脆弱, 极易发生荒漠化。荒漠土壤的稳定和功能对于荒漠生态系统结构和功能的维持至关重要。但在荒漠地区, 大多数土壤功能的研究还主要集中在单一的土壤功能性。本研究基于准噶尔荒漠79个样点的土壤有机碳(SOC)、氮(N)、磷(P)、有效氮(AN)和有效磷(AP)等指标, 通过平均值法和因子分析法计算土壤多功能(soil multifunctionality, SMF)指数, 研究SMF空间变异特征及驱动因素。空间分析所示从整体来看, 荒漠SMF在空间分布上具有较大的异质性, 自西向东, SMF总体呈现逐渐增加的趋势, 而从南向北, SMF呈现先增加后降低的趋势。最优拟合显示, SMF与年均降雨量(MAP)和年均温(MAT)呈显著二次函数关系, 随着MAP和MAT的增加表现出先降低后升高的趋势; SMF与pH和植被增强指数(EVI)呈显著线性关系, SMF随着pH的增加表现出显著降低趋势, 而随着EVI的增加表现为显著上升的趋势; SMF与Aridity (干旱度)之间既符合二次函数关系也呈现线性关系(二者R²相同), 随Aridity增加而减少。结构方程模型结果表明, 土壤含水率(SWC)是SMF变化的最重要的驱动因素, 其次为EVI。土壤pH、SWC、MAT、Aridity和EVI对荒漠SMF具有显著的直接效应, 其中SWC和EVI为显著正效应, 其他为负效应。MAP、经度(Lon)、纬度(Lat)和海拔(Alt)可通过影响MAT等指标对SMF产生间接效应。研究结果对深入理解准噶尔荒漠SMF的空间变异特征及驱动因素具有重要意义, 将有助于预测环境变化对荒漠生态系统多功能性的影响, 为生态系统科学管理服务。     

不同生境入侵植物北美车前繁殖器官性状变异与权衡特征

提高繁殖输出是入侵植物成功入侵的重要机制,但不同生境间繁殖器官性状变异特征尤其是性状权衡关系可能会存在差异。以入侵植物北美车前（Plantago virginica）为研究对象,采集草坪、荒地和林下3个生境的植物花序,探究花穗及花序柄的形态、生物量及其异速生长关系在不同生境间的差异性。结果表明：不同生境北美车前大部分花序形态与生物量指标存在显著差异,草坪和荒地生境花序属细长型,而林下生境则为矮壮型。北美车前繁殖器官不同性状间的异速生长关系既有保守型也有易变型,体现出不同的环境敏感性。不同生境间北美车前繁殖器官资源分配的个体大小依赖关系也存在不一致性。可见,北美车前花序性状及资源分配在不同生境间既存在一定的可塑性也具有相对保守性,这可能是其高入侵能力的重要原因。     

古尔班通古特沙漠生物土壤结皮对土壤氮库垂直分布特征的影响

生物土壤结皮在干旱区氮素地球化学循环中具有重要作用,研究不同生物土壤结皮下不同形态氮素含量的变化,解析生物土壤结皮对土壤养分影响过程和范围,有助于进一步理解生物土壤结皮的生态功能。本研究以古尔班通古特沙漠藻-地衣混生结皮和藓类结皮两种生物土壤结皮为研究对象,以裸沙为对照,测定生物土壤结皮层和0—100 cm内8个土层全氮、无机氮、可溶性有机氮、游离态氨基酸氮、微生物生物量氮等氮库含量,和土壤脲酶、硝酸盐还原态酶、亮氨酸氨基肽酶等土壤胞外酶活性。结果表明：1)结皮层各形态氮素含量和各土壤酶活性显著高于其下层土壤,结皮层和结皮下各层土壤氮库整体上表现为藓类结皮>藻-地衣混生结皮>裸沙;土壤氮库各形态氮素含量和土壤酶活性在垂直分布上均呈现先显著下降(0—20 cm)后稳定(20—100 cm)的趋势;在20—30 cm土层,除裸沙的无机氮、铵态氮以及藻-地衣混生结皮的硝态氮外,其余速效氮(无机氮、硝态氮、铵态氮)含量具有增加的特点。2)土壤各氮库含量与全磷、有机碳、电导率、土壤脲酶和亮氨酸氨基肽酶活性呈正相关,与pH、土壤含水率呈负相关。3)利用氮循环相关指标建立土壤氮循环多功能...     

濒危植物大别山五针松枝叶NPK化学计量特征季节动态

为了解我国特有珍稀濒危植物大别山五针松(Pinus dabeshanensis)枝和叶的养分状况及其季节变化特征,连续12个月对其开展野外取样和室内分析,探讨了枝叶N、P、K含量及其化学计量比的动态变化及其在器官间的差异性。结果表明,器官和月份对大别山五针松化学计量特征有显著影响,其中器官的影响最大。枝和叶化学计量特征的季节变化不规律,N∶K变异系数最大(枝叶分别为26.75%和28.00%),其余均属弱变异(变异系数<25%)。叶N、P、K平均含量(10.40、1.43及5.15 mg·g-1)显著高于枝(6.56、1.26及4.80 mg·g-1),叶N∶P(7.27)也显著高于枝(5.18),但枝和叶N∶P均远低于14,呈严重N限制。枝和叶N∶P、N∶K及P∶K分别受制于N、K和K(即相关系数最大)。枝和叶N、P和K之间(枝N-K除外)具有显著的相关性和异速生长关系,其中叶N分配速率高于枝而P分配速率低于枝。降水和温度对枝叶化学计量特征有不同影响。降水量具有明显的时间尺度效应,短时间尺度降水多影响叶而长时间尺度多影响枝。在各时间尺度下,温度均与叶P含量呈显著负相关而与枝K含量呈显著正相关。综合来看,大别山五针松枝、叶间化学计量特征差异显著,且具有明显的季节变异,在一定程度上受降水和温度的影响。     

羽枝青藓和瘤柄匐灯藓对入侵植物种子萌发和幼苗生长的影响

入侵植物会通过化感作用等手段抑制本地种的生存繁衍,但本土植物尤其是地被层的藓类植物对入侵植物有何影响尚不清楚。本文以本土羽枝青藓和瘤柄匐灯藓为供体材料,以恶性入侵杂草稗草和野胡萝卜为受试材料,从藓丛结构特征和化感作用角度探究藓类植物对入侵植物种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明: 2种入侵植物种子落入藓丛后其发芽率、发芽势和发芽指数均受到显著抑制,抑制效果为藓丛上部>藓丛下部>无藓丛。稗草种子落入藓丛下部会显著影响其根长和根芽比。施加藓类浸提液均显著降低2种入侵植物的发芽率、发芽势及发芽指数,但呈现不同的浓度效应。施加浸提液在一定程度上增加了稗草幼苗芽长、根长和根芽比,但对野胡萝卜无明显的规律性影响。藓类植物对2种入侵植物种子萌发和幼苗生长的化感综合效应均表现为抑制作用,其中,野胡萝卜的敏感性大于稗草,且高浓度下更加明显。可见,藓类植物对入侵植物种子萌发和幼苗生长具有一定抑制作用。