甘肃南部7种高寒杜鹃生物量分配的异速生长关系

生物量分配模式影响着植物个体生长和繁殖到整个群落的质量和能量流动等所有层次的功能, 揭示高寒灌丛的生物量分配模式不仅可以掌握植物的生活史策略, 而且对理解灌丛碳汇不确定性具有重要意义。该研究以甘肃南部高山-亚高山区的常绿灌丛——杜鹃(Rhododendron spp.)灌丛的7个典型种为对象, 采用全株收获法研究了不同物种个体水平上各器官生物量的分配比例和异速生长关系。结果表明: 7种高寒杜鹃根、茎、叶生物量的分配平均比例为35.57%、45.61%和18.83%, 各器官生物量分配比例的物种差异显著; 7种高寒杜鹃的叶与茎、叶与根、茎与根以及地上生物量与地下生物量之间既有异速生长关系, 也有等速生长关系, 异速生长指数不完全支持生态代谢理论和小个体等速生长理论的参考值; 各器官异速生长关系的物种差异显著。结合最优分配理论和异速生长理论能更好地解释陇南山地7种高寒杜鹃生物量的变异及适应机制。     

模拟增温对青藏高原高寒草甸根系生物量的影响

在青藏高原高寒草甸布设模拟增温实验样地,采用土钻法于2012—2013年植被生长季获取5个土层的根系生物量,探讨增温处理下根系生物量在生长季不同月份、不同土壤深度的变化趋势及其与相应土层土壤水分、温度的关系。结果表明:(1)根系生物量在2012年随月份呈增加趋势,其中7—9月较大,其平均值在对照、增温处理下分别为3810.88 g/m~2和4468.08 g/m~2;在2013年随月份呈减小趋势,其中5—6月较大,其平均值在对照、增温处理下分别为4175.39 g/m~2和4141.6 g/m~2。增温处理下的总根系生物量高出对照处理293.97 g/m~2,而各月份总根系生物量在处理间的差值均未达到显著水平。表明在增温处理下根系生物量略有增加,但在生长季不同月份其增加的程度不同,致使年际间的增幅出现差异。(2)根系生物量主要分布在0—10 cm深度,所占百分比为50.61%。在增温处理下,0—10 cm深度的根系生物量减少,减幅为8.38%;10—50 cm深度的根系生物量增加,增幅为2.1%。相对于对照处理,增温处理下0—30 cm深度的根系生物量向深层增加,30—50 cm深度的根系生物量增加趋势略有减缓。可见,在增温处理下根系生物量的增幅趋向于土壤深层。(3)根系生物量与土壤水分呈极显著的递减关系,在增温处理下线性关系减弱;与土壤温度呈极显著的递增关系,在增温处理下线性关系增强。表明土壤水分、温度都可极显著影响根系生物量,但在增温处理下土壤温度对根系生物量的影响较土壤水分更为敏感而迅速。     

青藏高原东部高寒灌丛生物量分配对模拟增温的响应

植物生物量分配特征的变化反映了不同环境条件下植物的适应策略,全球气候变暖正在改变青藏高原高寒生态系统植被动态和生物量分配格局。然而,到目前为止,有关青藏高原高寒灌丛生物量分配特征对气候变暖的响应研究较少。为了探究气候变暖对高寒灌丛生物量分配的影响,以青藏高原东部典型的窄叶鲜卑花高寒灌丛为研究对象,分析了高寒灌丛灌木层、草本层和群落水平生物量分配特征对开顶式生长室（OTC）模拟增温的响应。研究结果表明：整个生长季节,模拟增温使空气温度和表层土壤温度分别升高0.6℃和1.2℃,使表层土壤水分含量下降2.7%。模拟增温使草本层和群落地上生物量显著增加57.8%和7.2%,使灌木层、草本层和群落根系生物量显著增加42.5%、105.6%和45.6%。然而,模拟增温没有显著影响灌木层地上生物量。同时,模拟增温使灌木层、草本层和群落总生物量显著增加25.6%、85.7%和28.4%,使灌木层、草本层和群落根冠比显著增加33.2%、30.4%和36.0%。由此可见,模拟增温在促进高寒灌丛生物量生产的同时将显著提高向地下根系部分的分配比例。Pearson相关分析表明,高寒灌丛生物量分配与空气温度、土壤温度和土壤硝态氮含量呈显著正相关关系;多元线性回归分析结果也表明,空气温度、土壤温度和土壤硝态氮含量解释了高寒灌丛生物量分配变异的50.8%以上。这些结果表明,青藏高原东部高寒灌丛植被能够通过调节生物量分配模式应对未来气候变暖。     

浑善达克沙地6种灌木生物量模拟

在干旱半干旱区,乔木比较稀疏或难以存活,灌木往往在植被群落中占有很大的优势地位,其生态功能及生态学意义尤其值得重视。浑善达克沙地疏林草地是沙地顶级植物群落,其中乔木稀疏分布,而灌木在沙甸以及沙陇背风坡呈密集分布。灌木在固定沙丘、改良土壤、提供栖息地等方面具有重要的生态意义,其生物量组成也在沙地植被群落中占有很大比重。已往的研究中,灌木相比乔木通常处于次要地位,对灌木的研究尚不充分,灌木生物量的模拟方法亦多采用乔木生物量的模拟方法。然而灌木形态结构与乔木有明显差异,专门针对灌木的生物量模拟方法研究尚不多见。以6种沙地灌木为样本,基于异速生长模型,对比了若干地表测量指标对灌木生物量的预测能力,其中设计了一种更贴近灌木实际形态的圆台体积作为新的预测指标。研究结果表明:(1)在单因素指标中,相比高度和地径,冠幅与灌木生物量的相关性更强。(2)相比单因素指标,复合指标与灌木生物量之间的相关性更强。其中冠幅相关的复合指标更优于地径相关的复合指标。这预示着冠幅以及冠幅相关的复合指标对灌木生物量具有较好的预测能力。(3)圆台体积能进一步提高对灌木生物量的预测能力。相关分析和拟合评价结果显示,圆台体积与灌木生物量的相关性更强,拟合误差较小,并且对于不同的灌木种类,其相关性和拟合精度表现出较高的稳定性。这意味着圆台体积对于不同的灌木种类,均具有较好的生物量预测效果。因此建议,在灌木属性测量较为充分的情况下,圆台体积是更为理想的预测指标,而在测量不充分情况下,冠幅及其相关复合指标更适宜进行灌木生物量预测。研究结果最终建立了6种沙地灌木的圆台体积-生物量的异速生长模拟方程,为进一步研究沙地灌木的碳储量以及灌木在半干旱植物群落中的生态意义提供科学基础。     

西藏那曲地区高寒草地地下生物量

矮嵩草草甸、藏北嵩草草甸及紫花针茅草原是那曲地区主要的草地类型,通过对其地下生物量的分布特征、地下/地上生物量的关系及其对土壤环境影响的研究发现:(1)这三类植物群落的地下生物量表现为总的T字形趋势下的锯齿状分布,主要分布在0~10cm的草皮层中,而且不同的退化草地,其地下的生物量也不同;(2)各群落的地下生物量和地上生物量密切相关,相关性均呈显著正相关。地下/地上生物量的比值越大,地上生物量就越高。地上生物量的变化不大,而地下生物量变化显著;(3)在高山草甸土中,矮嵩草草甸的地下生物量和土壤的有机质,全N,碱解N的含量及土壤的容重呈相关关系,而与其他的土壤因子相关性不显著。(4)各群落的地下生物量的垂直分布特征及与土壤环境的关系是植物长期适宜高寒生境条件的结果和反映。     

青藏高原高寒草甸生物量动态变化及与环境因子的关系——基于模拟增温实验

以青藏高原高寒草甸为研究区,设置模拟增温实验样地,于2010年开始持续增温,2012和2013年调查植被地上-地下生物量,探讨气候变暖背景下高寒草甸生物量的动态变化及其与环境因子的关系。结果表明:(1)增温处理下地上-地下生物量与根冠比的中值和平均值大于对照,其中地下生物量(变异系数为0.30)的增加幅度大于地上生物量(变异系数为0.27),根冠比的变异系数(0.33)大于地上-地下生物量,这表明增温可导致高寒草甸植被生物量分配出现差异。(2)地上-地下生物量呈极显著的幂指数函数关系(R~2=0.147,P0.001),表现为异速生长,但在增温处理下异速生长出现减缓(R~2=0.102,P0.05)。(3)地上生物量受深层土壤水分和浅层土壤温度影响较大,地下生物量受深层土壤水分和深层土壤温度影响较大;土壤温度对地上-地下生物量的影响强于土壤水分,表现为20 cm深度土壤温度对地上生物量(R=0.582,P0.01)和根冠比(R=-0.238,P0.05)影响较大,60 cm深度土壤温度对地下生物量影响较大(R=0.388,P0.01),100 cm深度土壤水分对地上生物量(R=0.423,P0.01)和地下生物量(R=0.245,P0.05)影响较大,这说明增温导致浅层土壤温度对生物量分配产生影响,使生物量更多分配到地上部分,而冻土融化致使深层土壤水分对生物量产生影响。     

青海省高寒灌丛物种多样性、生物量及其关系

物种多样性对生态系统功能的作用是生物多样性研究的核心领域之一,生物量水平是生态系统功能的重要表现形式,而植物群落的生物量则是生态系统生物量的基础,因此研究植物群落物种多样性与生物量的关系,对于阐明植物多样性对生态系统功能的作用具有重要意义。通过对青海省高寒灌丛生物量、灌丛物种多样性特征以及与生物量的关系调查,得到以下结果:(1)被调查灌木植被群落的40个样地中共出现了207种植物(其中灌木植物18种,草本植物189种),隶属于130属,43科,灌木以蔷薇科、杜鹃花科为主,而草本以菊科、龙胆科、毛茛科和莎草科占优势。(2)群落多样性指数偏低,植物群落结构简单,物种组成稀少。小叶金露梅群落的多样性指数最大,金露梅群落、细枝绣线菊群落和鲜卑花群落次之,百里香杜鹃+头花杜鹃群落最低。(3)不同高寒灌丛类型生物量介于1893.03—7585.41 g/m~2之间,平均值为3775.9 g/m2,其中灌木生物量占灌丛总生物量的73.55%,草本为26.45%。(4)总生物量随草本物种多样性和群落物种多样性的增加而减小;草本生物量随其物种多样性的增加而减小,而灌木物种多样性与其生物量并无显著相关性。     

天山林区6种优势种灌木林生物量比较及估测模型

采用平均标准木收获法测定了天山东、中、西部林区6种优势种灌木,多刺蔷薇(Rosa spinosissima L.)、黑果小檗(Berberis heteropoda Schrenk.)、刚毛忍冬(Lonicera hispida Pall.)、天山绣线菊(Spiraea.tianschanica Pojark.)、新疆方枝柏(Juniperus pseudosabina Fisch.et Mey.)和黑果栒子(Cotoneaster melanocarpus Lodd.)的地上和地下生物量并构建基于D~2H变量的个体生物量模型。结果表明:(1)天山西部林区灌木林的总生物量大于中部和东部的;(2)6种灌木的平均生物量大小排序为刚毛忍冬黑果栒子黑果小檗新疆方枝柏天山绣线菊多刺蔷薇;(3)6种灌木的生物量贡献主要源于根和枝生物量,不同器官生物量的大小排序根枝叶;6种灌木叶生物量的大小与枝的生物量之间呈极显著相关(P0.01);(4)以D2H为自变量建立6种灌木不同器官及个体生物量估测模型24个,除黑果小檗和新疆方枝柏叶生物量模型达到显著水平(P0.05),其他各组成生物量模型均达到极显著水平(P0.01),模型模拟结果达到了较高的准确度,可用于推算灌木生物量。研究结果可为定量评估天山森林生态系统的固碳功能提供数据支撑,也可为深入开展森林生态系统服务功能评价提供依据。     

西安市4种城市绿化灌木单株生物量估算模型

以西安市常见的4种绿化灌木(小叶女贞、雀舌黄杨、紫叶小檗、大叶黄杨)为研究对象,利用不同函数和自变量构建单一物种的器官及个体生物量估算模型,筛选出相关性最高、拟合度最好的模型作为生物量最佳估算模型.结果表明： 4种灌木各器官及个体生物量最优估算模型除大叶黄杨叶生物量模型为对数函数(VAR)模型外,其余无论是器官生物量模型还是个体生物量模型均为幂函数(CAR)模型.模型包含的自变量有基径、植株冠幅直径、植株冠幅直径与株高乘积、植冠面积和植冠体积.大叶黄杨和其他3种灌木在自变量选取上有着明显不同.大叶黄杨生物量模型主要以基径为自变量,其他3种灌木生物量模型主要以与冠幅相关的因子为自变量.
     

模拟酸雨对七种森林植物生物量的影响

马尾松(pinus massonina Lamb.)、杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamh.) hook)、青冈(Cyclobananopsis glauca Thumb. Oeret)、油茶(Camelia oleifera Abel)、木荷(Schima superba Gardn,et Ghamp. )、黄樟(Cinnamomum porrectum(Roxb)Kosterm)、火力楠(Michelia macclurei)属亚热带森林植物,在我国南方林业生产中占居十分重要的地位。为了探讨酸雨对植物生长和森     

与物种多样性有关的长白落叶松人工林生物量

对不同龄组长白落叶松(Larix olgensis)人工林群落的物种多样性和生物量及二者关系研究分析。结果表明:1)随林龄增大,群落物种组成结构和多样性特征发生了很大变化。物种更迭现象明显,春榆等阔叶树重要值上升,长白落叶松优势地位逐渐下降,植被类型向针阔混交林演替。群落Sorensen相似性指数降低,Shannon-Winner多样性指数呈"S"型曲线增长,Pielou均匀度指数呈反"S"型曲线下降,Margalef丰富度指数呈单峰曲线增长趋势;2)随林龄增大,群落生物量"S"型曲线增长趋势明显,分配序列为:乔木层木质物残体层灌木层草本层,占群落生物量比例分别为82.41%、15.10%、1.69%和0.81%。长白落叶松生物量占据主导地位,但所占比例持续下降,属于衰退型种群,而春榆等阔叶树比例上升。林下植被层中,草本的主导地位逐渐丧失,灌木取而代之,生物量所占比例明显升高。地表木质物残体生物量比例缓慢下降;3)群落中物种多样性测度指标与生物量之间单调线性增长的关系明显,Shannon多样性指数较之Pielou均匀度指数更适合作群落生物量度量指标,生物量与Margalef丰富度指数无明显相关性。     

杜鹃属植物与杜鹃灌丛群落的研究进展

对杜鹃属(Rhododendron L.)植物起源、中国分布、适应性、灌丛群落结构特征和演替特征等问题进行了综述,并对杜鹃属植物的深入研究和合理利用进行展望。中国西南地区以及喜马拉雅至缅甸北部地区为杜鹃属植物的起源中心,贵州百里杜鹃林是全球最大野生杜鹃资源库。杜鹃属植物的适应性与所在区系的同质性、海拔相似度、进化程度、关键功能性状等密切相关,基于进化-形态功能特征的比较为选育适应性优良的杜鹃品种提供了参考。杜鹃灌丛群落具有特殊性,表现出复杂的多层次垂直结构、镶嵌式水平结构和明显的年龄结构特征。依据群落具备优势种生态位宽度大且种群间的生态位相似性比例较小来判定杜鹃灌丛群落已演替至顶级的观点仍有待考证。     

Biomass dynamics of Quercus aliena var. acutesrata community on Mountain Xiaolong in Gansu Province, China

The dynamics of tree layer biomass was studied by combining 35 sample plots of field census with biomass model estimation in a natural Quercus aliena var. acutesrata community on Mountain Xiaolong in Gansu Province, China. The tree layer biomass of Quercus aliena var. acutesrata community was 183 660 kg/ha, in which the slow growth group accounted for 64.89% of the total biomass. The fast-medium growth group accounted for 33.40% and the coniferous group accounted for 1.38%. The organs biomass was found to be in the following order: trunk > root > branch > leaf. The total biomass accumulated with the development of the community. The total biomass and the biomass of the organs were highest in the mature community and became stable as the community developed. The relative growth rate of organs was in the following order: trunk > branch > root > leaf. The biomass ratio of the slow growth group trees tended to increase and the fast-medium group trees tended to decrease as the community developed, which was reveresed in the decline development stage. The biomass of the coniferous group was very small throughout the development process. __________ Translated from Chinese Journal of Ecology, 2005, 24(4) [译自: 生态学杂志, 2005, 24(4)]     

Conidial germination and germ tube elongation of Phomopsis amaranthicola and Microsphaeropsis amaranthi on leaf surfaces of seven Amaranthus species: Implications for biological control

Microsphaeropsis amaranthi and Phomopsis amaranthicola are potential biological control agents for several Amaranthus species. In an effort to understand the initial infection processes with these pathogens, a study was conducted of the conidial germination and germ tube length (μm) on the weed leaf surfaces at 21 °C and 28 °C. Weeds included Amaranthus rudis, A. palmeri, A. powellii, A. retroflexus, A. spinosus, A. hybridus, and A. albus. For P. amaranthicola, conidial germination and germ tube length varied among the seven weed species at both temperatures, while for M. amaranthi the differences in germ tube lengths were significant among weed species only at 21 °C. While the conidia of M. amaranthi and P. amaranthicola germinated on the leaf surfaces of all seven weed species, temperature appeared to impact the number and length of germ tubes on the leaf surfaces. The percentage of germinated conidia and the length of germ tubes at both temperatures were often greater for M. amaranthi than for P. amaranthicola. In order for the fungal pathogen to successfully infect and kill a weedy host, conidia must germinate and form a germ tube, two processes that vary with host species and temperature for M. amaranthi and P. amaranthicola. The extent to which successive infection processes, e.g., penetration, invasion and colonization, contribute to host specificity warrants study.     

植物群落类型和围栏封育对高山林线岷江冷杉幼苗成活的影响

林线树种幼苗的生长紧密关系着高山林线的形成。通过室内发芽实验测定了岷江冷杉种子萌发能力。2015年春,在川西巴郎山岷江冷杉林线之上的高山林线交错带,通过播种处理(播种和不播种),研究了不同植物群落类型(灌木和草地群落)和围栏处理(围栏和不围栏)对岷江冷杉幼苗成活率的影响,以期为进一步探讨高山林线形成机制提供科学参考。结果表明:(1)岷江冷杉室内发芽率31.4%,成活率随时间下降。(2)灌木群落的全年日平均空气温湿度显著高于草本群落,而两群落的全年日平均土壤温度无显著差异。(3)未播种样地没有发现岷江冷杉幼苗,说明林线交错带缺乏岷江冷杉种子。(4)与不围栏样地相比,围栏封育分别显著提高了岷江冷杉幼苗成活率2.0%(2015年)和2.2%(2016年);与灌木群落相比,草本群落中岷江冷杉幼苗成活率显著提高0.8%(2015年)和1.2%(2016年),说明灌木对林线交错带幼苗更新具有更强的竞争作用。围栏处理下,草本群落中岷江冷杉幼苗成活率显著高于灌木群落;不围栏处理下,草本群落中岷江冷杉幼苗成活率显著低于灌木群落,2017年在不围栏样地没有幼苗存活,说明动物干扰对林线交错带森林更新有阻碍作用。研究表明,高山林线交错带森林更新,受种子、植物竞争和动物干扰(例如,放牧)等多方面因素的共同影响,可以通过播种、植物剔除(去除竞争)和围栏等促进幼苗更新和成活。     

基于系谱和SSR标记的高山杜鹃杂交种亲缘关系分析

该研究对高山杜鹃(Rhododendron L.)的总DNA提取方法进行了改良,然后综合利用高山杜鹃EST数据库和该实验室的马缨杜鹃高通量测序数据,引用已发表文献的SSR引物,从154对SSR引物中筛选出了26对多态性高、重复性好、条带清晰的SSR引物。再从中随机选择10对SSR引物进行荧光标记,对69份不同高山杜鹃的种质进行遗传多样性分析。结果表明,平均有效等位基因数6.959 2个;位点多态性信息含量(PIC)、观测杂合度(HO)、期望杂合度(HE)和Neis基因多样性(H)分别为0.795 2、0.543 5、0.826 5和0.820 2;杂交种间的非加权配对算术平均(UPGMA)聚类结果与其谱系分析结果基本一致,可实现对一些未知来源的育成品种资源进行祖先亲本类型的推测。     

37种杜鹃花属植物在迁地保育下的自然授粉研究

该文对主要栽培在四川都江堰龙池基地(海拔1 700 m)及玉堂基地(海拔700 m)和峨眉山生物试验站(海拔805 m)的5亚属15亚组37种杜鹃花属植物的自然授粉开展了为期4 a的数据采集与研究。以绿苗率(Gs)为主要指标,绿苗系数(Gc)、坐果率(St)和单位可育种子数(Sf)为辅助指标,初步揭示了迁地保育条件下杜鹃花属植物自然授粉的育性适应及其特征。结果表明:(1)除黄花杜鹃(Rhododendron lutescens)未形成种子外,受试的其他36个杜鹃花种类均能在其保育地点上不同程度地完成从种子(幼苗)到种子的生命循环,其中高可育型24种、可育型11种、弱育型1种。(2)上述4项指标,尤其是保育条件与原生地条件下同种的绿苗率、绿苗系数和单位能育种子数比较,均能不同程度地反映育性适合度的差异情况。(3)在上述具有不同程度可育性的36种杜鹃花中,有24种有不同程度的败育现象,其成因可能为不同程度的自交和花期重叠的同亚组到不同亚组异种间自然交配所引起的遗传不适,由于遗传选择的限制或胁迫,这种现象在一些开花个体有限的种类中尤为突出,因此保证最小存活种群(the minimum viable population,MVP)对于该属植物迁地保育至关重要。(4)杜鹃花属的特定种类可能存在一个受种性制约的单位种子数量幅度和上限,即不同的类群与种类的单位种子数量存在差异。(5)为探索自交和种间杂交提供了认识起点和参照,并提出了有关杜鹃花属植物可育性综合评价的指标体系和方法。     

Phylogeographic patterns in Leccinum sect. Scabra and the status of the arctic-alpine species L. rotundifoliae

We investigated inter- and intraspecific phylogenetic relationships in the ectomycorrhizal fungal genus Leccinum section Scabra. Species of this section are exclusively associated with Betula and occur throughout the Northern Hemisphere. We compared the phylogenetic relationships of arctic, alpine, boreal and temperate accessions of section Scabra based on DNA sequences of the single-copy nuclear gene Gapdh and the multiple-copy nuclear region 5.8S-ITS2. Exclusively arctic lineages were not detected in species that occur both in arctic-alpine or boreal regions, except in L. rotundifoliae that was restricted to cold climates. L. scabrum and L. holopus showed an intercontinental phylogeographic pattern, and L. variicolor showed a pattern unrelated to geographical distribution. Molecular clock estimates indicated that L. rotundifoliae is as old as other species in section Scabra. Individual gene trees suggest that interspecific hybridisation occurred several times in the evolution of section Scabra.     

禁牧对伊犁绢蒿种群数量特征及其构件生物量分配的影响

该研究于2020年5月、7月和9月在天山北坡中段试验区的禁牧区(5a)和放牧区分别进行调查采样,测定分析不同月份禁牧区和放牧区伊犁绢蒿种群数量特征(高度、盖度、密度和生物量)及构件(茎、叶、根)生物量,以揭示植物种群特征和构件生物量对禁牧的响应规律,为退化草地的修复治理以及合理利用提供依据。结果表明：(1)与放牧区相比,5月、7月、9月禁牧区的伊犁绢蒿种群的高度、盖度和生物量均显著增加(P<0.05),其中高度增幅为69.90%～95.53%,盖度增幅为186.53%～297.82%,生物量增幅为86.24%～631.83%。(2)随着月份的推移,禁牧区与放牧区伊犁绢蒿单株生物量、茎生物量和叶生物量均呈先降后增的变化趋势,而根生物量呈增加的趋势;禁牧改变了植株构件比例,与放牧区相比,禁牧区茎、叶的生物量所占单株生物量的比例在7月、9月均显著增加,而根生物量所占比例显著降低。研究认为,禁牧有利于地上植被的恢复,使其构件结构改变,是恢复退化荒漠草地植物的有效措施。