羊草种群地上部生物量与株高的分形关系

应用分形几何学（Ｆｒａｃｔａｌ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）的原理和方法对羊草（Ａｎｅｕｒｏｌｅｐｉｄｉｕｍ ｃｈｉ－ ｎｅｎｓｅ）种群地上部生物量与株高的关系进行了研究．结果表明．羊草种群的地上部生物量 与株高存在很好的静态分形关系,所得分形维数是对地上部生物量在各器官中积累规律 （生物量配比）的表征;羊草种群地上部生物量与株高的动态分形关系表明在整个生长季 内该种群地上部生物量的增长具有自相似性．是一个分形生长过程,增长规律为分形维数 值Ｄ;在此基础上建立了羊草种群的分形生长模式．认为成熟植株可以看作是其幼苗经生 长放大过程而得到的．     

老芒麦(Elymus sibiricus)种群地上生物量空间分布格局研究

采用分形几何学的方法对老芒麦（Elymus sibiricus)种群地上生物量空间分布格局进行了研究,结果表明：1）在某一时刻老芒麦不同植株地上生物量的空间分布格局具有相似性,7月6日的分形维数最大,为1.5054;6月16日、7月31日以及8月10日的分形维数较小,分别为0.7001、0.4675和0.3428。2）虽然在整个生长季内,老芒麦地上生物量与株高的对数值之间存在线性关系,但仍然存在许多细节问题,3）老芒麦株高在20-59cm尺度范围内,双对数半方差图存在明显的2个线性区域,反映出生物量空间分布格局的异质性。4）高度间隔为4cm以下的分形维数为1.63465,高度间隔大于4cm时的分形维数为1.0407。     

松嫩平原碱化草甸星星草种群分蘖株延长生殖生长的表型可塑性调节

在松嫩平原碱化草甸,采用大样本随机取样的方法,研究了不同时间到达抽穗初期、抽穗期、开花期和乳熟期的星星草种群生殖分蘖株数量性状的可塑性及其调节规律.结果表明：除在开花期存在一定的波动外,在每5 d的时间里,随着生殖生长时间的延长, 星星草种群在抽穗初期、抽穗期和乳熟期的生殖分蘖株高、分蘖株生物量、花序长和花序生物量均依次显著增加.各生育期的星星草种群生殖分蘖株高与花序生物量呈显著正相关,而与生殖分配呈显著负相关.随着生殖生长时间的延长,抽穗初期、开花期和乳熟期的星星草花序生物量随着分蘖株高增加,其幂函数的增长速率均呈增大趋势.生殖生长时间延长10 d,其抽穗初期和抽穗期的生殖分配直线下降速率分别降低了43.2%和44.31%;延长5 d,乳熟期的下降速率降低了130%.表明星星草种群分蘖株生殖生长的表型可塑性调节遵循着一定的规律.     

不同光照条件下假俭草生长格局的分形研究

应用分形几何的原理和方法,研究不同光照条件下假俭草的生长格局。结果表明,假俭草具有自相似性的生长过程。不同光照条件下,假俭草具有不同的分形维数和相应的生物量积累规律。生物量积累速率随着分形维数的增大而增大。分形维数同时反映了假俭草的分枝能力和对空间的占据能力。假俭草种群具有依据外界条件而调节生长格局的生态适应能力。     

内蒙古锡林郭勒高原大针茅种群分株构件数量性状的地理变异研究

采用单因素方差分析、变异组分分析和分形几何学的原理和方法,对内蒙古锡林郭勒盟不同气候条件下的三个大针茅种群分株构件数量性状进行了研究,并结合它们所在生境特点对所得结果进行了分析。结果显示：（1）整个生长季内,不同种群大针茅营养枝高度的生长模式不同;营养枝高度和生殖枝高度在种群间差异显著,且多数变异存在于种群之间;（2）在不同生长期内,大针茅种群地上部干重与植株高度之间存在显著的分形关系;在无强度干扰的情况下,大针茅种群营养枝分形维数的大小与大针茅营养枝地上部干重的累积程度是一致的;但在长期严重干旱条件下,分形维数值表现为快速增加;（3）整个生长季内,同一生境条件下大针茅种群营养枝地上部干重与植株高度之间也存在显著的分形关系,且不同样地间分形维数值差异显著。不同生境条件下大针茅种群分株构件数量性状的差异是对所在生境长期适应、自然选择的结果。     

不同水位梯度下克隆植物大米草的生长繁殖特性和生物量分配格局

通过温室模拟控制实验,研究了不同水位梯度处理对外来克隆植物大米草(Spartina anglica) 衰退种群的形态性状、克隆生长性状、生物量积累及生物量分配格局的影响.实验共设置5种水位处理,分别为淹没至大米草株高的1/2, 淹没至株高的1/3,表面水淹0 cm,低于土表5 cm (-5 cm),以及低于土表10 cm (-10 cm).结果表明:水位梯度对大米草的形态性状、克隆生长性状、生物量的积累与分配格局等部分指标均有显著影响(p < 0.05);株高、克隆分株数、根状茎节数、根状茎总长、间隔子长度及生物量在0 cm至1/3株高水位梯度处理下均显著高于-10 cm和1/2株高水位处理(p < 0.05),但与-5 cm处理无显著差异(p > 0.05);-10 cm水位处理的地上生物量分配和根状茎生物量分配显著低于其它处理(p < 0.05).综合大米草衰退种群的形态特征、克隆生长特性、生物量积累及分配格局对水位处理的响应格局,认为大米草种群较适宜的水位梯度为表面积水至淹没株高的1/3处,而水位的变化可能是大米草种群自然衰退的原因之一.     

樟子松人工林树冠结构的分形分析

基于樟子松人工林7块固定标准地中的31株解析木的树冠体积和叶量,以幂函数关系(F=Av^(D/3))建立了预估树冠表面积的分形维数。同时根据生物量实测数据,建立预估叶量的生物模型Lw=0.180397D^3045903H^-1.67348。基于枝解析、树干解析数据,动态地预估了一年、二年、三年前的树冠体积,并结合树冠体积、叶量的这种幂函数关系可以动态地预估一年、二年、三年前树冠表面积的分形维数,从而反映出树冠结构的动态变化规律。为了了解不同分级样木的分维数变化情况,利用2003年调查的4块生物量标准地数据,根据单株树木各个枝条占据的空间体积与该枝条的带叶枝干重的关系,计算了各标准地不同分级样木树冠的分维数。为探讨单株样木树冠的分维数的计算提供了一种可行方法。树冠的分维数作为表征树冠的动态生长变化是一有用和可靠的指标。     

内蒙古锡林郭勒高原大针茅种群分株构件数量性状的地理变异研究

采用单因素方差分析、变异组分分析和分形几何学的原理和方法,对内蒙古锡林郭勒盟不同气候条件下的3个大针茅种群分株构件数量性状进行了研究,并结合它们所在生境特点对所得结果进行了分析。结果显示：（1）整个生长季内,不同种群大针茅营养枝高度的生长模式不同;营养枝高度和生殖枝高度在种群间差异显著,且多数变异存在于种群之间;（2）在不同生长期内,大针茅种群地上部干重与植株高度之间存在显著的分形关系;在无强度干扰的情况下,大针茅种群营养枝分形维数的大小与大针茅营养枝地上部干重的累积程度是一致的;但在长期严重干旱条件下,分形维数值表现为快速增加;（3）整个生长季内,同一生境条件下大针茅种群营养枝地上部干重与植株高度之间也存在显著的分形关系,且不同样地间分形维数值差异显著。不同生境条件下大针茅种群分株构件数量性状的差异是对所在生境长期适应、自然选择的结果。     

不同纬度地区互花米草生长性状及适应性研究

互花米草是我国沿海潮间带分布面积最广的入侵植物, 研究不同纬度地区间互花米草的生长特征和适应对策有助于揭示该植物对大范围异质生境的入侵适应机制。对我国沿海10 个省市26 个地区互花米草生长情况的调查发现:1)不同地区间互花米草的株高、节长、基茎、单株地上生物量、种群密度等性状特征均存在显著差异(P<0.01), 其变化规律与纬度密切相关: 随着纬度的升高, 互花米草的株高、节长、基茎、单株地上生物量、种群地上生物量总体呈现先升后降的规律, 而种群密度呈现为先降后升的规律。2)边缘区的互花米草种群密度优势明显: 植物个体矮小细密,种群密度最高达到2668 株·m–2, 是分布区中部的20 多倍, 较高的种群密度大幅度增加了个体或分株数量, 提高了生存概率, 降低了因种群面积过小带来的种群灭绝风险; 分布区中部的互花米草植株个体优势明显: 植株种群密度较低, 但植株个体高大粗壮, 单株地上生物量最高达到48.81 g, 是分布区边缘的30 倍; 表明中心区和边缘区的互花米草种群分别表现出“表现最大化”和“种群维持”的适应对策。3)温度是影响不同地区间互花米草生长差异的主要因素, 降水次之, 而pH 和盐度影响较小。     

不同生境下假臭草生长特征分析

通过测定庄稼地、弃耕地、桉树林、公路边4种生境下假臭草叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、LDMC和株高等形态特征、植株各构件生物量及生物量分配比和假臭草种群盖度、密度等种群数量性状,研究不同生境类型下假臭草个体的形态特征、生物量及生物量分配和种群生长状况的差异。结果表明:光照和土壤养分对假臭草的形态特征、生物量及生物量分配和种群数量性状的影响显著;低光照、高土壤养分生境下假臭草的LA、SLA、株高较高,假臭草叶片的LDMC较小,植株的花序数较少,生物量主要向叶和茎器官进行分配,根和花果器官的生物量分配则受到限制;高光照、养分贫瘠生境下假臭草的LA、SLA、株高较低,假臭草叶片的LDMC较大,生物量主要向根和花果器官进行分配,种群的盖度、密度、生物量和高度等种群数量性状较低,种群生长状况较差;高光照、肥沃养分生境为假臭草的最适生境,假臭草构件的资源配置较为优化,株高、基径粗、冠宽和花序数等形态指标较大,种群盖度、密度、生物量等种群数量性状较大,种群生长较好。     

基于物候相机归一化植被指数估算高寒草地植物地上生物量的季节动态

准确评估地上生物量对优化草地资源管理和理解草地碳、水和能量平衡具有重要意义。该文通过近地遥感归一化植被指数(NDVI)构建最优经验模型, 对青藏高原高寒草地地上生物量进行估算。该文利用2018-2019年5-9月野外实测的地上生物量和植物冠层光谱仪(RapidSCAN)测定的NDVI_RS数据, 构建了生长季不同时期地上生物量的估算模型; 并结合2018年NetCam物候相机测定的NDVI_Cam时间序列数据, 实现地上生物量季节动态的模拟。主要结果: (1) NDVI_Cam、NDVI_RS与地上生物量具有相似的单峰型季节变化格局, 但NDVI峰值出现的时间(7月)较地上生物量(8月)更早; (2)基于NDVI的生物量估算最优经验模型在5、7和9月是幂函数, 在6和8月是二次多项式, 估算精度为0.29-0.77; (3)基于NDVI_Cam时间序列数据, 生长季不同时期建模(R² = 0.91)较单一时期(9月)建模(R² = 0.49)对地上生物量季节动态的估算更为准确。这些结果表明, 近地遥感是估算高寒草地植物地上生物量的有效手段, 开展季节性植物生长调查将有助于准确评估草地资源。     

大针茅草原地上生物量形成的规律与特点

大针茅草原能进行光合作用的时间为160—170天。地上生物量的季节生长曲线呈单峰型,适宜的收获期在8月份。地上生物量的增长与群落的高度增长呈明显相关(R=0.959)。立枯量于6月份开始出现,其增长规律与绿色量呈相反的趋势。刈割后的再生草量以春季(5月份)刈割后的产量最高。仲夏(7月份)刈割对草场生产力的威胁最大。群落产量结构的研究表明：5己于人cm以上可供牲畜采食的部分约占总产量的70—80％。     

高寒典型草原主要物种的株高和盖度预测种群和群落地上生物量

为快速、准确、无破坏地测定草原地上生物量,在祁连山高寒典型草原植物生长旺季,观测了冬季和春秋季放牧地60个样方内各物种的株高、盖度等生长指标。以冬季牧地紫花针茅（Stipa purpurea）、醉马草（Achnatherum inebrians）、赖草（Leymus secalinus）、扁穗冰草（Agropyron cristatum）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）、银灰旋花（Convolvulus ammannii）6个主要物种的株高、盖度、株高和盖度的乘积为自变量,分别预测同物种、其他物种和群落地上生物量。用春秋季牧场的数据验证模型的精确性和稳定性。结果表明：主要物种的生长指标可预测其自身、其他物种和群落地上生物量。对自身种群,株高和盖度乘积的复合因子预测效果最好;4种禾草对其他物种、二裂委陵菜对菊科植物种群,株高、盖度单因子预测效果优于复合因子;6个主要物种单独或2-6个种结合均可预测群落地上生物量,但是以6个物种株高和盖度的乘积同时预测时决定系数最大,可解释群落地上生物量89.5%的变异,为高寒典型草原群落地上生物量最优预测模型。     

Limited effects of soil nutrient heterogeneity on populations of Abutilon theophrasti (Malvaceae)

An experiment was conducted to determine if spatial nutrient heterogeneity affects mean plant size or size hierarchies in experimental populations of the weedy annual Abutilon theophrasti Medic. (Malvaceae). Heterogeneity was imposed by alternating 8 × 8 × 10 cm blocks of low and high nutrient soil in a checkerboard design, while a homogeneous soil treatment consisted of a spatially uniform mixture of the two soil types (mixed soil). Populations were planted at three densities. The effect of soil type on the growth of individuals was determined through a bioassay experiment using potted plants. The high nutrient, low nutrient, and mixed soil differed in their ability to support plant growth as indicated by differences in growth rates and final aboveground biomass. Concentrations of N, K, P, and Mg, measured at the end of the growing season in the experimental plots, also differed among all three soil types. Nevertheless, nutrient heterogeneity had little effect at the population level. Mean maximum leaf width measured at midseason was greater for populations on heterogeneous soil, but soil treatment did not affect midseason measurements of plant height, total number of leaves per plant, or canopy width. Population density affected all these parameters except plant height. When aboveground biomass was harvested at the end of the growing season, soil treatment was found to have no main effect on mean plant biomass, total population biomass, the coefficient of variation in plant biomass, or the combined biomass of the five largest plants in the population, but mean plant biomass was greater for populations on heterogeneous soils at the intermediate planting density. Mean plant biomass, total population biomass, and the coefficient of variation in plant biomass all varied with planting density. Mortality was low overall but significantly higher on homogeneous soil across all three densities. Soil heterogeneity had its strongest effect on individuals. In heterogeneous treatments plant size depended on the location of the plant stem with respect to high and low nutrient patches. Thus, soil nutrient heterogeneity influenced whether particular individuals were destined to be dominant or subordinate within the population but had little effect on overall population structure.     

Clinal differentiation during invasion: <Emphasis Type="Italic">Senecio inaequidens</Emphasis> (Asteraceae) along altitudinal gradients in Europe

The dynamics of plant population differentiation may be integral in predicting aspects of introduced species invasion. In the present study, we tested the hypothesis that European populations of Senecio inaequidens (Asteraceae), an invasive species with South African origins, differentiated during migration from two independent introduction sites into divergent altitudinal and climatic zones. We carried out 2 years of common garden experiments with eight populations sampled from Belgian and ten populations from French altitudinal transects. The Belgian transect followed a temperature and precipitation gradient. A temperature and summer drought gradient characterized the French transect. We evaluated differentiation and clinal variation in plants germinated from field-collected seed using the following traits: days to germination, days to flowering, height at maturity, final plant height and aboveground biomass. Results showed that S. inaequidens populations differentiated in growth traits during invasion. During the 1st year of sampling, the results indicated clinal variation for growth traits along both the Belgium and French altitudinal transects. Data from the 2nd year of study demonstrated that with increasing altitude, a reduction in three growth traits, including plant height at maturity, final plant height and aboveground biomass, was detected along the French transect, but no longer along the Belgian one. Phenological traits did not exhibit a clear clinal variation along altitudinal transects. The possible evolutionary causes for the observed differentiation are discussed. Electronic supplementary material  The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

铅对山西省路域优势草本植物生长的影响及铅累积特征

采用温室盆栽试验,研究了不同浓度铅(0、500、1000、1500mg.kg-1)对14种山西省路域优势草本植物生长的影响及其铅吸收积累特征.结果表明:在14种草本植物中,随着铅浓度的增大,反枝苋和高丹草表现出明显的中毒症状,其他12种植物的株高和生物量与对照相比均无显著降低,表现出对铅污染具有一定的耐受性;藜和新麦草植株的地上部铅含量最低,各浓度铅处理下平均值分别为12.70和11.33mg.kg-1,地上部与根的铅含量比(S/R)最低,分别为0.12和0.10,表明二者为低积累植物,可用于铅污染土壤的植被恢复;红叶苋和绿叶苋植株地上部的铅迁移量最高,1500mg.kg-1铅处理下每百株铅迁移总量分别为53.37和45.29mg,可作为修复铅污染土壤的先锋植物.