臭氧胁迫对植物生长影响的综述

臭氧(O3)能造成植物叶面损伤、茎缩短[0]甚至植株矮化, 诱发植物细胞脂质过氧化, 损伤叶绿体, 破坏光合色素, 诱导植物叶片气孔关闭, 抑制碳的同化, 减弱植物的净光合作用, 加速植物老化, 最终引起植物生长的下降, 种子和作物的减产。臭氧胁迫对植物生长的影响随臭氧浓度和植物种类而, 也与植物的生长发育阶段相关。不同植物间的竞争影响其对臭氧胁迫的敏感性, 慢性臭氧胁迫能引起枝叶和根之间碳分配的变化。加强自然环境中臭氧对森林影响的研究, 定位研究不同环境条件下植物对臭氧的响应, 开展全球气候变化和臭氧的交叉作用对植物的影响是今后的研究热点。     

南泥湾片段森林蝗虫群落多样性比较

应用多样性指数、排序和多元逐步回归分析方法比较了南泥湾片断化森林的蝗虫群落结构,并进行了环境因素的解释。结果显示：在南泥湾,树木破坏不严重的片断化森林,随森林面积的减小,林缘草层蝗虫种类、多样性指数和均匀度指数差异不大;林中草层蝗虫密度、多样性指数和均匀度指数减小。在面积小、树木破坏严重、植被结构发生明显改变的片断森林林中草层,相对于树木破坏不严重的片断化森林,蝗虫的密度、多样性指数和均匀度指数明显增大;而林缘草层蝗虫的密度和群落优势度指数上升,多样性指数和均匀度指数下降。以主分量分析方法可明显将林中草层蝗虫群落分为森林破坏严重和不严重两种类型。通过多元逐步回归分析发现,影响片断化森林蝗虫群落结构和多样性的主要因素有片断森林面积、森林植被结构的复杂性、食料植物的多少等几个方面。     

臭氧胁迫对植物主要生理功能的影响

近年来,由于光化学反应的臭氧前体增加,全球植物受对流层臭氧(O3)胁迫的程度越来越严重。臭氧污染被认为是造成东欧、西欧和整个美国的大片森林衰退和枯死的主要原因。臭氧胁迫严重影响植物叶片对光能的利用,通过气孔限制和非气孔限制,导致其光合速率的降低,影响光合产物的产量。臭氧对植物的影响与植物体内代谢物质的积聚量紧密联系。臭氧胁迫引发植物的各种防御保护机制,刺激抗氧化系统,影响膜系统,改变其体内碳和矿质养分的吸收并引起它们的重新分配,诱导其基因表达的深层变化。为了适应臭氧胁迫环境,植物通过生理生化机制的调节来保证其生命活动。如细胞通过调节渗透物质的含量来保持渗透势的平衡;细胞内各种抗氧化酶活性增加,以清除自由基,避免或者减轻细胞受到伤害;改变代谢途径以保持能量储备和降低代谢速率。可见,生态环境对生物进化具有重要影响。这个观点将在臭氧胁迫对植物生理的影响中得到证实,也是生物进化论的另一种证据。综述了臭氧对光合生理、呼吸代谢、抗氧化系统、膜系统、矿质养分的吸收和分配与分子生理等主要生理功能的影响,并提出臭氧胁迫对植物生理影响的今后研究方向与未来研究热点是:(1)加强在植物个体和群落水平上臭氧胁迫对植物生理影响的研究;(2)臭氧影响下植物的基因调控和相关信号传递网络系统的机理;(3)通过分子标记、基因图谱、基因组学和转基因技术等方法研究选育适应臭氧胁迫环境的植物;(4)尽可能在接近自然条件的环境中开展研究;(5)臭氧胁迫对亚热带和热带森林及其树种主要生理功能影响的研究;(6)建立模型评估臭氧对植物的影响。     

木本植物非结构性碳水化合物变化及其影响因子研究进展

非结构性碳水化合物(NSC)是植物新陈代谢过程中重要的供能物质,NSC库的动态变化不仅反映了植物体内的碳收支状况,还影响着植物的生理代谢活动.为了预测树木甚至整个森林生态系统对未来气候变化的响应和适应能力,本文综述了树木NSC研究的最新进展,重点介绍了NSC库的季节和区域性变化,分析总结了影响树木NSC含量和分配格局变化的主要环境因素.最后还对未来气候变化背景下树木NSC库可能的响应策略和适应状况进行了讨论,展望了未来树木NSC领域的研究方向.     

高浓度O3对树木生理生态的影响

目前全球范围内的O3污染日趋严重,特别是随着城市化的不断发展和大气O3浓度的不断升高,O3对植物的影响已越来越引起人们的关注.O3可以通过多种方式影响森林树木.结合近年来对城市森林主要树种与气候变化关系的研究和相关文献调查,综合报道和分析了国内外高浓度O3对森林树木生理生态影响研究的最新进展,具体包括高浓度O3对树木的可见伤害、树木的生长和形态结构、光合作用、物质代谢、抗氧化系统及其与其它生态因子(如温度、干旱、CO2等)复合作用对树木生理生态的影响.提出了一些目前研究中存在的主要问题和研究展望.这些报道为进一步开展高浓度O3对树木的生理生态学研究,特别是为全球气候变化背景下城市森林的可持续经营与管理以及树种选择提供科学参考和理论依据.     

植物的自卫

据《Chemistry Today》1983.9报导:美国华盛顿大学的生态学家最近发现森林中的树木可以随时地分泌某种化学物质作为信息在相互之间传递。每当树木受到害虫侵袭,树木本身就能够产生大量荷     

树木细根生产与周转研究方法评述

树木细根在森林生态系统能量流动和物质循环中起重要的作用。树木细根研究及方法探讨也成为当今森林生态学的研究热点。在中国,对树木细根生产和周转的研究尚未引起充分重视。在此介绍了目前国外普遍采用的树木细根研究方法及其优缺点、适用性以及不同方法的研究比较,以期对我国开展树木细根方面的研究有所裨益。     

基于OTC模拟的臭氧浓度升高对华山松生长的影响

利用树木年代学技术,以生长在开顶箱内的华山松为试材,研究高浓度臭氧条件下树木个体生长及典型森林生态系统的动态演变规律和适应机制.结果表明: 高浓度臭氧抑制了华山松茎节的生长, 茎节长度、直径年均生长量分别降低了35.0%和12.9%;年轮宽度生长量和年轮细胞数量分别降低11.5%和54.1%,但管胞直径的变化不明显.区域水平上,臭氧浓度的波动与当地植被生长变化(NDVI)显著相关.     

氮磷添加对树木生长和森林生产力影响的研究进展

人为活动所导致的氮、磷输入和大气氮、磷沉降使生态系统中的氮、磷可利用性大幅提高, 对陆地生态系统的碳循环过程产生了显著影响。树木生长和森林生产力在全球碳循环中发挥着重要作用, 它决定着陆地碳固存的大小和方向。目前, 在全球范围内开展了很多氮、磷添加调控树木生长和森林生产力的野外控制实验, 但是研究结果并不一致, 受到多种生物、环境和实验处理条件等因素的影响。该文从野外氮添加和磷添加实验的文献数量、实验数量及其全球空间分布三个方面概述了氮、磷添加对树木生长和森林生产力影响的研究现状, 并总结了氮、磷添加实验中树木生长和森林生产力的评估方法, 包括相对生长速率和绝对增长量。基于相关的研究结果, 阐述了氮、磷添加影响树木生长和森林生产力的调控因素及其潜在影响机制, 包括气候、树木径级与林龄、植物功能性状(共生菌根类型、树木固氮属性和保守性与获得性性状)、植物和微生物相互作用关系、区域养分沉降速率和实验处理条件等。最后, 基于当前的研究进行了系统总结, 并指出今后需要加强的几个方面的研究, 以期为后续研究提供参考: 树木生长响应氮、磷添加的生理学机制, 树木各部分生长对氮、磷添加响应的权衡与分配, 植物功能性状在调节与预测树木生长响应氮、磷添加中的作用, 树木之间的竞争关系如何调控氮、磷添加对树木生长的影响, 以及开展长期的和联网的氮、磷添加对树木生长和森林生产力影响的野外控制实验。     

臭氧与其他环境因子对植物的交互作用

随着城市化进程加速,近几十年来全球范围内对流层的臭氧(O3)浓度持续增加,臭氧对植物的影响引起广泛关注。植物受到臭氧胁迫后,生理生化和形态上出现一系列变化。但臭氧对植物的影响受大气、土壤和光照条件的影响很大。全球气候变化和极端气候常态化使得臭氧和环境因子的交互作用大大增加,因此,臭氧和其他环境因子交互作用的实验条件更接近自然环境条件。这些交互作用很大程度上取决于植物种类、臭氧浓度、胁迫时间、植物对这些环境因子的敏感性以及具体的气候条件。本文综述了臭氧与二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、酸雨、氮(N)素、干旱、光照和紫外辐射(UV-B)的交互作用对植物的影响,探讨了臭氧与其他环境因子对植物的交互作用机理,并提出未来的研究热点是臭氧与其他环境因子交互作用对植物地下部分及根际影响、植物根系及其功能变化与根际过程相互影响的机制研究,不同气候条件下,各种类型森林对臭氧和其他环境因子交互作用的响应,臭氧与气候、大气和重金属污染物的交互作用,与低温等逆境的交互作用对植物的影响,从而找出逆境状态下生物进化的若干规律,为合理筛选抗臭氧污染的植物提供参考,对于改善生态环境具有重要意义。     

我国地表臭氧生态环境效应研究进展

针对当前我国大部分地区夏季出现的高浓度地表臭氧污染,综述了目前在地表臭氧的生态环境效应方面取得的研究进展及未来的研究展望。主要进展包括地表臭氧的污染水平,及其对植物的影响机制,具体包括地表臭氧对植物叶片的表观伤害、光合固碳能力、植物源挥发性有机化合物(BVOCs)释放、土壤微生物和土壤温室气体排放等方面的影响;在此基础上,提出了减少臭氧生态环境效应的管理措施。此外,对我国未来的研究进行了展望,建议加强在农田和森林布设臭氧浓度监测点、开展多因子同时存在的交互作用、气孔臭氧吸收量-响应(生物量或产量)关系以及臭氧对地下生态过程累积效应的长期定位等方面的研究,以期为我国地表臭氧污染的生态环境效应研究起到一定的推动作用。     

菌物在森林生态系统中的功能和作用研究进展

 综述了菌物在森林生态系统中的功能和作用方面的研究进展,表明菌物是森林生态系统中不可忽视的重要组成部分,对森林生态系统的建立、演替、稳定、物质循环和能量流动等都具有重要的影响。菌物与植物的共生是植物起源和森林形成的基础,而且是森林健康发展的关键;菌物在森林中的分解作用和对土壤母岩的风化作用是生物地球化学循环的重要环节,且菌体本身是森林中的主要碳、氮汇成员;菌物多样性是森林物种多样性和生态稳定的决定因素之一,其多样性的丧失可以直接影响森林的生态系统乃至加剧地球的大气温室效应。菌物在我国森林保护和可持续发展以及生态环境建设上具有重要的位置。     

基于树干液流技术的北京市刺槐冠层吸收臭氧特征研究

全球范围内加速的城市化导致空气质量严重退化。随着北京市建设范围不断扩大和机动汽车数量迅猛增长,空气污染日益严重。浓度不断增加的近地层臭氧作为影响全球气候变化的重要因素和危害人类健康、动植物生长的二次污染物,受到广泛关注。城市树木能够有效地去除大气污染物,进而提高空气质量。目前已有很多研究关于区域尺度上城市树木吸收臭氧,然而,冠层尺度上城市树木吸收臭氧特征少有研究。因此,本文基于树干液流技术,结合天气变化和大气臭氧浓度分析,研究夏秋季节北京市典型绿化树种刺槐（Robinia pseudoacacia）整树冠层吸收臭氧特征及环境影响因素。结果表明,在日尺度上,刺槐吸收臭氧速率变化呈单峰曲线,于下午15:00左右达到峰值;夏季峰值范围较宽,秋季峰值范围较窄;中午前后累积吸收臭氧量增加最明显。在季节尺度上,夏季刺槐吸收臭氧速率高于秋季;夏季累积吸收臭氧量显著增加,秋季略有增加。刺槐吸收臭氧的时间变化规律取决于大气臭氧浓度和冠层对臭氧的导度。臭氧浓度日变化和季节变化明显,导致刺槐吸收臭氧速率时间变化格局与之接近。在一定的臭氧浓度下,刺槐吸收臭氧速率的变化主要由冠层对臭氧的导度调控,进而受水汽压亏缺和总辐射的影响。随着水汽压亏缺降低,刺槐冠层对臭氧的导度明显下降;总辐射大于600 W/m2,冠层对臭氧的导度迅速下降。研究树种刺槐单位冠层投影面积上年吸收臭氧量约为0.16 g/m2,明显低于基于模型得到的结果,表明评估森林受臭氧危害的风险应考虑树种冠层臭氧通量。     

名词解释

生态平衡生态平衡的概念是以生态系统的演变为基础的,即当生态系统发展到成熟、稳定阶段时(在一定时间内结构和功能的相对稳定状态),它的生产、消费和分解之间接近于平衡状态,也就是物质和能量的输出与输入接近于平衡状态(在外来干扰下,能通过自我调节或人为控制恢复到最初的稳定状态),这就达到了生态平衡。例如,长白山自然保护区内的某些森林生态系统,由于人为破坏较少,自然发展起来的森林,其结构与功能相对稳定,动、植物数量保持相对稳定,这种森林生态系统所处的状态,就是生态平衡状态。而四川洪灾地区,由于大量砍伐森林、破坏植被,超过了生态系统的自我调节的界限。原有的森林恢复,改变了物质和能量流动的途径,从而破坏了原有的稳定的生态系统,使森林无法大量含蓄水分,很容易造成水土流失,尤其遇     

外生菌根菌与森林树木的相互关系

生态系统的每个过程都伴随着各种微生物的活动,其中最重要的功能群之一是菌根真菌(菌根菌)。一般认为,菌根菌是自然界多数植物生存最基本的组成部分,陆地上约90％以上的高等植物都具有菌根菌。这些菌类的菌丝体与植物根系结合形成菌根,使植物生长成为可能,使不同种类植物的根系联在一起。根据菌根菌入侵植物根系的方式及菌根的形态特征,菌根可分为外生菌根、内生菌根和内外生菌根3组共7种类型。外生菌根主要出现在松科、桦木科、壳斗科等树种的森林生态系统中,在根系表面形成菌丝鞘,部分菌丝进入根系皮层细胞间隙形成哈氏网表面。菌根菌剂在森林经营中得到广泛地应用。外生菌根菌对森林树木的作用可归纳为：1)促进造林或育苗成活与生长;2)提高森林生态系统中植物的多样性、稳定性和生产力;3)对森林生态系统的综合效应,主要表现在增加植物一土壤联结,改善土壤结构,促进土壤微生物,增强植物器官的功能;4)抗拮植物根部病害病原菌等。树木与菌根菌相互关系研究主要包括：1)菌根共生的机理;2)菌根菌在退化森林生态系统恢复与改造中的作用;3)菌根菌的分布格局与森林生态系统服务功能的关系;4)菌根菌对森林生态系统的综合效应,如菌根菌与森林植物群落结构、物种多样性以及森林系统稳定性和生产力的研究。     

温带阔叶林中氮的保留机制：

 在过去的半个世纪中,森林生态系统物质能量流动模型的发展使得生态学者对矿物元素的来源、去处、转换速率及其干扰破坏的影响有了进一步的认识。其中“春坝”假设提出：在早春来临之际,林冠树木仍处于冬眠之时,林下地被植物先于林冠树木发芽开花,吸收土壤养分于植物体内,使得养分免于因雨水或雪水而造成的淋失而得以保留于森林生态系统中。本文对“春坝”假设的研究作一小结。现有的研究结果显示,早春地被植物对土壤氮的吸收量因不同生态系统而异;而土壤微生物对氮的吸收量远高于过去人们所认识的水平。早春地被物与土壤微生物都能在季节的变化中吸收土壤养分、共同起着“春坝”作用。两者所起作用大小因气候及生态系统的不同而有所改变。      

外生菌根缓解植物酸雨胁迫的机理研究进展

森林作为陆地生态系统的主体,是酸雨污染的主要受体,酸雨对生态系统产生着巨大的影响。菌根是菌根真菌与植物营养根的共生体。外生菌根真菌与宿主植物间互惠互利,在森林生态系统中,外生菌根在维持生态系统的养分平衡和改善树木营养等方面有重要的作用。本文综述了国内外关于菌根和酸雨关系的研究,酸雨能抑制外生菌根的形成,降低其活力;但另一方面,外生菌根能够缓解酸雨造成的植物危害,提高植株对酸雨的耐受力。外生菌根主要通过以下几方面缓解酸雨胁迫:(1)菌根形态结构的物理屏蔽作用;(2)增加养分吸收,增加御酸能力;(3)增强酶活性,提高植物生存能力;(4)产生有机酸或其他物质。     

干旱和林分因子对树木死亡的影响——以美国德克萨斯州东部国家森林为例

为探讨不同时间尺度、气候因子及林分因子对森林中树木死亡的影响,本研究以美国德克萨斯州东部的4个国家森林中264个重复调查的森林样地为对象,使用近20年来美国森林清查4个周期的数据,估算其在清查周期和年度水平上的树木死亡率变化,并使用广义线性混合效应模型来分析气候因子(干旱强度、干旱持续时间、年均温和年降水量)、树木大小(胸径)和林分因子(树木胸高断面积、林分密度和林分年龄)对树木存活的影响。结果表明: 在重度干旱当年和重度干旱的清查周期中,森林的树木死亡率分别增加了151%和123%,天气干扰(干旱和飓风)和植物之间的竞争是其主要的影响因素;干旱强度(标准化降水蒸散发指数,SPEI)和干旱持续时间对树木的存活具有显著的负效应,年降水量对树木的存活具有显著的正效应;树木胸高面积对树木存活具有显著的负效应,树木大小、林分年龄和林分密度对树木存活均具有显著的正效应,但是大树比小树更容易受到天气影响而死亡;在重度干旱的清查周期中,松树种组的树木死亡率(2.1%)比阔叶树木种组(3.9%)低,天然林的树木死亡率(3.0%)高于人工林(1.9%)。在分析树木死亡率时,需同时考虑个体树木大小、林分因子与气候因子的相对重要性。     

美国东部杜克森林长期定位研究综述

 该文比较系统地综述了美国东部杜克森林76年来植物种类变化、种群动态和森林演替研究的基本情况。重点介绍了该森林内永久性森林样地的 设置和调查规范,以及最近10年来利用永久样地数据进行树木空间格局和自然干扰研究的最新进展,并将杜克森林永久样地监测规范和数据管 理方法与目前主要的森林监测网络进行了一定的比较,旨在对目前国际上蓬勃开展的长期定位植物多样性监测和空间格局研究有所启示和帮助 。     

虫害叶损失造成的树木非结构性碳减少与树木生长、死亡的关系研究进展

大规模虫害爆发可造成区域森林死亡, 近年的气候变化进一步增加了虫害的频度和危害程度。森林和林地植物死亡会导致植被生产力降低, 改变生态系统结构和功能, 使森林由一个净的碳汇转变为一个碳源。因此, 加深虫害对树木危害机制的认识有重要意义。虫害造成的叶损失(虫害叶损失)降低树木光合作用能力, 增加非结构性碳(NSC)消耗, 使得树木体内碳储备降低, NSC降低到一定程度会导致树木因碳饥饿而死亡。外部环境和树木自身的补偿性机制也会对这个过程产生正或负的影响。在近年气候变化背景下, 树木死亡在全球尺度上增多, 重新激起了人们对碳饥饿的重视, 碳饥饿被视为解释树木死亡的主要生理机制之一。该文介绍了碳饥饿的定义, 综述了虫害叶损失减少树木NSC储备与树木生长、死亡的关系, 以及树木虫害和叶损失与气候变化之间的关系, 并对今后的研究进行了展望。