巴郎山大叶醉鱼草叶片非结构性碳水化合物和氮分配的海拔响应

为深入认识和探讨植物对环境变化的生理生态响应和适应,以分布在川西巴郎山的大叶醉鱼草(Buddleja davidii)为研究对象,沿海拔梯度对植物叶片中非结构性碳水化合物(NSC)、可溶性糖和淀粉含量,氮含量和氮分配比例(光合系统氮分配比例P_P、细胞壁氮分配比例P_CW和其他组分氮分配比例P_other)等参数进行对比分析,探讨其沿海拔的变化趋势,以及叶片NSC、可溶性糖和淀粉含量与氮分配间的相关关系。结果显示：大叶醉鱼草叶片NSC、可溶性糖、淀粉和单糖含量随海拔的升高而增加,而可溶性糖/淀粉比值未发生显著变化,表明高海拔较高的NSC含量的累积是由可溶性糖和淀粉含量共同决定的,而可溶性糖含量的增加主要由单糖含量的变化引起。叶片氮含量和P_P在海拔间差异不显著,但P_CW和P_other分别随海拔升高而降低和升高。此外,随海拔升高,叶片NSC/N比值随之增加,这主要归因于随海拔升高而增加的NSC含量而非海拔间差异不显著的氮含量。NSC含量和可溶性糖含量均与P_...     

圆叶玉兰叶片非结构性碳水化合物与氮、磷含量对海拔的响应

非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrates, NSC)、氮(N)和磷(P)是植物生长的重要能源物质和影响植物分布的限制生长因子,圆叶玉兰(Magnolia sinensis)是四川省特有的珍稀濒危极小种群野生植物,研究其NSC、N和P可以反映它的营养供应水平及对环境的适应策略。选取芦山6个海拔梯度(1840,1960,2070,2170,2270,2390 m)的圆叶玉兰为对象,研究不同海拔下圆叶玉兰叶片中NSC与N、P及其化学计量间的关系。结果表明,圆叶玉兰叶片可溶性糖含量在2390 m处显著高于1840 m处, NSC含量在不同海拔差异极显著,随海拔增加呈"低-高-低"的单峰变化,2170 m处叶片NSC含量最高,碳水化合物供应充足;可溶性糖/淀粉的比值随海拔升高呈增大趋势,N含量和N/P比都随海拔上升而下降,且N/P比在各海拔上均小于14,NSC/N比在2390 m处显著高于1840 m处。总之,圆叶玉兰叶片的可溶性糖和NSC含量显著不受海拔的影响,较高的可溶性糖含量有利于抵御低温环境,其生长主要受氮元素限制而不受碳限制,反映了濒危植物圆叶玉兰在其有限的分布范围内NSC及N、P的保护策略,为圆叶玉兰的碳代谢和生长适应对策提供数据基础。     

红池坝草地常见物种叶片性状沿海拔梯度的响应特征

叶片性状是决定植物光合能力和羧化能力的关键因素,研究叶片性状在海拔梯度上的变化特征是解释植物对于环境变化的适应策略的重要手段。本文以分布于红池坝(10958′E, 3130′ N)草地的5个常见物种红三叶(Trifolium pratense)、老鹳草(Geranium wilfordii)、紫菀(Aster tataricus)、火绒草(Leontopodium leontopodioides)和绣线菊(Spiraea prunifolia)为研究对象,分析了所有物种(n=56)和不同物种的叶片比叶重(LMA)、叶氮含量(单位面积氮含量Narea、单位重量氮含量Nmass)以及叶片δ13C含量沿海拔梯度(815-2545m)的变化趋势及叶片性状之间的关系。研究结果表明：所有物种样品(n=56)的比叶重(LMA)、Narea和δ13C含量沿海拔梯度的增加呈显著增加趋势;Nmass沿海拔梯度的变化趋势不明显;δ13C含量与LMA、Narea呈现极显著正相关关系;不同物种的叶片性状沿着海拔梯度的响应特征有所不同,绣线菊(S. prunifolia)和老鹳草(G. wilfordii)的叶片性状沿海拔梯度的分布规律与所有物种(n=56)样品分布规律一致,红三叶(T. pratense)、紫菀(A. tataricus)、火绒草(L. leontopodioides)的各叶片性状沿海拔梯度的分布特征有所不同。     

武夷山五种竹子叶、枝、秆碳氮磷化学计量对生长阶段和海拔的响应

探究竹子化学计量特征对生长阶段和海拔的响应对于了解其生理生态特征及生长适应策略至关重要。对武夷山沿海拔分布的五种典型竹子叶、枝、秆的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及化学计量内稳态指数(H)进行两个生长阶段的测定。结果显示不论生长阶段的变化,各器官N、P含量的变异系数均显著大于C含量,且秆的N、P含量变异系数要显著大于叶片和竹枝,但不同生长阶段并未改变秆的N∶P (12∶1)。毛竹4月份枝和8月份叶的N、P含量均随海拔增加而降低,而箬竹叶的N、P含量均随海拔增加而增加。海拔和生长阶段的交互作用显著提高了竹秆N含量对生长阶段变化的响应。竹叶N和秆的N、P含量在不同生长阶段具有明显的内稳性调控机制,但竹枝N、P的内稳性特征表现不明显。总而言之,这些结果一方面反映了武夷山五种竹子偏向于选择维持叶N含量的内稳态机制,另一方面调节秆N、P含量的协变来应对海拔和生长阶段变化中养分的利用策略。     

海拔对岷山大熊猫主食竹营养成分和氨基酸含量的影响

缺苞箭竹(Fargesia denudata)是岷山山系大熊猫的主食竹,其可食性在大熊猫食物营养质量评价中具有重要意义。为揭示海拔梯度上温差对大熊猫主食竹营养成分及其含量的影响,以自然生长在岷山山系核心区四川王朗国家级自然保护区不同海拔(2600、2850、3100 m)的缺苞箭竹为对象,对其笋、秆和叶的营养成分和氨基酸含量进行了研究。结果表明:(1)同一海拔缺苞箭竹的粗蛋白和粗脂肪含量均表现为叶笋秆,且笋、秆和叶的营养成分含量有显著差异(P0.05);(2)粗蛋白和氨基酸总量随海拔升高而显著增加(P0.05),而对粗脂肪和粗纤维的影响不显著(P0.05);(3)除笋中苏氨酸、甘氨酸、半胱氨酸,秆中丝氨酸、蛋氨酸以及叶中半胱氨酸外,海拔对其余氨基酸含量均有显著影响(P0.05);(4)海拔对粗蛋白/粗脂肪、粗蛋白/粗纤维有显著影响(P0.05),在笋和秆中表现为海拔3100 m最高,而海拔对纤维素/粗纤维、粗脂肪/粗纤维的影响不显著(P0.05)。缺苞箭竹叶、笋的营养成分含量明显高于秆;高海拔有利于缺苞箭竹各器官粗蛋白和氨基酸的积累,不利于粗纤维的积累,这可能使大熊猫的取食选择发生改变,更倾向于取食高海拔的笋和叶。     

人工油松林中不同植物叶片非结构性碳水化合物含量对氮添加的响应

全球氮沉降通过影响树木叶片的生理过程影响森林生态系统的结构与组成,但目前关于氮沉降对森林生态系统中不同植物叶片非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响还不十分清楚.本研究选取黄土丘陵区人工油松林中油松、辽东栎、忍冬、绣线菊、黄刺玫、茜草、披针苔草7种主要高等植物,比较了3年氮添加(0、3、6、9 g N·m^-2·a^-1,分别用N₀、N₃、N₆、N₉表示)对7种植物叶片中NSC的影响.结果表明: 不同植物叶片可溶性糖、淀粉含量变异很大,二者变异最高的均为黄刺玫,最低的分别为绣线菊和披针苔草;不同植物可溶性糖、淀粉对氮添加的响应存在明显差异.N₆处理下茜草的可溶性糖和淀粉的变异高于其他物种,N₃和N₉处理下绣线菊的变异高于其他物种,可溶性糖和淀粉含量变异最小的物种在不同氮添加水平下不同.随着氮添加水平的增加,油松和披针苔草的可溶性糖含量持续升高,绣线菊持续降低,辽东栎、忍冬和黄刺玫的可溶性糖含量先降低后增加,在N₆处理达到最小,而茜草的可溶性糖含量呈现较复杂的变化趋势.氮添加对植物叶片中淀粉含量的影响表现为油松、忍冬和披针苔草的淀粉含量持续增加,绣线菊先降低后增加,在N₃处理达到最小,而黄刺玫和茜草则呈现较复杂的变化趋势,辽东栎淀粉含量变化趋势平缓.在氮添加后,土壤pH、有机碳、全氮、全磷与植物叶片NSC含量无相关关系,仅N₀和N₃水平下上述土壤理化指标会显著影响可溶性糖/淀粉.表明林地不同植物叶片中NSC含量对氮添加的响应明显不同,研究全球氮沉降或氮添加对林地生态系统的影响需要考虑不同植物,尤其不同生活型植物的不同响应.     

藏东南色季拉山林线过渡带7种灌木植物的叶氮回收潜力

在湿润的青藏高原东南部, 为什么常绿灌木广泛占据高海拔的林线过渡带及以上的高山带, 而落叶灌木只能零星分布?未来气候变暖对该区不同功能群物种的影响是否相同?通过测定西藏东南部色季拉山林线过渡带7种灌木凋落叶的氮含量, 比较了极端高海拔地区灌木不同表达单位的叶氮回收潜力在不同功能群间的差异, 以及不同海拔、不同坡向间的差异, 试图从养分限制的角度为解答上述科学问题提供基础数据。研究结果表明: 1)从基于单位质量叶氮含量(N_mass)的叶氮回收潜力来看, 常绿灌木裂毛雪山杜鹃(薄毛海绵杜鹃) (Rhododendron aganniphum var. schizopeplum)显著高于其他6种落叶灌木, 但由于受比叶重的影响, 基于单位面积叶氮含量(N_area)的叶氮回收潜力则表现为落叶灌木总体较高; 2)落叶灌木山生柳(Salix oritrepha)和拉萨小檗(Berberis hemsleyana)的叶氮回收潜力在不同海拔或不同坡向间均无显著差异, 但裂毛雪山杜鹃基于N_mass的叶氮回收潜力在高海拔地段明显偏高。在极端高海拔的林线过渡带, 通过降低凋落叶中的氮含量(增加叶氮回收潜力)以达到高效的养分利用可能是常绿灌木裂毛雪山杜鹃适应高寒胁迫环境的重要策略。与落叶灌木相比, 常绿灌木裂毛雪山杜鹃叶氮回收潜力对未来气候变暖可能更敏感。     

秦岭中段山脊油松叶功能性状差异及其对海拔梯度的响应

山脊油松林是秦岭山地典型的群落类型之一,其在维持生物多样性及发挥生态服务功能等方面具有重要意义.该研究以山脊油松为对象,采用典型取样法研究了秦岭中段山脊油松10种叶功能性状沿海拔梯度的适应性变化规律.结果表明:(1)山脊油松1～3年生各叶龄叶的叶长(LL)、叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)和1年生叶的叶绿素[Ch...     

杨树幼苗非结构性碳水化合物对增加降水和氮添加的响应

设置3个水分梯度,即自然降水(W₁)、自然降水增加50%(W₂)和增加100%(W₃)以及4个施氮梯度,即模拟氮沉降添加0(N₁)、5(N₂)、10(N₃)和15(N₄) g N·m^-2·a^-1,研究增加降水和氮添加对杨树幼苗非结构性碳水化合物(NSC)的影响.结果表明: 增加降水和氮添加对杨树幼苗NSC含量具有显著的交互作用.随着降水的增加,N₁水平叶片和枝条可溶性糖含量不变,叶片、枝条、主干、粗根和细根淀粉含量下降;N₂和N₃水平各器官可溶性糖含量下降或保持不变,淀粉含量降低或先升高后降低;N₄水平各器官可溶性糖和淀粉含量升高或先降低后升高.随着氮沉降的增加,W₁处理叶片可溶性糖含量不变,淀粉含量增加,细根可溶性糖含量增加,淀粉含量不变;W₂处理各器官可溶性糖含量不变或先增加后减少,淀粉含量降低或先增加后降低;W₃处理各器官可溶性糖、淀粉和NSC含量均增加.各水分和施氮梯度处理下,杨树幼苗可溶性糖含量为39.1～88.3 mg·g^-1,叶片中最高,细根中最低,淀粉含量为23.3～46.8 mg·g^-1,粗根中最高,细根中最低.     

青海省沙珠玉治沙站17种主要植物叶性因子的比较

国外大量研究结果表明,具有高叶氮含量和低比叶面积的干旱地区植物往往具有较高的水分利用效率。选取青海省沙珠玉治沙站地区17种主要植物(野生9种,人工8种) ,分别测定其比叶面积(SL A) ,单位重量叶氮含量(Nmass)及单位面积叶氮含量(Narea) ,并与贡嘎山湿润森林样带测定数据进行比较分析。结果表明,Nmass随SL A的增加而增加,但Nmass与SL A关系格局在固定沙丘野生多年生草本-灌木植物(类群1,Narea>3.0 g m- 2 )与流动沙丘野生短命草本植物(类群2 ,Narea<3.0 g m- 2 )之间存在策略位移现象,即在相同SL A下,类群1比类群2具有更高的叶氮含量,或在相同Nmass时类群1比类群2具有更小的比叶面积。在8个人工物种中,柠条锦鸡儿、中间锦鸡儿、绵柳和西北沙柳等灌木属于类群1,而甘草、小叶锦鸡儿、柽柳和青杨属于类群2 ,前者比后者具备更好的干旱适应机制,建议在生产上优先考虑前者。流动沙丘野生短命草本植物具有较低的叶氮含量和较高的比叶面积,这一特征与流动沙丘土壤贫瘠及其生长期内降水集中和土壤水分含量相对丰富密切相关。     

Ramet Population Structure of Fargesia nitida （Mitford） Keng f. et Yi in Different Successional Stands of the Subalpine Coniferous Forest in Wolong Nature Reserve

Forest structure and succession in Wolong Nature Reserve is influenced by the understory dwarf bamboo population. However, less is known about how the forest succession affects the dwarf bamboo population. To examine the bamboo ramet population growth of Fargesla nitida （Mltford） Keng f. et Yi and to determine how ramet population structure varies along the succession of coniferous forest, we sampled ramet populations of F. nitida from the following three successional stages： （i） a deciduous broad-leaved （BL） stand; （ii） a mixed broad-leaved coniferous （MI） stand; and （ill） a coniferous （CF） stand. We investigated the population structure, biomass allocation, and morphological characteristics of the bamboo ramet among the three stand types. Clonal ramets, constituting the bamboo population, tended to become short and small with succession. The ramet changed towards having a greater mass investment in leaves, branches and underground roots and rhizomes rather than in the culm. With respect to leaf traits, individual leaf mass and area in the BL stand were markedly bigger than those In both the MI and CF stands, except for no significant difference in specific leaf area. The age distribution showed that the bamboo population approached an older age with succession. The results demonstrate that the ramet population structure of F. nitida is unstable and its growth performance is inhibited by succession.     

Ramet Population Structure of Fargesia nitida (Mitford) Keng f. et Yi in Different Successional Stands of the Subalpine Coniferous Forest in Wolong

Forest structure and succession in Wolong Nature Reserve is influenced by the understory dwarf bamboo population. However, less is known about how the forest succession affects the dwarf bamboo population. To examine the bamboo ramet population growth of Fargesia nitida (Mitford) Keng f. et Yi and to determine how ramet population structure varies along the succession of coniferous forest, we sampled ramet populations of F. nitida from the following three successional stages: (i) a deciduous broad-leaved (BL) stand; (ii) a mixed broad-leaved coniferous (MI) stand; and (iii) a coniferous (CF) stand. We investigated the population structure, biomass allocation, and morphological characteristics of the bamboo ramet among the three stand types. Clonal ramets, constituting the bamboo population, tended to become short and small with succession. The ramet changed towards having a greater mass investment in leaves, branches and underground roots and rhizomes rather than in the culm. With respect to leaf traits, individual leaf mass and area in the BL stand were markedly bigger than those in both the MI and CF stands, except for no significant difference in specific leaf area. The age distribution showed that the bamboo population approached an older age with succession. The results demonstrate that the ramet population structure of F. nitida is unstable and its growth performance is inhibited by succession.（Author for correspondence. E-mail: taojianping@163.com）     

卧龙亚高山暗针叶林不同林冠环境下华西箭竹分株种群结构特征

详细调查了林下、中林窗、大林窗和林缘旷地等4种亚高山暗针叶林林冠环境下的华西箭竹（Fargesia nitida）分株种群,对其表现结构（株高、基径和生物量）和年龄结构进行了较系统的对比研究.主要研究结果如下：（1）分株水平上,华西箭竹表现结构在4种林冠环境下均有极显著差异（p＜0.01）,且随林冠郁闭度的减小,分株个体的高度、基径和生物量有递增的趋势（林下＜中林窗＜大林窗）;（2）分株各构件在总生物量中所占比例随林冠环境变化而改变：除林缘旷地外,叶的生物量百分比与林冠郁闭度呈正相关.林缘旷地中,地下茎和根系的生物量百分比均高于其余3种环境;（3）不同林冠环境下分株单位叶面积叶重存在显著差异（p＜0.05）,且随林冠郁闭度的减小而增大.单叶生物量和单叶面积均以中林窗最大,林缘旷地次之,二者与大林窗或林下均有显著差异（p＜0.05）.华西箭竹的单株叶片数量以大林窗最大,与其余3种环境有极显著差异（p＜0.01）;（4）分株种群的死亡率以林下最低（P＜0.01）,但各种群平均年龄间无显著差异（p＞0.05）.可见,华西箭竹分株种群对林冠环境变化的反应主要体现在形态和生物量分配上,而非种群的年龄上.     

Irradiance, temperature and rainfall influence leaf dark respiration in woody plants: evidence from comparisons across 20 sites

Leaf dark respiration (R) is one of the most fundamental physiological processes in plants and is a major component of terrestrial CO2 input to the atmosphere. Still, it is unclear how predictably species vary in R along broad climate gradients. Data for R and other key leaf traits were compiled for 208 woody species from 20 sites around the world. We quantified relationships between R and site climate, and climate-related variation in relationships between R and other leaf traits. Species at higher-irradiance sites had higher mean R at a given leaf N concentration, specific leaf area (SLA), photosynthetic capacity (Amass) or leaf lifespan than species at lower-irradiance sites. Species at lower-rainfall sites had higher mean R at a given SLA or Amass than species at higher-rainfall sites. On average, estimated field rates of R were higher at warmer sites, while no trend with site temperature was seen when R was adjusted to a standard measurement temperature. Our findings should prove useful for modelling plant nutrient and carbon budgets, and for modelling vegetation shifts with climate change.     

Relationship between maximum leaf photosynthesis,nitrogen content and specific leaf area in balearic endemic and non-endemic mediterranean species

Gas exchange parameters, leaf nitrogen content and specific leaf area (SLA) were measured in situ on 73 C3 and five C4 plant species in Mallorca, west Mediterranean, to test whether species endemic to the Balearic Islands differed from widespread, non-endemic Mediterranean species and crops in their leaf traits and trait inter-relationships. Endemic species differed significantly from widespread species and crops in several parameters; in particular, photosynthetic capacity, on an area basis (A), was 20 % less in endemics than in non-endemics. Similar differences between endemics and non-endemics were found in parameters such as SLA and leaf nitrogen content per area (Na). Nevertheless, most of the observed differences were found only within the herbaceous deciduous species. These could be due to the fact that most of the non-endemic species within this group have adapted to ruderal areas, while none of the endemics occupies this kind of habitat. All the species-including the crops-showed a positive, highly significant correlation between photosynthetic capacity on a mass basis (Am), leaf nitrogen content on a mass basis (Nm) and SLA. However, endemic species had a lower Am for any given SLA and Nm. Hypotheses are presented to explain these differences, and their possible role in reducing the distribution of many endemic Balearic species is discussed.     

卧龙自然保护区典型生态系统服务时空变化研究

自然保护区作为生态系统服务的产生区和生物多样性保护的重点区,评估其关键生态系统服务,对提高保护区管理水平和生态保护与建设效率有重要意义。利用CASA模型、RUSLE模型、InVEST模型及水量平衡原理等方法分别定量评估了卧龙自然保护区2000年和2015年碳固定（NPP）、土壤保持、生境质量和水源涵养4种生态系统服务并分析了其时空分布及其变化特征,揭示了不同地形位梯度和土地利用类型上生态系统服务的差异,识别了生态系统服务的热点区域。研究结果揭示了2000-2015年4种生态系统服务及其变化的时空异质性：1）研究期间保护区4种生态系统服务供给量均有所增加,且增益面积大于减损面积;2）空间上,NPP、土壤保持和生境质量3种服务表现为东南高、西北低,水源涵养空间分布无明显规律,4种服务的空间分布特征均变化不大且保持相对稳定;3）4种生态系统服务空间分布及变化与地形位和土地利用类型有关。4种服务的高值和增益的优势分布区均位于较低地形位指数梯度上,以保护区东南部最为突出;林地和草地是对保护区生态系统服务贡献较大的土地利用类型,尤以林地突出;4）热点分析表明保护区东南部是主要的生态系统服务供给热点区,研究期间Ⅳ类热点区面积显著增加。结合研究区域生态系统特征和生态恢复与管理政策,探讨分析了目标生态系统服务时空变化的自然生态和社会经济驱动力,为本区域生态系统恢复和生物多样性保护提供依据和建议。