荒漠植物不同功能群性状特征及其与土壤环境的关系

研究不同功能群植物性状差异及其与土壤环境关系对于充分掌握植物的环境适应策略至关重要。以艾比湖流域为研究区,利用荒漠植物的植物高度、叶片碳、氮、磷、硫、钾、钙、钠、镁含量等9个性状,将高、低土壤水盐环境下的植物划分为5个功能群,分析不同功能群的植物组成、性状差异及其与土壤环境的关系。结果表明：(1)不同土壤水盐环境下,其植物功能群组成不同;其中白刺、胡杨和罗布麻在两个土壤水盐环境下的功能群中均存在。(2)植物的功能性状在不同土壤水盐环境下也发生了适应性的变化。高土壤水盐环境下3个功能群的植物高度、叶片碳、氮、磷和钙含量显著高于低土壤水盐环境功能群(P<0.05);低土壤水盐环境下2个功能群的植物叶片硫、钠和镁含量高于高土壤水盐环境功能群。(3)土壤含水量(SVWC)、电导率(EC)、pH以及土壤磷含量对荒漠植物功能性状影响较大。在高土壤水盐环境下,EC、pH与植物高度,叶片钾、钙含量正相关,与叶片硫含量负相关;在低土壤水盐环境下,SVWC、EC与植物高度呈显著正相关(P<0.05)。研究有助于理解荒漠植物对极端环境的适应对策,为保护荒漠地区生物多样性提供理论依据。     

荒漠植物性状权衡策略及功能多样性研究进展

荒漠植物是干旱区具有独特功能性状与资源权衡表征的地带性植物。植物功能性状及其多样性格局与资源权衡策略对群落结构优化和生态系统功能改善起着关键作用。该综述主要从荒漠植物组织、器官功能性状特征、功能性状权衡策略、功能多样性组分及测度3个方面梳理了荒漠植物性状权衡策略与功能多样性研究的进展脉络：1）荒漠植物独特的根、茎、叶功能性状特征揭露了植被对环境变化的响应以及对生态系统功能的影响,基于植物功能性状的研究有助于解决许多生态学的关键性问题;2）作为植物功能性状之间存在的最普遍的联系,权衡策略是经过自然筛选后形成的性状组合,关键性状已经被发掘并创造性的提出了"经济谱"概念。荒漠植物研究过程中,应分析其根、茎、叶的特征属性筛选关键性状,着眼于关键性状间及整株植物性状间的权衡策略;3）功能多样性是影响生态系统运行和发挥作用的生物多样性的重要组成部分,荒漠植物功能多样性能预测和指示群落中物种对于荒漠生态系统功能发挥和过程变化的影响。功能多样性的组分可以从不同角度反映群落的生态位占据状况和资源利用程度,指数的选择要体现在群落内部物种的功能特征之间的差异程度,同时要考虑这些物种自身在群落内的优势程度。本研究为未来荒漠植物功能性状及多样性研究梳理了一些新的研究方向和内容,期望为荒漠植物生理生态学研究的选题和发展提供一些新的思路。     

水盐变化对荒漠植物功能多样性与物种多样性关系的影响

研究植物功能多样性与物种多样性关系对土壤水盐环境的响应规律,有助于掌握胁迫环境下植物多样性的维持机理.本研究分析了艾比湖高、低土壤水盐环境下荒漠植物功能多样性、物种多样性差异及二者间关系在不同水盐环境下的变化规律.结果表明:(1)高水盐环境下植物功能离散度显著低于低水盐环境(P<0.05),物种多样性指数Fish-α显著高于低水盐环境;(2)一元与多元回归分析均表明,高水盐环境下物种多样性对功能多样性RaoQ与FRic指数有显著促进作用,低水盐环境下物种多样性对功能多样性和均匀度有显著促进作用,但对功能离散度具有显著抑制作用(P<0.05);(3)物种多样性对功能多样性的影响在低水盐环境下更显著,预测力更强;(4)功能丰富度、离散度与均匀度能较敏感地反映出荒漠植物功能多样性对水盐变化的响应.本研究有助于理解荒漠植物群落构建机制,并为荒漠植物恢复与管理提供理论参考.     

柴达木盆地荒漠植物功能性状及其对环境因子的响应

植物功能性状是植物适应环境的外在表达,反映了植物在不同环境中的生存策略,探究干旱区荒漠植物功能性状及其与环境之间的关系,有助于理解植物适应极端干旱环境的生态对策,为保护荒漠地区生态系统提供理论依据。以柴达木盆地为研究区,选取8个植物功能性状指标,包含4种植物生活型,10种荒漠植物,探究荒漠植物功能性状的基本特征及其对环境因子的响应。研究表明：柴达木盆地植物叶片碳含量(LCC)、叶片氮含量(LNC)、叶片磷含量(LPC)、叶片C∶N、叶片N∶P、叶片稳定碳同位素(Leafδ¹³C)、叶片干物质含量(LDMC)和植株高度(Height)的变化范围分别为272.07—466.00mg/g、12.40—44.50mg/g、0.51—2.07mg/g、8.62—29.74、11.37—39.29、-27.38‰—-14.80‰、100—480mg/g、3.00—264.22cm。不同生活型间LNC、LPC、叶片N∶P和LDMC差异不显著,LCC、叶片C∶N、叶片δ¹³C和植株高度存在显著差异。LNC、LPC和叶片N∶P与全球、中国和青藏高原相比不存在显...     

红树植物功能性状对盐和铜胁迫的响应

目前,室内通过人工控制方式开展红树林对环境胁迫的响应研究,忽视了不同红树植物物种的生长习性,且以单一胁迫为主。通过野外生长与人工控制相结合方式,研究5个时期(2018.6-2020.8)盐和铜胁迫对3种红树植物(秋茄、拉关木和木榄)11种功能性状的影响,使用单因素和双因素方差分析研究不同时期不同树种下盐和铜胁迫对叶片功能性状的影响,回答红树植物功能性状对盐和铜单一及复合胁迫响应的科学问题。结果表明,不同时期下,三种红树植物功能性状具有明显差异。随着时间增长,三种植物的碳含量和冠层高度均呈升高趋势,其他功能性状因物种不同而表现出不同趋势;与乡土红树植物(秋茄和木榄)相比,外来入侵物种(拉关木)具有更快的生长速度。不同时期下,拉关木比秋茄和木榄具有更好耐盐性,三个物种的植物生长发育对铜胁迫的响应均不敏感。大部分时期下,单一盐胁迫对拉关木的植物功能性状无显著影响(P < 0.05),对秋茄和木榄的碳含量、冠层高度和比叶面积有显著影响(P < 0.05);单一铜胁迫对三个物种的绝大多数功能性状无显著影响。另外,盐-铜复合胁迫对秋茄叶片碳、磷、氮磷比及冠层高度有显著影响(P < 0.05),对拉关木叶片碳、铜含量、冠层高度、比叶面积有显著影响(P < 0.05),仅对木榄SPAD值有显著影响(P < 0.05)。在红树林保护修复工作中,研究成果可为红树林退化原因和机理阐释、红树林生长监测评估、生境治理以及树种选择提供一定的理论依据。     

亚热带次生常绿阔叶林植物功能性状及多样性对人工抚育的响应

亚热带次生常绿阔叶林普遍存在生长滞缓、固碳功能和经济价值低下等问题,迫切需要通过人工抚育提高其生态系统功能。对植物功能性状及其多样性的深入研究,能够找寻植物共存与群落稳定发展的内在机制,为提升森林生态系统功能的实践提供基础。为了探究人工抚育对亚热带次生常绿阔叶林质量提升的影响,以杭州午潮山国家森林公园内的次生常绿阔叶林为研究对象,实施了不同强度的抚育措施,通过群落植被复查,分析群落植物功能性状以及功能多样性对不同强度人工抚育的响应。结果发现:抚育2年后,群落最大潜在树高与叶片氮、磷、钾含量显著上升,而叶片干物质含量和叶片叶绿素含量均有显著下降,比叶面积有下降趋势,两种强度的抚育之间差异不显著;叶片干物质含量、叶绿素含量与叶片氮含量间的相关性由不显著变为了显著负相关,而叶片干物质含量与叶片叶绿素含量,叶片磷、钾含量与叶片氮含量,叶片磷含量与叶片钾含量间的相关性由不显著变为显著正相关;在20%强度抚育下,功能丰富度指数均值从对照的0.52显著下降为0.16,功能均匀度指数与功能分离度指数的均值则分别上升到0.61和0.67,显著高于对照组的0.51和0.56;在10%强度抚育下,功能丰富度有所下降,功能均匀度与功能分离度均有所上升,但差异不显著。研究表明,人工抚育在一定程度上改变了群落水平的植物功能性状与功能多样性,提高了群落植物利用资源的能力和效率;而适度的抚育强度更能解放资源空间,对群落产生的影响更加明显。该结果为亚热带次生常绿阔叶林的经营与管理提供依据与参考。     

内蒙古荒漠草原植物叶片功能性状关系及其经济谱分析

气候变化和人为干扰导致草原荒漠化加剧, 引发了严重的环境问题。因此, 对荒漠草原植物与环境变化关系的研究愈加迫切, 分析比较荒漠草原不同功能型物种叶片经济谱具有重要意义。该研究通过测定内蒙古荒漠草原生态系统不同功能型植物叶片的光合及叶绿素荧光参数、比叶面积和叶片氮素含量, 验证了荒漠草原植物叶片经济谱的存在, 明确了各功能型植物叶片性状间的关系及其在叶片经济谱中的位置。荒漠草原不同功能型植物叶片性状差异明显, 草本植物的比叶面积(SLA)、单位质量叶氮含量(N_mass)分别是灌木的2.39倍和1.20倍; 一年生植物单位面积最大净光合速率(A_area)、SLA、光合氮利用效率(PNUE)分别是多年生植物的1.93倍、2.13倍和4.24倍; C₄植物的A_area、SLA、PNUE分别是C₃植物的2.25倍、1.73倍和3.61倍。除A_area与单位面积叶氮含量(N_area)、PSII的实际光化学效率(Φ_PSII)与SLA之间不存在显著相关关系外, 叶片性状间存在广泛的相关关系, 且均达到极显著水平。这验证了叶片经济谱在内蒙古荒漠草原植物中也同样存在。进一步分析表明, 一年生植物、草本植物、C₄植物叶片在叶片经济谱中位于靠近薄叶、光合能力强、寿命短的一端; 而多年生植物、灌木、C₃植物叶片靠近厚叶、光合能力弱、寿命长的一端。这说明荒漠草原中不同功能型植物可通过权衡其经济性状间的关系而采取不同的适应策略, 对于荒漠草原生态系统管理具有重要的理论指导意义。     

不同水盐环境下荒漠植物群落抗逆性化学性状的种间、种内变异

叶片是植物获取资源的重要器官,研究荒漠植物抗逆性化学性状的种间、种内变异对环境变化的响应有助于揭示植物对极端环境的适应机制。以艾比湖自然荒漠植物群落为研究对象,通过野外调查与实验分析,解析不同土壤水盐环境下群落水平抗逆性化学性状（钾K;钙Ca;钠Na;镁Mg）的差异及其种间、种内变异特征,利用冗余分析、相关性分析,明析群落水平性状种间、种内变异与土壤环境因子间关系及其在不同水盐环境间的变化规律。结果表明：（1）高水盐环境下土壤pH及Ca、Na含量均显著高于低水盐环境;低水盐环境下群落水平K、Na、Mg含量显著高于高水盐环境。（2）高水盐环境下群落抗逆性化学性状的种间变异（Ca除外,P<0.05）、种内变异均低于低水盐环境。（3）高水盐环境土壤因子与群落种间、种内变异相关性较高（|r|>0.3）,其中与叶片Ca、Na种间变异普遍为负相关,与Na种内变异多为较强的正相关;低水盐环境种间、种内变异与土壤因子相关性总体较低,其中土壤盐分、水分与叶片Mg的种间变异呈负相关,与Na种内变异呈正相关。综上所述,水盐环境对荒漠植物群落水平的抗逆性化学性状有显著影响,各性状的种间、种内变异与土壤因子间关系在高水盐环境中更为密切,本研究为掌握胁迫环境下植物的适应策略提供依据。     

养分与水分添加对荒漠草地植物钠猪毛菜功能性状的影响

分析水分与养分添加对植物功能性状的影响, 对揭示植物对环境变化的响应和适应规律至关重要。该文通过施氮与增水(包括增雨、增雪)共6种处理(对照(N₀W₀)、雨添加(N₀W₁)、雪添加(N₀W₂)、氮添加(N₁W₀)、氮雨添加(N₁W₁)、氮雪添加(N₁W₂)), 对荒漠草地进行氮肥添加、水分添加的实验。实验持续了3年, 第4年以荒漠草地建群种植物钠猪毛菜(Salsola nitraria)植物功能性状为研究对象, 量化分析了钠猪毛菜10种植物功能性状对氮素和水分添加的不同响应。得出以下结论: (1)双因素方差分析结果表明, 施氮、增水的交互作用对钠猪毛菜的茎鲜质量、叶鲜质量、叶面积、比叶面积、叶饱和含水量、叶干物质含量存在显著影响(p < 0.05), 而施氮主效应对钠猪毛菜各植物功能性状指标不存在显著影响、增水主效应对钠猪毛菜各植物功能性状指标不存在显著影响。(2)在钠猪毛菜10种植物功能性状指标中, 株高、茎鲜质量、茎干质量、叶饱和鲜质量、叶干质量、叶面积、比叶面积的最大值均出现于N₁W₂处理中(p < 0.05), 其次为N₀W₀处理。叶饱和含水量的最大值出现于N₀W₀中, 其次为N₁W₂处理中。N₁W₀处理显著降低了叶饱和含水量(p < 0.05); 叶干物质含量值在各处理下均高于N₀W₀, 其中N₀W₁处理的叶干物质含量显著高于N₀W₀ (p < 0.05)。(3)各处理下, 叶干物质含量与比叶面积为负相关关系。在准噶尔荒漠草地, 钠猪毛菜植物功能性状在不同处理下的不同表现是适应环境变化的结果。     

水分梯度下荒漠植物多样性与稳定性对土壤因子的响应

荒漠生态系统多样性的研究对维持荒漠区群落稳定性有着重要意义。以艾比湖流域荒漠植物群落为研究对象,基于野外样方调查数据及实验分析,探讨不同水分梯度下植物多样性与稳定性的变化规律及土壤因子对二者的影响。结果表明:(1)随土壤水分含量下降,Shannon-Wiener多样性指数(H)、Simpson多样性指数(D)、Pielou均匀度指数(J)、Margalef丰富度指数(R)和种群密度稳定性(ICV)指数均呈下降趋势,且当土壤含水量低于4.65%时,荒漠植物多样性与群落稳定性总体显著降低(P<0.05);(2)不同水分梯度下影响艾比湖流域植物多样性的土壤因子具有差异性,高水梯度为硝态氮与有机质,中水梯度下影响植物多样性的因子为pH,低水梯度为全氮和有机质;(3)仅在环境适宜的情况下,土壤因子(土壤含盐量与有机质)才能对群落稳定性产生显著影响(P<0.01);(4)三种梯度下,物种多样性均对群落稳定性有显著性影响(P<0.001),植物多样性与群落稳定性存在正相关关系。     

基于盐分梯度的荒漠植物多样性与群落、种间联接响应

土壤盐分是影响干旱区荒漠植物群落动态的决定因素之一。基于样方调查和不同土壤盐分梯度下植物多样性指数及群落与种间关联的计算结果,分析干旱区荒漠群落植物多样性、群落联接性和种间关联对土壤盐分梯度的响应动态。结果表明,在土壤盐含量为0.03%-0.55% (S1)、0.61%-1.24% (S2)和1.41%-1.79% (S3)的盐分梯度上,(1)随土壤盐含量升高,群落生活型结构改变,草本比例减少,乔木比例增加;(2)植物多样性指数随土壤盐分增加而下降,低盐分梯度下,二者极显著正相关(P<0.01),中盐梯度下二者间呈部分显著负相关(P<0.05),高盐梯度下则转为以正相关为主(P>0.05);(3)群落联接性随土壤盐分梯度转变,在0.61%-1.24%的中度盐含量时正联接性最强(VR=1.89),高盐度含量下群落转为不显著的负联接,稳定性降低;(4)沿盐分升高梯度,种间的负相关种对数增加,正相关种对数减少,种间关联(相关)强度提高,正负相关种对比(PNR)与多样性指数呈显著正相关(P<0.05)。综上可知,干旱区荒漠植物多样性在土壤盐含量达到1.41%-1.79%水平时总体显著降低;土壤盐分水平显著影响植物群落和种间联接性,种间互利性随盐分梯度增加下降,物种趋于独立分布,并最终导致荒漠植物多样性降低。     

水盐梯度下荒漠植物多样性格局及其与土壤环境的关系

植物多样性格局作为生物多样性维持的一个重要方面可揭示群落构建的信息,反映物种对环境的适应性。结合样带调查和实验分析的方法,研究新疆艾比湖湿地自然保护区内水盐梯度下荒漠植物多样性格局及其与土壤环境因子间关系。结果表明:(1)高、低水盐样地(SW1,SW2)土壤容积含水量(SVWC)和电导率(EC)分别为16.65%和12.02 m S/cm及2.63%和1.91m S/cm,水盐变化主要影响草本和部分灌木群落的植物组成;(2)高水盐生境下植物群落无明显趋势性分布,低水盐生境下植物种依水盐和营养元素呈区域性分布。(3)高水盐生境下荒漠植物的多度分布呈对数正态模型,低水盐条件下符合Zipf模型,多度分布的变化反映了群落组成结构的水盐梯度响应;(4)SW1样地多样性总体显著高于SW2样地,土壤p H、SVWC和硫(S)对植物多样性有不同程度的极显著影响。综上可知,荒漠植物分布及多样性格局与土壤环境间关系呈一定的水盐梯度响应规律,本研究可为该地区植被恢复和土壤盐渍化治理提供科学依据。     

Seasonal effect of three desert halophytes on soil microbial functional diversity

The objective of this study was to evaluate the effect of some plant ecophysiological adaptations on soil microbial functional diversity in a Negev Desert ecosystem.Soil samples from the upper 0-10cm layer were collected at the study site under three species of halophyte shrubs,Zygophyllum dumosum,Hammada scoparia,and Reaumuria negevensis.These halophytes represent the most typical cover of the Negev Desert and each of them develops complex strategies that enable greater adaptation and hence,survival.The microhabitat of the shrubs showed differences in trends and magnitude of organic matter content,electrical conductivity,total soluble nitrogen,microbial functional diversity,and C compound utilization.The trends are assumed to be driven by various mechanisms of shrub adaptation in order to be able to survive the harsh desert environment.This study provides evidence that ecophysiological strategies developed by halophytes force microbial communities (from the point of view of activity,composition,and substrate utilization) to adapt to a beneficial plant-microorganism relationship.     

荒漠草原植物多样性恢复与土壤生境的关系

为揭示荒漠草原围栏封育后植物多样性的恢复对土壤生境的响应机制,以围栏封育和适度放牧草地的灰钙土和风沙土生境植物群落为研究对象,采用方差分析和冗余分析（redundancy analysis RDA）方法,研究了围栏封育后植物多样性的变化及其与土壤生境物理和化学因子的关系。结果表明：（1）相对于适度放牧利用,围栏封育显著降低了灰钙土和风沙土生境植物多样性;随着封育年限的增加,植物多样性呈现显著,且封育的负效应随着封育年限的增加而增加;（2）两种土壤生境下植物多样性与生物量均表现为负相关。植物群落对灰钙土和风沙土两种土壤生境下表现出的不同点有：（1）灰钙土生境下,植物多样性与砂粒正相关,生物量与有机碳,全氮正相关;（2）风沙土生境下,植物多样性与有机碳,全氮正相关,生物量与电导率正相关。未来荒漠草原退化草地植物多样性恢复需要充分考虑不同土壤生境类型的影响,草地管理需要采取适度利用和封育保护相结合道路。     

工业运输活动对周边荒漠草原植物多样性与土壤性状的影响

研究工业运输活动释放出的重金属元素对周边荒漠草原植被群落特征和土壤性状的关系,为工业活动影响下的荒漠草原植被恢复和重建提供科学依据。以宁夏盐池县高沙窝工业集中区邻近的荒漠草原为研究对象,结合前期土壤和降尘的重金属含量,根据内梅罗污染指数划分了五个污染梯度(梯度Ⅰ、梯度Ⅱ、梯度Ⅲ、梯度Ⅳ和梯度Ⅴ),采用野外调查和室内分析的方法,对比分析了不同污染梯度下的植被群落特征与土壤性状的关系。结果显示：在前三个污染梯度下物种组成相对较多,禾本科(Gramineae)、藜科(Chenopodiaceae)、豆科(Leguminosae)和菊科(Compositae)为优势科。其中,牛枝子(Lespedeza potaninii)和短花针茅(Stipa breviflora)的重要值分别为59.41和44.26,是研究区工业生产和交通运输影响下的主要物种。随着污染梯度的升高,植物群落均匀度指数显著下降(P<0.05),工业交通运输活动造成研究区荒漠草原植被组成单一,群落结构不稳定。表层土壤养分受重金属影响波动较大,土壤全氮和有机质是影响物种多样性指数的主要土壤因子,随着污染梯度的升高显著降低(P...