放牧对草原植物功能性状影响研究进展

植物功能性状的表达和植被环境适应性相关,植物功能性状之间的权衡变化体现了植物在放牧胁迫下资源的重新整合和获取.本文总结了放牧干扰下植物功能性状表达的差异性,着重将放牧干扰与植物功能性状相结合,介绍了植物功能性状的变异来源是植物遗传特征与环境过滤相互协调的结果,归纳了放牧对植物营养性状、繁殖性状的影响,以及植物可以通过调...     

甘南高寒草甸植物功能性状和土壤因子对坡向的响应

研究甘南高寒草甸不同坡向植物功能性状和土壤因子及二者的关系.结果表明:禾草是阳坡的优势功能群,杂草和灌木是阴坡的优势功能群.阴坡植物群落生物量显著大于阳坡,但叶片氮磷比显著小于阳坡.不同坡向上,除叶片氮含量变化不显著外,叶片磷含量、比叶面积和物种平均高度大小均为阴坡＞偏阴坡＞阳坡.植被的生存策略在阴阳坡发生了很大变化,这种变化可以从不同坡向植物叶性状的差异和优势功能群的改变反映出来.土壤温度大小为阳坡＞偏阴坡＞阴坡;土壤含水量大小为阴坡＞偏阴坡＞阳坡;除了全磷含量自阳坡到阴坡出现递增趋势外,土壤全氮、有机质和速效氮的大小均为阴坡＞阳坡＞偏阴坡.比叶面积、物种平均高度与土壤全磷、有机质和土壤含水量均呈显著正相关,与土壤pH呈显著负相关.土壤水分和土壤pH共同影响着高寒草甸不同坡向植物功能性状和土壤养分的分布.     

植物多样性与生态系统土壤保持功能关系及其生态学意义

测定物种丰富度呈梯度变化的半湿润常绿阔叶林不同次生演替阶段小区地表径流、土壤侵蚀和总磷流失及影响这些过程的植物群落郁闭度、个体密度、胸高断面积、植物叶吸附水,分析物种多样性与生态系统土壤保持功能、稳定性及直接影响土壤保持功能的群落结构、树冠截留间的关系。结果表明,在降雨、坡度、坡向、坡位、土壤类型等水土保持影响因子相同条件下,随着各小区物种多样性的增加,地表产流次数不断下降;在3个降雨季节,物种多样性最低的小区产生地表径流77次,而物种多样性最高小区产生地表径流才9次;系列小区地表径流、土壤侵蚀和总磷流失随着物种多样性增加呈幂指数下降;物种多样性最低的小区地表径流、土壤侵蚀和总磷流失分别为960.20 m³·hm^-2·a^-1,11.4 t·hm^-2·a^-1,127.69 kg·hm^-2·a^-1,而物种多样性最高的小区为75.55 m³·hm^-2·a^-1、0.28 t·hm^-2·a^-1、4.71 kg·hm^-2·a^-1,分别相差12、50和25倍;地表径流、土壤侵蚀和总磷流失变异系数也呈幂指数下降,物种多样性最高的小区地表径流、土壤侵蚀和总磷流失的变异系数分别为57.93、187.94和 59.2,而物种多样性最低的小区变异系数高达287.6、534.21、315.47,分别相差4、3和5倍。物种多样性与影响土壤保持功能的群落郁闭度、密度和胸高断面积呈正相关关系。不同演替阶段植物叶吸附水量差异显著,吸附水量最高的演替阶段是次生半湿润常绿阔叶林,为12.28 t·hm^-2·a^-1, 最低是云南松(Pinus yunnanensis)林, 为4.15 t·hm^-2·a^-1。“植物多样性-土壤保持功能相关群落结构因子及树冠截留效应-生态系统土壤保持功能”的耦合关系表明了植物多样性通过植物群落结构削弱了降雨动能,减少了地表径流,减轻了土壤及营养元素的流失,以间接方式调控生态系统土壤保持功能,维持系统营养的持续性,在不同尺度上实现生态系统生产力。物种多样性的提高,促进了生态系统土壤保持功能的稳定性。植物多样性-生态系统土壤保持过程的研究可能是生态系统稳定性研究的好方法。用植物叶吸附水测定可评价群落树冠截留效应。由于植物多样性与生态系统土壤保持功能间存在相关关系,基于植物多样性对生态系统土壤保持功能作用模式,可增进对生命系统和地球系统界面间相互作用关系的了解。     

水分和养分添加对羊草功能性状和地上生物量的影响

研究水分和养分添加对植物功能性状的影响, 对于揭示植物对环境变化的响应和适应规律至关重要。该文采用盆栽试验的方法, 进行不同水平水分处理(增水50%, 减水50%, 以498 mm降水量作为对照)和养分添加(无养分添加, 单施氮肥, 单施磷肥, 氮磷共施), 研究羊草(Leymus chinensis)的10种功能性状和地上生物量对水分和养分添加的响应。得出以下结论: (1)双因素方差分析结果表明, 水分主效应对羊草株高、分蘖数、茎生物量、叶生物量、叶面积、叶质量、净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率存在显著影响; 养分主效应对羊草分蘖数、茎生物量、净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率存在显著影响; 水分和养分的交互作用对羊草分蘖数、茎生物量、蒸腾速率、水分利用效率存在显著影响。(2)各功能性状对降水量的响应在不同养分添加水平是不同的, 分蘖数和叶面积在单施氮肥和氮磷共施条件下随降水量增加而增加, 而在无养分添加和单施磷肥条件下无显著变化; 茎生物量在无养分添加、单施氮肥和单施磷肥条件下随降水量增加而增加, 而在氮磷共施条件下无增加趋势; 比叶面积在单施氮肥条件下增水处理显著低于对照组, 而在其他养分添加条件下无明显变化。(3)短期氮磷处理显著影响羊草叶片光合生理性状, 而对叶形态性状影响不显著。(4)羊草地上生物量随降水量的增加呈现上升趋势, 并且在单施氮肥条件下, 增水处理使地上生物量达到最高, 为522.55 g·m ^-2。总之, 羊草的功能性状对降水量增加表现出明显的响应, 响应格局在不同养分条件下不同, 反映了其对水肥环境变化的适应。     

环境因子对海岛植物茎、叶功能性状的影响

植物功能性状与环境之间的关系是功能性状研究的重点,海岛作为独特的生态系统,其植物功能性状必然和大陆存在差异。为了明确海岛植被的生态适应机制,该文以平潭岛森林群落为研究对象,通过测定茎、叶10个功能性状,以及地形和土壤9个环境因子,探讨了植物功能性状之间的权衡关系,分析了环境因子对海岛植物功能性状的影响。结果表明:(1)比叶面积(SLA)与叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)呈正相关,与叶厚度(LT)、叶干物质含量(LDMC)、茎组织密度(STD)、叶碳含量(LCC)呈负相关; LDMC与LNC、茎氮含量(SNC)呈负相关; LT与STD呈正相关,与LNC和LPC呈负相关; LPC与LNC、SNC呈正相关;茎和叶C、N含量均呈正相关。(2)土壤有机质和TN是海岛植物功能性状的主要土壤影响因子。然而,由于土壤中磷含量的缺乏,LNC、茎磷含量(SPC)、SNC均与土壤全磷呈正相关; LDMC与土壤全氮呈正相关;STD与土壤有机质呈正相关; SLA随着土壤pH的增加而增加。(3)坡位和坡度是海岛植物功能性状的主要地形影响因子。SLA、SPC随着海拔上升而下降; STD、LDMC随着海拔和坡度增大而增大; LNC、LPC阴坡大于阳坡。该研究为海岛植被修复和重建提供了参考依据。     

浙东常绿阔叶林植物功能性状对土壤含水量变化的响应

研究群落演替过程中植物功能性状与土壤含水量的关系, 揭示植物对水分供给变化的响应策略, 具有重要的生态学意义。该研究以浙江东部天童山、南山和双峰山的3个常绿阔叶林演替系列为对象, 旨在探索不同演替阶段常见植物的功能性状与森林群落土壤含水量的相互关系。研究结果显示: 森林演替中后期的树木高度、树冠面积、叶片干物质含量显著大于演替前期植物; 相反, 叶片净光合速率和蒸腾速率随演替进程而降低。随森林演替, 表层土壤(0-20 cm)的含水量显著增加, 深层土壤(20-40 cm)含水量随演替进程增加但不显著。表层土壤含水量与树木高度、树冠面积和叶片干物质含量显著正相关, 与叶片净光合速率和蒸腾速率显著负相关; 深层土壤含水量与树冠面积显著正相关, 与叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著负相关。树木高度、树冠面积、叶片干物质含量、叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均可解释土壤含水量随演替进程的变化趋势, 而冠长比对土壤水分变化的响应最为敏感。     

海南岛滨海沙生植物叶片功能性状分异及其与土壤因子的关系

为探讨滨海沙生植物对环境的适应策略,对海南岛滨海沙生植物单叶蔓荆、苦郎树、马缨丹、飞机草、假马鞭、厚藤的叶片主要功能性状分异特征及其土壤因子的关系进行了研究。结果表明,热带滨海沙生植物叶片功能性状存在明显的种间分异,叶片功能性状不仅受植物种类的影响,还受土壤因子影响;比叶面积呈现草本>灌木>藤本的规律;叶片的N/P为7.78~10.85,热带滨海沙生植物生长受土壤氮限制;叶片功能性状中Na含量的变异系数最大(18.46%~76.36%),说明不同植物对Na+的吸收存在较大差异,这将影响其在滨海沙地的自然分布;比叶面积、叶干物质含量与叶片的K、Na含量呈负相关,叶N/P与土壤Na+含量呈负相关,叶片Na+含量与土壤有机质、全磷、全钾呈负相关,土壤盐分限制植物对氮磷的吸收,滨海沙生植物通过比叶面积变化来适应盐胁迫。因此,在滨海沙生植被恢复中,施加土壤肥力是其快速恢复的重要措施,叶片Na+含量可作为滨海沙生植物耐盐性筛选的主要指标。     

植物功能性状与环境和生态系统功能

植物性状反映了植物对生长环境的响应和适应,将环境、植物个体和生态系统结构、过程与功能联系起来(所谓的“植物功能性状”)。该文介绍了植物功能性状的分类体系,综述了国内外植物功能性状与气候(包括气温、降水、光照)、地理空间变异(包括地形地貌、生态梯度、海拔)、营养、干扰(包括火灾、放牧、生物入侵、土地利用)等环境因素,以及与生态系统功能之间关系的研究进展,探讨了全球变化(气候变化和CO₂浓度升高)对个体和群落植物功能性状的影响。植物功能性状的研究已经取得很多成果,并应用于全球变化、古植被恢复和古气候定量重建、环境监测与评价、生态保护和恢复等研究中,但大尺度、多生境因子下的植物功能性状研究仍有待于加强,同时需要改进性状的测量手段;我国的植物功能性状研究还需要更加明朗化和系统化。     

土壤养分对不同生活型植物叶功能性状的影响

以湖北星斗山国家级自然保护区50个亚热带常绿落叶阔叶混交林样地为研究对象,通过样本分析对不同生活型植物（灌木、乔木和木质藤本）的叶功能性状和森林土壤养分进行了测定,并采用冗余分析(RDA)和逐步回归分析了该地区土壤养分对不同生活型木本植物叶功能性状的影响。结果表明：（1）研究区内3种生活型植物的叶功能性状中灌木的比叶面积（SLA）平均值(319.87 cm·g^-1)最高,乔木的叶干物质含量（LDMC）平均值(0.40 g·g^-1)最高,木质藤本的叶面积（LA）、叶厚度（LT）、叶全氮含量(LTN)和叶全磷含量（LTP）平均值最高,分别为：105.07 cm²、0.24 mm、20.10 mg·kg^-1和1.19 mg·kg^-1;3种生活型的LDMC、LTN分布都较为集中,而LA、SLA、LTN都呈右偏分布,但LT、LTP的分布乔木呈左偏分布,而灌木和木质藤本均呈右偏分布。（2）研究区域的土壤pH值为3.81~4.95,全部为酸性土壤;土壤有机质含量在4.57%~12.05%之间,平均为7.79%;土壤速效钾和碱解氮含量分别为64.52~339.29和82.83~678.15 mg·kg^-1,全氮、全磷、速效磷含量平均值分别为5.48 mg·kg^-1、0.46 mg·kg^-1和0.39 mg·kg^-1。（3）在3种不同生活型叶性状的变异中,土壤养分对木质藤本的解释度最大（24%）,其次是灌木(15%),而对乔木解释最低(13%);乔木和木质藤本受到土壤有机质影响较大,灌木受到速效钾影响较大,虽然影响不同生活型叶功能性状的主要因子有所差别,但是其主要的影响因子均为土壤有机质、土壤全磷、速效钾。研究认为,星斗山国家级自然保护区土壤能够在一定程度上解释不同生活型植物叶功能性状变异,并且影响程度存在差异,这种差异有利于该地区物种共存和生物多样性维持。     

内蒙古高原湖滨湿地优势植物功能性状特征及其适应性

受人类活动和气候变化的影响,湖泊湖滨带退化速度显著加快。植物功能性状的方法可以量化植物特征,预测植物对外界环境干扰的反应,有助于理解退化湖滨带湿地植物应对环境变化所表现出的适应机制,对湖泊湖滨湿地生态系统植被的恢复与重建具有重要意义。在内蒙古高原典型湖泊湖滨湿地选取芦苇（Phragmites australis）、赖草（Leymus secalinus）、毛茛（Ranunculus japonicus）、鹅绒委陵菜（Potentilla anserina）、碱蓬（Suaeda glauca）、盐角草（Salicornia europaea）和拂子茅（Calamagrostis epigeios）7种优势植物的叶片和根系作为研究对象,对不同湿地植物的11种功能性状变化规律及其与环境因子的关系进行研究。旨在探究环境变化影响下湖滨带湿地植物的物种分布和功能性状的差异,以及湿地植物在不同湖滨带湿地生境下的适应策略。在评估植物功能性状差异基础上,采用环境矩阵连接性状矩阵（RLQ）结合第四角分析（Fourth-Corner）的方法分析环境因子对植物功能性状的影响。结果表明,内蒙古湖滨带湿地中7种优势植物为了适应不同的环境的影响,植物的功能性状均产生不同程度的种间与种内变异,在湖滨带湿地中植物的植株高度、叶片碳含量、叶片氮含量、叶片碳氮比、比根长、根组织密度、根氮含量对环境变化的响应比较敏感,土壤pH与叶片干物质含量呈显著负相关;土壤盐分与植株高度、叶片碳含量和叶碳氮比显著负相关,与叶片氮含量、根组织密度显著正相关;土壤的总氮含量与植株高度显著正相关,与比根长显著负相关;土壤碳氮比与植株高度和叶片碳含量显著负相关,与植物比根长显著正相关;土壤容重与根氮含量显著负相关。研究表明内蒙古高原湖滨带湿地植物的功能性状受环境的作用强烈,植物采取了不同的性状策略来适应环境。     

地形和土壤特性对亚热带常绿阔叶林内植物功能性状的影响

植物功能性状与环境之间的关系是功能性状研究的核心问题.为了探讨地形和土壤特性的差异对亚热带常绿阔叶林植物功能性状的影响,并找到影响古田山亚热带常绿阔叶林植物形态和生理性状的主要环境驱动因子,我们于2008年和2009年夏天在古田山国家级自然保护区内24 ha大型监测样地测定了147个样方中115种常见木本植物的功能性状.所测性状包括3个生理生态性状(叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/Fm和PIABS和枝条比导率)和4个形态性状(气孔密度、叶厚度、比叶面积和叶长/宽比).结合地形数据(平均海拔、凹凸度、坡度和坡向)和土壤数据(含水量、全氮含量、全磷含量、全碳含量和pH值),分析影响这些功能性状的主要驱动因子.排序结果显示,叶绿素含量随海拔和凹凸度的上升而下降,但与土壤中的氮含量和水分含量旱现正相关关系.由于古田山土壤呈酸性,土壤磷素缺乏,叶绿素荧光参数Fv/Fm和PIABS与土壤氮、磷含量呈现显著的负相关.枝条比导率与土壤含水量具有较为显著的正相关关系.比叶面积与海拔呈现正相关关系.研究结果表明,在小尺度上,海拔和凹凸度是影响亚热带常绿阔叶林植物功能性状晟关键的两个地形因子,而土壤含水量和伞氮含量是影响该地植物功能性状最主要的土壤因子.然而,由于土壤中磷的缺乏,诸如植物光合作用等一些重要的生理过程受到影响,使得某些性状与环境因子之间呈现出不同寻常的相关关系.     

Similarity of plant functional traits and aggregation pattern in a subtropical forest

The distribution of species and communities in relation to environmental heterogeneity is a central focus in ecology. Co‐occurrence of species with similar functional traits is an indication that communities are determined in part by environmental filters. However, few studies have been designed to test how functional traits are selectively filtered by environmental conditions at local scales. Exploring the relationship between soil characteristics and plant traits is a step toward understanding the filtering hypothesis in determining plant distribution at local scale. Toward this end, we mapped all individual trees (diameter >1 cm) in a one‐ha subtropical forest of China in 2007 and 2015. We measured topographic and detailed soil properties within the field site, as well as plant leaf functional traits and demographic rates of the seven most common tree species. A second one‐ha study plot was established in 2015, to test and validate the general patterns that were drawn from first plot. We found that variation in species distribution at local scale can be explained by soil heterogeneity and plant functional traits. (From first plot). (1) Species dominant in habitats with high soil ammonium nitrogen and total phosphorus tended to have high specific leaf area (SLA) and relative growth rate (RGR). (2) Species dominant in low‐fertility habitats tended to have high leaf dry matter content (LDMC), ratio of chlorophyll a and b (ratioab), and leaf thickness (LT). The hypothesis that functional traits are selected in part by environmental filters and determine plant distribution at local scale was confirmed by the data of the first plot and a second regional site showed similar species distribution patterns.     

植物功能性状对生态系统服务影响研究进展

全面认识和理解生态系统服务的形成机制是维持其持续供给的前提。植物功能性状直接参与多种生态系统过程, 影响生态系统服务供给, 探讨植物功能性状与生态系统服务的关系是揭示生态系统服务形成机制的重要途径。该文采用系统的文献综述方法, 分析了植物功能性状与生态系统服务关系的研究特点, 总结了影响不同生态系统服务的主要植物功能性状, 阐述了可能的影响途径。结果表明: 植物功能性状与生态系统服务关系研究以草地和森林等自然生态系统为主; 大部分研究集中在生态系统供给服务和支持服务, 包括生物量、净初级生产力、土壤肥力等; 根据植物功能性状对不同生态系统服务的影响程度, 植物功能性状可以聚类为土壤保持服务相关性状、水分循环相关性状、多功能相关性状、产品提供服务与养分循环相关性状以及授粉与生物控制服务相关性状; 并阐述了植物功能性状指标影响不同的生态系统服务途径。围绕植物功能性状对生态系统服务的影响, 今后尚需进一步探讨生态系统多功能性、植物功能性状相关性、气候变化和人类活动不确定性、时空尺度差异等因素对二者关系的影响。     

重庆主城河岸带植物群落功能性状与土壤理化性质的关系

基于功能性状视角开展植物群落与环境关系的研究有助于揭示植物的适应策略。然而,目前关于城市河岸带植物群落功能性状的研究较少。为此选取10项植物功能性状指标和14项土壤理化性质指标,探究重庆主城3种生境类型河岸带(自然型河岸带(NRZ)、农耕主导型河岸带(FRZ)和开发建设主导型河岸带(BRZ))植物群落功能性状与土壤因子特征及互作机制。结果表明：(1)与NRZ生境相比,FRZ生境中的土壤速效磷、速效钾和氧化还原电位和BRZ生境中的土壤含水量显著偏高(P<0.05);FRZ和BRZ生境中的土壤pH值和全磷含量显著偏高,而土壤有机质、全钾和全氮含量显著偏低(P<0.05)。(2)与NRZ生境相比,FRZ生境中的比根长和比根表面积显著较高,茎干物质含量和叶干物质含量显著较低;BRZ生境中仅茎干物质含量显著较低(P<0.05)。(3)冗余分析结果表明,影响各生境类型河岸带植物群落功能性状的土壤因子不同,NRZ生境为土壤容重、含水量和硝态氮,FRZ生境为土壤铵态氮、全磷和有机质,BRZ生境则是土壤含水量、温度和速效磷。研究发现与自然状态相比,农业和建筑类型的人为干扰导致重庆主城河...     

Effects of soil resource availability on patterns of plant functional traits across spatial scales

Identifying patterns and drivers of plant community assembly has long been a central issue in ecology. Many studies have explored the above questions using a trait‐based approach; however, there are still unknowns around how patterns of plant functional traits vary with environmental gradients. In this study, the responses of individual and multivariate trait dispersions of 134 species to soil resource availability were examined based on correlational analysis and torus‐translation tests across four spatial scales in a subtropical forest, China. Results indicated that different degrees of soil resource availability had different effects on trait dispersions. Specifically, limited resource (available phosphorus) showed negative relationships with trait dispersions, non‐limited resource (available potassium) showed positive relationships with trait dispersions, and saturated resource (available nitrogen) had no effect on trait dispersions. Moreover, compared with the stem (wood density) and architectural trait (maximum height), we found that leaf functional traits can well reflect the response of plants to nutrient gradients. Lastly, the spatial scale only affected the magnitude but not the direction of the correlations between trait dispersions and environmental gradients. Overall, the results highlight the importance of soil resource availability and spatial scale in understanding how plant functional traits respond to environmental gradients.     

基于CiteSpace植物功能性状的研究进展

植物功能性状不仅反映植物对生存环境的适应和响应,而且能够强烈影响生态系统功能,是生态学重要研究领域。利用CiteSpace软件,全面系统梳理植物功能性状的研究成果,分析当前国际研究现状,挖掘其知识基础,归纳研究热点和发展趋势。研究发现:(1)国际上植物功能性状研究领域的发文数量经历了缓慢增长—波动增长—平稳增长—快速增长4个阶段;(2)植物功能性状研究分为探索阶段、发展阶段、平稳阶段和扩展阶段,各阶段均由相应的关键文献引领发展。4个阶段的研究热点不同,当前研究热点为"叶性状"、"经济谱"、"植物功能多样性"、"性状生态位";(3)植物功能性状研究内容从大尺度、单一生境、单个性状扩展到小尺度、多生境、多性状组合的演变趋势;(4)美国、德国、法国和中国是该领域贡献最多的国家,中国科学院是发文量最多的机构;Sandra Lavorel,Peter B Reich,Johannes H C Cornelissen等科学家奠定了植物功能性状的研究基础;(5)今后应运用先进技术手段,结合植物不同器官和系统发育信息,研究植物功能性状在不同空间和时间尺度的变化。     

浑善达克沙地中部斑块格局影响植物多样性及功能性状

景观格局与植物多样性之间的关系已被广泛研究,然而,斑块格局如何影响植物多样性,以及这些影响的边缘类型差异尚不清楚。为从植物功能性状角度揭示斑块格局影响植物多样性的机制,该研究采用不同边缘类型的斑块,利用两年调查的705个样方数据,结合遥感卫星图像解译和空间信息分析,根据植物群落的空间位置和斑块格局,按照向内、向外、向内成核和向外成核4种边缘类型将浑善达克沙地中部的斑块进行分类,采用Duncan新复极差法比较了4种边缘类型斑块格局与植物功能性状多样性关系的差异,应用Pearson相关系数和冗余分析(RDA)法量化了斑块格局对植物多样性的影响。结果发现,植物丰富度和多样性指数与斑块格局密切相关,这些关系存在着边缘类型的显著差异,表现出不同的功能性状。对于向内边缘,边缘指数与丰富度负相关,和C₄植物比例正相关;对于向外边缘,边缘指数与C₄植物比例正相关;对于向内成核边缘,边缘密度与多年生植物和虫媒植物比例正相关;对于向外成核边缘,边缘角度和指数与物种Shannon-Wiener指数和Simpson指数正相关,与Pielou指数、丰富度和动物传播植物...