南北样带温带区栎属树种功能性状对气象因子的响应

在南北样带温带区选择11个栎属树种的核心分布区,对各区栎属建群树种的功能性状(叶片干物质含量、比叶重、叶片养分含量、叶片光合速率以及种子性状)进行了测定,并对功能性状与气象因子的关系进行了分析。结果表明:首先,在南北样带温带区,当外界环境变化时,栎属建群树种的功能性状也会随之变化。由南向北随着温度的下降,年均日照时数增加,栎属树种的生长季缩短,而基于叶片面积和重量的光合能力(Aarea、Amass)增加,这使得它们在有限时间内提高光合生产来维持其自身的生理活动。同时,种子去皮干重、种皮干重均随着温度的降低、年日照时数的增加而增加。当降水条件变化时,栎属树种还会通过调节其叶片干物质含量、比叶重来适应其生境。其次,功能性状间也存在一定的相关关系;此外,随着研究尺度的变化(种间尺度至种内尺度),功能性状与气象因子间关系也随之变化。     

南北样带温带区栎属树种功能性状间的关系及其对气象因子的响应

在南北样带温带区选择11个栎属(Quercus)树种的核心分布区, 对各分布区内栎属建群树种的功能性状进行了测定, 并对功能性状间的关系及其对气象因子的响应进行了分析, 以期为气候变化背景下植物-环境关系的深入研究奠定基础。结果表明: 虽然比叶重(LMA)和叶片干物质含量(LDMC)在反映栎属树种生活策略上有着异曲同工的作用, 但是相比之下, LMA的作用略胜一筹; 基于面积的叶片养分含量间的关系较基于质量的更为显著; 除叶片单位面积磷含量(P_area)和单位面积钾含量(K_area)间关系外, 无论是基于面积还是质量的叶片氮(N)、磷(P)含量间的正相关, 均较两者与钾(K)含量间的正相关显著, 这可能与K元素并不直接参与任何稳定结构物质的合成有关。温度和日照时数是影响功能性状间关系的主要气象因子, 与基于质量的养分含量相比, 基于面积的养分含量更易于受温度和日照时数的影响; 降水仅仅影响叶片P_area与其他性状间的关系。     

南北样带温带区栎属树种种子化学组成与气候因子的关系

选取南北样带温带区8个核心分布区的7种优势栎属树种作为对象,通过检测种子的化学组成,包括淀粉、蛋白质、油脂、可溶性总糖、单宁和脯氨酸,分析其化学组成与气候因子之间的关系,结果发现:在气候因子中,温度是影响种子化学组成的主要因素,日照时数次之,而降水没有明显影响.在南北样带温带区,随纬度的增加,温度降低,年日照时数增加,生长积温减少,生长季缩短,淀粉含量积累下降,并趋向于水解为可溶性糖类;同时,从南到北,为适应低温的环境条件,栎属树种通过增加种子蛋白质、可溶性总糖和脯氨酸的含量,以提高种子的抗寒性.栎属树种种子的化学组成之间存在一定的相互关系,可溶性总糖、蛋白质和脯氨酸之间呈正相关关系,它们三者与淀粉均为负相关,种子化学组成之间的这种相互关系是植物对环境适应的生态策略.     

中国东部南北样带主要植被类型归一化植被指数对气候变化的响应及不同时间尺度的差异性

植被的动态变化及其与环境的关系已成为全球变化研究的热点问题。陆地样带是进行全球变化驱动因素梯度分析的有效途径。该研究依托中国东部南北样带(NSTEC), 对南北样带不同时间尺度的气候因子和植被活动变化特征进行了分析, 并重点阐述了具有代表性的12种植被类型对气候因子的响应方式。研究结果表明: 南北样带植被的归一化植被指数(NDVI)的变化同时受控于气温和降水, 但是在不同的空间和时间尺度上植被NDVI的响应方式各异。在年时间尺度上, 只有温带落叶灌丛(TDS)的NDVI受气温控制; 而温带禾草草原(TGS)和亚热带和热带针叶林(STCF)的NDVI同时受气温和降水调控。其他植被类型的年NDVI与年平均气温和年总降水量没有直接显著的联系, 而受年内气温变化和降水分配状况的影响更大。在月时间尺度上, NDVI与气温的关系在不同类型植被之间存在很大差异。一般而言, 植被NDVI与前4个月内的气温关系最为密切, 并且从1月份到4月份气温的滞后时长在缩短。其中, 温带针叶林(TCF)、温带落叶阔叶林(TDBF)、TDS、STCF和亚热带热带草丛(STG)等植被类型, 5-8月的NDVI与气温普遍呈负相关关系。草原和灌丛植被类型当月NDVI与当月降水量主要以正相关为主, 而森林类型当月NDVI与当月降水量主要以负相关为主。     

中国栎属花粉形态研究

本文利用光学显微镜和电子显微镜对我国栎属Quercus 30多种花粉进行比较深入的研 究,试图通过花粉形态的研究为栎属的植物分类和化石鉴定提供参考依据。     

中国东部南北样带森林生态系统102个优势种叶片碳氮磷化学计量学统计特征

选择中国东部南北样带森林生态系统112个采样点,研究了102个优势植物叶片的有机碳、全氮和全磷化学计量学特征及其变异性.结果表明： 在中国东部南北样带森林生态系统中,优势植物叶片的有机碳含量(Cmass)、全氮含量(Nmass)和全磷含量(Pmass)的变化范围分别为374.1～646.5 mg·g-1、8.4～30.5 mg·g-1和0.6～6.2 mg·g-1,算术平均数分别为480.1、18.3和2.0 mg·g-1,变异系数分别为11.1%、27.5%和56.4%;C/N、C/P和N/P的变化范围分别为14.1～64.1、70.9～838.6和1.5～21.2,算术平均数分别为29.1、313.9和11.5,变异系数分别为32.8%、48.3%和44.1%.C∶N∶P质量比为313.9∶11.5∶1,摩尔比为810.9∶25.4∶1.与全球尺度的研究结果相比,本研究区域树木叶片Cmass和C/N明显偏高,叶片Nmasss和N/P明显偏低,而叶片Pmass和C/P差异不显著.     

中国青冈属花粉形态及其与栎属的关系

经研究结果表明,青冈属Cyclobalanopsis与常绿栎类花粉形态特征基本上是一致的, 如花粉的形状和大小,萌发孔的类型以及外壁的结构均很相似。作者支持将青冈属归入栎属, 作为属下等级,即青冈亚属(Subg.Cyclobalanopsis)的分类处理。     

中国栎属植物花粉形态及其系统学意义

从系统学分类学的角度出发 ,对国产栎属 31个种的花粉进行了光学显微镜和扫描电镜观察。研究结果表明栎属的花粉萌发孔对该属的系统与分类无太大的参考价值 ;但栎属的花粉纹饰有颗粒状、聚颗粒状两种主要类型 ,具有重要的系统学分类学价值。花粉形态的研究结果支持将栎属植物划分为常绿类与落叶类的观点 ;栎属巴东栎组植物的花粉纹饰在种间存在分化 ,花粉形态的研究结果支持将巴东栎组至少划分为两个不同类群的观点 ;在佐以其他证据的情况下 ,栎属植物的花粉纹饰还具有重要的分类学价值     

中国东部南北样带主要植被类型物候期的变化

植被物候期的变化是全球变化研究的热点问题, 因为物候过程是反映植被对气候变化响应的最直接和最敏感的生态学过程之一, 大尺度植被物候学过程主要以植被的季节动态体现其对气候变化的长期适应过程。基于NOAA/AVHRR从1982年至2006年的双周归一化植被指数NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)数据, 依托中国东部南北样带, 对主要植被类型的物候过程进行模拟, 并计算了主要物候现象(包括返青起始期、休眠起始期和生长季长度)的发生时间和演变趋势。结果表明: 返青起始期显著提前的植被有温带针叶林(TCF, 0.56 d·a^-1)、温带草丛(TG, 0.66 d·a^-1)、亚热带热带针叶林(STCF, 0.46 d·a^-1)、亚热带落叶阔叶林(SDBF, 0.58 d·a^-1)和亚热带热带草丛(STG, 0.89 d·a^-1); 休眠起始期显著推迟的植被有寒温带温带针叶林(TCTCF, 0.32 d·a^-1)、SDBF (0.80 d·a^-1)和温带落叶阔叶林(TDBF, 0.18 d·a^-1); 此外, 大部分植被类型的生长季长度都有所延长, 但延长的方式不同: TCF (0.77 d·a^-1)是由于返青起始期显著提前造成的; TCTCF (0.38 d·a^-1)和TDBF (0.36 d·a^-1)是由于休眠起始期显著推迟造成的; TG (0.76 d·a^-1)、STCF (0.83 d·a^-1)、SDBF (1.40 d·a^-1)和STG (1.30 d·a^-1)等是由于返青起始期提前和休眠起始期推迟共同造成的。对温度和降水的变化进行分析发现, 温度对南北样带上植被物候的影响较大, 而降水对物候的影响相对较小, 不同植被类型对温度的响应各异。在南北样带上存在的热量梯度, 使得整条样带上植被的物候现象也表现出时间梯度, 从返青起始期发生的时间上比较, 从北向南逐渐推迟, 即寒温带植被>温带植被>亚热带植被; 休眠起始期和生长季长度则正好相反, 亚热带植被>温带植被>寒温带植被。     

青藏高原东缘常见阔叶木本植物叶片性状对环境因子的响应

叶片性状-环境关系对于预测气候变化对植物的影响至关重要。该研究以青藏高原东缘常见阔叶木本植物为研究对象, 从47个样点采集了332个物种共666个种群的叶片, 测量了15个叶片性状, 调查了该区域木本植物叶片性状的变异程度, 并从种内和种间水平探讨了叶片性状对环境的响应及适应策略。结果表明, 反眏叶片大小的性状均具有较高的变异, 其中, 叶片面积是变异程度最大的性状。除气孔密度外, 大多数叶片性状与海拔显著相关。气候是叶片性状变异的重要驱动因素, 3.3%-29.5%的叶片性状变异由气候因子组合解释。其中, 气温对叶片性状变异解释度最高, 日照时间能解释大部分叶片性状的变异, 而降水量对叶片性状变异的解释度相对较小。与环境(海拔和气候因子)显著相关的叶片性状在种内明显少于种间水平, 可能是植物性状之间的协同变化与权衡使种内性状变异比较小, 从而减弱了种内叶片性状与环境因子的相关性。研究结果总体表明,叶片性状与木本植物对环境的适应策略密切相关, 植物通过选择小而厚的叶片和较短的叶柄以适应高海拔的 环境。     

区域尺度上栓皮栎叶性状变异及其与气候因子的关系

叶片在长期进化过程中对环境变化敏感且对气候变化的响应表现出表型可塑性。栓皮栎(Quercus varaibilis)是亚洲大陆地理分布最广泛的树种之一,横跨温带和亚热带地区。本文在中国中东部区域内,选取了25个天然栓皮栎林种群,测量了其叶柄长度、叶片长度、叶片宽度、叶片面积、叶片干重等,并计算了比叶面积和叶形指数(叶片长宽比)等叶性状特征,探讨了区域尺度上叶片性状变异与气候因子关系的格局。结果表明,栓皮栎叶片性状在种群间和种群内均存在显著的变异;叶片宽度与年均温度呈显著的负相关,叶片宽度和叶片面积与纬度均呈显著正相关,说明叶宽及叶片面积相对于其他指标对气候因子的影响变化更敏感,并且在这一区域尺度上温度影响着叶片大小的变异格局。本研究结果为在全球气候变化背景下了解区域尺度上栓皮栎对环境变化的适应与响应机制提供了基础。     

沿海地区水杉叶片性状的纬度变化机制

在中国东部沿海地区沿纬度梯度选取8个水杉林,研究水杉的叶片长度、叶片宽度、叶片周长、叶片面积、叶片长宽比、比叶面积、叶片干质量等叶片性状指标的纬度变化规律,分析叶片性状与气象、土壤因子的关系.结果表明: 随着纬度的升高,水杉叶片长、宽、周长逐渐增大,叶面积和比叶面积先增加后降低.在纬度梯度上,水杉叶片性状的变化主要受年均温和年均降水量的影响.随着土壤氮含量的增加,比叶面积呈先下降后上升的趋势,叶干质量则呈显著下降的趋势;随着土壤磷含量的增加,比叶面积逐渐增加,而叶干质量则显著下降.     

土地利用约束下中国东部南北样带生产力和植被分布对全球变化的响应

对现有的区域植被动态模拟模型进行了改进,使之包含了土地利用分布格局对植被和生态系统相关过程的影响。改进后的模型被用地研究中国东部南北样带(NSTEC)植被和净第一性生产力对未来气候变化的响应。模拟结果显示土地利用格局对未来气候条件下植被分布的变迁和生产力形成过程有非常显著的影响。与没有土地利用约束的情形相比较,土地利用作为限制条件缓减了植被类型之间的竞争,从而减少了模拟的样带区域内常绿阔叶林,但增加了模拟灌木和草地的分布。土地利用约束使得模拟得到的当前条件下的净第一性生产力更为接近实际情况,且未来气候条件下的生产力改变量更为可信。对未来CO2倍增条件下7个大气环流模型预测的气候情景的模拟结果表明：落叶阔叶林将显著增加,但针叶林、灌木和草原的分布将下降。未来气候条件下NSTEC样带的净第一性生产力总量将增加。预测样带北部的净第一性生产力的变化范围大于样带南部。温度变化比降水变化对样带的生产力具有更强的控制。