青藏高原北部多年冻土区草地植物多样性

研究了青藏高原北部多年冻土区草地群落植物多样性的特征。研究表明 :草地群落间丰富度指数差异不显著 ,均匀度指数和多样性指数差异显著 (P<0 .0 5 )。均匀度指数表现为高山嵩草 (Kobresia pygmaea)草甸 <紫花针茅 (Stipa purpurea)草原 <矮嵩草 (K.humilis)草甸 <青藏苔草 (Carex moorcroftii)草甸 ,多样性指数表现为高山嵩草草甸 <矮嵩草草甸 <紫花针茅草原<青藏苔草草甸。修路时破坏的矮嵩草草甸在次生恢复过程中 ,离公路 10 0 m处群落的丰富度指数 ,均匀度指数和多样性指数大于原生群落 ,而原生群落的多样性又大于 30 m和 5 0 m处群落的多样性。地上草地群落植物多样性伴随地下冻土退化过程表现为 ,以 1m2样方统计时 ,各个演替群落间的丰富度指数差异不显著 ,而以 10 0 m2样条统计时 ,高寒草甸和草原化草甸的丰富度指数显著大于沼泽草甸和稀疏草原 (P<0 .0 5 ) ,但均匀度和多样性指数在两种统计面积时均表现为先增加后下降的变化趋势。     

解磷菌株B25的筛选、鉴定及其解磷能力

从安徽省铜陵市铜官山尾矿库木贼根际分离筛选出多株解磷细菌,经过多次筛选纯化获得一株解磷能力较好的菌株B25.采用透射电镜观察和DNA分子技术,确定此菌株属于芽孢杆菌属.研究了解磷菌株B25在培养168 h内的解磷能力、溶液pH值以及菌株生长量的变化情况,并比较了B25在不同条件下的解磷能力.结果表明：解磷菌株B25的解磷能力与溶液pH值之间存在微弱的相关性,在碳源为葡萄糖、初始pH值为7.0、培养温度为30 ℃时解磷效果较好.     

一株高效解磷菌的筛选鉴定及溶磷性能

【背景】土壤中大部分磷元素是以难溶性磷酸盐的形式存在,不能被农作物有效利用,而传统化学肥料会带来环境污染等问题。【目的】解决土壤磷缺失现状,开发新型、安全、高效的微生物菌肥。【方法】取武汉科技大学图书馆后土壤为试验材料,筛选出一株高效解磷菌。通过个体形态鉴定、生理生化鉴定、16S rRNA基因序列分析鉴定菌株,以NBRIP为基础培养基进行条件优化,借助高效液相色谱进行细菌解磷机理探究。【结果】所筛选的高效解磷菌株为唐菖蒲伯克霍尔德氏菌(Burkholderia gladioli)。在20种氨基酸中,D-蛋氨酸对菌株的生长和溶磷促进作用最好,促进效果达到19.09%和16.16%,甲酸钠对菌株的生长和溶磷有抑制效果,抑制效果达到39.08%和10.66%。该菌株通过分泌葡萄糖醛酸、D-L-苹果酸等有机酸溶解环境中的磷酸盐,将菌株制作成菌肥对辣椒幼苗有明显的促生长作用。【结论】利用唐菖蒲伯克霍尔德氏菌(Burkholderia gladioli)分泌有机酸溶解土壤中的磷酸盐,可为生物肥料的制备和应用提供一定的理论参考。     

解磷菌株B25的筛选、鉴定及其解磷能力

从安徽省铜陵市铜官山尾矿库木贼根际分离筛选出多株解磷细菌,经过多次筛选纯化获得一株解磷能力较好的菌株B25.采用透射电镜观察和DNA分子技术,确定此菌株属于芽孢杆菌属.研究了解磷菌株B25在培养168 h内的解磷能力、溶液pH值以及菌株生长量的变化情况,并比较了B25在不同条件下的解磷能力.结果表明：解磷菌株B25的解磷能力与溶液pH值之间存在微弱的相关性,在碳源为葡萄糖、初始pH值为7.0、培养温度为30 ℃时解磷效果较好.     

香蕉根际土壤解磷细菌的筛选、鉴定及解磷能力

【目的】以磷矿粉为难溶态磷,以期从香蕉根际土壤筛选出高效的解磷细菌。【方法】采用透明圈法和钼锑抗比色法分离筛选解磷细菌,通过形态学特征、生理生化试验结合16S rRNA基因序列分析及系统发育树比对鉴定其种属,并利用单因素试验方法研究不同碳源、氮源及C/N比值(40:1、20:1和8:1)对菌株溶解磷矿粉能力的影响。研究不同菌株解磷能力和培养介质pH值的变化关系。【结果】分离具有解磷能力的细菌8株,筛选出具有代表性的3个菌株B3-5-6、M-3-01和T1-4-01,初步鉴定菌株B3-5-6为嗜气芽孢杆菌(Bacillus aerophilus),M-3-01为虫内生沙雷氏菌(Serratia nematodiphila),T1-4-01为艾博丽肠杆菌(Enterobacter asburiae)。B3-5-6解磷能力与介质pH值之间存在线性负相关性(|r|=0.949 66>0.735),其相关性达到极显著水平;B3-5-6在碳源为蔗糖、氮源为(NH4)2SO4、C/N为40:1,M-3-01在碳源为葡萄糖、氮源为(NH4)2SO4、C/N为20:1,T1-4-01在碳源为乳糖、氮源为蛋白胨、C/N为20:1条件下解磷效果较好。解磷效果与初筛相比分别提高了1.12、1.17、2.55倍。【结论】不同的碳氮源、C/N值会直接影响磷细菌的解磷能力;筛选出一株解磷能力与培养介质pH之间存在着极显著相关性的细菌,其解磷机理有待进一步研究。     

棉花根际解磷菌的解磷能力和分泌有机酸的初步测定

利用特殊培养基对盐碱地棉花根际解磷菌进行了分离以及pH值和分泌有机酸能力的初步测定。利用溶磷圈法筛选出10个解磷能力较高的菌株进行深入研究,其中液体培养条件下测定了菌株的溶磷能力,有效磷在4.04~185.63 mg/L,其中wpL2溶磷量达到185.63 mg/L;测定了培养液pH值,下降到5.12~6.67,但是pH与溶磷量之间没有线性关系,测定了培养液的有机酸含量,菌株溶磷量与有机酸总量没有线性相关性,其中所分离到的解无机磷菌株均可以分泌酒石酸,除此之外,wpc1还分泌乙酸,wpc2和wpL2还分泌柠檬酸;分离到的解有机磷菌株均可分泌乙酸,除此之外,ypL1和ypc2分泌酒石酸,ypL3分泌柠檬酸,ypL2和ypc3分泌柠檬酸和丁二酸,均不能产生苹果酸。     

一株高效解磷肠膜明串珠菌的分离鉴定及解磷能力研究

【背景】植物根际土壤含有多种溶磷微生物,但是具有溶磷能力的肠膜明串珠菌未见报道。【目的】从脐橙根际土壤分离高效解磷菌,研究其解磷应用。【方法】通过初筛和复筛从23株菌中筛选解磷能力较强的菌株,同时采用钼蓝比色法测定磷含量。通过测定发酵液中小分子有机酸含量、磷酸酯酶酶活及pH值的变化,探究菌株的解磷机理。【结果】经过筛选得到9株具有一定解磷能力的菌株。通过菌种16S rRNA基因序列分析和生理生化实验确定其中一株菌为肠膜明串珠菌,命名为肠膜明串珠菌G7。培养基初始pH6.0、碳源为葡萄糖、氮源为硫酸铵时G7的解磷能力较佳。G7发酵过程中产生大量有机酸,而其酸性磷酸酯酶活性高于碱性磷酸酯酶。【结论】碳源、氮源以及初始pH值都能影响G7的解磷能力,其解磷能力主要缘于在发酵过程中产生了大量小分子有机酸,关于G7的解磷机理还需要更深入的研究。     

基于机器学习估算青藏高原多年冻土区草地净初级生产力

净初级生产力(NPP)的估算还存在很大的不确定性。本文利用机器学习算法(RF和RBF-ANN)估算了2002—2018年青藏高原多年冻土区草地NPP,分析了青藏高原多年冻土区草地NPP的时空格局、变化特征及其对气候因子的响应。结果表明:(1)机器学习估算结果可靠,简单易行。(2)青藏高原多年冻土区草地NPP表现为东南向西北逐渐递减的趋势;NPP总量为175.39 Tg C·a^-1,单位面积均值为164.10 g C·m^-2·a^-1,呈波动上升的趋势。(3)青藏高原多年冻土区草地NPP增加的面积占20.49%;各草地类型的NPP增长幅度不一致表现为高寒沼泽草甸>高寒草甸>高寒草原>高寒荒漠草原。(4)温度是青藏高原多年冻土区草地NPP变化的主导因子,降水的影响沿东南向西北逐渐减弱。     

一株高效解磷菌的筛选及其解磷效果验证

为开发新型、安全及高效的解磷菌肥,从农田中分离筛选出多株菌,通过解磷能力验证,最终选出解磷能力最强的X-P18菌株,经16S rDNA分析鉴定为贝莱斯芽孢杆菌。同时,通过优化X-P18菌株液体发酵培养条件并测定发酵液中小分子有机酸种类,初步探究菌株的解磷机理。将该解磷菌施用于黑叶葵扇白菜盆栽,并对小白菜的基本指标进行分析。结果表明,X-P18菌株在无机磷液体培养基中,溶磷量为495.4 mg/L,具有分泌乙酸及其他少量小分子有机酸的特性。培养基初始接种量为1%、pH8.0、碳源为甘露糖、氮源为硫酸铵、培养温度为30℃时,X-P18菌株的解磷能力最佳,溶磷量为582.4 mg/L,比优化前高出17.6%。在X-P18菌剂添加量为2×10⁹CFU/盆时,对黑叶葵扇白菜的促生效果最明显,鲜重增加65.5%,叶片全磷含量增加46.9%。     

丢糟和磷矿粉高温堆肥中耐高温解磷菌的筛选及性能分析

为了解决高温极端环境下的磷素溶出问题,从高温堆肥中分离出具有耐高温能力的解磷微生物。该研究利用无机磷选择培养基,从添加磷矿粉和丢糟的高温堆肥样品中,分离筛选出5株耐高温解磷菌(细菌为GDB1-2;真菌为GDF1-3),并对这5株菌株进行形态学和分子生物学鉴定及解磷能力分析。研究结果表明,筛选获得的解磷菌株分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、多枝横梗霉(Lichtheimia ramosa)、烟曲霉(Aspergillus fumigatus)及构巢曲霉(Aspergillus nidulans)。该5株菌具有较好的耐高温和耐pH性能,各菌株耐高温范围为40-60℃,在50℃条件下其解磷能力均达到最大值,当初始pH 在5-9范围时各菌株均能保持一定的解磷能力。此外,通过解磷曲线发现各菌株的最高解磷量范围在136.85-174.33 μg/mL。该研究结果为后续开发高温环境微生物资源提供了素材,具有良好的应用推广前景。     

Morphological traits and physiological characteristics in drought tolerance in 20 shrub species on the Qinghai-Xizang Plateau

Aims Providing indispensably theoretical evidence for establishing indices of evaluation on drought tolerance in shrubs, and screening for tree species that are drought tolerant for afforestation in arid regions or for matching their characteristics with suitable habitat conditions are the key to vegetation restoration in the Qinghai-Xizang Plateau. However, these issues are not adequately addressed in recent research due to lack of systematic methods. Therefore, our objective was to make a comprehensive evaluation on drought tolerance in 20 shrub species collected from different areas in Qinghai-Xizang Plateau, and to study their underlying mechanisms in drought tolerance.
Methods We made measurements on variables depicting root characteristics, including the root length (TRL), surface area (TRSA), volume (TRV), and tips number (TRTN) of all roots, the root length (FRL), surface area (FRSA), volume (FRV), and tips number (FRTN) of fine roots (d≤2 mm), and derived plant characteristic indices including thickness of cuticle (CT), thickness of palisade tissue (TPT), thickness of spongy tissue (TST), TPT/TST, thickness of leaf (LT), palisable tissue cell density, and tissue structural tense ratio (CTR = TPT/LT × 100%) and spongy tissue loosened ratio (SR = TST/LT × 100%) of leaf anatomical structure, root to shoot ratio (RSR), leaf transpiration rate (T_r), instantaneous water use efficiency (WUE_i), and carbon isotopic composition (δ¹³C) of the 20 shrub species through field experiments. Correlation analysis and principal component analysis were performed on the 19 variables and indices.
Important findings Different shrubs had different mechanisms of drought tolerance. In this study, the character- istics of drought tolerance were mainly categorized into 6 types, involving modifications of (1) root systems, (2) leaf anatomical structure, (3) leaf pattern, and (4) biomass allocation, or via (5) low water-consumption and (6) high WUE_i. Different genera or different tree species within the same genus clearly differed in drought tolerance. The species of the genus Hippophae were relatively poorly tolerant to drought, whereas several shrubs including Potentilla fruticosa, Berberis julianae, Caragana arborescens, Spiraea salicifolia and Hippophae rhamnoides ssp. mongolica occurred to be more drought tolerant than other shrub species investigated in this study. On the other hand, there were highly significant correlations among the characteristics of root systems and among characteristics of leaf anatomical structure. The results of principal component analysis on 19 variables and indices showed that TRL, TRSA, TRV, TRTN, FRL, FRSA, FRV, FRTN, CT, TPT, TST and WUE_i could be effective indicators of drought tolerance of shrubs in the Qinghai-Xizang Plateau. In addition, the drought tolerance of shrubs had a close connection with their origin of collections; the shrubs collected from Xining prefecture in Qinghai Province were more drought tolerant than those from Tianshui Prefecture in Gansu and Lasa Prefecture in Xizang.     

青藏高原20种灌木抗旱形态和生理特征

该研究以青藏高原地区采集的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)等20种灌木树种为研究对象, 将其二年生幼苗移栽至苗圃培育, 通过田间试验测定三年生苗木生物量根冠比(RSR)、叶片蒸腾速率(T_r)、瞬时水分利用效率(WUE_i)、稳定碳同位素组成(δ¹³C)、叶片解剖结构特征和根系特征(长度、表面积、体积和根尖数)指标, 综合分析其抗旱性能差异, 为青藏高原干旱地区灌木树种抗逆性(耐旱)评价指标的建立、优良抗逆性树种的筛选及各种灌木树种的合理立地配置提供必要的理论依据。研究结果表明: 所选20种灌木为适应长期的干旱逆境, 不同植物种具有不同的抗旱策略。研究中将灌木抗旱机制划分为6个类型: 根系特征抗旱型、叶片旱生结构型、叶片旱生形态型、生物量分配型、节水型、高水分利用效率型。不同属和同属不同种灌木抗旱性有所差异, 沙棘属(Hippophae)植物总体抗旱性不佳, 而金露梅(Potentilla fruticosa)、豪猪刺(Berberis julianae)、树锦鸡儿(Caragana arborescens)、绣线菊(Spiraea salicifolia)和蒙古沙棘(Hippophae rhamnoides ssp. mongolica)综合抗旱性能较好, 总体上属于根系和叶片抗旱特征明显、低耗水、高生产效率的抗旱性强树种, 可以在青藏高原地区植被恢复树种筛选时优先考虑。根系特征值之间存在极显著正相关关系, 叶片结构特征指标之间也存在不同程度的相关关系, 但RSR、T_r、WUE_i和δ¹³C与根系特征值和叶片解剖结构特征指标之间总体上相关性不显著。主成分分析结果显示灌木全根和细根的长度、表面积、体积、根尖数和叶片栅栏组织厚度、海绵组织厚度、瞬时水分利用效率因子载荷较高, 能较好地反映青藏高原灌木树种抗旱性差异相关信息。此外, 灌木树种原产地与抗旱性也存在一定的联系, 青海西宁地区采集的灌木树种总体抗旱性优于甘肃天水和西藏拉萨地区。     

青藏高原多年冻土区不同水分条件的高寒草甸根系功能性状对增温的响应

在青藏高原多年冻土广泛分布的风火山地区,选择小嵩草（Kobresia pygmea）草甸和藏嵩草（Kobresia tibetica）沼泽化草甸为研究对象,采用开顶增温室（Open top chambers, OTCs）模拟气候变暖,探讨模拟增温对土壤水分差异的两种草甸地下生物量及根系功能性状的影响。结果显示,（1）增温显著增加小嵩草草甸0—20 cm根系生物量,主要是由于表层（0—10 cm）根系生物量显著增加,而对藏嵩草沼泽化草甸根系生物量无影响。（2）增温显著增加了小嵩草草甸根组织密度,同时提高了藏嵩草沼泽化草甸10—20 cm的比根长和比根面积（3）增温降低了小嵩草草甸的根系碳含量及10—20 cm根系氮含量,增加了藏嵩草沼泽化草甸的碳含量及10—20 cm根系氮含量,显著提高了小嵩草草甸和藏嵩草沼泽化草甸深层（10—20 cm）根系碳氮比。这些结果预示着增温使得土壤水分较低的小嵩草草甸朝着资源保守的慢速生长型发展,以适应暖干化的环境;土壤水分较高的藏嵩草沼泽化草甸朝着资源获取的快速生长型发展,加速利用土壤中的养分满足植物生长需要。可见,土壤水分可以调节高寒草甸对气候变暖的演变趋势,强调了水分的重要性。     

最近12 000年来青藏高原植被的时空分布

青藏高原30个点湖泊的孢粉记录综合研究显示: 在进入全新世之前(12 ka BP以前),除最东南部外,高原从东到西均发育为荒漠草原植被.全新世早期(12.0-9.0 ka BP)高原东南部(104°-98° E)为落叶阔叶林/针阔叶混交林; 中部(98°-92° E)为草甸或灌丛草甸,再向西至80° E左右为草原植被; 全新世中期(9.0-3.2 ka BP)高原由东向西古植被依次发育为针阔混交林和硬叶阔叶林(104°-98° E)→针阔混交林(98°-94° E)→灌丛草甸(94°-92° E)→草原(92°-80° E);全新世晚期(3.2 ka BP以后)由东向西古植被依次为硬叶阔叶林→针阔混交林→草甸→草原→荒漠.     

青藏高原多年冻土区高寒植被物种多样性和地上生物量

基于样方调查统计了青藏高原多年冻土区高寒草地生态系统植物的科属组成,计算了多样性指数和均匀度指数,探讨了多年冻土退化对高寒草地物种多样性的影响。结果表明:多年冻土退化过程中物种组成在属和物种丰富度上呈现降低趋势,湿、中生植物逐渐被旱中生和旱生植物替代;青藏高原多年冻土退化会导致高寒草地生态系统的物种多样性和初级生产力的降低,影响高寒草地生态系统的稳定性;物种多样性与初级生产力具有密切的抛物线型关系。     

青藏高原及其毗邻地区拟步甲物种多样性与区系分析

青藏高原及其毗邻地区拟步甲共7亚科47族268属1950种(亚种),以拟步甲亚科Tenebrioninae(842种)为最多,然后依次为伪叶甲亚科Lagriinae(377种)、漠甲亚科Pimeliinae(372种)、树甲亚科Stenochiinae(143种)、菌甲亚科Diaperinae(139种)、朽木甲亚科Alleculinae(76种)和弗甲亚科Phrenapatinae(1种)。青藏高原及其毗邻地区拟步甲的区系组成突出中日界成分(54.10%),其与世界其他动物地理区系的关系以东洋界+中日界共有成分最多(17.16%),其次为古北界+撒哈拉-阿拉伯界(10.82%)。青藏高原拟步甲突出青藏区成分(62.33%),与西南区关系最直接(19.14%),蒙新区次之(7.12%)。基于青藏高原及其毗邻地区拟步甲的区系特点,讨论了其作为一个独立的动物地理区的可能性。     

Soil C mineralization and temperature sensitivity in alpine grasslands of the Qinghai-Xizang Plateau

青藏高原具有独特的海拔、气候和生态系统类型, 弄清其土壤有机质分解及其温度敏感性对于揭示青藏高原土壤碳储量变化及其碳汇功能具有重要意义。该文利用青藏高原西北部草地的11个封育-自由放牧成对草地, 通过测定不同温度(5、10、15、20和25 ℃)培养下的土壤碳矿化速率, 探讨了土地利用方式对该地区土壤碳矿化及其温度敏感性的影响。实验结果表明: 温度对青藏高原高寒草地的土壤碳矿化具有显著影响, 温度越高土壤碳矿化量越大。从东至西, 土壤碳矿化量逐渐降低。草地土壤碳矿化量与土壤有机碳和土壤全氮含量显著正相关; 即土壤有机碳和土壤全氮含量越高, 土壤碳矿化量就越高。土地利用方式对土壤碳矿化的温度敏感性(Q₁₀)无显著影响, Q₁₀值变化范围为1.4-2.4; 其中, 放牧草地Q₁₀的平均值为1.83, 封育草地Q₁₀的平均值为1.86。此外, Q₁₀与土壤有机碳和土壤全氮含量无显著的相关关系, 也无明显的空间格局。放牧和封育对青藏高原高寒草地土壤碳矿化的温度敏感性无显著影响, 为深入分析青藏高原土壤碳汇功能及其对未来气温升高的响应提供了重要的理论依据。     

Stress response of methanogenic archaea from Siberian permafrost compared with methanogens from nonpermafrost habitats

We examined the survival potential of methanogenic archaea exposed to different environmental stress conditions such as low temperature (down to −78.5°C), high salinity (up to 6 M NaCl), starvation (up to 3 months), long-term freezing (up to 2 years), desiccation (up to 25 days) and oxygen exposure (up to 72 h). The experiments were conducted with methanogenic archaea from Siberian permafrost and were complemented by experiments on well-studied methanogens from nonpermafrost habitats. Our results indicate a high survival potential of a methanogenic archaeon from Siberian permafrost when exposed to the extreme conditions tested. In contrast, these stress conditions were lethal for methanogenic archaea isolated from nonpermafrost habitats. A better adaptation to stress was observed at a low temperature (4°C) compared with a higher one (28°C). Given the unique metabolism of methanogenic archaea in general and the long-term survival and high tolerance to extreme conditions of the methanogens investigated in this study, methanogenic archaea from permafrost should be considered as primary candidates for possible subsurface Martian life.     

青藏高原及周边高山地区的植物繁殖生态学研究进展

青藏高原及周边高山地区孕育了极为丰富的植物多样性资源, 研究该地区植物如何顺利完成繁殖过程有助于我们理解植物对典型高山环境的进化和适应机制。该文综述了青藏高原地区高山植物在资源分配、繁殖方式、花部特征演化等方面的研究进展, 包括全球气候变化对植物繁殖特征的影响, 以及一些新技术和新方法在本研究领域的应用。在高山地区限制性环境中, 随海拔升高, 繁殖分配通常表现出增大的趋势, 其中投入到雄性资源的比例上升, 但具体的资源分配模式还要取决于植株的交配系统、个体大小、生活史特征、遗传特性以及环境中的资源有效性等。面对资源和传粉的双重限制, 植物在不同繁殖方式之间存在权衡, 当传粉者稀少时, 克隆繁殖和自交有利于繁殖保障; 而有性繁殖和异交能够提高种子的质量和后代的遗传多样性, 从而在复杂多变的气候条件下有利于种群的维持。因此, 不同繁殖方式的结合以及泛化的传粉互作网络可能是应对高山限制性环境的最优选择。花部特征的演化主要受到当地传粉者的选择压力, 但是外来传粉者、植食者、盗蜜者以及非生物环境(如温度、雨水和紫外辐射等)对花部性状的影响越来越受到重视。近年来, 青藏高原因其脆弱性和对气候变化的高度敏感性而在全球气候变化研究中备受关注, 以全球变暖和氮沉降增加为显著特征的全球气候变化正在直接或间接地影响着该地区高山植物的繁殖特征。气候变化影响植物和传粉者的物候并引起物种的迁移, 最终将导致植物与传粉者的时空不匹配。植物通过改变花部特征(花展示、花冠结构、花报酬的数量和质量)来响应气候变化, 这可能会改变其传粉者的类型、数量和访花行为, 从而最终影响植物的繁殖成功。3D打印和高通量测序等新技术和新方法的应用有助于促进植物繁殖生态学研究的进一步发展。3D打印的花能够精确控制其形态构造, 可以用于研究精细的花部特征变化对于传粉者行为的影响, 在此基础上与人工饲养的传粉者结合使用, 有助于进一步研究传粉者介导的花部特征演化。随着高通量测序技术的发展, 植物繁殖生态学领域, 尤其是花部特征演化的许多重要问题的潜在机制得以深入研究。该文最后提出了目前研究中需要注意的问题以及值得深入研究的发展方向。     

气候变暖背景下青藏高原草本植物物候变化空间换时间预测

气候变暖背景下的植物物候变化广受关注, 然而常用的植物物候变化预测模型未充分考虑植物对环境的适应性, 给预测结果带来了较大的不确定性。该文基于2002-2011年青藏高原10个站点的地面物候观测资料以及年平均气温数据, 对空间换时间模型预测车前(Plantago asiatica)和蒲公英(Taraxacum mongolicum)各主要物候事件(展叶始期、开花始期和黄枯普遍期)变化的可行性及其在升温背景下的变化规律进行了分析。首先利用不同海拔高度的气温和物候事件分别与地理因子(经度、纬度和海拔)建立多元线性回归模型, 然后在此基础上剔除经度和纬度的影响, 单独考察海拔变化所引起的气温与植物物候变化, 最后以海拔高度作为桥梁来考察物候变化与温度变化的关系。结果表明, 采用各站点对应的海拔高度来模拟年平均气温空间差异的R²均大于0.89, 表明海拔梯度可以用来反映时间尺度下的年际温度变化; 车前和蒲公英各物候事件发生日期拟合值均与海拔高度变化关系显著, R²均大于0.70, 表明海拔变化是影响它们各物候事件变化的主要地理因子; 在物候事件发生日期拟合值和年平均气温拟合值的回归方程中, R²均大于0.93, 说明基于不同海拔高度模拟得到的年平均气温变化可以对时间尺度上车前和蒲公英的物候事件变化进行预测。空间换时间预测表明, 温度每升高1 ℃, 车前展叶始期和开花始期分别提前5.1和5.4 d, 而黄枯普遍期推迟4.8 d; 蒲公英展叶始期和开花始期分别提前6.5和7.8 d, 而黄枯普遍期推迟6.7 d。