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...     

放牧对草地生态系统服务和功能权衡关系的影响

内蒙古草原是我国北方的重要生态屏障和绿色畜牧业基地, 放牧是草原生态系统的主要利用和管理方式, 在放牧管理中充分发挥生态系统某一项或几项服务和功能最大利用价值时, 往往会与其他服务(功能)发生冲突, 需要权衡多项生态系统服务和功能, 制定合理的放牧管理制度。该研究以内蒙古锡林郭勒典型草原为例, 通过设置不放牧、轻度放牧、中度放牧以及重度放牧的放牧梯度, 从多项生态系统服务和功能权衡的角度比较了最适放牧管理强度。结果显示, 在放牧管理的草地生态系统服务和功能的权衡中, 权衡、协同、不相关关系同时存在, 如土壤呼吸速率与植物群落净生长量、生物多样性与植物群落净光合速率表现为权衡关系, 植物群落净生长量分别与土壤含水量、植物群落净光合速率及草地蒸散速率存在协同关系, 土壤有机碳含量与其他服务或功能间呈不相关关系; 放牧能不同程度地削弱多项生态系统服务及功能间的权衡关系(冲突对立关系); 中度放牧条件下的多项生态系统服务及功能的协同性最佳。     

草甸草原羊草茎叶功能性状对长期过度放牧的可塑性响应

植物对不同功能性状进行权衡, 通过表型可塑性达到对异质生境的适应是植物的一种生态对策。羊草(Leymus chinensis)是欧亚温带草原东缘的主要优势植物, 研究其对放牧的表型反应对揭示草原生态系统的放牧响应机制具有代表意义。该文以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为例, 通过设置不同放牧压力与围封的长期试验, 研究了羊草茎叶功能性状对放牧的可塑性响应模式。结果表明: 1)与长期围封相比, 长期放牧导致羊草茎叶性状显著小型化, 其中, 株高和个体地上生物量分别降低76.82%和89.88%, 但3年短期围封对茎性状影响不显著, 说明羊草表型矮小化现象具有一定的保守性; 2)通过排序构建羊草性状可塑性变化谱, 发现茎质量、总质量、茎高、株高、叶面积等为对放牧响应的敏感性状, 而叶片数、茎粗、叶宽等较为稳定, 为惰性性状; 3)放牧干扰下, 羊草性状可塑性程度与其变异性之间符合y = y₀ + ae^bx拟合关系, 随着植物性状的响应强度增大, 其变异性增强; 4)偏最小二乘法分析发现茎长、株高、叶面积、叶长等性状的投影重要性指标大于1, 对地上生物量变化的解释率为68.6%, 是导致长期放牧下羊草个体生物量降低的主要因子。研究认为, 矮化型变是羊草的避牧适应对策, 在亚稳态下, 通过不同性状的权衡, 充分利用环境资源完成其生活史。     

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。     

放牧干扰对荒漠草原植物叶性状及其相互关系的影响

以宁夏退化荒漠草原优势植物牛心朴子、乳浆大戟、甘草和牛枝子为对象,分析放牧干扰对植物的比叶面积(specific leaf area, SLA)、叶干物质含量(leaf dry matter content, LDMC)、叶面积和叶干质量等叶性状的影响,探讨荒漠草原生态系统中不同物种对环境改变的响应和适应对策.结果表明: 随着放牧强度的降低,牛心朴子、乳浆大戟、甘草和牛枝子的SLA总体呈显著降低的趋势;SLA在不同放牧强度间差异显著,而LDMC则无显著差异.不同植物的叶性状相关性存在差异,牛心朴子和甘草的SLA和LDMC呈显著负相关,而乳浆大戟和牛枝子的SLA和LDMC呈正相关.牛心朴子、甘草、乳浆大戟和牛枝子的SLA对生存环境改变的反应比LDMC更敏感.植物的SLA可以作为荒漠草原植物资源利用对策的指示指标.     

荒漠草原建群种短花针茅功能性状对长期放牧的可塑性响应

植物功能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,而放牧是草原生态系统的主要土地利用方式,对草原生态系统的群落结构和生态系统功能的改变起着重要作用。该研究测定了内蒙古四子王旗长期不同放牧强度下草原建群种短花针茅(Stipa breviflora)的功能性状,探讨放牧对草原群落结构的影响。研究发现:(1)随放牧强度增加,叶片各性状指标、个体生物量、植株高度、冠(丛)幅均有显著变小、变矮的趋势。(2)通过排序构建的短花针茅性状可塑性变化谱显示,各功能性状指标的可塑性指数均在重牧区最高,轻牧区最低;茎质量、叶质量、全株地上生物量对放牧响应敏感,而茎基部直径、冠(丛)幅和比叶质量响应不敏感。(3)短花针茅对长期放牧的变异系数(CV)与其响应程度(PI)之间符合指数方程y=0.08+0.18e~(1.61 x)(R~2=0.53,P0.05),植物功能性状的变异性与性状对放牧的响应强度呈正相关关系。(4)影响地上生物量的因子中,表型功能性状中的冠(丛)幅、平均叶长、叶片数量和总叶面积的贡献率之和达到72.93%。研究认为,随着放牧强度增强,短花针茅的变异性增大、可塑性增强,这可能是短花针茅能够成为建群种的生态响应机制。     

放牧方式对中蒙典型草原植物功能群特征的影响

基于中蒙典型草原不同放牧方式,研究了不同放牧方式下中蒙典型草原植物功能群特征。结果显示,内蒙古定居放牧样地多年生草本比例显著低于其它放牧样地,比例为57.576%;而旱生植物比例显著高于其它放牧样地,比例为69.697%。蒙古四季游牧样地功能群多样性指数和优势度指数均高于内蒙古放牧样地,均匀度指数与多样性指数相反。功能群多样性指数与优势度指数间呈显著正相关（r＞0.855,P＜0.05）;均匀度与多样性指数、优势度指数间均呈负相关。多年生和一年生草本植物、旱生和中旱生植物的生态位宽度均较大,从而导致多年生与一年生植物间、旱生与中旱生植物间生态位重叠值相应较大。说明,不合理的放牧导致草原植被群落退化,降低草原生态经济价值。     

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。     

放牧强度对内蒙古典型草原糙隐子草功能性状的影响

研究糙隐子草株高、丛幅等11个性状指标对不同强度放牧(不放牧;5、7月两次放牧;全生长季5次放牧)的响应.结果表明:以不放牧为对照,经过连续5年的放牧处理,糙隐子草的生殖枝数、株高、茎质量、比叶面积和总叶面积显著降低,5、7月放牧处理各指标降幅分别为61.7％、21.5％、33.3％、21.6％、26.7％,全生长季放...     

植物功能性状权衡关系的研究进展

植物功能性状权衡关系反映了植物在资源获取与分配中采取的不同策略, 是近年来生态学研究的一个热点问题。该综述从研究范围、叶性状、器官和植物类群4个方面入手, 简要介绍植物功能性状关系研究在近10余年是如何在叶经济谱(LES)的基础上逐渐扩展和深入的。1)相关研究拓展到全球更多极端环境与特殊气候地区, 发现在不同的气候环境条件下, 植物叶片功能性状关系相对稳定, 植物种内的功能性状关系已被证实与LES相似; 2)功能性状网络从最初的6个经济性状扩展到叶片的分解、燃烧和水力等性状, 发现叶片的分解速率和可燃性均与叶片形态性状、养分含量等显著相关, 但叶片水力性状与经济性状的关系则取决于所研究的物种及生存环境的水分条件; 3)研究对象从植物叶片拓展到了根、茎、花、种子及植株整体, 叶片的比叶质量与茎的木质密度、种子大小相耦合, 但叶片形态性状与根和花的相关性状却无显著相关关系, 证明这些器官可能是独立进化的; 4) LES可以很好地解释特殊维管植物的生存适应策略: 入侵植物具有较高的资源利用效率和更快的相对生长速率, 在LES中处于“低投入-快速回报”的一端; 食虫植物的叶片特化为捕食器官, 光合作用及生长速率相对较低, 居于LES “高投入-缓慢回报”的另一端, 此外, 无论是最古老的种子植物苏铁属(Cycas)植物, 或是蕨类和变水植物(苔藓和地衣), 其功能性状关系都与LES大致相同。该文梳理了功能性状关系研究的进展脉络, 提出了一些建议, 期望为未来植物功能性状关系研究的选题和发展提供一些参考。     

Plant Functional Traits Show Non-Linear Response to Grazing

The trait-based approach aims to detect functional patterns in vegetation beyond specific sites or taxa. In most cases, plant traits are assumed to be linearly related to environmental gradients such as grazing intensity. To generalize results beyond specific sites, it is important to know to which extent environment-trait relationships are non-linear. Non-linearity can be a source of inconsistency among different studies according to length and studied portion of a gradient. In this study, we test if and to what extent traits relate non-linearly to a grazing gradient using data from a grassland-matorral interface in the Mediterranean rangeland of “La Crau” (SE France). Because quantification of grazing by itinerant sheep flocks is difficult, we use a marker plant, Phillyrea angustifolia, and several independent pasture indicators to estimate grazing intensity. First, we related traits to grazing using a multivariate three-table ordination method (RLQ), which assumes linear reactions of traits. To evaluate the importance of non-linearity, we applied generalized additive models (GAMs) to our data. This revealed that a third of traits studied here showed non-linear relationships to grazing. These non-linear responses cover a large spectrum including seed mass, life form, phenology dispersal- and leaf traits. The high part of non-linear relations compromises a general assumption of linear trait-environment relationships. Future works should therefore more often consider non-linear relationships using methods with no constraints on shape of response, e.g., GAM in the analysis of functional trait studies. In this way, non-linear relationships can reveal new aspects of species and community response to global change and deepen our understanding of trait-environment relations.     

基于植物功能性状的生态学研究进展:从个体水平到全球尺度

植物功能性状是指能够反映植物碳获取、水分传递、养分循环等的重要生命活动的属性,包括植物生理、形态和物候等方面的特征。通过植物功能性状探讨物种分布格局、生长策略和存活机制及其对全球变化的响应与适应,是近年来生态学研究的热点之一。然而,不同尺度下植物功能性状与环境因子的关系存在差异,并且性状之间的关系也不尽相同。从物种、种群、群落、植被区系到全球尺度,围绕植物功能性状之间的相互关系及其对气候环境变化响应的热点问题进行了综述,梳理了近年来植物功能性状研究领域的进展,并讨论了目前植物功能性状研究的局限性和该领域未来的发展趋势。     

川西北不同沙化程度草地植物功能性状及其驱动因子

以川西北不同沙化程度草地典型群落为研究对象,分析了不同沙化程度草地(未沙化草地、轻度沙化草地、中度沙化草地、重度沙化草地)植物功能性状之间的关系及其与地形和土壤因子的相关性,并对不同沙化程度草地植物功能性状进行了比较。结果发现:(1)从未沙化草地到重度沙化草地变化过程中,植物群落呈现出"湿生-中生-旱生"的演替格局,植物群落高度、盖度和物种丰富度随着沙化程度加剧而逐渐降低。(2)叶厚度(LT)、比叶面积(SLA)、叶组织密度(LD)、比根长(SRL)、根组织密度(RD)、叶氮含量(LN)、叶磷含量(LP)、根氮含量(RN)、根磷含量(RP)随着草地沙化程度的增加而降低。(3)未沙化地草本植物的植物功能性状最大,对资源的利用效率很高,其中SLA极差值最大(250.53),LT极差值最小(9.56),RD、SLA、RN、RP和LD具有较高的变异性,LT具有较低的变异系数,其保守性最高。(4)RN与所有的叶性状均有不同程度的相关性;SLA与LD呈极显著负相关关系,与RN呈显著正相关关系;SRL与LN呈极显著负相关关系,与RN呈显著负相关关系;LN与RN呈显著正相关关系。(5)逐步回归分析表明,功能性状与土壤因子间具有一定明显的相关性,可以通过土壤因子的定量分析来确定地上植物功能性状的变化趋势及可变范围。(6)灰色关联度分析发现,SLA、SRL、RD、LN、RP受海拔的影响较大,LT、LD、RN受坡向的影响最大,坡位对LP影响最大。研究表明,地形因子中海拔对植物功能性状影响较大,土壤因子中pH值对植物功能性状影响较大。     

围封与放牧管理对高寒草甸植物功能性状和功能多样性的影响

植物功能性状能够响应生存环境的变化并直接决定着生态系统功能。为了揭示围封与放牧管理对物种共存和驱动群落构建的影响机理,该研究以青藏高原东缘高寒草甸为对象,分析了围封与放牧处理对植物功能性状和功能多样性的影响。结果显示:(1)在群落水平,放牧显著降低了比叶面积和植物高度;在物种水平,放牧群落中多数杂类草比叶面积减小,而莎草类和禾草类的比叶面积在处理间无显著差异。(2)叶干物质含量与比叶面积在围封和放牧处理中均呈显著负相关关系,在放牧处理中,叶干物质含量与植物高度呈显著的二次函数关系,即随着叶干物质含量的增大,植物高度先减小后增大;在同等比叶面积的情况下,与围封相比,放牧降低了叶干物质含量;在相同叶干物质含量的情况下,与围封相比,放牧降低了植物高度。(3)放牧在总体上降低了种间性状的平均差异,植物性状表现出趋同响应,具体表现为放牧减小了叶干物质含量和植物高度的种间差异;与围封相比,放牧显著提高了功能均匀度,减小了功能分离度。研究表明,不同植物种对放牧的响应模式存在差异,放牧降低了种间对光资源的竞争,可能增加了对土壤养分的竞争,放牧驱动群落构建的过程中,土壤养分是非常重要的作用因子,说明放牧影响物种共存依赖于对多种资源的竞争。     

Plant Functional Types Differ in Their Long-term Nutrient Response to eCO2 in an Extensive Grassland

Ecosystems - Increasing atmospheric CO2 enhances plant biomass production and may thereby change nutrient concentrations in plant tissues. The objective of this study was to identify the effect of...     

不同生境入侵植物北美车前繁殖器官性状变异与权衡特征

提高繁殖输出是入侵植物成功入侵的重要机制,但不同生境间繁殖器官性状变异特征尤其是性状权衡关系可能会存在差异。以入侵植物北美车前（Plantago virginica）为研究对象,采集草坪、荒地和林下3个生境的植物花序,探究花穗及花序柄的形态、生物量及其异速生长关系在不同生境间的差异性。结果表明：不同生境北美车前大部分花序形态与生物量指标存在显著差异,草坪和荒地生境花序属细长型,而林下生境则为矮壮型。北美车前繁殖器官不同性状间的异速生长关系既有保守型也有易变型,体现出不同的环境敏感性。不同生境间北美车前繁殖器官资源分配的个体大小依赖关系也存在不一致性。可见,北美车前花序性状及资源分配在不同生境间既存在一定的可塑性也具有相对保守性,这可能是其高入侵能力的重要原因。     

Functional Plant Traits and Species Assemblage in Pyrenean Snowbeds

In mid-latitude mountains, snowbeds often consist of small, scattered alpine belt units that host many plants of high biogeographic interest. Because most snowbed species are weak competitors, it is important to study the dissemination and persistence of their seeds to better understand their population dynamics. This study analyzed the snowbed flora of the Central Pyrenees using 11 morpho-functional traits, mostly related to seed function. The seeds of most plants found in snowbeds are small or very small, they have ovoid to elliptical shapes, and have no attributes related to dispersal. When only snowbed specialists (i.e., with a phytosociological optimum in snowbed habitats) are considered, three strategy groups become apparent: i) annuals or pauciennials producing abundant small seeds prone to accumulate in the soil; ii) chamaephytes or hemicryptophytes that produce anemochorous seeds; and iii) other perennials – mainly hemicryptophytes – with no specific seed traits. In the first two groups, the extant populations are maintained either by permanent soil seed banks or by means of vegetative persistence and dispersal. The lack of specific traits in the third group suggests that these plants could be more sensitive to direct competitive exclusion from non-chionophilous species under a changing climatic scenario in which snowbeds tend to disappear.     

宁夏荒漠草原优势植物生长及生物量分配对放牧干扰的响应

于2011年植物生长旺季(8月)在围封禁牧(NG)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)区分别随机选取荒漠草原优势植物甘草(Glycyrrhiza uralensis)和牛心朴子(Cynanchum komarovii)各15株为研究对象,对比分析其生长特征、各植物构件生物量及生物量资源分配差异对不同放牧强度的响应机制,为退化草原的恢复演替提供依据。结果表明:(1)甘草株高和地径、牛心朴子株高均随放牧强度的增加呈先升高后下降的趋势,而且均在轻度放牧条件下最高,重度放牧时则显著降低。(2)甘草和牛心朴子的总生物量、茎生物量和叶生物量随着放牧强度的增加呈先升高后降低的趋势,且不同放牧强度间差异显著;甘草和牛心朴子根系生物量随放牧强度的加强变化趋势不同。(3)甘草和牛心朴子生物量分配的总体格局为:根叶茎;随着放牧强度的增加,甘草根生物量比呈先升高后降低趋势,茎生物量比呈下降的趋势,叶生物量比呈上升趋势,而牛心朴子根生物量比呈先下降后升高的趋势,茎生物量和叶生物量呈先增加后下降的趋势。研究认为,不同放牧强度下两种植物形态可塑性和生物量分配格局的差异反映出植物生态适应策略的不同。     

植物蛋白磷酸酶及其在植物抗逆中的作用

随着多种蛋白磷酸酶在植物中的发现,可逆磷酸化作用在植物各种生理活动中的研究有许多重要的进展。本文概述了蛋白磷酸酶的类型与特点,并着重介绍近年来植物中多种磷酸酶的活性、基因、蛋白等各个水平上的鉴定工作。讨论了几类主要蛋白磷酸酶参与植物抵抗逆境胁迫的有关研究成果。