油蒿光合参数季节动态及其与叶氮含量和比叶面积的关系

了解植物光合作用参数季节动态及其与叶性状的关系对于准确模拟生态系统碳循环具有重要的意义。本研究在生长季内原位测定了毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)光合作用CO_2响应和光响应曲线,分析了油蒿光合参数与叶氮含量(N_(mass))和比叶面积(SLA)的关系。结果表明:整个生长季内油蒿最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率(α)和光饱和点(LSP)都是在春季后期和初秋时期值比较高,在夏季波动较大,光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)变化趋势不明显,P_(nmax)的变化范围为13.79~33.31μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1),平均值为23.77μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1),其中5月达到最大值,P_(nmax)季节变化显著;羧化速率(φ)、最大羧化速率(V_(cmax))、最大电子传递速率(J_(max))和光下暗呼吸(Rp)的季节动态变化也是呈现春季后期和初秋时期值比较高、在夏季波动较大的趋势,CO_2补偿点(Co)在整个生长季季节动态明显;CO_2饱和点(Cisat)的季节动态变化不明显;V_(cmax)在5月达到最大值(89.10μmol·m~(-2)·s~(-1)),在8月达到最小值(27.25μmol·m~(-2)·s~(-1)),平均值为56.29μmol·m~(-2)·s~(-1),J_(max)在9月达到最大值(78.86μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1)),在8月达到最小值(24.19μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1)),平均值为46.24μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1),V_(cmax)和J_(max)季节变化显著;P_(nmax)、V_(cmax)、J_(max)和Rp与N_(mass)存在显著线性正相关,P_(nmax)、V_(cmax)和J_(max)与SLA存在显著线性正相关。本研究结果进一步证实,叶氮含量和比叶面积是影响油蒿光合能力的重要因素。研究获得的光合参数与叶性状的关系可为构建参数化生态系统过程模型提供帮助。     

亚热带季风阔叶林不同林地几种植物光合作用的比较研究

比较了亚热带季风阔叶林不同林地几种植物的叶特性、叶含氮量、叶绿素含量、光合速率和气孔对CO_2的传导率,表明疏林的桃金娘(Rhodomyrtus tomentoso)和荷树(Schima superba)的叶厚和栅栏组织厚度较九节(Psychotria rubra)小,但单位面积干重较九节大,叶含氮量(N mg/g干重)较密林的罗伞(Ardisia quinquegona)低,疏林的桃金娘和荷树的光合作用饱和光强为600和550 μmol 光量子m~(-2),S~(-1),光补偿点分别为12和20 μmol,光量子m~(-2),s~(-1),两种植物的平均最大光合速率分别为11.9±0.4和7.5±1.8 μol CO_2,m~(-2),S~(-1),光合量子产率分别为0.056和0.048,而密林的罗伞光合速率变化对光强变化反应敏感,暗呼吸速率较低。光补偿点为5μmol,光量子m~(-2),S~(-1),显著低于疏林植物,疏林植物有着较高的Ci/Ca值和水分利用效率。亚热带季风阔叶林的不同林地的植物有着不同的光合作用特性,这可能与植物生境的光状况有关。     

广西八角莲与八角莲光响应特性的比较研究

为了解濒危植物广西八角莲对环境光强的适应性,该研究以广西八角莲同属渐危种八角莲为对照,采用Li-6400便携式光合测定系统对两种植物的光合光响应特性进行了比较研究,进而探讨广西八角莲的濒危机制。结果表明:广西八角莲与的八角莲的光饱和点分别为440和530μmol·m~(-2)·s~(-1),光补偿点为13.25和13.10μmol·m~(-2)·s~(-1),最大净光合速率为3.62和6.81μmol·m~(-2)·s~(-1),表观量子效率为0.065和0.042μmol·μmol~(-1),两种八角莲均具阴生草本植物的光合特性,但其光补偿点与饱和点均高于一般阴生草本,10%~30%阴蔽度的林下生境有利于两种八角莲的生长;两种植物相比较,广西八角莲的光合能力较弱,光饱和点较低,但其弱光下的量子效率较高。大部分光强下,八角莲的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均高于广西八角莲,但广西八角莲的瞬时水分利用效率却高于八角莲,表明广西八角莲的光合策略比较保守,以较低的光合积累为代价来维持较高的水分利用效率,以保持体内水分平衡。     

大豆叶片光呼吸对光强和CO_2浓度的响应

利用低氧法(2% O_2)研究了大豆叶片光呼吸速率(R_p)对光强和CO_2浓度的响应。结果表明:当光合有效辐射强度(PAR)小于600μmol·m~(-2)·s~(-1)时,大豆叶片的R_p随光强的升高而几乎直线增加;当PAR约为1200μmol·m~(-2)·s~(-1)时,R_p达到最大值(12.69·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1)),随后R_p随PAR的升高呈下降趋势;构建的光呼吸速率与光强的方程式拟合结果表明,大豆叶片最大光呼吸速率为13.42·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1),其对应的光强为1207.74·mol·m~(-2)·s~(-1),该拟合值与实际测量值极为吻合(P0.05);当PAR一定(2000μmol·m~(-2)·s~(-1))时,随着CO_2浓度的增加(0~1200μmol·mol~(-1)),大豆叶片的R_p呈先升高后下降变化,在600μmol·mol~(-1)时达到最大值(9.97·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1));构建的光呼吸速率与CO_2浓度的方程式拟合结果表明,大豆叶片最大光呼吸速率为10.21·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1),其对应的外界CO_2浓度为625.74·mol·mol~(-1)。该拟合值也与实际测量值极为吻合(P"0.05)。本文所构建的方程式可较好地拟合光呼吸速率对不同光强和不同CO_2浓度的响应,这对定量研究光呼吸提供了强有力的手段。     

虉草光合作用日变化及其与环境因子的关系

对镇江北固山湿地优势植物——虉草的光合作用进行了试验研究。结果表明,春夏季晴天虉草净光合速率(Pn)的日变化为双峰曲线,有明显的光合“午休”现象;多云天虉草的Pn主要受光强制约,随光合有效辐射(PAR)变化而变化。经统计学验证,虉草的Pn与PAR、气孔导度(Gs)有显著正相关关系,而与细胞间隙CO_2浓度(Ci)呈显著负相关。用一元二次方程拟合了虉草的光响应曲线,得到光补偿点为38.572μmol·m~(-2)·s~(-1),光饱和点为2087.5μmol·m~(-2)·s~(-1)。     

植物功能性状与森林生态系统服务的关系研究综述

植物功能性状途径是揭示生物多样性与生态系统服务关系的重要视角,尽管植物功能性状与生态系统服务的关系在单一地点的研究取得突出进展,但对于植物功能性状与生态系统服务的关系仍缺乏整体认识。以森林生态系统为对象,通过系统文献检索及筛选,收集了216篇文献,应用整合分析和二分网络分析等方法,探讨了植物功能性状对森林生态系统服务及其权衡与协同关系的影响。结果表明：植物叶片功能性状关注最多,占研究性状数量的48%,生态系统服务中关注最多是生物量、土壤肥力、病虫害控制和固碳服务;81.1%的植物功能性状与生态系统服务关系组表现为稳定的正向或负向关系,而关联植物功能性状多的生态系统服务（生物量、固碳服务、土壤水分、土壤肥力和病虫害控制）往往与植物功能性状表现为不稳定关系;森林生态系统中存在6组"植物功能性状-生态系统服务簇（简称"性状-服务簇"）：水循环相关的性状-服务簇、土壤保持相关的性状-服务簇、物质生产相关的性状-服务簇、灾害控制相关的性状-服务簇、养分循环相关的性状-服务簇和授粉相关的性状-服务簇,揭示了各性状-服务簇内生态系统服务的权衡或协同关系以及与各性状-服务簇关系密切的植物功能性状。该研究从总体上阐明了植物功能性状与森林生态系统服务关系的研究重点和进展、揭示了植物功能性状对森林生态系统服务影响效应的方向和强度,可为深化森林生态系统服务形成机制认识以及协调生态系统服务权衡关系提供科学依据。     

苋菜的光合特性

宽菜Amaranthus cruentus cv.生长在调控的温室条件。在光强0至800μmol.m~(-2)S~(-1),光合速率(PN,μmol.CO_2m~(-2)、s~(-1))随光强(PFD,μmol、m~(-2)、s~(-1))增高而增大,其关系为PN=56.82 PFD×10~(-3)—2.13。光补偿点为60μmol.m~(-2)、s~(-1)。叶片在1400 μmol.m~(-2)、s~(-1)达到光合光饱和点。在叶温35℃,叶片/空气水蒸汽压陡度20 m Pa、Pa~(-1)和外界CO_2浓度340μ1、1~(-1),光饱和光合速率为51.63±4.90μ mol.CO_2、m~(-2)、S~(-1)。在光强0至600μmol.m~(-2)、s~(-1),气孔传道率随光强增高而增大。光强高于600μmol.m~(-2)、s~(-1),气孔传道率变化较小。细胞间CO_2浓度为120μ1.1~(-1)由于细胞间CO_2浓度在光合速率——CO_2关系曲线的转折点,可能表明光合作用不受气孔限制。结果表明,苋菜适于高光强环境生长,在干旱条件下具有高的光合速率。     

人工栽培糯米条的生理生态习性及其在园林中的应用

糯米条具有较强的观赏性,并逐渐应用于园林绿化中.本文主要对糯米条形态特征进行概述,同时对其生理生态指标进行了测定和总结.研究结果表明,糯米条叶片从枝先端开始的第5片就已完全成熟,其叶绿素含量稳定;利用Licor6400便携式光合仪测定糯米条的光补偿点为12 μmol·m~(-2)·s~(-1),光饱和点为356 μmol·m~(-2)·s~(-1),最大的光合速率为4.856μmol·m~(-2)·s~(-1),呼吸速率为0.401μmol·m~(-2)·s~(-1),这些数据表明糯米条为阳性植物;测定糯米条的CO_2补偿点为92.8μmol/mol,CO_2饱和点为822.4μmol/mol.叶绿素荧光参数变化数据表明,糯米条能适应37℃的强光、高温环境.根据实验结果,我们建议糯米条在园林中的主要应用形式为地被、绿篱、攀扎整形和球形观赏.     

玛曲高寒沼泽化草甸51种植物光合生理和叶片形态特征的比较

基于功能性状的研究方法广泛地应用于生态学研究, 用于解释不同层次的复杂的生态学过程, 而绿色植物叶片的功能性状长期被认为对植物的生存、生长和繁殖具有重要的影响。该研究对玛曲高寒沼泽化草甸51个植物种(分属于14科)的叶片形态和光合性状进行测量, 比较不同物种和不同功能群(莎草科、禾本科和双子叶类杂草)的差异, 分析叶片形态特征和叶片光合性状之间的相关性。结果表明: 1)不同物种、不同功能群之间在比叶面积、净光合速率和水分利用效率等叶片形态和光合特征方面有着显著的差异, 例如禾本科植物具有较高的比叶面积和水分利用效率, 双子叶类杂草具有较大的叶面积, 而莎草科植物具有较高的净光合速率。2)相关性分析结果显示, 无论在物种水平还是功能群水平, 叶片形态和叶片光合性状之间都具有显著的相关关系。该研究揭示了高寒沼泽化草甸植物物种在叶片功能性状上的显著分化, 进而使得这些物种能在同一个草地群落中共存, 而群落中不同功能群物种的组成差异将会对群落的结构、功能和资源利用产生显著的影响。该研究将为进一步研究高寒沼泽化草甸提供基础研究数据并为其保护和恢复提供生理生态学依据。     

西鄂尔多斯4种荒漠植物光合作用特征与差异性

植物对光能的高效吸收、传递和转换机理是光合作用的核心。为了厘清西鄂尔多斯地区4种荒漠植物光合生理生态适应性和生境适宜性,运用LI-6800光合作用测定系统对四合木(Tetraena mongolica)、霸王(Sarcozygium xanthoxylon)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)和白刺(Nitraria tangutorum)进行光合作用日变化进行了测定。研究结果表明:(1) 4种荒漠植物的光合作用日变化的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO_2浓度(Ci)均表现出明显的分异;(2)净光合速率均呈"双峰"曲线的变化趋势,4种荒漠植物的净光合速率(Pn)依次排序为四合木(4.37μmol m~(-2) s~(-1))霸王(3.58μmol m~(-2) s~(-1))沙冬青(2.63μmol m~(-2) s~(-1))和白刺(2.26μmol m~(-2) s~(-1))。说明四合木和近缘种霸王比其他二种荒漠植物具有较强的光合生理生态适应性与生境适宜性;(3)从影响光合作用的有关生理生态因子来看,净光合速率与气孔导度与蒸腾速率、水分利用效率呈现明显的正相关性,与微气象因子大气相对湿度(RH)的相关性不明显;(4)水分因子是限制4种荒漠植物生长的重要因素之一。该研究以期为我国西北荒漠区珍稀濒危植物的保护提供案例借鉴与理论依据。     

生态系统核算研究进展

生态系统核算的本质是通过对生态系统服务、生态系统资产的实物量和价值量进行计算,将生态系统的数量信息纳入国民经济核算体系,将生态系统的保护目标融入经济社会决策,以更好地实现生态环境与经济社会协调发展的战略构想.本文对生态系统核算基本问题、生态系统核算账户设计、生态系统估价方法等方面展开综述.首先,通过对生态系统服务理解的阐述和归类,立足于最终生态系统服务观阐明了生态系统的运行过程,扩展了国民账户体系(SNA)的生产范围.其次,梳理并设计了生态系统资产账户、生产账户和供给使用账户,就生产范围扩展方法对生产账户的不同影响进行对比.再次,区分了基于交换价值的核算方法和基于福利经济理论的核算方法,并指出基于交换价值的核算方法与SNA理论基础更为匹配.最后,对当前研究存在的不足进行分析,并对未来研究予以展望.     

生态系统综合评价的内容与方法

生态系统综合评价是系统分析生态系统的生产及服务能力,对生态系统进行健康诊断,做出综合的生态分析和经济分析,评价其当前状态,并预测生态系统今后的发展趋势,为生态系统管理提供科学依据。从总体上讲,综合评价更强调生态系统一系列产品与服务功能之间的权衡,具有很强的实践意义。许多学者对不同的生态系统服务功能进行了经济价值评估,但缺乏对生态系统的产品、服务、健康与管理之间关系的进一步探讨。对生态系统服务功能评价、健康评价的生态管理与预测进行了系统论述,目的是提出生态系统综合评价的框架,指导生态系统评价行动及生态系统管理。     

生态恢复中生态系统服务的演变:趋势、过程与评估

经过10余年的发展,生态系统服务已经成为生态恢复研究关注的前沿和热点。生态恢复改变了生态系统格局与过程,对生态系统服务的产生和提供具有重要影响。但是目前对于生态系统服务在生态恢复过程中的演化仍缺少系统性研究。对国内外相关研究的最新成果进行综述,总结了生态系统服务评估中框架的构建和方法的选择(参数转移法、系统模型法和定量指标法),介绍了生态恢复对生态系统服务的促进作用、生态系统服务的演变过程以及不同生态系统服务间的协同与权衡关系,分析了社会经济因素对生态恢复和生态系统服务维持的影响。最后结合我国生态恢复实践,提出未来生态恢复和生态系统服务研究可以从深化作用机制研究、推动服务评估创新、增强研究成果应用3方面深化和拓展。     

基于生态系统演变机理的生态系统脆弱性、适应性与突变理论

随着气候变化影响广度与深度的增加,生态系统脆弱性、适应性与突变理论逐渐被广泛应用到生态学研究领域中,探讨和评估各类生态系统对气候变化的敏感性、脆弱性和适应性,可谋求更好的方式来应对气候变化对区域生态系统带来的深远影响,服务于国家生态系统可持续管理及生态安全建设.虽然相关研究已获取许多进展,区分了气候敏感区和某些生态系统...     

Vulnerability of the global terrestrial ecosystems to climate change

Climate change has far‐reaching impacts on ecosystems. Recent attempts to quantify such impacts focus on measuring exposure to climate change but largely ignore ecosystem resistance and resilience, which may also affect the vulnerability outcomes. In this study, the relative vulnerability of global terrestrial ecosystems to short‐term climate variability was assessed by simultaneously integrating exposure, sensitivity, and resilience at a high spatial resolution (0.05°). The results show that vulnerable areas are currently distributed primarily in plains. Responses to climate change vary among ecosystems and deserts and xeric shrublands are the most vulnerable biomes. Global vulnerability patterns are determined largely by exposure, while ecosystem sensitivity and resilience may exacerbate or alleviate external climate pressures at local scales; there is a highly significant negative correlation between exposure and sensitivity. Globally, 61.31% of the terrestrial vegetated area is capable of mitigating climate change impacts and those areas are concentrated in polar regions, boreal forests, tropical rainforests, and intact forests. Under current sensitivity and resilience conditions, vulnerable areas are projected to develop in high Northern Hemisphere latitudes in the future. The results suggest that integrating all three aspects of vulnerability (exposure, sensitivity, and resilience) may offer more comprehensive and spatially explicit adaptation strategies to reduce the impacts of climate change on terrestrial ecosystems.     

生态系统关键参量监测设备研制与生态物联网示范

本文主要介绍国家重点研发计划2016年首批立项的重点专项"生态系统关键参量监测设备研制与生态物联网示范"(2016YFC500100)的项目立项背景、主要研究内容及总体目标。本项目紧密围绕国家生态监测需求,与国际上生态监测科学技术前沿并跑,研发生态系统关键参量监测设备和生态物联网关键技术,开展示范和产业化推广,推动我国生态监测技术的自主创新,服务我国脆弱生态修复与保护需求,增强我国生态监测的立体化、自动化、智能化水平,满足国家实时生态监测的需求。     

生态系统服务研究进展

工业革命以来对地球进行的大范围开发 ,导致人类与自然的尖锐对立 ,全球气候在变暖、土地的生产力在下降、水资源的短缺日益突出、生态系统在大范围改变 (水生生态系统衰退、草原荒漠化、森林生态系统退化 )、生物多样性在减少、环境质量在下降。伴随着这些全球性和区域性的生态环境危机的发生 ,人类本身的生存与发展受到威胁 ,表现在 :自然生产的食物越来越少、可用于医疗保健的天然药物越来越少、许多相伴人类的动植物正濒临灭绝、灾难性的水旱灾害日益频繁、清洁的空气和清澈的河溪正变成奢侈品、人类活动产生的废物正在充斥和破坏着环境…     

大尺度陆地生态系统动态变化与空间变异的过程模型及模拟系统

当代生态系统科学研究更加关注区域生态环境及生态系统状态变化的监测、评估、预测、预警及生态环境可持续管理。在深入理解陆地生态系统的要素、过程、功能、格局及其相互作用机理基础上,发展生态系统定量化描述方法和数值模拟技术,集成构建大陆尺度的“多过程耦合-多技术集成-多目标应用”的陆地生态系统数值模拟器已成为生态系统与全球变化及其资源、环境和灾害效应科学研究的重要科技任务。本研究围绕宏观生态系统模拟分析方法问题,在回顾陆地生态系统模型研究现状和发展趋势的基础上,深入讨论开发大尺度陆地生态系统动态变化和空间变异及其资源环境效应模拟系统的理念,以及模拟系统的功能定位、结构设计等基本问题,为构造中国陆地生态系统数值模拟器提供参考。