内蒙古锡林河流域植物功能群组成及其水分利用效率的变化--依水分生态类群划分

依照植物水分生态类群,将锡林河流域主要植物种划分为6个植物功能群:呈生植物、中旱生植物、旱中生植物、中生植物、湿中生植物和湿生植物.沿土壤水分梯度,我们调查了8个植物群落的功能群组成及其δ13C值.结果表明:1)在水分状况不同的8个群落中,植物功能群的组成有很大差异.在较湿润生境中(沼泽化草甸和盐化草甸),湿中生和湿生植物成为优势种并构成地上生物量的主要部分;在干旱生境中(草甸草原、典型草原和退化草原),旱生和中旱生植物占绝对优势并构成群落生物量的90%以上;2)不同功能群δ13C值表现为:旱生植物(26.38‰)=中旱生植物(26.51‰)＞旱中生植物(-27.02‰)＞中生植物(-27.56‰)=湿中生和湿生植物(-27.80‰),表明随着不同水分生态类群所适应生境从干旱到湿润逐渐转变,植物的水分利用效率显著降低;3)在土壤水分状况不同的生境下,旱生植物始终维持相对较高的δ13C值和水分利用效率;而中旱生植物的δ13C值表现出较大的变化幅度,表明其对土壤水分的改变更敏感;4)旱生植物叶片脯氨酸含量最高;旱中生、中旱生和中生植物次之;湿中生和湿生植物脯氨酸含量最低.不同水分生态类群脯氨酸含量与其δ13C值和地上生物量呈显著正相关关系.     

锡林河流域植物化学成分与植物类群及其生境关系的定量分析

植物化学成分与植物类群和所处生境关系密切。应用系统聚类分析、因子分析（采用主因子法和因子斜交旋转）等多元统计方法对锡林河流域１２２种植物的化学成分与植物类群和所处生境的关系进行了定量分析。分析结果说明上述方法可以较为准确地揭示数据中的如下规律：锡林河流域草原植物化学成分一方面与植物类群有关,受自身历史演化的决定,另一方面更受到所处生境条件的极大影响和制约。其中,禾本科、豆科植物分别具有其明显的化学成分特征;撂荒地群落与自然群落中植物、沙质与非沙质生境中植物化学成分差异较显著。因子分析中认为存在大量元素与微量元素两个公共因子,分别代表着植物中大量元素与微量元素的含量状况。豆科与禾本科相比,豆科植物因其具固氮能力,所含大量元素水平较高,而禾本科植物因细胞壁硅质化,含微量元素稍高;沙质生境因其养分贫瘠,植物的大量与微量元素均较非沙质生境中的低;特别是本区地带性土壤－栗钙土与特异性生境沙带中的疏林沙土相比,疏林沙土上植物大量与微量元素含量较栗钙土区植物明显偏低。     

内蒙古锡林河流域不同植物群落中羊草和糙隐子草水分利用效率的变异

用稳定性同位素技术,研究了锡林河流域不同群落和生境下羊草（Leymus Chinensis(Trin.)Tzvel.) 和糙隐子草（Cleistogenes squarrosa(Trin.)Keng.)叶片δ^13C值及其水分利用效率的变化。结果表明,在不同生境下,羊草和糙隐子草叶片δ^13C值随土壤水分含量的降低而增大,并与不同土层土壤水分含量均表现出极显的线性负相关关系;而二的叶片水分含量与土壤水分含量无显的相关关系。这一结果说明,羊草和糙隐子草的水分利用效率均随土壤水分含量的降低而提高,而叶片水分含量保持相对稳定。这两种植物可能通过调节气孔导度,提高水分利用效率和参透调节能力等生理生态机制适应不分状况不同的生境,从而使它们能够在锡林河流域不同植物群落中广泛分布并成为建群种或优势种。     

内蒙古锡林河流域不同植物群落中羊草和糙隐子草水分利用效率的变异

用稳定性同位素技术,研究了锡林河流域不同群落和生境下羊草(Leymus chinensis ( Trin.) Tzvel.)和糙隐子草(Cleistogenes squarrosa (Trin.) Keng.)叶片δ13C值及其水分利用效率的变化.结果表明,在不同生境下,羊草和糙隐子草叶片δ13C 值随土壤水分含量的降低而增大,并与不同土层土壤水分含量均表现出极显著的线性负相关关系;而二者的叶片水分含量与土壤水分含量无显著的相关关系.这一结果说明,羊草和糙隐子草的水分利用效率均随土壤水分含量的降低而提高,而叶片水分含量保持相对稳定.这两种植物可能通过调节气孔导度、提高水分利用效率和增强渗透调节能力等生理生态机制适应水分状况不同的生境,从而使它们能够在锡林河流域不同植物群落中广泛分布并成为建群种或优势种.     

高寒草甸不同坡向条件下植物叶片δ13C及水分利用效率的变化

通过对高寒草甸不同坡向条件下25科86种C3植物叶片稳定性碳同位素组成(δ¹³C)的测定,研究了高寒草甸C3植物δ¹³C和水分利用效率对坡向变化的响应以及环境因子对其产生的影响,分析了坡向上控制植物δ¹³C变化的主要环境因子.结果表明: 从北坡到南坡的生境梯度上,土壤含水量不断减少,而土壤温度及光照强度不断增加,植物群落结构也发生了相应变化.5个坡向中,植物叶片δ¹³C值为-31.19‰~-21.80‰,均值为(27.18±0.13)‰;生长季植物叶片δ¹³C均值在南坡最高,其次为西南坡、西坡、西北坡,最低值出现在北坡.坡向间δ¹³C值的差异主要是由不同坡向土壤含水量和土壤温度,以及光照强度的不同导致的,其中土壤含水量是主要的限制因子.北坡-南坡梯度上植物叶片δ¹³C值随土壤含水量下降、土壤温度及光照强度升高而变大,表明不同坡向植物的水分利用状况对干旱胁迫的响应不同,植物逐渐提高了水分利用效率以适应干旱胁迫的生境.     

武夷山不同海拔植物水分利用效率的变化及其与养分变化的关系

以武夷山不同海拔(600、900、1300、1500、1800、2000和2100 m)的乔木、灌木和草本3种生活型植物为研究对象,观测其水分利用效率和叶片氮、磷养分浓度随海拔的变化趋势,旨在探索海拔梯度间水分、养分变化与植物水分利用效率变化的关系.结果表明: 植物水分利用效率随海拔的增加呈显著上升趋势,乔木叶片δ¹⁸O随海拔变化不显著.总体上看,叶片氮浓度未观测到规律性的变化,高海拔地区的叶片磷浓度显著高于低海拔地区.水分利用效率与叶片磷浓度呈显著正相关,而与叶片氮浓度相关性不显著.不同海拔植物水分利用效率变化主要由光合速率的变化引起,水分状况对植物水分利用效率的影响不显著.海拔梯度间植物叶片磷浓度的差异对光合速率影响显著,进而影响水分利用效率.     

春小麦水分利用效率日变化及其生理生态基础的研究

采用光合速率和蒸腾速率之比 (Pn/Tr)表示植物水分利用效率 (WUE) ,发现在两种不同水分处理下春小麦拔节期 .WUE日变化中都有上午高于下午值 ,且 8∶0 0～ 1 0∶0 0为明显峰值的特征 ,这种特征与Pn、Tr日变化存在的上、下午值不对称性和反向性 (Pn为上午高于下午 ,Tr相反 )紧密相关 ,水分胁迫处理中 ,Pn、Tr值均有降低 ,但不同品种的WUE反应不一 .研究表明 ,叶水势 ( ψw)、气孔阻力 (Rs)等生理因素和空气相对湿度 (RH)、光照 (Q)及冠层温度 (Tc)等生态因子 ,通过对Tr和Pn的不同影响而同WUE显著相关 ,40 %RH是WUE变化的一个重要阈值 .     

海河流域生态水分利用效率时空变化及其与气候因子的相关性分析

生态水分利用效率(water use efficiency,WUE)是碳-水循环的重要参数之一,明晰其时空演变特征对水资源短缺地区生态系统的健康发展具有重要的意义。海河流域水资源短缺是区域农业发展的重要制约因素,基于遥感、气象数据,利用趋势分析、相关分析等方法分析了海河流域2000—2014年总初级生产力(gross primary productivity,GPP)、蒸散量(evapotranspiration,ET)及WUE的时空分布特征,并识别WUE对降水、气温及干旱的响应。研究结果表明:(1)时间上,GPP和ET的变化趋势不显著,WUE呈现显著的增加趋势,增速为0.0185 gC/kg H_2O a~(-1)(R~2=0.6299,P0.01);(2)空间上,WUE和GPP均呈现从东南向西北减小的趋势,高值区主要分布在华北平原农业生态区和京津唐城镇与城郊农业生态区。从变化趋势来看,黄土高原农业与草原生态区的GPP和WUE上升趋势最大;(3)植被类型中,农田的WUE值最高,草地的WUE最低,农田、有林草原和草地均呈现显著的增加趋势(P0.05);(4)影响因素上,降水对WUE的影响最大,WUE由降水、干旱和气温控制的区域分别占整个流域植被面积的44.44%、39.23%和16.01%。     

内蒙古锡林河流域草原群落植物功能群组成沿水热梯度变化的样带研究

 用样带法调查了草原群落植物功能群组成沿水热梯度的变化。结果表明,随着海拔高度的降低,降水量的减少,热量和干燥度的增加,群落植物生活型功能群组成中,多年生杂类草的相对多度逐渐减少,而多年生丛生禾草的相对多度逐渐增加,多年生丛生禾草对多年生杂类草具有强烈的生态替代作用。在植物生态类群功能群组成中,中旱生植物的作用逐渐减弱,而旱生植物的作用显著增强。草地的利用方式对群落组成具有重要的影响,永久样地和割草场中不耐牧种的相对生物量显著地高于放牧场,而放牧场中耐牧种的相对生物量则显著地高于永久样地和割草场。受草地利用     

基于能量属性的植物功能群划分方法探索——以内蒙古锡林河流域草原植物群落为例

植物功能群(plant functional groups, PFGs) 是具有确定的植物功能特征的一系列植物的组合,是生态学家为研究植被对气候变化和干扰的响应而引入的生态学概念.目前功能群研究中最核心的问题仍在于决定植物功能群划分的植物特征的选择上.以内蒙古锡林河流域草原植物群落为例,选取3个草原类型(羊草草原、大针茅草原和羊草草甸草原)及其退化梯度系列(未退化、轻度退化、中度退化、重度退化),在对植物热值进行分析测定的基础上,依据植物的能量属性-单位重量干物质在完全燃烧后所释放出来的热量值,采用人为分段的方法对草原植物进行了能量功能群的划分(高能值植物功能群、中能值植物功能群和低能值植物功能群).并探讨了这种能量功能群划分方法在草原植被动态研究中的客观性与可行性.     

贵州茅台水源功能区植物叶片形态与持水特征及其功能群划分

从植物形态结构—功能—植物功能群的角度,采用PCA分析、RDA排序和聚类分析法分析了植物叶片形态特征与持水能力的关系,划分了叶片持水功能群。结果表明：决定植物叶片持水能力的主要形态指标为叶片大小、叶片宽窄、叶片粗糙度,据此,评价了贵州茅台水源功能区植物群落中31个主要树种的叶片持水能力,并划分为6个叶片持水功能群：大叶窄叶中粗糙度高持水功能群（PFGsⅠ）、中叶窄叶高粗糙度高持水功能群（PFGsⅡ）、中叶宽叶高粗糙度中持水功能群（PFGsⅢ）、小叶窄叶低粗糙度中持水功能群（PFGsⅣ）、中叶宽叶低粗糙度中持水功能群（PFGsⅤ）、中叶常叶低粗糙度低持水功能群（PFGsⅥ）,并描述了各叶片持水功能群的基本特征。     

Variations in life-form composition and foliar carbon isotope discrimination among eight plant communities under different soil moisture conditions in the Xilin River Basin,Inner Mongolia,China

Water is one of the key limiting factors for the survival and growth of plant species in arid and semi-arid steppe regions. Different plant functional groups (PFGs) based on life-forms differ in their strategies to cope with limited water availability. The foliar carbon isotope discrimination () value provides an integrated measurement of internal plant physiological and external environmental properties affecting photosynthetic gas exchange over the time interval when the carbon was fixed. In this study, we surveyed the composition and values of various life-forms (shrubs, sub-shrubs, perennial grasses, perennial forbs and annuals) in eight different plant communities along a soil moisture gradient in the Xilin River Basin, Inner Mongolia, China. Our results showed that: (1) life-forms occurred variously in eight steppe communities with different soil moisture status; (2) in wetter habitats, forbs were more abundant and accounted for the majority of aboveground biomass, whereas grasses became more important in drier habitats. Shrubs and sub-shrubs increased with decreasing soil water availability and their relative biomass rapidly increased in degraded steppe and sand dune communities. (3) The numerical order of the mean values of life-forms is as follows: perennial grasses (15.86) < shrubs (16.10) < perennial forbs (16.45)=annuals (16.41) < sub-shrubs (17.55), reflecting their differences in water use efficiencies. The significant differences in the values among these life-forms suggested that life-form-based PFGs not only represent a morphological classification of these plants, but could also represent a functional group integrating different physiological processes such as water use strategies, which may partially explain the differences in PFG composition and competitive ability of co-existing species along environmental gradients in the Xilin River Basin.     

谷子叶片光合速率日变化及水分利用效率

通过降低空气湿度（ 从约３０ ％ 减少到５ ％ ） 、增加ＣＯ２ 浓度（ 从４００ μｌ ＣＯ２／Ｌ增加到７３０ μｌ ＣＯ２／Ｌ） 、烫叶鞘破坏韧皮部等处理对谷子叶片光合速率日变化和水分利用效率（ＷＵＥ） 进行了研究, 发现中午光合速率降低与光合产物积累有关; 虽然低大气相对湿度（５ ％ ） 使光合速率有所降低,但提高了ＷＵＥ。而烫叶鞘使光合物质积累既抑制了光合速率,又降低了ＷＵＥ。     

Photosynthesis and Water Use Efficiency in Twenty Tropical Tree Species of Differing Succession Status in a Brazilian Reforestation

Leaf gas exchange characteristics were measured in twenty woody species that differ in succession status ranging from pioneer species (PS) to late succession species (LS) in a Brazilian rain-reforestation ecosystem. Photon-saturated photosynthetic rate, calculated per either a leaf area (P _NA) or a dry mass (P _NM) basis, differed among species. P _NA and P _NM were highest in PS and lowest in LS. Variation among species was 3-fold (from 7 to 23 mol m^–2 s^–1) for P _NA, and 5-fold (from 50 to 275 mol kg^–2 s^–1) for P _NM. The highest P _NA (23 mol m^–2 s^–1) and P _NM (275 mol kg^–2 s^–1) values were recorded in PS Croton urucurana, while the lowest P _NA (7 mol m^–2 s^–1) and P _NM (50 mol kg^–2 s^–1) values were recorded in LS Aspidosperma cylindrocarpon. A considerable overlap was recorded between PS and LS in values of stomatal conductance (g _s), transpiration rate (E), and leaf mass to area ratio (ALM). However, C. urucurana also showed highest g _s and E. P _NM was highly correlated with ALM in both PS and LS (r=–0.75 and –0.90, respectively). The high values of instantaneous transpiration efficiency (ITE) and intrinsic water use efficiency (WUE_i) were also observed in the PS when compared with the LS.     

Variations in the Volatile Organic Compound Emission Potential of Plant Functional Groups in the Temperate Grassland Vegetation of Inner Mongolia, China

The biogenic volatile organic compounds (VOC) emitted by the vegetation of a terrestrial ecosystem play a key role in both regional air quality and tropospheric chemistry. To describe the general emission properties of VOC of different plant functional groups (PFG) in a typical temperate grassland in Inner Mongolia, China, we randomly selected 175 plant species and measured the quantities of isoprene and monoterpene in situ. Results showed that most plants had low VOC emission potential at the species level,especially for some dominant plants, such as Leymus chinensis Tzvel., Stipa grandis Smirn., and Agropyron cristatum Gaertn. At the PFG level, the lowest VOC emission potential was found for perennial rhizome grasses, a major PFG in a typical temperate grassland ecosystem. The effects of overgrazing and subsequent vegetation succession on the emission of VOC by different plant life form functional groups (PLFG)were also discussed.     

黄土高原半湿润区气候变化对冬小麦生育及水分利用效率的影响

利用黄土高原半湿润区1981～2010冬小麦生长发育定位观测资料和对应平行气象观测资料,分析气候变化对冬小麦生长发育的影响,以及冬小麦水分利用效率与气象条件的关系。结果表明:(1)研究区域降水量年际变化呈波动变化,20世纪90年代降水量最少,并存在3年、8年的年际周期变化;气温年际变化呈上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率为0.325℃/10年;作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,干燥指数变化曲线线性拟合倾向率为0.069/10年,20世纪90年代至2010年明显趋于暖干化;研究区域冬小麦播种至成熟期间≥0℃积温为2 000℃～2 200℃,降水量为300～350mm,日照时数为1 900～2 100h。(2)受气候变暖的影响,研究区域冬小麦播种期每10年推后2～3d,返青期每10年提前4～5d,开花期和成熟期每10年提前5～6d;冬小麦越冬期每10年缩短5～6d、全生育期每10年缩短7～8d。(3)由于研究区冬春季气温显著升高,越冬死亡率下降,冬小麦水分利用率呈上升趋势;冬小麦播种～出苗期和起身～拔节期气温对冬小麦水分利用效率的影响为负效应,其余时段气温对水分利用效率的影响为正效应,其中的乳熟期～成熟期水分利用效率对气温变化十分敏感;播种～出苗期、分蘖～冬前停止生长期和乳熟～成熟期降水量对冬小麦水分利用效率影响为负效应,且乳熟期～成熟期水分利用效率对降水量变化十分敏感;越冬期和返青～拔节期降水量对冬小麦水分利用效率影响为正效应,并在冬小麦越冬后期和返青期前后水分利用效率对降水量变化十分敏感。     

共生期土壤水分对麦棉套种冬小麦比叶重、WUE和产量的影响

在麦棉套种的条件下,研究了共生期土壤水分对冬小麦旗叶比叶重(LSW)、水分利用效率(WUE)和产量的影响,并对旗叶干物质衰减速率(DM DR)、叶绿素含量和旗叶的籽粒贡献率做了测定.试验结果表明,共生期土壤水分条件明显影响了比叶重的下降速度,土壤水分高时比叶重的下降速度较小.不同土壤水分条件的旗叶水分利用效率(LWUE)在共生期均经历了先上升后下降,接近成熟期又上升3个阶段.在共生后期,土壤含水量高的冬小麦具有较高的比叶重和叶绿素含量,但其产量和产量水平水分利用效率(YWUE)则显著下降(P<0.01).     

Variations in the Volatile Organic Compound Emission Potential of Plant Functional Groups in the Temperate Grassland Vegetation of Inner Mongolia, China

The biogenic volatile organic compounds (VOC) emitted by the vegetation of a terrestrial ecosystem play a key role in both regional air quality and tropospheric chemistry. To describe the general emission properties of VOC of different plant functional groups (PFG) in a typical temperate grassland in Inner Mongolia, China, we randomly selected 175 plant species and measured the quantities of isoprene and monoterpene in situ. Results showed that most plants had low VOC emission potential at the species level,especially for some dominant plants, such as Leymus chinensis Tzvel., Stipa grandis Smirn., and Agropyron cristatum Gaertn. At the PFG level, the lowest VOC emission potential was found for perennial rhizome grasses, a major PFG in a typical temperate grassland ecosystem. The effects of overgrazing and subsequent vegetation succession on the emission of VOC by different plant life form functional groups (PLFG)were also discussed.     

不同果实生长期下亏缺灌溉对渭北苹果生长发育、品质及水分利用效率的影响

【目的】探索节水、控水方式调控苹果水分高效利用效率的机制,优化渭北苹果主产区节水、丰产和增收的管理方式。【方法】以陕西省咸阳市乾县铁佛镇果友协会试验站8年生‘烟富3号/T337’苹果树为试材,设置充分灌溉（灌溉后土壤相对含水量为75%）和轻度亏缺灌溉（灌溉后土壤相对含水量为50%）两个灌水量水平,组成果实生长期和膨大期均充分灌溉（CK）、果实生长期和膨大期均轻度亏缺灌溉（W1）、果实生长期轻度亏缺灌溉和膨大期充分灌溉（W2）及果实生长期充分灌溉和膨大期轻度亏缺灌溉（W3）4个亏缺灌溉模式处理。测定春梢生长指标,果实品质指标和果实产量指标,计算水分利用效率、灌溉水利用效率、果实综合评价满意度以明确最佳的亏缺灌溉方式。【结果】（1）苹果新梢长度及叶片叶绿素相对含量（SPAD）在各处理间无显著性差异,而其春梢直径在各处理下显著降低。（2）与CK相比,单果重在 W1处理下显著降低了10.3%,果实可滴定酸含量在W2处理下显著降低14.7%,果形指数和可溶性固形物含量在3种水分亏缺灌溉处理下均无显著变化。（3）W1处理能显著提高果皮黄色值b*,W2处理能显著提高果皮色泽饱和度C*,而各亏缺灌溉处理对果皮亮度值L*和红绿值a*均无显著影响。（4）与CK相比,果实产量在各亏缺灌溉处理下降低13.4%~24.7%,但仅W1处理降幅达显著水平;果树灌溉水利用效率在各亏缺灌溉处理均不同程度提高,但仅W1处理显著提高了38.0%;果树耗水量和水分利用效率在各亏缺灌溉处理下无显著性差异。（4）果实综合评价满意度表现为W2＞CK＞W3（W1）。【结论】陕西渭北地区苹果在生长期轻度亏缺灌溉和膨大期充分灌溉（W2）模式下果实的综合评价满意度最高,果实产量、单果重无显著变化,而果实品质较优,果树水分利用效率较高。