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。     

植物功能性状对生态系统服务影响研究进展

全面认识和理解生态系统服务的形成机制是维持其持续供给的前提。植物功能性状直接参与多种生态系统过程, 影响生态系统服务供给, 探讨植物功能性状与生态系统服务的关系是揭示生态系统服务形成机制的重要途径。该文采用系统的文献综述方法, 分析了植物功能性状与生态系统服务关系的研究特点, 总结了影响不同生态系统服务的主要植物功能性状, 阐述了可能的影响途径。结果表明: 植物功能性状与生态系统服务关系研究以草地和森林等自然生态系统为主; 大部分研究集中在生态系统供给服务和支持服务, 包括生物量、净初级生产力、土壤肥力等; 根据植物功能性状对不同生态系统服务的影响程度, 植物功能性状可以聚类为土壤保持服务相关性状、水分循环相关性状、多功能相关性状、产品提供服务与养分循环相关性状以及授粉与生物控制服务相关性状; 并阐述了植物功能性状指标影响不同的生态系统服务途径。围绕植物功能性状对生态系统服务的影响, 今后尚需进一步探讨生态系统多功能性、植物功能性状相关性、气候变化和人类活动不确定性、时空尺度差异等因素对二者关系的影响。     

群落/生态系统功能多样性研究方法及展望

功能多样性是指影响群落/生态系统功能的物种性状值和范围,是解释和预测生态系统结构和功能的有效手段之一,可将植物个体尺度与群落尺度和生态系统尺度的相关生态学问题联系起来。虽已发展出多种功能多样性定量化研究方法,但不同方法结果差异较大,难以进行多研究间的比较研究。比较探讨各功能多样性研究方法的优缺点有利于拓展功能多样性内涵,也有助于功能生态学的应用与发展。回顾了当前10种功能多样性的定量化研究方法,并指出选取合适功能多样性方法的关键在于,应考虑选取群落/生态系统中的哪些物种、哪些功能性状、选取的功能性状数目、以及如何对功能性状权重等。对比发现,功能分散性指数和Rao二次熵系数的研究方法在众多方法中优势明显,具有较高的应用潜力;标准化功能多样性的研究方法在未来仍需进一步完善。利用功能多样性指数预测群落/生态系统过程和功能当前仍多侧重于理论研究,野外实证研究较为缺乏,是功能生态学未来研究的重点和难点之一。     

植物功能性状与环境和生态系统功能

植物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(所谓的“植物功能性状”)。该文介绍了植物功能性状的分类体系,综述了国内外植物功能性状与气候(包括气温、降水、光照)、地理空间变异(包括地形地貌、生态梯度、海拔)、营养、干扰(包括火灾、放牧、生物入侵、土地利用)等环境因素,以及与生态系统功能之间关系的研究进展,探讨了全球变化(气候变化和CO₂浓度升高)对个体和群落植物功能性状的影响。植物功能性状的研究已经取得很多成果,并应用于全球变化、古植被恢复和古气候定量重建、环境监测与评价、生态保护和恢复等研究中,但大尺度、多生境因子下的植物功能性状研究仍有待于加强,同时需要改进性状的测量手段;我国的植物功能性状研究还需要更加明朗化和系统化。     

果园功能植物的筛选、配置及应用

功能植物在农田景观中发挥着重要的生态服务功能,可为果园提供蜜粉源、作为天敌避难所、作为栖境植物、驱避害虫、提高土壤肥力等多种服务。近年来,功能植物种植已成为果园病虫害生态调控的手段之一,并被国内外众多科学家所验证。但大多数都仅仅针对一两种植物进行研究,而对于果园功能植物的应用、筛选及配置等分析较少。本文基于国内外果园功能植物研究进展,结合作者3年来在胶东半岛果园内外功能植物的调查,提出了果园功能植物的筛选及配置原则,并以此用于指导烟台苹果园害虫生态调控的实践中,由此进一步展望了未来果园功能植物的发展方向,旨在为果园利用功能植物开展害虫生态调控提供参考。     

植物功能性状、功能多样性与生态系统功能: 进展与展望

植物功能性状与生态系统功能是生态学研究的一个重要领域和热点问题。开展植物功能性状与生态系统功能的研究不仅有助于人类更好地应对全球变化情景下生物多样性丧失的生态学后果,而且能为生态恢复实践提供理论基础。近二十年来,该领域的研究迅速发展,并取得了一系列的重要研究成果,增强了人们对植物功能性状-生态系统功能关系的认识和理解。本文首先明确了植物功能性状的概念, 评述了近年来植物功能性状-生态系统功能关系领域的重要研究结果, 尤其是植物功能性状多样性-生态系统功能关系研究现状; 提出了未来植物功能性状与生态系统功能关系研究中应加强植物地上和地下性状之间关系及其与生态系统功能、植物功能性状与生态系统多功能性、不同时空尺度上植物功能性状与生态系统功能, 以及全球变化和消费者的影响等方面。     

伏牛山自然保护区森林生态系统植物功能群光合特性

植物功能群(PFG)把一系列植物归为一个功能团体,可以作为植被随环境动态变化的基本单元,简化相关研究。植物功能群内不同物种的生理特性差异是功能群存在的基础,也影响着功能群整体的功能。采用种间联结法并结合优势种在海拔梯度上的变化,将伏牛山自然保护区森林生态系统各层优势种划分为4组植物功能群,研究每组植物功能群内不同物种的光合特性。对光合-光响应、最大净光合速率(Pn)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)、光饱合点(LSP)和表观量子效率(AQY)等指标进行分析和比较,结果表明:植物功能群内不同物种的光补偿点和暗呼吸速率的变异系数最高分别达70.47%和74.29%,功能性状存在着显著的互补性,这是物种能长期共存的主要原因。乔木的最大净光合速率在7—8μmol CO_2m~(-2)s~(-1)之间,对高光强的适应能力较高。同一功能群内各层植物光饱合点在1200—1500μmol m~(-2)s~(-1)之间,差别不大。林下灌木、草本植物对弱光的利用效率较乔木高。同一功能群内物种功能性状的差异及不同植物功能群间整体性状的差异,影响着森林生态系统的结构、功能、过程和生态系统服务。     

西藏草地植物功能性状与多项生态系统服务关系

针对植被功能性状与生态系统服务功能之间的相互关系,构建了西藏草地株高和可食性两种功能性状的9项指标,并基于土壤和植物采样,分析了9项植物功能性状指标和5项生态系统服务指标间的相关性,探讨了4种机制(Mass ratio,Selection,Niche complementarity及Insurance)在西藏草地的适用性。结果表明,9项功能性状指标中,株高Rao和可食种与所有种株高CWM比分别与土壤有机碳、土壤全氮和土壤含水率3项生态系统服务指标呈显著负相关及显著正相关。说明群落植被对光能竞争的互补性及可食性状植株在群落中的光能资源相对竞争力,与土壤固碳、肥力供给及水源涵养有显著相关关系。而群落可食种、优势种、优势种与次优势种对光能资源竞争力水平,可食植株多样性、可食植株在群落中的优势度及其光能资源竞争力均值,对草地生态系统服务无显著影响。西藏草地植物功能性状对多项生态系统服务的影响机制从光能资源竞争角度更符合Niche complementarity和Insurance理论,而从可食功能性状角度更符合Mass ratio和Selection理论。     

植物根孔在土壤生态系统中的功能

综合论述了植物根孔的概念,在土壤中的形成、分布以及生态功能。指出植物根孔是土壤大孔隙研究中的重要部分,是一个由植物根系、土壤、土壤微生物、水、空气等组成的“多介质界面”,众多的土壤生物过程在此发生,它在土壤水分、溶质传输以及环境污染物的迁移和转化等过程中具有重要意义。特别是在湿地生态系统中,发达的地下根孔系统为利用人工湿地系统净化污水、处理污泥等工程提供良好的污染物吸附转化界面以及“微生物消化池”     

基于植物功能群的生态系统服务形成与维持机制研究

生态系统可以从“结构-功能-服务”3个层次来理解,其中服务是人类的主观感受或效用。维持高质量的生态系统服务还需从生态系统的自然属性入手。结构和功能是生态系统服务形成和维持的内在机制,而植物是生态系统结构和功能的核心驱动力。植物功能群具有特定功能的植物组合,其中优势植物功能群控制着生态系统的结构和功能。生态系统服务的概念、分类与植物功能群密切相关,植物功能群是生态系统与生态系统服务间更直接的桥梁。建立生态系统服务与植物功能群间的联系,使相关研究有更明确的指向,在深化理论研究的同时使研究成果更容易落地。生态系统服务的形成、维持机制与植物功能群的内在联系主要体现在4个主要方面：(1)植物功能群的内在适应性特征和外在效应是生态系统服务形成的基础;(2)植物功能群的多功能特性为生态系统服务协同提供了可能;(3)植物功能群间替代和互补效应可以提升生态系统服务质量和稳定性;(4)植物功能群能够提供基于自然的生态系统服务修复问题解决方案。     

天敌与转Bt基因抗虫植物的协同控害作用

本文概述了转Bt基因抗虫植物对天敌的影响,特别是天敌与转Bt基因抗虫植物的协同控害作用及其对寄生昆虫抗生发展的影响研究进展。已有的研究表明转Bt基因抗虫植物对天敌并无明显不利的影响,但转Bt基因抗虫植物与天敌的协同控害作用表现出拮抗性、加和性及增效性等多种形式,这种协同作用可能还将影响到害虫对转Bt基因抗虫植物的速率。     

基于服务功能的昆虫生态调控理论

鉴于昆虫在植物传粉授精、害虫生物控制、土壤有机物分解中提供多种生态系统服务功能,本文在害虫生态调控、区域性害虫生态调控与生境管理的基础上,进一步提出基于多种生态服务功能的农田景观昆虫生态调控理论、方法与实践。认为:昆虫管理不仅仅是害虫的管理,还应包括有益昆虫(如传粉昆虫、天敌昆虫、分解昆虫)的管理,这种管理应从单一农田生态系统扩展到农田景观生态系统,充分考虑农田景观中昆虫的传粉功能、生物控害功能和分解功能,通过对功能植物、作物与非作物生境的空间布局以及时间序列上的生态设计,从空间上明确昆虫(包括害虫、天敌、传粉昆虫、分解昆虫)在不同生境中的转移扩散动态,从时间上掌握昆虫在不同寄主植物与非作物生境上的演替过程,从技术上着重发挥有利于昆虫的传粉功能、生物控害功能和分解功能的综合措施,在研究方法上突出使用稳定同位素、生态能量学、化学生态学等定量分析手段,研究景观区域内中"植物-昆虫"互作过程及其生态调控措施的作用,寻求不同时空条件下控害保益的关键措施,设计和组装出维持多功能的农田景观昆虫生态调控技术体系,创造有利于天敌控害、蜜蜂传粉、土壤分解的环境条件,以发挥昆虫类群在农田景观中最大的生态服务功能。     

绿地植物的环境功能与作用

所谓绿地是指绿色的地面,是从“开阔的空间”这一概念引入的。它不是狭义上的绿色,是从更广阔的意义上说的,可以认为是存在于城市中的自然,也就是公园、树林、墓地、运动场、广场、高尔夫球场、农田、草地、各种公共场所的附设绿地以及水体（河流、湖泊）等。这类绿地...     

中国农业昆虫生态调节服务价值估算

昆虫是生物多样性最丰富的物种类群,其在维持生态系统功能,维系并保持着自然界的生态平衡,满足人类需求中的具有重要作用。讨论了昆虫生态服务价值的定量估算方法,基于2007年统计数据,计算了我国农牧业生产中昆虫传粉功能、天敌昆虫控害功能和分解作用的服务价值。结果表明,昆虫在我国农业生产中传粉服务价值为6790.30×108元,占其当年农作物生产总经济价值的54.05%;天敌昆虫的控害服务价值为2621.00×108元,占其当年重要作物总经济价值的9.09%;分解昆虫(甲虫)对牧场牛羊排泄物的分解作用的价值远超过90.84×108元。由此估计出了我国2007年农业昆虫生态调节服务总价值超过9502.14×108元,相当于当年国内生产总值GDP的3.7%。显示昆虫所产生的生态调节服务价值,与我国森林或草地生态系统的直接和间接服务价值处于同一数量级,同样具有巨大的经济价值。为保护与利用昆虫生物多样性,发挥其生态服务功能奠定了基础。     

森林生态系统中草层植物的生态功能

综述了过去20年国内外有关森林生态系统中草层植物的生态功能研究。森林生态系统中的草层植物是指活的草本类植物及在一定高度（通常40cm)以下的乔灌木幼苗的总和,它和枯落物以及林下土壤共同构成森林生态系统中的林下层亚生态系统。森林生态系统中的草层植物具有明显增加生物多样性,防止水土流失,改良土壤结构,保持和提高土壤肥力,促进林木生长,改善林地小气候,加速生态恢复等方面的功效。其功能是相当强大且多种多样的,我国南亚热带森林生态系统中的草层植物研究应在以下方面进一步加强：1）草层植物与枯落物各自的生态功能与生态效益;2）人工林下的草层植物发生与演替规律;3）林下幼苗的更新演替规律;4）草层植物在复合农林业生态系统中的生态功能及其机理;5）加强草层植物的良种的选育和应用研究等。     

植物几丁质酶的结构与功能、分类及进化

近年来对几丁质酶的研究越来越深入,资料也愈来愈多,有的植物几丁质酶除具有几丁质酶活性,还具有其它的活性,典型的几丁质酶由－N－端信号区,催化区和C－端延伸区组成,有的还有几丁质结合域,各项能域具有各自的功能,对植物几丁质酶的分类已经过多次改进,目前公认的分成4组9个亚组,有证据表明植物几丁质酶在进化过程中有遗传转座现象,但具有进化过程还有待进一步确证,对几丁质酶与其它一些蛋白的关系的了解有助于理解几丁质酶的起源和进化,由于几丁质酶具有独特的抗真菌特性,因而几丁质酶基因成为目前抗真菌基因工程研究的热之一。     

棉田捕食性瓢虫控害功能的分析

在系统调查棉田捕食性飘虫种数量动态的基础上,应用生态能学的方法,分析并比较了不同插种期、套间作等农业措施对棉田捕食性飘虫控害虫功能的影响。结果表明,不同类型棉田飘虫对害虫的摄入量为26．45－70kJ.m^-2,分别占整个捕食性在天敌摄入量的28．30％－47．88％,是棉田捕食性天敌的优势种类;不同类型棉田飘虫对棉蚜的控害系数为5．07％－12．85％,并随着棉花播种期的推后和间套作呈现出下降趋势,它们在棉田生态系统害虫生态调控中发挥着重要作用。     

植物液泡的形成及其功能

液泡是细胞原生质以外的一种膜体结构,它由重新形成和内吞作用两条途径形成,在植物细胞物质储藏、胞内环境稳定和防御反应中具有重要作用。     

森林生态系统水源涵养功能研究进展与展望

森林的水源涵养功能是森林生态系统服务功能的重要方面,一直受到社会广泛关注。经过半个多世纪的发展,我国在认知森林的水源涵养功能及其机制、开展水源涵养功能的价值评估、服务水源涵养林的建设与管理等方面取得了一定进展。然而,在森林生态系统水源涵养功能的内涵边界、过程机制等关键层面上尚未形成统一的认知,严重限制了该领域有关研究成果的实践应用。为此,本文在综述森林生态系统水源涵养功能研究现状的基础上,审视与解析森林水源涵养功能的概念内涵、形成过程与综合特征,并基于该领域研究进展提出未来应加强的研究方面,以期服务于森林生态系统服务功能评估以及生态公益林管理等。     

植物寄生对生态系统结构和功能的影响

寄生植物是生态系统中的特殊类群之一。植物寄生可以驱动生态系统中生物与非生物因子的变化,在生态系统结构与功能中起关键作用。寄生植物可以通过对寄主营养的集聚、改变凋落物的质量与数量、改变根的周转与分泌物格局、改变土壤水势,从而影响土壤理化特性。寄生植物会改变寄主的行为,改变寄主与非寄主植物之间的相互作用,从而影响植物群落的结构、多样性和动态,进而影响植被演替和植被生产力等。寄生植物与寄主均可被消费者取食,可直接或间接地影响生态系统的食草动物,包括草食昆虫等。寄生植物与寄主的其它寄生物存在竞争关系,可以直接或间接地影响寄主的其它寄生植物或病原真菌。寄生植物可以明显地改变土壤地球化学循环,将固有的不可动的成分转变为可利用的营养成分,改变土壤生物群落的结构与功能,从而显著影响地下生物群落。这些表明,植物寄生对生态系统的结构和功能有重要影响。针对特殊的被入侵的植物群落,该地寄生植物可以通过影响入侵植物寄主的生长、繁殖、生物量分配格局,改变土壤的理化特性,促进非寄主的非优势本地植物的生长,从而改变被入侵植物群落结构与多样性,达到生物防治及生态恢复的目的。