气候变暖对植物、传粉者及其相互作用的影响

植物和传粉者之间的相互作用,构成了错综复杂的传粉网络。近20年来,以全球变暖为主要特征的气候变化对开花植物、传粉昆虫和植物-传粉者相互作用的影响已成为研究热点。这些研究有助于更好地预测气候变暖对传粉网络乃至整个生态系统功能的影响。本文综述了气候变暖对开花植物个体的繁殖过程(物候、花吸引、报酬特征)和传粉昆虫活动及其相互作用产生的影响,以及在群落水平上对植物-传粉者网络产生的影响。气候变暖影响开花植物的花报酬(花蜜量、花粉的数量与质量)以及繁殖成功;温度升高对传粉昆虫的影响主要包括决定花粉流的传粉行为和传粉成功率。因此,气候变暖背景下植物、传粉者及其相互作用的改变会导致传粉网络结构发生变化,而传粉网络通过缓冲机制减少植物-传粉者间的错配而产生的负面效应,以维持自身稳定性。总体上,目前对气候变暖背景下植物-传粉者网络的研究较为薄弱,今后的研究应进一步关注以下问题:(1)气候变暖影响植物与传粉者物候匹配程度的原因、机制以及影响因素;(2)进一步探究不同生态系统中植物-传粉者的相互作用;(3)从群落水平或生态系统水平对植物-传粉者相互作用网络开展长期性研究。     

Seasonal dynamic variation of pollination network is associated with the number of species in flower in an oceanic island community

植物与传粉者相互作用的传粉网络是一个动态的实体,植物开花物候的季节性变化可以在短时间和长时间内重塑其结构。然而,很少有研究考虑到这种季节性动态变化,特别是海洋岛屿群落的传粉网络。本研究探讨了海洋岛屿群落的植物与传粉者间传粉网络的结构是如何随群落内花资源丰富度的季节性变化而动态变化的。利用春夏秋冬四个季节的植物与传粉者间相互作用的数据,分析了四个季节定性的传粉网络结构的动态变化,研究了中国南海西沙群岛的永兴岛群落传粉网络的季节性动态变化。在这四个季节中,分别收集了连续两个月的植物与传粉者相互作用的数据,并计算了四个网络水平的指标来表征传粉网络的总体结构。采用群落差异性统计分析方法,对群落四个季节的网络结构参数进行比较分析,探讨影响这种动态变化格局的潜在因素。同时计算并比较了植物和传粉功能群在物种水平的网络指标的季节动态变化。研究结果表明,永兴岛群落网络水平的特化性和模块化在四个季节的变化均与植物物种丰富度的变化呈明显相反的变化趋势。开花植物种类的增加可能促进了传粉者之间更激烈的竞争,从而导致生态位重叠的增加,引起传粉网络特化性和模块化的下降,反之亦然。进一步分析表明,传粉网络的季节动态变化的内在驱动力是植物与传粉者间连接的重新组合。因此,传粉者之间生态位重叠的季节性变化导致了植物与传粉者间相互作用的重组,从而推动了该群落内植物与传粉者间相互作用的更替变化。在物种水平上,与其它传粉功能群相比,天蛾类传粉者最特化,而蜜蜂科传粉者的物种作用强度最大。因此,在探索孤立的海洋岛屿生态系统以及其它生态系统中的植物与传粉者间相互作用时,应适当考虑到这些新的发现。     

高山植物全缘叶绿绒蒿在不同海拔地区的传粉生态学研究

为了探明高山植物全缘叶绿绒蒿(Meconopsis integrifolia)的繁育系统特点和其对高山气候环境的繁殖适应特征, 我们沿海拔梯度选择了5个样地(样地1 (4452 m)、样地2 (4215 m)、样地3 (4081 m)、样地4 (3841 m)、样地5 (3681 m))对其传粉生态学进行了连续2年的观察试验。结果发现, 样地1、2的全缘叶绿绒蒿的单花寿命显著长于样地3、4和5。花开放早期柱头高于花药, 之后花药不断伸长, 并在开放中后期与柱头接触, 说明全缘叶绿绒蒿具有不完全雌雄异位的花部特征。自然状态下, 柱头可授能力持续期约8天(雌蕊先熟), 但花药于开花第5天才散粉, 花粉寿命约2天, 说明全缘叶绿绒蒿为雌雄异熟, 但存在一定的重叠期。人工授粉试验表明, 全缘叶绿绒蒿自交部分亲和, 且不存在无融合生殖现象。各样地中自然对照的结实率显著低于人工异交处理的结实率, 说明自然状态下全缘叶绿绒蒿存在一定程度的传粉限制。传粉昆虫观察发现, 样地1和2的传粉昆虫主要是蝇类, 样地3、4和5的传粉昆虫主要是蝇类和蓟马(Thripidae spp.), 蝇类在不同植株间的活动能够保证异花传粉结实, 同时, 蝇类和蓟马在花内的活动会引起“协助自交”。全缘叶绿绒蒿约65%的观察个体存在“自动自交”。蝇类在各样地的访花频率存在显著差异, 样地1访花频率最低, 样地2访花频率最高。各样地的结实由于异花传粉者的不足而受到传粉限制。两种不同类型的自交机制恰恰为该植物异花传粉者不足提供了一定程度的繁殖补偿。全缘叶绿绒蒿不分泌花蜜, 当环境温度降低时, 采取为昆虫提供保温庇护场所的方式来吸引传粉者。     

高山植物全缘叶绿绒蒿在不同海拔地区的传粉生态学研究北大核心CSCD

为了探明高山植物全缘叶绿绒蒿(Meconopsis integrifolia)的繁育系统特点和其对高山气候环境的繁殖适应特征,我们沿海拔梯度选择了5个样地(样地1(4 452 m)、样地2(4 215 m)、样地3(4 081 m)、样地4(3 841 m)、样地5(3 681 m))对其传粉生态学进行了连续2年的观察试验。结果发现,样地1、2的全缘叶绿绒蒿的单花寿命显著长于样地3、4和5。花开放早期柱头高于花药,之后花药不断伸长,并在开放中后期与柱头接触,说明全缘叶绿绒蒿具有不完全雌雄异位的花部特征。自然状态下,柱头可授能力持续期约8天(雌蕊先熟),但花药于开花第5天才散粉,花粉寿命约2天,说明全缘叶绿绒蒿为雌雄异熟,但存在一定的重叠期。人工授粉试验表明,全缘叶绿绒蒿自交部分亲和,且不存在无融合生殖现象。各样地中自然对照的结实率显著低于人工异交处理的结实率,说明自然状态下全缘叶绿绒蒿存在一定程度的传粉限制。传粉昆虫观察发现,样地1和2的传粉昆虫主要是蝇类,样地3、4和5的传粉昆虫主要是蝇类和蓟马(Thripidae spp.),蝇类在不同植株间的活动能够保证异花传粉结实,同时,蝇类和蓟马在花内的活动会引起"协助自交"。全缘叶绿绒蒿约65%的观察个体存在"自动自交"。蝇类在各样地的访花频率存在显著差异,样地1访花频率最低,样地2访花频率最高。各样地的结实由于异花传粉者的不足而受到传粉限制。两种不同类型的自交机制恰恰为该植物异花传粉者不足提供了一定程度的繁殖补偿。全缘叶绿绒蒿不分泌花蜜,当环境温度降低时,采取为昆虫提供保温庇护场所的方式来吸引传粉者。     

Pollinator-dependent evolution of floral trait combinations in an orchid herb

作为驱动花性状进化的重要媒介之一,传粉者塑造了被子植物多样的花部特征。目前,大部分研究集中于传粉者驱动被子植物单个性状的进化,而较少涉及对传粉者驱动被子植物组合性状进化的研究。本研究以兰科植物绶草(Spiranthes sinensis)为材料,分别鉴别和估算了传粉者对植物单个性状和组合性状施加的定向选择和关联选择压力。研究结果表明,传粉者对开花时间和花大小施加定向选择压力,传粉者选择早开花、花更大的个体。传粉者对绶草花展示的组合性状(花大小与花数目)施加正向的关联选择压力,而对开花时间与花展示的组合性状(开花时间与株高、开花时间与花数目)施加负向的关联选择压力。同时,传粉者的选择强度在年际间存在差异。该研究证实了传粉者在驱动植物组合性状进化过程中的作用,同时强调在认识和理解被子植物表型性状进化轨迹时,需要考虑植物组合性状的影响。     

长白山北坡不同海拔及干扰程度下访花食蚜蝇群落的差异

本研究采用垂直面取样法,对中国长白山北坡不同海拔及干扰程度下访花食蚜蝇群落的物种组成、多度、丰富度及多样性进行了调查研究。我们选择了不同垂直带的两个样地,分别位于800~1 100 m和1 750 ~2 150 m;每个样地选取3种生境类型,每一生境类型采样面积为20 m×20 m。252组调查数据表明,共采到访花食蚜蝇42种2 540个体。不同海拔生境访花食蚜蝇的组成、多度、丰富度及多样性的差异分析结果表明: 低海拔样地内不同生境访花食蚜蝇的群落相似性高于高海拔样地;低海拔样地访花食蚜蝇的多度高于高海拔样地,而物种丰富度低于高海拔样地;不同生境类型访花食蚜蝇多样性指数存在差异,但高海拔样地与低海拔样地多样性差异不显著;过渡林生境（岳桦林带）与次生林生境（针阔混交林带Ⅱ）中访花食蚜蝇的多样性较高。保护珍稀植物物种的人工植物花园访花食蚜蝇多样性仅次于过渡林生境（岳桦林带）与次生林生境（针阔混交林带Ⅱ）,保护作用显著。     

Natural selection on flower size in invasive Cytisus scoparius along an elevation gradient

已建群的入侵植物物种在其本地生长范围内比单一种群具有更多样化的基因库。这种遗传和表型变异可以使入侵植物与群落的其他成员相互作用,从而进行自然选择,并形成快速适应机制。对于入侵的开花植物,与传粉者的相互作用可能使其适应异质性的传粉者群落。入侵地内传粉昆虫群落的变化与本地范围内的变化相似,这表明适应性可能反映了在本地范围内看到的模式。在本论文中,我们研究了在华盛顿州的国会国家森林公园内的一种入侵豆科灌木金雀儿(Cytisus scoparius)花的大小沿海拔梯度的变化。我们在每个样地中测量了10株植物花的宽度和传粉花的比例。我们对沿海拔梯度分布样地的金雀儿在单株水平下的物候变化进行三次测定。研究发现,尽管没有呈现出明显的高海拔具有高选择性的规律,但对于花的大小呈现正选择效应。从授粉昆虫的造访率和种子产量两方面,可以看出自然选择的模式。我们还发现,造成种子产量变化的最大因素不是海拔高度或花的大小,而是管理措施。     

澜沧江糯扎渡季雨林厚皮树+家麻树群落的研究

根据5个20m×25m样地的调查资料,对分布于澜沧江糯扎渡河岸山地,以厚皮树、家麻树为优势种的季雨林群落进行了分析研究,结果显示:(1)该群落乔木层以落叶成分厚皮树和家麻树为优势种,层间以常绿的大型木质藤本云南翅子藤为特征;(2)在群落2500m2样地内,共计维管束植物72种,隶属于38科65属;其中有乔木25种,草本植物25种,灌木10种和层间藤本植物12种;(3)综合5个样地后计算所得群落乔木层树种丰富度为25种,Shannon-Wiener指数为2.9010,Pielou均匀度指数为0.9012,Simpson指数为0.9346,在群落中,随着乔木径级的增大,个体数和种数逐渐减小;(4)该群落主要以高位芽植物为主,并以中高位芽植物为优势,占所统计总种数的35.8%;(5)该群落中落叶种类占总种数的62.5%,中叶占47.2%,小叶占41.7%,单叶占69.4%,纸质叶占61.1%,全缘叶占56.9%;(6)该群落的物种数/样地面积关系曲线显示在取样面积1000m2时开始趋于平缓,意味着该取样面积可以考虑作为群落最小取样面积。     

白云山国家森林公园不同人为干扰强度的群落冠层结构和光照特征

为探究森林冠层结构与林下光照的变化规律及其相关性,在河南省白云山国家森林公园选取人工林、择伐林、皆伐林和老龄林建立四块面积为1 hm²（100 m×100 m）的固定监测样地,利用半球面影像技术获取冠层结构及林下光照数据。研究发现：1）随着人为干扰强度降低,冠层覆盖度与叶面积指数呈增加趋势,林下散射辐射与直接辐射呈减少趋势;2）择伐林冠层覆盖度与叶面积指数最大,平均叶倾角与透光比最小,林下光照（直接辐射、散射辐射）与冠层覆盖度和叶面积指数都呈显著负相关,林下散射辐射与冠层覆盖度和叶面积指数的负相关关系最强;3）处于不同干扰强度的群落由于冠层结构的差异,形成了不同群落内特定的光照环境。研究结果丰富了暖温带-亚热带生态过渡区森林冠层结构与林下光照动态变化研究资料,同时也为该区域森林的恢复与重建等提供科学的依据。     

海南羊山湿地的传粉网络及其季节动态

传粉网络是植物和传粉者之间形成的网状相互作用关系,为理解群落物种多样性形成与维持机制提供了全新的视角。湿地是典型的群落交错区,环境异质性与物种多样性都很高,传粉网络可能比草地和森林等生态系统具有更复杂的结构。该研究针对海南岛海口市南郊的羊山湿地,比较4个样地在旱季(5月)与雨季(8月)的传粉网络及其动态变化,揭示湿地生态系统的传粉网络结构特征以及在干湿季的变化规律。结果表明,羊山湿地传粉网络共有71种开花的植物, 131种传粉者,传粉网络呈现低连接度、高嵌套度、中等网络特化程度的结构特征。在季节动态方面, 4个样地旱季的植物与传粉者种类高于雨季;而传粉网络的连接度、嵌套度与网络特化程度没有明显的季节差异。白花鬼针草和水角等多个物种可同时在雨季和旱季开花,使得植物-传粉者的种间关系虽然存在季节变化,但传粉网络在旱季与雨季间的动态变化不大。总体而言,羊山湿地物种多样性较高,边缘效应较明显,传粉网络结构较稳定。     

内蒙古典型草原不同围封年限样地访花昆虫多样性

本文对内蒙古锡林郭勒退化典型草原围封样地,1983年围封禁牧区域(A样地)、1996年围封禁牧区域(B样地)和未围封的自由放牧区(C样地)的访花昆虫群落多样性及时序特征、访花频率进行了研究。结果表明:在3个样地共采集到访花昆虫成虫标本2131头,隶属7目71科,共183种;其中,A样地有7目60科154种1133头,B样地有6目59科158种847头,C样地有3目13科21种151头;A样地访花昆虫的数量最多,B样地访花昆虫的种类最多,C样地访花昆虫的种类与数量均最少;B样地7月份的访花昆虫Shannon多样性指数(3.12)、Pielou均匀度指数(0.86)和Margalef丰富度指数(7.16)均最高;C样地6月份的访花昆虫Berger-Parker优势度指数(0.15)最高。访花昆虫的Shannon多样性指数与Pielou均匀度指数随月份的变化趋势一致,而与Berger-Parker优势度指数相反;通过Jaccard群落相似性系数计算可知,A样地与B样地的访花昆虫Jaccard群落相似性系数(0.25)最高;A样地与C样地的访花昆虫群落相似性系数(0.16)最低;不同样地各月份的优势开花植物的优势访花昆虫不同,访花频率也不同。     

青藏高原高寒草甸植物花寿命对传粉环境的响应

花寿命是指花保持开放且具有功能的时间长度。不同物种的花寿命具有显著的差异, 但一定程度上的可塑性反映了植物对传粉环境变化的适应性。本研究以青藏高原高寒草甸不同海拔(2,900 m和3,600 m)的11种开花植物为研究对象, 通过套袋、补充授粉以及自然授粉处理分别测量了植物的潜在花寿命、最短花寿命以及实际花寿命。分析了不同海拔植物花寿命的变异, 以及对套袋处理(潜在花寿命与实际花寿命之差)和补充授粉处理(实际花寿命与最短花寿命之差)的响应及其可塑性(潜在花寿命与最短花寿命之差)的变异。结果表明: 无论是高海拔还是低海拔, 套袋显著延长了花寿命, 而补充授粉显著缩短了花寿命, 即, 潜在花寿命>实际花寿命>最短花寿命。高海拔群落中植物的实际花寿命和潜在花寿命均显著延长, 而最短花寿命在海拔间差异不显著。相对于低海拔群落, 高海拔植物的花寿命对补充授粉处理更敏感, 花寿命的可塑性更大。本研究说明传粉者稀少的高寒环境中, 植物通过提高花寿命及其可塑性来增加授粉机会, 获得更高的适合度。     

钝叶柃不同性别花的花部形态与传粉特征比较

据有关资料记载,柃属(Eurya Thunb.)植物属于雌雄异株植物,目前仅在柃木(Eurya japonica Thunb.)中有过两性花的报道。近年的调查发现,钝叶柃(Eurya obtusifolia H.T.Chang)也有性别变异,存在两性花。在对其性别特征及功能研究的基础上,进一步跟踪了钝叶柃的开花和传粉过程,对不同性别花的花部形态和传粉特征进行了比较分析。在重庆市北碚区选取了4个样地,测定了花部形态、花朵朝向、花粉活力、柱头可授性、花粉对水的耐受性、单花花粉量和单花泌蜜体积等形态和传粉相关指标,并对其开花动态、传粉昆虫种类和昆虫传粉行为进行了仔细观察,还进行了套袋试验。结果发现钝叶柃不同性别花的花部形态和传粉特征既有一些共同点,又存在着明显差异,性别变异株则呈现出雌雄植株间的过渡特征。钝叶柃是一种花期短,花小而多,开花同步性高的植物,雌花和雄花色味相同。该植物的主要传粉方式为虫媒,主要传粉者为两种蜜蜂科昆虫,但风媒也在其传粉中起着一定作用。该植物不同性别花的主要差异有:1)雄花呈灯笼状,花瓣不反卷,雌花辐射状,花瓣反卷;2)雄花较雌花大;3)雄花倾向于垂直朝下,雌花倾向于斜向下朝向枝条末端;4)雌花寿命较雄花长。钝叶柃在开花和传粉上的许多特征都在一定程度上体现了其对雌雄异株性系统的适应。相应地,传粉者在不同性别植株上的行为也存在一定差异。钝叶柃不同性别花在形态上的差异是其周围各种生物因素及非生物因素共同作用的结果,其中传粉昆虫和雨水的选择可能在这些差异的塑造中起着重要作用。     

滩涂湿地入侵种互花米草植被覆盖度的高空间分辨率遥感估算

互花米草是沿海滩涂生态系统的重要入侵物种,其分布状况和覆盖度是湿地生态研究的重要参数和基础。以宁德三沙湾(三都澳)滩涂湿地为研究区,以SPOT6 6 m空间分辨率卫星影像为数据源,对互花米草分布和植被覆盖度进行研究,并与同期10 cm空间分辨率无人机影像进行比较验证。结果表明,影像覆盖区域内互花米草总面积为20.19 km~2,其中蕉城区互花米草分布较广,面积为9.63 km~2,占研究区互花米草总面积的47.70%。互花米草植被覆盖度整体上以40%-60%和60%-80%的中、高覆盖度分布为主,其分布面积分别为5.44 km~2和4.95 km~2,占互花米草总分布面积的26.92%和24.52%,而40%以下的低覆盖度和80%以上较高覆盖度分布相对较少。SPOT6遥感影像估算得到的互花米草植被覆盖度具有较好的精度,与无人机影像值之间的均方根误差RMSE为0.117,线性回归决定系数R~2为0.918,可用于滩涂湿地植被覆盖度分析。     

Trade-off between the biomass and number of flowers in Stellera chamaejasme along an elevation gradient in a degraded alpine grassland

权衡关系是植物生活史对策理论的基础, 花大小-数量的权衡关系对理解花的生物量分配具有重要的意义。该文利用实验生态学方法, 研究了祁连山北坡高寒退化草地4个不同海拔狼毒(Stellera chamaejasme)种群花大小与花数量间的关系。结果表明: 随着海拔升高, 草地群落的高度、密度和地上生物量均呈先升高后降低的倒U型分布, 狼毒花大小呈逐渐增大的趋势, 而花数量呈相反的变化趋势; 不同海拔样地狼毒花大小与花数量间的相关性存在差异, 海拔2700、2900和3000 m样地狼毒花大小和花数量之间均存在极显著的负相关关系(p < 0.01), 海拔2800 m样地二者之间存在显著的负相关关系(p < 0.05), 狼毒植株分配给花大小与花数量的资源间存在着“此消彼长”的权衡关系; 海拔2800 m样地是狼毒植株花大小与花数量权衡关系由低海拔的花数量多而单花生物量低向高海拔的花数量少而单花生物量高转变的区域。狼毒植株通过合理权衡花数量和花大小的资源配置, 以补偿在海拔梯度上不利因素对种群繁衍带来的影响, 从而实现种群的繁殖成功, 反映了毒杂草对异质性生境的表型可塑性机制。     

高寒退化草地狼毒种群不同海拔花大小-数量的权衡关系

权衡关系是植物生活史对策理论的基础, 花大小-数量的权衡关系对理解花的生物量分配具有重要的意义。该文利用实验生态学方法, 研究了祁连山北坡高寒退化草地4个不同海拔狼毒(Stellera chamaejasme)种群花大小与花数量间的关系。结果表明: 随着海拔升高, 草地群落的高度、密度和地上生物量均呈先升高后降低的倒U型分布, 狼毒花大小呈逐渐增大的趋势, 而花数量呈相反的变化趋势; 不同海拔样地狼毒花大小与花数量间的相关性存在差异, 海拔2700、2900和3000 m样地狼毒花大小和花数量之间均存在极显著的负相关关系(p < 0.01), 海拔2800 m样地二者之间存在显著的负相关关系(p < 0.05), 狼毒植株分配给花大小与花数量的资源间存在着“此消彼长”的权衡关系; 海拔2800 m样地是狼毒植株花大小与花数量权衡关系由低海拔的花数量多而单花生物量低向高海拔的花数量少而单花生物量高转变的区域。狼毒植株通过合理权衡花数量和花大小的资源配置, 以补偿在海拔梯度上不利因素对种群繁衍带来的影响, 从而实现种群的繁殖成功, 反映了毒杂草对异质性生境的表型可塑性机制。     

小兴安岭阔叶红松林木本植物种-面积关系

种-面积关系研究是了解植物群落结构的重要途径,是群落生态学的基本问题。不同的研究方法对种-面积关系影响很大。利用黑龙江省小兴安岭两个10.4 hm2样地和5个1.0 hm2样地的调查数据,采用移动窗口法确定各样地的最小取样面积,避免了巢式取样法及随机样方法的不足。并采用4种种-面积关系模型进行拟合,评价各关系模型的适合度。在此基础上,基于最小面积进行模拟随机取样,探讨取样大小对物种数估计精度的影响。研究结果表明:由于拟合曲线模型的适用性及曲线外推可靠性问题的存在,采用拟合曲线的方法所估计的最小面积与实际值偏差较大。实际调查得到的各样地最小面积40 m×40 m—45 m×45 m,说明小兴安岭地区阔叶红松林群落所需的最小面积基本一致,但各样地群落结构的差异却在对取样数量的要求上体现出来。其中丰林与大亮子河样地物种数分布相对均匀,所需最小样方数量较少;而方正与胜山样地物种数分布异质性较大,差异的机理还有待于进一步研究。     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林林窗分布格局及其成因

林窗数量特征及其空间分布格局对南亚热带森林生态系统的动态变化、物种共存及生物多样性的维持等具有重要意义。本文基于鼎湖山南亚热带常绿阔叶林20 ha动态监测样地2015年的植被调查数据,结合无人机航拍图像处理技术和地理信息系统,分析了样地内林窗的几何特征和空间分布格局。结果表明:该样地的林窗空隙率为13.72%,密度为35.75个/ha,平均面积38.37 m~2。具体特征有:(1)区域内林窗数量随林窗面积的增加呈负指数分布,整体表现为小林窗多、大林窗少的规律。(2)不同成熟度林分中,过熟林林窗平均面积大于成熟林;成熟林更能体现出小林窗多而大林窗少的特点。(3)各生境林窗分布与大样地整体表现出基本一致的规律,但低谷与其他生境差异显著,林窗平均面积、林窗空隙率等都大于其他生境,而山脊林窗也在林窗空隙率与林窗密度方面低于其他生境。(4)林窗面积和地形因子显著相关:与海拔和凹凸度呈显著负相关;与坡度和坡向呈显著正相关。据此提出建立利用无人机进行森林群落林冠变化与格局的监测体系,是实现林窗与林下群落动态变化同步监测的新手段。     

北黄花菜的开花物候及传粉特性研究

北黄花菜是百合科萱草属的优秀观赏植物材料,也是进行品种创新的极有价值的野生种质资源。该研究对野生环境中北黄花菜的开花物候与传粉特性进行了连续三年的追踪观测,探讨其开花进程和传粉机制。结果表明:(1)北黄花菜种群的开花物候只有1个高峰期;种群始花时间为5月末,盛花期为6月中旬,开花时间在30 d以上,单株花期为6～12 d;开花同步性指数(Si)分别为0.36、0.27和0.21,种群内个体开花时间重叠程度较低。(2)北黄花菜的开花数量与坐果数呈显著正相关(P<0.05),坐果数与单株花期长度呈极显著正相关(P<0.01),单株花期长度与始花时间呈显著负相关(P<0.05),表明北黄花菜开花数量越多,其坐果数越高。(3)北黄花菜的访花昆虫分属于4目10科共10种;各访花昆虫的访花时间和行为区别较大;主要的传粉昆虫有4种,其活动范围大,活动特点与北黄花菜午后开放的规律相匹配,能保证传粉效果;部分访花昆虫虽然活动范围小,但可以帮助植物进行自花授粉;两类访花昆虫的共同作用,使得北黄花菜的自然结实得到较大保障。上述结果可为北黄花菜的引种栽培和资源创新发挥实际作用。     

基于无人机和决策树算法的榆树疏林草原植被类型划分和覆盖度生长季动态估计

植被覆盖度是评估生态环境质量与植被生长的重要指标,也是全球众多陆面过程模型和生态系统模型中表达植被动态的重要参数。卫星遥感和地面测量是估算植被覆盖度的常见方法。然而,如何精确估计榆树疏林草原上木本、草本不同类型植被的覆盖度仍然具有挑战性。无人机飞行系统有效的补充了区域尺度低空间分辨率的卫星遥感影像与样地尺度实地调查之间的缺口,为精确的监测、评估疏林草原的植被动态提供了新途径。利用无人机监测平台和决策树算法构建了一套快速、准确、自动获取景观尺度植被类型和估算植被覆盖度的自动化工具,以浑善达克沙地榆树疏林草原为对象,应用无人机监测平台对榆树疏林草原长期定位监测大样地2017年生长季植被状况进行7次监测。结果表明:1)无人机植被监测平台数据飞行高度100 m,获取的样地数字正射影像空间分辨率为2.67 cm/像元,远高于高分卫星影像,利用决策树算法基于数字正射影像可以实现自动划分榆树疏林草原木本和草本植被类型和估算植被覆盖度; 2)生长季内榆树疏林草原木本植被覆盖度为(19±2)%,草本植被覆盖度为(50±8)%,植被总覆盖度为(69±9)%,相对于木本植被,草本植被生长季内盖度变幅较大; 3)在整个生长季中,木本植被和草本植被对植被总覆盖度的平均贡献率分别为27%和73%,草本植被对植被总盖度的贡献远大于木本植被,榆树疏林草原植被的盖度主要受草本植被的影响。本研究证明无人机监测平台是一种高效、准确的植被监测工具,结合机器学习算法,实现了景观尺度植被类型的自动划分和不同类型植被覆盖度快速获取;在浑善达克沙地榆树疏林草原地区首次获取了木本植被和草本植被覆盖度的生长季动态。该平台未来可应用于各种类型生态系统植被类型划分、监测和评估。