青藏高原东缘亚高山针叶林碳氮磷生态化学计量特征

为深入理解针叶林生态系统植物叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其内在相互关系,该研究以青藏高原东缘亚高山岷江冷杉(Abies faxoniana)林(针叶林Ⅰ)、云杉(Picea asperata)林(针叶林Ⅱ)、油松(Pinus tabuliformis)林(针叶林Ⅲ)为研究对象,测定了3种林分针叶、灌木、草本和土壤的碳、氮、磷含量及其比值。结果表明：(1)3种针叶林植物叶片C、N含量表现为草叶>针叶>灌叶>土壤;C∶N、C∶P、N∶P表现为灌叶最高、针叶和草叶次之,土壤最低。其中C、N、P含量均表现为云杉林>冷杉林>油松林;同一针叶林不同组分C、N、P含量均表现为草叶>针叶>灌叶。(2)不同针叶林C∶N和C∶P均表现出油松林>冷杉林>云杉林,而叶片C∶N、C∶P均表现为灌叶>针叶>草叶。(3)针叶林植物叶片N与P含量呈显著正相关关系,针叶与灌叶的C含量、针叶 灌叶 草叶之间的N、P含量以及C∶N、C∶P均呈显著正相关关系;针叶的C含量与其自身的N、P含量呈极显著负相关关系,针叶与土壤TP和N∶P、灌叶与土壤TP含量、草叶与土壤N∶P均呈显著负相关关系,体现了营养元素在针叶林针叶、灌叶、草叶和土壤之间的相互循环和转移。研究认为,青藏高原东缘亚高山针叶林植物生长受N限制,该区域土壤有机质的矿化作用较慢,在针叶林的保护和经营过程中,要加大对林下植被的保护,提高土壤肥力,从而达到维护森林长期生产力的作用。     

青藏高原东缘主要针叶树种叶片N、P回收效率

理解叶片养分回收效率特征对认识森林生态系统养分循环过程和植物养分利用策略具有重要意义。本研究采集了青藏高原东缘24种优势针叶树种叶片和凋落物样品,结合土壤N、P含量和气候数据(年均温、年降水),分析了该区域针叶树种叶片N、P回收效率特征与分布规律。结果表明:(1)亚高山森林针叶树种叶片N回收效率略高于P回收效率,表明该区域针叶树种生长更多地受N限制;(2)不同属针叶植物叶片N、P回收效率具有明显差异,其中,以松属叶片N、P回收效率最高;(3)叶片N、P回收效率沿环境梯度表现出相似的变化规律,二者随海拔增加而显著下降,而随年均温增加而显著增加;(4)叶片N、P回收效率随土壤N、P含量增加而显著下降,表明植物可通过提高叶片养分回收效率以降低植物生长对土壤养分限制依赖性。本研究从养分回收效率这一视角,丰富和提升了对多变环境下高寒植物生态适应策略和养分储存机制的认知水平。     

青藏高原东缘主要针叶树种叶片碳氮磷化学计量分布格局及其驱动因素

理解植物叶片化学计量特征及其驱动因素对认识植物种群分布规律及预测植物对环境变化响应具有重要意义。该研究采集了青藏高原东缘针叶林84个样点共29种主要针叶树种叶片,探讨该区域常绿针叶树种叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征和分布格局及其驱动因素。结果表明:(1)在科和属水平上,不同针叶树种叶片C、N含量和C:N差异显著;叶片N:P 14,表明该区域针叶树种主要受N限制。(2)叶片N、P含量在环境梯度上表现出一致的分布规律:均呈现出随纬度和海拔增加而显著降低,随年平均气温(MAT)和年降水量(MAP)增加而显著增加的趋势;而叶片C含量与纬度、海拔、MAT和MAP均未表现出显著相关性。(3)叶片C:N、C:P呈现出与N、P含量变化相反的分布格局:均随纬度和海拔增加而显著增加,随MAT和MAP增加而显著降低;而叶片N:P与海拔、MAT和MAP均无显著相关性。(4)进一步分析表明,叶片C、N、P含量及其化学计量比的主要驱动因素不尽相同。具体而言:土壤特性是叶片C含量和N:P变异的主要驱动因子,而叶片N、P含量和C:N、C:P的变异主要由气候因素决定。总之,该区域针叶树种叶片化学计量沿环境梯度的变异规律有力地支持了温度生物地球化学假说,在一定程度上丰富了对环境变化下植物叶片化学计量分布格局及其驱动机制的认识。     

近40年青藏高原生态格局演变及其驱动因素

20世纪80年代至今近40年间,青藏高原自然与人工生态系统发生了广泛而深刻的变化,作为我国重要的生态屏障,亟需对其生态系统格局演变过程及其驱动因素进行系统定量的解析。本研究利用1980年至2018年间8期遥感解译土地利用与覆被数据,将青藏高原9类主要生态系统类型,森林、灌丛、草地、农田、城镇、水体与湿地、冰川、裸地、荒漠,依其主要构成组分,划分为以植被为主体的自然生态系统（森林、灌丛、草地）、以无机环境为主体的自然生态系统（水体与湿地、冰川、裸地、荒漠）,以及人工生态系统（农田、城镇）共三大类。统计分析表明1980至2018年的近40年来,青藏高原以植被为主的自然生态系统面积约占61.9%,其中草地生态系统变化率较大,局部年际变化逾30%/10a,草地灌丛面积扩张明显,最高可达约7%/10a。此外,青藏高原喜马拉雅山脉附近的冰川消减较快,下降速率约达25%/10a。青藏高原东缘向西城镇扩张明显,城镇面积占比增加约40%。研究还对气温和降水计算其变化速率,量化驱动生态系统演变的外部气候环境的时空动态特征,结合地理环境变量、人类活动强度、土壤侵蚀度、生物丰度等综合的驱动因素指标,建立多层级结构方程模型。研究发现,以植被为主的自然生态系统变化速率与气温、降水的变化速率呈现显著负相关,以无机环境要素为主的自然生态系统与气候因子的变化速率呈现显著正相关,人工生态系统则与外部环境因素耦合关系不强,结果表明青藏高原森林、灌丛、草地一类自然植被生态系统与环境变化之间呈现负反馈的保守性耦合关系,相比较水体与湿地、冰川、裸地和荒漠生态系统来讲,具有更强的韧性,因此保护区域自然植被将有利于维护青藏高原整体的生态屏障功能。     

中国毛竹林碳氮磷生态化学计量特征

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程与功能的重要特征, 开展种群生态化学计量学研究可以细化植物种群化学计量学内容, 确定限制植物生长的元素类型, 同时为大尺度模型的发展提供数据基础。为阐明我国毛竹(Phyllostachys edulis)林C、N、P化学计量学特征, 通过对毛竹主要产区文献数据的搜集整理与分析, 探索我国毛竹林“植物-土壤-凋落物”系统C、N、P及C:N、C:P、N:P生态化学计量特征, 以及不同组分生态化学计量特征与经纬度之间的关系。结果表明: 1)我国毛竹林叶片C含量为478.30 mg·g^-1, N含量为22.20 mg·g^-1, P含量为1.90 mg·g^-1, C:N为26.80, C:P为299.60, N:P为14.40; 毛竹林0-20 cm土层C含量为21.53 mg·g^-1, N含量为1.66 mg·g^-1, P含量0.41 mg·g^-1, C:N为14.20, C:P为66.74, N:P为4.28; 毛竹凋落物C含量为438.49 mg·g^-1, N含量为13.39 mg·g^-1, P含量为0.86 mg·g^-1, C:N为22.53, C:P为665.67, N:P为22.55。2)毛竹林“植物-土壤-凋落物”系统中, C:N表现为: 叶片>凋落物>土壤, C:P和N:P均表现为: 凋落物>叶片>土壤, 叶片N、P再吸收率分别为39.68%和54.74%, 我国毛竹林生长发育总体上可能受到P限制或者N和P两种元素的双重限制。3)纬度梯度: 叶片N含量、N:P随纬度增加而增加, C:N随纬度增加而降低。经度梯度: 叶片N:P随经度增加而增加, P含量、C:N随经度增加而降低; 土壤C:N随经度增加而增加, N含量随经度增加而降低; 凋落物N含量随经度增加而降低。4)叶片N含量与年平均气温和年降水量均存在明显负相关关系, 但对温度的响应比降水更敏感, 叶片N含量与纬度呈正相关关系, 支持“温度-植物生理假说”, 反映了植物对自然环境的适应。     

尤溪天然米槠林植物碳氮磷的化学计量特征及其分配格局

以福建尤溪的天然米槠[Castanopsis carlesii(Hemsl.) Hayata]林乔木层、灌木层和草本层的26个主要优势种为研究对象,分析了植物不同器官的C、N和P含量及其比值的差异及相关性,并对不同器官C、N和P含量在不同层次间的分布特征进行了研究.结果显示:同一器官中均为C平均含量最高、P平均含量最低;其中,叶片中C、N和P含量分别为344.95 ～ 486.15、6.26 ～ 19.50和0.18 ～0.62 mg·g-1,C/N、C/P和N/P比分别为22.52 ～61.21、696.64～2 589.72和11.38 ～58.94;根系中的C、N和P含量分别为277.95 ～458.30、1.41 ～12.73和0.13 ～0.44mg·g-1,C/N、C/P和N/P比分别为34.63 ～296.17、731.45 ～3 372.69和8.81 ～34.41;乔木层和灌木层植物枝条中C、N和P含量分别为407.75 ～473.75、3.10 ～7.39和0.09～0.61 mg·g-1,C/N、C/P和N/P比分别为57.43 ～148.15、776.64～5 054.44和7.05 ～48.11;乔木层植物树干中的C、N和P含量分别为432.56 ～463.32、2.67 ～6.35和0.16 ～0.31 mg·g-1,C/N、C/P和N/P比分别为68.12 ～167.73、1 494.58 ～2 860.63和11.35 ～29.06.乔木层植物的不同器官按C含量由高至低依次排序为叶片、枝条、树干、根系,按N和P含量由高至低依次排序为叶片、枝条、根系、树干;灌木层植物的C含量在枝条中最高、根系中最低,N和P含量在叶片中最高、枝条中最低;而草本层植物地上部分的C、N和P含量均高于地下部分.除根系中的N含量与P含量呈极显著正相关外,同一器官的C、N和P含量间均无显著相关性,但与C/N、C/P和N/P比值间大多有极显著的相关性.不同器官的C、N和P含量也因植物所处层次的不同而异,其中乔木层植物叶片中均最高、草本层植物叶片中均最低;乔木层植物全株的C含量最高、N含量最低,草本层植物全株的N含量最高、C含量最低,各层植物全株的P含量比较接近.研究结果表明:尤溪天然米槠林内植物叶片的C、N和P含量均偏低,P缺乏很可能是限制该林分植物生产力的最重要元素.     

喀纳斯天然林乔灌草叶片及土壤碳氮磷化学计量特征

研究森林植被与土壤碳(C)氮(N)磷(P)化学计量关系是理解生态系统各组分的相互作用和探究植物的生长状况及生态适应性的关键。阿尔泰山天然林是我国北方典型的泰加林,在区域水汽、养分循环和多样性维持等方面发挥了重要作用。以喀纳斯天然林30种乔灌草植物及其生境为对象,运用方差分析、相关分析、冗余分析等方法研究植物叶片及土壤的化学计量特征及其相互关系,揭示喀纳斯天然林乔木、灌木和草本环境适应性的异同。结果显示：30种植物叶片C、N、P的平均含量分别为496.66 g/kg、23.87 g/kg、3.67 g/kg;叶片C∶N、C∶P、N∶P分别为26.52、160.91、6.74。不同生活型植物叶片C、N、P含量及其计量比间显著差异。其中C含量大小顺序为乔木>灌木>草本(P<0.05),N含量大小顺序为草本>灌木>乔木(P<0.05),灌木和草本之间叶片P含量差异不显著(P>0.05),但均显著高于乔木叶片P含量(P<0.05)。叶片C∶N和C∶P大小顺序均为乔木>灌木>草本(P<0.05),乔木和灌木叶片N∶P不存在显著差异(...     

大兴安岭典型森林沼泽植物叶片和细根碳氮磷化学计量特征

探究大兴安岭典型森林沼泽不同植物叶片和细根生态化学计量特征,能够为进一步认识高纬度气候敏感生态系统养分利用策略和物质循环过程提供依据。对大兴安岭地区兴安落叶松-苔草、兴安落叶松-笃斯越桔-藓类和兴安落叶松-杜香-泥炭藓3种典型森林沼泽19种优势和亚优势维管植物叶片和细根碳氮磷计量特征(C∶N∶P)进行比较,分析不同森林沼泽类型、植物生长型和菌根类型叶片和细根C∶N∶P差异,通过标准化主轴回归分析叶片与细根C∶N∶P的关系。结果表明: 叶片C∶N∶P在种间水平具有最大的变异(42.5%～84.6%),且叶片和细根种间变异大小均为N∶P>C∶N>C∶P。土壤养分和水分含量较高的兴安落叶松-苔草沼泽叶片与细根C∶N和C∶P值较低,且3种森林沼泽植物叶片和细根N∶P均小于10,受N限制。草本植物叶片C∶P和细根C∶N、C∶P显著低于木本植物。外生菌根和杜鹃花类菌根植物叶片和细根C∶N和C∶P高于丛枝菌根和无菌根植物,且杜鹃花类菌根植物叶片和细根C∶P显著高于外生菌根植物。不同森林沼泽、生长型、菌根类型植物叶片和细根C∶N和C∶P差异明显,而N∶P相对稳定。森林沼泽植物叶片与细根C∶N、C∶P和N∶P呈线性正相关,植物地上与地下部分在生态化学计量特征上存在协同。     

三江源地区高寒湿地土壤微生物生物量碳氮磷及其化学计量特征

微生物生物量及其化学计量特征是土壤养分循环的重要参数, 对预测气候变化和提高模型准确性及理解陆地生态系统养分循环都起到重要作用。为了明晰高寒生态系统土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)浓度及其化学计量特征, 该研究通过在三江源区高寒湿地连续两年的野外调查和室内培养, 分析了50个样点的数据, 探究三江源高寒湿地MBC、MBN、MBP浓度及其化学计量特征, 明确了土壤理化特性和微生物群落特征对其影响。结果表明: (1)三江源高寒湿地MBC、MBN和MBP浓度分别为105.11、3.79和0.78 mmol·kg^-1, MBC:MBN、MBC:MBP、MBN:MBP和MBC:MBN:MBP分别为50.56、184.89、5.42和275:5:1。高寒湿地土壤的MBC浓度显著高于高寒草甸土壤, 而MBN和MBP浓度在高寒湿地和高寒草甸土壤之间没有显著差异; 高寒湿地土壤的MBC:MBN和MBC:MBP显著高于高寒草甸土壤, 而MBN:MBP在高寒湿地和高寒草甸土壤之间差异不显著。(2)土壤理化特性与MBC、MBN和MBP浓度具有显著相关性。土壤含水率与MBC:MBN和MBC:MBP存在显著负相关关系, 而土壤密度与MBC:MBN和MBC:MBP浓度存在显著正相关关系, 土壤全氮含量和MBC:MBP存在显著负相关关系, 而与MBC:MBN的相关关系不显著。土壤理化特性对MBN:MBP的影响不显著。(3)整体而言, 微生物群落结构与MBC、MBN和MBP浓度之间存在显著的相关性。微生物群落结构和MBC:MBN、MBC:MBP的关系是相似的, 总磷脂脂肪酸(PLFA)含量、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、细菌、放线菌、丛枝菌根真菌浓度和其他PLFA含量与MBC:MBN和MBC:MBP存在显著负相关关系, 而真菌:细菌与MBC:MBN和MBC:MBP之间存在显著正相关关系, 真菌浓度与MBC:MBN和MBC:MBP之间的相关关系不显著。除丛枝菌根真菌外, MBN:MBP与微生物群落结构均无显著相关关系。     

基于叶片和土壤酶化学计量的川西亚高山岷江冷杉林养分限制海拔变化规律

氮(N)和磷(P)养分有效性是制约森林生态系统林分生产力与碳汇功能的关键要素,但目前对多变环境下森林生态系统养分限制特征还缺乏充分的科学认识。山地生态系统的气候、植被和土壤等环境因子沿海拔的垂直变化格局为深入认识森林养分限制及其驱动因素提供了天然的实验平台。该研究以青藏高原东缘典型的川西亚高山针叶林——岷江冷杉(Abies faxoniana)林为研究对象,通过沿巴朗山2 850–3 200m海拔梯度的多点取样,从植物叶片N、P养分含量、化学计量变化和地下微生物胞外酶化学计量学的角度,分析了海拔梯度下该区域森林养分限制特征变化规律及其主要驱动因素。结果表明:1)随海拔升高,叶片N、P含量降低而N:P由12.33升高至15.00,表明随海拔升高该区域针叶林叶片生长由N限制转化为N-P共同限制,且P限制随海拔升高而表现出增强趋势;2)矢量模型分析发现不同海拔下根际土壤微生物胞外酶化学计量矢量角度均>45°,且随海拔升高呈上升趋势,表明该区域微生物受P限制,且海拔越高土壤微生物P限制越强;3)进一步通过Pearson相关分析和路径分析表明,海拔引起的气温变化是驱动岷江冷杉林生态系统养分...     

Seasonal dynamics of leaf C,N and P stoichiometry in plants of typical steppe in Nei Mongol,China

分析植物叶片(C)、氮(N)、磷(P)含量及其比值的季节动态, 不仅有助于认识植物生长发育和养分吸收利用等生理生态过程, 也有利于认识植物化学计量的动态平衡关系。该文选择内蒙古典型温带草原18种常见植物, 在生长季的6-9月, 每半月一次进行连续采样, 在此基础上分析了叶片C、N、P含量及其比值在生长季内的变化。主要结果: 1)植物叶片C、N、P含量及其比值的季节性变化在不同功能类群间不同步, 其中叶片N、P含量的季节变化体现了明显的稀释作用。2)叶片C、N、P含量及其比值在不同功能类群间差异显著, 单子叶、多年生禾草类的叶片N、P含量显著低于双子叶和多年生杂类草植物, 而其叶片C:N、C:P则高于双子叶和多年生杂类草植物。3)叶片N、P含量显著正相关, 叶片C:N和C:P分别与N和P含量显著负相关, 可能体现了植物体内营养元素间的内在耦合机制。4)叶片N含量与C:N, 叶片P含量与C:P以及叶片N含量与P含量均呈现等速生长关系, 且等速生长关系在生长季保持稳定。     

青藏高原东缘常见阔叶木本植物叶片性状对环境因子的响应

叶片性状-环境关系对于预测气候变化对植物的影响至关重要。该研究以青藏高原东缘常见阔叶木本植物为研究对象, 从47个样点采集了332个物种共666个种群的叶片, 测量了15个叶片性状, 调查了该区域木本植物叶片性状的变异程度, 并从种内和种间水平探讨了叶片性状对环境的响应及适应策略。结果表明, 反眏叶片大小的性状均具有较高的变异, 其中, 叶片面积是变异程度最大的性状。除气孔密度外, 大多数叶片性状与海拔显著相关。气候是叶片性状变异的重要驱动因素, 3.3%-29.5%的叶片性状变异由气候因子组合解释。其中, 气温对叶片性状变异解释度最高, 日照时间能解释大部分叶片性状的变异, 而降水量对叶片性状变异的解释度相对较小。与环境(海拔和气候因子)显著相关的叶片性状在种内明显少于种间水平, 可能是植物性状之间的协同变化与权衡使种内性状变异比较小, 从而减弱了种内叶片性状与环境因子的相关性。研究结果总体表明,叶片性状与木本植物对环境的适应策略密切相关, 植物通过选择小而厚的叶片和较短的叶柄以适应高海拔的 环境。     

Stoichiometric characteristics of carbon,nitrogen and phosphorus of Sibiraea angustata shrub on the eastern Qinghai-Xizang Plateau

Aims Little is known about the stoichiometric characteristics of carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) in plateau shrubs across China. Sibiraea angustata is a typical and representative shrub species on the eastern Qinghai- Xizang Plateau, and exploring its C, N and P distribution patterns and stoichiometric properties in different organs (including root, shoot, leaf, twig and fruit) would help us better understand the mechanisms of C, N and P cycling and balance in the S. angustata dominated shrub ecosystem.
Methods Sixteen sampling sites were selected on the eastern Qinghai-Xizang Plateau by the stratified sampling method. The height and coverage of the dominant shrubs, latitude, longitude and altitude of the sites were recorded. Three 5 m × 5 m plots were selected at each site. At least 128 biological samples of plant organs of S. angustata were collected and measured, respectively. The C and N concentrations of plant samples were analyzed using an elemental analyzer (2400 II CHNS). The P concentration was analyzed using the molydate/ascorbic acid method after H₂SO₄-H₂O₂ digestion.
Important findings The C, N and P concentrations of different organs followed the order of: shoot (495.07 g·kg^-1) > twig (483.37 g·kg^-1) > fruit (480.35 g·kg^-1) > root (468.47 g·kg^-1) > leaf (466.33 g·kg^-1); leaf (22.27 g·kg^-1) > fruit (19.74 g·kg^-1) > twig (7.98 g·kg^-1) > shoot (4.54 g·kg^-1) > root (4.00 g·kg^-1) and fruit (2.85 g·kg^-1) > leaf (1.92 g·kg^-1) > twig (0.96 g·kg^-1) > root (0.52 g·kg^-1) > shoot (0.45 g·kg^-1), respectively. The ranges of the coefficient of variation (CV) for C, N and P concentrations were 1.71%-4.44%, 14.49%-25.50% and 11.46%-46.15%, respectively. Specifically, the C concentration was relatively high and stable, and the maximum CV values for N and P were found in roots. The N:P value of different organs varied from 7.12-12.41 and the minimum CV for N:P was found in twig, which indicated that N:P in twig had higher internal stability. In addition, correlation analysis indicated that the C concentration was significantly negatively correlated with N and P concentrations and correlation coefficients were -0.407 and -0.342, respectively. However, N concentration had dramatically positive correlation with P concentration and the correlation coefficient was 0.814. These results also could indicate that the C, N and P stoichiometric characteristics in the S. angustata shrub accorded with the homeostatic mechanism and growth rate hypothesis to some extent, the distributions of C, N and P concentrations were closely related to the function of the organs and it should be prudent to use ecological stoichiometric ratios to judge the condition of nutrient limitation at the species level.     

亚高山草甸植物群落物种多样性与群落C、N、P生态化学计量的关系

通过测定祁连山东部亚高山草甸256个群落样方的群落物种数和地上植物的C、N、P元素含量, 探究了该地区高产草地和低产草地植物群落物种多样性与植物群落C、N、P生态化学计量特征的关系。结果表明: 高产样地植物群落C、N、P含量的平均值分别为53.05%、1.99%、0.22%; 而低产样地植物群落C、N、P含量的平均值分别为52.51%、2.28%、0.19%。高产和低产样地植物群落C、N、P元素含量均呈现显著差异。高产样地上植物群落的物种数与N含量和N:P呈显著正相关关系, 与C:N呈显著负相关关系, 但与C、P含量和C:P无明显相关关系; 低产样地上植物群落的物种数与N、P含量呈极显著负相关关系, 与C:N和C:P呈显著正相关关系, 但与C含量和N:P无明显相关关系。说明高产草地和低产草地植物群落物种多样性与养分元素化学计量特征显示出一定的分异性, 高产样地上植物群落的物种数主要受N含量的限制, 与N含量呈正相关关系; 低产样地上植物群落的物种数则受N、P含量共同限制, 与N、P含量呈负相关关系。     

Effects of environmental factors on gross caloric values of three life-forms aquatic plants on the Qinghai-Xizang Plateau,China

Aims Gross caloric value (GCV) reflected plants’ capability of converting solar energy. It provided a reliable indicator of plants’ adaptations to environments in perspective of energy conversion and fixation. The aims of this study were (1) to illustrate the characteristics of GCV of aquatic plants on the Qinghai-Xizang Plateau, (2) to explore the geographical and environmental patterns and (3) to discuss the underlying mechanisms in forming the patterns.
Methods In July and August 2015, we collected 533 samples of aquatic plants’ leaves in 143 field sites on the Qinghai-Xizang Plateau, and measured their GCV using SDACM-4000 oxygen bomb calorimeter. Together with mean annual temperature (MAT) of climatic factor and properties of water body, this study compared the differences of GCV among submerged, emergent and floating-leaved plants by analysis of variance (ANOVA) and Tukey’s HSD. We further regressed GCV of submerged and emergent plants against geographical and climatic factors and properties of water body by simple regression to explore the relative effects of environmental factors on GCV.
Important findings On the Qinghai-Xizang Plateau, the mean GCV was (15.95 ± 3.90) kJ·g^-1. Among the three life forms, the rank of GCV was the emergent plants (18.10 kJ·g^-1) > the floating-leaved plants (16.77 kJ·g^-1) > the submerged plants (14.31 kJ·g^-1). With an increasing latitude, the GCV of emergent and submerged plants increased. Only GCV of emergent plants decreased with increasing altitude and temperature. The GCV of emergent and submerged plants increased with increased water salinity. Dissolved oxygen had significant negative effects on emergent plants, while pH value had no significant effects.     

Morphological traits and physiological characteristics in drought tolerance in 20 shrub species on the Qinghai-Xizang Plateau

Aims Providing indispensably theoretical evidence for establishing indices of evaluation on drought tolerance in shrubs, and screening for tree species that are drought tolerant for afforestation in arid regions or for matching their characteristics with suitable habitat conditions are the key to vegetation restoration in the Qinghai-Xizang Plateau. However, these issues are not adequately addressed in recent research due to lack of systematic methods. Therefore, our objective was to make a comprehensive evaluation on drought tolerance in 20 shrub species collected from different areas in Qinghai-Xizang Plateau, and to study their underlying mechanisms in drought tolerance.
Methods We made measurements on variables depicting root characteristics, including the root length (TRL), surface area (TRSA), volume (TRV), and tips number (TRTN) of all roots, the root length (FRL), surface area (FRSA), volume (FRV), and tips number (FRTN) of fine roots (d≤2 mm), and derived plant characteristic indices including thickness of cuticle (CT), thickness of palisade tissue (TPT), thickness of spongy tissue (TST), TPT/TST, thickness of leaf (LT), palisable tissue cell density, and tissue structural tense ratio (CTR = TPT/LT × 100%) and spongy tissue loosened ratio (SR = TST/LT × 100%) of leaf anatomical structure, root to shoot ratio (RSR), leaf transpiration rate (T_r), instantaneous water use efficiency (WUE_i), and carbon isotopic composition (δ¹³C) of the 20 shrub species through field experiments. Correlation analysis and principal component analysis were performed on the 19 variables and indices.
Important findings Different shrubs had different mechanisms of drought tolerance. In this study, the character- istics of drought tolerance were mainly categorized into 6 types, involving modifications of (1) root systems, (2) leaf anatomical structure, (3) leaf pattern, and (4) biomass allocation, or via (5) low water-consumption and (6) high WUE_i. Different genera or different tree species within the same genus clearly differed in drought tolerance. The species of the genus Hippophae were relatively poorly tolerant to drought, whereas several shrubs including Potentilla fruticosa, Berberis julianae, Caragana arborescens, Spiraea salicifolia and Hippophae rhamnoides ssp. mongolica occurred to be more drought tolerant than other shrub species investigated in this study. On the other hand, there were highly significant correlations among the characteristics of root systems and among characteristics of leaf anatomical structure. The results of principal component analysis on 19 variables and indices showed that TRL, TRSA, TRV, TRTN, FRL, FRSA, FRV, FRTN, CT, TPT, TST and WUE_i could be effective indicators of drought tolerance of shrubs in the Qinghai-Xizang Plateau. In addition, the drought tolerance of shrubs had a close connection with their origin of collections; the shrubs collected from Xining prefecture in Qinghai Province were more drought tolerant than those from Tianshui Prefecture in Gansu and Lasa Prefecture in Xizang.     

Effects of N addition on ecological stoichiometric characteristics in six dominant plant species of alpine meadow on the Qinghai-Xizang Plateau,China

以青藏高原高寒草甸为研究对象, 通过人工氮肥添加试验, 研究6个群落优势种在不同施氮(N)水平下叶片碳(C)、N、磷(P)元素含量的变化以及生态化学计量学特征。结果表明: 自然条件下, 6个物种叶片N、P质量浓度存在显著的差异, 表现为: 黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)最高, 为24.5和2.51 g·kg^-1, 其叶片N含量低于而P含量高于我国其他草地的豆科植物; 其余5个物种叶片N、P质量浓度分别为11.5-18.1和1.49-1.72 g·kg^-1, 嵩草(Kobresia myosuroides)叶片N含量最低, 垂穗披碱草(Elymus nutans)叶片P含量最低, 与我国其他区域的研究结果相比, 其叶片N和P含量均低于我国其他草地非豆科植物。随氮素添加量的增大, 6种群落优势种叶片的C和P含量保持不变; 其他5种植物叶片N含量显著增加, 黄花棘豆叶片N含量保持不变。未添加氮肥时, 6种植物叶片N:P为7.3-11.2, 说明该区植物生长更多地受N限制。随N添加量的增加, 除黄花棘豆外, 其他5种植物叶片N:P大于16, 表现为植物生长受P限制。综合研究表明, 青藏草原高寒草甸植物叶片N含量较低, 植物受N影响显著, 但不同物种对N的添加反应不同, 豆科植物黄花棘豆叶片对N添加不敏感, 其他5个物种叶片全N含量随着N添加量的升高而增加, 该研究结果可为高寒草甸科学施肥提供理论依据。     

青藏高原及周边高山地区的植物繁殖生态学研究进展

青藏高原及周边高山地区孕育了极为丰富的植物多样性资源, 研究该地区植物如何顺利完成繁殖过程有助于我们理解植物对典型高山环境的进化和适应机制。该文综述了青藏高原地区高山植物在资源分配、繁殖方式、花部特征演化等方面的研究进展, 包括全球气候变化对植物繁殖特征的影响, 以及一些新技术和新方法在本研究领域的应用。在高山地区限制性环境中, 随海拔升高, 繁殖分配通常表现出增大的趋势, 其中投入到雄性资源的比例上升, 但具体的资源分配模式还要取决于植株的交配系统、个体大小、生活史特征、遗传特性以及环境中的资源有效性等。面对资源和传粉的双重限制, 植物在不同繁殖方式之间存在权衡, 当传粉者稀少时, 克隆繁殖和自交有利于繁殖保障; 而有性繁殖和异交能够提高种子的质量和后代的遗传多样性, 从而在复杂多变的气候条件下有利于种群的维持。因此, 不同繁殖方式的结合以及泛化的传粉互作网络可能是应对高山限制性环境的最优选择。花部特征的演化主要受到当地传粉者的选择压力, 但是外来传粉者、植食者、盗蜜者以及非生物环境(如温度、雨水和紫外辐射等)对花部性状的影响越来越受到重视。近年来, 青藏高原因其脆弱性和对气候变化的高度敏感性而在全球气候变化研究中备受关注, 以全球变暖和氮沉降增加为显著特征的全球气候变化正在直接或间接地影响着该地区高山植物的繁殖特征。气候变化影响植物和传粉者的物候并引起物种的迁移, 最终将导致植物与传粉者的时空不匹配。植物通过改变花部特征(花展示、花冠结构、花报酬的数量和质量)来响应气候变化, 这可能会改变其传粉者的类型、数量和访花行为, 从而最终影响植物的繁殖成功。3D打印和高通量测序等新技术和新方法的应用有助于促进植物繁殖生态学研究的进一步发展。3D打印的花能够精确控制其形态构造, 可以用于研究精细的花部特征变化对于传粉者行为的影响, 在此基础上与人工饲养的传粉者结合使用, 有助于进一步研究传粉者介导的花部特征演化。随着高通量测序技术的发展, 植物繁殖生态学领域, 尤其是花部特征演化的许多重要问题的潜在机制得以深入研究。该文最后提出了目前研究中需要注意的问题以及值得深入研究的发展方向。