油蒿叶片资源利用效率变化及其影响因素

植物资源(光、氮、水分)利用效率是反映生态功能适应气候变化的关键指示,然而鲜有研究综合考虑植物资源利用效率间的相对变化及其调控机制。选取宁夏盐池毛乌素沙地优势物种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,于2017-2019年生长季对油蒿光合生理参数和环境因子进行原位监测,实验室测定叶片比叶面积(SLA)和叶氮含量(LNC),分析叶片光利用效率(LUE)、水分利用效率(WUE)、氮利用效率(NUE)的相对变化特征及其生物和非生物影响因子,探讨油蒿叶片资源利用效率对环境的响应。结果显示:油蒿LUE和NUE的季节变化趋势基本一致,两者呈正相关(R²=0.17;P<0.01),且皆与WUE季节变化不同,无显著关系(P>0.05),WUE波动幅度最高(CV=48%),NUE最低(CV=39%);研究期间LUE、WUE和NUE月均值基本在夏季出现高峰值,分别为0.12 mol/mol,104.02 μmol/mol和11.49 μmol g^-1 s^-1。土壤含水量(SWC)>0.09 m³/m³,叶片资源利用效率不受其影响,而SWC<0.09 m³/m³,WUE和SWC关系为二次函数;SWC调节土壤氮含量(N_soil)和光合有效辐射(PAR)对叶片资源利用效率的影响。叶片资源利用效率与LNC无显著相关性;SLA与LUE显著负相关(P<0.01),与NUE显著正相关(P<0.01),与WUE相关性不显著(P>0.05)。LUE主要受SLA和N_soil影响,NUE主要受SLA和SWC影响,SWC和N_soil还可通过SLA和LNC间接影响LUE和NUE。结果表明水分和土壤氮含量是限制油蒿叶片资源利用效率的主要非生物因子,比叶面积则是调控其资源利用效率的关键生物因子,是深入探究荒漠植物群落对环境响应策略的重要补充。     

古尔班通古特沙漠白梭梭枝干光合及其影响因素

植物枝干光合（P_g）固定其自身呼吸所释放的CO₂，有效减少植物向大气的CO₂排放量。以古尔班通古特沙漠优势木本植物白梭梭（Haloxylon persicum）为研究对象，利用LI-COR 6400便携式光合仪与特制光合叶室（P-Chamber）相结合，观测白梭梭叶片、不同径级枝干的光响应及光合日变化特征；同时监测环境因子（大气温湿度、光合有效辐射、土壤温度及含水量等）与叶片/枝干性状指标（叶绿素含量、含水量、干物质含量、碳/氮含量等），揭示叶片/枝干光合的主要影响因子；采用破坏性取样，量化个体水平上叶片与枝干的总表面积，阐明枝干光合对植株个体碳平衡的贡献。研究结果显示：（1）白梭梭叶片叶绿素含量是枝干叶绿素含量的12-16倍，各径级枝干叶绿素含量差异不显著；（2）枝干光饱和点低于叶片，枝干不同径级（由粗至细），暗呼吸速率和枝干光合逐渐减小；（3）光合有效辐射、土壤含水量和空气温湿度是影响叶片光合的主要因子，对枝干光合无显著影响；（4）枝干光合可以固定其自身呼吸产生CO₂的73%，最高可达90%，枝干光合固定CO₂约占个体水平固碳量的15.4%。研究结果表明，忽视枝干光合的贡献来预测未来气候变化背景下荒漠生态系统碳过程，可能存在根本性缺陷，并且在估算枝干呼吸时，需要考虑枝干是否存在光合作用，以提高枝干呼吸的准确性。     

3种荒漠植物光合及叶绿素荧光对干旱胁迫的响应及抗旱性评价

利用盆栽试验结合人工浇水后自然耗水的方法测定干旱胁迫对梭梭、白刺、沙蒿3种荒漠植物叶片水分、光合及叶绿素荧光参数的影响,探讨各指标在干旱胁迫过程中的变化特征、响应机制及其与土壤水分的定量关系,并用隶属函数法对其进行抗旱性排序。结果表明：(1)3种植物叶片相对含水量(RWC)随干旱胁迫天数增加持续降低,最大水分亏缺(RWD)呈波动式上升趋势。(2)3种植物总叶绿素含量(Chl)和叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)含量,以及梭梭、白刺类胡萝卜素含量均随胁迫天数增加而降低;沙蒿类胡萝卜素随土壤含水率降低逐渐升高。(3)梭梭、白刺、沙蒿叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)等主要光合气体交换参数对土壤水分表现出明显的阈值响应,适宜的土壤含水率分别为8.04%～19.33%、4.17%～19.10%、6.48%～17.51%。(4)3种植物 PSⅡ最大光化学效率(Fv/F_m)、实际光化学效率(F_v′/F_m′)及光化学淬灭系数(qP)均随干旱胁迫天数增加和光照强度增大而降低,非光化学淬灭系数(NPQ)则呈逐渐上升趋势;干旱胁迫中后期,梭梭、沙蒿的F_v/F_m及F_v′/F_m′均下降,光合机构光合活性遭到破坏,电子传递受阻,PSⅡ反应中心受损,表现出光抑制,而白刺调节自身PSⅡ反应中心免受伤害的能力较强。(5)隶属函数法综合分析表明,3种植物耐旱能力大小依次为白刺>梭梭>沙蒿。研究发现,3种荒漠植物均可通过调节 PSⅡ反应中心开放程度与活性,对干旱胁迫表现出较强的耐性,胁迫后期植物PSⅡ反应中心关闭或不可逆失活,表现出光抑制。     

沙质草地植物功能性状对放牧、增水、氮添加及其耦合效应的响应机制

人类活动和气候变化对陆地生态系统结构和功能的影响日益明显。在中国半干旱草原区,植物功能性状对这些变化的响应机制仍不是很清楚。以科尔沁沙质草地植物群落功能性状（CWM_trait）、一年生和多年生植物平均功能性状为研究对象,开展非生长季放牧、增水、氮添加及其耦合效应的模拟控制试验,于2016年8月中旬在沙质草地开展了植物功能性状的调查及测定,主要包括植物高度、比叶面积（specific leaf area,SLA）、叶片干物质含量（leaf dry matter content,LDMC）、叶片氮含量（leaf nitrogen content,LNC）和叶片碳同位素（leaf carbon isotopes,δ¹³C）。结果表明：氮添加显著提高了CWM_height和CWM_LNC（P<0.05）,降低了CWM_LDMC（P<0.05）,同时放牧和增水的耦合效应对CWM_SLA具有显著影响（P<0.05）;放牧显著降低了一年生植物的平均高度（P<0.05）,氮添加显著提高了一年生植物的平均高度、LNC和δ¹³C （P<0.05）;氮添加显著提高了多年生植物的平均SLA、LNC和δ¹³C （P<0.05）,同时放牧和增水的耦合效应对多年生植物的平均SLA和LDMC具有显著影响（P<0.05）。主成分分析表明,放牧促进了植物群落和多年生植物SLA与LDMC、LNC和δ¹³C之间的负相关关系,增水促进了植物群落和多年生植物高度与SLA之间的正相关关系以及LDMC、LNC和δ¹³C之间的正相关关系,说明多年生植物在调控沙质草地植物群落响应外界干扰时具有较强的主导性作用。非生长季放牧、生长季禁牧有利于沙质草地的可持续发展和管理,增水能够减缓放牧压力对于草地植物的影响,氮添加有利于植物同化δ¹³C,并提高植物叶片的水分利用效率。     

利用叶片荧光参数估算油蒿灌丛群落生态系统生产力

生态系统生产力（GEP）在全球碳循环中具有重要意义,但其准确估算仍然是一个挑战。近年来,叶绿素荧光和冠层GEP的关联成为生态学的研究热点,关系尚不清楚且存在广泛争议。于2015年对宁夏盐池毛乌素沙地荒漠灌木油蒿（Artemisia ordosica）灌丛生态系统碳交换（NEE）特征进行连续观测,使用多通道荧光监测仪对通量贡献区内油蒿叶片的实时荧光（F_s）和光下荧光（F_m''）进行原位连续监测,叶面积指数（LAI）、归一化植被指数（NDVI）以及环境因子同步观测。利用光合有效辐射（PAR）、LAI和实际光化学效率（Φ_PSII）等参数构建基于叶绿素荧光的生态系统生产力（GEP_ChlF）模型,探究叶片和冠层尺度不同参数对环境因子波动的响应,比较分析GEP_ChlF和基于涡度相关法监测生态系统生产力（GEP_EC）相关性及GEP_ChlF的适用性。研究发现,Φ_PSII和NEE日变化规律一致,Φ_PSII、GEP_ChlF和GEP_EC由PAR控制,受空气温度（T_a）和饱和水汽压差（VPD）调控,土壤含水量（SWC）和Φ_PSII呈显著正相关（P<0.01）。PAR处于400-800 μmol m^-2 s^-1时,GEP_ChlF与GEP_EC线性关系最优,斜率为0.627（R²=0.67,P<0.01）;弱光下GEP_ChlF的低估可能是由于冠层实际光能拦截率高造成;强光下GEP_ChlF显著高于GEP_EC,呈非线性关系,可能是GEP_EC基于夜间温度敏感性所拟合的生态系统呼吸（R_e）无法预测光呼吸部分所导致。GEP_ChlF具有荧光参数的特性,对环境波动更加敏感,和环境因子相关性优于GEP_EC。结果表明,高辐射、极端温度、高蒸腾和干旱是限制叶片和冠层尺度下油蒿光合过程的主要胁迫因素。本研究构建的荒漠生态系统光合过程模型GEP_ChlF能够替代GEP_EC作为一个良好的冠层尺度生态参数,所提出的空间尺度上推方法可为促进区域可持续发展提供数据支撑和决策参考。     

垂丝海棠应对盐碱复合胁迫的生理响应

盐碱复合胁迫是影响植物生长的主要环境因子。为了探究垂丝海棠（Malus halliana Koehen）响应盐碱复合胁迫的生理特性,利用主成分分析法明确耐盐碱阈值,以2年生垂丝海棠苗为试材,将NaCl与NaHCO₃按1：1的比例混合,通过盆栽浇灌Hogland营养液的方法,模拟5种不同浓度（0、50、100、150、200 mmol/L）盐碱复合胁迫对其光合色素、光合参数、叶绿素荧光参数及渗透调节物质的影响,并对其相关指标进行相关性和主成分分析。结果表明,随着胁迫强度的增大,叶绿素（Chl T）合成受阻,净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、胞间CO₂浓度（C_i）、叶片含水量（WC）下降,最大光化学效率（F_v/F_m）、表观光合电子传递速率（ETR）、PSⅡ实际化学效率（φPSⅡ）、光化学猝灭系数（qP）被抑制;类胡萝卜素（Car）含量、水分利用效率（WUE）、电解质外渗率、非调节性能量耗散（Y（NO））升高;胁迫40 d时,初始荧光（F₀）显著升高,而调节性能量耗散Y（NPQ）、非光化学荧光淬灭系数（qN）急剧降低;脯氨酸、可溶性糖、有机酸显著积累,并在100 mmol/L浓度下达到峰值。植株的P_n与G_s、C_i、ETR、φPSⅡ呈极显著正相关,与T_r、WC、qP、Chl T呈显著正相关,与电导率、脯氨酸、Y（NO）呈显著负相关。因此,盐碱复合胁迫下,垂丝海棠叶片主要通过降低G_s、C_i、T_r、WC,提高WUE、大量积累渗透调节物质、启动热耗散机制来保持光合系统伤害与修复的动态平衡。根据主成分分析法,浓度100 mmol/L为耐盐碱阈值,同时G_s、C_i、T_r、Chl T、ETR、φPSⅡ、Y（NO）、WC、qP、电解质渗透率、脯氨酸可作为评价垂丝海棠耐盐碱能力的有效指标。     

兰科菌根真菌对铁皮石斛光合性能及pepc基因表达的影响

为了阐明兰科菌根真菌对铁皮石斛光合作用的影响及机制,采用盆栽方式研究了兰科菌根真菌对铁皮石斛幼苗生长的影响,并分析了叶片中叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数以及pepc基因表达的变化。结果表明：（1）兰科菌根真菌促进了铁皮石斛幼苗生长,接种兰科菌根真菌的铁皮石斛的株高、根重、茎叶重和总生物量分别是未接种对照组的1.21、1.54、1.71和1.68倍;而且可显著提高叶片中叶绿素含量、叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（G_s）和气孔导度（T_r）。（2）接种兰科菌根真菌的铁皮石斛叶片潜在光化学效率（F_v/F₀）、最大光化学效率（F_v/F_m）、光化学猝灭系数（q_P）、非光化学猝灭系数（q_N）、实际光化学反应量子效率（Yield）和表观光合电子传递速率（ETR）均高于未接种对照组。（3）菌根真菌能促进pepc基因的表达,增强PEPC活性,提高铁皮石斛叶片的光合碳同化能力。研究表明,菌根的形成可以提高铁皮石斛叶片光合性能和pepc基因的表达水平,促进铁皮石斛幼苗的生长。     

热岛效应下亚热带城市植被叶气孔权衡特征及其与叶功能性状的关系

叶片气孔不仅是植物平衡光合-蒸腾关系的重要门户,也是影响大气碳循环与水循环的关键结构。分析热岛效应下福州市乔木、灌木、草本3种生活型和常绿、落叶2种叶习性植物的气孔性状间的差异及其与其他叶功能性状间的权衡关系有助于探究不同类型植物在热环境下的适应策略。以福州市区的自然和半自然植被为研究对象,测定441个植物样本的气孔特征、化学计量特征和形态特征,结果表明：（1）3种生活型、2种叶习性植物的气孔长度（SL）、气孔密度（SD）差异显著（P<0.05）,潜在气孔导度指数（PCI）不存在显著差异（P>0.05）。草本的SL高于灌木和乔木,乔木的SD最高,灌木次之,草本最低;落叶植物的SL高于常绿植物,SD低于常绿植物。（2）SL与SD间的权衡关系稳定存在于3种生活型和2种叶习性植物中,且随着不同生活型和落叶习性植物的生态策略而呈现各异的权衡特征,即当SL一定时,乔木的SD最大,灌木的SD最小,常绿植物的SD大于落叶植物。（3）气孔性状和叶片形态、化学计量特征紧密联系,SL与比叶面积（SLA）正相关（P<0.01）,与叶面积（LA）负相关（P<0.01）;SD与叶氮含量（LNC）、叶磷含量（LPC）、SLA负相关（P<0.01）,与LA正相关（P<0.01）;PCI与LNC、SLA负相关（P<0.01）,与叶厚度（LT）正相关（P<0.05）。（4）复杂的环境是气孔性状变异的重要驱动因素,SL、PCI均与年均温（MAT）负相关（P<0.05）。     

南亚热带森林2种菌根类型树木水分传导和养分利用策略的对比研究

为揭示南亚热带季风常绿阔叶林在季节性干旱加剧和氮沉降增加等环境影响下,菌根树木优势度变化趋势机理,对3种优势EM树木黄杞（Engelhardtia roxburghiana）、锥（Castanopsis chinensis）、黧蒴锥（C. fissa）和3种优势AM树木云南银柴（Aporusa yunnanensis）、山蒲桃（Syzygium levinei）、广东金叶子（Craibiodendron scleranthum var. kwangtungense）的水力性状和养分性状进行了研究。结果表明,EM树木叶片导水率下降50%和88%时的水势（P₅₀、P₈₈）和膨压丧失点（Ψ_tlp）均低于AM树木,边材比导水率（K_S）、叶片比导水率（K_L）、光合氮利用效率（PNUE）和光合磷利用效率（PPUE）均高于AM树木。可见,EM树木比AM树木具有更强的抗旱能力以及更高的导水效率和养分利用效率,这可能是在干旱加剧和氮沉降增加背景下EM树木优势度增加而AM树木优势度减少的生理机制。     

不同城市化梯度下木荷(Schima superba)功能性状差异

城市化过程会引起周边环境要素的改变,而这种变化是否会对植物功能性状产生影响目前尚不清楚。选择我国亚热带常绿阔叶林优势树种木荷（Schima superba Gardn.et Champ.）为研究对象,分别在杭州市中心（HZ）、郊区（FY）及偏远地区（JD）3个位置采集阴生和阳生枝条样品进行植物枝条功能性状测定,并对各功能性状在3个区域间的差异性以及阴生阳生枝条功能性状间的差异性进行双因素方差分析（Two-way ANOVA）和多重比较（Tukey法）,对所有区域的功能性状与环境气象因子进行相关分析。结果表明,从JD到HZ,阳生枝条水力结构性状枝条密度（ρ）,叶片比叶面积（SLA）及叶枝比（A_L∶A_S）逐渐降低,而边材导水率（K_S）则逐渐增加。而阴生枝条除了A_L∶A_S不受影响以外,其他水力结构性状也存在相同的变化趋势。在叶片气体交换能力上,阳生枝条叶片最大净光合速率（A_n）,蒸腾速率（E_l）以及气孔导度（g_s）均从JD到HZ逐渐增加,其中HZ的阳生枝条E_l是JD的2.8倍,而水分利用效率（WUE）以及¹³C同位素丰度（δ¹³C）则逐渐降低。阴生枝条除了A_n不存在显著差异以外（P > 0.05）,其他与阳生枝条也具有相同的变化趋势。此外,阳生和阴生枝条的对比结果表明,除了WUE和δ¹³C,两者的各功能性状均存在显著差异,并且阳生枝条对于城市化的环境效应的敏感性更高。植物水力结构性状和叶片气体交换功能性状之间存在显著相关性（P<0.05）,尤其是K_S与叶片气体交换能力（A_n,E_l）。而3个区域温度（T_a）和水汽压亏缺（VPD）的变化对植物水力结构性状的影响较大。这些结果表明,城市化会导致植物的生存策略向高气体交换能力-低水力安全阈值转变。     

秦岭中段山脊油松叶功能性状差异及其对海拔梯度的响应

山脊油松林是秦岭山地典型的群落类型之一,其在维持生物多样性及发挥生态服务功能等方面具有重要意义。该研究以山脊油松为对象,采用典型取样法研究了秦岭中段山脊油松10种叶功能性状沿海拔梯度的适应性变化规律。结果表明:(1)山脊油松1~3年生各叶龄叶的叶长(LL)、叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)和1年生叶的叶绿素[Chl(a+b)]含量较非山脊油松低,1年生叶的叶干物质含量(LDMC)和气孔密度(SD)较非山脊油松高。(2)山脊油松1~3年生各叶龄叶的叶厚(LT)、比叶面积(SLA)和1年生叶LPC均随海拔升高显著升高,1~3年生各叶龄叶的LL、LDMC、叶碳含量(LCC)、Chl(a+b)含量和1年生叶的SD均随海拔升高显著降低。(3)各叶龄叶的LNC与LPC均呈极显著正相关关系,1~2年生叶的LDMC与LPC均呈显著负相关关系,2~3年生叶的LL与LNC、LPC,LKC与LNC、LPC均呈显著正相关关系。研究认为,山脊独特的生境条件造就了山脊油松独特的生长策略,随着海拔升高,山脊油松表现出多元化的适应策略以应对环境因素的变化。     

Leaf attributes and tree growth in a tropical dry forest

Questions: How are leaf attributes and relative growth rate (RGR) of the dominant tree species of tropical deciduous forest (TDF) affected by seasonal changes in soil moisture content (SMC)? What is the relationship of functional attributes with each other? Can leaf attributes singly or in combination predict the growth rate of tree species of TDF? Location: Sonebhadra district of Uttar Pradesh, India. Methods: Eight leaf attributes, specific leaf area (SLA); leaf carbon concentration (LCC); leaf nitrogen concentration (LNC); leaf phosphorus concentration (LPC); chlorophyll concentration (Chl), mass‐based stomatal conductance (Gs_mass); mass based photosynthetic rate (A_mass); intrinsic water use efficiency (WUEi); and relative growth rate (RGR), of six dominant tree species of a dry tropical forest on four sites were analysed for species, site and season effects over a 2‐year period. Step‐wise multiple regression was performed for predicting RGR from mean values of SMC and leaf attributes. Path analysis was used to determine which leaf attributes influence RGR directly and which indirectly. Results: Species differed significantly in terms of all leaf attributes and RGR. The response of species varied across sites and seasons. The attributes were positively interrelated, except for WUEi, which was negatively related to all other attributes. The positive correlation was strongest between Gs_mass and A_mass and the negative correlation was strongest between Gs_mass and WUEi. Differences in RGR due to site were not significant when soil moisture was controlled, but differences due to season remained significant. The attributes showed plasticity across moisture gradients, which differed among attributes and species. Gs_mass was the most plastic attribute. Among the six species, Terminalia tomentosa exhibited the greatest plasticity in six functional attributes. In the step‐wise multiple regression, A_mass, SLA and Chl among leaf attributes and SMC among environmental factors influenced the RGR of tree species. Path analysis indicated the importance of SLA, LNC, Chl and A_mass in determining RGR. Conclusion: A _mass, SMC, SLA and Chl in combination can be used to predict RGR but could explain only three‐quarters of the variability in RGR, indicating that other traits/factors, not studied here, are also important in modulating growth of tropical trees. RGR of tree species in the dry tropical environment is determined by soil moisture, whereas the response of mature trees of different species is modulated by alterations in key functional attributes such as SLA, LNC and Chl.     

松嫩草地66种草本植物叶片性状特征

植物叶片功能性状及其相互关系越来越受到关注.以松嫩草地66种草本植物为研究对象,测量叶片干物质含量、比叶面积、叶片厚度、叶片氮含量、叶片磷含量、叶绿素含量和类胡萝卜素含量,检验性状间的相互关系,比较不同功能群(多年生根茎禾草,多年生丛生禾草,多年生杂类草,1年生或2年生草本)间性状的差异性.结果表明,叶片厚度变异系数最大,比叶面积、叶片氮含量、叶片磷含量、叶绿素含量和类胡萝卜素含量之间存在显著的正相关关系;叶片于物质含量与叶片磷含量没有显著的相关关系,与其它叶片性状呈显著的负相关关系;叶片厚度只与叶片干物质含量和比叶面积呈显著的负相关关系,与其它叶片性状不相关.叶片干物质含量、比叶面积、叶片厚度、叶片氮、磷含量在4个功能群间差异显著,叶绿素含量和类胡萝卜素含量在各个功能群间差异不显著;多年生根茎禾草和多年生丛生禾草叶片的7个性状差异不显著;多年生根茎禾草和多年生丛生禾草的叶片干物质含量高于多年生杂类草和1年生或2年生草本,其它性状小于这两个功能群.     

井冈山鹿角杜鹃群落灌木层植物叶功能性状对海拔梯度的响应

为揭示鹿角杜鹃(Rhododendron latoucheae)群落灌木层植物叶功能性状及其对环境变化的响应趋势,对分布于井冈山不同海拔梯度鹿角杜鹃群落灌木层植物的叶功能性状进行了研究。结果表明,海拔梯度对灌木植物的叶功能性状有显著影响。随海拔的升高,叶片的干物质含量(LDMC)、厚度(LT)、氮含量(LNC)、磷含量(LPC)呈显著上升趋势,比叶面积(SLA)和N/P呈显著下降趋势,而叶大小(LS)呈先上升后下降的变化趋势;灌木植物叶片的LDMC与SLA、LS呈负相关,与LT、LNC、LPC呈正相关;SLA与LT、LNC呈负相关;LS与LT呈负相关;LNC与LPC呈正相关;N/P与LPC呈负相关;环境因子对灌木植物叶功能性状有重要影响,除受海拔的影响外,LPC、N/P还受坡位的影响,LS、LNC则分别还受到坡向和坡度的影响。因此,井冈山地区鹿角杜鹃群落灌木层植物通过改变叶功能性状来适应海拔和其它环境因子的变化。     

油松叶功能性状分布特征及其控制因素

植物叶功能性状能够直接或间接反应植物对环境的适应策略,这种适应策略会间接影响植物的生长、繁殖和生存。目前已有大量关于植物叶功能性状与环境间关系的研究,但这些研究多使用性状平均值代替物种,忽略了性状的种内变化。油松是我国重要的造林树种,对我国陆地生态系统起着重要的作用,研究其叶功能性状与环境的关系有助于更好的的理解种内功能性状与环境间的关系。于2014年6—9月对辽宁、内蒙、北京、山西、陕西、宁夏、青海等地天然油松进行采样并对其重要的8个叶功能性状的分布特征及主控环境因子进行了研究,结果表明:1)油松各叶性状值存在较大的种内变异系数(4.82%—25.85%),除1年生叶碳含量(LCC)油松各叶功能性状值在不同研究地点间差异显著(P0.05);2)油松叶长(LL)、叶厚(LT)、比叶面积(SLA)、气孔密度(SD)、叶氮含量(LNC)存在较弱的经度格局,LT、SD、LNC存在较弱的纬度格局(0.05R~20.3),水热条件的变化以及较大的局部效应是造成这种格局的可能原因;3)控制油松各叶性状分布的主要环境因子各不相同,其中LL主要受到年平均降水量和海拔高度的影响;LT主要受到年均温和土壤体积含水率的影响;SLA主要受到年平均降水量和土壤氮含量的影响;叶干物质含量(LDMC)主要受到水因子的影响;SD主要受到海拔高度的影响;LNC主要受到海拔和水因子的影响;叶磷含量(LPC)主要受到土壤磷含量的影响。     

Differences in diffuse photosynthetically active radiation effects on cropland light use efficiency calculated via contemporary remote sensing and crop production models

Diffuse photosynthetically active radiation (PAR_diff) is instrumental to the light use efficiency (LUE) of vegetation. Accurately assessing the impact of PAR_diff on crop LUE can better our understanding of the carbon cycle in cropland ecosystems. LUE estimates from six remote sensing models (including four big-leaf models and two two-leaf models) and two crop production models were compared with measured FLUXNET LUE data from cropland sites under different PAR_diff fraction (FDIFF_PAR) intervals. Compared with the FLUXNET observations, the Eddy Covariance-Light Use Efficiency (EC-LUEa) model exhibited the best LUE estimation (R² = 0.250, RMSE = 0.868 gC·MJ⁻¹, and Bias = −0.005 gC·MJ⁻¹) owing to the use of more accurate calculation scheme of environmental stress factors. LUEs calculated from FLUXNET observational data were positively correlated with FDIFF_PAR, but only LUEs simulated by the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Photosynthesis (MOD17) and Two-Leaf Light Use Efficiency (TL-LUE) models increased with increasing FDIFF_PAR. This is attributed to the fact that the MOD17 model divides the crop growth types into cereal and broadleaf, while the TL-LUE model considers the change of light interception with increased FDIFF_PAR. Furthermore, the maximum LUE (LUE_max) increased with FDIFF_PAR at FLUXNET observational sites, but the eight models could not capture the effects of PAR_diff on the crop LUE_max. Among the eight models, the LUE_max–FDIFF_PAR relationship simulated by the two-leaf models fluctuated because the crops were divided into sunlit and shaded leaves, while the big-leaf and crop production models used a constant LUE_max and showed a constant LUE_max–FDIFF_PAR relationship. Additionally, big-leaf models performed better than two-leaf models for gross primary production (GPP) simulation in the cropland ecosystem, which is related to the planting density and vegetation structure. These results demonstrate the importance of considering the impact of FDIFF_PAR on LUE_max in LUE modeling.     

Plant intraspecific functional trait variation is related to within‐habitat heterogeneity and genetic diversity in Trifolium montanum L.

Intraspecific trait variation (ITV), based on available genetic diversity, is one of the major means plant populations can respond to environmental variability. The study of functional trait variation and diversity has become popular in ecological research, for example, as a proxy for plant performance influencing fitness. Up to now, it is unclear which aspects of intraspecific functional trait variation (iFD_CV) can be attributed to the environment or genetics under natural conditions. Here, we examined 260 individuals from 13 locations of the rare (semi‐)dry calcareous grassland species Trifolium montanum L. in terms of iFD_CV, within‐habitat heterogeneity, and genetic diversity. The iFD_CV was assessed by measuring functional traits (releasing height, biomass, leaf area, specific leaf area, leaf dry matter content, F_v/F_m, performance index, stomatal pore surface, and stomatal pore area index). Abiotic within‐habitat heterogeneity was derived from altitude, slope exposure, slope, leaf area index, soil depth, and further soil factors. Based on microsatellites, we calculated expected heterozygosity (H_e) because it best‐explained, among other indices, iFD_CV. We performed multiple linear regression models quantifying relationships among iFD_CV, abiotic within‐habitat heterogeneity and genetic diversity, and also between separate functional traits and abiotic within‐habitat heterogeneity or genetic diversity. We found that abiotic within‐habitat heterogeneity influenced iFD_CV twice as strong compared to genetic diversity. Both aspects together explained 77% of variation in iFD_CV ( = .77, F_{2, 10} = 21.66, p < .001). The majority of functional traits (releasing height, biomass, specific leaf area, leaf dry matter content, F_v/F_m, and performance index) were related to abiotic habitat conditions indicating responses to environmental heterogeneity. In contrast, only morphology‐related functional traits (releasing height, biomass, and leaf area) were related to genetics. Our results suggest that both within‐habitat heterogeneity and genetic diversity affect iFD_CV and are thus crucial to consider when aiming to understand or predict changes of plant species performance under changing environmental conditions.     

放牧对鄂尔多斯高原油蒿草场生物量及植被-土壤碳密度的影响

以围封保护和自由放牧油蒿草场为研究对象,通过野外调查与室内分析,研究了围封和放牧条件下沙地草场生物量和植被-土壤碳密度。结果表明:(1)自由放牧使油蒿群落中植物种类增加,但降低了植物群落盖度。自由放牧不仅导致油蒿草场地上、地下总生物量降低,也使得油蒿地上、地下生物量占群落地上、地下总生物量的比例减小。生长季自由放牧样地凋落物生物量显著大于围封保护样地(P0.05);(2)围封保护样地植被碳密度大于自由放牧样地,土壤碳密度却小于自由放牧样地,但两个样地间差异不显著(P0.05);(3)油蒿草场90%以上的碳储存于土壤中,围封保护样地和自由放牧样地油蒿草场土壤碳密度占植被-土壤系统碳密度的91%、93%;(4)围封保护油蒿草场碳密度为2.29 kg/m2,自由放牧油蒿草场碳密度为2.68 kg/m2,两个样地间差异不显著,自由放牧对油蒿草场碳密度影响不大。     

沙蒿(Artemisia ordosica)水浸提液对4种伴生草本植物的化感作用

以生长在我国荒漠和半荒漠地区的特有植物沙蒿为供体植物,沙米、虫实、草木樨状黄芪、狗尾草为受体植物,研究了沙蒿根、茎、叶、种子水浸提液对受体植物种子发芽、幼苗生长以及根对NH~+_4和K~+吸收的化感效应的差异,为沙区植被恢复中伴生杂草种类的选择提供理论依据。结果表明:沙蒿水浸提液对4种受体植物种子发芽和幼苗生长均具有显著的化感效应,沙米、虫实、草木樨状黄芪表现为抑制作用,狗尾草表现为促进作用。不同部位沙蒿浸提液的化感作用不同,根浸提液对沙米、虫实、狗尾草的化感效应最强,茎浸提液对草木樨状黄芪的抑制最强。不同植物种及植物的不同发育时期对化感作用的敏感性也不同,在4种受体植物中,沙米受抑制最强,其次为虫实、草木樨状黄芪,且随浸提液浓度增加而显著增强,而狗尾草具有一定的耐受力,表现为促进作用。沙蒿浸提液对受体植物根长的影响最强,其次是种子发芽、苗高和幼苗干质量。浸提液显著降低沙米、虫实、草木樨状黄芪根对NH~+_4和K~+的吸收,增加狗尾草根对NH~+_4和K~+的吸收。研究结果表明雨水淋溶是沙蒿向环境中释放化感物质的途径之一,化感作用在增强沙蒿生存竞争力,扩大种群过程中起着不容忽视的作用,可能是沙蒿单优势种群落形成的原因之一。     

Is productivity of mesic savannas light limited or water limited? Results of a simulation study

A soil–plant–atmosphere model was used to estimate gross primary productivity (GPP) and evapotranspiration (ET) of a tropical savanna in Australia. This paper describes model modifications required to simulate the substantial C4 grass understory together with C3 trees. The model was further improved to include a seasonal distribution of leaf area and foliar nitrogen through 10 canopy layers. Model outputs were compared with a 5‐year eddy covariance dataset. Adding the C4 photosynthesis component improved the model efficiency and root‐mean‐squared error (RMSE) for total ecosystem GPP by better emulating annual peaks and troughs in GPP across wet and dry seasons. The C4 photosynthesis component had minimal impact on modelled values of ET. Outputs of GPP from the modified model agreed well with measured values, explaining between 79% and 90% of the variance and having a low RMSE (0.003–0.281 g C m^?2 day^?1). Approximately, 40% of total annual GPP was contributed by C4 grasses. Total (trees and grasses) wet season GPP was approximately 75–80% of total annual GPP. Light‐use efficiency (LUE) was largest for the wet season and smallest in the dry season and C4 LUE was larger than that of the trees. A sensitivity analysis of GPP revealed that daily GPP was most sensitive to changes in leaf area index (LAI) and foliar nitrogen (N_f) and relatively insensitive to changes in maximum carboxylation rate (V_cmax), maximum electron transport rate (J_max) and minimum leaf water potential (ψ_min). The modified model was also able to represent daily and seasonal patterns in ET, (explaining 68–81% of variance) with a low RMSE (0.038–0.19 mm day^?1). Current values of N_f, LAI and other parameters appear to be colimiting for maximizing GPP. By manipulating LAI and soil moisture content inputs, we show that modelled GPP is limited by light interception rather than water availability at this site.