喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段优势种根系构型特征

以喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段灌丛、次生林、原生林为研究对象,采用全挖法分析了各阶段4个优势种的根系构型参数,探讨该特殊生境条件下植物根系构型的差异性、相似性以及资源合理高效的利用方式。结果表明:(1)各个植被恢复阶段优势种拓扑指数TI均趋向于0.5,呈叉状分支结构,并表现为次生林(0.57)原生林(0.49)灌丛(0.46),有利于根系在贫瘠且浅薄的土壤环境中拓展生存空间。(2)3种植被恢复阶段优势种的根系平均连接长度在34.29cm以上,平均为37.01cm,增加连接长度对植物在养分贫瘠的喀斯特土壤环境的生存有利。(3)次生林根系分支率低于灌丛和原生林,这是不同植被恢复阶段优势种对环境所采取的不同适应策略。(4)3种植被恢复阶段优势种根系的横截面积比均符合Leonardo da Vinci法则,且不随直径的变化而变化。(5)3种植被恢复阶段优势种在土壤养分、水分获取及土壤空间拓展方面没有显著差异性。研究认为,在喀斯特峰丛洼地异质性很强的生境下,3种植被恢复阶段优势种的根系均为叉状分支结构,且均以较长的连接长度和较低的分支率策略适应其特殊的生态环境。     

塔克拉玛干沙漠南缘三种防护林植物根系构型及其生态适应策略

采用全根挖掘法挖取塔克拉玛干沙漠南缘3种主要防护林植物种——多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)和新疆杨(Populus albavar. pyramidalis)成年植株根系, 测定并分析了根系构型及其拓扑结构。结果表明: 1)多枝柽柳和梭梭的根系趋向于鱼尾状分支结构, 新疆杨根系为叉状分支结构, 根系分支结构的差异使其资源获取能力和对环境的适应能力有所差异; 2)三种植物最小的根系平均连接长度为33.67 cm, 多枝柽柳和梭梭的根系连接长度大于新疆杨, 增加连接长度对植物在资源贫瘠的沙质土壤环境的生存有利; 3)新疆杨的根系分支率显著高于多枝柽柳和梭梭, 但其对干旱的适应性不如多枝柽柳和梭梭。4)三种植物根系分支均遵循Leonardo da Vinci法则, 且不受根系直径的约束。三种防护林植物在水、养资源获取与土壤空间拓展方面具有差异性, 表明在相似的极端干旱环境中3种植物采取了不同的生态适应策略。     

不同海拔梯度高寒草地地上生物量与环境因子关系

以新疆天山南坡的巴音布鲁克高寒草地为研究对象,沿海拔每升高100m设置1块样地,共9个样地,研究了海拔梯度变化条件下高寒草地地上生物量与环境因子的关系.研究表明:紫花针茅、羊茅群落分布在海拔2460～2760m,地上生物量为52.2～75.9g.m-2,线叶嵩草 紫花针茅群落分布在海拔2860m,地上生物量为53.2g.m-2,线叶嵩草、天山羽衣草、细果苔草群落分布在海拔2960～3260m,地上生物量为62.1～107.4g.m-2;7—8月平均相对湿度对群落总的地上生物量影响较大;海拔与禾本科的地上生物量呈显著负相关,与莎草科呈显著正相关;7—8月平均气温是决定禾本科和莎草科功能群地上生物量的主导因子,回归方程分别为Y=13.467X-97.284和Y=171.699-15.331X;海拔与平均气温和pH值呈极显著负相关(P<0.01),与平均相对湿度呈极显著正相关(P<0.01),与速效N含量和土壤含水量呈显著正相关(P<0.05).     

青藏高原草地地下生物量与环境因子的关系

青藏高原草地生物量大部分分布于地下,地下生物量在其碳循环研究中起着重要的作用.基于大规模野外样地调查数据,分析比较了青藏高原南北和东西样带上草地地下生物量与环境因子的相关关系,探讨了环境因子对地下生物量控制作用的区域差异.研究结果表明:对于所有采样点而言,青藏高原草地地下生物量的环境控制因素主要有土壤含水量、表层土壤有机碳和全氮含量.通过比较南北和东西样带研究结果发现,草地地下生物量与土壤含水量、土壤表层有机碳和全氮含量相关的显著性水平,在东西样带上明显高于南北样带.同时,东西样带上草地地下生物量与降水量有显著正相关关系,这种关系在南北样带上不显著,表明水分对东西样带草地地下生物量的控制作用较强.气温与南北样带草地地下生物量呈显著负相关,但与东西样带草地地下生物量相关不显著,由此说明环境因子对青藏高原草地地下生物量的控制存在显著区域差异.     

高寒草地不同径级根形态对围封年限的响应

以根径级表征根系形态结构,可以反映植物资源利用和生物量分配状况。研究高寒草地不同径级根形态,对了解地下碳分配、水分和养分吸收及生产力具有重要意义。围封被认为是防治草地退化的最有效措施之一,但目前有关围封年限对不同径级根形态影响的研究还极度缺乏,以致无法确定有利于根生态效益,即资源吸收利用能力最大化的围封年限。以位于青海省海北台站围封5、13、22、39 a的高寒草地为研究对象,季节性放牧草地为对照,探讨围封年限对不同径级根形态(包括根长、根表面积和根尖数)的影响。结果表明：在0—15 cm土层中,径级小于0.5 mm时,围封13 a的根尖数显著高于围封5 a的草地,其对应的生物量也最大;径级小于0.6 mm时,围封13 a的根长和根表面积均显著高于围封5 a和放牧草地,且其对应的生物量也达最大;径级大于0.5 mm时,各草地之间的根尖数均无差异;径级大于0.6 mm时,围封39 a的根长和根表面积均显著高于放牧草地,且其对应的生物量最大。在15—30 cm土层中,各径级下,围封5 a的根长、根表面积和根尖数均显著大于围封39 a和放牧草地,但其对应的生物量在围封13 a时达最大。土壤硝...     

高寒退化草地星毛委陵菜根系分叉数和连接长度的关系

根系分叉数和连接长度影响着植物根系的空间分布和资源获取,二者的权衡关系有助于深层次的理解植物根系构型的生态适应性。在祁连山北坡高寒退化草地,设置未退化(T_1)、轻度退化(T_2)、中度退化(T_3)和重度退化(T_4)4个退化梯度样地,采用全根挖掘和Win-RHIZO根系分析仪相结合的方法,研究了星毛委陵菜(Potentilla acaulis)根系分叉数和连接长度之间的关系。结果表明:随着天然草地退化程度的加剧,草地群落的密度、高度、盖度、地上生物量和土壤含水量逐渐减小,土壤紧实度不断增大,星毛委陵菜种群的密度、高度、盖度、地上和地下生物量、根冠比和根系连接长度逐渐增大,分叉数呈相反的变化趋势;不同退化草地星毛委陵菜根系分叉数与连接长度之间的相关性存在差异(P0.05),在未退化(T_1)和重度退化(T_4)草地星毛委陵菜根系分叉数和连接长度之间存在极显著的负相关关系(P0.01),在轻度退化(T_2)和中度退化(T_3)草地二者之间存在显著的负相关关系(P0.05)。随着天然草地的退化,星毛委陵菜选择减小根系分叉数和增大根系连接长度的构型构建模式,反映了植物不同功能性状间生物量分配的权衡机制。     

骆驼刺幼苗生长特性对不同地下水埋深的响应

在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲,对人工控制地下水埋深条件下的骆驼刺幼苗地上和地下部分的生长特性进行了一个生长季的调查。结果表明：1)幼苗的株高、分枝数、冠幅与不同地下水埋深之间存在较好的相关性,不同地下水埋深下幼苗叶片数的波动较大;2)生长在距地下水埋深为2.5和2.0 m及1.5和1.0 m条件下的骆驼刺幼苗的基径变化没有显著差异(P>0.05);3)地下水埋深对骆驼刺幼苗根系的垂直根长的影响显著(P<0.01）;4)不同土壤深度的根生物量、根质量密度、比根长、根表面积对地下水埋深变化的响应也有显著差异(P<0.05)。     

天山南坡高寒草地海拔梯度上的植物多样性变化格局

山地气候随海拔梯度变化使山地成为研究生物多样性的热点区域。在天山南坡巴音布鲁克高寒草地,对不同海拔梯度下的物种多样性进行了研究。结果表明共调查样地9个,出现植物34种,分属17科29属;物种丰富度随海拔升高呈明显的偏峰格局,在海拔3060m的天山羽衣草(Alchemilla tianschanica)草甸,物种组成最为丰富,出现植物17种,分属12科17属;Shannon-Wiener指数的变化范围为2.02~2.40,最小值出现在海拔2760m以紫花针茅(Stipa purpurea)为优势种的高寒草原,峰值则出现在3060m的天山羽衣草草甸,Shannon-Wiener指数随海拔梯度的变化趋势与物种丰富度基本相同,呈明显的偏峰格局;随海拔升高,Cody指数表现出明显的单峰格局;Shannon-Wiener指数与生长季温度存在显著负相关,而与生长季湿度和土壤含水量存在显著正相关。     

骆驼刺幼苗生长特性对不同地下水埋深的响应书

在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲,对人工控制地下水埋深条件下的骆驼刺幼苗地上和地下部分的生长特性进行了一个生长季的调查.结果表明:1)幼苗的株高、分枝数、冠幅与不同地下水埋深之间存在较好的相关性,不同地下水埋深下幼苗叶片数的波动较大;2)生长在距地下水埋深为2.5和2.0 m及1.5和1.0 m条件下的骆驼刺幼苗的基径变化没有显著差异(P>0.05);3)地下水埋深对骆驼刺幼苗根系的垂直根长的影响显著(P<0.01);4)不同土壤深度的根生物量、根质量密度、比根长、根表面积对地下水埋深变化的响应也有显著差异(P<0.05).     

青藏高原高寒草地植物物种丰富度及其与环境因子和生物量的关系

在青藏高原进行了大范围的群落调查 ,研究高原的两种主要草地群落类型———高寒草甸和高寒草原的植物物种丰富度及其变化。结果表明 :(1)在 5 0个样地 2 5 0个 1m× 1m的样方中 ,共出现 2 6 7种植物 ,其中高寒草甸179种 ,高寒草原 135种。在高寒草甸 ,1m2 样方内物种数最多为 32种 ,最少的仅为 3种 ;在高寒草原 ,物种数最多为 18种 /m2 ,最少的仅为 2种 /m2 。 (2 )物种丰富度随经度和纬度的增加呈增加趋势 ;随海拔的上升呈减少趋势。对物种丰富度与环境因子之间进行逐步回归 ,发现物种丰富度与生长季降水和温暖指数呈显著正相关。 (3)物种丰富度与地上生物量呈显著正相关。     

高寒退化草地不同海拔狼毒种群花大小与叶大小、叶数量的关系

植物花大小与叶大小、叶数量的关系反映了植物长期与环境相互作用形成的外在形态方面的适应对策,不同生境中其生长关系的变异体现了植物对异质环境的适应方式。本文研究了祁连山北坡高寒退化草地4个不同海拔狼毒(Stellera chamaejasme)种群花大小与叶大小、叶数量的关系。结果表明:随着海拔的升高,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;狼毒的地上生物量、株高和叶大小均呈减小趋势,而繁殖分配、花大小和叶数量均呈增大的变化趋势;在海拔梯度上,狼毒花大小与叶数量呈极显著正相关(P0.01),与叶大小呈不显著负相关(P0.05),说明狼毒种群花大小与叶数量具有显著的依赖关系;生境对狼毒花大小与叶数量之间的依赖关系产生显著影响,高海拔的环境胁迫导致狼毒个体减小,植株通过增加花大小和叶数量、减小叶大小的资源分配策略来保证物种的繁衍。     

不同海拔云南黄连生物量和主要有效成分变化

研究了不同海拔(2 100～2 700 m)下,野生和人工栽培云南黄连的生物量、主要有效成分含量及产量.结果表明:野生云南黄连根茎和根生物量沿海拔梯度呈上升趋势,但无显著性差异(P>0.05);人工栽培云南黄连根茎生物量平均值在海拔2 600 m和2 700 m处分别为87.5 kg·hm^-2和97.0 kg·hm^-2,显著高于海拔2 300 m处(34.8 kg·hm^-2,P<0.05),且海拔2 300、2 600和2 700 m的人工栽培云南黄连根茎和根生物量均大于野生云南黄连,但无显著性差异(P>0.05). 野生云南黄连的根茎和根生物量均与全株生物量呈显著正相关. 野生云南黄连根茎和根小檗碱含量在海拔2 700 m处最高,分别为4.60%和1.93%; 根茎巴马汀和药根碱含量、根药根碱含量在海拔2 600～2 700 m处最高;根巴马汀含量在2 300 m处最高.人工云南黄连根茎和根小檗碱含量在海拔2 600 m处最高,分别为4.41%和1.90%; 根茎巴马汀含量,根小檗碱、巴马汀和药根碱含量在海拔2 600～2 700 m处最高;根茎药根碱含量在海拔2 300 m处最高.海拔2 600～2 700 m处野生云南黄连根茎和根中各有效成分产量显著高于海拔2 100和2 300 m处(P<0.05). 野生云南黄连分株的根茎生物量、根生物量、叶生物量、总生物量、高度和冠幅沿海拔梯度呈先升后降趋势.增大种植密度和加强人工管理可以提高云南黄连生物量和主要有效成分产量.     

Stand fine root biomass and fine root morphology in old-growth beech forests as a function of precipitation and soil fertility

Only very limited information exists on the plasticity in size and structure of fine root systems, and fine root morphology of mature trees as a function of environmental variation. Six northwest German old-growth beech forests (Fagus sylvatica L.) differing in precipitation (520 – 1030 mm year^–1) and soil acidity/fertility (acidic infertile to basic fertile) were studied by soil coring for stand totals of fine root biomass (0–40 cm plus organic horizons), vertical and horizontal root distribution patterns, the fine root necromass/biomass ratio, and fine root morphology (root specific surface area, root tip frequency, and degree of mycorrhizal infection). Stand total of fine root biomass, and vertical and horizontal fine root distribution patterns were similar in beech stands on acidic infertile and basic fertile soils. In five of six stands, stand fine root biomass ranged between 320 and 470 g m^–2; fine root density showed an exponential decrease with soil depth in all profiles irrespective of soil type. An exceptionally small stand fine root biomass (<150 g m^–2) was found in the driest stand with 520 mm year^–1 of rainfall. In all stands, fine root morphological parameters changed markedly from the topsoil to the lower profile; differences in fine root morphology among the six stands, however, were remarkably small. Two parameters, the necromass/biomass ratio and fine root tip density (tips per soil volume), however, were both much higher in acidic than basic soils. We conclude that variation in soil acidity and fertility only weakly influences fine root system size and morphology of F. sylvatica, but affects root system structure and, probably, fine root mortality. It is hypothesized that high root tip densities in acidic infertile soils compensate for low nutrient supply rates, and large necromasses are a consequence of adverse soil chemical conditions. Data from a literature survey support the view that rainfall is another major environmental factor that influences the stand fine root biomass of F. sylvatica.     

重庆主城区地面苔藓植物群落特征及其与环境的关系

通过对重庆主城区44个样地的地面苔藓植物进行样方调查,应用物种多样性指数和典范对应分析(CCA),研究了该地区苔藓植物种类组成、物种多样性和群落与环境因子的关系.结果表明： 石生群落共有苔藓植物25科43属86种;土生群落共有苔藓植物22科28属46种.相比公园、风景区和缙云山国家级自然保护区,大学校园的石生和土生苔藓植物物种多样性水平较高.双向指示种分析结果将石生群落划分为3种类型,土生群落划分为2种类型.典范对应分析显示,林冠郁闭度是影响公园和大学校园内石生苔藓植物的主要环境因子;海拔、相对湿度和人为干扰程度是影响自然保护区和旅游景区内石生苔藓植物的主要环境因子.土壤〖JP2〗pH值、人为干扰程度和林冠郁闭度是影响公园和大学校园土生苔藓植物的主要环境因子;海拔、相对湿度和土壤含水量是影响自然保护区和旅游景区内土生苔藓植物的主要因子.     

武夷山不同海拔黄山松枝叶大小关系

对武夷山自然保护区不同海拔黄山松叶片面积、叶片数量、小枝长度及小枝直径等性状进行测定,分析不同海拔黄山松枝-叶大小间的权衡关系.结果表明: 随海拔升高,黄山松小枝的叶片数量、小枝长度、小枝直径、出叶强度及茎截面积逐渐增大,单叶面积呈逐渐减小趋势;不同海拔黄山松小枝出叶强度与单叶面积均呈显著负相关,不同海拔黄山松小枝茎截面积与总叶面积呈显著正相关;不同海拔黄山松小枝长度、小枝直径与出叶强度呈显著负相关,与单叶面积、叶片数量及总叶面积均呈显著正相关.为提高竞争优势或是资源利用效率,低海拔黄山松倾向于在短枝上着生量少但单叶面积大的针叶,而高海拔黄山松趋向于在长枝上着生量大但单叶面积小的针叶,这体现出不同海拔梯度黄山松小枝的资源利用策略及枝叶间生物量分配的权衡机制.     

Surface areas,lengths and volumes of Picea abies (L.) Karst. needles: determination,biological variability and effect of environmental factors

Summary A method for the rapid determination of the lengths and surface areas of very large samples of needles of Picea abies (L.) Karst. using a computer-aided image analysis system was developed. Two independent methods for measuring non-destructively the volumes of individual needles and of all needles attached to a twig were devised. The surface areas and lengths of about 38000 needles sampled from the three youngest needle age-classes (1986, 1985, 1984) of 48 trees approximately 130 years old at four sites in the Fichtelgebirge mountains (N. E. Bavaria, FRG) were measured. The frequency distributions of lengths and areas for each site and age-class are given. Variability of needle size was fairly large. Even though the sites differed in climate, soil, and air pollution levels no consistent effect of these factors on needle size could be detected. Needle lengths and surface areas did not correlate with either the total chlorophyll content of the needles or the degree of crown thinning. The needle surface area (in mm²) of fully developed P. abies needles can be estimated by the empirical equation surface area = 4.440 x needle length -24.8 (r = 0.937), and the needle volume (in mm³) by needle volume = 0.208 x projected needle area ^1.353 (r = 0.969).