气候变化对草地植物物候影响的研究进展

植物物候与植物的适应进化、物种间相互关系、生态系统的结构和功能密切相关,且对气候变化特别敏感,所以一直是进化生物学、植物生态学和气候变化生态学的研究热点和前沿科学问题。本综述基于草地植物物候研究的3个层次(个体-种群-群落)和7个物候序列(返青、现蕾、初花、初果、果后营养、初黄和枯黄期),阐述了不同层次物候序列及其相应持续期对气候变化响应过程的研究进展以及目前研究主要存在的问题,并在此基础上提出未来研究亟需关注的科学问题及展望,以期推动我国植物物候生态学研究发展。     

植物物候对气候变化的响应

植物物候的变化可以直观地反映某些气候变化,尤其是气候变暖.植物生长节律的变化引起植物与环境关系的改变.生态系统的物质循环（如水和碳的循环）等过程将随物候而改变.不同种类植物物候对气候变化的响应的差异,会使植物间和动植物间的竞争与依赖关系也发生深刻的变化.目前欧洲、美洲、亚洲等许多地区均有关于春季植物物候提前,秋季物候推迟,使植物的生长季延长,从而提示气候变暖的趋势.植物物候的模拟模型构成生态系统生产力模型的重要部分.     

河北省土壤表面冻融物候特征及其对气候变化的响应

基于1981—2006年河北省土壤表面冻融物候观测资料和气象资料,研究了河北省土壤表面冻融物候的空间和时间变化特征及对气候变化的响应。结果表明:河北省地表始冻期、解冻期和封冻期随纬度、高度不同存在很大差别,东南平原地区地表始冻期偏晚,解冻期偏早,封冻期较短,而北部、西北部地区地表始冻期偏早,解冻期偏晚,封冻期较长;相比物候期多年均值,20世纪90年代初之前,河北省地表始冻期以提前年份为主,解冻期以推迟年份为主,封冻期以延长年份为主;20世纪90年代后期之后河北省绝大部分地区地表解冻期显著提前,始冻期推迟,封冻期缩短;地势较低地区的地表冻融物候与气温显著相关,河北省秋季气温上升1℃,地表始冻期推迟3.8d,2—3月气温上升1℃,地表解冻期提前5.3d,响应幅度大于始冻期对秋季气温的响应幅度;10月—翌年3月气温上升1℃,河北省地表封冻期缩短12.6d。     

气候变化背景下1964-2015年秦岭植物物候变化

以1964-2015年物候观测数据为基础,选取17种含乔木、灌木及藤本树种为研究对象,分析探讨了气候变化背景下秦岭地区植物物候变化规律及其差异性。结果表明:(1)52年来,秦岭地区物候始期普遍呈提前趋势,提前速率1.2d/10a,物候末期普遍呈推迟趋势,推迟速率3.5d/10a,物候生长期普遍延长;(2)秦岭地区物候突变发生于20世纪80年代,始期于1985年,末期于1984年。突变后,物候特征发生了显著变化,始期的提前速率较突变前显著加快,末期由突变前的提前趋势转变为极显著的推迟趋势,且变化速率和显著性均高于始期;始期与末期变化均表现出"趋同效应";物候年代际变化趋势显示,始期自2001-2005年起提前速率减缓,植物对气候变化的响应表现出适应性及滞后性。(3)秦岭物候变化存在树种差异,3大类树种始期的提前速率呈藤本、乔木、灌木依次增大,而末期的推迟速率则呈藤本、灌木、乔木依次减小。(4)秦岭物候变化存在南北差异,北坡始期的提前速率均高于南坡,而南坡末期的推迟速率均高于北坡。     

植物物候与气候研究进展

植物物候及其变化是多个环境因子综合影响的结果,其中气候是最重要、最活跃的环境因子。主要从气候环境角度分析了植物物候与气候以及气候变化间的相互关系,概述了国内外有关植物物候及物候模拟等方面的研究进展。表明,温度是影响物候变化最重要的因子;同时,水分成为胁迫因子时对物候的影响也十分重要。近50a左右,世界范围内的植物物候呈现出了春季物候提前,秋季物候推迟或略有推迟的特征,从而导致了多数植物生长季节的延长,并成为全球物候变化的趋势。全球气候变暖改变了植物开始和结束生长的日期,其中冬季、春季气温的升高使植物的春季物候提前是植物生长季延长的主要原因。目前对物候学的研究方向主要集中在探讨物候与气候变化之间的关系,而模型模拟是定量研究气候变化与植物物候之间关系的重要方式,国内外已经开发出多种物候模型来分析气候驱动与物候响应之间的因果关系。另外遥感资料的应用也为物候模型研究提供了新的方向。物候机理研究、物候与气候关系以及物候模型研究将是研究的重点。     

郑州植物物候对气候变化的响应

利用统计和突变分析方法,对郑州气候（1956～2003年）和4种乔木物候（1986～2003年）的趋势变化特征进行了分析,并探讨了植物物候期与平均温度、日照的相关性以及对温度变化的响应趋势。分析发现：（1）郑州近50a来在冬、春季升温现象明显;日照在夏季下降最为显著,冬季其次,但在2～4月份历年呈弱上升趋势。（2）物候期变化趋势表现在展叶、开花、果熟期（除楝树外）呈提前趋势,落叶期略有推迟,绿叶期延长,特别是在20世纪90年代中后期,春季物候期（除垂柳外）提前10d左右。（3）平均温度是影响物候期最为显著的气候因子,温度每升高1℃,春季物候平均提前6d左右,绿叶期延长9．5～18．6d;物候期突变一般发生在温度突变之后。以上分析说明植物物候对气候变化响应比较敏感,通过分析和掌握气候和物候变化规律,了解其对当地植物物候的可能影响,可为农业生产、生态环境监测和评估等提供一些理论依据。     

东北地区植被物候对气候变化的响应

使用1982—2003年GIMMS-NDVI数据和气候数据,借助GIS空间分析和统计分析方法,分析了东北地区不同植被物候期与气候变化的关系。结果表明:22年东北地区年均温度以升高趋势为主,年降水量以减少趋势为主;针叶林、针阔叶混交林、阔叶林、草甸和沼泽植被生长季开始日期提前受春季温度升高影响显著(P<0.05)。春季降水对植被生长季开始日期变化影响较小,仅对针叶林生长季开始日期的推迟有显著的影响(P<0.05)。植被生长季结束日期受温度变化影响较小,仅草原植被生长季结束日期提前受秋季温度降低影响显著(P<0.05)。降水对东北地区植被生长季结束日期的变化影响高于温度。随着秋季降水量的减少,针阔叶混交林、草原和农田植被生长季结束日提前(P<0.05)。草丛生长季结束日期提前受夏季降水减少的影响显著(P<0.05);农田生长季结束日期提前亦受夏季和9月降水量减少的显著影响(P<0.05)。阔叶林和沼泽植被生长季延长受春季温度升高影响显著(P<0.05);灌丛植被生长季缩短受春季降水量减少影响显著(P<0.05);草丛和农田植被生长季延长受夏季降水量增加影响显著(P<0.05)。     

气候变化对内蒙古草原典型植物物候的影响

自然物候期是气候变化最直观的植物信号记录,自然物候变化是气候与自然环境变化的综合指标。基于1983—2009年内蒙古草甸草原、典型草原和荒漠草原区典型植物马兰草、霸王、贝加尔针茅和羊草生长期物候观测资料和同时段的气象观测资料,利用数理统计等方法,分析了不同草原区典型植物物候期与气候要素间的相互关系,结果表明:(1)1983—2009年内蒙古草原区植物物候期总体呈提前趋势,但地域差异明显,典型草原区植物萌芽返青、开花及黄枯期等物候提早趋势最为明显,说明不同草原区植物物候对气候变暖的区域响应不同。(2)内蒙古草原区植物物候期与气候变化密切相关。春季3—5月累积气温与植物萌芽返青期和开花期呈显著负相关,与日照时数为正相关,降水量对其影响不同草原区差异较大。荒漠草原和典型草原区植物黄枯期早晚与黄枯前1—2个月平均气温呈显著负相关,草甸草原区植物黄枯期与前1—2个月的降水量和日照时数有关,与气温关系不显著。(3)随着气候变暖,马兰草生长期缩短,霸王、贝加尔针茅和羊草生长期延长,其中典型草原区主要植物针茅生长季延长趋势最为明显,荒漠草原次之,草甸草原延长最少。     

气候变化对桂林植物物候的影响

利用线性倾向估计、Mann-Kendall突变检测等方法,对桂林气候(1951～2009年)和3种植物物候(1983～2009年)的趋势变化特征进行了分析,并探讨了物候期与气温、日照、降水等气象因子的相关性及其对主要气候影响因子的响应情况。结果表明:在当地气候变化背景下,桂林市植物物候期发生了不同程度的变化,春季物候期提前,秋季物候期推迟,绿叶期延长;平均气温是影响植物物候期最为显著的气象因子,气温每增高1℃,春季物候平均提前5d左右,秋季物候平均推迟8d左右,绿叶期延长约27d;春季物候和绿叶期的突变一般发生在气温突变之后,但秋季物候期突变与其影响月份气温的突变并无关系。以上分析说明植物物候对气候变化响应比较敏感,通过分析气候和植物物候变化的规律,掌握气候对当地植物物候的可能影响,可为农业生产、生态环境监测和评估等提供理论依据。     

气候变化对内蒙古鄂温克旗典型草原植物物候的影响

植物物候作为气候变化敏感的指示指标,已成为全球气候变化研究的焦点。利用内蒙古典型草原区鄂温克牧业气象试验站1959—2017年的气候资料和1983—2017年的植物物候观测资料,采用趋势倾向率和逐步回归等方法,分析了鄂温克旗气候变化特征,代表性牧草大针茅和羊草返青期、开花期、黄枯期及生长季的变化趋势,并通过偏相关分析探讨了气温、降水和日照时数与牧草生育期的关系,建立了主要牧草物候期的气候模型。结果表明:(1)鄂温克旗近60年平均气温呈极显著波动增加趋势,年降水量和年日照时数的变化很小;(2)30多年来,鄂温克旗大针茅和羊草返青期总体呈推迟趋势,倾向率分别为2.2 d/10a和1.4 d/10a;开花期的变化趋势不明显;黄枯期分别以2.8 d/10a和1.5 d/10a的趋势提前;生长季长度呈明显缩短趋势;(3)3月和4月气温是影响研究区牧草返青最主要的气候因子,气温升高返青期提前;前2个月降水量对大针茅开花期的影响较大;气温升高使得黄枯期提前,而降水量增加则使得黄枯期推迟。     

气候变化下西南地区主要亚热带常绿栎属乔木地理分布研究

为了解中国西南地区6种亚热带常绿栎属植物在未来气候情景下的潜在分布,该文利用最大熵模型(maximum entropy model, MaxEnt)和地理信息系统技术,结合帽斗栎(Quercus guyavaefolia)、川滇高山栎(Q. aquifolioides)、毛脉高山栎(Q. rehderiana)、高山栎(Q. semecarpifolia)、灰背栎(Q. senescens)和匙叶栎(Q. dolicholepis)的分布数据、生理生态特性、环境数据及未来2070s (2061—2080年)气候情景数据(SSPs126、SSPs245、SSPs585),分析了未来气候变化对各乔木种潜在地理分布的影响。结果表明,6种乔木MaxEnt模型的AUC均值均大于0.9,模拟效果好。温度季节性、年降水量、海拔、最冷月最低温和坡度等5个环境因子为6种栎属乔木分布的主导环境因子,即多适宜分布在温度季节性变化较小、温暖潮湿的山区。其中,川滇高山栎、毛脉高山栎和高山栎较其他3树种更适宜生长于温度偏低、温度季节性变化略大的中、高山地区。西南地区6种主要亚热带常绿栎属乔木潜在适宜区主要分布在西南地区,华中地区西部、华南地区西部和西北地区南部部分地区也有分布,高适宜区主要位于四川南部和云南西北部。在未来气候情景下,西南地区亚热带常绿主要栎属乔木适宜区面积以增长趋势为主,且向西北方向迁移。     

植物凝胶和蔗糖对橡胶树体胚植株再生的影响

为了筛选巴西橡胶体胚植株最为适合的植物凝胶和蔗糖用量,该研究以巴西橡胶树无性系热研7-33-97成熟体细胞双子叶次生胚状体为材料,以添加0.23μmol·L~(-1)KT,0.11μmol·L~(-1)IAA和8.7μmol·L~(-1)GA3的MS培养基为植株再生培养基,研究了添加不同用量的植物凝胶和蔗糖对巴西橡胶树体胚植株再生和生长的影响。结果表明:在橡胶树体细胞胚植株再生培养基中,不同用量的植物凝胶对植株再生频率和植株生长状况有显著影响,较低浓度(0~1 g·L~(-1))时,随着用量增加,植株再生频率提高,但较高浓度(1~4 g·L~(-1))时,随着用量增加,植株生长受到抑制。植物凝胶添加1 g·L~(-1)时植株生长最好,植株再生率为(86.4±5.7)%,株高5 cm以上的占(53±9.4)%,带叶植株为(81.7±3)%;而蔗糖对植株再生频率影响不显著,但对再生植株生长的影响显著,低蔗糖(20~30 g·L~(-1))时促进植株抽叶但抑制茎干伸长,高蔗糖(70~80 g·L~(-1))时显著抑制抽叶但促进茎干伸长。蔗糖添加50 g·L~(-1)时植株生长最好,株高5 cm以上的占(57.6±5.4)%,株高5 cm以上带叶植株占(46.3±12.3)%,均为最高且从外观来看,在50 g·L~(-1)时植株茎干和根都较为粗壮。因此,在橡胶树体细胞胚植株再生培养基中,植物凝胶和蔗糖最佳用量分别为1 g·L~(-1)和50 g·L~(-1)。     

橡胶树大筒苗培育方法VII.遮阴率的筛选

为了解不同遮阴环境下橡胶树(Heveabrasiliensis)大筒苗的生长及光合特性,明确大筒苗生长的适宜光照环境,以小苗芽接苗和组培苗为胚苗的橡胶树大筒苗为材料,设置5个遮阴处理：CK (全光照),S60、S70、S80和S90 (分别为60%、70%、80%、90%遮阴率),观测其出圃时的生长指标和光合参数变化情况。结果表明,不同遮阴率对橡胶树大筒苗的生长、光合参数及出圃时顶蓬叶的叶面积和叶绿素相对含量均有极显著影响,且2种胚苗间差异显著。大筒苗的壮苗指数随遮阴率的增加呈现先增后降的趋势;与全光照相比,遮阴显著影响大筒苗的出圃率,但对定植成活率的影响较小;胚苗类型与遮阴处理的交互作用明显。全光照和过度遮阴(S90)均会明显抑制大筒苗的生长,不同胚苗的大筒苗最适遮阴率不同,小苗芽接苗大筒苗在S60、组培大筒苗在S80下的生长表现最好。因此,橡胶树大筒苗培育时应根据不同的胚苗类型选择适宜的遮阴措施。     

拟南芥MAX2蛋白功能研究进展

独角金内酯(strigolactone, SLs)是一类新型植物激素,在植物生长发育的进程中发挥多种重要功能,包括调控植物的分枝,促进种子的萌发,以及影响根系建成等。MAX2 (more axillary growth 2)是SL信号传导途径的关键调控因子,位于合成途径基因MAX1、MAX3和MAX4的下游,几乎影响独脚金内酯所控制的所有表型。近年来,MAX2多样化的功能逐步得到揭示,大量数据表明MAX2不仅仅是SL信号的重要组分,同时也参与SL和多种激素信号间的交叉互作,在植物生长发育的各个环节,以及抵御生物和非生物胁迫的反应中都发挥至关重要的作用,但具体调控机制还有待更加深入的研究。对目前已知的MAX2功能进行了总结和阐述,以期为全面揭示MAX2功能及其调控多种激素信号的交叉机制提供理论参考。     

萱草响应非生物胁迫的研究进展

萱草是萱草属(Hemerocallis)多年生宿根花卉,被誉为中华母亲花,具有重要的观赏和药用价值。非生物胁迫导致光合效率降低,渗透调节物质浓度改变,活性氧(ROS)含量上升,膜系统持续受损,诱导AP2/ERF (APETALA2/ethylene-responsive element binding factors)、WRKY等家族基因的表达。该文综述了干旱、涝渍、盐碱、极端温度和重金属胁迫非生物胁迫因子对萱草形态学、生理生化及分子水平的影响,统计了各胁迫下的萱草抗性品种资源,认为地域与胁迫对萱草药用成分代谢变化的影响、抗逆相关基因调控网络与多种胁迫复合分子育种为未来的重点研究方向,为萱草资源开发利用与抗逆品种育种提供理论参考。     

未来气候变化对孑遗植物鹅掌楸地理分布的影响

为了解未来气候波动对鹅掌楸(Liriodendron chinense)潜在适生区的影响,利用最大熵模型(Maxent)和地理信息系统(ArcGIS)软件,结合物种地理分布点信息,对鹅掌楸当前适生区分布进行了模拟和划分,同时预测了2061-2080年间气候变化条件下鹅掌楸的潜在适生分布区变化,进而分析影响鹅掌楸地理分布...     

中国生物多样性适应气候变化策略研究

全球气候变化不仅给人类社会可持续发展带来严峻挑战,而且严重威胁到生物多样性及生态安全。我国是生物多样性最为丰富的国家之一,气候变化已经在对动物分布、行为和迁移,植物物候、植被和群落结构等方面造成了影响,并增加了珍稀濒危物种的灭绝风险,同时对生态系统的功能方面也造成了明显影响。未来气候变化将成为生物多样性丧失的主要驱动力之一。世界很多国家都在制定生物多样性适应气候变化的策略和采取适应行动,加强生物多样性的保护。本文在分析国外适应策略的基础上,结合中国生物多样性的现状,提出了适应气候变化的策略建议,包括制定生物多样性适应气候变化的国家战略,开展气候变化对生物多样性的影响监测和评估,针对敏感物种的就地保护和迁地保护,针对气候变化将导致退化生态系统开展恢复与重建,重点关注生物多样性适应气候变化优先区的保护,通过科学研究和国际合作,促进生物多样性适应气候变化技术的提高,期望为我国生物多样性保护和应对气候变化提供支持。     

不同林龄橡胶(Hevea brasiliensis)林土壤微生物群落和磷组分的变化

橡胶林是我国热带地区重要的经济林,而土壤磷是热带地区植物生长的重要限制因子之一,理解土壤磷转化机理对于生态系统的磷管理和可持续发展具有重要意义。因此,以热带地区海南儋州不同林龄(4、15、31a)橡胶人工林为研究对象,采用Hedley连续浸提法研究了土壤磷组分,磷脂脂肪酸法(Phospholipid fatty acids,PLFAs)分析了土壤微生物群落。结果表明,在橡胶林内各磷组分的相对含量大小顺序为:闭蓄态磷中等活性态磷活性态磷团聚体内磷钙磷。随着林龄的增加,橡胶林土壤中的磷组分发生显著变化。4、15、31a橡胶林的闭蓄态磷分别占总提取磷的52.61%、47.17%和34.91%,而活性态磷分别占总提取磷的6.67%、11.32%、13.68%。土壤总微生物、细菌、革兰氏阴性菌(G~-)、革兰氏阳性菌(G~+)的PLFAs含量均表现为15a4a31a,而31a橡胶林放线菌、真菌(F)和丛枝菌根真菌(AMF)的PLFAs含量均低于4a和15a。冗余分析(RDA)显示,全氮、有机碳、p H、F、AMF、G~-、G~+是引起不同林龄橡胶林土壤磷组分变化的重要贡献因子。研究表明,在橡胶林发育过程中,土壤理化性质和微生物群落发生了明显的变化,进而影响到土壤磷的转化过程。     

气候变化对鸟类影响：长期研究的意义

过去一个多世纪全球气候发生了明显变化,地球表面温度正在逐渐变暖。已有大量研究结果表明,鸟类已经在种群动态变化、生活史特性以及地理分布范围等方面对全球气候变化作出了相应的反应。根据全球范围内气候变化对鸟类影响的研究资料,尤其是北美和欧洲的一些长期研究项目的成果,综述了气候变化对鸟类分布范围、物候、繁殖和种群动态变化等方面的可能影响。这些长期研究项目为探讨气候变化在个体和种群的水平上如何长时间地影响鸟类提供了独特的机会,对未来中国鸟类学研究也会有所裨益。     

不同培育方式对橡胶树实生苗生理指标、养分及长势的影响

橡胶树(Heveabrasiliensis)种子催芽生长一般使用沙床培育,沙子是不可再生资源,为了选择一种适合橡胶树种子培育方式来替代对沙子的依赖,该研究通过水培、悬空培育和传统的沙培比较橡胶树实生苗第1蓬叶稳定时,苗木的生长势、生理指标及养分含量。结果表明,水培实生苗地上部株高、茎粗、叶面积的长势最佳,壮苗指数和生物量的含量最高,但其根太长,根相对较细。水培的叶、茎、根的可溶性糖、丙二醛、游离脯氨酸、超氧化物歧化酶的含量均较低;水培和悬空培育的叶片和茎的叶绿素、类胡萝卜素及根系活力的含量没有显著性差异,均高于沙培。水培的叶、茎、根中的氮和磷含量最低,沙培的最高;而水培实生苗根和茎中钾的含量较高,叶片中含量与悬空培育、沙培均没有显著性差异;悬空培育在叶、茎、根中钾的含量最低。水培促进了苗木的生长,降低干旱胁迫,提高养分利用率,但后续还需调控根系,建设良好根团。悬空培育的苗木长势较弱,还需进一步完善方法。