伏牛山森林生态系统灌木植物功能群分类

伏牛山国家级自然保护区位于中国东部亚热带和暖温带的过渡区,植被优势种明显,以灌木优势种为主体进行植物功能群分类,可以对森林生态系统的功能、框架结构及类群分布有一个明确的认识.采用群落生态学的调查方法,在伏牛山南北坡设置66个典型样方.根据调查结果,通过计算重要值,选取优势度相对较大的灌木树种进行种间联结及相关性分析,以X2(卡方)检验为基础,结合联结系数AC和共同出现百分率PC来测定灌木优势种间的联结性,根据优势种间的联结性及其在海拔梯度上的变化异同来划分植物功能群,把灌木优势种划分为7组植物功能群.植物功能群间物种表现出显著正联结,一起在同一生境中出现的几率较大,在长期的生长演化过程中,能适应相似的资源环境和对干扰有相似的响应,所以将其划分同一组植物功能群.植物功能群内有一些重要的形态特征有相似之处,功能群间的形态特征有明显的区别,如叶片的大小、形状等,功能群的这些相似及区别还需要生理生态学的进一步研究.     

黄河下游平原不同非农生境中植物多样性

自然、半自然等非农生境是区域农业景观的重要组成部分,对区域生物多样性保护具有重要意义。黄河下游平原区是典型的农业景观,农田是最主要的景观类型,林地、树篱等景观要素散布其中,为研究区内非农生境中生物多样性及其生态效应,采用典型样地法对区内典型农业景观中林地、树篱、田间道路和沟渠等主要非农生境中的植物群落进行调查研究。结果显示:区内植物组成以菊科、禾本科等为主;区内植物科的地理成分以世界分布和泛热带分布为主,各生境间有一定的差异,属的地理成分复杂,具有中国15个种子植物属分布型中的13个,以温带分布、世界分布和泛热带分布为主,总体上区内的植物组成以广布种为主,优势科属明显,特有种缺乏;各非农生境中的植物多样性存在一定的差异,林地和树篱生境具有较高的物种丰富度和多样性,显著高于田间道路,沟渠、林地和树篱生境中的物种均匀度和群落盖度均显著高于田间道路;β多样性分析表明田间道路生境中的群落组成分化程度在各样点间最大(β多样性指数最高);树篱、林地和田间道路等生境间群落相似性均较高,但其群落结构和优势种组成方面却存在显著的差异,沟渠作为一种特殊生境与其它生境间的群落相似性相对较低。研究表明,在黄河下游平原典型农业景观中,作为非农生境存在的林地和树篱在物种多样性维持中具有重要地位,沟渠为水生和湿生植物提供了庇护所,意义重大;各生境间高的群落相似性仅是物种组成名录相似性的反映,其空间格局和优势种群间差异明显,各生境植物群落的生态功能差异巨大。未来区内生物多样性的保护应重在生态系统过程、功能的加强以及生态系统服务的维持和提高,且需进一步在景观水平上探讨各非农景观要素的空间构型对其生态效益的影响机制及其调控和管理策略。     

常绿阔叶林植被动态研究进展

常绿阔叶林是亚热带地区的地带性植被,是亚热带陆地生态系统的重要组成部分,几十年来,中国的植物学家、生态学家对常绿阔叶林的区系成分、物种组成、外貌和结构、动态以及作为生态系统成员的功能等方面进行了大量的研究,积累了丰富的资料,取得了大量的研究成果,同时也在四川缙云山、浙江天童山、广东省鼎湖山和黑石顶、云南哀牢山、福建武夷山逐步形成了中国各具区域特色的常绿阔叶林研究基地,为常绿阔叶林的研究作出了突出的贡献。在常绿阔叶林的演替方面,研究内容从研究常绿阔叶林群落演替的过程、群落组成变化、结构动态及模型逐步向生态系统物质循环和能量流动发展,但对常绿阔叶林主要优势种动态、生理生态和群落演替机理等方面深入不够。在常绿阔叶林的更新动态研究方面,不但进行了通过研究种子雨和种子库的动态、种子的萌发、幼树生长的时空动态研究群落的更新,而且还通过研究林窗的形成、特征及其在森林动态中的作用来研究群落的更新,还进一步通过对常绿阔叶林主要树种更新植株的生理生态特性的研究来解释群落更新的原因。在常绿阔叶林退化和恢复重建研究方面,研究了常绿阔叶林各种退化生态系统的特征和恢复过程等,并将已有的理论和技术应用于退化生态系统的恢复和重建。即是以前人研究的成果为基础,从群落的演替、更新、退化和恢复等方面对我国多年来常绿阔叶林植被动态的研究作一总结。根据国内外的研究趋势提出了常绿阔叶林的动态方面急需开展3s技术在常绿阔叶林上的应用研究、常绿阔叶林的退化的生理生态机制、常绿阔叶林起源与系统发育、常绿阔叶的林保护与恢复生态学、常绿阔叶林重要物种的生理生态学和种群生物学、常绿阔叶林生态服务功能与区域可持续发展模式以及常绿阔叶林生态系统对全球变化的作用与响应机制等方面的研究。     

黄河下游平原非农植物多样性拆分研究

非农生物多样性的存在是农业景观生态系统健康持续发展的基础,对农业景观非农生境中植物群落物种多样性特征分析将有助于可持续农业景观构建措施的科学提出。在黄河下游平原典型农业景观中采用栅格分区的方式布设样点(共54个),采用典型样地法对各样点内的林地、树篱、田间道路和沟渠等主要非农生境的植物群落进行调查,采用生物多样性加性分配的方法探讨不同空间尺度上生物多样性的组成特征。结果显示:(1)各非农生境间植物群落物种多样性特征存在较大的差异。(2)偶见种从数量上构成了各非农生境中植物物种丰富度的主体,而常见种则行使着群落优势种和构建者的角色。(3)总体上,β多样性在各空间尺度中均对总物种丰富度具有重要贡献。(4)常见种和偶见种中物种组成格局存在显著差异:常见种的物种丰富度主要由α多样性贡献,而β多样性则贡献了偶见种的绝大部分。简言之,β多样性对区内植物多样性的保护和维持意义重大,农业景观中非农生境类别的出现对总物种丰富度的提高具有重要作用;各生境中较高的样点间β多样性(β样点)意味着在看似均质化的农业景观背景中依然具有较高的区域差异;景观组成和构型的变化将对农业景观中植物群落特征和物种多样性产生重要影响,且对偶见种的影响更甚。未来,应从景观和区域等更大尺度上,基于农业景观生态系统功能和服务的综合考虑及可持续农业景观的建立来探讨农业活动与生物多样性保护的权衡。     

氮、磷、钾营养对冬小麦光合作用及水分利用的影响

在中国科学院封丘农业生态实验站长期肥料实验的基础上,选择氮磷(T1)、氮钾(T2)、磷钾(T3)和氮磷钾(T4)4个肥料处理,以不施肥为对照(CK),研究了长期施用氮、磷、钾肥对小麦抽穗期和灌浆期净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)日变化的影响.结果表明:小麦抽穗期和灌浆期T4处理的Pn日变化值显著高于CK,其他处理与CK未达到显著性差异,各处理Pn日积累量大小为T4＞T1＞T2＞T3＞CK;缺氮、缺磷和缺钾均降低了叶片Pn,影响大小依次为缺氮＞缺磷＞缺钾;小麦抽穗期和灌浆期Tr日变化曲线呈单峰型,处理间日变化值差异不显著;缺氮、缺磷和缺钾均降低了叶片WUE,抽穗期,T1、T4处理的WUE日变化值显著高于CK,而T3、T2与CK差异不显著,说明缺氮、缺磷对WUE的影响最大,灌浆期,T4处理的WUE日变化值显著高于CK;不同肥料处理仅改变了小麦光合日变化的幅度,而未改变其变化规律,氮、磷、钾复合施肥有效地提高了小麦的光合生产和水分利用效率.     

开封地区不同土地利用方式农田杂草群落结构及动态

2005年春、秋两季对开封地区不同土地利用方式小麦-玉米、小麦-大豆轮作地,葡萄地,弃耕地中杂草进行调查,统计分析各杂草群落中物种相似系数、物种相对多度分布、功能群相对多度和生物多样性。杂草功能群分为单子叶短期生植物（MA）、双子叶短期生植物（DA）、单子叶多年生植物（MP）及双子叶多年生植物（DP）4个功能类群。调查共记录杂草种类71种,隶属27个科;春季51种、共同种7个,秋季36种、共同种8个。不同土地利用方式杂草群落相似系数春季各群落间0．3～0．5,秋季玉米地-大豆地、秋葡萄地-弃耕地最高,分别是0．73和0．70;季节间小麦地与秋季各杂草群落间相似系数小于0．1。春、秋季弃耕地物种-相对多度分布曲线下降缓慢,常见种和偶见种多、相对多度分配分别占61．32％和47．09％;小麦地、玉米地、大豆地和葡萄地优势种突出。春季DA功能群占优势,小麦地高达81．06％;MP功能群较少,小麦地缺少MP。秋季玉米地和大豆地杂草功能群分布较均衡,葡萄地以DA和MP为主、分别为42．34％和42．64％;弃耕地MA、DA和MP平均,为33．63、31．07和30．25％。多样性指数为春、秋季弃耕地最高1．76和1．72,玉米、大豆地次之为1．55和1．52,春、秋葡萄地1．49、1．30,小麦地最低1．12。结论：不同土地利用方式杂草群落种群构成不同,功能群相对多度分配格局以免耕农田玉米地、大豆地和葡萄地杂草功能群分布均衡;功能群季节变化明显,趋势为MP上升,DA下降。不同土地利用方式土地多样性等级为小麦地〈葡萄地〈大豆地和玉米地〈弃耕地。     

林地面积比例梯度下景观组成和构型对生物多样性的影响

以黄河中下游郑州地区为研究区域,根据林地面积比例高低,把确定的260块景观区域划分为林地面积比例高(50%)、中等(50%—30%)、低(30%—10%)和非常低(10%)共4个不同类型;采用概率连接度指数(PC)表征林地栖息地可用性程度。利用R软件里的广义线性模型(GLM),分析了10、50、100、250、500、1000、2000 m和3000 m物种不同扩散能力下,反映林地景观组成和构型特征的林地面积比例(PA),以及林地面积比例(PA)与林地斑块数量(NP)、林地平均斑块大小(PS)、林地斑块隔离度(PI)组合作用对栖息地可用性的影响。结果表明:在林地面积比例高的区域,林地面积比例是决定栖息地可用性程度的重要影响因素;在林地面积比例中等的区域,除林地面积比例外,林地斑块隔离度和平均斑块大小是主要影响因素;在林地面积比例低和较低时,依据物种扩散能力的不同,需要考虑平均斑块大小和林地斑块数量的影响。景观中不同林地面积比例情况下,生物保护措施和管理要依据林地面积比例、林地斑块数量、林地平均斑块大小、以及林地斑块隔离度。     

干旱胁迫下冬小麦光合产物分配格局及其与产量的关系

研究于2005-2006年在中国科学院封丘农田生态试验站防雨棚下进行,在充足供水(W1)、轻度干旱(W2)和严重干旱(W3)条件下,研究冬小麦周麦18(Zhoumai18)和济麦20(Jimai20)干物质积累和分配、可溶性碳水化合物(WSC)含量及其与产量形成的关系。结果显示,随着干旱胁迫程度加重,两个品种冬小麦干物质积累下降,光合产物分配格局改变。干旱胁迫导致花前叶片分配指数下降、茎和叶鞘分配指数上升,花后穗分配指数上升。干旱胁迫下冬小麦拔节期茎WSC减少,但孕穗期、开花期各器官WSC均增加。相关分析表明,冬小麦千粒重与孕穗期、开花期茎和根WSC,与开花期叶片干重显著正相关(P0.05);穗粒数与拔节期茎WSC极显著正相关(P0.01),与开花期茎和叶片干重显著正相关(P0.05)。研究认为拔节期是冬小麦需水关键期,干旱胁迫能促进光合产物向当时生长中心分配,不同生育期茎WSC是冬小麦抗旱育种的重要生理生态指标之一。     

不同干扰背景下景观指数与物种多样性的多尺度效应——以巩义市为例

以黄河中下游山地丘陵区的巩义市为研究区,采用典型样地法对灌草丛、人工林和农田边缘3种不同干扰背景下的自然、半自然生境内的植物进行调查。基于景观生态学原理,在地理信息系统技术支持下,借助于Fragstatta3.3软件,以调查样地为中心,计算了150、250、500、750、1000、1250、1500m不同半径缓冲区内表征景观形状(Edge and patch shape)、边缘对照(Edge contrast)、相似度和邻近度(Proximity and similarity)、景观多样性(Diversity)、基质(Texture)、斑块大小和密度(Patch size and patch density)共6类52个指数,运用冗余分析(RDA)筛选出不同尺度下对该区农业景观中植物多样性有显著影响的景观指数。结果表明:不同尺度,景观指数对物种多样性的影响变化显著。灌草丛生境,在500—750m范围内,SHAPE_AM指数和PARA_AM指数能够很好的解释物种多样性,解释量为33.6%;人工林生境,SHAPE_AM指数、AREA_CV指数、SIMI指数和PAFRAC指数在1000—1250m范围内对物种多样性的解释量达到48.1%;农田边缘生境,GYRATE_CV指数、ENN_CV指数、PARA_MN指数和FRAC_AM指数在750—1250m范围内对物种多样性影响显著,解释量为32%。其中,辛普森多样性指数(SIDI)与灌草丛物种多样性在750—1250m范围内作用显著,ENN_CV指数仅对农田边缘物种多样性影响较大。景观指数对物种多样性的影响具有尺度依赖性,未来应全面综合探讨这些指数的尺度效应及在景观生态学中的应用。     

开花期土壤短期干旱和复水对大豆光合作用和产量的影响

以大豆(Glycine max)为材料, 研究开花期土壤水分变动对叶片光合生理以及产量形成的影响, 以期为大豆的节水栽培和水分高效利用提供理论依据。研究发现, 大豆叶片气孔导度(Gs)对土壤水分的匮缺更加敏感。干旱胁迫降低了叶片的净光合速率(Pn), 但复水后, 叶片水势和净光合速率等在实验过程中都可以得到迅速恢复, 并且蒸腾速率(Tr)、气孔导度和胞间CO₂浓度(Ci)在复水后的第3 天与对照相比显著提高, 表现出一定的超补偿效应。研究发现, 在开花期即使短期的土壤干旱, 也会对大豆后期的生物量及其分配产生较大的影响, 开花期干旱和复水, 显著降低了大豆叶片和茎的生物量, 使根茎比提高16.7% (P<0.05), 收获指数增加26.3%(P<0.05)。