浙江天童太白山不同群落植物构型比较

植物构型是植株构件在空间上的分配方式,反映了植物对环境的响应策略。通过对浙江天童太白山海拔差异很小的栲树(Castanopsis fargesii)、小叶青冈(Cyclobalanopsis gracilis)和云山青冈(Cyclobalanopsis sessilifolia)群落类型中所有植株的树高、树冠厚度、树冠面积、叶片聚集度、枝下高和距地45 cm基径等植物构型性状,以及树冠曝光指数、土壤含水率、空气温湿度、土壤p H值和风速6个环境因子的测定,分别分析乔灌木层植物构型性状及性状关系在3个群落间的变化规律。结果表明:(1)从栲树到小叶青冈至云山青冈群落,灌木层的树高、树冠厚度、枝下高和距地45 cm基径增加,叶片聚集度减小;乔木层的树高、树冠厚度、树冠面积、枝下高和距地45 cm基径均减小,叶片聚集度增大;(2)3个群落灌木层构型性状间显著相关(P0.001),而乔木层只在中低海拔群落存在相关性;(3)从栲树到小叶青冈至云山青冈群落,乔灌木层的冠层曝光指数显著增加(P0.05);(4)多元逐步回归表明,树冠曝光指数对灌木层构型性状变异的贡献最大,而风速、土壤含水率和p H值对乔木构型性状的变异起主导作用。综上得知,天童太白山乔灌木植物在不同群落间存在构型分异,植物对光资源的竞争是引起灌木构型在不同群落间变化的主要驱动因子,而对乔木植物,其构型变化更多受到风速和土壤含水量的影响。     

东海低氧区及邻近水域浮游植物的季节变化

根据2011年5月、8月、11月在东海低氧区及邻近水域(25°00'—33°30'N,120°00'—127°30'E)进行的多学科综合调查,对东海低氧区及邻近水域浮游植物群落结构特征及季节变化进行了相关研究。经Utermhl方法初步分析共鉴定出浮游植物4门74属248种(含变种、变型,不含未定种),主要由硅藻和甲藻组成,此外还有少量的金藻和蓝藻。春季优势种主要为具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum)、柔弱伪菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissim)、骨条藻(Skeletonema sp.)和具槽帕拉藻(Paralia sulcata);夏季主要是中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和海链藻(Thalassiosira sp.);秋季主要是具槽帕拉藻、圆筛藻(Coscinodiscus sp.)和柔弱伪菱形藻。调查区浮游植物平均细胞丰度在夏季最高,达到85.002×103个/L,春季次之,秋季最低。在水平方向上,春、夏两季,表层浮游植物细胞丰度在近岸出现高值,由近岸到外海细胞丰度逐渐降低;而在秋季则相反,在调查海域的东北部出现高值,随离岸距离的增加细胞丰度逐渐增加。在垂直方向上,春、夏两季,浮游植物细胞丰度在表层出现最大值,随着深度的增加细胞丰度逐渐降低;而在秋季细胞丰度分布比较均匀,随水深变化不明显。调查区表层浮游植物ShannonWiener多样性指数和Pielou均匀度指数的平面分布基本一致,并且与细胞丰度的分布大致呈镶嵌分布。调查浮游植物群落的演替规律是:从春季的甲藻(具齿原甲藻、微小原甲藻(Prorocentrum minimum)等)为主,硅藻(柔弱伪菱形藻、骨条藻等)为辅;演替至夏季的硅藻(中肋骨条藻、海链藻等)为主,甲藻(主要是梭状角藻(Ceratium fusus)和叉状角藻(Ceratium furca))为辅,到秋季进一步演替为硅藻(具槽帕拉藻、圆筛藻、柔弱伪菱形藻等)为主,铁氏束毛藻(Trichodesmium thiebaultii)为辅。浮游植物物种组成、优势种、细胞丰度及多样性指数均表现出明显的时空变化。低氧区与非低氧区浮游植物群集存在明显差异。     

小兴安岭凉水自然保护区蝶类多样性

2012—2013年选取原始阔叶红松林、人工林、天然次生林和灌丛草甸4种典型植被生境,对小兴安岭凉水自然保护区的蝶类进行了系统研究。共捕获蝶类1438头,分属7科47属76种,4种植被生境中蝶类群落优势类群均为蛱蝶科,不同生境蝶类群落相似性与生境植被类型密切相关。计算分析了4种植被生境中蝶类多样性指数、物种丰富度、优势度指数、均匀度指数和种-多度关系,结果表明:3种森林生境蝶类多样性大于灌丛草甸,原始阔叶红松林蝶类具有最高的多样性指数、较高的物种丰富度、均匀度指数以及最低的优势度指数,种-多度分布为对数正态分布,说明环境质量优越,最适合蝶类生存和繁衍;灌丛草甸蝶类的多样性指数、物种丰富度和均匀度指数均为最低,而优势度指数最高,种-多度分布为对数级数分布,反映植物群落结构较单一,适合各种蝶类生存和繁衍的资源不足;天然次生林蝶类多样性指数、物种丰富度高于人工林,均匀度小于人工林,但前者种-多度分布为对数级数模型,后者为对数正态模型,说明在封山育林状态下,对森林植被组成进行适当合理的干扰,有利于森林的健康发展     

西藏草地植物功能性状与多项生态系统服务关系

针对植被功能性状与生态系统服务功能之间的相互关系,构建了西藏草地株高和可食性两种功能性状的9项指标,并基于土壤和植物采样,分析了9项植物功能性状指标和5项生态系统服务指标间的相关性,探讨了4种机制(Mass ratio,Selection,Niche complementarity及Insurance)在西藏草地的适用性。结果表明,9项功能性状指标中,株高Rao和可食种与所有种株高CWM比分别与土壤有机碳、土壤全氮和土壤含水率3项生态系统服务指标呈显著负相关及显著正相关。说明群落植被对光能竞争的互补性及可食性状植株在群落中的光能资源相对竞争力,与土壤固碳、肥力供给及水源涵养有显著相关关系。而群落可食种、优势种、优势种与次优势种对光能资源竞争力水平,可食植株多样性、可食植株在群落中的优势度及其光能资源竞争力均值,对草地生态系统服务无显著影响。西藏草地植物功能性状对多项生态系统服务的影响机制从光能资源竞争角度更符合Niche complementarity和Insurance理论,而从可食功能性状角度更符合Mass ratio和Selection理论。     

AM真菌在草原生态系统中的功能

AM真菌是土壤生态系统中重要的微生物类群,能与陆地生态系统中80%以上的高等植物建立共生体系。目前,AM真菌在维持草原生态系统稳定性中的功能已经成为生态学研究的热点问题之一。基于此,从植物个体、种群、群落和生态系统等不同层次探究AM真菌在维持植物群落多样性和草原生态系统稳定性中的功能。分析发现在个体水平上,AM真菌对宿主植物具有促生效应、抑制效应或中性效应。在种群水平上,分析AM真菌对不同宿主植物吸收土壤矿质营养的分配和调控策略,围绕构成草原植被的两大组成成分:牧草和有毒植物,论述AM真菌对植物种群增长和衰败的调控机制,并从草原植物群落的物种多样性和稳定性角度,探讨AM真菌与植物群落之间的相关性。在生态系统水平上,围绕AM真菌对草原生态系统的演替和退化草原的修复等展开论述,以期为利用AM真菌开展草原生态系统保护和恢复治理提供理论依据,并对草原菌根生态学领域未来的研究进行展望。     

黄河口岸线变迁对潮滩盐沼景观格局变化的影响

基于2001、2005和2010年3期TM遥感影像,运用GIS技术,分析了黄河三角洲不同区士或(Ⅰ区,刁口段;Ⅱ区,东营港及临近岸段;Ⅲ区,河口段;Ⅳ区,南部莱州湾岸段)潮滩盐沼的景观演变与海岸线变迁的动因关系。结果表明,岸线变迁直接决定了潮滩盐沼面积的增长或缩减,但其在不同区域的影响程度差异较大。2001-2010年,Ⅰ区由于1976年以后刁口流路废弃、水沙输入量锐减导致其岸线持续蚀退,潮滩面积锐减明显(减少57.64 km~2,减少率25.94%);Ⅲ区由于1976年以后黄河由清水沟或清8汉入海,河口区域的持续淤积状态使得岸线持续增长,潮滩面积增加显著(增加66.17 km~2,增长率17.39%);而Ⅱ区由于海堤修建及港口建设等人类活动影响,岸线基本处于稳定状态,潮滩面积变化不大,Ⅳ区潮滩面积持续增加。不同区域潮滩盐沼景观格局随距海远近均呈明显带状分布,依次为芦苇盐沼、碱蓬-柽柳-芦苇盐沼、碱蓬盐沼和光滩。2001-2010年,不同景观类型之间存在明显转移,光滩、碱蓬盐沼和芦苇盐沼的面积持续减少(分别减少6.02、18.39和99.20 km~2,减少率为4.61%、12.86%和50.11%),碱蓬-柽柳-芦苇盐沼的面积整体呈增加趋势(增加35.50 km~2,增长率为24.99%)。研究发现,不同区域的景观类型均随岸线的淤积或蚀退而发生向海或向陆的演替,岸线变迁是影响不同区域潮滩盐沼景观格局的决定因素,而黄河调水调沙工程的长期实施对于近年来河口段岸线的变迁以及盐沼植被景观类型的演变具有深刻影响。     

太行山南麓山区栓皮栎-扁担杆生态系统水分利用策略

分析了太行山南麓低丘山区降水、泉水、地下水、土壤水以及栓皮栎、扁担杆的氢氧稳定同位素特征,结合Iso Source模型确定了栓皮栎和扁担杆水分来源的季节性差异,并对栓皮栎和扁担杆水分利用策略进行分析。结果表明,同一生态系统中的栓皮栎和扁担杆枝条水的δ18O和δD值差别明显。雨季中栓皮栎和扁担杆水分来源较浅,以0—20 cm土壤水分为主,但旱季中栓皮栎和扁担杆水分主要来源均比雨季明显加深,其中栓皮栎主要利用40—60 cm土壤水分,扁担杆则主要利用20—40 cm土壤水分。此外,旱季后期栓皮栎还利用部分泉水,其比例达到了19.6%。二者水分来源的不同,使得栓皮栎与扁担杆在旱季期间能避开用水冲突。旱季中生长在生态系统上层的栓皮栎中午部分气孔关闭,蒸腾速率下降,生长在生态系统下层的扁担杆日均蒸腾速率、气孔导度则分别比栓皮栎下降了46.94%和30.58%。栓皮栎和扁担杆分别采取了深水源及部分气孔关闭和浅水源及低蒸腾耗散的水分利用策略来利用旱季中有限的水分,因而其组成的生态系统表现出较强地适合太行山南麓脆弱环境的生态适应性。     

华北低丘山区栓皮栎生态系统氧同位素日变化及蒸散定量区分

利用稳定同位素技术对华北低丘山区栓皮栎生态系统氧同位素日变化及蒸散定量区分进行研究,为华北低丘山区森林生态系统水汽交换研究提供基础。试验采用离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)连续测定生态系统不同高度水汽浓度和δ18O值,同时采用真空提取和液态水同位素分析仪测定枝条和土壤的δ18O值。结果显示,4个晴天中大气水汽浓度日变化复杂,变化趋势差异大,而δ18O日变化均成高-低-高的"V"型变化,最小值出现在12:00—18:00。Keeling方程在10:00—12:00的相关系数R2均大于0.71,方程达到极显著水平,表明此时段蒸腾速率较高,满足植物蒸腾的同位素稳定态假设。利用Keeling方程估算的栓皮栎生态系统δET值有相似的低-高-低日变化,与大气的δv值变化趋势相反。同位素分割结果显示栓皮栎生态系统中蒸腾占蒸散比例日变化呈现低-高-低的趋势,10:00—14:00蒸腾占蒸散比例达到90%以上,尽管6:00—10:00和14:00—18:00的蒸腾占蒸散比例下降,但平均值仍高达69.38%,表明华北低丘山区栓皮栎生态系统的蒸散主要来源于植物蒸腾。     

根区交替控制灌溉条件下玉米根系吸水规律

为了阐明根区交替控制灌溉(CRDAI)条件下玉米根系吸水规律,通过田间试验,在沟灌垄植模式下采用根区交替控制灌溉研究玉米根区不同点位(沟位、坡位和垄位)的根长密度(RLD)及根系吸水动态。研究表明,根区土壤水分的干湿交替引起玉米RLD的空间动态变化,在垄位两侧不对称分布,并存在层间差异;土壤水分和RLD是根区交替控制灌溉下根系吸水速率的主要限制因素。在同一土层,根系吸水贡献率以垄位最大,沟位最低;玉米营养生长阶段,10—30 cm土层的根系吸水速率最大;玉米生殖生长阶段,20—70 cm为根系吸水速率最大的土层,根系吸水贡献率为43.21%—55.48%。研究阐明了交替控制灌溉下根系吸水与土壤水分、RLD间相互作用的动态规律,对控制灌溉下水分调控机理研究具有理论意义。     

黄河故道不同灌水方式刺槐人工林幼树水分利用效率和生长特性

干旱一直是限制黄河故道沙区树木生长的重要因素之一,而刺槐(Robinia pseudoacacia)以其较强的耐旱性、较高的成活率在造林时备受重视。适宜的灌水方式不但可以提高当地水资源的高效利用,而且可以促进刺槐迅速生长,改善当地环境生态。因此,在2011至2012年间,对黄河故道沙地进行刺槐人工林的建设与培育,开展滴灌(DI)、沟灌(FI)和软管喷灌(HSI)3种灌水方式对刺槐人工林幼树水分利用效率(WUE)和生长特性影响的研究。结果表明,在不同的水文年份,滴灌刺槐的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)高于软管喷灌,软管喷灌高于沟灌。水分利用效率受年份影响较大,但均表现为前期下降,8月份前后降到最低值,随后缓慢回升。不同灌水方式叶绿素含量(CC)差异显著,滴灌条件下刺槐叶绿素含量最高,其次为软管喷灌,沟灌最低。不同树龄,不同灌水方式刺槐株高、地径和胸径差异显著。一年生林,滴灌刺槐的株高、地径和胸径分别比软管喷灌高出23.4、0.27 cm和0.14 cm;二年生林,滴灌刺槐的株高、地径和胸径分别比软管喷灌高53.7 cm、0.61 cm和0.54 cm。滴灌刺槐的株高、地径和胸径的年度生长量分别为软管喷灌的112.1%、107.1%和111.8%,同时分别为沟灌的121.8%、191.8%和343.6%。不同灌水方式刺槐幼树水分利用效率受年际间气象因素影响较大,滴灌可以显著地改善刺槐幼树的光合生理特性,促进其快速生长。