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.     

高山植物美丽风毛菊PSII光化学效率和光合色素对短期增补UV-B辐射的响应

在中国科学院海北高寒草甸生态系统实验站的综合观测场, 于植物生长季的不同月份进行短期增补UV-B辐射的模拟试验, 研究了高山植物美丽风毛菊(Saussurea superba)的PSII光化学效率、光合色素和UV-B吸收物质对增强UV-B辐射的响应。结果表明, 尽管差异不显著, 暗适应3 min的PSII最大光化学量子效率在不同月份均有降低的趋势, 说明增强UV-B辐射能加剧光合机构的光抑制。不同月份短期增补UV-B辐射均引起光下PSII实际光化学量子效率和光化学猝灭系数的降低, 以及非光化学猝灭系数的增高, 表明增强UV-B辐射能降低叶片的光能捕获效率, 促进非光化学能量耗散过程。增补UV-B辐射后, 叶片光合色素的含量略有降低趋势, 可能与短时间内光合色素形成过程受抑制和光氧化程度的加剧, 以及叶片厚度的略微降低有关。UV-B吸收物质的含量在不同月份没有一致和较为显著的变化, 说明高原强UV-B环境下生存的美丽风毛菊叶表皮层中由类黄酮和衍生多酚类组成的内部紫外屏蔽物质相对稳定, 倾向于较少受增补UV-B辐射的影响。     

SPATIAL HETEROGENEITY AND SIMILARITY OF ADULT PLANTS AND SEEDLINGS IN 'BLACK SOIL LAND' SECONDARY WEED COMMUNITY, QINGHAI-TIBETAN PLATEAU

 在样线调查基础上, 用半方差函数、分形维数、空间自相关等方法对青藏高原“黑土滩”次生毒杂草群落地上成体植株、幼苗空间的异质性, 二者物种构成的相似性及其尺度特征进行分析。结果表明, “黑土滩”次生毒杂草群落在较大尺度上地上成体植株物种数的空间依赖性强, 异质性高, 而个体密度则较均匀; 幼苗物种数在小尺度上空间异质性高, 幼苗密度在大尺度上空间异质性较高, 幼苗密度独立于其物种分布, 高密度的幼苗分布在微地形下和群落间隙中, “黑土滩”毒杂草植物幼苗充分利用空余生态位进行群落补充; “黑土滩”群落在不同尺度上地上成体植株与幼苗物种构成相似性变化的规律性不大; “黑土滩”群落幼苗靠其高密度特征完成群落更新, 植物群落幼苗更新力强, 导致“黑土滩”毒杂草群落趋于稳定。因此, 建议加强干扰以减弱“黑土滩”次生毒杂草群落稳定趋势, 这对恢复“黑土滩”具有重要指导意义。     

树种蒸腾作用、光合作用和蒸腾效率的比较研究

 各树种在年生长季不同测期的蒸腾速率日进程曲线一般呈单峰型。蒸腾速率与环境因子的相关性大小依次为：光照强度、气温、相对湿度和大气水势。蒸腾速率日变化一般可用具有光照因子的优化模型(即光照型、光温型、光湿型和光温湿型)来模拟。年生长季树种蒸腾速率(g·g-1LD·h-1)排序由大到小为：柠条(0.9269±0.2089)(平均值±标准差,以下同)、小叶杨(0.7177±0.2410)、河北杨(0.6256±0.1609)和北京杨(0.6007±0.2749);净光合速率(mgCO2·g-1LD·h-1)排序自高至低为：柠条(14.5949±4.6627)、小叶杨(13.4055±2.9994)、河北杨(13.2569±4.3531)和北京杨(11.6989±2.5884);蒸腾效率(gDM·g-1H2O)排序由高至低为：北京杨(1.41％±0.42％)、河北杨(1.35％±0.36％)、小叶杨(1.26％±0.23％)和柠条(1.00％±0.27％)。     

Effects of environmental factors on gross caloric values of three life-forms aquatic plants on the Qinghai-Xizang Plateau,China

Aims Gross caloric value (GCV) reflected plants’ capability of converting solar energy. It provided a reliable indicator of plants’ adaptations to environments in perspective of energy conversion and fixation. The aims of this study were (1) to illustrate the characteristics of GCV of aquatic plants on the Qinghai-Xizang Plateau, (2) to explore the geographical and environmental patterns and (3) to discuss the underlying mechanisms in forming the patterns.
Methods In July and August 2015, we collected 533 samples of aquatic plants’ leaves in 143 field sites on the Qinghai-Xizang Plateau, and measured their GCV using SDACM-4000 oxygen bomb calorimeter. Together with mean annual temperature (MAT) of climatic factor and properties of water body, this study compared the differences of GCV among submerged, emergent and floating-leaved plants by analysis of variance (ANOVA) and Tukey’s HSD. We further regressed GCV of submerged and emergent plants against geographical and climatic factors and properties of water body by simple regression to explore the relative effects of environmental factors on GCV.
Important findings On the Qinghai-Xizang Plateau, the mean GCV was (15.95 ± 3.90) kJ·g^-1. Among the three life forms, the rank of GCV was the emergent plants (18.10 kJ·g^-1) > the floating-leaved plants (16.77 kJ·g^-1) > the submerged plants (14.31 kJ·g^-1). With an increasing latitude, the GCV of emergent and submerged plants increased. Only GCV of emergent plants decreased with increasing altitude and temperature. The GCV of emergent and submerged plants increased with increased water salinity. Dissolved oxygen had significant negative effects on emergent plants, while pH value had no significant effects.     

青藏高原沼泽湿地植被NDVI时空变化及其对气候变化的响应

基于2000—2017年逐旬MODIS NDVI数据和逐月气温、降水数据,分析了青藏高原不同类型沼泽湿地植被生长季NDVI时空变化特征及其对气候变化的响应。研究结果表明：青藏高原沼泽植被生长季多年平均NDVI自西北向东南逐渐增加;沼泽植被生长季平均NDVI在2000—2017年总体呈现显著上升趋势 (0.010/10a) ,生长季NDVI呈上升趋势的面积占整个研究区面积的78.25%。青藏高原沼泽植被生长季NDVI与降水量总体上呈现弱的相关性,表明降水并不是影响该地区沼泽植被生长的主要因素。青藏高原沼泽植被生长主要受气温影响,气温升高能明显促进沼泽植被的生长。此外,首次发现白天和夜晚温度升高对青藏高原沼泽植被生长具有不对称性影响,其中夜晚增温对沼泽植被生长的促进效果更加显著。在全球白天和夜晚不对称增温的背景下,白天和夜晚温度对青藏高原沼泽植被的不对称影响应当引起重视,尤其是在利用模型模拟未来气候变化对该地区沼泽植被影响时。     

陇中黄土高原典型草原生物土壤结皮发育对土壤养分的影响

为了解生物土壤结皮发育与土壤养分特征的关系,该研究选取处于不同发育阶段和不同盖度的藓结皮(M-crust)和地衣结皮(L-crust),对其结皮层生物体及结皮下层3 cm土壤进行养分分析。结果显示：(1)藓结皮生物体对土壤全氮(TN)、全磷(TP)、铜(Cu)和锌(Zn)的生物富集作用较强,其富集系数分别高达807.4%、175%、122.4%和244.5%,而地衣结皮生物体对TN、TP和钙(Ca)的生物富集作用较强,其富集系数分别高达950.8%、126.2%和208.6%;除Ca外,藓结皮生物体中TP、钠(Na)、钾(K)、Cu、铁(Fe)、镁(Mg)、锰(Mn)和Zn均显著高于地衣结皮。(2)土壤生物结皮盖度与其对应的土壤养分含量之间无显著线性相关关系,但发育有不同盖度藓结皮的土壤其平均TN、TP、Cu、Fe、K、Na和Ca含量均高于地衣结皮。研究表明,不同类型生物土壤结皮对养分吸收、富集效率不同,处于发育后期的藓结皮较发育中期的地衣结皮具有更强的养分累积效应,提高了土壤的养分贮存量,对黄土高原典型草原生态系统的恢复与重建具有潜在的重要影响。     

Post-glacial expansion into the Paleozoic Plateau: evidence of an Ozarkian refugium for the Ozark minnow Notropis nubilus (Teleostei: Cypriniformes)

Genetic variation was examined within the Ozark minnow Notropis nubilus using complete mtDNA cytochrome b gene sequences from 160 individuals representing 30 localities to test hypotheses on the origin of the distribution. Phylogenetic analyses revealed three strongly supported clades of haplotypes consistent with geographic distributions: a clade from the Western Ozarks, a clade from the Southern Ozarks and a clade from the Northern Ozarks and upper Mississippi River basin. The estimated mean ages of these clades indicated that they diverged during pre-Illinoian glacial cycles extending from the late Pliocene into the early Pleistocene. Results of demographic analyses based on coalescent approaches supported the hypothesis that the Paleozoic Plateau was not a refugium for N. nubilus during periodic glacial advances. There is evidence of a genetic signature of northern expansion into the Paleozoic Plateau from a Southern Ozarkian refugium. Populations expanded out of drainages in the Northern Ozarks into the Paleozoic Plateau during the late Pleistocene. Subsequently, the two regions were isolated due to the recent extirpation of intervening populations caused by the loss of suitable habitat.     

黄土丘陵沟壑区主要草种枯落物的持水能力与养分潜在归还能力

黄土丘陵沟壑区由于土壤侵蚀严重,天然植被恢复缓慢,植被稀疏,枯枝落叶层的生态效应就显得尤为重要。对该区坡沟不同立地条件下草本群落主要物种的枯落物蓄积量、持水与养分潜在归还能力进行了分析,探讨主要物种枯落物对土壤的改善作用。结果表明:1)坡沟不同立地条件下枯落物蓄积量差异显著(P0.05),在73.74—175.26 g/m2之间变化,表现为阴沟坡峁顶阳沟坡阴梁峁坡阳梁峁坡;在坡面不同微地形下也差异显著(P0.05),在阳坡表现为株丛浅沟鱼鳞坑裸地,在阴坡为浅沟鱼鳞坑株丛裸地,在峁顶为株丛裸地。2)主要物种枯落物最大持水量可达自身干重的1.22—4.34倍;不同物种枯落物间的持水能力差异极显著(P0.01),表现为白羊草叶铁杆蒿叶白羊草茎达乌里胡枝子叶长芒草达乌里胡枝子枝铁杆蒿枝。3)枯落物C、N含量分别在7.35%—40.33%和0.61%—1.60%之间,不同物种间差异极显著(P0.01),同一物种枯落物C、N含量在坡沟不同立地条件下差异不显著。4)影响枯落物分解的木质素含量(1.00%—8.20%)、纤维素含量(3.16%—14.06%)、木质素/N值(0.78—12.48)、C/N值(5.61—57.41)在不同物种间差异极显著(P0.01);同一物种木质素含量、纤维素含量和木质素/N值在坡沟不同立地条件下差异显著(P0.05),而C/N值不显著。5)铁杆蒿叶的枯落物养分潜在归还能力最大,达乌里胡枝子和白羊草的枯落物次之,长芒草的枯落物养分潜在归还能力最小。     

黄土高原石松类和蕨类植物的多样性与地理分布

物种编目是了解生物多样性的基础。本文收集已出版的专著和文献, 查阅标本馆的馆藏标本信息, 在此基础上, 对黄土高原的石松类和蕨类植物的多样性和地理分布数据进行统计和分析。科属排列采用Flora of China的分类系统, 科属界定依据分子系统学的最新研究成果。结果表明, 黄土高原共有石松类和蕨类植物18科42属165种2亚种5变种, 其中中国特有种35种, 占总种数的20.35%。种类数量最多的5个科依次为凤尾蕨科(29种, 含种下单位, 下同)、鳞毛蕨科(28种)、水龙骨科(19种)、蹄盖蕨科(16种)和铁角蕨科(16种); 种类数量最多的6个属依次为铁角蕨属(Asplenium, 16种)、鳞毛蕨属(Dryopteris, 15种)、耳蕨属(Polystichum, 12种)、岩蕨属(Woodsia, 11种)、卷柏属(Selaginella, 10种)和瓦韦属(Lepisorus, 10种)。黄土高原的石松类和蕨类植物中, 无珍稀濒危保护植物, 无中国特有属。依据生态类型可划分为4类, 即土生植物(112种)、石生植物(75种)、附生植物(18种)、水生植物(3种), 该区域石松类和蕨类植物土生或石生的种类占总种数的89.53%。在地理分布上, 黄土高原石松类和蕨类处于我国现生类群分布的边缘区域, 这与我国的石松类和蕨类分布规律基本一致。