湿地松针叶功能性状及其对磷添加的响应

目的 揭示湿地松人工林针叶功能性状间的关系,探讨针叶功能性状对磷添加的响应及对环境养分的适应策略。方法 以12年生湿地松人工林为研究对象,设置3个磷元素梯度(P1为25 kg/hm², P2为50 kg/hm², P3为100 kg/hm²)和不施磷为对照(CK)共4个处理,分析不同处理下叶长、叶面积和比叶面积等9个形态指标与针叶全氮、全磷和有机碳等养分含量的变化,探讨针叶形态指标与养分含量的相关性。结果①各处理下湿地松针叶各功能性状的变异系数为6.62%~19.77%,其中叶鞘长和比叶面积的变异系数大,均高于19%,有机碳含量变异系数最小,仅为6.61%。②与CK相比,随着施磷浓度的增加,除针叶干物质含量显著降低外(P<0.05),针叶叶面积、比叶面积及养分含量等指标均上升。③湿地松针叶的叶面积和比叶面积与全钾和全磷间存在显著正相关(P<0.05),相关系数达0.597以上,而针叶干物质含量与全磷、全钾和有机碳含量间表现出显著负相关(P<0.05),相关系数分别为-0.840、-0.639和-0.530。结论①湿地松针叶功能性状均属较弱变异,在特定环境中湿地松针叶功能性状具有较强的内稳性;②磷添加可以影响湿地松针叶的形态特征和养分储量,高浓度磷添加(P3)的效果最明显。③湿地松针叶形态建成与其养分含量相关,养分含量高促进针叶生长代谢、叶面积增加,同时加快干物质含量向其他器官转运,使针叶干物质含量减少。     

退化草原土壤有机质对氮素添加梯度的响应

选取内蒙古锡林郭勒典型草原区两种不同退化程度草原群落(轻度和重度退化草原群落),设置氮素添加梯度实验(分别添加NH₄NO₃ 0, 30, 50, 80 g·m^-2),分析退化草原土壤有机质含量对氮素添加的响应,意图找出氮肥作用于不同退化程度草原时的最适值。结果表明,不同退化程度的草原对于氮素添加的响应不同:对于轻度退化草原,氮素添加对土壤有机质的影响主要集中在0~20 cm土层,30 g·m^-2处理时土壤有机质显著高于其他3个氮素水平,氮素的添加显著提高土壤有机质含量,说明氮素是轻度退化草原主要的限制因子;对于重度退化草原,当施氮量为30 g·m^-2时,0～10 cm层土壤有机质含量相对较高,但没有达到统计学上的显著差异。土壤有机质在氮素添加梯度下各层变化不显著,说明氮素不是重度退化草原的主要限制因子。     

养分添加对内蒙古不同草地生态系统生物量的影响

为了比较不同气候条件下草地生态系统对养分添加的响应,在内蒙古的草甸草原、典型草原和荒漠草原区分别建立长期养分添加试验。在三年试验数据的基础上,分析不同养分(N和P)添加、不同梯度(N:10,5和2.5 g/m2;P:10 g/m2)对这3种代表性草地群落生物量及其分配的影响。结果表明,施氮导致内蒙古温带草原地上生物量增加27%~53.3%,平均增加37.8%,并且施氮浓度越高,地上生物量增加越多。地下生物量对施肥的响应比地上生物量小,整体上,高浓度的氮添加使内蒙古草原的群落总生物量平均增加10.2%。较干旱的荒漠草原对氮限制的响应比典型草原和草甸草原更明显。磷肥对群落地上、地下生物量的影响不明显。施氮肥促进草甸草原和荒漠草原的根冠比(R/S)降低,典型草原的根冠比则轻度增加。施肥对内蒙古温带草原根系的垂直分布没有显著影响。位于不同环境条件下的草地生态系统对施肥的响应存在时间和空间差异,意味着在碳循环模型预算和草地管理中需要考虑不同草地生态系统对养分添加的响应。草地地上生物量对施肥的响应高于地下部分,如果不考虑地下部分,可能会高估整个生态系统对施肥的响应。     

热带云雾林植物功能性状对环境变化的年际响应

为了研究植物功能性状对环境变化的响应有助于理解植物对环境的适应策略,以海南热带雨林国家公园霸王岭片区的热带云雾林为研究对象,在2011年及2021年对21个20 m×20 m固定样地内DBH≥5 cm木本植物进行群落学调查,测定个体、物种和群落水平的植物功能性状及环境因子,分析植物功能性状和环境条件的变化,探讨环境因子对功能性状的影响规律.结果表明：（1）与2011年相比,2021年热带云雾林土壤全氮（TN）、有效氮（AN）含量显著增加,土壤有机质（SOM）、全磷（TP）、有效磷（AP）含量显著减少.空气最高温呈上升趋势,平均空气相对湿度、最低空气相对湿度呈下降趋势.对环境因子进行主成分分析,2011年负荷值较大的环境因子分别为土壤全氮、土壤全磷、土壤有效氮及最低空气相对湿度,2021年负荷值较大的环境因子为土壤有机质、土壤全磷、最高空气温度及最低空气相对湿度;（2）与2011年相比,2021年植物叶绿素含量和叶片厚度在个体水平显著增大,比叶面积显著减少;叶片厚度、叶绿素含量、茎全氮含量、叶片全氮含量在物种水平显著增大,茎可溶性糖含量、叶全磷含量显著减少;叶绿素含量、叶片厚度、茎全氮含...     

高寒植物功能性状对种子萌发率与出苗率的影响

为了研究高寒植物功能性状对种子萌发率与出苗率的影响,对30种高寒植物进行萌发试验、盆栽试验以及测定包括百粒重、种子数、繁殖分配、比叶面积、生物量、高度在内的功能性状,并对萌发率、出苗率与功能性状进行了相关分析和回归分析。结果表明:萌发率与种子数呈极显著正相关(P 0. 01),与其余功能性状无显著相关性;出苗率与萌发率、生物量及高度均表现出极显著正相关(P 0. 01)。萌发率与种子数之间存在极显著线性关系(P 0. 01);出苗率与种子数之间存在显著线性关系(P 0. 05),出苗率与生物量、高度和萌发率之间存在极显著线性关系(P 0. 01)。因此,用植物功能性状预测其种子的萌发率与出苗率是可行的。     

漓江河岸植物功能性状的分类研究

对漓江河岸植物的功能性状(生活型、生态类群、叶片质地、花序类型、果实类型、种子传播方式)进行统计分析。结果表明,漓江河岸共有乔木37种,灌木63种,亚灌木6种,藤本15种,草本182种;中生植物201种,湿生植物55种,半湿生植物38种,两栖植物9种;草质叶122种,纸质叶121种,革质叶片53种,肉质叶4种,膜质叶3种;总状花序62种,圆锥花序56种,聚伞花序54种,头状花序37种,伞房花序、轮伞花序和肉穗花序均仅6种,团伞花序、复伞房花序及复二岐聚伞花序均仅1种;蒴果66种,瘦果53种,核果41种,颖果28种,胞果、角果、翅果、分果、柑果和梨果分别仅为8种、7种、5种、3种、2种和1种;动物传播有111种,风媒传播83种,水媒传播58种,自体传播51种。     

高寒草甸3种牧草叶片性状对不同放牧模式的响应

以青海省贵南县高寒草甸为例,通过设置不同放牧模式的试验,研究了冷地早熟禾(Poa crymophila)、青海薹草(Carex qinghaiensis)和鹅绒委陵菜(Potentilla anserine)叶片结构性状和功能性状对放牧的响应。结果表明：重度放牧导致青海薹草叶片干物质含量显著下降,对冷地早熟禾和鹅绒委陵菜没有影响;放牧导致青海薹草和鹅绒委陵菜的比叶面积显著升高;放牧导致3种牧草叶片碳含量显著降低,氮含量和磷含量显著升高,碳氮比、碳磷比和氮磷比也整体呈显著下降趋势。叶片性状对放牧响应的可塑性不同,叶片磷含量可塑性较强,是敏感性状,而叶片碳含量可塑性系数最低,为惰性性状,叶片干物质含量和比叶面积的变异性最大。总之,3种牧草叶片性状对放牧的响应模式不同,且与放牧模式有关。叶片表型性状的非对称变化是性状之间权衡的结果,可能是对放牧活动的一种适应策略。     

草地植物功能性状变异的程度和来源

分析了内蒙古草地植物的6个功能性状在种间、种内不同种群间和同一种群内不同个体间的变异.结果表明,除株高外其余5个功能性状的变异主要来自种间,但种内变异占总体变异的比例不能被忽视.不同功能性状的种内和种间变异的程度和来源不同,说明不同物种、不同性状对环境变化的响应不同.因此利用功能性状进行各种研究时,应该充分考虑种内变异的影响.     

植物功能性状对半干旱黄土区生态系统多功能性的影响

开展植被恢复背景下生态系统多功能性的研究可为生态恢复实践提供理论依据,然而定量探讨半干旱区植物功能性状对生态系统多功能性的影响机制尚不充分。基于此,本文在甘肃定西龙滩流域测定了23个与土壤肥力、水源涵养、营养物转化与循环、地上初级生产力、植物生长策略、植物养分吸收、植物多样性维持相关的功能指标。采用平均值法和单阈值法（20%、40%、60%、80%）量化了生态系统多功能性,并分别基于植物功能性状加权均值和功能多样性探讨植物性状影响生态系统多功能性的选择效应和生态位互补效应。研究结果显示：不同方法量化生态系统多功能性时,植物性状对平均值法,20%、40%阈值法量化的生态系统多功能性的解释率较好,对60%、80%阈值法量化的生态系统多功能性的解释率较低（<5%）。功能性状加权均值对生态系统多功能性的解释率大于功能多样性,反映在植被恢复背景下植物性状主要通过选择效应影响生态系统多功能性,其次是生态位互补效应。叶长、叶厚、高度的功能性状加权均值与生态系统多功能性呈极显著负相关关系（P<0.01）;叶长和比叶面积的功能多样性与生态系统多功能性呈显著正相关关系（P<0.05）。研...     

糙隐子草根系特征对氮素添加梯度的响应

选取内蒙古锡林郭勒典型草原区的糙隐子草占优势的退化草地进行氮素添加实验(添加梯度为0,30,50,80 g·m-2),以研究在退化草地中糙隐子草根系特征对氮素添加的响应。结果显示,随着氮素添加量的增加,糙隐子草根系长度和根系表面积没有显著变化,根系直径和根系体积在50 g·m-2的处理情况下显著高于其他3个处理,而0,30,80 g·m-2处理之间无显著差异,这表明退化样地中土壤氮素的适量增加会显著促进优势种糙隐子草根系的增粗生长,而对根系增长生长没有影响,且氮素对于糙隐子草根系的影响存在阈值。糙隐子草根系的长度、直径、表面积、体积与氮素添加量之间都没有显著相关性。     

施氮对典型草原克氏针茅光合特性的影响

受人类活动的影响,大气氮沉降和极端干旱事件日益加剧,研究氮素添加对草原植被的影响,有助于理解未来草原生态系统对氮沉降和全球变化的响应.在2014年夏季内蒙古草原干旱事件发生期,通过内蒙古草原氮素添加试验,探讨了不同施氮水平(未施氮0g·m~(-2)、低施氮量4g·m~(-2)、中施氮量8g·m~(-2)和高施氮量16g·m~(-2))对克氏针茅(Stipa krylovii)光合特性的影响.结果表明:研究样地中克氏针茅受到了干旱胁迫,施氮提高了克氏针茅的气孔调节能力和光能转化效率.一定范围的施氮量(4、8g·m~(-2))有利于提高克氏针茅光能转化效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)和PSII实际光化学效率(ΦPSII)等叶绿素a荧光动力学参数,但过高的施氮水平并不能提高克氏针茅的荧光特性,甚至会产生抑制作用.低中氮(4、8g·m~(-2))和高氮(16g·m~(-2))条件下植物对干旱的适应机制存在差异,低中氮处理提高了克氏针茅的羧化酶活性和光化学中心光能转化效率,高氮提高了克氏针茅的气孔调节能力.     

内蒙古草原植物根属性的变异格局及环境适应策略

在内蒙古草原沿水分梯度选择16个样点, 测定22种优势植物根的形态和构型属性, 分析6种植物根属性(直径、根长、比根长、组织密度、分支强度和分支比)的变异及其对4种环境因子(年均降雨量、年均温、土壤含碳量和土壤含氮量)的响应规律。结果表明: 1) 不同物种间吸收根直径、组织密度和比根长的变异为7, 9和15倍, 根直径与侧根长度显著正相关, 与分支强度负相关; 2) 吸收根和非吸收根对降水和土壤氮的适应方式具有明显的种间效应, 当利用不同根系属性组合刻画植物适应策略时, 由于随着环境变化, 不同物种根属性产生变异的程度和方向各不相同, 从而形成多样性的植物适应策略。     

短期氮添加对杨树人工林表层土壤 可溶性有机碳的影响

在江苏省北部杨树人工林集中分布区开展短期氮添加实验,以研究表层土壤(0～10 cm)可溶性有机碳的响应规律。结果显示:杨树人工林表层土壤可溶性有机碳随着氮添加浓度上升呈现增加趋势,林龄间差异逐渐减小; 对表层土壤可溶性有机碳影响因子分析发现,短期氮添加过程中土壤微生物生物量碳与土壤可溶性有机碳动态的相关性最大,与相对于凋落物量和细根生物量没有明显相关关系,说明短期外源氮素输入会导致土壤微生物生物量的增加,从而引起作为微生物代谢产物的土壤可溶性有机碳浓度的上升。     

内蒙古中东部草原克氏针茅和大针茅的叶性分析

以内蒙古中东部草原分布的克氏针茅和大针茅为研究对象,对不同生境和相同生境下二者的叶性特征进行了分析研究.结果表明:在不同生境下,从典型草原西部边缘到典型草原东部,贫瘠生境中克氏针茅和大针茅采取单位面积高氮含量的生存策略、相对肥沃生境中的克氏针茅和大针茅则采取单位面积低氮含量的生存策略,二者比叶面积的变化趋势均与生境中前期获得的实际降雨量变化趋势一致,即生境中前期获得的实际降雨量高则比叶面积相对较高;在相同生境下,克氏针茅采取高比叶面积、低单位面积氮含量的生存适应策略,大针茅采取低比叶面积、高单位面积氮含量的生存适应策略.     

我国东部典型森林木本植物的气孔特征及其对氮添加的响应

利用我国东部森林养分添加实验平台, 测定18种优势木本植物叶片的气孔特征。结果表明, 不同生活型木本植物的气孔特征有显著的差异(P<0.05), 我国东部优势木本植物的气孔特征具有明显的纬度格局, MAT, MAP和PET是重要的影响因子。各优势树种气孔特征之间存在显著的相关性, 气孔长度和气孔密度显著负相关, 气孔导度则随着气孔长度的增加而增加, 随着气孔密度的增加而降低。氮添加对不同物种气孔特征的影响不同, 不同温度带和生活型木本植物的气孔特征对氮添加的响应也存在差异。     

内蒙古中东部草原不同地理种群克氏针茅种子萌发对渗透胁迫的响应

利用聚乙二醇-6000（PEG-6000）模拟水分胁迫,研究了内蒙古典型草原不同地理种群克氏针茅种子对渗透胁迫的响应,并以相对发芽率、萌发抗旱指数、活力指数为指标采用模糊隶属法对为种群克氏针茅种子的耐旱性进行了综合评价.结果表明：不同浓度PEG处理的克氏针茅种子均存在萌发高峰期;50 g/L低浓度PEG-6000的渗透胁迫使克氏针茅萌发的整齐性提高;来源于典型草原东部相对湿润生境的巴彦乌拉克氏针茅种子比典型草原中部和西部相对干旱生境的锡林浩特西与新浩特克氏针茅种子对渗透胁迫更敏感;3个种群克氏针茅种子的耐旱能力依次为新浩特种子〉锡林浩特西种子〉巴彦乌拉种子;不同种群克氏针茅种子萌发的耐旱能力与生境有密切关系.     

Evaluating cellulose absorption index （CAI） for non-photosynthetic biomass estimation in the desert steppe of Inner Mongolia

Accurate estimation of non-photosynthetic biomass is critical for modeling carbon dynamics within grassland ecosystems.We evaluated the cellulose absorption index(CAI),widely used for monitoring non-photosynthetic vegetation coverage,for non-photosynthetic biomass estimation.Our analysis was based on in situ hyperspectral measurements,during the growing seasons of 2009 and 2010,in the desert steppe of Inner Mongolia.ASD(Analytical Spectral Device)-derived and Hyperion-derived CAI were found to be effective for non-photosynthetic biomass estimation,yielding relative error(RE) values of 26.4% and 26.6%,respectively.The combination of MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)-derived(MODIS2 MODIS5)/(MODIS2 +MODIS5) and(MODIS6 MODIS7)/(MODIS6 +MODIS7) showed a high multiple correlation(multiple correlation coefficient,r=0.884) with ASD-derived CAI.A predictive model involving the two MODIS indices gave greater accuracy(RE=28.9%) than the TM(Landsat Thematic Mapper)-derived indices.The latter were the normalized difference index(NDI),the soil adjusted corn residue index(SACRI),and the modified soil adjusted crop residue index(MSACRI).These indices yielded RE values of more than 42%.Our conclusions have great significance for the estimation of regional non-photosynthetic biomass in grasslands,based on remotely sensed data.