高寒草地四种植物叶片化学计量学特征及其对坡度的响应

本研究以高寒草甸和高寒灌丛共有物种黑褐苔草(Carex atrofusca Schkuhr Riedgr.)、黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala Bunge.)、冷地早熟禾(Poa crymophila Keng.)、乳白香青(Anaphalis lactea Maxim.)为研究对象,比较分析四种植物叶片碳(Carbon, C)、氮(Nitrogen, N)、磷(Phosphorus, P)含量差异及其随坡度变化的变化趋势。结果表明:高寒草甸植物叶片C,N含量、C/N比值种间差异显著,高寒灌丛植物叶片N,P含量,C/N,C/P,N/P比值种间差异显著;高寒灌丛乳白香青叶片C/N,C/P比值和黄花棘豆叶片C/P,N/P比值显著高于高寒草甸;随着坡度增大,两种草地类型所有植物叶片C含量和N/P比值均无显著变化趋势;高寒草甸黑褐苔草和黄花棘豆叶片N含量显著减少,C/N比值显著增大;高寒灌丛乳白香青叶片P含量显著减少,C/P比值显著增大。两种草地类型植物叶片化学计量特征对坡度的响应差异说明了植物适应环境策略的多样化。

氮添加对红松人工林草本层植物多样性的影响

氮沉降是驱动生物多样性变化的重要因素之一。为了探索氮添加对红松(Pinus koraiensis)人工林草本层植物多样性的影响及其驱动机制,以黑龙江凉水国家级自然保护区红松人工林为研究对象,设置N0(对照处理,0 kg hm^(-2)a^(-1))、N20(低氮处理,20 kg hm^(-2)a^(-1))、N40(中氮处理,40 kg hm^(-2)a^(-1))和N80(高氮处理,80 kg hm^(-2)a^(-1))4个施氮水平,进行6年的氮添加实验。结果表明:(1)氮添加显著降低草本层3个功能群的密度和盖度,而对高度无显著影响;(2)6年氮添加使对照与施氮处理间群落相似度随施氮水平的增加而减小;(3)氮添加显著降低草本植物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数,而未对蕨类和木本植物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数产生显著影响,对草本层3个功能群的Pielou均匀度指数均无显著影响;(4)氮添加对草本植物的C、N、P含量、N∶P、C∶P产生显著影响,对木本植物的P含量、N∶P、C∶P产生显著影响,对蕨类植物的C∶N∶P生态化学计量均无显著影响;(5)草本植物多样性与土壤化学性质无显著的相关关系,草本植物丰富度、Shannon-Wiener多样性指数与植物盖度、密度呈显著的正相关关系,丰富度与植物N含量呈显著的负相关关系,Shannon-Wiener多样性指数与植物N∶P呈显著的负相关关系。研究表明6年氮添加改变植物草本层中物种组成和群落结构,3个功能群密度和盖度显著降低,高度未产生显著变化,仅降低草本植物的丰富度和多样性。造成该现象的原因可能是,不同物种对于氮的利用特性和耐受程度存在差异,氮添加引起草本植物养分失衡,改变物种组成和群落结构,从而影响草本植物多样性。研究结果可为我国温带森林生态系统持续性管理提供数据和理论基础。

藏东南色季拉山急尖长苞冷杉非结构性碳水化合物时空动态特征

[目的]为了验证高山林线的形成机理,探究树木分布上限的限制因素。[方法]本研究以色季拉山急尖长苞冷杉为研究对象,在其低海拔针阔叶混交林(3500 m)、中海拔适生区(3900 m)和高海拔林线过渡带(4300 m),分别于生长季(7月初)与非生长季(11月底)测定树木叶、枝、干和根的非结构性碳水化合物(NSC)及其组分含量,以及C、N、P含量。[结果]不同生长季节急尖长苞冷杉非结构性碳水化合物源与汇含量比较稳定,未出现碳供应不足现象;海拔对急尖长苞冷杉非结构性碳水化合物及其组分影响较小;器官间NSC含量差异显著,叶、枝、干和根在不同生长季节所侧重的生理活动和功能不同;非生长季急尖长苞冷杉非结构性碳水化合物及其组分显著高于生长季,非生长季较高的可溶性糖和NSC含量有利于抵御低温等恶劣环境;急尖长苞冷杉的NSC含量随海拔的上升呈现出递增的趋势,一定程度上支持了“生长抑制”假说。[结论]色季拉山急尖长苞冷杉的生长更多的受到了植物养分的限制,而非碳限制。

Application of N: P Stoichiometry to Ecology Studies

Stoichiometry has long been addressed in the studies of ecosystem ecology, but it was almost ignored for a long time. Until recently, ecologists have become aware that stoichiometry could provide a new tool to study ecology from genes to the biosphere. Among this trend, N:P stoichiometry is used actively in ecological interactions since nitrogen (N) and phosphorus (P) are the two most important elements in most ecosystems. This article reviews the application of N:P stoichiometry to the studies of ecological problems at different levels, including ecosystem, community and species. Meanwhile, we also provide the cellular basis of N:P stoichiometry, identify the shortages in the use of N:P stoichiometry theory, and put forward some perspectives for future research to be conducted.

种植密度和氮添加对拟南芥生物量产量和叶片化学计量特征的影响

种植密度和氮供应量可以影响植物的生存和养分利用策略,但这两个因子对植物生长和元素平衡的交互影响目前仍不清楚。本研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究对象开展控制实验,设置4个种植密度和4个氮添加水平的组合处理,探究了植物生物量产量(用总生物量和生物量分配来表征)和养分利用策略(用叶片氮磷计量来表征)的相应变化。研究结果表明,生物量-密度关系受到氮供应量的调控,在低氮水平下呈负相关关系,而在高氮水平下呈现近似最终产量恒定的趋势。过量的氮添加在低密度下抑制植物生长,而这种负影响随着种植密度的增加而逐渐得到缓解。根冠比在低氮水平下随种植密度的增加而增加,但在高氮水平下随种植密度的增加而降低。相比种植密度,氮供应量对叶片氮磷计量特征存在更重要的调控作用:随着氮添加水平的增加,叶片氮含量(或磷含量)呈现增加(或降低)的趋势,导致这两种元素浓度间存在负相关幂律关系。总之,这些研究结果表明,氮供应量和种植密度对拟南芥的生物量产量和叶片化学计量特征存在交互作用。因此,今后预测植物在养分变化下的种间竞争时需要考虑这两个因子间的交互作用。

Research on Stoichiometry of Early-spring Herbs Functional Group in the Subtropical Artificial Wetland

[Objective]The aim was to carry out stoichiometry on the early-spring herbs functional group in subtropical artificial wetland.[Method]UV-Vis spectrophotometer was used for the determination of nitrate-nitrogen,ammonium nitrogen and phosphorus concentrations.Potassium persulfate absorptiometry was used for the measurement of total N content,while the flame photometer was used to detect the potassium and sodium concentration in plants.All the nutrient determination of plant samples were repeated for four times.[Result]The four nutrient concentrations in almost all samples were in the normal range of natural plant nutrition concentrations;in early-spring herbs functional groups,different species showed diversity on the nutrient concentrations;plant height had no significant effect on the nutrient concentrations in plants;the nutrient concentrations of non-grass group plants were higher than that of grass group plants;the nutrient concentrations of the annual herb were higher than that of perennial herbs.[Conclusion]The study had provided basis for the understanding of the effects of changes in nutritional conditions on species diversity,community structure and succession of the system.

意大利蝗雌成虫对植物的取食特性

为明确自然条件下意大利蝗Calliptamus italicus雌成虫不同发育阶段的食性及其取食策略,于2021年选取新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市雅玛里克山为调查区,利用嗉囊显微分析技术观察其取食选择性,明确其不同发育阶段食性差异,并利用功能生态位分析揭示其取食策略。结果表明:自然条件下意大利蝗雌成虫可取食8科21种植物,其中在其卵巢发育阶段I~II级取食的植物种类最少,为11种;Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级时取食种类逐渐增加,其取食的植物种类分别为13、17和18种。意大利蝗雌成虫主动取食的植物种类在卵巢发育阶段Ⅲ级时最多,为8种,之后随卵巢发育阶段等级的提升而减少,Ⅳ级和Ⅴ级时分别为7种和6种。意大利蝗雌成虫多取食双子叶植物的菊科和藜科植物,其中对大籽蒿Artemisia sieversiana、新疆绢蒿Sarcozygium kaschgaricum和木地肤Bassia prostrata取食较多。意大利蝗雌成虫对C、N和P的取食量均在卵巢发育Ⅳ级时其最高;且其对植物的选择指数与植物的P含量、C∶P和N∶P含量比呈显著相关性。表明意大利蝗雌成虫对植物的选择受植物P含量影响,植物的C、N含量不直接影响雌成虫对植物的选择,而植物P含量会间接影响其对植物C、N含量摄入。