不同生境中沙地柏根面积分布特征

本文利用挖掘法和渐近方程y=1 -βd( β为深度系数 ,d为土壤深度 (cm) ,y为地表到土层d的根面积比例 ( 0～ 1 )揭示半干旱毛乌素沙地不同生境中常绿灌木沙地柏根面积分布特征。结果表明 :( 1 )根面积指数(根面积 /地表面积 )随土壤水分可利用性降低而减小 ,这种格局有利于减缓植株地下部分对水分的竞争 ,从而经济、长时间地利用有限水分资源 ;( 2 )深度系数 ( β)、最大根系深度 (Rmax)、含 50 %总根面积的根系深度 (R50 )和含 90 %总根面积的根系深度 (R90 )均随水分可利用性降低而增大 ,这表明沙地柏可通过增大根系深度以补偿土壤水分的降低 ;( 3 )根面积分布特征既可能记载了生境中水分状况的变化 。

沿降水梯度白榆的枝叶性状可塑性与协同变异

以亚湿润区、干旱亚湿润区和半干旱区的白榆个体为对象,研究了枝叶功能性状的可塑性及协同变异。结果表明:从亚湿润区到半干旱区,白榆叶片受到的干旱胁迫显著增加,正午水势降低了66.5%。在干旱胁迫较轻的亚湿润区,白榆的气孔密度较高,叶片较薄,平均导管直径、纹孔开口面积和纹孔膜面积较大,保证了其较高的潜在水分获取能力。在干旱亚湿润区和半干旱区,随着干旱胁迫的增强,白榆比叶重和叶片组织密度提高,纹孔开口面积和纹孔膜面积缩小,其耐旱能力增强。导管与纹孔结构特征的变异存在协同性,而木质部理论导水率与安全性指数之间则表现出权衡关系。枝叶解剖、形态和生理性状的可塑性调整与协同变异是白榆能够成功适应不同水分环境的重要机制。

新疆准噶尔荒漠植物叶片功能性状的进化和环境驱动机制初探

植物功能性状是由遗传因素和环境条件共同决定的。剖析各因素对植物性状变异的相对影响,对揭示植物对环境变化的响应和适应规律至关重要。作者以干旱区植物为研究对象,定量化分析了植物叶片功能性状变异及其与环境梯度的关系。研究区域位于中国新疆准噶尔盆地及其周边区域。在30个样地中,观测了110种植物的叶比重、叶片单位质量氮含量和单位面积氮含量以及叶片干物质含量,通过插值法获得每个样地的生物气候数据。结果表明:物种水平上叶片性状(性状值为每个物种的实际观测值)的变异在很大程度上由植物进化背景所决定,气候因子和功能群的作用次之;在群落尺度上(性状值为每个样地的权重和),叶比重与气候干旱程度呈正相关,单位质量氮含量在水热组合最优的区域出现最大值,而叶片干物质含量和单位面积氮含量与气候因子的相关性较小。叶比重是群落尺度上探讨叶片功能性状与环境梯度关系的一个合适的指标。此外,在研究植物性状-环境关系过程中,尽可能观测多个植物功能性状是必要的。但是,只有排除植物系统背景的影响,关于植物性状-环境关系的研究结论才可能接近真实情况。将来应该加强同一种内不同种群间的叶片性状的采样和分析工作。

黄土高原地区粟、黍碳同位素特征及其影响因素研究

从植物生理特点和形态适应性的角度分析气候环境对植物有机体稳定性碳同位素组成(?13C)的作用机理,是运用有机体?13C进行古气候定量重建的基础.C4植物粟(Setaria italica)和黍(Panicum miliaceum)是中国北方旱作农业的代表作物,其炭化种子易获取、可鉴定到种,?13C可靠性强,是古气候研究的潜在理想材料.通过采集黄土高原地区不同生境现代栽培粟、黍,分析其?13C与环境要素(包括纬度、海拔、全年和生长期的温度、降水量、水分有效性(P/Ep)、湿度等)的关系,结果显示粟?13C值仅与纬度(光照)具有显著负相关关系(相关系数R=?0.46),光照对粟?13C值的影响占21%,其他气候要素对粟?13C值未产生显著影响,粟?13C值不适用于提取气候因素信息;黍?13C与生长期降水量(Pgp)具有显著正相关关系(R=0.75),Pgp对黍?13C的影响程度达到56%.解析黍作物生理特性和形态调整的作用机制,显示在水分胁迫条件下黍植株对环境的适应性主要是通过气孔因素实现的,因此黍?13C能够较好地记录作物生长过程中降水量状况,在古气候定量重建方面具有一定的应用前景.

干旱半干旱区灌丛对草本植物的促进作用研究进展

植物间竞争与促进作用是调控物种、群落以及生态系统对环境变化响应的重要机制,其中促进作用在胁迫生境发挥更重要的作用。该文从灌丛对草本植物的促进作用随水分的变化规律、发生机制以及在植被恢复中的应用3个方面,总结了最近30年来干旱半干旱区灌丛促进作用的主要研究进展。作为预测植物间相互作用随环境胁迫程度变化的经典模式,胁迫梯度假说(SGH)认为促进作用随环境胁迫程度的增强而增强。然而,在以水分为主要限制因子的干旱半干旱生态系统中,SGH存在很大的不确定性,即灌丛对草本植物的促进作用随水分的减少并不总是线性增强,这种不确定性不仅与灌丛对土壤水分的复杂影响密切相关,同时还受到物种特性、植物生活史阶段、研究方法、研究尺度和指标等的影响。干旱半干旱区灌丛通过调节其冠层下土壤水分、养分及微生物群落,改善冠层内温度和辐射,抵御取食者等的方式,直接或间接影响其冠层下植物的存活、生长和繁殖。近年开展的去除实验结果表明,灌木地下部分对灌丛促进作用的影响强于地上部分。灌丛促进作用被认为是退化生态系统植被恢复的有效手段,而植被恢复成功与否受到环境胁迫程度、物种特性、植物生活史阶段和土地利用等的综合影响。在气候变化和人类活动的双重影响下,全球干旱半干旱区面积不断扩大,灌丛明显扩张。明确灌丛促进作用发生机制,探索灌丛与草本植物间相互作用随干旱梯度的变化规律,阐明灌丛对草本植物的影响,对预测干旱半干旱区物种和生态系统对气候变化的响应具有重要意义。基于目前的研究进展和干旱半干旱区发生的气候和环境变化,该文对未来灌丛促进作用研究提出以下展望:1)探索利用生物指标指示环境胁迫程度和植物间相互作用;2)明确灌木地上和地下部分在促进作用中的相对贡献,进而阐明灌丛促进作用的发生机制;3)探索受益物种对护卫植物的反馈作用机制;4)综合评估护卫植物在植被恢复中的贡献;5)加强模拟增水实验和长期定位观测研究;6)加强促进作用与其他研究领域的结合,如促进作用与生物入侵、灌丛化、生物多样性和生态系统功能的关系,促进作用对气候变化的响应等。