植物生理生态学研究中的控制实验和测定仪器新进展

现代植物生理生态学的发展是和测定仪器的进步同步进行的。小型轻便、智能、性能优良和高自动化程度是植物生理生态学仪器发展的必然趋势。该文以光合生理生态学的仪器为例,概述了该领域测定仪器的发展趋势及对学科发展的重要作用,并讨论了控制实验和实验设计中的假重复问题。

栎属7种植物种子的发芽抑制物质研究

运用系统溶剂法和生物测定法,以栎属7种植物种子为材料,研究了其种皮、胚(胚及周围部分子叶)和子叶(远离胚端2/3子叶)1.0 g/mL和0.5 g/mL浓度甲醇等浸提液以及各有机相对白菜种子萌发的影响。结果表明:栓皮栎、锐齿栎、蒙古栎、沼生栎和麻栎甲醇浸提液均能显著降低白菜种子发芽率、根长和苗高,且对发芽率的抑制作用逐渐降低;夏栎和房山栎甲醇浸提液对白菜种子发芽率没有显著影响,但对根长和苗高有一定的抑制作用;种子不同部位甲醇浸提液的抑制作用表现为胚>子叶>种皮,且甲醇高浓度浸提液的抑制作用大于低浓度的抑制作用;甲醇相对白菜种子发芽率、苗高或根长的抑制作用最强,其次是乙酸乙酯相,其它溶剂相萃取液的抑制作用不明显。栎属种子甲醇浸提液及各有机相对白菜种子苗高和根长的抑制作用强于对发芽率的影响,说明栎属种子中所含抑制物质主要是限制自身根和芽的生长,可能是造成延迟萌发和出苗不整齐的原因。

四川黄龙沟森林植被中兰科植物群落优势种种间联结和相关分析

四川黄龙沟内分布着十分丰富的兰科植物(19属30余种),并且部分种类在沟内形成优势群落。目前尚不清楚在群落中这些兰科植物种之间作用关系。运用种间关联分析和相关分析对黄龙沟森林植被兰科植物群落中的24个优势种的种间关系进行了研究。两种分析方法得到的结果相近,表明黄龙沟优势兰科植物可以分为两组。一组包括无苞杓兰(Cypripedium bardolphianum)、黄花杓兰(C.flavum)、二叶红门兰(Orchis diantha)、广布红门兰(Orchis chusua)、少花虾脊兰(Calanthe delavayi)和西藏杓兰(C.tibeticum),主要分布在光线充足但又具有一定遮荫条件的环境中;另一组包括筒距兰(Tipularia szechuanica)、沼兰(Malaxis monophyllos)、珊瑚兰(Corallorhiza trifida)、小斑叶兰(Goodyera repens)、布袋兰(Calypso bulbosa)、小花舌唇兰(Platanthera minutiflora)和小叶对叶兰(Listera smithii),它们主要分布于荫蔽的环境中。这些兰科植物在组内大多呈现显著的正相关关系,组间大多呈现显著的负相关关系,说明黄龙沟兰科植物在资源利用方式上可能产生了分化。

中国北方温带地区5种锦鸡儿植物的分布模拟

全面收集中国北方温带干旱-半干旱地区5种主要锦鸡儿植物的地理分布资料,利用ArcGIS 9.0软件绘制现状分布图,发现小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、中间锦鸡儿(C.intermedia)和柠条锦鸡儿(C.korshinskii)在空间上呈现出从东到西的地理替代分布格局,继续向西南方向则分布有藏锦鸡儿(C.tibetica),向西北方向分布有狭叶锦鸡儿(C.stenophylla),但它们的分布范围又有一定的重叠。整理5种锦鸡儿分布区内的气象台站长期记录,选择计算15个具有重要生物学意义的水热指标值;进而用方差分析、多重比较和因子分析相结合的方法,研究控制这5种锦鸡儿地理分布的主导驱动因子。结果表明:控制小叶锦鸡儿和中间锦鸡儿间地理分布差异的主导因子是水分因子,特别是湿度;水分因子同样是控制中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿间地理分布差异的主导因子,特别是生长季及年降水量;控制柠条锦鸡儿和藏锦鸡儿间地理分布差异的主导因子是夏季高温,控制柠条锦鸡儿和狭叶锦鸡儿地理分布差异的是冬季低温。运用耦合BIOCLIM模型的软件包"DIVA-GIS"模拟预测这5种锦鸡儿的现状潜在分布区及未来气候变化的影响,结果表明:现状潜在分布区与实际分布区均有很好的一致性;在CO2浓度加倍的未来气候情景下,5种锦鸡儿植物都会向北大幅度迁移,在我国的分布范围均缩小,分布格局发生显著变化。用ROC曲线和Kappa统计值法验证模型表明,BIOCLIM的模拟精度较高。

三峡库区濒危植物疏花水柏枝的生理生化特性研究

对三峡库区特有濒危植物疏花水柏枝的光合作用、蒸腾作用、水势等生理特性以及丙二醛(MDA)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性等进行分析测定。结果显示,疏花水柏枝在水淹胁迫后,能快速地恢复其光合与蒸腾生理作用。植株在秋季和夏初的光合作用和蒸腾作用的日动态呈单峰曲线,最高值出现在中午。夏初的光合强度与蒸腾强度一般高于秋季,表明夏初是该物种的生长旺季。该物种10月份水势的日动态在-0.97～1.82MPa之间变动,水势与光合作用与蒸腾作用呈显著负相关。该物种虽是一种对水淹和干旱胁迫适应能力较强的物种,但土壤水分状况仍对植物的生长有较大影响。植株的生长发育阶段对疏花水柏枝的抗逆性有影响,在花前的抗逆性总体高于花后。还对疏花水柏枝的迁地保护提出了相应的建议。

1981—2005年中国东北榆树物候变化特征及模拟研究

探讨了1981—2005年中国东北榆树物候的时空变化与气候因子的关系。结果表明:近25 a,东北地区13个站点榆树的展叶期和枯黄期变化趋势较大,13个物候时间系列,展叶初期显著提前趋势占54%,枯黄初期显著推后趋势占38%;榆树物候与气温呈显著相关关系:展叶期与3—4月平均气温呈显著的负相关关系,与平均展叶期的积温呈显著的负相关关系;各站点枯黄期与8—9月平均气温关系不显著,整个东北地区呈显著的正相关关系。研究表明,榆树物候与降水、日照关系不显著。以日平均气温最高日为界,枯黄期积温值可分为呈线性关系的两段,从日平均气温最高日开始,连续10 d积温值低于固定值时,植物开始枯黄。

《中国植被志》编研

中国是世界上植被类型最丰富的国家之一.因调查、分类和命名的方法不统一、不规范,导致中国的植被长期处于家底不清的状态.《中国植被志》编研就是为分布在全国各地的各类植被进行登记造册,全面记叙中国植被的群落外貌、物种组成、群落结构和功能以及环境条件和地理分布等群落特征,并对同类植被进行归纳和总结.主编方精云院士提出了《中国植被志》的植被分类系统、植被类型划分及编排体系,《中国植被志》预计编写48卷,约110册,是一项时间紧迫、内容复杂、工作量浩繁的重大科学工程,需要组织全国力量协同攻关.

三峡库区移民区和淹没区植物群落物种多样性的空间分布格局

为研究三峡库区移民安置区和淹没区植物群落物种多样性的空间分布格局,在从坝区到重庆的长江南北两岸各设置了7条样带,从海拔70m到610m每上升50m设置一个样方,共调查了129个样方。采用物种数和基于盖度的Shannon-Wiener指数作为物种多样性指标,分析了不同海拔、样带、坡向与南北岸位置的植物群落物种多样性的空间分布特点;采用DCCA排序阐明物种多样性与环境因子的相互关系,并进一步分析了造成上述空间分布格局的环境因子。结果表明:南岸的物种多样性高于北岸;物种多样性随海拔升高而增加,但趋势不显著;从坝区到重庆物种多样性变化没有明显的规律性,在坝区和万州最高,重庆和巫山最低。DCCA排序结果表明,影响物种多样性变化的外在环境因子最主要的是南北岸位置,其次为海拔;而增加物种多样性的主导生境因子是群落乔木层的盖度,灌木层的盖度则对物种多样性具有抑制作用,说明群落自身的结构特点决定着物种多样性。总之,研究区域由水热条件组合影响的物种多样性空间分布格局的规律性由于人为活动的异质性干扰发生了改变,而干扰后群落自身的结构特点,特别是群落冠层的盖度,决定着群落自身的物种多样性。

生物多样性监测指标体系构建研究进展

生物多样性监测是为确定与预期标准相一致或相背离的程度,而对生物多样性进行定期或不定期的监视,目前已成为生物多样性研究和保护的热点问题。生物多样性监测指标则是一些简化的生物或环境特征参数,说明生物多样性现状和变化趋势,以及人类活动压力对生物多样性的影响,以促进科学界、政府和公众间的沟通,提高生物多样性管理水平。近10年来,国际组织、政府机构和各国学者对生物多样性指标体系的构建进行了大量的探索工作,取得了很多进展,其中有些指标已经应用于实际监测项目。本文综述了生物多样性监测指标筛选的一般标准和指标体系构建的主要理论,梳理目前已提出或应用的主要生物多样性监测指标,以期为我国构建国家或区域尺度生物多样性监测指标体系提供参考。在此基础上分析提出:生物多样性概念的泛化、指标含义模糊以及知识和数据的缺乏是构建生物多样性监测指标的主要困难。我国未来的生物多样性监测指标体系构建需要关注以下两个方面:(1)紧密联系实际,构建适应性的监测指标体系,加强对典型生态系统区域的监测;(2)发展经济社会发展方面的指标,分析生物多样性变化的驱动力,为生物多样性保护和区域可持续发展提供科学依据。

准噶尔荒漠早春短命植物的光合特性及生物量分配特点

准噶尔荒漠分布的早春短命植物不仅具有十分独特的生物学特点，而且在荒漠植物群落演替、物种多样性维持及土壤改良与防治水土流失等方面具有重要的生态学价值。该文运用Li-6400开放式气体交换光合作用测定系统，对分布于准噶尔荒漠的16种早春短命植物生长盛期的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）等特征进行了测定，并对其中7种植物与生长相关的生物量分配特征进行了分析。结果表明：1）16种植物的最大Pn、最大Tr及WUE分别为8．07～35．96μmol CO2·m^-2·s^-1、3．16～29．64mmol H2O·m^-2·S^-1、0．54—4．26μmol CO2·m^-2·s^-1H2O；种间最大R与最大气孔导度（Stomatal conductance，G1）之间存在正相关关系，其相关系数为0．77（P〈0．05），线性回归斜率为26．36μmol·mmol^-1；从光合速率对胞间CO2浓度及光量子通量密度的响应曲线来看，这类植物的表观CO2补偿点均在4～5Pa之间（28～30℃），表观羧化效率为0．64～1．86μmol CO2·m^-2·s^-1·Pa^-1，表观量子效率为0．05-0．06。2）从生物量分配来看，所测植物的个体生物量为0．05～0．39g；单株总叶面积为3．24-51．40cm^2；单位叶面积干重为0．4O～0．77g·m^-2，根在总生物量中所占比例为5．72％-19．43％，单株叶面积比在2．92～9．00m^2·kg^-1之间。种间根所占生物量的比与对应的WUE之间的比较分析结果表明，二者之间存在显著的正相关关系，其相关系数r为0．93（P〈0．01）。这些结果表明，所观测的早春短命植物具有典型的G植物特征，相比其它类型的荒漠植物具有较高的单位叶面积Pn、高Tr及低WUE，并且在生长发育过程中表现出很低的根／地上生物量比、较高的叶面积比和单位叶面积干重，说明它们具有相对高的生长速率，这与其生长发育节律相一致，反映了它们与准噶尔荒漠环境相适应的特点。

三峡水库岛屿成岛前的植被特征与物种丰富度

三峡水库蓄水导致原有生境的岛屿化,本文调查了三峡水库6个即将形成的岛屿蓄水前的植被特征,并对这些岛屿上各类群落类型的物种丰富度进行了分析。共调查到群落类型28个,其中草丛12个,灌丛7个,森林9个。研究结果表明,绝大多数岛屿自然植被覆盖率低,植被退化严重。主要表现为森林比重很小,群落多样性低,撂荒地上处于次生演替初始阶段的杂类草草丛占了相当大的比例。6个岛屿的植物种数分别为126、157、175、189、242、254;其中森林群落的平均物种丰富度指数为42.19,灌、草丛分别为15.96和17.89。杂类草草丛具有较高的丰富度指数,而演替到较为稳定的退化草丛物种丰富度指数呈下降趋势。各类灌丛之间物种丰富度指数相差不大。在针阔混交林向阔叶林演替过程中,物种丰富度指数表现为较大的波动性。由于自然植被被严重破坏,岛屿上外来入侵种形成了较大的灾害。三峡库区即将形成的这些岛屿具有重要的研究价值,建议选择一些岛屿建立保护区。

三峡库区磷化工厂点源污染对陆生植物群落组成和物种多样性的影响

2006年4月中旬至6月下旬,采用典型取样法,在三峡库区某磷化工厂周围污染源区与对照区设置样方,进行常规群落学调查,分析点源污染对陆生植物群落种类组成以及物种多样性的影响。结果表明:(1)所有样方中共计出现284种植物,其中乔木35种,灌木139种,草本110种。仅在污染区中出现的物种数量远低于仅在对照区中出现的物种数量;(2)可分出4种基本的群落类型:马尾松(Pinus massoniana)林、柏木(Cupressus funepris)林、栓皮栎(Quercus variabilis)林和马尾松+栓皮栎林,各群落特定层次的物种丰富度指数以及Pielou均匀度指数在污染区与对照区之间存在显著差异;(3)污染胁迫下,物种在群落中的生态优势度发生了变化,反映了群落中不同物种相互替代的过程,这种物种的替代可为今后受损生态系统人为恢复过程中物种的筛选提供一定的理论参考;(4)对群落中主要物种更新的调查发现:栓皮栎林对污染不敏感;柏木林污染区与对照区幼苗数量及分布格局均有明显差异,污染条件下群落未来演替受到严重干扰。综上所述,我们可以看出,在点源污染影响下,群落的组成和结构发生了显著变化,但这种变化对群落的长期影响仍需要进一步的深入研究。

濒危植物疏花水柏枝对模拟夏季水淹的生理生化响应

模拟水淹实验,分析濒危植物疏花水柏枝(Myricaria laxiflora)的一些重要生理生化指标对夏季水淹的响应。结果表明,疏花水柏枝植株在夏季无论水淹与否均处于休眠状态。水淹时植株溶性总糖、蔗糖的含量以及过氧化物酶的活性都显著增加,但与对照的差异不显著。水淹过后,植株迅速恢复生长,其可溶性总糖、蔗糖含量以及过氧化物酶和多酚氧化酶的活性逐渐下降,恢复到正常水平,但恢复阶段植株的生化指标与水淹和对照无显著差异。水淹植株的光合作用强度与蒸腾强度显著高于对照。疏花水柏枝在水淹期间的休眠以及相关的生理生化变化是对水淹的主动适应。

辽宁省人口承载力研究

随着人口的不断增加,资源、环境、人口与发展之间的矛盾日益突出,土地资源能否生产足够的食物供养未来人口的问题受到普遍关注。基于1997—2006年辽宁省10 km×10 km分辨率气象资料,通过自然植被净第一性生产力模型和农业生产力模型计算了农田、草地和湿地的生产力及其动态。结果表明:近10 a来辽宁省年平均气温呈略下降趋势,年降水量呈增加趋势。1997—2006年辽宁省植被年平均总净第一性生产力(农田、草地和湿地)为3.63×107t.yr-1,其中农田、草地和湿地分别为2.18×107t.yr-1、0.99×107t.yr-1和0.46×107t.yr-1。应用人口承载力模型计算出在宽裕型、小康型和富裕型3种消费水平下,1997—2006年辽宁省的年平均总人口承载力分别为2 226.9万人、2 035.3万人和2 015.1万人。

长江三峡巫山下沱遗址环境考古

对长江三峡巫山下沱遗址考古进行了研究,揭示了本区古沉积环境变化以及古洪水情况。根据考古器物排比法研究,遗址剖面为商周以来的沉积地层。磁化率和孢粉综合分析结果表明商周、汉代末期、唐宋文化层磁化率值较高,孢粉组合以木本和草本植物为主,有少量的蕨类植物,并有淡水藻类出现,木本主要为青冈属、芸香科、忍冬属、桃金娘科和朴属等,反映气候温暖湿润,有助于古文化的发展和兴盛。

植物锥形繁殖体结构及其适应

植物的锥形繁殖体是具有吸湿芒和锐利尖端的一种繁殖体类型。锥形繁殖体结构的功能几乎在植物生活史的各个阶段上都有体现，然而，其最基本的功能是通过繁殖体的打钻作用将自身埋入土壤。从植物繁殖体的形态结构出发，对锥形繁殖体的各项功能进行了综述，重点阐述植物繁殖体打钻作用及其机制方面的研究进展，面临的主要问题和未来的研究方向。

农业生物多样性大数据平台建设研究和展望

农业生物多样性是指直接或间接用于粮食和农业的动物、植物和微生物的多样性和变异性,包括作物、家畜、林业和渔业等。它位于整个农业系统的底层,是农业生产信息化的重要内容,也是国家战略资源和国家安全的重要基础。国内外相关组织机构和项目积累了很多的资源和建设经验,但是仍然存在资源零散分布、缺乏顶层设计、元数据标准规范应用不足、平台之间的数据交互不够、数据的快速实时响应比较困难、高端农业智库及其资源平台建设薄弱等问题。为了更好地推动我国农业生物多样性大数据平台的研究和开发工作,本文着重从科学数据平台(基础数据平台、作物数据平台、家畜数据平台、林业数据平台、渔业数据平台、传统文化知识平台、智库平台和评估指标)和相关信息化基础资源对象(术语库、主题词表、元数据标准规范、本体和科研工作流)来梳理农业生物多样性大数据的国内外研究和应用进展,并从基础层、资源层、组织层和应用服务层等四个层次来提出农业生物多样性大数据平台的顶层建设框架,还针对当前现状和问题提出了建议和展望,为我国农业生物多样性大数据平台建设和资源共享服务提供参考。

《西藏植物志》亟待修订

《西藏植物志》的出版成为西藏地区植物资源研究、保护与可持续利用的最主要工具书。但由于当时客观条件的限制、西藏地域广阔野外考察时间仍显不足、编排时间紧促等原因以及随着后期考察研究的不断深入,发现存在植物收集不全、植物分布地域记载不全、科下分属或属下分种的一些检索表存在错误和遗漏、一些植物种类的特征描述不完整、植物海拔范围需补充、植物中文名前后不一致以及一些植物图谱不准确等问题,需要结合最新的文献和积累的资料及标本进行修订。

中国高山植物区系地理格局与环境和空间因素的关系

高山带是具有极端环境和明确边界的植物分布区,研究高山植物区系地理对于理解空间彼此隔离的极端高寒环境下植物区系的形成与相互联系具有重要意义。本研究整合了中国境内14座主要山地的高山植物区系数据,用Jaccard指数测度不同区系之间的相似性,运用相关分析和Mantel检验方法,重点分析了中国高山种子植物区系地理成分的构成、不同山地之间的相似性及其环境和空间相关因素。结果表明,中国山地的高山带分布着物种丰富的种子植物区系,14座主要山地即包含了65科489属3,670种(含340个种下单位),主要由北温带分布及其亚型、世界分布、旧世界温带分布和东亚分布及其中国–喜马拉雅分布亚型等成分构成,缺少中国–日本分布类型,中国特有属的比例较高(5.2%)。14座山地高山植物区系构成的地理分异显示:北热带和东亚成分自南向北减少,而北方温带成分增加;自西向东古地中海成分减少,北方温带成分增加,而东亚成分在中部达到最大值;在属级地理成分构成上,北方山地和青藏高原周缘山地构成了区系成分近似的两大群组,台湾高山植物区系与大陆东部北方高山带的区系联系更密切。地理隔离是高山植物区系分异的首要因素,高山带的面积大小也影响到其区系成分的构成,而夏季热量是影响中国高山植物区系地理分异的首要气候因子,显示全球变暖对未来高山植物区系具有潜在的胁迫作用。