中国热带珊瑚岛优势木本植物抗风桐和草海桐的水分适应策略解析

植物水力性状能够反映植物对不同水分条件的适应能力,研究热带珊瑚岛特殊生境下优势植物的水力功能特征对深入理解热带珊瑚岛植物的水分适应策略,从而选择热带珊瑚岛植被构建和恢复的适生物种具有重要意义。该研究以中国热带珊瑚岛生境中2种优势适生木本植物:抗风桐(Pisonia grandis)和草海桐(Scaevola sericea)为研究对象,比较了其叶片和枝条的水力性状,并分析了其水分适应策略。结果表明,抗风桐的叶片栓塞抗性、枝条边材比导水率和叶片膨压丧失点显著高于草海桐,而枝条栓塞抗性、叶片导水率、边材密度和叶面积边材面积比均显著低于草海桐。抗风桐的叶片具有比枝条更强的抗栓塞能力,对水分胁迫敏感,但同时选择以高效的枝干水分运输来满足叶片高蒸腾需求的充足供水。草海桐枝条与叶片则存在水力脆弱性分区,在面临水分胁迫时叶片充当“安全阀”以保证枝干木质部的水力安全。抗风桐与草海桐能够通过协调叶片与枝条水力性状采取不同的水分适应策略,从而更好地适应热带珊瑚岛的特殊生境。

粤港澳大湾区海岸带生态系统修复框架

粤港澳大湾区是全球四大湾区之一,也是我国重要的战略发展区,具有极强的开放性、经济性、生态性、社会性、海洋性和系统性特征,具有重要的理论和实践研究价值。海岸带生态系统是粤港澳大湾区重要的生态系统类型之一。受快速城市化的影响,粤港澳大湾区海岸带生态系统存在诸多问题,这些问题已成为影响陆海生态安全的重要因素。海岸带生态系统修复是国土空间生态修复的重要组成部分之一。为加快促进粤港澳大湾区海岸带修复,在分析粤港澳大湾区海岸带主要类型与特征基础上,通过剖析其现状海岸带生态修复存在的主要问题,依托山水林田湖草海生命共同体和陆海统筹等系统理念,提出粤港澳大湾区海岸带生态系统修复框架设计思路。基于粤港澳大湾区海岸带生态系统受植被、湿地、水文地质、人类活动、经济发展水平、产业发展特征、香港和澳门特别行政区等影响因素,构建了粤港澳大湾区海岸带生态系统分区、分类、分级修复框架,形成了由珠三角核心区、粤港澳大湾区、珠三角滨海城市群、珠江流域构成的粤港澳大湾区“一核一区一群一流域”海岸带生态系统修复新格局。在此基础上提出了粤港澳大湾区海岸带生态系统修复“十条”。以流域作为生态修复治理的基本单元,将影响海岸带生态系统平衡的多种因素进行分类整理,从生态系统整体性和流域系统性出发,坚持水陆联动、陆海统筹,实施以水为核心的山水林田湖草海一体化修复,从而实现粤港澳大湾区海岸带生态系统修复新目标。通过优化湾区海岸带生态环境,维护湾区海岸带生态平衡,提高湾区海岸带生态安全格局,进而促进粤港澳大湾区的可持续发展和生态文明建设。

CERN分布式土壤样品长期保存系统的构建

长期保存的土壤样品是国家科技基础支撑条件的重要组成部分,对于土壤及环境长期变化研究和科学数据开放共享等具有重要价值。近年来,随着我国对农业和生态环境科技投入的不断增长,土壤调查强度逐步增大,土壤样品积累速度明显加快,因此,亟需相关的标准规范来指导土壤样品的长期保存。在国家标准《土壤质量土壤样品长期和短期保存指南》(GB/T 32722—2016)的基础上,结合“十三五”期间CERN分布式土壤样品长期保存系统建设经验,本文对土壤样品保存管理策略、土壤样品保存条件要求和土壤样品信息管理系统进行了介绍,以期为我国土壤样品长期标准化保存,以及第三次全国土壤普查样品库建设提供参考。

半红树植物黄槿的气体交换特性

半红树植物是一类既可在海岸潮间带又可在陆地生长和繁殖的海陆两栖植物。夏季强光和高温是海岸带生境突出的特点,半红树植物如何在这样的自然生境中生存和繁衍是值得探讨的问题。该研究以具有较高应用价值的锦葵科(Malvaceae)木槿属(Hibiscus)的常绿半红树植物黄槿(H.tiliaceus)作为研究对象,采用LI-6400便携式光合测定系统(Li-Cor Inc.,USA)对南亚热带气候条件下的广东省珠海淇澳岛红树林自然保护区自然生长的黄槿在夏季高温季节的叶片气体交换特性进行测定,探讨了其在自然生境下的光合行为和相关的形态解剖特征,揭示其生境适应性的光合生理生态机制。结果表明:(1)黄槿净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率的日变化均表现为单峰型曲线,中午未出现明显光抑制现象。(2)黄槿较高的净光合速率与其较高的气孔导度相关,而后者则可能与其较大的气孔密度和具有表皮毛等叶片解剖结构特征有关。(3)黄槿光饱和点、光补偿点、最大净光合速率和日均净光合速率均符合阳生植物特征,因而是一种阳生性树种。以上结果说明黄槿在自然环境中具有的快速生长特性可能与其较强和较稳定的光合能力有关,该研究结果为深入揭示黄槿以及其他半红树植物适应海岸带高温强光生境的生理生态机制提供了基础数据,为黄槿的合理栽培及造林实践提供了理论参考。

田野菟丝子寄生对五种红树植物叶绿素荧光参数的影响

红树林由于受到入侵植物薇甘菊的危害发生大面积退化,而田野菟丝子寄生是防控薇甘菊的有效途径。为了探讨田野莬丝子寄生对红树植物的影响,该研究通过同质园控制试验,利用PAM-2100便携式调制叶绿素荧光仪,测定了三种真红树植物(老鼠簕、木榄、秋茄)和两种半红树植物(海芒果、银叶树)幼苗在田野菟丝子寄生及对照情况下的叶片叶绿素荧光参数。结果表明:田野菟丝子寄生对红树植物幼苗光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(F_v/F_m)没有显著影响;对更为敏感的红树植物幼苗PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)同样也没有显著影响;试验后期发现田野菟丝子对红树植物幼苗无法成功寄生。由此可见,田野菟丝子用于红树林薇甘菊的防治是安全的。

中国东部季风区小冰期干湿变化及影响机制

通过对已发表的中国东部季风区小冰期气候重建结果和全球不同气候模式的对比分析,探讨我国季风区小冰期的气候干湿响应模式.本文认为:中国季风区小冰期的干湿变化受到西伯利亚冷高压的影响,华北和东北受影响最大,而中部和南部季风区变化机制更为复杂;我国季风区的小冰期存在以秦岭淮河(约34°N)为大致分界的北部冷干和南部冷湿模式,这种模式在千年或更长的时间尺度上的存在性,需要更多高分辨率的古气候资料以及模拟数据进行探讨.

生境异质性对鼎湖山常绿阔叶林群落功能多样性的影响

物种共存机制一直以来是群落生态学的研究热点。为了探讨异质生境条件下鼎湖山常绿阔叶林群落功能多样性变化,找到其变化的主要环境驱动因子,该研究利用位于鼎湖山20 hm^2监测样地第2次群落调查数据并选择代表不同生境(海拔和地形)的27个样方(20 m×20 m),于2013年夏季在样地内所选样方中测定所有胸径≥1 cm树种的叶片功能性状。所测性状包括形态学性状(比叶面积、叶片干物质含量、叶面积以及叶片长宽比)和化学计量学性状(叶片碳、氮、磷的含量),结合地形和土壤数据并通过分析功能多样性随环境梯度的变化,探讨了环境过滤和竞争在鼎湖山群落物种共存中的相对重要性。结果表明:功能分歧度和群落权重平均值与环境因素关系密切,尤其是海拔、凹凸度和土壤养分。环境条件较好区域(微尺度高海拔、高凹凸度和土壤养分含量)的植物采取统一的养分有效保存(低SLA,高LDMC)的适应策略(功能分歧度低),环境过滤所起作用更强;植物在相反的环境条件下,采取快速生长策略(高SLA,低LDMC),能够更好地适应环境的变化,且性状变化是多样的(功能分歧度高),在该条件下竞争作用更为显著。叶面积和叶片氮含量的分歧度在环境条件较好的区域增大,这与其他功能性状不一致,说明不同生态位轴(环境因素)影响不同性状的分歧度变化,并且在局域尺度上植物为了更好地适应环境变化采取了多样的适应策略。

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林荷木种群动态变化

荷木(Schima superba)是鼎湖山南亚热带常绿阔叶林群落中的优势种,为了解南亚热带常绿阔叶林的群落构建机制,该研究分析了鼎湖山南亚热带常绿阔叶林20 hm2样地中荷木种群在2005—2017年间的动态变化,并从径级和生境两个方面分析了其死亡率的分布特征。结果表明:(1)荷木种群个体数量从2005—2017年呈现出减少的态势。(2)在径级方面,荷木的死亡率和相对生长率的变化在不同径级区间呈现出不同的变化规律。径级在1～10 cm范围的荷木相对生长率大并迅速下降,死亡率上升且维持在较高水平;径级在10～50 cm范围的荷木随着径级增大,相对生长率减缓,然后下降,而死亡率不断下降;在50 cm以上的径级范围内,荷木相对生长率小、死亡率大。(3)不同生境中,2010年各个生境死亡率相差不大,2015年高海拔生境(高坡、山脊、高谷)死亡率大于低海拔生境(低坡、低谷),2017年则为低海拔生境大于高海拔生境。(4)荷木的死亡率与土壤中酸碱度呈正相关关系,而与土壤有机质、总氮、总磷、有效钾、有效氮含量呈负相关关系。

南亚热带常绿阔叶林冠层和林下层优势种叶功能性状响应异质生境的差异

植物可以通过改变功能性状适应环境变化,不同类型的植物如何调整表型来适应环境一直是生态学研究的热点。为探究南亚热带森林不同生长型植物对异质生境的生态响应机制,该研究沿广东鼎湖山南亚热带常绿阔叶林20 hm^(2)样地的3条山体选取不同海拔和凹凸度的27个样方(20 m×20 m)中的5种优势树种(包括2种冠层树种和3种林下层树种),测定每株树的胸径及8种叶功能性状,包括4种结构性状(叶片厚度、长宽比、干物质含量和比叶面积)和4种化学计量性状(δ^(13)C、δ^(15)N、叶片氮含量和叶片磷含量),从叶功能性状角度对比分析两种生长型的优势树种响应海拔和凹凸度等异质生境的差异。结果表明:(1)各树种均存在若干叶功能性状与海拔呈现显著相关关系;在凹凸度方面,仅有厚壳桂的比叶面积与凹凸度呈现正相关,柏拉木的叶片氮含量与凹凸度呈现负相关。(2)比叶面积、叶片厚度与δ^(15)N等性状更普遍地对海拔因素存在响应,而叶长宽比和叶干物质含量响应程度较低。(3)冠层与林下层优势种比叶面积、叶干物质含量和叶片氮含量在各类生境中均存在显著差异;相较冠层树种而言,林下层树种有着相对较低的叶片厚度、叶干物质含量和δ^(13)C;冠层和林下层树种的叶功能性状对海拔和凹凸度的响应程度不同,林下层树种具有更多的功能性状在不同类型生境下存在显著差异。综上认为,鼎湖山南亚热带常绿阔叶林不同层片的优势树种(冠层和林下层优势树种)对异质生境的响应程度存在较大差异,表现在林下层树种在异质生境中表型更易随环境变化以适应更多样的环境条件,比叶面积、叶片厚度与δ^(15)N等是指示南亚热带常绿阔叶林树种响应异质生境的重要且有效的性状。

鼎湖山季风常绿阔叶林两种优势树种的生境适应研究:叶片功能性状和水力结构特征

植物在长期的进化和发展过程中,通过与环境相互作用形成了适应环境的形态结构及生理特征,反映了植物适应环境的生态策略;在森林群落中,地形和土壤等的变异常导致生境的异质性,从而直接或者间接影响物种的分布格局。因此,在生境异质性较强的森林群落中,植物物种分布格局与其生态适应策略有何关系,是值得关注的问题。该文以鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林20 hm2监测样地为平台,针对两种常绿优势树种罗伞树(Ardisia quinquegona)和光叶山黄皮(Aidia canthioides),对比研究了两种植物的叶片功能性状和水力结构特征在山脊、山坡、山谷三种不同生境中的生态适应策略,以阐明物种分布格局与其生态适应策略的关系。结果表明:罗伞树主要是通过调整叶面积(LA)、木材密度(WD)及渗透调节来适应不同生境;光叶山黄皮主要通过调整比叶面积(SLA)、WD及渗透调节,采取养分有效保存(低SLA,高干物质含量)及慢生长高存活的策略以适应不同生境,适应环境能力更强,尤其是在山脊和山坡生境;而且影响两个树种叶片功能性状和水力结构的主导土壤因子有所不同。研究结果说明罗伞树和光叶山黄皮对山脊和山坡生境比山谷更为适应,但在叶片功能性状和水力结构特征方面的生境适应策略不同。

连续氮添加14年对温带典型草原土壤碳氮组分及物理结构的影响

全球氮沉降对生态系统造成了深远的影响,研究长时间氮沉降对草地生态系统土壤理化特征的影响有助于加强生态系统对氮沉降响应的长效机制的理解。通过连续14年长期施加N0(0 g N m^(-2) a^(-1))、N2(2 g N m^(-2) a^(-1))、N4(4 g N m^(-2) a^(-1))、N8(8 g N m^(-2) a^(-1))、N16(16 g N m^(-2) a^(-1))、N32(32 g N m^(-2) a^(-1))六种浓度尿素模拟氮沉降,并将土壤分成0—10、10—20和20—40 cm三个深度土层,研究温带草原生态系统土壤碳氮组分及物理结构对氮添加的响应及其相互关系,结果表明:(1)氮添加显著降低0—10 cm土壤酸碱度及土壤微生物量碳含量,N32相比N0分别下降了27.63%和58.40%(P<0.05);各土层总有机碳和全氮含量对氮添加处理无显著响应,0—10 cm土层显著高于20—40 cm土层。(2)同一土层深度不同梯度氮添加处理显著增加土壤无机氮离子含量(P<0.05),0—10 cm土层铵态氮含量N32相比N0增加了88.72%,20—40 cm土层硝态氮含量N32相比N0增加了19.55倍,土壤深度与氮添加对无机氮离子含量影响具有显著的交互效应。(3)同一土壤深度不同梯度氮添加处理土壤粒度分形维数及土壤团聚体差异不显著,相关分析表明土壤碳氮元素含量与土壤结构显著相关。土壤碳氮组分在适宜浓度氮添加的增加趋势说明氮添加在一定程度上可能促进土壤理化性质的改良,氮添加对土壤物理结构的影响还需要进一步的深入研究。

生物入侵对自然资源资产的影响及其在自然资源资产负债表编制中的应用

自然资源资产负债表是用于客观地评估某区域某时点自然资源资产状况及其负债状况的报表体系。编制自然资源资产表是实现自然资源资产有效管理与利用的一种重要手段,已成为我国生态文明建设的重点领域和关键环节。生物入侵是生态系统普遍存在的现象,影响着生态系统的结构和功能,进而影响到自然资源资产的状况。随着生物入侵现象越来越严重,入侵对自然资源资产的危害已不可忽视。从自然资源和生态系统两个维度出发,分析生物入侵现象对入侵地的物种生存、群落结构、生物多样性、城市景观、科学研究、生态系统服务功能等方面的影响。在阐述自然资源资产负债表主要内容及其框架体系基础上,进一步剖析了生物入侵影响在自然资源资产负债表的表现。从自然资源资产负债表的管理应用出发,将生物入侵这一因素应用到自然资源资产负债表编制中。为了避免重复核算、合理简化编制内容,生物入侵不适合融入到存量表、质量表以及价值量表的编制,但可将生物入侵纳入到流向表和资产负债表的编制中,尤其是生物入侵导致的生态损失变化及其修复成本。相关成果将为生物入侵调控和自然资源资产管理提供参考。

米槠叶片基因组DNA的提取及分析

以米槠(Castanopsis carlesii)群落的叶片为材料,采用改良的CTAB法提取米槠基因组DNA,并对获得的基因组DNA进行浓度检测、PCR扩增、琼脂糖凝胶电泳检测、含量测定分析以及扩增结果测序。结果表明:米槠叶片提取的基因组DNA质量和浓度较好,具有良好的完整性,PCR效果好,电泳图谱条带显示清晰,测序结果长度符合要求。利用该方法提取的DNA可用于米槠遗传多样性的分析,可进一步为米槠和格氏栲等其它栲属植物的DNA提取以及其它分子研究提供参考。

九种维管植物水力性状的演化趋势

维管植物从蕨类植物、裸子植物到被子植物的演化过程中,生理结构和功能都被认为更趋向于适应干旱的环境。但是关于3类植物是否提升了水分传导和水分利用效率的研究目前多基于叶脉和气孔的形态结构推断,而对水分传导速率的直接测量则集中于被子植物内部。因此,同时测定3类植物叶片和枝条尺度的水力性状,可以研究维管植物水力性状的演化趋势和协同演化关系。该研究测定了中国科学院华南植物园内的蕨类植物(芒萁(Dicranopteris pedata)、华南毛蕨(Cyclosorus parasiticus)、乌毛蕨(Blechnum orientale)),裸子植物(罗汉松(Podocarpus macrophyllus)、竹柏(Podocarpus nagi)、落羽杉(Taxodium distichum))和被子植物(海南木莲(Manglietia fordiana var.hainanensis)、东京油楠(Sindora tonkinensis)、羊蹄甲(Bauhinia purpurea))共9种植物的水力结构与功能的相关性状。发现9种植物从原始到更演化物种的枝条比导水率(K_S)、叶片比导水率(K_L)和叶片水力导度(K_(leaf))依次升高;叶片蒸腾速率(E)和潜在水分利用效率(WUEi)升高趋势不显著;气孔面积指数(SPI)和木材密度(WD)在3个类群间无明显变化趋势。水力功能性状在枝条(K_S)和叶片(K_L、K_(leaf)和E)尺度显著相关,但和两个结构性状并无显著相关性。对显著相关的性状进行系统发育独立差分析发现相关性依然存在,表明枝条导水和叶片导水、叶片失水的协同性独立于系统发育而存在。该文以9种维管植物为例,发现演化过程中水分传导相关的功能性状有显著提升,且导水和失水的性状存在着协同演化关系。上述维管植物水力性状演化趋势的结论需要对更多物种、更精细的水力结构性状的进行测定验证。

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林不同成熟度群落特征的比较

研究不同成熟度群落物种的共存状态,了解群落演替过程中结构的动态变化,对揭示森林不同发育时期的群落构建机制具有重要意义。本研究基于鼎湖山南亚热带常绿阔叶林20 ha固定监测样地(以下简称鼎湖山大样地)2010年植被调查的数据,根据径级与林龄将鼎湖山大样地划分为成熟林和过熟林两个斑块,对其群落物种组成、区系特征及径级结构进行了初步的比较。研究发现:(1)成熟林和过熟林种类组成的群落相似性系数高、物种多样性指数相近,以及锥栗(Castanopsis chinensis)重要值相似,但物种数、密度、总胸高断面积、物种重要值等有所不同;(2)热带区系成分在两个斑块均占优势,但以过熟林的比例较高;(3)两个斑块虽然所有活立木径级结构分布均呈倒"J"型,但在同径级个体群重要值比较中,成熟林中径级个体群重要值较高,而过熟林则是大径级个体群重要值较高。由此可见,鼎湖山大样地的成熟林与过熟林虽属于同一类群落的演替顶极阶段,但群落结构上却存在差异,推测在林窗作用下不同发育时期的群落存在不同的构建过程。