科尔沁沙质草地不同水热梯度植物群落叶功能性状特征

植物功能性状可以响应生境的变化并决定生态系统的功能,探究植物功能性状间的关系及其随温度和降水梯度的变化规律,对认识不同气候条件下植被在群落水平碳水代谢关系和维持水分平衡的生理生态学机制具有重要意义。近年来,有关群落水平功能性状与环境因子关系的研究较少,尤其是半干旱区沙质草地植物群落功能性状对气候梯度响应的研究鲜有报告。因此,本研究以科尔沁沙质草地群落为研究对象,分析了温度和降水梯度上群落功能性状以及性状间的相关关系。结果显示：（1）随着区域温度增加（2.1～6.4℃）和降水减少（451.1～370.0 mm）,沙质草地群落功能性状变化趋势不一。群落高度和叶面积随温度升高显著增加。群落高度、叶面积和比叶面积随降水减少显著降低,群落叶厚度、叶干物质含量和叶组织密度随降水减少显著增加。（2）群落高度与叶面积显著正相关,叶厚度与叶干物质含量显著正相关,叶面积、比叶面积与叶干物质含量、叶厚度显著负相关,叶组织密度与叶干物质含量呈显著负相关。（3）气候因素驱动了54.66%植物性状变异,其中降水是影响沙质草地群落功能性状的主要影响因子。     

科尔沁沙地52种植物叶片性状变异特征研究

研究严重沙化生境中植物叶片性状的变异特征,不仅有助于了解植物对区域环境变化的适应特征,而且还可以为群落分类、群落结构特征的揭示等提供重要的依据。本研究以科尔沁沙地52种植物为对象,比较不同功能群植物叶片性状的变异特征,分析植物各叶片性状之间的关系。结果表明,科尔沁沙地52种植物比叶面积在6.9～34.4 m2·kg-1之间变动,与其他区域的研究结果相比,该区域植物比叶面积偏小,说明该区域植物能较好地适应贫瘠环境。52种植物中,大多数植物的氮磷比小于14,说明科尔沁沙地植物主要受氮制约。研究结果还表明,不同功能群植物的叶性状存在显著差异。固氮植物叶片氮含量最高,杂类草的叶干物质含量（平均值为0.22±0.06 g·g-1）显著小于其他功能群植物,但是植物叶片磷含量和比叶面积在不同功能群之间差异不显著。相对于多年生植物,一年生草本植物的比叶面积显著偏大,但是叶干物质含量显著偏小。科尔沁沙地52种植物叶干物质含量分别与比叶面积和叶片氮含量呈显著负相关,叶片磷含量和氮含量之间呈显著正相关。     

不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤因子与叶功能性状关系研究

植物功能性状与环境之间的关系是功能性状研究的重点,环境因子驱使植物功能性状发生变化,进而推动群落发生演替.本研究以民勤不同演替阶段(发育阶段、稳定阶段、衰退阶段、严重衰退阶段)白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆为研究对象,分析不同演替阶段白刺叶功能性状差异及其与土壤因子的关系,旨在揭示白刺对干旱荒漠...     

植物属性地理的研究进展与展望

植物属性地理学是植物地理学的一个新兴研究方向,研究植物属性的地理分布规律。目前与植物属性地理相关的研究热点主要集中在植物属性的多尺度表达、植物属性的权衡关系和属性多样性与生态系统功能三个方面。比叶面积、叶干物质含量、叶氮含量、种子质量、植物高度、茎密度是最受关注的植物属性。植物属性需要在植物个体水平上进行测量,然后基于群落内物种相对优势度的加权平均上推到群落水平。植物属性权衡关系主要包括叶片经济型谱及属性与环境因子之间的权衡关系研究。全球植物属性数据库的丰富与共享,推动着植物属性地理学的蓬勃发展。当前的植物属性空间连续分布主要利用全球属性数据库和空间统计建模方法实现,但借助激光扫描和成像光谱技术直接对区域植物功能属性进行空间制图正成为植物属性地理学空间计算的新方法。植物属性的空间格局分析是植物属性地理学的重要内容之一,不仅有助于解释植物物种的适应性与分布、群落构建等问题,而且为预测全球气候变化对植物的影响提供了依据。用植物属性代替物种可以更好地解释植物分布和植物对环境适应的生理机制,所以在全球植被模型研究中开始尝试将基于物种的植被动态模型发展为基于属性的植被动态模型,这将会给全球变化下碳循环过程的模拟和陆面模式带来新的机遇和挑战。展望未来,植物属性地理学仍然需要发展新的研究手段,深化全球植物属性的空间分异规律及其与环境因子之间的关系研究,以及完善全球和区域植物属性数据库建设。     

毛乌素沙地丘间低地主要植物叶片性状及其相互关系

以毛乌素沙地丘间低地30种主要植物为研究对象,比较不同功能群植物叶片性状的变异特征,分析植物叶片各性状之间的关系。结果表明:30种植物的比叶面积的变异系数最大,比叶面积与叶片干物质含量呈现极显著的负相关关系,叶片干物质含量与叶片碳含量呈显著的正相关关系,叶氮含量与叶片碳氮比呈极显著负相关关系,叶面积与其他所有的叶片性状都无相关性。比叶面积、叶片干物质含量、叶面积、叶氮含量和叶碳含量在不同功能群之间存在显著差异,叶片碳氮比在不同功能群之间没有显著差异。研究结果有助于了解毛乌素沙地丘间低地环境变化对植物种群的作用,增进对丘间低地植被演变特征的认识。     

养分和水分添加后沙质草地不同功能群植物地上生物量变化对群落生产力的影响

以典型沙质草地为研究区域,通过养分和水分添加控制试验,研究了群落尺度上生产力的变化及其对不同养分和水分处理响应的差异。从不同功能群植物地上生物量对养分和水分响应分异的角度揭示群落尺度初级生产力的变化机理。结果显示:(1)单纯的氮素、磷素、水分添加对群落生产力的影响不明显,只有养分和水分交互作用才能显著增加群落生产力。氮素添加×冬季增雪、氮素添加×夏季增雨、磷素添加×夏季增雨处理使得群落生产力比对照分别提高了85.1%、107.9%、57.2%。(2)氮素添加×冬季增雪处理后群落生产力比磷素×冬季增雪处理高出86.7%,表明虽然水分添加提高了植物对氮素与磷素的利用效率,但水分添加后植物对氮素的利用效率更高。(3)不同功能群植物地上生物量对养分和水分添加的响应程度不一致。总体而言,养分和水分添加对禾本科植物生物量的影响最明显,对杂类草植物生物量的影响不明显。单纯磷素添加明显降低了群落中禾本科植物的生物量,比对照低61.9%;冬季增雪、夏季增雨增加了群落中豆科植物的生物量,与对照相比分别增加了193.3%、220.5%;氮素添加×冬季增雪、氮素×夏季增雨显著增加了禾本科植物的生物量,分别比对照增加了80.4%、91.6%。     

梭梭对降水的响应与适应机制——生理、个体与群落水平碳水平衡的整合研究

水是荒漠生态系统的首要限制因素.近20年来全球气候变化以及人类活动的加剧,导致古尔班通古特沙漠南缘原始盐生旱生荒漠地区的降水与地下水位正在发生显著的改变;这些改变正导致荒漠植物用水策略的适应性变化,其种间差异性影响着荒漠植物群落组成与生态系统碳水平衡.本研究以中亚荒漠关键种梭梭Haloxylon ammodendron为对象,在生理生态、个体形态与群落尺度整合研究两个优势种对自然生境水分条件改变的响应与适应.实验于2005-2006年生长期开展,在地下水位于5.2-7.9 m之间波动的典型原始生境,追踪自然降水过程并设置人工降水梯度.观测生境水分条件变化时光合作用、蒸腾作用、叶水势和瞬时水分利用效率等生理活动的响应;研究根系分布和地上生物量累积等个体形态特征的适应性改变;利用涡度相关系统测定群落碳水通量,从而揭示不同尺度上梭梭的用水策略和碳同化维持机制.实验数据表明,梭梭主要利用降水形成的浅层土壤水维持生存;极为有效的形态调节和较强的气孔控制是其维持光合能力以及适应降水变化的主要机制;适量增多且在生长期内均匀分布的降水可对其产生明显正效应,这预示梭梭可能在未来种间竞争和群落演替中占有优势.本研究表明,应对环境水分胁迫与改变,荒漠植物具有高效的自我协调与适应能力,不同水平调节适应机制之间存在内在协调性;生理、个体、群落尺度整合研究是了解全球变化背景下生态系统过程与植物适应性的有效途径.     

植物叶片性状沿海拔梯度变化研究进展

由于在海拔梯度上各种环境因子表现出连续的梯度性变化,以海拔梯度为平台研究植物叶片性状的适应特征有助于揭示植物对气候变化的响应,进而可以为研究全球变化与陆地生态系统的关系提供研究基础。本文重点分析了植物的叶寿命、比叶面积、叶氮含量、叶绿素含量等叶片结构性状和气孔导度、叶片羧化效率、水分利用效率和叶片δ^18C等叶片功能性状随海拔梯度的变化规律和特点,探讨了植物叶片性状的研究不足及未来发展方向,以便为国内相关研究的开展提供参考。     

浑善达克沙地植物群落物种多样性及环境解释

认识沙地植物群落物种多样性及其与环境的关系,对维护沙地生态系统的结构与功能具有重要意义。本研究基于浑善达克沙地83个样地的群落数据及环境数据,通过数量生态学方法对群落物种多样性及其影响因子进行分析,探讨浑善达克沙地物种多样性特征及其环境解释。结果表明：（1）主要群落有榆树（Ulmus pumila）群落、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）群落、黄柳（Salixgordejevii）群落及长梗扁桃（Prunus pedunculata）群落等,其中榆树群落分布在降水和土壤养分都比较高的区域,小叶锦鸡儿群落适生生境为降水较少且土壤贫瘠的区域;影响该区群落分布的主要环境因子依次为生长季降水量、生长季温度、土壤全氮和全钾含量,降水量的差异显著影响群落分布格局。（2）浑善达克沙地植物多样性的分布呈现出一定的规律性变化。物种多样性指数均随经度和海拔的增加而增加;Patrick指数与Shannon-wiener指数随纬度的增加呈现减少的趋势;Simpson指数与Pielou指数随纬度增加而增加;Patrick指数、Simpson指数和Shannon-wiener指数与生长季降水量、土壤有机碳和有效氮含量呈显著正相关,与生长季均温、≥0 ℃积温、生长季风速呈显著负相关,所有环境变量与Pielou指数均无显著相关性。研究结果阐明了浑善达克沙地物种多样性及植物群落分布的规律以及与关键环境因子之间的关系,有利于提高沙地植物多样性和稳定性,增强沙地植被的生态功能。     

湿地修复后大型底栖动物功能群的时空格局及其影响因素分析（英文）

大型底栖动物功能群的时空格局对湿地修复工程的响应方式及影响因素是湿地修复领域研究的一个热点问题。与传统的单一物种分类方式相比较,功能群的研究方式能更加全面地反映湿地的演化状态及格局分异。研究在2017年的4月、7月、10月和2018年的1月采集了大型底栖动物、土壤及植物样本,在底栖生物功能群划分的基础上,采用逐步回归方法分析了功能群的时空格局变化其影响因素。结果表明,根据运动方式、取食习性和食物收集方式等性状,研究区域的底栖动物可以被分成11种有效功能群。半运动悬浮物食者（FDX）、半运动表面碎屑食者（SDX）、运动以颚肉食者（CMJ）是一年中观察到的三种主要功能群。回归分析表明,土壤粒径、水分含量、植物高度是多数功能群的共同影响因素。其中半运动悬浮物食者（FDX）功能群的主要影响因素是土壤粒径（P=0.002）;夏季半运动表面碎屑食者（SDX）功能群的主要影响因素是水分含量（P=0.004）、植物覆盖度（P=0.008）、土壤粒径（P=0.032）;秋冬季节运动以颚肉食者（CMJ）功能群的主要影响因素是土壤盐度（P=0.040）、植物高度（P=0.011）。本研究对理解生态修复工程后...     

科尔沁沙地植物功能性状的尺度变异及关联

调查了科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘18个样地的物种组成,测定了28种植物的叶面积(LA)、比叶面积(SLA)和叶干物质含量(LDMC)等3个植物功能性状,并用性状梯度分析法对3个功能性状在群落水平上的变化进行了分解,研究了沙丘固定过程中的植物功能性状的尺度变异及其与生境变化的关系。结果表明:(1)随着沙丘的固定,群落平均LA逐渐增大,群落平均SLA及LDMC在半固定沙丘上最小;(2)群落平均SLA的生态位宽度随着沙丘固定程度依次减小,流动、半固定沙丘植物群落的适应能力较固定沙丘更强;(3)沙丘固定过程中物种性状值的变化与群落内共生植物种性状间变异的关联相比于群落间性状的变异更密切。沙丘固定导致了物种LA与LDMC较强的正相关关系,两性状在群落间的依赖性比群落内的强。物种在群落内和群落间采取不同的策略来适应沙丘固定过程生境的变化。     

云南喀斯特退化天坑木本植物功能性状变异特征及适应策略

以云南省沾益自然保护区内典型而宏大的喀斯特中度退化天坑——深陷塘为例,分析了该天坑地下森林的34种木本植物的8个功能性状的变异程度,并从种内和种间水平进一步探究功能性状变异与科类群、生活型、生长型和生态因子的关系及土壤因子对植物性状变异的解释效应。结果表明：天坑地下森林内分布的木本植物具有叶厚度大、比叶面积较小、叶干物质含量较高的特点;灌木植物性状种间变异普遍小于乔木,植物性状变异程度在常绿和落叶间相差不大,大部分叶性状的种内种间变异大于小枝性状;天坑内植物性状的平均种内变异系数达23.45%,相较于其他非喀斯特区域的植被类型,其性状种内变异幅度较低,表明喀斯特天坑区域的植物具有较小的形态可塑性;土壤养分是决定样地尺度上群落性状变异的主导环境因素,但物种系统发育历史及其生活史特性也是该地带性植被功能性状变异的内生动力。综上,表明天坑地下森林的木本植物物种在长期演化过程中,其功能性状及其变异程度受非生物环境因素、系统发育过程、生活史策略等的综合影响。研究结果可为负地形的喀斯特天坑的物种避难所价值提供材料和证据,为提升云南高原喀斯特生态脆弱区和自然保护区生态系统服务功能、科学开展天坑外部区域和地带性植被的生态恢复工作提供科学支撑。     

中国森林叶片功能属性的纬度格局及其影响因素

为了探究森林植物叶片功能属性的地理格局及其影响因素,在2013年7-8月期间系统调查了中国东部南北样带9个森林生态系统的847种植物的叶片面积（LA）、叶片厚度（LT）、比叶面积（SLA）和叶片干物质含量（LDMC）,并结合群落结构计算了各属性的群落加权平均值（LA_CWM、SLA_CWM、LT_CWM和LDMC_CWM）。结果显示：847种植物的LA、LT、SLA和LDMC的平均值（±标准误）分别为2860.01±135.37 mm²、0.17±0.003 mm、20.15±0.43 m² kg^-1和 316.73±3.81 mg g^-1。SLA和LDMC表现出了明显的纬度格局,随着纬度增加,SLA逐渐增加,LDMC降低;然而,LA和LT沿纬度的变化趋势不明显（R² = 0.02 ~ 0.06）。不同植物类型之间叶片属性的差异是影响LA、LT、SLA和LDMC空间变化的主要因素;叶片功能属性的群落加权值表现出了更加明显的纬度分布格局（R² = 0.46 ~ 0.71）,这主要受到了气候因素和土壤N含量的影响。本文结果完善了中国区域森林生态系统叶片功能属性地理分布的数据库,同时强调了在研究植物属性空间格局时,考虑群落结构在尺度扩展中的重要性。     

气候变化对植物多样性的影响研究综述

植物多样性是生态系统结构和功能的基础,气候变化已对其产生了深刻的影响,甚至于严重威胁.植物多样性的减少或丧失必然会影响生态系统结构和功能的稳定性,导致严重的生态、经济和社会后果.植物多样性对气候变化的响应受控于气温和水分的动态平衡.本文系统总结了气候变暖和降水格局变化对植物多样性的影响,分析了气候变化对不同生态系统、群...     

科尔沁沙地沙质草地与固定沙丘植物群落结构对极端干旱的响应

为了探究沙地植物群落结构特征对极端干旱的响应,通过野外模拟试验开展了极端干旱(生长季减雨60％与干旱60 d)对沙质草地和固定沙丘植物群落丰富度、地上生物量和叶性状等群落结构特征影响的研究.结果表明:(1)生境变化对植物群落地上生物量和叶干物质含量(LDMC)具有显著影响(P＜0.05),草地地上生物量和LDMC显著高...     

Predictability of Functional Diversity Depends on the Number of Traits

Analysis of functional diversity, based on plant traits and community structure, provides a promising approach for exploration of the adaptive strategies of plants and the relationship between plant traits and ecosystem functioning. However, it is unclear how the number of plant traits included influences functional diversity, and whether or not there are quantitatively dependent traits. This information is fundamental to the correct use of functional diversity metrics. Here, we measured 34 traits of 366 plant species in nine forests from the tropical to boreal zones in China. These traits were used to calculate seven functional diversity metrics: functional richness (functional attribute diversity (FAD), modified FAD (MFAD), convex hull hypervolume (FRic)), functional evenness (FEve), and functional divergence (functional divergence (FDiv), functional dispersion (FDis), quadratic entropy (RaoQ)). Functional richness metrics increased with an increase in trait number, whereas the relationships between the trait divergence indexes (FDiv and FDis) and trait number were inconsistent. Four of the seven functional diversity indexes (FAD, MFAD, FRic, and RaoQ) were comparable with those in previous studies, showing predictable trends with a change in trait number. We verified our hypothesis that the number of traits strongly influences functional diversity. The relationships between these predictable functional diversity metrics and the number of traits facilitated the development of a standard protocol to enhance comparability across different studies. These findings can support integration of functional diversity index data from different studies at the site to the regional scale, and they focus attention on the influence of quantitative selection of traits on functional diversity analysis.     

Latitudinal variation of leaf morphological traits from species to communities along a forest transect in eastern China

Comprehensive information on geographic patterns of leaf morphological traits in Chinese forests is still scarce. To explore the spatial patterns of leaf traits, we investigated leaf area (LA), leaf thickness (LT), specific leaf area (SLA), and leaf dry matter content (LDMC) across 847 species from nine typical forests along the North-South Transect of Eastern China (NSTEC) between July and August 2013, and also calculated the community weighted means (CWM) of leaf traits by determining the relative dominance of each species. Our results showed that, for all species, the means (± SE) of LA, LT, SLA, and LDMC were 2860.01 ± 135.37 mm², 0.17 ± 0.003 mm, 20.15 ± 0.43 m² kg^–1, and 316.73 ± 3.81 mg g^–1, respectively. Furthermore, latitudinal variation in leaf traits differed at the species and community levels. Generally, at the species level, SLA increased and LDMC decreased as latitude increased, whereas no clear latitudinal trends among LA or LT were found, which could be the result of shifts in plant functional types. When scaling up to the community level, more significant spatial patterns of leaf traits were observed (R ² = 0.46–0.71), driven by climate and soil N content. These results provided synthetic data compilation and analyses to better parameterize complex ecological models in the future, and emphasized the importance of scaling-up when studying the biogeographic patterns of plant traits.