植物化感作用的生态学意义及在草地生态系统中的研究进展

植物化感作用会在不同的研究尺度影响生态学过程,也被认为是生物入侵的重要作用机制,近年来成为生态学领域的研究热点。目前针对化感物质的分离、鉴定、释放途径及作用机理和化感作用的应用潜力等方面已开展了大量的研究工作,但对化感作用在不同时空尺度生态学过程中的具体作用和贡献及在草地生态系统中的研究进展还缺乏深入系统地概述,限制了对化感作用生态学意义的准确理解。笔者综述了近年来化感作用在不同尺度生态学过程特别是草地生态系统中的研究进展,从化感作用与种间竞争的区分与联系、化感作用对群落物种组成、群落演替及生物入侵等生态学过程的影响入手阐述了植物化感作用的生态学意义,总结了草地生态系统中化感作用的研究现状。基于当前植物化感作用研究存在的问题和争议,提出未来的研究应重点关注化感作用的室内观测结果与野外群落或生态系统水平观测结果的对比分析、区域乃至全球尺度的化感作用研究及化感作用在草本植物防御过程中的作用机制等方面。     

气候变化对草地植物优势种的影响研究进展

草地是重要的生态系统类型,也是对气候变化最敏感的生态系统类型之一,气候变化深刻地影响草地生态系统。由于在群落中的高优势度,植物优势种对草地群落组成和结构、群落生物多样性及动态、生态系统生产力、生态过程和功能均有重要影响,是生态学研究中空间尺度推绎的关键。从优势种的定义入手,通过解析优势机制,阐述了植物优势种的研究意义;综述了气温升高、降水变化等气候变化驱动因素及其联合作用对草地植物优势种的影响;以羊草为例,总结了气候变化对中国北方草原植物优势种的影响;提出应加强不同研究方法的综合,加强自然和人为双重长期干扰对优势种的影响及其级联效应对生态系统功能和服务的影响方面的研究。     

种苗建植的影响因素

种苗建植是成功的种子萌发和种苗存活的结果,是植物生活史中最为敏感和关键的阶段,多种因素影响种苗的命运,进而影响群落中物种的分布和丰富度。本文回顾了国内外的相关文献,在探讨种苗及种苗建植概念的基础上,综述了光照、温度、土壤水分、异质生境和微生境、动物取食及消化、植物繁殖体特征、凋落物、病原体和化感作用对种苗建植的影响,以期为进一步研究不同生态系统中植物群落的天然更新过程和群落演替机制提供理论基础。     

外来物种红花醡浆草的化感作用研究

化感作用在生物入侵过程中具有重要的意义,但是还没有人对外来物种红花醡浆草的化感作用做过研究。本试验采用人工气候箱培养,初步研究了红花醡浆草对9种植物的化感作用。结果显示,红花醡浆草叶片提取液对9种受体植物种子萌发和幼苗生长均有化感作用,不同浓度的提取液对植物的化感作用强度不同,低浓度时较弱,高浓度时较强。对种子发芽率、发芽速率、发芽速度指数、根长、苗高、鲜重和干重均有不同程度的影响,其中发芽速率、发芽速度指数和干重最为敏感,可更好的衡量化感作用的大小。不同植物对红花醡浆草化感作用的敏感程度不同,白三叶、红三叶、马蹄金和高羊茅最为敏感,而紫花苜蓿最不敏感。     

芒萁的生态学与资源利用研究进展

芒萁(Dicranopteris pedata)作为热带和亚热带地区荒草坡及森林生态系统中常见的一种草本植物,在退化生态系统的恢复中发挥着极其重要的作用.因其具有较大的药用价值,故芒萁的资源利用也受到了广泛关注.基于近10年国内外学者在芒萁生态学与资源利用方面取得的一系列研究成果,本文概述了芒萁对遮阴、酸雨等环境干扰的光合生理生态响应过程,追踪了芒萁对金属元素胁迫环境的适应性研究进展,归纳了芒萁的化感作用及其在养分循环和对土壤生物影响等生态功能方面的研究成果,分析了芒萁资源利用的研究现状.提出了未来针对芒萁可能开展的研究,包括从基因水平上揭示其富集和耐受重金属的遗传机制;阐明其群落动态与驱动机制;揭示芒萁及其与植物/土壤动物互作对全球变化的响应过程和机理;分离与鉴定化感物质;解析、分离、纯化药用成分并检测其药物活性.本研究为芒萁资源的综合利用提供了理论基础.     

芒萁的生态学与资源利用研究进展

芒萁(Dicranopteris pedata)作为热带和亚热带地区荒草坡及森林生态系统中常见的一种草本植物,在退化生态系统的恢复中发挥着极其重要的作用。因其具有较大的药用价值,故芒萁的资源利用也受到了广泛关注。基于近10年国内外学者在芒萁生态学与资源利用方面取得的一系列研究成果,本文概述了芒萁对遮阴、酸雨等环境干扰的光合生理生态响应过程,追踪了芒萁对金属元素胁迫环境的适应性研究进展,归纳了芒萁的化感作用及其在养分循环和对土壤生物影响等生态功能方面的研究成果,分析了芒萁资源利用的研究现状。提出了未来针对芒萁可能开展的研究,包括从基因水平上揭示其富集和耐受重金属的遗传机制;阐明其群落动态与驱动机制;揭示芒萁及其与植物/土壤动物互作对全球变化的响应过程和机理;分离与鉴定化感物质;解析、分离、纯化药用成分并检测其药物活性。本研究为芒萁资源的综合利用提供了理论基础。     

草地植物多样性对人类干扰的多尺度响应

人类干扰是草地生态系统植物多样性变化的主要导因之一。植物多样性的形成依赖于一定空间和时间尺度上的生态系统结构与过程,只有在特定的时空尺度上才能充分表达其主导作用与效应。植物多样性的尺度特征和人类干扰的大尺度效应决定了草地植物多样性保护的复杂性和艰巨性。论述了不同尺度的草地植物多样性对放牧、旅游、刈割、施肥及开垦等各种人类干扰响应的方式、过程与生态后果,明确了尺度问题在研究中的重要作用,探讨了草地植物多样性在人类干扰下的变化导因与响应机制,以期为草地植物多样性的保护、合理利用及草地生态系统的可持续发展提供科学依据。     

菊科植物改变土壤氮素的可利用性

生物入侵破坏入侵地生态系统的群落结构和稳定性、阻碍农林牧渔业生产、危害人类健康。我国已成为外来生物入侵最严重的国家之一，现有402种入侵植物。菊科、豆科、禾本科构成我国外来入侵植物的主体，其中菊科入侵植物约有107种，广泛分布于我国各省(区)。菊科入侵植物因其独特的生物学特性(如生长发育快、成熟早、种子产量高且易于传播等)而具有高度的入侵性。本文综合分析了国内外38篇共211个关于菊科入侵植物对土壤氮素含量影响的案例。结果发现，菊科植物入侵后，85%以上的案例中土壤总氮、铵态氮、硝态氮等氮素含量显著(P <0.05)增加，其中紫茎泽兰(Ageratina adenophora)对土壤氮素含量的影响最大。菊科植物入侵可通过释放化感物质、分解凋落物和改变土壤氮循环微生物种类和数量来改变土壤氮素含量，从而对本地生态系统的氮养分资源造成极大影响。土壤氮是限制植物生长的最主要因素，通过研究菊科入侵植物对土壤氮素含量的影响能帮助理解土壤氮在入侵过程中的重要作用，促进完善外来植物的入侵机制。     

苦豆子根、茎、叶浸提液对4种牧草种子萌发的化感作用

牧草种子的萌发直接关系牧草的生产，本文通过苦豆子根、茎、叶浸提液对紫花苜蓿、红豆草、无芒雀麦和老芒麦4种种子萌发的影响，发现不同部位、不同浓度的苦豆子浸提液对4种牧草种子萌发均存在不同程度的化感作用。通过所测指标，发现苦豆子不同部位浸提液浓度升高至0.065 g·mL^-1时，4种牧草种子萌发均受到了明显抑制(P<0.05)。其中，从化感综合效应指数来看，苦豆子化感作用的强弱与浸提液浓度有关，高浓度下抑制作用更为明显。因此，本研究结果期望为植物化感作用能够在草地农业生态系统中的实际应用提供一定的参考依据。     

草原灌丛化入侵:过程、机制和效应

草原灌丛化已成为全球性问题,也是生态学、畜牧学研究的热点问题。紧扣草原灌丛化过程、发生机理及其生态学后效等关键问题,介绍了国内外的最新研究进展。灌木入侵途径包括有意识引进入侵和自然入侵2类,入侵过程分为传播到达、定居建群和扩散入侵3个阶段。放牧、火烧、温室气体增加,干旱以及降水格局改变等均可导致草本向木本的转化,且机制复杂,主要有影响草本,木本植物盖度、水分利用效率、化感作用等。木本植物入侵打破了草原生态系统的稳定,表现出沃岛效应,影响动植物的分布以及生态系统的功能和服务。阐明草原“草本-木本”群落演替机制,可为我国研究草原灌丛化和管理提供理论借鉴。     

生态安全阈值研究述评与展望

随着全球变化的加剧,生态环境不断受到干扰和损害,生态安全问题日益突出。21世纪以来,生态系统风险或安全评估已成为全球变化和生态学研究的国际前沿和热点,其不同尺度不同类型生态安全阈值的判别和认知是生态系统风险或安全评估的关键和核心,更是全球变化胁迫下生态系统适应性管理的基础。本研究以生态系统不同胁迫要素为切入点,对生态安全阈值研究理论与实践发展进行了综述,大量文献显示通过提高生态安全阈值的判别和预估水平,不仅可揭示生态系统稳态转化与气候变化、碳氮循环、土地和草地利用、区域政策制度等胁迫因子的相互作用关系,而且对于退化生态系统修复及其生态环境保护与管理意义重大。当然,鉴于不同胁迫因子及其不同类型生态系统结构健康性及服务功能可持续性判别的复杂性,生态安全阈值厘定和预测能力极为有限,仍存在很大不确定性。     

气候变化对青藏高原高寒草地生态系统草丛-地境界面微生物的影响研究进展

由于自然因素或人类因素驱动,以CO₂浓度增加、气候变暖、大气氮沉降等为主要特征的生态效应对草地生态系统产生了复杂的影响。草丛-地境界面中草地植被和土壤环境对全球变化的响应十分敏感,土壤微生物与草地植被和土壤环境之间的关系密切,不同层面上微生物对全球变化的响应特征不同。气候变化的各个因素对土壤微生物有直接或间接的作用,且目前作用机制尚不明确。本文综述了全球变化因子,包括CO₂浓度、气温及氮沉降等因素对草地土壤微生物影响的相关研究进展,在此基础上分析评述了全球变化对草地生态系统微生物多样性的影响及微生物的响应机制,并对未来研究需关注的问题和方向进行了探讨和展望。     

多年生人工混播草地暂稳态概念及维持技术解析

我国草原面积约占国土面积的40%,但长期以来由于农牧民的过度利用,使得草地生态系统能量流动和物质循环输出输入失去平衡,造成大面积草地退化。党的十八大以来,我国草原保护修复力度不断加大,草原生态恶化的态势得到初步遏制。多年生人工混播草地建植作为畜牧业发展兼退化草地生态修复的一项重要措施,其稳定性研究对草地生态系统可持续发展和生态文明建设具有重大战略意义。本文在查阅近20年相关研究文献的基础上,首次提出人工混播草地暂稳态学说,明确暂稳态内涵及意义,完善多年生人工混播草地暂稳态维持技术体系,为我国畜牧业健康持久发展和生态修复治理提供借鉴。     

围封、放牧、刈割对内蒙古典型草原土壤线虫群落的影响

为探讨围封、放牧、刈割对典型草原土壤线虫的影响,本文基于高通量测序确定土壤线虫群落组成,分析不同利用方式下土壤线虫群落差异及其表征的生态学意义。研究结果表明：围封、放牧、刈割处理下的线虫群落结构未呈现显著性差异,但在不同草地利用方式的影响下,土壤线虫在优势营养类群、生态学指数层面表现为有差异性的响应结果;与围封处理相比,放牧和刈割对草地生态系统产生一定干扰作用,这使得土壤线虫连通性和捕食关系有所减弱;刈割使温带典型草原土壤线虫群落的Shannon指数和均匀度指数显著降低,但有利于土壤养分富集。研究结果丰富了草地土壤线虫多样性和群落演变的研究内容,证实土壤线虫所指示的草地生态系统状况随着利用方式的改变而发生变化,为温带典型草原的草地恢复、可持续发展等不同阶段制定科学的草地利用方式提供参考。     

中国草原生态化学计量学研究进展

中国草原生态系统是世界草原生态系统的极重要组成部分之一,生态化学计量学研究有助于从研究生命物质不同结果层次中的元素循环、平衡等角度阐明中国草原生态系统运行机制,是中国草原生态系统研究的重要内容。为增进对中国草原生态化学计量学的理解,本文综述了近几年来中国草原生态化学计量的最新研究进展,指出中国草原生态化学计量的研究主要集中在内蒙古高原和青藏高原,并按植物生长季节(物候节律)、年际演替、空间变异和对全球变化响应等角度,试图揭示中国草原植物C,N和P化学元素其可能存在的内在机理、传递与调节机制及驱动因子,提出中国草原生态化学计量学研究中存在的问题以及今后拟加强研究的重点。     

草地农业生态系统中的碳循环研究动态

草地生态系统的碳循环是维系陆地生态系统的基本机制之一,并与陆地生态系统的维持、发展和稳定性机制等相联系.通过对草地植物碳库、草地凋落物碳库、草地土壤碳库等草地生态系统碳循环的研究动态进行综述,旨在把握草地生态系统碳循环的特征及规律,从而深入研究碳元素各个贮存库间的定量迁移和转化关系的内部机制.     

降水和氮沉降对草地生态系统碳循环影响研究进展

随着全球变化的不断加剧,陆地生态系统碳循环备受关注,近年来预测未来降水格局变化和氮沉降增加对草地生态系统碳循环影响的研究不断深入。本文综述了全球背景下降水格局变化和氮沉降增加对草地生态系统碳循环的影响及其内在机理。降水量、强度、时间分布和频度以及氮沉降量、频度和形态的变化,通过改变土壤含水量、土壤温度、土壤养分及微生物活性影响生态系统的物种组成和结构,最终影响生态系统水平的碳循环。降水格局变化和氮沉降增加对生态系统水平碳循环是否存在交互作用没有统一的结论,因此在将来的研究中应采用多因子的实验,才能够更好的研究未来全球变化下生态系统碳循环的响应机理。     

干扰对草地碳循环影响的研究与展望

草地碳循环不仅与草地植被、气候和土壤状况有关,而且与各类干扰利用活动密切相关,特别近几十年,人类的利用干扰活动对草地碳循环产生了巨大的影响。本文综合介绍了放牧利用、管理措施以及气候变化等干扰对草地生态系统碳循环影响方面的研究现状和进展,同时提出未来草地生态系统碳循环主要的研究方向,即不同干扰互交对草地生态系统的影响、模型方法在干扰与草地生态系统碳循环研究中的应用、干扰对草地碳循环影响的驱动机理。