植物性状反映了植物对生长环境的响应和适应,将环境、植物个体和生态系统结构、过程与功能联系起来(所谓的“植物功能性状”)。该文介绍了植物功能性状的分类体系,综述了国内外植物功能性状与气候(包括气温、降水、光照)、地理空间变异(包括地形地貌、生态梯度、海拔)、营养、干扰(包括火灾、放牧、生物入侵、土地利用)等环境因素,以及与生态系统功能之间关系的研究进展,探讨了全球变化(气候变化和CO2浓度升高)对个体和群落植物功能性状的影响。植物功能性状的研究已经取得很多成果,并应用于全球变化、古植被恢复和古气候定量重建、环境监测与评价、生态保护和恢复等研究中,但大尺度、多生境因子下的植物功能性状研究仍有待于加强,同时需要改进性状的测量手段;我国的植物功能性状研究还需要更加明朗化和系统化。
The phototropins phot1 and phot2 are plant blue-light receptors that mediate phototropism, chloroplast movements, stomatal opening, leaf expansion, the rapid inhibition of hypocotyl growth in etiolated seedlings, and possibly solar tracking by leaves in those species in which it occurs. The phototropins are plasma membrane-associated hydrophilic proteins with two chromophore domains (designated LOV1 and LOV2 for their resemblance to domains in other signaling proteins that detect light, oxygen, or voltage) in their N-terminal half and a classic serine/threonine kinase domain in their C-terminal half. Both chromophore domains bind flavin mononucleotide (FMN) and both undergo light-activated formation of a covalent bond between a nearby cysteine and the C(4a) carbon of the FMN to form the signaling state. LOV2-cysteinyl adduct formation leads to the release downstream of a tightly bound amphipathic 冄-helix, a step required for activation of the kinase function. This cysteinyl adduct then slowly decays over a matter of seconds or minutes to return the photoreceptor chromophore modules to their ground state. Functional LOV2 is required for light-activated phosphorylation and for various blue-light responses mediated by the phototropins. The function of LOV1 is still unknown, although it may serve to modulate the signal generated by LOV2. The LOV domain is an ancient chromophore module found in a wide range of otherwise unrelated proteins in fungi and prokaryotes, the latter including cyanobacteria, eubacteria, and archaea. Further general reviews on the phototropins are those by Celaya and Liscum (2005) and Christie and Briggs (2005).Author for correspondence. Tel: +1 650 325 1521 (extension 207); Fax: +1 650 325 06857; E-mail: briggs@stanford.edu
该文在综合分析已有光能利用率模型的基础上,构建了一个净初级生产力(NPP)遥感估算模型,该模型体现了3方面的特色:1)将植被覆盖分类引入模型,并考虑植被覆盖分类精度对NPP估算的影响,由它们共同决定不同植被覆盖类型的归一化植被指数(NDVI)最大值;2)根据误差最小的原则,利用中国的NPP实测数据,模拟出各植被类型的最大光能利用率,使之更符合中国的实际情况;3)根据区域蒸散模型来模拟水分胁迫因子,与土壤水分子模型相比,这在一定程度上对有关参数实行了简化,使其实际的可操作性得到加强。模拟结果表明,1989~1993年中国陆地植被NPP平均值为3.12 Pg C (1 Pg=1015 g),NPP模拟值与观测值比较接近,690个实测点的平均相对误差为4.5%;进一步与其它模型模拟结果以及前人研究结果的比较表明,该文所构建的NPP遥感估算模型具有一定的可靠性,说明在区域及全球尺度上,利用地理信息系统技术将遥感数据和各种观测数据集成在一起,并对NPP模型进行参数校正,基本上可以实现全球范围不同生态系统NPP的动态监测。
该文以北京国家褐潮土土壤肥力与肥料效益长期监测基地的长期肥料定位试验为平台,研究了长期不同施肥制度对土壤的生物学特性及其土壤酶的影响。主要研究结果:长期撂荒土壤(15年)的有机质和全氮(TN)的含量、微生物量碳(SMB-C)和氮(SMB-N)、土壤的蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性以及SMB-C/SOC(土壤有机碳)和SMB-N/TN比值都高于种植作物的农田土壤;而其代谢商和容重值低于农田土壤。长期施肥的农田(NPK、NPKM、NPKS和NPKF),其土壤养分含量、微生物量碳和氮以及土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性均高于不施肥的农田(CK);而小麦(Triticum aestivum)-玉米(Zea mays)→小麦-大豆(Glycine max)复种轮作(NPKF)的农田又高于长期复种连作(NPK)的农田;在施肥处理中(NPK、NPKM、NPKS和NPKF),长期化肥与有机肥配合施用的处理(NPKM)的土壤上述指标高于其它施肥处理(NPK、NPKS和NPKF),但其土壤的代谢商、pH值和容重值较低。
为了阐释青藏高原高寒草甸退化的关键生态过程, 该研究依托藏北高原草地生态系统研究站(那曲站), 设置不同退化梯度实验, 即对照、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5个梯度, 探究群落生产力和物种多样性对不同退化强度的响应机制。结果表明: 1)随着退化程度不断加剧, 地上生物量呈现线性或非线性增加趋势, 在重度退化处理下, 地上生物量显著高于对照32.3%, 其中高山嵩草(Kobresia pygmaea)地上生物量呈非线性下降趋势, 而矮火绒草(Leontopodium nanum)地上生物量呈非线性增加趋势; 2)与地上生物量的响应模式相反, 随着退化程度加剧, 地下生物量与总生物量均呈现非线性降低趋势; 3)高寒草甸退化过程中, 物种辛普森指数、丰富度指数、香农多样性指数和均匀度指数均呈现非线性上升趋势。结构等式方程结果表明, 土壤碳含量和体积含水量与地下生物量均呈现显著的正相关关系。土壤碳含量、体积含水量和砾石质量比对地上生物量无显著影响, 土壤碳、氮含量与物种多样性指数呈现显著的负相关关系。研究认为地上生产力的变化不能很好地指示草地的退化程度, 建议今后研究应以可食性牧草和毒杂草等植物功能群的变化来衡量草地退化。
草地生态系统是陆地生态系统分布最广的生态系统类型之一，它在全球变化中的作用越来越受到重视。利用中国草地资源清查资料，并结合同期的遥感影像，建立了基于最新修正的归一化植被指数(NDVI)的我国草地植被生物量估测模型，并利用该模型研究了我国草地植被生物量及其空间分布特征。结果表明：草地植被地上生物量与当年最大NDVI值具有很好的相关关系，两者可以用幂函数很好地拟合(R2=0.71, p<0.001)。我国草地植被总地上生物量为146.16 TgC(1 Tg=1012 g)，主要集中在北方干旱、半干旱地区和青藏高原；总地下生物量为898.60 TgC，是地上生物量的6.15倍；而总生物量是1 044.76 TgC，占世界草地植被的2.1%～3.7%，其平均密度约等于315.24 gC·m-2，低于世界平均水平。我国草地植被单位面积地上生物量水平分布趋势为：东南地区高，西北地区低，与水热条件的分布趋势一致；从垂直分布看，在海拔1 350 m和3 750 m处分别出现了波谷和波峰，与我国特有的三级阶梯地势有着密切的关系。此外，我国草地植被生物量为森林的1/4左右，显著大于世界平均水平，说明我国草地在碳平衡中的贡献相对较大。
选择南亚热带森林演替过程3个阶段(初期、中期和后期)的典型森林生态系统为研究对象, 在测定植物与土壤中全N、全P含量的基础上, 阐明了森林演替过程中植物与土壤的N、P化学计量特征。结果显示: 1)土壤中全N含量随演替进行而增加, 马尾松(Pinus massoniana)林(初期)、混交林(中期)和季风林(后期) 0-10 cm土层中全N含量分别为0.440、0.843和1.023 g·kg-1; 混交林0-10 cm土层中全P的含量最为丰富, 为0.337 g·kg-1, 马尾松林和季风林土壤全P含量分别为0.190和0.283 g·kg-1。2)植物叶片中全N、全P的含量随演替呈减少的趋势, 但根系中全N、全P的含量都以马尾松林为最多, 混交林和季风林含量彼此相当。3)各土层中N:P随演替的进行呈现明显增加趋势, 马尾松林、混交林和季风林0-10 cm土层中N:P分别为2.3、2.5和3.6; 植物各器官中N:P随演替的进行也呈增加趋势, 且叶片和根系中的N:P相近, 马尾松林、混交林和季风林叶片中N:P分别为22.7、25.3和29.6。基于上述结果, 探讨了南亚热带森林生态系统植物与土壤中N:P特征、森林演替过程中植物与土壤中N:P变化规律以及P对南亚热带森林生态系统的限制作用。结果表明, P已经成为南亚热带森林生态系统生物生长和重要生态过程的限制因子。
