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期刊信息/Journal information
植物生态学报
植物生态学报

董鸣

月刊

1005-264X

apes@ibcas.ac.cn，apesbotany@163.com

010-62836134

100093

北京香山南辛村20号

植物生态学报/Journal Chinese Journal of Plant EcologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊创刊于1955年,是我国生态学领域创刊最早的专业性学术刊物。由中国科学院主管,中国科学院植物研究所和中国植物学会主办。本刊以发挥其在植物生态学领域的导向性、权威性和科学性为指导思想,突出反映植物生态学科热点和生长点的研究成果。刊登稿件主要以发表植物生态学领域(包括个体和生理生态,种群、群落、景观、生态系统生态学,植被与数量生态,化学生态,污染生态及当前国际生态学研究热点,如:生物多样性、全球变化、生态系统恢复与重建、可持续发展等)及与本学科有关的创新性原始论文或有新观点的国际植物生态学研究前沿和动态的综述。本刊还刊有论坛栏目,主要对学科发展中具有争议性的问题开展学术争鸣和讨论,促进学科发展。
正式出版
收录年代

    中国典型生态脆弱区碳水通量过程研究

    陈世苹胡中民
    1433-1436页
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    增强回归树模型在青藏高原高寒灌丛通量数据插补中的应用

    李红琴张亚茹张法伟马文婧...
    1437-1447页
    查看更多>>摘要：涡度相关技术连续观测的碳水通量是准确评估生态系统固碳持水等生态功能的重要基础数据,由于通量观测数据的缺失十分常见且比例较高,引入现代机器学习算法以发展缺失数据的插补方法对降低研究结果不确定性具有重要意义.该研究利用青藏高原东北隅高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛已发布的2003–2005年水、热、CO2通量数据集,结合气温、大气水汽压、风速、太阳短波辐射、表层土壤温度和表层土壤含水量等主要环境因子构建了增强回归树模型(BRT)以插补缺失通量数据,并与中国通量观测研究联盟(ChinaFLUX)的数据序列进行了比对,以评估BRT在通量数据集成分析中的应用.BRT对大样本(N>10000)通量数据具有较好的模拟效果,观测值与模拟值的回归斜率为1.01–1.05(R2>0.80).BRT表明植被生长季(5–10月)白天30 min净CO2交换量(NEE)主要受控于太阳短波辐射和大气水汽压,二者对NEE变异的相对贡献之和为74.7％.表层土壤温度是生长季夜间及非生长季全天30 min NEE的主要驱动因子,其相对贡献为68.5％.30 min显热通量(H)和潜热通量(LE)均主要受控于太阳短波辐射(相对贡献大于58.6％).BRT插补的30 min缺失通量数据均显著小于ChinaFLUX的插补结果.除逐日NEE无显著差异外(p=0.14),BRT的逐日生态系统总交换(GEE)、生态系统呼吸(RES)、H和LE极显著小于ChinaFLUX的数据序列分别约17.5％、21.0％、2.7％和2.2％,但由于量级差异较小,二者具有较高的一致性(数据序列的回归斜率在0.95–1.17).除逐月GEE和RES外,BRT的逐月NEE、H和LE与ChinaFLUX的数据序列无显著(p>0.09)差异.相对于ChinaFLUX数据插补方法,BRT不需要复杂的数学表达就可模拟主要环境因子的非线性作用特征,从而进行缺失通量数据的插补,是通量数据集成分析的一种可行方法.

    高寒灌丛涡度相关技术通量数据插补增强回归树模型

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    中国北方干旱半干旱区草原生态系统能量平衡闭合的季节和年际变异

    王彦兵游翠海谭星儒陈波宇...
    1448-1460页
    查看更多>>摘要：能量平衡闭合状况是评估通量观测数据质量的重要参考指标,为客观评价中国北方干旱半干旱涡度观测数据的质量,确定数据分析方法和改进策略,加深对能量闭合度与环境因子之间关系的理解,该研究基于内蒙古3种不同草原类型(荒漠草原、典型草原和草甸草原)6个涡度相关通量观测站点(四子王旗站、锡林浩特割草站、锡林浩特围封站、西乌珠穆沁旗站、多伦站和额尔古纳站)的56个站年的能量通量和气象因子测定数据集,利用能量平衡比率(EBR)和最小二乘法线性回归(OLS)这两种常用的方法,分析了北方干旱半干旱区不同站点和草原类型能量闭合的状况、季节和年际变异及主要影响因素.主要结果表明:1)6个站点多年EBR均值为0.89±0.11,OLS斜率均值为0.96±0.04,能量闭合程度明显高于国际通量网和中国通量网站点的能量闭合状况.2)不同站点和草原类型间EBR存在明显差异,表现为荒漠草原(1.01±0.09)和典型草原(0.90±0.11)都高于草甸草原(0.83±0.05),各站点EBR均存在明显的季节变异,生长季基本都在1附近并且相对稳定,非生长季低于1并且变化较大,主要受气温(Ta)、饱和水汽压差(VPD)、土壤含水量(SWC)和反照率(Albedo)的影响,其中较低的Ta和较高的Albedo是导致非生长季EBR较低的主要原因.3)不同站点和草原类型EBR存在显著年际变异,主要受潜热分配(潜热通量/净辐射比值,LE/Rn)、年平均气温(MAT)和生长季Albedo显著影响,其中LE/Rn的年际波动对EBR年际变异起主要的调控作用,可解释EBR年际变异的44％.此外,各站点EBR均表现出随年份逐渐降低的趋势,植被盖度显著增大后引起Albedo降低可能是造成EBR下降的主要原因.综上所述,为更加全面地评估能量闭合状况,EBR和OLS斜率两种方法建议结合起来使用.

    能量平衡闭合涡度相关季节变异年际变异草原

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    中国干旱半干旱区生态系统光合参数的时空变异及其影响因素

    林雍陈智杨萌陈世苹...
    1461-1472页
    查看更多>>摘要：生态系统光合参数是表征生态系统光合作用特征和强度的重要指标,是生态系统模型模拟与遥感反演中的重要生理参数.该研究基于中国干旱半干旱区的涡度相关碳通量观测数据,采用直角双曲线方程拟合生态系统表观量子效率(α)和最大光合速率(Pmax),综合分析了干旱半干旱区生态系统光合参数的时空变异及其影响因素.研究表明:生态系统光合参数在干旱半干旱区存在着明显的时空变异,从荒漠、荒漠草原、典型草原到草甸草原光合参数有逐渐增大的趋势.降水量是影响光合参数空间变异的主导环境因子,其同时影响叶面积指数的空间变异,两者共同决定光合参数的空间变异.α与Pmax均随着降水量的增加而增大,而α与气温有显著的负相关关系,辐射对光合参数空间变异的影响则不显著.生长季α与Pmax总体呈先增加后降低的趋势,但不同植被类型的月际变异性和峰值出现的时间不同,草甸草原的光合参数具有最大的月际变异性.α的月际动态主要受温度和辐射的调控,而Pmax在荒漠和荒漠草原受温度和辐射调控,在典型草原和草甸草原则主要受土壤含水量的调控.干旱半干旱区生态系统α为0.00047–0.00212 mg·μmol–1,Pmax为0.11–0.78 mg·m–2·s–1,同其他草地生态系统相比处于较低的水平,高温和低土壤水分供给是制约干旱半干旱区光合参数的主要因素.

    表观量子效率最大光合速率干旱半干旱区光合参数涡度相关技术

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    黑沙蒿灌丛生态系统碳平衡对昼夜非对称增温的响应

    韩聪刘鹏母艳梅原媛...
    1473-1485页
    查看更多>>摘要：探究黑沙蒿(Artemisia ordosica)灌丛净生态系统生产力(NEP)和碳利用效率(CUE)对昼夜非对称增温的响应,揭示碳平衡各组分对日间或夜间增温的相对敏感性,对于预测此类生态系统在气候变化条件下的碳源/汇属性及固碳能力是十分必要的.该研究基于涡度协方差观测数据进行模型参数化和验证,采用BIOME-BGC模型模拟不同增温情景,检验非对称增温如何影响NEP、CUE及其组分,包括:总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(Re)、自养呼吸(AR)、异养呼吸(HR)、维持呼吸(MR)、生长呼吸(GR)、净初级生产力(NPP)等.非对称增温方式包括:(1)延续历史升温趋势(1954–2020年)的昼夜非对称增温(日间增温1.2℃,夜间增温1.8℃);(2)日间或夜间单独增温(2、4、6℃).主要结果:(1)与观测值拟合关系较好的指标包括GPP的逐日值和逐年值、Re的逐日值以及NEP的逐年值(决定系数:0.72–0.88;效率系数:0.72–0.79),拟合关系相对较弱的指标包括Re的逐年值和NEP的逐日值(决定系数:0.57、0.26;效率系数:0.46、0.12).(2)所有增温情景对GPP、Re及其组分、NPP均呈促进作用.其中,GPP、Re、AR、MR对日间增温比对夜间增温更为敏感;NPP、HR、GR则对夜间增温更敏感.(3)在所有增温情景下,Re(约13％)和AR(约16％)的增幅均比GPP(约10％)更大,因此NEP和CUE呈下降趋势.并且NEP和CUE均对日间增温更敏感.(4)NEP和CUE在昼夜非对称增温情景分别下降了约68％和5％,对日间增温下降的幅度比夜间分别高约8％和1％.尽管有区域或全球尺度的研究认为增温会提高生态系统碳汇能力,但该研究结果表示增温抑制半干旱地区碳汇能力,这表明当前为减缓全球变暖所付出的努力是必要的.

    净生态系统生产力碳平衡BIOME-BGC非对称增温日间增温夜间增温黑沙蒿

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    1982–2018年青藏高原水分利用效率变化及归因分析

    郑周涛张扬建
    1486-1496页
    查看更多>>摘要：水分利用效率(WUE)是衡量地表生态系统碳水耦合的重要指标.青藏高原是我国重要的生态屏障,其生态系统对全球变化响应敏感,开展青藏高原WUE研究有利于深入理解高寒生态系统碳水循环的过程和机制,对指导植被生态建设具有重要意义.该研究基于GLASS遥感数据、气象数据和植被类型数据,对1982–2018年期间青藏高原WUE的时空变化格局及其对温度、降水量、太阳辐射、饱和水汽压差、CO2浓度以及叶面积指数的响应进行了分析,并进一步揭示了植被类型间的差异.结果表明:(1)青藏高原WUE总体呈现由东南向西北递减的空间分布格局,多年平均值约为1.64 g C·kg–1.WUE在不同植被类型间差异明显,森林最高,高寒荒漠最低,高寒草甸高于高寒草原.(2)青藏高原WUE主要呈现增加趋势,除森林和栽培植被外,其他植被类型WUE均显著增加,总初级生产力主导了研究区77.84％面积的WUE变化.(3)叶面积指数和CO2浓度主导了青藏高原WUE的变化,且均为正向效应.而饱和水汽压差的升高对高寒草原、高山植被、栽培植被以及高寒荒漠的WUE有抑制作用.

    水分利用效率青藏高原影响因子叶面积指数CO2浓度植被类型

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    中国干旱半干旱区土壤CO2与CH4通量的耦联解耦及其对温度的响应

    杨萌于贵瑞
    1497-1507页
    查看更多>>摘要：干旱半干旱区是一类典型的生态脆弱区,同时又对全球变暖具有重要影响.其土壤以氧化型土壤为主,被认为是重要的CH4汇,然而研究发现随着土壤吸收CH4速率的升高,排放CO2的速率也升高.为验证该消长现象是否广泛存在以及是否发生于特定环境条件下,该研究基于中国干旱半干旱地区的土壤温室气体通量与相关环境数据整合,首次开展了多站点的土壤CO2与土壤CH4通量季节变化耦联与日变化耦联分析.结果显示,土壤CO2与土壤CH4通量间存在协同(正相关)、消长(负相关)及随机(不相关)3种模式,其中随机变化的比例更高,季节尺度与日尺度上分别占比83％与54％.相对于水分和植被状况,温度与通量间相关性的关系更强,呈现为随气温升高通量间相关性下降的二次函数关系.季节尺度上,采样期间平均气温对通量间相关关系的判别准确率为92％,通量间耦联解耦的气温阈值为12.5℃;日尺度上,日气温差对通量间相关关系的判别准确率为79％,通量间耦联解耦的温度阈值为15.2℃.此外,日尺度上土壤为吸收CH4状态时,土壤CH4与土壤CO2通量之间并非呈现为负相关关系,而更多呈现为正相关关系,这一现象难以仅用温度进行解释,我们推测土壤呼吸和CH4氧化在竞争O2过程中形成了不对等的耦联关系,即土壤呼吸可通过消耗O2抑制CH4氧化,从而出现土壤CO2排放增加而CH4吸收降低的现象.该研究表明,土壤CO2和CH4通量间可能存在温度调控嵌套O2竞争调控的耦联解耦机制,气候变暖可能导致两种通量在更广的空间上以及更长的时间上发生解耦,增加区域碳循环的复杂性以及碳通量评估的不确定性.

    耦联解耦土壤CO2通量土壤CH4通量温度干旱半干旱区

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    辽西半干旱地区两种典型人工林生态系统能量通量及蒸散特征

    王俐爽同小娟孟平张劲松...
    1508-1522页
    查看更多>>摘要：在气候变暖背景下,半干旱地区林水矛盾日益突出.了解该区人工林的能量通量和蒸散(ET)变化,可为今后造林树种的选择提供参考.该研究采用涡度相关法分别对辽西半干旱地区油松(Pinus tabuliformis)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林的水热通量进行了一年(2019年10月至2020年10月)的连续观测,利用界限温度结合归一化植被指数(NDVI)的变化特征确定了生长季长度(4月11日至10月10日),分析了潜热通量(LE)、感热通量(H)、净辐射(Rn)、土壤热通量(G)及ET的季节动态,利用回归分析和通径分析探讨了气温(Ta)、Rn、空气水汽压亏缺(VPD)、土壤含水量(SWC)、NDVI对ET的影响.结果表明:油松、樟子松人工林的Rn、G、H都呈单峰形季节变化趋势,LE的波动更剧烈.全年来看,能量消耗以H为主,其次是LE,G消耗的能量较少.波文比生长季均值分别为1.82和2.23,小于年平均值(3.43和4.44).生长季ET分别为302.79和247.54 mm,占全年ET的82.89％和84.20％;年ET分别为365.29和293.99 mm,为同期降水量的87.81％和72.23％.Priestley-Taylor系数(α)和退耦因子(Ω)可以用来说明SWC和冠层导度(gc)对ET的影响.油松、樟子松人工林的α年平均值分别为0.30和0.24,Ω分别为0.12和0.07.全年来看,SWC是影响该区两种人工林ET的主导因子,其次为Rn.在不受水分胁迫下,Rn对ET影响更大;Ta和VPD对ET的综合影响较小,多为间接作用.NDVI和gc是影响两种人工林的ET的重要生物因子,对ET的控制作用在生长季更为明显.该研究说明辽西半干旱地区的油松和樟子松人工林都采取保守的耗水策略,维持了生态系统的水量平衡,是该地区适宜的造林树种.

    半干旱地区人工林能量通量蒸散生物环境因子

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    土壤CO2通量梯度观测技术和方法的理论、假设与应用进展

    王晶苑魏杰温学发
    1523-1536页
    查看更多>>摘要：土壤呼吸主要包括大气-土壤界面CO2释放量和土壤中CO2储存量变化两部分,深入理解土壤CO2的产生和迁移过程是全面认识陆地生态系统碳循环的基础.通量梯度法是基于测量扩散驱动的CO2浓度梯度和扩散系数计算CO2通量的方法,依据菲克第一定律可以计算出不同深度土壤CO2及其稳定碳同位素组成(δ13C)通量,进而得到土壤CO2释放量和不同深度土壤CO2储存量.地下土壤CO2浓度(13CO2和12CO2浓度)主要受孔隙曲折度、根分布深度、微生物活性和土壤总CO2产生量控制.地下CO2传输过程受不同深度CO2浓度、孔隙度和含水量等的共同控制,上述土壤理化性质和生物因素是土壤通量梯度法应用过程的关键影响因素,直接决定了CO2及其δ13C通量计算的精度和准确度.通量梯度法是箱式法的有益补充,可以明确不同深度土壤CO2产生和运移过程以及对土壤CO2释放量和储存量的影响,阐明不同深度土壤对CO2排放的相对贡献,揭示其环境和物理控制机制.

    通量梯度法CO2浓度梯度扩散系数CO2通量δ13C通量

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    极端干旱和降水对沙垄不同坡向坡位短命植物地上生产力的影响

    臧永新马剑英周晓兵陶冶...
    1537-1550页
    查看更多>>摘要：近年来,干旱半干旱区极端干旱和极端降水事件出现的频次呈现增加的趋势,深刻影响着生产力和碳循环过程.荒漠生态系统植被对降水变化响应敏感,但短命植物层片地上生产力对极端干旱和极端降水的敏感性差异以及沙垄坡向坡位在其中的调节作用有待研究.该研究选择古尔班通古特沙漠南缘沙垄4个不同坡向坡位(西坡底部、西坡中部、东坡中部、东坡底部),设置连续2年减少和增加65％生长季降水量的野外原位控制实验来模拟极端干旱和极端降水事件,解析了短命植物层片地上生产力对极端干旱和极端降水的敏感性,探讨了坡向坡位因素的协同效应以及降水变化驱动短命植物层片地上生产力的机制.结果表明:(1)整体而言,短命植物层片地上生产力和生长季降水量的关系是非对称的,且地上生产力对极端干旱的敏感性强于极端降水.(2)具体而言,沙垄西坡底部、西坡中部和东坡底部短命植物层片地上生产力和生长季降水量表现为非线性饱和关系,地上生产力增加的幅度随着降水量的增加而降低;沙垄东坡中部共优种的存在改变了短命植物层片地上生产力与生长季降水量的关系,使两者表现为正线性关系.(3)短命植物层片密度(所有物种的种群密度之和)对地上生产力的影响最大,表明极端干旱突破了短命植物生理死亡的阈值,通过降低层片密度减少地上生产力;极端降水则通过增加层片密度以克服分生组织的约束,提高地上生产力.该研究可为极端气候事件频发背景下准确评估荒漠生态系统碳循环动态提供科学依据.

    净初级生产力短命植物极端干旱极端降水敏感性坡向坡位古尔班通古特沙漠

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