Ecores Newsletter 第6期（2010年第2期）.pdf

Ecores Newsletter 2010 No.2 生态恢复重点实验室通讯 Ecores Newsletter 生态与资源 本本本本期期期期主主主主题题题题����研研研研究究究究生生生生培培培培养养养养 硕果果果 果累累累 累累累累 累 放放放 放飞飞飞 飞梦梦梦 梦想想想 想 硕硕硕 10 20 2010 第 2 期 总第 6 期 中国科学院成都生物研究所 中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室 生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室 主办 2010 届研究生毕业答辩和授位的相关过程照片 研 究 生 毕 业 论 文 答 辩 前 PO S T E R 展 示 1. 1.研 论文答辩进行时 2. 2.论 专家提问指导 3. 3.专 答辩委员会主席宣布答辩结果 4. 4.答 授位仪式 5. 5.授 毕业研究生与导师合影留念 6. 6.毕 3 1 2 3 4 5 6 3 Ecores Newsletter 目 录 2010 No.2 生态恢复重点实验室 主办 ………………… 研究生培养：生态恢复重点实验室发展中一个不可或缺的环节………………… …………………11 ……………………………………………………………………………… ..2 科研动态……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………..2 2010 年博士研究生毕业论文介绍 ...................................................................................................... 2 季节性雪被对青藏高原高山草甸土壤氮素动态的影响及典型植物的响应............................. 2 若尔盖高原湖泊甲烷和二氧化碳通量的空间格局和时间动态研究............................................ 4 岷江上游林线附近土壤磷素形态特征和季节及低分子有机酸活化效应研究............................ 5 西南亚热带森林木本植物小枝水平上生物量分配与生态对策研究............................................ 8 川西北高寒草甸蓝白龙胆开花行为及花色适应性研究................................................................ 9 川西北高寒草甸牛粪分解者的生态功能及其环境响应.............................................................. 10 岷江干旱河谷灌丛植被自然更新潜力研究.................................................................................. 12 高山森林块状皆伐迹地灌木岛效应研究...................................................................................... 12 论文发表............................................................................................................................................. 13 土地利用变化影响着针叶林土壤生态系统对气候变化的响应.................................................. 13 亚热带双子叶木本植物果实内部繁殖分配的异速生长关系研究.............................................. 14 ……………………………………………………………………………… 15 项目进展……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………15 “西南亚高山人工云杉林的更新机制及其对全球气候变化的响应”成果鉴定.......................15 所领域前沿项目“气候暖干化对青藏高原东缘高寒草地土壤微生物活性及微量气体代谢的 影响”启动..................................................................................................................................... 16 四川省科技计划项目“九寨－黄龙及周边地区生态保育技术试验示范”（2007SGY004）结题 ......................................................................................................................................................... 16 ……………………………………………………………………………… 17 学术交流……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………17 德国中欧农业发展研究所 Jens Frayer 博士到成都生物所进行学术交流............................. 17 全球气候变化与高山生态系统培训会暨东部青藏高原草地碳汇研讨会召开.......................... 18 …………………………………………………………………………………… 19 简讯…………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………19 重点实验室 2010 届研究生顺利通过答辩.................................................................................... 19 密苏里植物园及香格里拉高山植物园专家参观红原高寒草甸和湿地生态系统研究站........... 19 国家基金委中德科学基金研究交流中心常务副主任陈乐生教授来所指导工作.......................20 生态研究中心举行野外考察安全知识讲座.................................................................................. 20 …………………………………………………………………………… ...21 科苑杂谈…………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………...21 根系生态学..................................................................................................................................... 21 重金属污染与绿色中药................................................................................................................. 23 鲜花下的牛粪---生态学研究的一个新单元................................................................................ 24 试探林窗对人工林经营的有效性..................................................................................................26 Ecores Newsletter 2010 No.2 研究生培养：生态恢复重点实验室发展中 一个不可或缺的环节 生态恢复重点实验室是一个始终紧密结合国家可持续发展的战略需求和《国家 中长期科技发展规划纲要》的省（部）级重点实验室。本实验室重点瞄准横断山区 和长江上游山地生态退化中的关键科学问题，开展退化生态系统恢复与重建过程与 机理研究、生态恢复与重建的技术体系研究，以及特色生物资源的保护与开发利用 研究，旨在为我国山区特别是西部地区的生态建设与可持续发展提供科技支撑。实 验室现拥有生物学博士后流动站、2 个博士点、3 个硕士点。近 5 年来，实验室已 培养了博士研究生 17 名，硕士研究生 16 名，其中，今年毕业的博士研究生 8 名， 硕士研究生 11 名，为近年来人数最多的一年。目前，该实验室还有在读博士生 12 名、硕士生 24 名。 研究生培养是实验室学术水平和人才队伍建设的重要标志之一。作为人才培养 的平台，研究生培养的质量与队伍的壮大是实验室发展的重要内容。为此，生态恢 复重点实验室始终秉承我所“育人为本”理念，在加强硬件设施建设、努力提高研究 的深度与广度的同时，注重在实际研究工作中培养研究生的动手能力，坚持把保证 培养质量放在首位，以使研究生能够不断探索国际学科前沿，不断思考国家需求， 不断提高其创新能力和社会责任感。 研究生论文是研究生水平的综合体现，重点实验室一直把研究生论文工作作为 培养高质量研究生的主要载体，结合实验室的研究方向与目标，要求论文选题能够 在科研团队的长期实践和积累的基础上，具有明确的科学问题、创新的研究思路和 系统的实验方法。近年来，重点实验室的研究生们在导师的指导下，在恢复生态学、 植被生态学、高山生态学、全球变化生态学和生物多样性研究等方面取得了众多可 喜的成绩。 本期通讯出版正值生态恢复重点实验室 2010 届研究生毕业之时，特推出一期 有关实验室研究生培养情况的专刊，重点在科研动态板块中介绍部分博士研究生毕 业论文的相关工作，以此从一个侧面反映实验室近期的科研进展，并祝愿所有的毕 业研究生在今后的人生路途中不断取得更多、更加辉煌的成绩。 -1- -1- 生态与资源 2010 年 第 2 期 2010 年博士研究生毕业论文介绍 � 季节性雪被对青藏高原高山草甸土壤氮素动态的影响 及典型植物的响应 每年冬季，南北半球的高纬度和高海拔地 区大面积的土地被雪覆盖着。季节性的被积雪 覆盖是高纬度和高海拔生态系统的典型特征。 例如， 北半球大约 1/3 的陆地面积（>4000 万 km2） 每年至少有三个月的时间被雪覆盖着。在积雪 期，雪被状况决定环境着因子（比如土壤温度 和冰冻深度）的变化，进而调控许多关键的生 态系统过程。而且，融雪时间通常是植物生长 开始的时间，并影响着生长季节的长度。在融 雪期，雪被中养分和水分的释放能够影响相当 野外监测样地 长一段时间内生长季的土壤湿度和养分状况。 因此，雪被能够通过多种途径直接或间接地影响生态系统过程，而且影响的时间并 不仅限于冬季。 近年来，高山生态学团队的吴彦研究员与俄罗斯莫斯科大学合作发起雪被生态 学研究。目前开展的工作主要围绕不同梯度自然和人工雪被下植物群落组成、生产 力、物候和生态系统物质循环的差异，探讨可能的气候变化对高寒草甸生态系统的 影响。 刘琳博士从 2007 年开始，以“季节性雪被 对青藏高原高山草甸土壤氮素动态的影响及典 型植物的响应”为题，研究了自然和人工雪梯度 下土壤氮素年内变化规律，并以圆穗蓼 （ Polygonum macrophyllum ） 和 黑 褐 穗 苔 草 （Carex atrofusca subsp. minor）为对象，研究季 节性雪被区典型草本植物的生长和碳氮养分积 累特征。 -2- 刘琳博士（左一） Ecores Newsletter 2010 No.2 通过研究发现，在高山林线附近土壤铵态氮含量的变化趋势几乎不受雪下土壤 温度差异的影响，长期冻结和不同特点的冻融事件没有引起铵态氮含量的明显改 变。最严酷的冻融交替会造成硝态氮含量的持续降低，较严酷的冻融交替对其含量 的影响随次数的增加，呈现先降低而后增加的趋势，而长期冻结和较温和的冻融交 替则不会对土壤中硝态氮的含量产生明显影响。 同时，冬季的土壤冻结或者交替冻融会造成土壤中细菌数量的减少，而放线菌 的数量却比夏季更多。同时，由于冬季生活的真菌能够适应长时间的土壤冻结，所 以土壤处于冻结状态的时间越长，真菌的数量就越多，而解冻温度高则会导致其数 量降低。 研究还发现，典型高山草甸植物的物候期受雪被覆盖状况影响较明显。雪层浅 融雪早的生境下植物的返青早，萌发和营养生长等物候事件提前，但开花期、结实 期等生殖物候事件趋于接近，并几乎同时进入枯黄期。也就是说，雪被覆盖状况可 能对高山植物生长周期长短产生一定的影响，但对生殖物候的影响不是十分显著。 深雪能够促进供试植物（圆穗蓼和黑褐穗苔草）的生物量、碳氮养分的积累， 而且使得它们提供的凋落物数量更多且质量也更好。但是，不同物种生物量分配和 碳氮积累的模式有所差异。对圆穗蓼（双子叶植物）而言，增加雪层厚度在更大程 度上是地下根系生物量、碳氮养分的积累；而对黑褐穗苔草（单子叶植物）而言， 增加雪层厚度不仅能够同时增加其地上部分和根系生物量与碳氮积累，而且其种子 产量和品质也明显增加，潜在地增强了黑褐穗苔草种子繁殖的能力。从这个意义上 讲，在青藏高原东缘的高山草甸中，全球变化导致的雪层厚度增加可能会进一步提 高黑褐穗苔草等单子叶植物的种间竞争能力。 -3- 生态与资源 2010 年 第 2 期 � 若尔盖高原湖泊甲烷和二氧化碳通量的空间格局和时 间动态研究 大气中甲烷的浓度是地球气候变化的主要控制因素之一。在过去的 150 年间， 甲烷气体对全球变暖的贡献为 CO2 的 29%，是所有长寿命温室气体的 19%，被认为 是继 CO2 之后最重要的温室气体之一。 实验监测样地 高山生态学团队从 2004 年开始，连续多 年对国际重要湿地——若尔盖高寒湿地甲烷 排放通量、过程、机制进行了研究。前期结果 表明，若尔盖高原湿地甲烷排放的时间动态特 征（昼夜、季节）主要受光辐射、温度、植物 生长等生态因子的影响；若尔盖高原湿地甲烷 排放表现出显著的空间差异，其变化主要受水 分条件、植物群落特征等生态因子影响。结果 还显示，该地区挺水植物斑块的甲烷排放明显 高于浮水，湖边裸地的甲烷排放略高于草甸。 由于湖泊的碳动态能够综合地反映整个流域的碳收支状况，这使得湖泊成为流 域水平上碳循环研究的热点对象。迄今为止，世界范围内湖泊甲烷和二氧化碳通量 的研究多集中在低海拔地区，针对高海拔的研究非常匮乏。若尔盖高原拥有世界上 面积最大的高原泥炭沼泽，目前该区分布的湖群是地质时期若尔盖古湖退缩的遗 留，揭示这些湖泊的甲烷和二氧化碳通量，对于准确估算全球甲烷和二氧化碳通量 具有重要意义。 朱单博士在已有的研究基础上，从 2006 年开始对若尔盖高原典型湖泊——花湖的 甲烷和二氧化碳通量及其调控因子进行了 研究。他首先在花湖汇水区内对三类主要湿 地：湖滨湿地、宽谷湿地和河岸湿地中的溶 解态有机碳进行研究，以了解其对花湖的潜 在输出量，再通过生长季在花湖开阔水面布 设的四个样点：近上游点、湖心点、近下游 点和近岸点的连续观测，分析花湖的营养状 况，研究花湖甲烷和二氧化碳通量的空间格 局和时间动态，从而探讨影响甲烷和二氧化 碳通量空间格局和时间动态的生态因子。 -4- 朱单博士在进行样品采集 Ecores Newsletter 2010 No.2 通过研究发现，花湖 属于异养-贫营养型湖泊。 生长季花湖甲烷和二氧化 碳通量的平均值分别为 40.70 mg CH4 m-2 h-1 和 407.45 mg CO2 m-2 h-1 ，与 其他地区的湖泊相比总体 偏高。甲烷通量具有显著 的空间差异（P<0.05），底 栖 植 物 （ R=0.32, P<0.01, n=20）和沉积物溶解态有 机 碳 （ R=0.41, P<0.01, n=20）是主要控制因子； 二氧化碳通量空间差异不 显著，不过仍发现底栖植物（R=0.22, P<0.05, n=20）和沉积物温度（R=0.41, P<0.01, n=20）与此相关。甲烷和二氧化碳通量均有显著的时间动态(P<0.01)。甲烷的时间 动态主要受沉积物溶解态有机碳（R=0.78, P<0.05, n=24）和沉积物表面温度（R=0.93, P<0.01, n=24）控制；二氧化碳的时间动态主要受湖水溶解态有机碳（R=0.69, P<0.05, n=24） 、湖水深度（R=0.60, P<0.05, n=24）和底栖植物（R=0.87, P<0.01, n=24）控制。 总体来看，花湖甲烷和二氧化碳通量的空间格局和时间动态均受到了所在高海拔的 环境条件、大量陆源有机碳输入以及花湖自身的形态特征和营养状况几大因素的共 同控制。以上结果填补了世界范围内高海拔湖泊碳通量研究的空白；同时由于若尔 盖高原承受了来自气候变化和人类活动的双重压力，而湖泊生态系统的碳循环具有 对区域碳动态的指示作用，因此本研究对于构建气候变化和人类活动背景下若尔盖 高原的碳动态监测体系具有重要的现实意义。 � 岷江上游林线附近土壤磷素形态特征和季节及低分子 有机酸活化效应研究 在高山地区，磷和氮通常都被认为是影响植物群落分布和限制初级生产力的重 要因子。与氮供应受大气沉降影响相比，高山地区植物所需要的磷，其供应更依赖 于土壤过程。土壤中磷素受生物地球化学作用的影响存在着多种形态，不同形态磷 素的生物有效性及其在土壤中的转换能力均存在较大差异。高山林线作为亚高山和 高山植被的分界线和生态交错带，林线附近植被分布格局及其环境条件的异质性均 会对土壤磷素含量及形态有较大的影响，而高山地区的季节性雪被和反复冻融也会 -5- 生态与资源 2010 年 第 2 期 对土壤磷素形态的构成产生重要作用，土壤磷素生物地球化学循环及其与植物的互 馈效应已经成为高山生态学研究的热点之一。 高山生态学团队的张林博士针对岷江上游 林线附近区域土壤磷素形态特征和季节动态问 题，选择林线过渡带的三种典型植被类型：岷江 冷杉林、雪山杜鹃灌丛和高山灌丛草甸作为研究 对象，应用土壤磷素分级方法（Hedley 分级法） ， 探讨了林线附近土壤不同形态磷素的含量大小 及其空间分布状况，并分别研究了非生长季和生 长季三种植被类型下土壤磷素形态的变化动态 张林博士 和转换规律。同时，从低分子有机酸活化土壤磷 素的角度，探讨了低分子有机酸对不同土壤磷素形态的活化量和活化效果。 P含 量 -1 C oncentrition of P(m g·kg ) 研究结果表明，研究区内土壤总磷平均含量（857.32 mg·kg-1）较高，但活性磷 含量仅占总磷的 10%左右。生物态磷含量占总磷含量的 60%以上，表明土壤磷素受 生物作用影响较大。三种植被类型下土壤无机磷主要以 HCl–Pi（稀盐酸提取无机磷） 和 cHCl–Pi（浓盐酸提取无机磷）形态存在，活性无机磷和 NaOH–Pi 含量较少。高 寒灌丛草甸土壤 HCl–Pi 和 cHCl–Pi 含量均显著高于岷江冷杉，表明其含有更多的 钙结合态磷。土壤有机磷与 200 Resin-Pi NaHCO 3 -Pi NaOH-Pi 土壤有机碳呈显著正相关， D.HCl-Pi C.HCl-Pi NaOH–Po 是有机磷主要的 150 a 构成形态，占总磷含量的 39.39~53.69%。不同植被类 100 b b 型下土壤有机磷形态间差 a a b 异较大，岷江冷杉林下土壤 b 50 a a NaHCO3–Po 和 NaOH–Po 含 a a a a a a 量最高，高寒灌丛草甸则含 0 有更多的 cHCl–Po。岷江冷 I 杉林下较厚的凋落物层和 图 不同植被类型下土壤无机磷含量 更多的易分解有机质可能 Ⅰ: 高寒灌丛草甸;Ⅱ: 雪山杜鹃灌丛;Ⅲ: 岷江冷杉 是其活性和中等活性的磷 形态含量较高的重要原因。 生长季中，植物对土壤磷素含量的驱动作用极为明显。在植物生长的旺季 8 月， 土壤中活性和中等活性无机磷（NaHCO3–Pi 和 NaOH–Pi）的含量降至最低。与非生 长季相比，由于植物对水分和营养元素的竞争，微生物生物量磷含量降低，但其仍 然对土壤磷素形态的转换有着一定的影响。微生物在土壤水分和养分的影响下，仍 然控制着有机磷的矿化进而改变无机磷的含量。在微生物生物量磷最低的 8 月，土 -6- Ecores Newsletter 2010 No.2 mgkg -1 壤中的有机磷含量及其 Residual–P 的含量均出现上升。整个生长季中，土壤磷素形 态间存在着一定的转换规律，相关系分析表明 NaHCO3–Pi 与 Residual–P、HCl–Pi 与 NaOH–Po 和 cHCl–Po 存在相互转化关系。这意味着，土壤有机磷矿化后大部分 可能首先被土壤的铁、铝、 20 a 钙矿物固定，然后再活化 冷杉林 a b 18 杜鹃灌丛 a a 高山灌丛草甸 被植物利用。NaOH–Po 的 a a 16 b a a a a a a a 矿化可能是植物生长季中 b a 14 b a a a b b 土壤磷素的主要来源。 12 b 10 b a a a c NaHCO 3 -Po mgkg -1 NaHCO 3 -Pi mgkg -1 Resin-P a 非生长季的研究结果 bc 8 b b 表明，在非生长季土壤中 6 的磷素形态和含量基本保 4 10.20 11.10 12.10 1.11 2.11 3.11 3.21 3.31 4.20 4.30 5.10 持稳定，其变化主要集中 采样日期 在活性磷形态上。土壤中 70 冷杉林 的活性磷含量在非生长季 杜鹃灌丛 a 60 高山灌丛草甸 的前期 11 月的秋冬过渡 a 50 b b 期内达到第一个峰值；在 a 40 b a a b a a a a 末期 4 月开始的冬春冻融 a 30 a aa a b a a 交替期内，活性磷含量开 b 20 b a c aa a aa b c a 始是迅速上升达到第二个 10 峰值，而在雪被完全融化 0 10.20 11.10 12.10 1.11 2.11 3.11 3.21 3.31 4.20 4.30 5.10 后土壤中的活性磷含量又 采样日期 迅速降低。这一变化规律 100 冷杉林 与土壤微生物生物量磷的 90 a 杜鹃灌丛 a 高山灌丛草甸 80 a 变化趋势一致，土壤微生 a a a b b a 70 a a a a a 物在受冻融交替或因碳亏 a a 60 a aa a c b 缺死亡后，其生物量磷是 50 b 40 b 对土壤活性磷库的重要补 c b c b 30 b c b b 充，土壤微生物的活跃与 b a 20 b b c b c 抑制是造成土壤中活性磷 10 10.20 11.10 12.10 1.11 2.11 3.11 3.21 3.31 4.20 4.30 5.10 采样日期 库含量变化的重要原因。 不同植被下土壤活性磷的 图 非生长季不同植被类型下 变化表现出相同的趋势， 土壤活性磷动态变化 但在变化时间点上岷江冷 杉林下土壤微生物生物量 磷和活性磷的峰值出现时间均晚于高山灌丛草甸。岷江冷杉林下较厚的雪被覆盖和 凋落物层能为土壤微生物提供足够的底物和较为稳定的环境，降低了微生物因冻融 交替而死亡，从而使得土壤中活性磷峰值出现的时间晚于灌丛草甸。 -7- 生态与资源 2010 年 第 2 期 低分子量有机酸对土壤中的各磷素形态均有一定的活化作用，活化强度随低分 子量有机酸浓度的增大而增强，并且柠檬酸活化土壤磷的能力强于苹果酸。从活化 效果来看，与铁铝结合较为紧密的 NaOH–Pi 的活化量最大，与钙结合较紧密的 HCl–Pi 和 cHCl–Pi 也有一定释放，而活性无机磷（Resin–Pi 和 NaHCO3–Pi）最低。 这可能与低分子酸能与铁铝化合物产生螯合作用从而降低对磷素的吸附有关。 � 西南亚热带森林木本植物小枝水平上生物量分配与生 态对策研究 调查、分析并阐明驱动物种形成不同资源分配格局的机制，是比较生态学及进 化生态学的主要议题之一。植物个体如何在不同的器官之间分配其资源并影响植物 形态结构和功能，这些都反映了植物在不同自然选择压力下的生态对策。由于小枝 是植物的重要构件，具有相对独立和容易测定的特点，功能生态学团队的陈红博士 以缙云山和贡嘎山山地森林木本植物小枝为研究对象，通过对不同生境、不同生活 型的一百多种木本植物的资源分配格局进行调查，分析了其可能的生态对策。 论文着重分析了木本植物小枝 水平上的生殖分配格局；木本植物 果实内部生殖分配格局；群落不同 演替阶段木本植物生物量分配格 局；不同生活型木本植物维管资源 分配格局。 在小枝水平上，小枝果实产量 和种子产量 （生殖部分） 与小枝 大小 （营养部分） 成正相关。种 子大小与果实大小正相关，而果实 大小与小枝直径正相关但与小枝长/径比（长度与直径比率）成负相关。小枝大小对 种子大小的影响并不显著。无论是落叶植物还是常绿植物，种子大小与单位小枝大 小的种子数量成等速、负相关，这表明种子大小与数量权衡的存在。在果实水平上， 常绿植物的果皮生物量等速地随果实内种子生物量增加，但在落叶植物中，果皮的 增加速度快于种子增加速度。这种差异可能是起因于两种生活型的物种之间果实发 育所需时间的不同。在种子水平上，落叶植物物种的种子包装（每种子所携果皮量） 等速地随种子增大而增大，而常绿植物物种，种子包装增大速度小于种子大小的增 加速度。每果种子数与种子大小负相关，但与果实的果皮含量正相关。从整个果实 来看，果实内部的生物量分配显著地受种子大小、果实大小和每果种子数的影响。 -8- Ecores Newsletter 2010 No.2 常绿阔叶林植物功能组可由小枝大小和单位叶面积干重 (LMA) 主导决定。分 析结果发现，森林群落物种可以划分为四个功能组，不同的功能组有自身的生活史 对策。木质部导管大小和数量之间的尺度指数大小可以刻画植物体轴在支持与输导 功能上的资源分配对策。研究表明随导管的增大，木质部对支持功能在小枝中的投 资的上升速率大于输导功能的上升速率；在常绿植物的叶柄中是等速地上升和下 降，而在落叶植物的叶柄中的变化则是异速的，即对支持功能的资源分配的上升速 率小于输导功能的上升速率。 本论文的研究结果说明了木本植物在小枝水平上的资源分配存在复杂的生态 对策。小枝的生理学和形态学功能性状需要进一步的整合研究。 � 川西北高寒草甸蓝白龙胆开花行为及花色适应性研究 花色多态性很早就引起了生态学家和进化生物学家的注意。普遍认为，适应传 粉和抵抗逆境是植物花色进化的两大驱动力。但是迄今为止，关于花色调节开花行 为及其对周围环境的响应和适应的系统研究还很少见。功能生态学团队的慕军鹏博 士以青藏高原东缘亚高山草甸的龙胆科植物蓝白龙胆为研究对象，通过分析不同花 色在开花行为和适应性上的差异，对花色调节的开花行为及其影响因素、适应意义 进行了探讨。 慕军鹏博士 -9- 蓝白龙胆 （Gentiana leucomelaena） 生态与资源 2010 年 第 2 期 蓝白龙胆（Gentiana leucomelaena）为早春开花植物，在一天的开花过程中， 白色花和蓝色花开花时间和开花进程存在差异，即白色花总是较蓝色花开放的迟关 闭的早，从开始开花到花瓣完全开放需要的时间也较蓝色花多；在相同的环境条件 下，白色花和蓝色花花瓣的运动速率不同，这种基于花色素不同而引起的开花进程 差异目前在其他物种上未见报道。 研究发现，两类花色分布频率随季节性改变而变化，白色花多出现在温度较低 的季节，盛花期和终花期（此时环境温度相对较高）蓝色花在群体中占有的比例高； 环境温度是影响开花行为（开花时间和开花进程）和花色季节性分布的最主要因子； 蓝色花和白色花由于花性状、花部运动方式、花寿命不同而直接导致了昆虫的访花 频率存在差异，因此两类花色进化出了不同的授粉方式，即白色花多以自花授粉为 主，蓝色花异花授粉的概率较高。 青藏高原东缘红原试验样地 检测花瓣温度 此外，在一天中白色花在开放过程中花药温度始终高于蓝色花，但花瓣温度却 较低，这对低温季节里花粉的成熟和在柱头上的萌发是有利的；面临不同环境条件 的变化，两类花色个体结实率也存在明显差异。白色花在低温条件下适合度显著高 于蓝色花，而在高温条件下蓝色花种子数量和产量均较高。光照强度和土壤水分条 件对两类花色个体的适合度影响不大。 本论文首次报道了花色素调节开花行为的现象，系统研究了花色对花器温度的 调节，为理解青藏高原植物适应和进化提供了依据。 � 川西北高寒草甸牛粪分解者的生态功能及其环境响应 近年来，随着全球气候变化导致物种灭绝速度的加快，物种丧失可能带来的生 态学后果备受人们关注，因此，生物多样性与生态系统功能的关系及其对全球变化 的响应成为当前生态学领域的一个重要科学问题。然而，现有的绝大多数研究都局 - 10 - Ecores Newsletter 2010 No.2 限于单一营养级别，主要是植物，关于消费者和分解者的多样性对生态系统结构和 功能的影响却知之甚少。 川西北高寒草甸是我国第五大牧场，植物被牦牛等大型草食动物吃掉后，其养 分进入下一营养级循环的比例很小，大部分的养分是以草食动物排泄物的形式返回 自然界的。例如，在放牧时期，牛粪的统计密度高达5900 ha-1，相当于占总面积24% 的草场被牛粪覆盖。如果这些排泄物里的养分不能及时释放，草原生态系统的物质 循环将会出现瓶颈现象，从而导致整个草原生态系统的功能失调。 功能生态学团队的吴新卫博士在川西北高寒草甸以牛粪为研究载体，通过研究 牛粪自身年龄和大小对分解速率的影响，牛粪分解过程中的主要功能群作用及其相 互关系，牛粪中的食物网模型及其对模拟增温的响应，模拟增温对分解者早期生活 史特征的影响等野外控制试验，比较系统地分析了牛粪分解者的生态功能及作用机 制，研究发现：（1）青藏高原高寒草甸的牛粪分解受到牛粪自身大小、年龄、以 及分解者群落的共同影响，其中甲虫对牛粪分解的贡献大于苍蝇；（2）捕食性甲 虫可以通过营养级联的下行效应降低牛粪的分解速率和植物生产力，具有“灰色世 界”的功能；（3）牛粪中甲虫早期的生活史对模拟增温较为敏感，增温及其引起的 水分减少降低了牛粪的分解速率。本研究结果为草原生态系统管理和生物多样性保 护，特别是为全球变暖背景下的草原生态系统管理提供了一定的理论依据。 青藏高原川西北高寒草甸 高寒草甸牦牛 收集试验牛粪 试验样地及设施 - 11 - 生态与资源 2010 年 第 2 期 ◆ 岷江干旱河谷灌丛植被自然更新潜力研究 由于生态环境的脆弱性和人类活动的长期干扰，岷江上游干旱河谷区水土流失 严重，山地灾害频繁，干旱化和荒漠化趋势明显。该地区的植被恢复成效不仅事关 区域社会经济的快速协调发展，同时也影响着长江中下游地区的生态安全。恢复生 态学团队的李彦娇博士以岷江上游干旱河谷不同河谷段、海拔高度、坡向及坡位的 灌丛地及灌丛地中不同植物类型斑块为研究对象，通过土壤种子库萌发试验及野外 的植被样方调查，系统地研究了该区土壤种子库和相应地上植被的特征以及二者之 间的关系。结果表明：(1) 干旱河谷土壤种子库密度为 102-103 粒·m-2，物种丰富度 为 74.4±6.7~241.1±18.3 m-2。干旱河谷核心地段的土壤种子库密度和物种丰富度较 河谷过渡地段低，土壤种子库对现存地上植被的贡献潜力较弱。（2）海拔、坡度、 坡向以及植被斑块对种子库特征影响显著。相对而言，土壤种子库的种子密度、物 种丰富度在高海拔、西坡较高一些，在芦苇、竹叶草、裸斑较低。 （3）人工促进植 被更新实践应从高海拔地区开始，可能更易成功。人工植被恢复应以增加东坡植物 的种子量、改善西坡的种子萌发和定居条件、保护冲沟内地上植被、促进山脊种子 萌发为目标。此外，各植物斑块及斑块下的土壤种子库中禾本科、豆科、菊科植物 较多，利用土壤种子库进行自然更新时应较多关注这些科的植物。 � 高山森林块状皆伐迹地灌木岛效应研究 先锋灌木作为迹地从草本群落过渡到木本（灌木和乔木）群落阶段的桥梁，必 然会对森林采伐后的次生演替途径和过程起着关键作用。为此，恢复生态学团队的 王业春博士选择青藏高原东部高山森林块状皆伐迹地的四种常见的先锋灌木（冰川 茶藨子、川西樱桃、峨眉蔷薇和巴郎柳）为研究对象，通过对野外气候测定、植被 调查及木本植物种子播种试验和室内土壤分析，全面深入研究灌木岛对迹地微气 候、土壤、草本群落及木本植物更新的影响，并揭示不同灌木物种或大小间的差异。 研究发现，通过降低光照强度和地表空气温度，提高空气相对湿度，灌木岛形 成了一个相对稳定且明显不同于迹地草丛的微气候岛。随着灌木岛面积增加，光照 强度和空气温度逐渐降低，而空气相对湿度却显著升高。不同的灌木物种对微气候 的影响存在着差异：对于相同面积的灌木岛，冰川茶藨子有着最低的光照强度、最 低空气温度和最高空气相对湿度；相反，巴郎柳有着最高的光照强度、最高的空气 温度和最低空气相对湿度。高山地区的恶劣气候是导致该区人工恢复更新失败的关 键因素，所以灌木岛的微气候效应将有助于提高人工恢复的成功率。 同时，灌木通过提高有机质、总有机碳和总氮含量形成了明显的肥力岛。随着 灌木岛面积增加，有机质、总有机碳和总氮含量显著增加，且不同灌木物种间存在 - 12 - Ecores Newsletter 2010 No.2 着显著差异。对于相同面积的灌木岛，不同物种间有机质和总氮含量大小顺序为： 冰川茶藨子> 川西樱桃≈ 峨眉蔷薇> 巴郎柳。灌木的肥力岛效应促进了迹地土壤高 山森林块状皆伐迹地灌木岛效应研究肥力的恢复，并且效应的空间（物种和大小） 异质性对于评估森林采伐后次生恢复演替中土壤养分的动态变化有着重要的指导 意义。 此外，灌木岛显著增加了草本群落的物种丰富度，但减少了其盖度和地上生物 量。禾草和非禾草两种不同功能群草本对灌木岛有着不同的反应：随着灌木岛面积 增加，禾草盖度和生物量减少而非禾草增加。这表明灌木促进了草本群落的进展演 替，其中草本群落盖度和生物量的减少是两种不同功能群草本共同变化的结果。与 此同时，灌木岛显还著提高了木本植物天然更新幼苗的物种丰富度和数量。随着灌 木面积增加，木本植物幼苗物种丰富度和数量显著增加（除冰川茶藨子）且不同物 种间存在差异。相同面积的灌木岛上，川西樱桃、峨眉蔷薇和冰川茶藨子间的物种 丰富度和数量并没有差异，但都显著低于巴郎柳。这表明灌木岛促进了迹地木本植 物天然更新，加速了迹地从草本群落向木本群落过渡。 总之，灌木岛改变了其冠幅下的微气候，提高了土壤肥力和水土保持能力，增 加了草本群落的物种丰富度，促进了草本群落的进展演替；有利于木本植物的更新， 加速了迹地从草丛到木本阶段的演替。因此，高山地区的灌木存在微气候岛、肥力 岛和演替岛的效应，且这些效应与灌木物种或面积大小紧密相关。灌木岛在迹地自 然演替和人工恢复过程中的地位和作用使得对灌木的保护与利用应该成为青藏高 原东部高山高原皆伐迹地管理的重要内容之一。 论文发表 � 土地利用变化影响着针叶林土壤生态系统对气候变化 的响应 土壤生态系统对气候变化的响应与土壤生态系统自身物理化学特征密切相关。 土地利用变化深刻影响着土壤生态系统物理化学特征。再造林是青藏高原东缘亚高 山区域一个重要林业实践活动。因此，再造林活动不仅影响当前的土壤物理化学特 性，而且可能进一步影响土壤生态系统对未来气候变化响应的方式和程度。全球变 化生态学团队的徐振锋博士等通过开顶式生长室模拟增温的研究方法，比较研究了 人工针叶林和天然针叶林土壤呼吸和碳、氮库对一定量气候变量的初期响应。结果 - 13 - 生态与资源 2010 年 第 2 期 表明：在生长季节内，模拟增温往往能增加两个生态系统土壤呼吸，并降低活性土 壤碳、氮库大小；土壤呼吸碳消耗可能与活性碳库下降直接相关；天然林的土壤碳 和氮库极大高于人工林，造林 60 多年后，人工林土壤养分库仍没有恢复到原来的 理想状况；模拟增温对土壤碳、氮库的影响与林型、季节相关，天然林对模拟气候 变化响应更为敏感而迅速。造林和毁林等活动带来的土壤碳库的丢失远大于气候变 化引发的土壤碳消耗，因此保护现有天然林对减缓气候变化有着不可忽视作用和意 义。相关文章被《Plant and Soil》接收。 � 亚热带双子叶木本植物果实内部繁殖分配的异速生长 关系研究 资源分配理论认为，在有限的资源条件下，有机体必须在生长、储存或是繁殖 之间作出选择，而且，在这些主要功能性状 (如繁殖) 内部，资源分配也可能存在 权衡。繁殖分配关系是一个物种繁殖生态对策进化的重要组成部分。果实是被子植 物特有的繁殖器官，果实内部包括了果皮和种子，果皮对种子起着营养、保护和传 播功能。因此，分析繁殖器官（果实）内部营养与繁殖分配格局，也是理解被子植 物繁殖生态对策进化的关键所在。 功能生态学团队的陈红博士研究了中国西南地区亚热带常绿林 62 种双子叶木 本植物（其中落叶植物 27 种和常绿植物 35 种）果实大小、种子大小、种子数量、 果皮大小和种子间的生物量分配关系。结果表明，在果实水平上，常绿植物的果皮 生物量等速地随果实内种子生物量增加，但在落叶植物中，果皮的增加速度快于种 子增加速度。这种差异可能是起因于两种生活型的物种之间果实发育所需时间的不 同。在种子水平上，落叶植物物种的种子包装 (每种子所携果皮量) 等速地随种子 增大而增大，而常绿植物物种的种子包装增大速度小于种子大小的增加速度。每果 种子数与种子大小负相关，但与果实内果皮含量正相关。从整个果实来看，果实内 部的生物量分配显著地受种子大小、果实大小和每果种子数的影响。 该研究还从果实内部成本/收益关系以及果实内部的种子数量/大小权衡的角度 来探讨种子大小的进化，分析这种生态对策可能的进化机制。该结果发表于 《American Journal of Botany》（2010） 。 （编辑：赵春章 尹华军 李伟 张林） - 14 - Ecores Newsletter 2010 No.2 � “西南亚高山人工云杉林的更新机制及其对全球气候 变化的响应”成果鉴定 2010 年 5 月 7 日，四川省科技厅组织了相关专家对刘庆研究员领衔完成的“西 南亚高山人工云杉林的更新机制及其对全球气候变化的响应”成果进行了鉴定。 该研究基于国家自然科学基金重点项目“西南亚高山人工针叶林的更新机制及 其对全球气候变化的响应”（30530630），并结合 10 年来关于西南亚高山人工针叶 林的研究，定量揭示西南亚高山人工林云杉种群的自然更新动态，探讨了地表微生 境异质性对种子萌发、幼苗存活和 定居等更新环节的影响；并在国内 首次系统开展了全球气候变化多因 子对亚高山人工林自然更新过程的 影响研究，阐明了亚高山森林对全 球气候变化的生态响应与适应。基 于更新过程及其影响机制的基础研 究撰写的生态公益林可持续经营管 理咨询报告得到了国家的重视；目 前，该成果已在川西亚高山林区进 行了示范，产生了良好的综合效益。 成果鉴定会现场 与会专家一致认为，该成果极 大地丰富和发展了亚高山人工林自然更新过程的理念，推进了全球气候变化对森林 生态系统影响的认识，对于推进我国森林生态学与全球气候变化等学科发展具有重 要意义。 - 15 - 生态与资源 2010 年 第 2 期 � 所领域前沿项目“气候暖干化对青藏高原东缘高寒草地 土壤微生物活性及微量气体代谢的影响”启动 本项目通过研究暖干化趋势对青藏高原东缘高寒草地土壤微生物及微量气体 代谢的潜在影响，探讨日趋严重的干旱是否会抑制增温的作用或直接起到主导作 用。根据任务书的要求，项目于今年正式启动，目前项目承担人员已在松潘县海拔 3400 米的高寒草地上，布设了对照、增温、干旱和暖干化四种试验处理，相关监测 工作也正在陆续展开。 � 四川省科技计划项目“九寨－黄龙及周边地区生态保育 技术试验示范” （2007SGY004）结题 “九寨－黄龙及周边地区生态保育技术试验示范” （2007SGY004）是四川省科 技厅的一项公益性研究项目，项目执行时间为 2007 年 5 月至 2010 年 5 月，目前已 顺利结题。该项目主要研究的是九寨－黄龙旅游核心区生态退化和大环线地区景观 片断化、水土流失及农业面源污染等问题。项目组通过对九寨－黄龙核心区自然生 态系统的保育与管理、周边地区退化生态系统的生态修复与重建以及山地社区生态 农（牧）业及资源利用优势技术集成的试验示范及相关研究，形成了核心区及其周 边地区湿地、森林的可持续利用和管理的技术方案；通过在松潘和九寨沟两个片区， 开展退耕还林地森林结构调控管理、林草交错带退化灌丛改良、退化草地恢复、混 农林经营技术等关键技术和恢复模式的试验示范，实现了自然遗产地若干关键区域 生态恢复的技术突破；遗产地周边地区参与式的生态旅游模式构建与示范成效显 著。该项目建立各类核心示范区面积达 200 公顷，培训地方人员 400 余人次，已正 式发表论文 51 篇，其中 SCI（EI）论文 23 篇，出版专著 1 部，培养研究生 15 名。 （编辑：孙庚 卢涛） - 16 - Ecores Newsletter 2010 No.2 � 德国中欧农业发展研究所 Jens Frayer 博士到成都生 物所进行学术交流 2010 年 4 月 16 日，德国中欧农业发展研究所 Jens Frayer 博士到成都生物所进 行学术交流，并以“坡地土地变化计划对中国云南地区土地利用及当地居民收入影 响的评估”为题做了学术报告。 报告会由成都生物所生态研究中心罗鹏研究员主持，相关研究领域的科研人 员、研究生听取了此次报告。在报告中，Jens Frayer 博士利用 Bayesian Belief Network 模型针对 2000 年在云南执行的 SLPC 项目进行效应评估，阐明了该项目对当地居民 收入及减小水土流失的贡献程度。 Jens Frayer 是德国中欧农业发展研究所博士，曾于 2004 年以客座研究生的身份 到成都生物研究所生态中心吴宁研究员课题组从事相关的学习研究。 （左二） Dr Jens Frayer in CIB Dr Jens Frayer, Leibniz institute of agricultural development in central and Eastern Europe was invited to visit CIB for academic exchange. During his visit, Dr Jens Frayer gave a presentation “Assessing the effects of the Sloping Land Conversion Program on land use and income in Yunnan/China. The lecture session was pr eside by Prof. Luo Peng, who is from center for Ecology CIB. Researchers and graduate students in relate research fields from CIB were attended the lecture, and had active discussion with the lecturer. - 17 - 生态与资源 2010 年 第 2 期 � 全球气候变化与高山生态系统培训会暨东部青藏高原 草地碳汇研讨会召开 2010 年 5 月 28 至 29 日，由中国科学 院成都生物研究所与温洛克国际联合举办 的全球气候变化与高山生态系统培训会暨 东部青藏高原草地碳汇培训研讨会在成都 生物所召开。参加培训研讨会的有来自四 川大学、四川农业大学、四川省草业科学 研究院及四川省社会科学院等 10 余家单 位的相关人员，研讨会由成都生物研究所 生态中心罗鹏研究员主持。 叶彦副所长向来宾致开幕词 成都生物所副所长、党委副书记叶彦 对参加此次研讨会的各单位人员表示热 烈欢迎，并简要介绍了该所生态学科的发 展情况。温洛克负责人介绍了温洛克国际 组织的基本情况、项目主题和发展目标， 他表示希望通过此次会议，能够为高山生 态系统的可持续管理提供建设性意见。 美国密苏里植物园 Jan Salick 教授、 牛津大学 Ken Bauer 博士、国际混农林研 东部青藏高原草地碳汇研讨会现场 究中心 Andy Wilke 博士、中科院西北高 原生物所汪诗平研究员及香格里拉高山 植物园方震东博士等 5 位专家讲解了诸如参与式调查等高山调查方法，为相关项目 人员开展野外工作提出了具体建议。 会上，参会人员还针对高山生态系统草地管理方面的问题与专家进行了交流和 讨论。 （编辑：庞学勇 周志琼） - 18 - Ecores Newsletter 2010 No.2 � 重点实验室 2010 届研究生顺利通过答辩 2010 年 5 月 26 日，生态恢复重点实验室在科研大楼五楼会议室迎来了首场毕 业生论文答辩会。参加本次学位论文答辩的有孙书存研究员课题组 3 名博士生（陈 红、慕军鹏、吴新卫）和 1 名硕士生（柳凤娟）。参加答辩的同学分别对自己三年 的研究工作进行了全面的介绍，并对专家提出的问题进行了一一解答。经答辩委员 会讨论，一致认可 4 人通过答辩。 2010 年 5 月 27 日，吴宁研究员课题组的刘琳、朱单、张林、李彦娇、王业春 5 名博士生和王蓓、王萌、尹亮 3 名硕士生顺利通过答辩。 2010 年 5 月 28 日，刘庆研究员课题组硕士生胡蓉和潘开文研究员课题组硕士 生张晓鹏、母容参加毕业论文答辩。答辩委员会 5 位专家组成一致通过了 3 位研究 生的答辩。 2010 年 5 月 31 日，包维楷研究员课题组的王成、江元明和高信芬研究员课题 组的孙霞共 3 名硕士研究生顺利通过了毕业论文答辩。至此，重点实验室 2010 年 毕业论文答辩工作圆满完成。 � 密苏里植物园及香格里拉高山植物园专家参观红原高 寒草甸和湿地生态系统研究站 2010 年 5 月 23 日，美国密苏里植物园人类学家 Jan Salick 和香格里拉高山植物 园主任方震东主任参观了重点实验室位于红原的高寒草甸和湿地生态系统研究站。 在实地考察并详细了解研究站开展的工作后，两位专家表达了开展气候变化研究合 作的意愿。 � 高信芬课题组顾垒博士于 2010 年 6 月 10 日至 6 月 24 日在松潘县开展了两种 绿绒蒿的蝇类传粉生物学的研究，获得了一系列基础数据和图片资料。 19 生态与资源 2010 年 第 2 期 � 国家基金委中德科学基金研究交流中心常务副主任陈 乐生教授来所指导工作 2010 年 5 月 25 日，国家基金委中德科学基金研究交流中心常务副主任陈乐生 教授来所指导工作，介绍了中德基金项目的资助形式、申请要求与注意事项及项目 评审程序等。重点实验室相关科技人员参加了此次会议座谈。 据悉，中德基金支持的国际会议、国际合作项目的力度均比较大，可以随时申 请、随时受理，但国际合作项目必须依赖于国际会议的基础上才能申请。该项基金 获得资助的几率比自然基金项目高，但对申请人的资历要求也较高，如，必须有获 得自然基金项目资助的经历等。 � 生态研究中心举行野外考察安全知识讲座 2010 年 6 月 11 日下午，为普及野外安全知识，增强野外安全意识，提高预警 和防范处置能力，生态研究中心特邀陈庆恒研究员进行野外考察安全知识讲座。陈 庆恒研究员结合自身 50 多年积累的野外考察安全知识，详细列举和阐述了科研工 作者在野外考察过程中可能遇到的险情及解决措施。重点实验室的潘开文研究员主 持了此次讲座，并进行了补充讲解。生态中心 40 余名老师和同学参加了此次讲座。 � 2010 年 5 月 10 日至 5 月 14 日，重点实验室吴彦研究员、魏泰昌研究员以及所 财务室肖福贵注册会计师等对“十一五”科技攻关项目九-黄世界自然遗产地保 育项目进行了实地考察和预验收，并与九寨沟、黄龙管理局相关人员就项目存 在的问题进行了及时的沟通。 � 2010 年 6 月 8 日至 6 月 17 日，高信芬研究员带领彭玉兰博士、徐波、郑霞等 研究生在川西北环贡嘎山地区开展了蔷薇科，豆科，菊科植物种质资源的收集 与调查工作。本次野外考察共采集植物标本 400 余号，1000 余份标本。采集植 物种苗 300 余份。 （编辑：向双 彭幼红） 20 Ecores Newsletter 2010 No.2 根系生态学 尹华军 作为联系生态系统地上与地下过程的重要功能器官，根系在发挥植物功能和陆 地生态系统能量流动和物质循环中扮演重要角色。随着 CO2 浓度、温度、降水以及 土壤氮素等在全球尺度上发生的变化，根系，尤其是细根（fine roots）可能做出敏 感反应，以根系为核心对象的根系生态学已成为生态系统生态学及全球变化研究中 的最受关注的热点之一。 根系生态学研究对象包括草本、灌木和森林等各种植被类型，研究内容涉及到 根系发育的形态和构型、根系寿命与周转、根系生长与碳消耗、根系生理代谢与养 分和水分的吸收、根系与真菌和土壤动物的关系等。虽然根系生态学的研究在过去 几十年里取得了很大进展，但这些进展仍不足以让我们对根系在发挥植物功能和在 生态系统物质循环中的地位有十分清晰的认识，主要体现在以下几个方面： （11）根系生态学研究方法和技术有待进一步完善 对于根系来说，缺乏有效的 取样方法使根系生态过程的研究非常复杂，并一直困扰生态学家。此外，由于不同 植物和不同年龄的根系难以区分、缺乏有效的死根和活根的鉴定方法、加之缺乏对 根系生长、衰老、死亡和分解的周转过程的有效监测手段，以及细根的生理过程本 身受土壤养分、水分和根际微生物的影响很大，同时根系随土壤的异质性表现出巨 大的结构和功能上的可塑性，这一切均使得人们对根系功能的认识和研究存在困 难。可以说，根系的研究不仅在技术上是困难的，到目前还没有一个普遍接受的方 法，而且在理论上也是缺乏的。目前有关根系研究方法主要包括根钻法、内生长法、 根室法、微根管法、N 平衡法（N-budget）以及稳定同位素测定法，但这些方法都 不能有效的估计生态系统 C 的地下分配，也不能预测其过程。因此想要揭开地下生 态学神秘的面纱，亟需人们在研究理论、方法和技术上进行突破和创新。 21 生态与资源 2010 年 第 2 期 （22）细根概念及内涵还需要进一步明确 根系周转研究目前所面临的关键问题 是哪些根寿命短？哪些根寿命长？哪些因子控制细根寿命和周转？解决这些问题 首先需要明确“细根”这个概念。以往传统意义上的细根研究（包括周转）都是以直 径大小来划分（如直径<1 mm 或<2 mm），而最新研究表明根系发育过程形成明显 的分枝结构（Branching root order） ，具有高度的形态异质。这种异质性不但反映细 根之间生理（如呼吸、养分吸收等）方面的差异，也表现在化学组成（如 N 和 C） 的不同，以及寿命上的差异。这意味着直径<1 mm 或<2 mm 的细根并不是一个均质 的、周转很快的系统，而是由形态、寿命、生理上差异巨大的不同个体根组成的高 度异质的混合体。因此，传统的直径级掩盖了根在结构和功能上的差异。 （33）细根结构与功能之间关系 正如前面所述，传统意义上的细根（<2 mm） 中可能只有一部分属于快速周转的根。不同系统之间，或同一系统不同树种之间以 及同一根序之间的直径差异很大，用同一直径级标准划分功能相似的根显然会造成 较大误差，并用来定义细根并不合适和妥当。最新研究表明不同植物根系中相同根 序的根具有相似的功能，根序与功能直接相关，即根在根系上的着生位置决定了它 的功能，包括它的寿命长短。为了认识根系内部的异质性，我们有必要对根系的结 构和形态进行系统的研究。这涉及到根的基本特征（Trait），不同生态系统的根系特 征是否有规律性，同一系统不同物种间的特征有何异同，这些特征将如何影响生态 系统过程。可以说，目前根系生态学所面临的一个要任务就是弄清细根结构与功能 之间的关系，找到细根周转(或死亡)的单元，这是亟待解决的科学问题。 （44）根系生态学研究还需进一步深入研究 目前通过大量研究揭示了不同生态 系统细根生物量、寿命、周转的大致格局，并对细根从出生到死亡生活史有了初步 的认识。但至今为止我们对细根寿命和周转的认识仍然十分贫乏，细根周转究竟多 快？消耗的 NPP 占总的 NPP 多大比例？这一核心问题仍然是目前争议的焦点。地 下净初级生产力在整个生态系统生产力中占有较大比重，尽管过去对根系的研究受 到了一定的关注，但它们对生态系统的贡献仍然是陆地生态系统中最不清楚的一部 分，尤其缺乏根际微生态系统中的碳平衡的系统研究，导致不能准确估计陆地生态 系统碳平衡。因此，对于根系是如何影响群落的生产力、元素循环以及生态系统的 格局和过程，将是以后生态系统生态学与全球变化研究的重点，同时以根系为主要 研究内容的地下生态学也将会给生态学以巨大的发展机遇。 22 Ecores Newsletter 2010 No.2 总之，100 多年来，生态学地上部分的研究已经揭开自然界生态系统丰富多彩 的一面。伴随着全球变化研究的展开，地下生态学将会成为 21 世纪生态学研究主 流之一。但目前无论在国内还是国外，根系生态学研究由于受到采样困难和方法等 条件的制约，发展长期滞后，在理论上还不成熟，在方法上亟待改进，值得去研究 的有价值的科学问题还有很多，等待着富有创造性和感兴趣的生态学家和研究者去 思考、去探索。 重金属污染与绿色中药 李甫 土壤的重金属污染是当今面积最广、危害最大的环境问题之一。重金属对药用 植物的影响取决于其在药用植物不同部位的积累。众所周知，化学元素可以从植物 的一个器官被输送到另一个器官，进行并参与生物活性物质的生物合成。重金属污 染不仅影响中药材的产量和品质，而且恶化环境，并通过食物链危害人类的生命和 健康。铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）和砷（As）是目前公认的对人体有害的重金 属，其对中药材的污染，已成为不容忽视的、制约中医药发展的一个严峻的问题。 目前，国际中药材市场对中药安全、低污染的要求越来越严，企业要参与国际 竞争力，就要面临更严格的标准挑战。欧洲一些国家草药产品重金属、农残指标比 我国的指标严格得多。中药产业只有解决好中药的安全性问题，才能获得更广阔的 发展平台。 然而，我们在中药材的生产过程中，由于对土壤选择不严等原因，导致 目前中药材普遍存在有害重金属含量超标，这是中药材质量下降的重要因素，也是 制约我国中药难以走向国际市场的重要原因之一。1999 年美国加州卫生署公布了 260 种中成药的检测结果，其中，不合格的 123 个中成药中，中国大陆有 93 个，中 国香港 17 个，中国台湾 2 个，日本 2 个，泰国 3 个。不合格的中成药中，大多数 所含的铅、镉、汞和砷等重金属大大超过了 FDA 规定的指标。据报道，川芎、黄 芪、人参出口受阻也是重金属含量超标的结果；曾在德国风靡一时的普洱减肥茶已 经被迫完全退出了德国市场，罪魁祸首还是与重金属超标问题有关。2006 年，英国 药物机构在对中药的调查中称，复方芦荟胶囊含汞超过该国标准的 11.7 万倍，易导 23 生态与资源 2010 年 第 2 期 致肾衰竭，该药的批发商和药店已被英国药品与卫生制品监督署处以 5000 英镑的 罚款。另据《中国中医药报》报道，我国向新加坡出口的岷山牌归脾丸、岷山牌香 砂养胃丸、神农牌泻吐灵和中国灵芝等 24 种中成药，由于被检测出含有西药成分 或重金属（主要是砷和汞）超标，已遭新加坡卫生部禁售。 在此情况下，绿色中药已日益被人们所关注，以绿色为标志的中药正逐渐赢得 人们的信赖。所谓“绿色”，是指在生产过程中没有或较少对环境产生污染或药品本 身没有被污染的药品，以及符合保护生态环境或社会环境要求的药品。为了促进绿 色中药的可持续发展，自 2003 年 11 月 1 日起，国家食品药品监督管理局正式受理 《中药材生产质量管理规范》认证申请。 我国对中药绿色指标要求正在不断提高。 《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》限定， 绿色中药的重金属总量不得超过 20.0 mg/kg，铅含量不超过 5.0 mg/kg，镉含量不超过 0.3 mg/kg，汞含量不超过 0.2 mg/kg， 铜含量不超过 20.0 mg/kg，砷含量不超过 2.0 mg/kg。今后，得不到“绿色”认证的中 药将被淘汰。 绿色中药已经成为国际市场的新“宠儿”，也是敲开中药国际化大门的 “金钥匙”。目前，我国中药的绿色认证虽然得到长足的发展，但仍任重而道远！ 鲜花下的牛粪 --生态学研究的一个新单元 鲜花下的牛粪-----生态学研究的一个新单元 吴新卫 “一朵鲜花插在牛粪上”，相信大家都明白其中的含义，然而，这句话仍值得 说道。素有“高原之舟”美称的牦牛，在青藏高原的数量以百万计，是牧民生活的 基本物质基础和精神依赖。作为主要的大型草食动物，牦牛取食超过 75%的植物地 上生物量，但是，吸收转化率低，很大比例的养分是以排泄物的形式返回自然界的。 因此，青藏高原生态系统中的牛粪数量众多，其统计密度高达 5900 堆/公顷，约覆 盖草场总面积的 24%左右。从生态学的角度考虑，这些牛粪如不被及时处理，将会 产生严重的后果。其一，粪堆下嫩绿的牧草会被活活地闷死，日积月累一年就会有 几十万公顷的草原被牛粪 “吞掉”，草原生产力下降；其二，牛粪中的养分不能被 及时分解，草原生态系统的物质循环将会出现“瓶颈现象”，从而导致整个草原生 态系统的生态功能失调。 24 Ecores Newsletter 2010 No.2 牛粪的主要成分包括不易消化的植物残渣、动物内脏的脱落细胞壁和寄生物、 活的或死的微生物及动物分泌液等。牛粪质地致密，通气性差，新鲜粪中含水量高 达 70-80% 左右，主要是由不同季节的植被类型决定的。牛粪之所以能成为昆虫很 好的生存环境，是由牛粪本身的几个特征决定的。首先，牛粪呈离散分布有利于甲 虫等无脊椎动物寻找食物。其次，牛粪非常容易变干，因此大多数动物在其中的活 动周期一般在 1-4 周之间，有利于昆虫的迁入和迁出。 研究揭示影响牛粪分解的因素主要包括生物因素如甲虫、蚯蚓及白蚁等和非生 物因素如降雨、雪被、雾及温度等以及牛粪自身特性如大小、年龄等。其中，分解 者群落主要包括小型无脊椎动物、细菌和真菌等微生物群落，物种间能形成强烈的 竞争关系（包括捕食-被捕食，资源竞争等）。在青藏高原高寒草甸，牛粪中的小型 无脊椎动物以鞘翅目和双翅目昆虫居多，且种类较多。牛粪中的生物演替过程特点 明显而且迅速，从新鲜牛粪到几天后干燥的牛粪，其中的生物演替非常有规律。例 如，在牛粪内部，粪食性甲虫被新鲜牛粪所释放出的特殊气味吸引首先进入，当牛 粪表面形成一个很厚的硬壳后，气味被阻挡，粪食性虫子也就不再进入牛粪中。它 们进入牛粪后，在其中取食、居住、产卵、卵化，不过大部分甲虫的成蛹过程和蛹 都是在牛粪下面的土壤表层发生和渡过的。 牛粪面积不大呈离散分布且数量较多，其分解对于维持整个生态系统的功能平 衡有重要意义。牛粪内部环境变化迅速，其中的生物群落演替较快，动物区系易于 模拟。另外，动物的生活周期和生境是理解其生态学的基础，牛粪中的动物群落和 环境特征提供了这些客观条件。 麻雀虽小，五脏俱全。牛粪应该被视为一个陆地生态系统的“微宇宙”，成为 研究种群、群落、生态系统以及景观生态学的理想对象。相信随着这方面工作的开 展，“鲜花下的牛粪”也得赋予新的内涵了。 25 生态与资源 2010 年 第 2 期 试探林窗对人工林经营的有效性 江元明 国内大部分人工林存在林分密度高、林下物种多样性低、土壤肥力面临退化境 地且难以通过自然更新改善林下物种结构和土壤性状等特征。林窗作为森林干扰的 一种重要形式，能够增加环境异质性，为物种的进入提供潜在的生态位。具体而言， 林窗形成后将会直接改变微环境，间接影响物种更新、土壤理化及生物学特性。因 此，在人工林内疏伐适宜大小的林窗，打破原有的森林生态系统生态学过程，能够 改善林下物种结构和土壤性状，驱动生态系统健康发展，从而提高人工林的生态服 务功能。 1. 林窗对微环境的影响 林窗形成后，到达地表的光照增加，同时光照强度和光照时间也有所增加；此 外，还改变了光照在林窗内的空间分布，即林窗内不同位置获得的光照是不同。光 照条件的变化，导致林窗内近地表温度和近地层土壤温度热力学特征发生相应的变 化。一般而言，随着光照的增加，近地表温度和近地层土壤温度也随之升高。相比 光照和温度，林窗对水分的影响相对较复杂。林窗形成后增加近地表的蒸发导致近 地表空气湿度下降，由于无冠层的雨水截留，到达地表的雨水增加，使得近地层土 壤水分提高。同时，林窗内土壤及空气湿度还受雨期影响，林窗内空气湿度和土壤 湿度在枯水期低于林下，而在降雨期则相反。林窗形成后的另一个效应是加大其内 光照、温度和湿度的变化幅度，表现在日变化和季节变化更加剧烈。光照、温度和 湿度是影响植物生长的重要因素，同时也是物种更新的关键因子，微环境时空分布 的改变促进新物种的定居，进而改变物种结构和多样性。 2. 林窗对土壤理化及生物学特性的影响 微环境的变化进一步影响土壤微生物活性和土壤养分的释放及固持等生态学 过程，从而改变林窗内土壤的理化性质。目前，关于林窗是否能够增加土壤养分， 不同理化性质指标如何变化以及何时开始明显的改变土壤理化性质尚未清晰。林窗 形成后，土壤微生物活性及矿化增加，导致土壤养分的释放增加，但是，林窗形成 增加潜在的土壤养分的淋溶流失，也可能使土壤养分未必增加，这取决于研究区域 的土壤养分淋溶流失状况。林窗对不同土壤理化性质指标的影响存在着差异性，可 26 Ecores Newsletter 2010 No.2 表现在部分土壤理化性质指标因林窗形成而改善、部分土壤理化性质指标降低以及 部分指标变化不大三个方面。此外，林窗形成时间对土壤理化性质的影响也至关重 要。敏感的土壤理化性质指标在短期内即发生显著的变化，而稳定的土壤理化性质 指标可能要在较长的时间才能表现出来。 3. 林窗对物种结构及更新的影响 林窗干扰是否会增加物种多样性存在争论，所得结果也各不同。尽管如此，一 般认为林窗形成后，林窗内物种组成比例及分布会发生变化。林窗形成早期，促进 喜光物种萌发及生长，并使非耐荫树种的丰富度和多度增加，且早期灌木为多，而 中期以中小乔木为多，至晚期则以大乔木为多。从物种更新的角度而言，群落中林 窗的出现为物种的传播提供了更大的空间，促进风媒或虫媒传播物种的扩散，抑制 动物传播的物种；在成熟阶段的林窗，林窗边缘木以及距离林窗较近的物种也为更 新提供了丰富的种源；有些物种的更新必须通过林窗的形式得以完成，例如林窗更 新就是银杉（Cathaya argyrophylla）典型的更新方式。此外，林窗大小在林窗物种 更新中扮演着重要的角色，不同树种其最适更新的林窗面积不同。 总之，林窗形成改变微环境、土壤理化及生物学性质，物种结构与更新等众多 方面，而且彼此之间又相互影响、相互联系。林窗能够增加生境的异质性，改变生 物及非生物资源的多度与分布，维持物种多样性，改变物种结构并促进物种更新。 尽管林窗形成对土壤理化及生物学性质的影响尚不明确，但能够避免传统采伐方式 对土壤养分循环的剧烈冲击，因此，在淋溶不强烈的区域，林窗应用于低效人工林 的经营具有现实意义。 （编辑：彭玉兰 李忠荣 李甫） 27 博士毕业论文题目 陈 红：西南亚热带森林木本植物小枝水平上生物量分配与生态对策研究 李彦娇：岷江干旱河谷灌丛植被自然更新潜力研究 刘 琳：季节性雪被对青藏高原高山草甸土壤氮素动态的影响及典型植物的响应 慕军鹏：川西北高寒草甸蓝白龙胆开花行为及花色适应性研究 王业春：高山森林块状皆伐迹地灌木岛效应研究 吴新卫：川西北高寒草甸牛粪分解者的生态功能及其环境响应 张 林：岷江上游林线附近土壤磷素形态特征和季节及低分子有机酸活化效应研究 朱 单：若尔盖高原湖泊甲烷和二氧化碳通量的空间格局和时间动态研究 硕士毕业论文题目 胡 蓉：林窗与凋落物对人工云杉（Picea asperata）林早期更新的影响 江元明：云杉人工林疏伐后土壤养分短期变化及其原因 柳凤娟：四种常绿阔叶树在不同光环境下叶片形态结构和化学防御物质的比较研究 母 容：酚酸化合物对花椒幼苗生长和土壤养分的影响 孙 霞：川西干旱河谷四种木蓝对干旱胁迫的响应 王 蓓：模拟升温和放牧对高寒草甸土壤微生物群落和有机碳氮组分的影响 王 成：高山近林线云杉原始林块状皆伐后地表微气候和土壤的短期变化 王 萌：模拟升温和放牧对高寒草甸生态系统碳交换及组分的影响 尹 亮：放牧干扰对高山林草交错带典型植物个体空间结构与非结构性碳水化合含 量的影响 张晓鹏：外加氮源对栲-木荷林凋落叶混合分解及土壤有机碳的影响 钟汉庭：构树的化学成分研究 Ecores Newsletter 生态与资源 （内部期刊 季刊 2009 年创刊） 10 年 6 月 25 日 第 2 期 总第 6 期 20 2010 主 办：生态恢复重点实验室 四川省成都市人民南路四段 9 号 610041 主 编：吴 宁 副 主 编：刘 庆 本期责编：李 伟、张 林、王彦杰 编 辑：李 甫、李忠荣、梁 进、卢 涛、庞学勇、彭幼红 彭玉兰、孙 庚、向 双、尹华军、赵春章、周志琼 电子邮箱：Ecores@cib.ac.cn 网 址：http://www.cib.ac.cn