放牧和围封条件下克氏针茅草原土壤种子库的比较

应用幼苗萌发法对比研究了我国北方农牧交错区克氏针茅(Stipa krylovii)草原在放牧和围封条件下土壤种子库的差异。围封样地的土壤种子库中记录有16个物种,其中禾草类6种,非禾草类10种;若以生活型划分,则全部为多年生植物;若以单子叶或双子叶植物划分,则单子叶植物9种,双子叶植物7种。放牧样地的土壤种子库中记录有13个物种,其中禾草类4种,非禾草类9种;多年生植物12种,一二年生植物1种;单子叶植物5种,双子叶植物8种。放牧样地土壤种子库的密度为(3 664±1 087)粒·m^-2,围封样地土壤种子库的密度是(5 139±1 848)粒·m^-2,差异显著。采用Sorensen指数计算土壤种子库与地上植被的物种相似性,围封样地和放牧样地分别是0.711 1和0.611 1。两个地点的全部种子中, 81.0%属于冷蒿(Artemisia frigida)、克氏针茅、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和砂韭(Allium bidentatum)5种优势植物,16.2% 属于二裂委陵菜(P. bifurca)、菊叶委陵菜(P. tanacetifolia)、猪毛蒿(A. scoparia)、冰草(Agropyron cristatum)和羊草(Leymus chinensis)5种常见植物,而其余9种植物的种子数只占2.8%。此外,通常作为优良牧草的豆科植物的种子数仅占0.6%。上述结果表明,在放牧条件下由于土壤种子库中一些重要物种的缺失或数量很少以及极不均匀的分布,可能会降低退化克氏针茅草原的自然恢复速度。我们建议采取补播这些重要物种并结合其它恢复措施来加快退化克氏针茅草原的恢复进程。     

浑善达克沙地中部丘间低地植物群落分布与土壤环境关系

为了研究浑善达克沙地丘间低地植物群落类型及其分布与土壤环境因子的关系,于2004年7~8月对浑善达克沙地丘间低地进行了植物群落学调查,共获取群落样方102个,其中草本植物群落样方99个,灌木样方3个。同时对每一个样方均取了土样,并分析了土壤的全氮、有机质、可溶性钾、钠的含量和土壤溶液的pH值。对在浑善达克沙地中部丘间低地获取的102个植物群落样方进行了分析,按照样方中建群种和优势种的重要值把它们归属于28个植物群落类型,分别以黄花蒿(Artemisia annua)、褐沙蒿(A. intramongolica)、沙地雀麦(Bromus ircutensis)、尖头叶藜(Chenopodium acuminatum)、大籽蒿(Artemisia sieversiana)、砂珍棘豆(Oxytropis gracilima)、狗尾草(Setaria viridis)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、冷蒿(Artemisia frigida)、寸草苔(Carex duriuscula)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、冰草(Agropyron cristatum)、克氏针茅(Stipa krylovii)、羊草(Leymus chinensis)、赖草(L. secalinus)、无芒雀麦(Bromus inermis)、草地风毛菊(Saussurea amara)、菊叶委陵菜(Potentilla tanacetifolia)、芨芨草(Achnatherum splendens)、马蔺(Iris lactea)、小红柳 (Salix microstachya)、芦苇(Phragmites australis)、拂子茅 (Calamagrostis epigejos)、鹅绒委陵菜(Potentilla anserine)、金戴戴(Halerpestes ruthenica)、星星草(Puccinellia tenuiflora)、水葱(Scirpus tabernaemontani)、碱篷(Suaeda glauca)为建群种。黄花蒿、沙地雀麦、猪毛蒿、褐沙蒿、尖头叶藜、大籽蒿、砂珍棘豆和狗尾草等群落分布于沙生环境,地下水位低,土壤溶液为中性,全氮和有机质平均含量低;冷蒿、糙隐子草、冰草、克氏针茅、寸草苔、羊草、赖草和菊叶委陵菜等群落分布于固定沙地,土壤的水分、全氮和有机质的含量都较高;无芒雀麦、草地风毛菊、鹅绒委陵菜、星星草和芦苇等群落分布于中生环境,地下水位高,土壤的养分含量也较高;芨芨草、拂子茅、马蔺、小红柳和金戴戴等群落分布于盐渍化的土壤上,地下水位较高,土壤溶液的酸碱度也较高;碱篷群落分布在盐碱化严重的湖边,土壤水分和盐分含量极高;水葱群落分布于湖边浅水沼泽中。对102个群落样方进行去趋势典范对应分析(Detrended canonical correspondence analysis, DCCA),结果表明DCCA排序轴第一轴(AX1)主要代表地下水位(GWL)的变化梯度;第二轴(AX2)主要代表土壤的全氮(TN)含量和有机质(ORG)含量的变化梯度;第三轴(AX3)则代表第三层土壤(20~30 cm)溶液的酸碱度(pH)值,即地下水位, 土壤有机质和全氮含量影响丘间低地植物群落的分布格局。     

黄土丘陵区不同立地条件下猪毛蒿种内、种间竞争

猪毛蒿(Artemisia scoparia)通常是黄土丘陵区撂荒演替前期群落优势种,在无人为干扰的情况下,猪毛蒿群落通常会向冰草(Agropyron cristatum)群落或阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)群落,或长芒草(Stipa bungeana)群落等演替。该文通过河阶地和梁峁阴坡中猪毛蒿生长特征的调查和种内、种间竞争田间试验,从植物竞争角度对猪毛蒿群落的演替机制给予了解释。结果表明:1)两类样地中猪毛蒿的生长都趋于小型化,有少数大个体和多数小个体,都存在异速生长现象,说明两类样地存在竞争,且对猪毛蒿的生长形态具有塑造作用; 2)由于单位地上生物量竞争效应排除了立地条件和个体大小的影响,因而比总竞争效应更能说明种对间的相对竞争能力。梁峁阴坡地和一、二级河阶地三种立地条件下,7种测试植物中对猪毛蒿的相对竞争能力以演替后期多年生植物较高,而演替前期一年生植物较低,说明演替后期种对前期种的竞争抑制是演替驱动力之一; 3)以各测试植物对猪毛蒿单位重量竞争抑制程度平均值来看,以梁峁阴坡地最大,二级河阶地次之,一级河阶地最小,说明立地条件越差,土壤资源可利用水平越低,竞争越激烈; 4)一级河阶地和梁峁阴坡地各测试植物对猪毛蒿的竞争等级发生了显著变化,说明环境条件差别较大时,植物的竞争等级会发生变化。     

黄土高原先锋种猪毛蒿叶片形态解剖与生理特征对立地的适应性

为了揭示黄土丘陵沟壑区撂荒地植被演替前期优势种猪毛蒿(Artemisia scoparia)对该区立地环境的适应性,探讨猪毛蒿演替生态位的变化,研究了陕北黄土丘陵沟壑区3种立地环境下(阳峁坡、峁顶、阴峁坡)猪毛蒿叶片形态解剖和生理特征的变化,以及这些变化与生态因子之间的相互关系。结果表明:(1)猪毛蒿叶片具有适应该区半干旱环境的形态及解剖结构:叶片针形化、具表皮毛、环栅型叶肉组织、海绵组织特化为贮水组织、维管束退化、具裂生分泌腔,C3植物呈现类似CAM植物的叶片特性;(2)在土壤、空气湿度相对干燥和强光生境的阳峁坡与峁顶,猪毛蒿具有较小的叶面积、发达的栅栏组织、致密的表皮毛和紧密的细胞间隙,而在生境条件较好的阴峁坡则呈相反趋势;(3)阳峁坡猪毛蒿叶片相对含水量和叶绿素含量较小,超氧阴离子自由基增加,但植物体内超氧化物歧化酶和抗坏血酸含量增加以清除植物体内产生的活性氧;(4)冗余及相关性分析表明,猪毛蒿叶片形态、解剖和生理指标的可塑性对立地光照强度、土壤水分和有机质含量较为敏感,同时其形态解剖与生理可塑性可共同调节来适应生境。综合分析,猪毛蒿对陕北黄土丘陵沟壑区撂荒初期光照强度大、土壤贫瘠但土层干化现象尚未出现的立地环境有较好的适应性,使其成为黄土高原植被自然演替过程中的先锋物种。     

荒漠草原异质生境下猪毛蒿种群动态

以荒漠草原猪毛蒿种群为对象,设置风沙土、灰钙土和基岩风化沉积土3个生境下增水30%、减水30%和对照3个处理,编制猪毛蒿种群的动态生命表,绘制种群存活和死亡曲线,分析异质生境下猪毛蒿种群动态规律,研究猪毛蒿年内年际间种群动态特征.结果表明: 猪毛蒿种群存活曲线趋于Deevey-Ⅰ型,即生长前期存活率较高,趋于稳定状态,死亡率基本维持在较低的水平,生育期末种群死亡率则上升较快.各生境下猪毛蒿个体的存活数均呈前期波动后期下降的趋势,风沙土和灰钙土生境下死亡率的波动变幅较大,增减水处理对猪毛蒿种群死亡率的影响无显著差异.土壤类型对猪毛蒿株高、冠幅、密度、盖度和生物量均有显著影响,降水处理对猪毛蒿株高、冠幅和盖度影响显著,对密度和生物量无显著影响,而土壤类型和降水处理的交互作用仅对株高和冠幅有显著影响.基岩风化沉积土生境下猪毛蒿生物量的可塑性指数显著高于风沙土和灰钙土,灰钙土和基岩风化沉积土生境下盖度可塑性显著高于风沙土.增水处理的密度可塑性指数显著高于对照和减水处理.株高和冠幅的可塑性指数较高,说明在不同的生境压力下,猪毛蒿可以通过优先调节这两个参数来应对生境的变化.     

长白山阔叶红松林中影响乔木幼苗存活的关键因素

应用广义线性混合模型,对长白山阔叶红松林中影响幼苗存活的生物因素和非生物因素进行分析。结果表明:(1)在群落水平上,幼苗存活率和生物因素中同种幼苗邻居显著负相关,说明在阔叶红松林群落中存在负密度制约效应。(2)生物因子和非生物因子对不同年龄阶段的幼苗存活率影响不同。对于1年生的幼苗,幼苗存活率与异种大树邻居呈显著负相关,与同种大树邻居呈显著正相关;对于2—3年生的幼苗,其存活率和同种幼苗邻居、同种大树邻居均呈显著负相关,和非生物因子相关不显著;对于4年生以上的幼苗,其存活率和土壤主成分分析的PC1(低的有机质、速效钾、速效氮等比较贫瘠的土壤)显著负相关。(3)种子的传播方式不同,幼苗存活率的影响因子也不同。对于风传播的物种,存活率与同种幼苗邻居密度显著正相关。对于重力传播的物种,幼苗存活率与土壤PC3(高的全氮和速效氮,含氮较高的土壤)、异种大树邻居、草本密度呈负相关,与林冠开阔度和草本盖度成正相关。(4)对于不同的物种,影响幼苗存活的因素也不同。紫椴的幼苗存活率与土壤PC3、异种大树邻居、草本密度呈显著负相关,与土壤主成分PC2(高的有机质和全氮等养分比较好的土壤)呈显著正相关。     

西双版纳热带森林树种幼苗的组成、空间分布和旱季存活

林下树种幼苗是森林生态系统的一个重要组成部分, 在森林的自然更新过程中发挥着重要作用。于2007年10月底在西双版纳20 hm²热带森林动态监测样地内设置了450个幼苗样方(1 m²), 对样方内的树种幼苗(胸径＜1 cm)进行了调查, 并观测了当年的实生苗(H≤30 cm)在2007~2008年旱季期间的存活变化。结果表明, 该区森林林下树种幼苗的组成比较丰富, 但个体数在物种间的分布极为不均匀。除4.17%的幼苗个体未鉴定外, 调查到的已知树种幼苗共计6 367株, 隶属于49科116属161种, 并且Simpson、Shannon-Wiener和Pielou指数分别达到了0.69、2.29和0.45。个体数少于5株的幼苗贡献了50.31%的物种数; 在1 m²的样方尺度上, 幼苗密度和种丰富度两者的平均值分别为(14.15±0.72)株·m^-2和(3.73±0.10)种·m^-2(Means±SE, n=450); 优势幼苗为望天树(Parashorea chinensis)、短刺锥(Castanopsis echidnocarpa)和假海桐(Pittosporopsis kerrii)等, 它们的空间分布格局与地形、海拔和母树分布三者之间存在着密切的相关性; 旱季期间, 幼苗的死亡比例较大(26.49%), 主要集中在优势幼苗。幼苗在干旱胁迫环境下的死亡格局表现出了明显的种间差异: 香花木姜子(Litsea panamanja)和望天树两优势幼苗的死亡率分别为62.65%和35.87%, 而假海桐和蚁花(Mezzettiopsis creaghii)等7种优势幼苗的死亡率较低(＜ 9%), 除望天树等13种优势幼苗外, 其余692株幼苗(共129种)仅死亡了10.40%, 而且有91种幼苗均没有发生死亡。幼苗间的存活差异有待于从种子大小、幼苗的形态和生理特性及其所在空间位置的生境特征等多方面开展深入的研究。     

沙埋对两种沙生植物幼苗生长的影响及其生理响应差异

为了解沙埋对沙生植物生长的影响及其生理响应特征, 比较不同沙生植物耐沙埋能力及其机制, 2010年在内蒙古科尔沁沙地研究了不同深度沙埋下沙蓬(Agriophyllum squarrosum)和盐蒿(Artemisia halodendron)幼苗的存活率、株高等生长特性及其渗透调节物质含量, 保护酶活性和膜透性的变化, 得到以下结果: 沙蓬和盐蒿幼苗均具有较强的耐沙埋能力, 其中沙蓬幼苗最大耐沙埋深度超过幼苗10 cm, 盐蒿幼苗最大耐沙埋深度超过其株高8 cm; 随着沙埋深度增加, 沙蓬和盐蒿幼苗的存活率和株高均显著下降, 沙蓬的下降幅度显著小于盐蒿; 沙埋处理下两种植物均未表现出受水分胁迫, 沙埋导致其光合面积下降, 幼苗顶土困难, 是影响其存活和高生长的主要生态机制; 随着沙埋深度增加, 沙蓬幼苗丙二醛(MDA)含量显著增加, 盐蒿幼苗MDA含量下降, 虽然二者膜透性均呈增加趋势, 但沙蓬膜透性增加幅度显著低于盐蒿, 说明细胞膜受损是导致二者幼苗存活率下降和生长受到抑制的主要生理机制, 沙蓬膜透性受损程度较低是其耐沙埋能力较强的主要生理机制; 沙埋胁迫下, 虽然两种植物都通过提高过氧化物酶活性和脯氨酸含量减轻细胞膜受损程度, 但沙蓬体内超氧化物歧化酶也表现出重要协调作用, 使之酶促系统在保护细胞膜免受胁迫损伤过程中的作用更有效。     

吉林蛟河针阔混交林乔木幼苗组成与月际动态

以吉林省蛟河42 hm²针阔混交林动态监测样地为平台, 在样地内选取224个1 m × 1 m幼苗监测小样方, 基于2013年6至8月每月中旬的幼苗监测数据, 对乔木幼苗物种组成、数量特征、月际动态及幼苗与同种大树之间的关系进行分析。结果表明: (1)该群落共调查到乔木树种幼苗16种。物种组成在6月和7月间变化不大, 但与8月差异较大。物种组成在各样方间表现出极大的差异性, 不同种幼苗出现的样方数为1-159。(2) 6月至8月, 幼苗个体从1722株减少到1214株, 降幅达29.5%。不同种幼苗在个体数量上变异较大, 个体数超过100的幼苗有色木槭(Acer mono)、水曲柳(Fraxinus mandschurica)、紫椴(Tilia amurensis)和东北槭(Acer mandshuricum), 四者个体数之和占所有物种个体总数的84.26%; 不同种幼苗密度变异性较大, 只有色木槭、水曲柳、紫椴和东北槭密度大于1株·m^-2, 其他种幼苗密度均较低。(3)新生幼苗更新、死亡格局表现出明显的种间差异与月际间差异, 7月新生幼苗总体死亡率(48.9%)显著高于8月(28.3%); 整个调查季(6-8月), 新生幼苗总体死亡率(40.56%)明显高于多年生幼苗(7.34%)。就幼苗更新情况而言, 该研究群落一年中更新主要集中在6月。(4)色木槭、紫椴、杉松(Abies holophylla)幼苗的密度与同种成年个体的胸高断面积之和之间存在显著的正相关关系(p = 0.006、0.013、0.037), 表明三者幼苗密度随周围母树多度的增加而增加, 其他物种幼苗密度与同种个体数目或同种胸高断面积之和未表现出显著的相关关系。     

八大公山常绿落叶阔叶混交林影响幼苗存活的主要因子分析

幼苗是植物生活史中最脆弱的阶段,对幼苗存活影响因子的分析有助于我们更清楚的了解森林群落的天然更新机制。利用广义线性混合模型（GLMM）对八大公山常绿落叶阔叶混交林中影响幼苗存活的主要生物与非生物因子进行了研究。结果表明：（1）在群落水平上,幼苗存活与生物因子中的同种幼苗密度呈显著负相关,与非生物因子中的冠层开阔度呈显著正相关;（2）从年龄上看,4年生以下龄级的幼苗存活更容易受到同种幼苗密度的影响,与同种幼苗密度呈显著负相关;4年生及其以上的幼苗存活则主要受非生物因子影响;（3）从生活型上看,相对于常绿物种,落叶物种的幼苗存活率更容易受到同种幼苗密度的影响,也与冠层开阔度呈正相关;（4）在物种水平上,生物因子与非生物因子对不同物种幼苗存活率的影响也不相同。其中,宜昌润楠（Machilus ichangensis Rehd.et Wils.）的存活率与冠层开阔度呈正相关;薄叶山矾（Symplocos anomala Brand）幼苗的存活率与同种幼苗密度、异种大树胸高断面积、林冠开阔度、坡向均呈显著负相关,而与异种幼苗密度和海拔呈显著正相关。本研究表明影响幼苗存活的因子是多样的,而且不是随机发生的。在不同水平上影响幼苗存活的因子不同。     

Characteristics of seedling survival in habitats of hill and gully slopes in hill-gully Loess Plateau region of northern Shaanxi

Aims Seedling is the fundament of vegetation restoration succession and plays a very important role in ecosystems. The objective of this paper was to explore the characteristics of seedling survival in habitats of hill and gully slopes in a hill-gully Loess Plateau region.
Methods Fifteen permanent plots in Zhifanggou and Songjiagou watershed in Ansai County were established for sentinel dynamic monitoring, and one-way ANOVA and hierarchical cluster analysis were used to analyze seedling density and survival rate in different habitats.
Important findings There were significant differences in the characteristics of seedling survival among different habitats, with smaller seedling density and higher survival rates observed on the sunny slopes and larger seedling density but lower survival rate found on the shady slopes. In competition for survival, Artemisia gmelinii, Potentilla tanacetifolia, and Heteropappus altaicus etc. took advantage of quality and were characterized by a higher seedling survival rate, while Artemisia scoparia, Ixeris chinensis, Siphonostegia chinensis etc. adopted a strategy of “quantity” and characterized by a higher seedling density. The same species in different habitats had different survival curves, and the same survival curves in different habitats applied to different species. The seedlings of Artemisia gmelinii, Potentilla tanacetifolia, Stipa bungeana, Heteropappus altaicus, and Lespedeza davurica etc. had a strong survival capability in the rainy season and were easy to overwinter successfully, whereas the seedling survival capability in Artemisia scoparia, Dracocephalum moldavica, and Artemisia hedinii etc. was strong priorto the rainy season but weak in winter. The characteristics of seedling survival in different micro-environments also differed. A change in micro-environment affected seedling growth, survival, and overwintering to some extent. Thus, a proper tending for seedlings according to the survival characteristics of species is conducive to the seedling establishment and vegetation succession in the hill-gully Loess Plateau region.     

Soil water use strategy of dominant species in typical natural and planted shrubs in loess hilly region

Aims Artemisia gmelinii is a dominant specie naturally established after abandonment of cultivated lands in the Loess Plateau, and Caragana korshinskii is one of the main planted shrub species to control soil erosion. Improved understanding of water use strategies of these two species is of great significance to evaluate the sustainable development of the Loess Plateau under the trend of climate warming and increasing drought events.
Methods Stable oxygen-18 isotope was used to determine seasonal variations in the water sources of native A. gmelinii communities established after abandonment of cultivated lands for 7 and 30 years and planted C. korshinskii after 30 years. The contributions of soil water from different depths to water uptake were estimated by the MixSIR Bayesian mixing model. The geometric mean regression method was used to fit the line of precipitation to get the local meteoric water line (LWML).
Important findings The stable hydrogen isotope rate (δD) and stable oxygen isotope rate (δ¹⁸O) of soil water and xylem water plotted to the right side of the LWML, indicating that the isotopic compositions of soil water were enriched due to evaporation. The native A. gmelinii communities established after abandonment of cultivated lands for 7 years and planted C. korshinskii after 30 years showed plasticity in switching water sources from different soil layers, extracting water from shallow soil (0-40 cm) when soil water was available, but deeper soil (40-80 cm) when shallow soil water was dry. In contrast, A. gmelinii growing in site after cultivation abandonment for 30 years mainly relied on water from the surface soil (0-10 cm) throughout the growing season. Our results suggest that the ability of A. gmelinii to compete for soil water reduces with aging of the community while the planted C. korshinskii will have competitive advantage under the condition of increasing frequency of drought events in the future.     

热带雨林林内小生境对木奶果和染木种子萌发与幼苗存活的影响

森林生态系统中小生境的差异可能影响种子萌发与幼苗的建立,并形成物种不同的分布格局。为探讨生境异质性对植物分布的影响,该研究在西双版纳热带季节性雨林中选取5个具有不同海拔和地形的小生境,人工散布木奶果与染木种子,定期监测种子萌发与幼苗存活,同步记录小生境的近地面（距地面3 cm）温度、近地面(3 cm)空气湿度和表层土壤(5 cm)含水量变化,并在实验室开展种子脱水和不同水势条件下的种子萌发实验。结果表明：（1）实验所选的5个小生境中,沟底地带的土壤水分含量在一年中始终都高于其他小生境;5个小生境的空气相对湿度在雨季与雾凉季都接近饱和,只有在干热季出现明显的差别,即随海拔的升高,空气湿度下降。同时,在旱季,近地面温度随海拔的升高而升高, 出现1~2个月的山地逆温现象。（2）木奶果与染木具有不同的种子传播与萌发规律,而且染木种子在不同生境下,其种子萌发率和幼苗存活率有显著的差异。其中：木奶果种子在雨季成熟散布并快速萌发,以幼苗的形式度过干热季,其种子可以在相对较低的水势下萌发;染木种子在雨季末期成熟并进入休眠期,以种子的形式度过干热季,其种子相对较抗脱水。研究认为,地形是决定西双版纳热带季节性雨林生境异质性的重要因子,小生境在温度和水分方面的差异在干热季时尤为明显,并对木奶果和染木种子的萌发或幼苗存活产生了重要影响, 而木奶果与染木种子自身的特性使其对于西双版纳季节性的干旱具有不同的适应对策。     

黄土高原生物结皮对SCS-CN模型初损率的影响

水文模型是水文过程研究的有效工具,初损率(λ)是径流模型SCS-CN模型的参数,对模拟流域水文过程具有重要意义。为了确定生物结皮对λ的影响,提高该模型在黄土高原生物结皮广泛分布的退耕地的预测精度,本研究以陕西省定边县鹰窝山涧流域不同盖度的生物结皮坡面为对象,采用模拟降雨试验,分析土壤潜在最大入渗量(S)与实际入渗量(F)的关系,以及生物结皮盖度对λ的影响,并修订了λ;在此基础上,采用陕西省安塞县纸坊沟流域生物结皮径流小区的模拟降雨试验数据校验了参数修订后的模型。结果表明: 生物结皮坡面S与F的关系式为: S/F=2.5×60/T(其中T为降雨历时);模型参数λ与生物结皮盖度(C_BSC)呈极显著负相关关系,二者关系式为: λ=0.0791×e^{(-0.015×C_BSC}),R²=0.60;较λ取标准值,依生物结皮盖度修订λ后,SCS-CN模型Nash效率系数提高338.7%,合格率提升16.1%。研究结果为黄土高原生物结皮坡面λ的确定提供了科学依据,对准确评估黄土高原退耕还林(草)工程的水文效应具有重要意义。     

黄土丘陵区刺槐群落林下物种分布对环境因子的响应

以吴起、安塞、米脂、宜川等地刺槐群落为对象,结合种群生态位宽度及土壤、海拔等环境因子探究刺槐林下物种分布特征及其影响因素,分析该地区刺槐林下物种分布对环境因子的响应机制,为黄土丘陵区刺槐林的管理提供科学依据.结果表明:在黄土丘陵区不同生长年限刺槐林中,分布较为广泛的物种有狗尾草、阿尔泰狗娃花、猪毛蒿、硬质早熟禾、茭蒿、苦荬菜、角蒿等.随刺槐生长年限的增加(10年至50年),林下物种优势种的分布更替依次为:茵陈蒿→硬质早熟禾→猪毛蒿→其他(茜草、悬钩子蔷薇等)→茭蒿→狗尾草.对刺槐林下物种分布影响较大的因子依次为土壤全磷含量(25.6%)>海拔(20.3%)>土壤全氮(19.3%).土壤有机碳含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量、土壤含水量与刺槐林下物种的分布数量呈正相关,相关程度因种群不同而有所差异.坡向对刺槐林下物种的分布无明显影响.综上所述,地形与土壤因子在刺槐林下物种的分布中均占有重要地位,坡度越大,海拔越高,刺槐林下物种的分布种类越少.其次,土壤全磷含量和海拔是影响刺槐林下物种分布的重要环境因子.刺槐林下物种的分布是土壤养分状况的反映,对刺槐林的管理具有一定的指示作用.     

中国三种常见蒿属植物潜在地理分布及其主导气候因子

裂叶蒿(Artemisia tanacetifolia)、大籽蒿(Artemisia sieversiana)和艾(Artemisia argyi)是我国常见的蒿属(Artemisia)植物,其分布区域遍布全国。本文利用MaxEnt模型预测3种蒿属植物在当前气候条件以及未来两种气候情景下的潜在分布区。采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)检验模型精度。训练数据和测试数据的AUC值均在0.8以上,表明预测结果可靠性良好。在当前的气候条件下,裂叶蒿最适分布区主要为黄土高原、内蒙古高原和东北平原;大籽蒿的最适分布区为西藏南部谷地、横断山地区、黄土高原、内蒙古高原和东北平原;艾的最适分布区有两个,一个位于台湾岛南部,另一个为大巴山、巫山、云贵高原北部、黄土高原和东北平原南部区域。2070年RCP2.6和RCP8.5情景下,裂叶蒿及大籽蒿的高适宜区面积减小,艾的最适分布区面积增加。Jackknife检验结果表明,年均降水量是预测裂叶蒿分布最有效的气候因子,5月降水是预测大籽蒿分布的最显著的气候因子,8月水汽压对艾的影响最大。本研究结果为蒿属植物资源的合理利用提供了科学依据。     

水杉原生种群核心种质资源的繁殖特性

水杉(Metasequoia glyptostroboides)原生种群天然更新困难, 为探究其原因是否与繁殖特性有关, 本文以其核心种质资源(40株个体)为对象, 通过对生境、母树个体和种子性状的调查, 并结合田间播种试验, 分析其繁殖特性。以方差分析检测不同母树个体间种子性状、发芽率和幼苗生长特征的差异; 采用相关性分析和多元线性回归模型分析个体性状对其种子、发芽率及幼苗生长的影响; 通过Logistic模型拟合, 分析幼苗生长的节律参数。结果显示: (1) 40株母树个体仅有7株产种, 产种率仅为17.50%, 且不同母树个体间产种量差异显著(P < 0.05)。(2)不同母树个体间的种子千粒重、种子发芽率、幼苗存活率和基径生长量均存在显著差异(P < 0.05)。(3) 7株母树个体种子的平均发芽率为19.73%, 幼苗平均存活率为73.42%, 不同母树之间差异显著(P < 0.05)。(4)母树个体的胸径与种子千粒重、种子发芽率呈显著负相关(P < 0.05), 种子发芽率与幼苗存活率呈极显著正相关(P < 0.001), 树高与幼苗存活率呈显著正相关(P < 0.05)、与幼苗基径呈极显著正相关(P < 0.001)。(5)母树树高对幼苗存活率有显著正效应(P < 0.05), 胸径对种子发芽率有显著负效应(P < 0.05)。(6)苗高、基径的生长符合“S”型生长曲线(R ² ≥ 0.928)。水杉原生种群产种量低, 种子发芽率低、幼苗存活率较低, 且不同母树之间差异显著可能是造成其天然更新困难的原因。     

常绿阔叶林林冠环境对栲幼苗建成的影响

植物幼苗建成阶段是决定种群自然更新的关键生活史阶段。研究林冠环境对常绿阔叶林优势种幼苗建成阶段的影响对该类森林的恢复和管理具有重要意义。2014-2016年, 该研究在重庆市缙云山国家级自然保护区的常绿阔叶林的不同林冠环境(大林窗: >150 m ², 中林窗: 100-150 m ², 小林窗: 50-100 m ², 对照: 林下)下进行栲(Castanopsis fargesii)种子野外播种实验, 并对栲幼苗命运和生长情况进行了3年的持续监测。结果表明: (1)栲幼苗出土时间从7月持续到12月, 出苗时间较长, 大林窗对幼苗出土具有延迟作用; (2)栲种子野外平均萌发率为(62.8 ± 2.0)%, 第3个生长季(2016年)末幼苗平均存活率为(65.1 ± 2.2)%, 枯萎是栲幼苗死亡的主要原因; (3)林冠环境对栲种子萌发率及第1个生长季(2014年)末的幼苗存活率无显著影响, 对第2个(2015年)和第3个生长季末的幼苗存活率具有显著影响; (4)林冠环境在第1个生长季对幼苗生长无明显影响, 但在第2个和第3个生长季具有显著影响, 大、中林窗中幼苗总生物量、株高、基径、根长和叶片数显著高于林下, 比叶面积显著低于林下; (5) 3个生长季内, 4类林冠条件下栲幼苗的叶质量比和茎质量比升高, 根质量比和根冠比降低, 并且从第2个生长季开始大林窗中栲幼苗的叶质量比显著高于林下, 根质量比和根冠比显著低于林下。栲幼苗早期的存活和生长依赖种子储存的能量, 受林冠条件影响较弱, 后期则依赖光合作用, 受林冠条件影响较强, 从整个幼苗建成过程看, 大、中林窗更有利于栲幼苗定居。     

Recruitment of the high elevation cushion plant Arenaria polytrichoides is limited by competition,thus threatened by currently established vegetation

Cushion plants have been confirmed to be keystone species of alpine ecosystems. However, the adaptive strategies responsible for their recruitment and persistence remain largely unclear. Also, the effect of competition by species already established in surrounding vegetation is not known. We first assessed population size and the frequency distribution of individuals of different size in communities of the keystone cushion Arenaria polytrichoides Edgew. along an elevational gradient in southwestern China. Furthermore, in controlled experiments the effects of soil quality, light availability, and competition by other species on seedling recruitment and survival was tested. At lower elevation individuals were larger (elder), but population size (density) was lower compared to higher elevation; similarly, adults and old individuals were relatively more frequent at low elevation, whereas juvenile and small individuals were more frequent at higher elevations. Seedling recruitment differed depending on soil origin with seeds sown in soils from low elevation having a higher germination percentage and seedling survival when grown without competition. Competition by other species delayed germination but did not influence the final germination percentage, but it increased seedling mortality and reduced their survival. Full light accelerated the germination process, but did not affect final germination percentage and seedling mortality. Results suggest that the recruitment and persistence of A. polytrichoides is strongly affected by competition, whereas temperature and soil quality are less important. We speculate that when populations of cushion A. polytrichoides are likely to be exposed to higher competition due to environmental changes, this species is in danger of being weeded out.     

Intraspecific variations in seedling emergence and survival of Potentilla matsumurae (Rosaceae) between alpine fellfield and snowbed habitats

Potentilla matsumurae has a wide distribution from wind-blown fellfields to snowbeds in alpine regions of Japan. The environmental factors influencing seedling establishment differ between the fellfield and snowbed habitats; plants growing in each habitat may therefore have different germination strategies. Using a reciprocal sowing experiment, patterns of seedling emergence and survivorship were examined in both habitat types in the Taisetsu Mountains, Japan. Seeds derived from a fellfield population germinated earlier than did those derived from a snowbed population at both habitats, and the germination of fellfield seeds continued throughout the growing season. The timing of seedling emergence greatly affected subsequent survival at the fellfield. Seedlings that emerged in the first half of the growing season had low survivorship during the first year because of frost and drought damage, but the remaining seedlings had high survivorship during the winter; seedlings that emerged in the latter half of the growing season showed the opposite trend. At the snowbed, seedling survival was high throughout the growing season. Germination experiments in the laboratory highlighted a difference in the sensitivity of seeds from the fellfield and snowbed populations to fluctuating temperatures. These results indicate that intraspecific variation in emergence and survivorship may occur over a small scale in an alpine environment.