浙江天童常绿阔叶林栲树种子雨的时空格局

在浙江天童常绿阔叶林中选择5株栲树,通过种子筐和地表取样,分析了栲树种子雨的时空格局特征.结果表明,栲树种子雨从11月3日到12月16日,持续45d,存在散落的高峰期(11月18日～27日);散落在地表的种子雨主要集中在离母株树干1.5～5.5m区段内,占总数的85.6%,最远不超过8m,空间格局符合二次分布;整个种子雨期间,单株平均落果数为112.8个·m^-2(70个·m^-2～239.5个·m^-2),东南向较多(135.6个·m^-2)、西北向较少(86.8个·m^-2),但无显著差异;种子雨中有活力的坚果占总数的27.3%、未成熟的占25.7%,昆虫幼虫侵害的占42%,松鼠啃食的占5%.     

准噶尔盆地梭梭土壤种子库基本特征

土壤种子库是种子的安全岛,是干旱荒漠区植被更新与恢复的基础。以梭梭为主的荒漠植被是准噶尔盆地绿洲区重要的生态屏障,但是,对于与梭梭种群自然更新紧密联系的土壤种子库特征的研究却相对缺乏。本研究通过野外采样、物理筛分并结合室内实验分析,对准噶尔盆地梭梭土壤种子库基本特征进行了研究。结果表明：（1）梭梭种群平均土壤种子库密度从71~696 粒·m^-2,局部小环境甚至达到7 534 粒·m^-2;（2）变异系数分析表明,各种群土壤种子库密度变异系数均大于1,说明梭梭土壤种子库的数量分布是非常不均匀的;（3）梭梭种群土壤种子库中种子萌发率从2.08%到47.62%不等,平均约18%;（4）变异函数分析表明,梭梭土壤种子库中种子分布的空间变异较大。综上,准噶尔盆地梭梭土壤种子库密度大且种子萌发能力强,同时其时空分布差异明显,这些特征均将影响梭梭种群的分布格局和种群更新。     

种子雨研究进展

种子雨是指在特定的时间和特定的空间从母株上散落的种子量。种子雨的组成和大小具有时空异质性。种子雨的空间异质性表现在种子雨的组成和大小因群落而异,种群间的种子雨因种群而异,种群内部的种子雨因个体而异;种子雨的时间异质性表现在不管是群落、种群还是种群内部的个体,其种子雨既具有季节动态,又具有年际变化。种子雨、种子库、幼苗库和地上植被相互联系、相互作用。种子雨的研究对更好地了解种群和群落动态等具有重要意义。应用现代的分子遗传标记技术、同位素标记法和荧光染料法等研究种子雨的散布过程和种子命运将是未来种子雨研究的热点,种子雨和种子库的结合研究及其与动植物关系的研究尚需加强。     

灵山湾国家森林公园刺槐林下垂序商陆种子雨时空动态

垂序商陆(Phytolacca americana)的入侵给山东省沿海防护林的生物多样性及乔木更新造成了严重的危害, 为揭示其繁殖特性和扩散机制, 在灵山湾国家森林公园刺槐(Robinia pseudoacacia)林下由林缘至林内60 m设置5个梯度, 采用机械布点法对垂序商陆的结实量、种子雨分布和扩散格局进行了调查。结果表明: 1)垂序商陆的结实量与种子雨量由林缘至林内逐渐减小, 分别为2 273-1 846和1 382-621粒·m^-2, 不同空间种子雨密度占结实密度的60.80%-33.64%, 平均为49.52%, 人为搂割及动物取食是种子雨量损失的主要原因; 2)种子雨始于9月中旬, 林缘种子雨的发生早于林内, 种子雨的平均强度由林缘至林内逐渐减小, 在10月下旬和12月中旬各有一次种子雨高峰, 最大强度分别为32-4和59-5粒·m^-2·d^-1; 3)种子雨由林缘至林内散布范围逐渐减小, 同时随距母株距离的增加而减小, 其中最大散布距离与加权平均距离分别为210-180 cm和94.32-63.03 cm, 整体加权平均距离为81.00 cm。表明垂序商陆种子雨具有明显的时空异质性, 对预测其扩散潜力及群落结构组成趋势有重要的意义。     

古尔班通古特沙漠固定沙丘上白梭梭和梭梭的空间分布及种间关联性

为了探讨沙漠中固沙灌木种群共存和演替机制, 本文基于古尔班通古特沙漠东南缘固定沙丘上白梭梭(Haloxylon persicum)和梭梭(H. ammodendron)种群的地理位置和生长发育阶段信息(幼株、营养株、生殖株和死株), 采用点格局分析方法(g(r)函数)及Monte-Carlo随机模拟检验和零模型选取的方法, 分析了固沙灌木白梭梭和梭梭种群不同生长发育阶段在0-20 m尺度内的空间分布格局及种间关联性。结果表明: (1)两个种群在研究尺度范围内呈聚集分布, 随着尺度的增大, 其聚集强度逐渐减弱; (2)两个种群整体上呈负关联关系, 尺度越大负关联关系越显著; (3)白梭梭种群生长发育阶段相差越大, 个体间正关联关系越显著; 梭梭种群生长发育阶段越接近, 个体间正关联关系越显著; (4)两个种群中龄级较大的个体(如营养株、生殖株和死株)会对对方种群中龄级较小的幼株产生一定的抑制作用; 同时, 随着两个种群中个体的成长, 双方受到的抑制作用逐渐减弱, 主要表现为正关联和无关联。总体而言, 古尔班通古特沙漠固定沙丘白梭梭和梭梭种群的分布格局整体上为聚集分布, 随龄级增加聚集性减弱, 受生境异质性和扩散限制的影响明显。种间关系多为负相关, 种内不同生长发育阶段之间均为正关联关系。     

天然次生林中水曲柳种子的扩散格局

 种子扩散是种群动态中的一个关键环节,研究其扩散格局对了解种子库及更新格局有重要意义。于1999～2000年在天然次生林中选择样地并设置样带,共设取样点1376个,观察和估计了水曲柳(Fraxinus mandshurica)的种子雨格局。结果发现,母树附近,尤其是冠幅范围内,各方向的种子雨没有显著差别。但种子雨密度随距离有明显变化,冠幅范围内平均可达462～903个·m-2。距冠缘10～20 m急剧减少,为50～190个·m-2。72.5%～96.4%的种子散落在距母株树干10 m 的范围内。饱满种子顺风     

山地常绿落叶阔叶混交林种子雨的地形格局

种子雨是森林群落更新繁殖体的主要来源。而地形对植被空间格局异质性的影响机制之一 ,就是作用于种子雨的空间分布。为了在亚热带山地常绿落叶阔叶混交林群落中检验这一假设 ,在湖北宜昌市大老岭国家森林公园内、海拔 130 0～ 14 95 m之间的一片天然次生林内进行野外比较观测实验。选择 10个不同的地形部位 ,在每一点设置重复 (5个 )的种子雨收集器 ,在种子雨期间定期收集并记录种子雨的种类及数量。 2 0 0 1、2 0 0 2年的观测数据分析表明 :(1)种子雨密度和物种丰富度在不同地形坡位、坡形上差异显著 ,都沿山脊 -山坡 -山谷梯度和凸坡 -平坡 -凹坡梯度而减小 ;(2 )种子雨的密度和物种丰富度受坡向和坡度的影响不显著 ;(3)种子雨和乔木层物种构成的相似性与坡位和坡形呈显著的正相关 ;与坡度呈不显著的负相关 ,与坡向值间存在非线性关系 ;(4 )地形影响种子雨扩散的可能机制包括 ,影响不同种类母树的分布及其密度格局 ,影响不同坡位或坡形上分布的母树种子生产的强度和节律 ,影响风力的方向和大小的分布 ,从而形成水平方向种子流的源 -汇分化。     

科尔沁沙地刺榆林种子散布的空间格局

通过对林缘和孤立单株不同方向远离种子源的顺序取样与林下随机取样调查,分析了刺榆林下和林缘的种子雨空间数量特征和孤立单株及林缘的种子散布格局,以揭示科尔沁沙地刺榆林的空间扩展潜力.结果表明:3个样地中,刺榆林下的平均种子雨密度最大,为(13732.5±3106.2)粒·m-2,孤立单株东南样带最多,为(5449.4±1429.3)粒·m-2,并显著地高于其他方向,西北最少,为(650.2±631.6)粒·m-2,并显著地少于其他方向;林缘东和南样带显著地高于西和北样带.孤立单株和林缘不同方向种子密度的变异普遍较大,其变异系数为25.7%～106.3%.刺榆具有风播植物远离种子源的种子散布特性.8个样带在单位面积和累积面积上远离种子源的种子散布格局均具有多样性,包括直线、幂、指数、二次抛物线和对数函数.在科尔沁沙地,刺榆林向南、东南和东等多顺风频率方向的空间扩展潜力将大干北、西北和西等多逆风频率方向.     

广西靖西西南桦天然林种子雨的时空动态

以一片西南桦(Betula alnoides)天然林和一个西南桦独立单株为研究对象, 通过收集散种期内与林分或母树不同距离的种子以及测定风速和风向, 研究了西南桦群落和个体水平上种子雨的时空动态及其与风速和风向的关系。结果表明: 群落水平上, 西南桦种子散布的初始期、高峰期、消退期分别历时11天、32天和40天, 而个体水平上则为9天、25天和26天。高峰期内群落和个体水平的散种量分别占其总量的83.1%和68.7%, 而且白天的种子雨密度高于夜间; 西南桦个体白天种子雨密度最大的时段为12:00-16:00, 与此时段内风速较高有关。在个体水平上, 距离母树0-30 m范围内散落的种子占总散种量的79.6%; 而在群落水平上, 距离林缘0-45 m范围内集中了总散种量的81.2%。西南桦种子散布具有方向性, 无论个体还是群落水平上不同方向间种子雨密度差异极显著(p < 0.01), 与散种期内的主要风向有关; 而且种子雨密度与风速亦呈极显著正相关关系。研究结果将有助于揭示西南桦天然更新动态和更新机制, 亦为开展西南桦人工促进天然更新提供理论依据。     

木麻黄海防林种子雨的时空动态

为了解木麻黄(Casuarina equisetifolia)种子雨的时空间分布格局和萌发性能对其天然更新的影响,对海口木麻黄海防林种子雨的时空分布特征和种子雨的萌发动态进行了研究。结果表明,木麻黄种子落雨时间始于7月中旬,结束于次年4月中旬,持续长达9个月,期间种子雨年际平均密度为1 764.63 grain m~(-2)a~(-1);种子雨高峰期在12月上中旬,落种量占总散落量的43.38%;种子雨呈聚集分布,且种子雨密度与附近球果数量呈极显著正相关;种子雨萌发率较低,仅为11.31%,但由于种子雨密度较大,可萌发的种子雨密度仍然较大,为199.58grainm~(-2)a~(-1)。因此,种子数量和质量均不是制约木麻黄天然更新困难的主要障碍因子,但聚集分布特征使木麻黄种子在林内扩散能力十分有限。     

梭梭木虱发生规律及其影响因子

在新疆古尔班通古特沙漠中的梭梭、白梭梭上发现由木虱引起的叶苞状虫瘿,发生率达到90%以上,虫瘿内有4种木虱:异色胖木虱(Caillardia robusta Loginova)、梭梭胖木虱(C. azurea Loginova)、矮胖木虱(C. nana Loginova)和显赫胖木虱(C. notata Loginova),后两种为中国新记录种。木虱在梭梭上1a发生两个高峰,丘间低地发生最为严重,沙丘边缘与砾石荒漠发生量相差不大,在5月中旬和6月中旬达到高峰期;木虱在白梭梭上1a发生两个高峰,低丘比高丘发生严重,阳坡比阴坡发生严重,在6月中旬和7月底8月初达到高峰期。梭梭和白梭梭上树龄越大虫瘿发生越严重。地势、树势、方位及地势、坡面对木虱虫瘿的发生都存在显著性影响,但是它们互作对木虱虫瘿的影响却不大。通过研究古尔班通古特沙漠梭梭和白梭梭上木虱虫瘿的发生规律及其与周边环境的关系,为保护荒漠生态环境提供依据。     

古尔班通古特沙漠西部梭梭种群退化原因的对比分析

古尔班通古特沙漠植被的建群种梭梭在沙漠的低平地和小沙丘(高度<5 m)区域发生大面积退化死亡,而在大沙丘(高度>10 m)生境中梭梭却长势良好。对此分析了梭梭林枯死植株的空间分布、活株和死株的年龄结构,研究了地下水埋深以及对比低平地、小沙丘和大沙丘3种生境土壤理化性质对梭梭生存的影响。发现梭梭死亡植株在观测的19个样点中的15个呈显著的集群分布,表明梭梭植株死亡并非是种内自疏。梭梭各年龄级植株均在死亡,说明死亡与植株年龄关系不大。退化区地下水埋深过浅或过深均对梭梭生长不利,表明地下水埋深对梭梭生长产生显著影响。低平地和小沙丘区土壤电导率高,土壤水分入渗速率慢,且0-90 cm深度范围梭梭侧根数和成活的梭梭幼苗幼株数较少,与梭梭正常生长的大沙丘区明显不同。综合分析认为梭梭退化主要是由自身的根系分布特性,以及地下水位、土壤盐分、土壤水分入渗变化等综合作用,实质是梭梭水分利用受限和种群更新不良引起的。     

Spatial patterns and associations of dominant woody species in desert–oasis ecotone of South Junggar Basin,NW China

Spatial patterns and associations of plant species are important for revealing how species interact with each other and with the environment, and hence have important implications for the understanding of species interaction and underlying ecological processes with apparent patterns in temperate desert vegetation. In this paper, the function g (r) was used to characterize the spatial patterns and associations of four dominant woody species in three 1-ha desert plant plots in the desert–oasis ecotone of South Junggar Basin, NW China. The complete spatial randomness null model showed four species exhibited significant aggregations at small scales (<20 m). Anabasis aphylla and Nitraria roborowskii, Haloxylon ammodendron and Reaumuria songarica were spatially positive associations at small scales with the independent null model, while A. aphylla and H. ammodendron, A. aphylla and R. songarica, R. songarica and N. roborowskii species pairs exhibited negative associations at small or moderate scales (20–60 m) in our study. The random labeling null model showed that dead standing plants of A. aphylla were largely determined by the combined effects of intra- and interspecific competition. In addition, the results also indicated that the two main factors of habitat heterogeneity and sandy desertification play important roles in determining spatial distribution patterns and associations of woody species in the desert–oasis ecotone of South Junggar Basin. Thus, the differences of species features in spatial patterns and associations should be paid more attention when planning afforestation and developing conservation strategies.     

梭梭幼苗的存活与地上地下生长的关系

近几十年来,全球气候变化以及人类活动的加剧,导致古尔班通古特南缘荒漠地区的降水与地下水位发生显著的改变,这些改变必然导致荒漠植物用水策略的适应性变化。以古尔班通古特沙漠南缘原始沙漠中建群种梭梭的1年生幼苗为研究对象,对气象因子、土壤含水率、梭梭幼苗死亡率、地上地下高度(深度)、面积、生物量状况进行了全生长期的连续监测,以期探明1年生梭梭的生长、生存规律。结果表明:梭梭幼苗在土壤水分较为充沛的4—6月生长迅速,但随着土壤水分的消耗,7月地上地下部分都出现了不同程度的萎缩,在8月又恢复生长。在全年生长期中,幼苗死亡率基本呈现逐月下降的趋势。这说明在干旱来临前,梭梭幼苗快速生长以抢占更多资源;当遭遇干旱时,幼苗通过同化枝凋落有效的维持了根系供水与地上部分需水之间的平衡,保证了存活同化器官的光合能力,从而降低了死亡率。同时,幼苗以牺牲地上部分生长为代价将更多的光合产物转向根系,使得幼苗能够获得更多的水分保证其生长、生存。     

Effects of Sand Dune Stabilization on the Spatial Pattern of Artemisia ordosica Population in Mu Us Desert,Northwest China

Vegetation patterns are strongly influenced by sand mobility in desert ecosystems. However, little is known about the spatial patterns of Artemisia ordosica, a dominant shrub in the Mu Us desert of Northwest China, in relation to sand fixation. The aim of this study was to investigate and contrast the effects of sand dune stabilization on the population and spatial distribution of this desert shrub. Spatial autocorrelation, semi-variance analysis, and point-pattern analysis were used jointly in this study to investigate the spatial patterns of A. ordosica populations on dunes in Yanchi County of Ningxia, China. The results showed that the spatial autocorrelation and spatial heterogeneity declined gradually, and the distance between the clustered individuals shortened following sand dune fixation. Seedlings were more aggregated than adults in all stage of dune stabilization, and both were more aggregated on shifting sand dunes separately. Spatial associations of the seedlings with the adults were mostly positive at distances of 0–5 m in shifting sand dunes, and the spatial association changed from positive to neutral in semi-fixed sand dunes. The seedlings were spaced in an almost random pattern around the adults, and their distances from the adults did not seem to affect their locations in semi-fixed sand dunes. Furthermore, spatial associations of the seedlings with the adults were negative in the fixed sand dune. These findings demonstrate that sand stabilization is an important factor affecting the spatial patterns of A. ordosica populations in the Mu Us desert. These findings suggest that, strong association between individuals may be the mechanism to explain the spatial pattern formation at preliminary stage of dune fixation. Sand dune stabilization can change the spatial pattern of shrub population by weakening the spatial association between native shrub individuals, which may affect the development direction of desert shrubs.     

新疆典型荒漠区单食性天花吉丁虫磷元素含量对环境的响应

磷是生态系统中重要的元素,驱动着生态系统的食物链及其相关的生态过程.沙漠生态系统P元素相对亏缺,了解该地区P元素对生物种群过程的影响及对生物多样性的保护有重要价值.通过定期监测土壤-植物(梭梭Haloxylon ammodendron)和昆虫(天花吉丁虫Julodis varioloris Pall)磷元素变化(磷含量及其RNA),分析土壤-植物-昆虫之间P元素的关系,结果表明:梭梭叶片中的C/P与土壤中有效P呈负相关,吉丁虫体内P和RNA与梭梭叶片中C/P呈负相关,与土壤中有效P含量呈正相关.吉丁虫中P与RNA含量直接受梭梭叶片中C/P影响,间接受土壤有效P影响,土壤和植物间P元素动力学可能是驱动天花吉丁虫种群变化的重要因素.自然条件下天花吉丁虫种群数量与其体内RNA含量变化一致,表明天花吉丁虫种群动态变化可以通过自然环境中磷元素的变化来评估,这可能是一个从微观角度研究昆虫种群变化的新方法.     

地下水埋深和季节性干旱对古尔班通古特沙漠南缘梭梭生理和生长的影响

干旱区因降水稀少,地下水成为荒漠植被重要且稳定的水源。选取古尔班通古特沙漠南缘建群种植物梭梭（Haloxylon ammodendron）为研究对象,通过测量不同地下水埋深（3.45、9.08、10.47、13.27 m和15.91 m）下生长季前期和后期同化枝生理生化指标（黎明水势、正午水势、含水量、氯离子、钠离子、脯氨酸和非结构性碳水化合物）和生长与形态特征（生长速率和胡伯尔值）,旨在认识荒漠植物对地下水埋深增加和季节性干旱的响应特征和调节适应机制。结果表明：（1）梭梭应对地下水埋深变化的生理调节对策,是采取先降低后升高黎明前同化枝水势、降低新枝形成期同化枝生长速率、增大胡伯尔值和积累非结构性碳水化合物的策略;（2）梭梭应对生长季大气干旱的生理调节对策,是通过降低黎明前同化枝水势、维持较高胡伯尔值、积累钠离子和消耗淀粉抵御季节性干旱;（3）在大气干旱与地下水水文干旱交互作用下,梭梭是采取降低正午同化枝水势、维持较高的同化枝含水量和积累可溶性糖的生态策略。综上所述,梭梭在响应地下水水文干旱和季节性大气干旱的生理特征间存在差异。研究结果丰富了水文和大气干旱对梭梭生理和生长影响的认知,可以为基于地下水资源管理的干旱区荒漠植被保育提供参考。     

Dormancy cycling and persistence of seeds in soil of a cold desert halophyte shrub

Background and Aims

Formation of seed banks and dormancy cycling are well known in annual species, but not in woody species. In this study it was hypothesized that the long-lived halophytic cold desert shrub Kalidium gracile has a seed bank and dormancy cycling, which help restrict germination to a favourable time for seedling survival.

Methods

Fresh seeds were buried in November 2009 and exhumed and tested for germination monthly from May 2010 to December 2011 over a range of temperatures and salinities. Germination recovery and viability were determined after exposure to salinity and water stress. Seedling emergence and dynamics of the soil seed bank were investigated in the field.

Key Results

Seeds of K. gracile had a soil seed bank of 7030 seeds m⁻² at the beginning of the growing season. About 72 % of the seeds were depleted from the soil seed bank during a growing season, and only 1·4 % of them gave rise to seedlings that germinated early enough to reach a stage of growth at which they could survive to overwinter. About 28 % of the seeds became part of a persistent soil seed bank. Buried seeds exhibited an annual non-dormancy/conditional dormancy (ND/CD) cycle, and germination varied in sensitivity to salinity during the cycle. Dormancy cycling is coordinated with seasonal environmental conditions in such a way that the seeds germinate in summer, when there is sufficient precipitation for seedling establishment.

Conclusions

Kalidium gracile has three life history traits that help ensure persistence at a site: a polycarpic perennial life cycle, a persistent seed bank and dormancy cycling. The annual ND/CD cycle in seeds of K. gracile contributes to seedling establishment of this species in the unpredictable desert environment and to maintenance of a persistent soil seed bank. This is the first report of a seed dormancy cycle in a cold desert shrub.