濒危植物秦岭冷杉地理分布和生物生态学特性研究

秦岭冷杉(Abies chensiensis)为中国特有三级保护植物,仅岛屿化分布于陕西、甘肃、四川、河南的秦巴山地和湖北神农架中高山地区,分布海拔1300—2300m。为了对秦岭冷杉种群进行深入研究和有效保护,通过样地调查和相关资料分析,对其地理分布、群落特性、种群特性进行了系统研究。秦岭冷杉群落包含种子植物40科63属102种,可划分成11个地理区系成分,其中温带分布型属占84．21％,热带分布型属占15．79％,温带分布是群落的基本特性。秦岭山区的秦岭冷杉群落可分为5个群丛,基本特点为：生境阴湿;群落郁闭度大,结构复杂;种群个体年龄差异大;天然更新主要发生在保护较好的阴坡林窗地段。秦岭冷杉苗期生长缓慢,在30—70年龄阶段,高生长旺盛;在40—100年龄阶段,胸径生长较快。秦岭冷杉开始结实年龄在30—40年龄阶段,结实间隔期为3—5年。秦岭山区成熟个体平均产球果8个／株,饱满种子56粒／球果。种群更新的关键问题是种子产量低,林下幼苗稀疏,更新缺乏后继资源。种子向幼苗转化率低是生活史中的脆弱环节。在未来经营保护中,应以就地保护为主,通过抚育管理,促进天然更新;丰年应适时采种,就地育苗,扩大人工种群。     

秦岭冷杉球果与种子的形态变异

在秦岭冷杉的天然分布区 ,分别选取核心区和边缘区进行取样 ,比较球果和种子的形态变异。核心区为秦岭地区 ,边缘区选在湖北神农架地区。根据秦岭冷杉分布特征 ,核心区沿海拔高度连续采样 ,边缘区选择两个不同海拔高度的种群 ,分单株采样 ,测量了球果、种子、种鳞、种翅等器官的 15个形态指标。相关分析表明 ,秦岭冷杉球果和种子形态特征 (变化 )与海拔高度显著相关 ,说明海拔因素影响着球果和种子形态变异。比较发现 ,核心区 (即秦岭地区 )的秦岭冷杉球果和种子的绝大部分指标均值显著大于边缘区 (即神农架地区 ) ,说明秦岭冷杉在核心区的生殖生长好于边缘区。相同海拔条件下 ,秦岭冷杉球果和种子形态在地区间差异显著 ,约 85 %的变异来自地区内个体间和个体内 ,说明秦岭冷杉的球果和种子形态特征变化受遗传控制更显著。在边缘区还比较了不同种群间、人工林和天然林在球果和种子形态特征的差异。球果和种子形态在同一地区两个种群间、在人工林与天然林间都有显著差异 ,大部分人工林球果和种子指标均值和变异幅度大于天然林 ,表明通过人为经营可以改善秦岭冷杉的一些生殖性状     

濒危植物秦岭冷杉结实特性的研究

秦岭冷杉 (Abieschensiensis) 是松科冷杉属常绿乔木, 为我国特有珍稀濒危植物。该文在秦岭冷杉分布最为集中的秦岭地区分高、低 2个海拔高度采集当年球果和种子, 通过野外观察、室内实验和对比分析, 研究秦岭冷杉的结实特征以及球果和种子的基本性状, 并探讨这些特征在不同海拔高度的差异。结果表明, 与冷杉属其它树种相比, 秦岭冷杉球果和种子较大、单果种子数较多, 但空粒多、饱满度低。自然状况下饱满度为 12.0 %, 人工目视分选后饱满度 2 1.6 %, 风选后可达到 38.1%, 其余种子大部分为空粒、涩粒, 有少量虫粒。随海拔高度增加, 秦岭冷杉天然群体成龄个体中结实母树比例降低, 结实量减少。秦岭冷杉总体结实母树比例为 5 5 %, 低海拔处结实母树比例较高, 为 76 %, 高海拔结实母树比例为 34%。秦岭冷杉单株母树的平均结实量为 113个, 结实量小于 10 0个的母树占 6 4.5 %, 其中 5 0 %的母树结实量在 5 0~ 10 0个, 结实量在 10 0~ 2 0 0个的占 16.1%, 2 0 0个以上的占 19.4 %。 2 0 0个以上球果的个体均生长在低海拔区间, 高海拔处结实量多在 10 0个以下。方差分析表明, 两个海拔高度间球果和种子特征差异是显著的, 绝大部分球果和种子性状指标的平均值在低海拔处大于高海拔处。因此, 从结实特性以及球果和种子的特征来看, 低海拔处秦岭冷杉生殖生长好于高海拔处。     

濒危植物秦岭冷杉种群数量动态

为了对濒危植物秦岭冷杉种群数量动态评价和预测,通过样地调查和数据统计,研究了秦岭冷杉种群的年龄结构、静态生命表及其与环境因子关系,运用时间序列模型预测了种群数量动态.结果表明,多数秦岭冷杉种群幼龄级个体数较少,中老龄个体数量较大,呈衰退趋势.仅处于低海拔地区的秦岭冷杉-木蓝-苔草群丛中的种群(D种群)由于立地条件较好,幼龄级个体数量相对丰富,种群稳定.不同秦岭冷杉种群生命表和存活曲线的分析表明,尽管生境条件差异,但存活曲线基本接近DeeveyⅢ型;不同种群偏离典型存活曲线的程度与幼苗缺乏程度有关,一般Ⅲ～Ⅴ龄级死亡率较高.时间序列分析表明,在未来20、40和80年中,不同秦岭冷杉种群均会呈现老龄级株数先增后减的趋势,种群稳定性长期维持困难.对影响秦岭冷杉种群增长的10个环境因子通过主成分分析(PCA)发现,乔木层盖度、土壤有机质含量和空气湿度对种群发挥有利影响,而人为干扰和光照强度对秦岭冷杉种群增长发挥不利影响.应充分利用秦岭冷杉性喜荫、耐寒、种子活力较强的特点,加强现有林分就地保护,重点是具有结实能力的中老龄个体;在阴坡地带,对林下灌木比较密集的群丛,通过砍灌、清理林下活地被物等抚育措施,为幼苗发育创造良好的环境条件;就地采种育苗,扩大人工种群.     

巴山冷杉的种实特性及其种子萌发力

对我国特有树种巴山冷杉(Abies fargesi)的球果长、球果宽、球果重量、单果出种量等球果特征和种子长、种子宽、种子厚和种子重等种子特性进行了分析,通过发芽实验测定了种子萌发能力.结果表明,巴山冷杉球果平均长5.37±0.75cm,球果宽3.01±0.32cm,球果重量18.93±6.06g,单果出种量59-567粒,种子长1.08-8.68mm,种子宽1.16-6.42mm,种子厚0.6-3.48mm,千粒重7.30g.各项球果特征指标和种子特征指标在种群内和种群间均存在显著差异,单果出种量在不同种群的频数分布格局不同.不同母树的种子发芽率和发芽势不等,且萌发速率也不相同.巴山冷杉种子败育率高,参试种子的空粒率75.79%.     

太白红杉种实数量特征

太白红杉 (Larixchinensis) 是仅分布于我国陕西秦岭境内的国家二级保护植物, 研究其生殖规律将有助于加深对其濒危原因的认识。该文用单因素方差分析的方法研究了太白红杉种实数量特征, 并用Pearson相关系数检验了不同环境条件下的变化及其与环境因子和植株生长状况的关系, 结果表明种实数量特征在不同环境条件下差异明显, 太白山国家森林公园单株种子产量最高 ;长安光头山平均每株产生的种子总重、球果总重和球果平均重量最重, 平均每株球果数目和每球果种子数也是最多。多重比较表明牛背梁种群太白红杉种子千粒重最重。其中球果的种子数在小种群中较多 ;每株的种子总重量、球果平均重和球果总重在小种群中较重。太白红杉种实数量特征与海拔、坡度和坡向呈负相关, 与植株年龄呈正相关, 球果的种子数目与年均温呈正相关 (p <0.0 5 ), 而与一月均温呈负相关 (p <0.0 5 ) 。种子大小与种子总数呈弱正相关, 种子大小和数目间不存在权衡 (Trade-ff) 。     

濒危植物秦岭冷杉群落数量特征及其动态

对石人山自然保护区秦岭冷杉群落特征和动态进行了研究,结果表明:秦岭冷杉群落共有种子植物61种,分属27科40属,群落垂直结构简单,可分为乔木层、灌木层和草本层。秦岭冷杉和华山松种群大、中胸径的个体占绝对优势,幼苗、幼树较少,属于衰退种群;湖北花楸小、中胸径的个体占优势,属于进展种群。通过聚类分析,将秦岭冷杉群落分为5个群丛类型:①秦岭冷杉 湖北花楸-山刺玫-结缕草群丛;②秦岭冷杉 华山松-秀雅杜鹃-藜芦群丛;③秦岭冷杉 血皮槭-黄刺玫-野菊群丛;④秦岭冷杉 华山松-箭竹-牛蒡群丛;⑤秦岭冷杉 锐齿栎-箭竹-水芹群丛。5个群丛类型均处于动态变化中,种群恢复应实行就地保护,减少人为干扰,促进天然更新。     

贡嘎山不同林龄峨眉冷杉种子雨及土壤种子库

本文采用种子雨收集器、土壤种子库筛选、室内萌发实验及野外实地调查等手段,研究了贡嘎山海螺沟内不同林龄和海拔分布上下界限的6个峨眉冷杉(Abies fabri)林的土壤种子库、种子雨的组成和时空分布特征.结果表明:土壤种子库分布随土壤深度增加而减少,主要集中在凋落物层;在同一海拔,随着林龄增加,土壤种子库和种子雨大小先增加再降低,成熟林达到最大值,且其完整种子比例最高,整体质量最好;不同海拔,林龄相近的成熟林调查结果显示,海拔分布上下界限的峨眉冷杉林土壤种子库和种子雨显著小于海拔分布中段的成熟林,这可能与海拔引起的水热条件差异有关;峨眉冷杉林的最佳结实阶段在成熟林,其种子质量好,且散布后在林下保存得最好;树种生物学特性和林下微生境可能是主要原因.     

濒危植物香果树武夷山种群分布格局的分形分析

应用计盒维数对武夷山4个群落类型16个样地的香果树种群进行分形特征分析,结果显示:(1)香果树种群计盒维数值相对较低(0.872 3～1.629 2),种群扩展能力较弱.(2)不同群落类型的香果树种群间分形特征差异明显,而同一类型内部各样地间差异较小.香果树种群计盒维数由高到低依次为香果树纯林、阔叶林、毛竹林和针阔混交林,表明不同群落中其个体分布的非均匀性存在较大差异.(3)香果树计盒维数随海拔的升高呈现先升后降的趋势,而拐点尺度与之相反,随海拔升高呈现先降后升的趋势.(4)对更新差的香果树现有林分加强就地保护,重点是具有结实能力的个体;对盖度大的乔木层和林下灌木层通过间伐、清理林下活地被物等抚育措施,为种子萌发和幼苗发育创造良好的环境条件;对更新较好的区域,应采取就地采种育苗,扩大人工种群.     

峨眉山冷杉种群研究

依据 5 1个 2 0 m× 2 0 m冷杉乔木层样方和 1 0 2个 4 m× 4 m灌木层样方有关冷杉种群的调查资料和典型区域内冷杉种群的年龄和生长指标的测定 ,对峨眉山冷杉种群配置、重要参数、更新与生长状况进行了研究 ,揭示了当地冷杉种群及其所组成的森林的现状与演替趋势。指出 ,峨眉山冷杉种群的径级配置与海拔高度为主导的环境要素变化相关 ,2 80 0 m以下的冷杉种群缺乏胸径 5～ 2 0 cm的小径个体 ;尤其是在“混交”状的冷杉林下株高小于 5 m的幼龄个体稀少且其年龄与应有的生长量相差甚远 ,由此作者认为该海拔段以下的冷杉种群正面临衰退 ,其构成的冷杉森林正处于退化演替的过程之中 ,并有可能在今后 5 0 a或许更短的时间内显现严重后果。同时 ,本研究表明冷杉主要通过林窗和林缘更新。通过对冷杉 -箭竹 -泥炭藓森林群落中冷杉种群状况的研究 ,阐述了冷杉种群在特定的逆境条件下生殖策略由 K选择向 r选择方向的转化趋势 ,讨论了冷杉种群在泥炭藓发育的局部沼泽化的环境中得以生存的机制 ;本文还就冷杉种群在林内自然更新和迹地更新条件下的胸径生长规律作了比较研究 ,说明密度制约机制对冷杉种群更新具有重要作用 ;并就更新情况相对较好的冷杉 -箭竹 +金顶杜鹃 -草类林、冷杉 -箭竹 -藓类林和冷杉 -峨眉玉山     

Study on reproduction ecology of endangered species Abies chensiensis

Qinling fir, Abies chensiensis, is endemic to China and has been listed in the China Plant Red Data Book as one of the second class conservation plants. It is found scattered only in the forested pockets of the Qinling, Bashan, and Shennongjia Mountains with altitude from 1 300 m to 2200 m in Shaanxi, Gansu, Henan, Sichuan, and Hubei Provinces. To conserve and effectively restore this species and explore its processes of reproduction, the production characteristics of cone and seed yields, seed bank dynamics, and seed germination rates of five Abies chensiensis populations (A, B, C, D, and E, respectively, in the Abies chensiensis-Pinus tabulaeformis-Sinarundinaria nitida-Carex lanceolata association, Abies chensiensis-Quercus aliena var. acutserrata-Litsea pungens-Carex lanceolata association, Abies chensiensis-Betula albo-sinensis-Sinarundinaria nitida-Duchesnea indica association, Abies chensiensis-Indigofera amblyantha-Carex lanceolata association and Abies chensiensis-Pinus tabulaeformis-Smilax stans-Carex lanceolata association) were studied in their natural habitats across 18 plots in the Qinling Mountain area. Experiments were carried out in laboratory and field conditions. The results showed that all the five populations had the potential to produce seeds, and higher yields occurred in the lower and middle altitude areas every three to five years. The majority of cones appeared on the upper and middle crown and the west, south, and east faces of the crown, and the majority of full seed appeared on the middle portion of the cone. The weight per 1000 seeds was 43.2 g, in which 44.8% had growing potential. The germination rate of seeds in the natural forest was 6.1% and the proportion of seeds lost or destroyed in different populations in the natural forest was 93.9%. The germination rate of seeds planted in the nursery was higher than that in the natural forest, and the germination rate in the lower or middle altitude populations was higher than that in the upper altitude populations. The course from seed to seedling was the critical period in the life cycle of A. chensiensis populations under natural conditions. Reproduction courses were influenced positively by an abundant coverage of tree layer, organic material in the soil, thick soil, and a dense population of parent trees, whereas they were influenced negatively by human disturbance and light. In situ conservation of A. chensiensis should be carried out in the future so as to promote expansion of the population. Thinning the shrub layer and grass layer will also help seeds to penetrate the soil, promoting seed germination. The artificial population should be expanded by collecting seeds in the harvest years. Fast-growing and high-yield plantations should be developed on cloudy slopes at lower or middle altitudes.     

秦岭冷杉群落主要种群生态位研究

基于对秦岭山区濒危植物秦岭冷杉(Abies chensiensis)分布群落的样地调查,采用定量分析的方法,研究了秦岭冷杉群落中主要种群的生态位宽度、生态位相似性比例和生态位重叠,结果表明：（1）分别用Levins和Shannon-weiner两指数测得的主要种群的生态位宽度结果基本一致,即乔木、灌木和草本层中生态位宽度最大的依次为秦岭冷杉、箭竹（Sinarundinaria nitida）和苔草（Carex lanceolata）,秦岭冷杉与生态位宽度值大的种群易形成混交林;（2）生态位宽度较高的两个种群,种对相似性比例一般较高;（3）秦岭冷杉群落中各主要种群之间的生态位重叠程度较低,表明种群对群落环境资源的分享比较充分,群落处于相对稳定状态。     

濒危植物秦岭冷杉种子萌发特性的研究

 秦岭冷杉(Abies chensiensis)为中国特有种,主要分布于中国秦巴山地,现为渐危种,被列为国家二级保护植物。经测定,秦岭冷杉种子千粒重为(33.92±1.01)g,与其它冷杉属的种子比较,其种子千粒重较大。四唑（TTC,1.0 %）染色测种子生活力的结果表明:有生活力的种子占26.00%,空粒占20.50%,涩粒占33.75%,说明秦岭冷杉种子饱满度很差,反映了比较高的种子败育率;染色结果与对比发芽实验的结果很接近,说明用四唑染色来测定秦岭冷杉种子的生活力是较准确的方法。把种子进行0、14、21、28d低温(4℃)层积处理,发现低温层积可以显著提高种子发芽率和发芽势,但是层积21d与28d发芽势没有差异。设置恒温20℃、25℃和变温20～30℃ 3种温度条件下发芽比较,发现最终的发芽率并没有差异,但是发芽势差异显著,恒温25℃达到最大发芽率的90%的时间要比另外两种温度下提前9d,可见25℃是秦岭冷杉种子发芽的适宜温度。光照(8 h·d-1,100μmol·m-2·s-1)和黑暗下种子的最后发芽率差异不显著,但是光照发芽势高,可见光照可以促进秦岭冷杉种子发芽迅速、整齐。实验证明,用砂床做发芽基质与用纸床做发芽基质相比,前者的发芽率和发芽势均比后者高。     

川西亚高山暗针叶林不同恢复阶段红桦、 岷江冷杉土壤种子损耗特征

在川西亚高山米亚罗林区海拔3 100—3 600 m阴坡、半阴坡,以立地条件基本一致的箭竹和藓类林型不同恢复阶段(20—40年生的箭竹-阔叶林、藓类-阔叶林,50年生的箭竹-针阔混交林、藓类-针阔混交林、160—200年生的箭竹-暗针叶老龄林、藓类暗针叶老龄林)的群落为研究对象,于种子成熟散落前(8月)采集土壤样品,应用网筛分选法结合体视显微镜挑选种子,实验室发芽试验法和四唑染色法对种子生活力进行测定,分析了土壤内先锋树种红桦(Betula albo-sinensis)和顶极树种岷江冷杉(Abiesfaxoniana)的残余种子总数、组分及其分布格局;采用样方法调查了红桦和岷江冷杉的1年生幼苗密度。结果表明:1)随着森林的恢复,红桦的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数呈减少的趋势,而岷江冷杉则相反。箭竹林型不同恢复阶段红桦的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数总体上大于藓类林型相应恢复阶段。岷江冷杉的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数、腐烂种子数的最大值均出现在藓类-暗针叶老林龄;2)在阔叶林和针阔混交林阶段,红桦和岷江冷杉的种子组分所占比例最高的分别为腐烂种子和发育不全种子,在暗针叶老龄林阶段,红桦的腐烂种子和空粒种子的比例位居前列,而岷江冷杉的外形完整种子比例最大;3)随着土层深度的增加,红桦和岷江冷杉的外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数均呈减少的趋势。红桦和岷江冷杉不同组分的种子在枯枝落叶层所占地比例在72.85%—94.28%;4)红桦的1年生幼苗密度随着森林的恢复逐渐减小,而岷江冷杉的1年生幼苗密度随着森林的恢复逐渐增大。在8月份,土壤中已经不存在红桦和岷江冷杉有生活力的种子,两种植物的种子只能形成短暂土壤种子库。     

秦岭太白红杉球果与种子特性及其与环境的关系

太白红杉(Larix chinensis)是研究秦岭高山林线与环境因子关系的理想树种, 球果与种子特征易受基因和环境的共同影响, 是决定林线迁移和分布格局的关键因素。应用单因素方差、多重比较分析坡向和居群间的球果与种子差异, 采用变异系数和表型分化系数分析球果与种子特征的变异来源, 运用Pearson相关系数、RDA排序分析球果与种子特征与环境因子的关系。结果表明: (1) 南坡和北坡的球果与种子特征差异不显著, 北坡4个球果与种子特征在不同居群间均存在显著差异(P<0.05), 南坡的球果重和平均种子数在不同居群间差异显著(P<0.05); (2) 南坡的变异系数和表型分化系数均高于北坡; 且南北坡球果与种子特征表型分化系数(Vst)均小于0.5, 说明变异主要存在于种群内, 异质的生境是球果与种子差异的重要因素; (3) 环境因子与太白红杉4个球果与种子特征相关系数的绝对值从大到小依次为: 海拔>土壤速效钾>坡向>pH值>土壤碱解氮>土壤有机质>土壤速效磷>坡度; 海拔与球果与种子特征平均相关性最强(r=-0.475), 是限制太白红杉分布的重要因素。研究表明, 球果与种子差异主要来自太白红杉对环境的响应, 海拔是限制太白红杉分布的重要因素。该研究揭示了林线树种太白红杉分布的限制因素, 为生长抑制假说提供了数据支撑, 也为该物种的保护提供理论依据。     

福建柏开花与结实物候期的研究

福建柏1年2次花期,春花期4—5月,果期当年10月,种子无生活力;秋花期9～10月,果期翌年10月,种子有生活力,有效花期在秋季。开花结实的生物学及物候学特性与适生区的地点、地类、海拔、温度等地理气候因子紧密相关,总体变异规律：秋花期、球果成熟期、种子散落期山区比半山区早,半山区比丘陵区早,高海拔地区比低海拔地区早．发芽率山区〉半山区〉丘陵区。