马尾松人工林近自然化改造对植物自然更新及物种多样性的影响

中国人工林面积居世界第一位,而马尾松是中国人工林面积较大的树种之一,广泛分布于中国的亚热带区域。马尾松适应能力强,耐干旱、瘠薄,是南方低山丘陵区群落演替的先锋树种,也是荒山绿化造林的主要树种,马尾松人工林对生态防护、生态治理有着重大的意义。但是,绝大部分马尾松人工林为人工纯林,生态系统比较脆弱,生态服务功能较差。人工林的近自然改造对于增加林地生物多样性,提升人工林的生态服务功能具有重要意义。2005年,对中国林业科学院热带林业试验中心1993年造林的马尾松人工林进行4种不同强度(50%、40%、30%、20%)间伐后,套种大叶栎(Castanopsis fissa)、米老排(Mytilaria laosensis)、润楠(Machilus pingii)、红锥(C. hystrix)4个乡土阔叶树种,各种套种密度皆为120株/hm²。分别于间伐前(2004年)及2010年对群落生物多样性及人工套种树种生态情况进行调查,结果表明:(1)间伐处理后,自然更新至乔木层的物种种类和数量都有显著的增加,600 m²的样方中,物种数由(2.75±2.56)种增加到(11.17±4.32)种,个体数由(5.75±4.31)株增加到(32.17±19.09)株,群落中乔木亚层的优势种变化不大,主要有南酸枣(Choerospondias axillaris)、水锦树(Wendlandia uvariifolia),枫香(Liquidambar formosana)、破布木(Cordia dichotoma)、白背桐(Mallotus paniculatus)等。新增加到乔木层的物种大都为之前群落中灌木层的种类,主要有三桠苦(Evodia lepta)、鸭脚木(Schefflera minutistellata)、白花龙(Styrax faberi)、中平树(Macaranga denticulata)、黄毛榕(Ficus esquiroliana)、华南毛柃(Eurya ciliata)、罗浮柿(Diospyros morrisiana)、猴耳环(Pithecellobium clypearia)、木姜子(Litsea pungens)、毛黄肉楠(Actinodaphne pilosa)等。(2)间伐处理前,600 m²样方中出现的灌草种类数量为(24.63±4.24)种,间伐处理后,600 m²样方中出现的灌草种类数量为(27.58±3.80)种,不同间伐强度处理后林下灌草的优势种与间伐前大致相同,灌木层优势种为三桠苦,草本层优势种为弓果黍(Cyrtococcum patens)。不同间伐强度处理林分间,灌木层和草本层的物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数均无显著差异,且与间伐前林分也无显著差异。(3)间伐促进了4个乡土树种幼树的生长,随着间伐强度的增加,大叶栎、红锥幼树的高度和胸径显著增长;50%的间伐强度的林分中,阔叶树种幼树的长势要显著好于其他间伐强度,50%的间伐强度最有利于马尾松林下套种的阔叶树种生长。(4)在马尾松林下套种的4个阔叶树种幼树的初期生长有明显差异。总体而言,大叶栎与米老排幼树的早期生长速率要明显高于红锥和润楠。     

AM真菌在植物病虫害生物防治中的作用机制

丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizae,AM)真菌是一类广泛分布于土壤生态系统中的有益微生物,能与大约80%的陆生高等植物形成共生体。由土传病原物侵染引起的土传病害被植物病理学界认定为最难防治的病害之一。研究表明,AM真菌能够拮抗由真菌、线虫、细菌等病原体引起的土传性植物病害,诱导宿主植物增强对病虫害的耐/抗病性。当前,利用AM真菌开展病虫害的生物防治已经引起生态学家和植物病理学家的广泛关注。基于此,围绕AM真菌在植物病虫害生物防治中的最新研究进展,从AM真菌改变植物根系形态结构、调节次生代谢产物的合成、改善植物根际微环境、与病原微生物直接竞争入侵位点和营养分配、诱导植株体内抗病防御体系的形成等角度,探究AM真菌在植物病虫害防治中的作用机理,以期为利用AM真菌开展植物病虫害的生物防治提供理论依据,并对本领域未来的发展方向和应用前景进行展望。     

蒙古栎、白桦根系分解及养分动态

采用埋袋法对蒙古栎(Quercus mongolica)、白桦(Betula platyphylla)两个树种粗根(>10 mm)、中粗根(5—10 mm)、中根(2—5 mm)和细根(<2 mm)的分解速率和养分动态进行研究。结果表明,根系的重量保持率随时间增加呈下降趋势,这种趋势可用Olson指数衰减模型来拟合,即:Xt/X0=e-kt(t为分解时间,X0为根系初始干重,Xt为分解t时间的残留干重,k为年分解系数),通过拟合计算出年分解系数k。在本研究中,蒙古栎粗根、中粗根、中根、细根的年分解系数分别为:0.2928、0.2562、0.2928、0.3660;白桦依次分别为:0.2196、0.3294、0.3660、0.4392,基本呈现随直径增加分解速率减小的趋势。根系分解过程中,两树种各径级均是N浓度增加,可溶性糖浓度减小。在根系分解的不同时期两树种各径级N表现出不同程度的释放或富集,没有明显的规律性;可溶性糖却一直处于释放状态。分解1a时间,蒙古栎各径级根系表现为释放N元素;白桦表现为细根和中根释放N元素,中粗根和粗根富集N元素。蒙古栎、白桦细根和中根可溶性糖的释放率达90%以上,中粗根和粗根的释放率达80%以上。     

施氮对木荷3个种源幼苗根系发育和氮磷效率的影响

以浙北、闽北和赣南3个木荷有代表性的种源作为试验材料,通过人工控制施氮来研究氮沉降对林地贫瘠土壤上木荷幼苗生长和氮磷效率的影响.实验分为4个处理组,分别人工喷施NH4NO3溶液0、50、100和200 kg N hm-2·a-1.结果表明:氮沉降对木荷幼苗生长产生了不同程度的促进作用.木荷幼苗根系干物质重、总长、平均直径、根总表面积和总体积增加了33％-73％,其中＞0.5mm直径的根系生长最为显著,根系呈粗壮舒张型.随氮水平的提高,氮磷吸收效率与根系总长、根系体积、根系平均直径和总表面积相关性增强.在中氮水平下,木荷幼苗根系氮吸收效率受＞0.5mm根长的作用显著,而磷吸收效率与≤0.5mm,0.5-1.0mm和≥1.0mm 3种直径根系根长均显著相关.木荷种源间差异显著,福建建瓯种源根系发达,氮磷的利用效率更高,低氮水平对其根系生长促进作用显著;浙江杭州种源在低氮水平下,地上部分生长促进作用显著,苗高和地径较对照分别增长34％和26％,而根系生长发育迟缓,对氮素响应迟钝;低氮促进江西信丰种源整体增长,但随氮水平提高,地下部生长抑制加强.     

基于Holdridge和CCA分析的中国生态地理分区的比较

在前人工作基础上,对中国自然地理要素与生态地理区域的关系进行了综合分析,采用全国地形、土壤、气候、植被及遥感植被指数等数据,综合分析中国范围生态地理区域的分异规律,制订了生态地理分区的初步方案,并建立了相应的地理信息系统.基于Holdridge模型和CCA分析划分中国生态地理分区,建立了分区的指标体系,得到中国生态分区的大致界线,初步总结了各生态地理分区的地形、植被、气候等综合自然地理特征,完成对中国区域生态地理分区的划分.基于CCA分析的生态地理的分区,不仅结合自然区划和生态地理两种方法,而且加入了生态群落和遥感数据的综合应用.结果显示,由于受到模型适用性及数据误差的原因,基于CCA分析的结果比Holdridge模型的结果更合理一些.     

10种棘豆属植物的trnL-F序列及其分子系统学研究

选择内蒙古27个样地采集的10种棘豆属植物54个单株,提取样品的基因组DNA,对其叶绿体trnL-F序列进行扩增、测序,所得序列利用ClustalX软件进行对位排列,并用MEGA5.0软件采用最大似然法构建系统发育树,以探讨棘豆属的种间关系与系统进化.结果显示:(1)10种棘豆属trnL-F的变异位点54个,信息位点46个,种间碱基差异百分率为1.9％,GC含量变化范围在30.69％～31.50％之间.(2)棘豆属与黄芪属各为一支,自展支持率达99％,支持棘豆属植物为单系起源.(3)系统树中小花棘豆的样本自成一支,为相对独立进化;多叶棘豆、砂珍棘豆和黄毛棘豆的样本相互混杂,表明亲缘关系很近,从而支持《内蒙古植物志》将三者归入真棘豆亚属轮叶棘豆组的观点.(4)刺叶柄棘豆的样本不同样地形成2个分支,对其亚属水平上的分类需进一步探讨.(5)缘毛棘豆与阴山棘豆的样本聚成一支,支持将二者归入矮生棘豆组.研究表明,trnL-F序列可为棘豆属下种间系统发育关系研究提供分子证据.     

石羊河下游民勤绿洲退耕地植被自然演替特征及物种多样性分析

采用重要值、Margalef物种丰富度指数、Shannon-wiener和Simpson多样性指数、Pielou和Alatalo均匀度指数对石羊河下游民勤绿洲不同年限退耕地自然恢复的植物群落进行了研究。结果表明:(1)石羊河下游民勤绿洲退耕地在50a自然恢复过程中共出现植物34种,14科,其中灌木6种,草本28种,分别占总物种数的17.65%和82.35%;藜科(8种)、禾本科(6种)、蒺藜科(4种)植物占总物种数的52.94%。(2)研究区退耕后50a植物群落演替经历为:田旋花→藜→苦苣菜→骆驼蒿→骆驼蓬→盐生草→黑果枸杞→红砂→盐爪爪的演替过程。(3)群落物种丰富度和多样性指数均随退耕时间的延长而呈现出波动式下降的变化趋势,而均匀度指数则呈现出在退耕初期(1～5a)先下降然后呈波动式上升的变化趋势。研究表明,随着退耕年限的增加,群落物种组成逐渐减少,植物群落演替向前发展的大致经历分为4个阶段:退耕1～5a为一年生草本和宿根植物迅速恢复阶段,退耕5～15a为一年生草本植物向多年生草本演替阶段,退耕15～30a为多年生草本向多年生灌木演替阶段,退耕30～50a为多年生灌木植物稳定阶段。     

卤虫投喂下长吻(鱼危)仔稚鱼消化酶发育和口宽变化的研究

采用酶学和形态学测定方法, 研究在投喂卤虫条件下长吻(鱼危)仔鱼4种主要消化酶: 胃蛋白酶、胰蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性变化以及长吻(鱼危)仔鱼口宽、全长变化。实验共进行13d, 实验结果表明: (1)长吻(鱼危)仔鱼全长、口宽的发育与其日龄表现出明显的线性正相关(R_TL²=0.974, R_MW²=0.964)。口宽与全长比值(MW/TL)在仔鱼开口后急剧下降, 并自7日龄开始维持在0.07—0.08, 口宽和全长处于同步发育期并表现出明显的相关性(R²=0.948), 说明7日龄(/h, days post hatching)后口宽和全长处于同步发育期, 标志仔鱼转食的开始。(2)长吻(鱼危)仔鱼初次开口时即可检测出四种消化酶的活性。5—7/h时胰蛋白酶显著高于初孵仔鱼, 与此时仔鱼开始开口摄食的行为相一致。胃蛋白酶、脂肪酶活性在仔鱼孵化后第7天即开口的第3天, 淀粉酶活性在孵化后第6天, 显著高于初次孵化出来的仔鱼。8—13/h时, 胃蛋白酶、胰蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性均在较高水平平稳的波动, 标志着消化道发育逐渐健全。     

东海竹筴鱼的食性

以2008年5月、8月、11月和2009年2月东海灯光围网采集到的453条东海竹筴鱼为研究对象,对其胃含物进行分析,应用K-W非参数检验、卡方检验、聚类分析等方法,对不同季节和发育阶段条件下东海竹筴鱼的食性进行研究.结果表明: 东海竹筴鱼的饵料生物有124种(包括未鉴定种),浮游甲壳类和小型鱼类为其主要饵料类群.优势饵料生物依次是麦氏犀鳕(IRI%=39.2%)、长尾类糠虾幼体(IRI%=18.4%)、短尾类大眼幼体(IRI%=7.6%)和太平洋磷虾(IRI%=6.6%)等.季节和叉长对东海竹筴鱼的摄食强度均有显著影响(P<0.01),东海竹筴鱼春季摄食强度最高,而冬季最低;叉长140～159 mm的竹筴鱼摄食强度最高,叉长45~99 mm的幼鱼的摄食强度较高,其余叉长的鱼摄食强度相对较低.聚类分析结果表明,叉长100 mm是东海竹筴鱼摄食取向的拐点.东海竹筴鱼四季的平均营养级为3.51,属于低级肉食性鱼类.     

神府东胜煤田弃土弃渣体径流产沙过程的野外试验

采用野外模拟降雨试验方法,研究了神府东胜煤田开采造成的弃土弃渣体产流产沙规律及其减水减沙效益.结果表明： 随降雨强度的增大,弃土弃渣体产流的起始时间呈递减趋势,且差异达几倍至十几倍.弃渣体比弃土体更快到达稳定流速,平均流速大小为弃土体>沙多石少弃渣体>沙少石多弃渣体.弃土弃渣体产流6 min后的径流率达到稳定,与降雨强度呈显著相关.弃土弃渣体侵蚀主要发生在产流开始后的前6 min,弃土体产流后前6 min的平均含沙量是6 min后的0.43～4.27倍,弃渣体为1.43～54.93倍.弃土体和沙多石少弃渣体径流量与降雨强度呈线性函数关系,沙少石多弃渣体呈幂函数关系.弃土体和沙少石多弃渣体的次侵蚀量与降雨强度之间分别呈指数函数和幂函数相关.弃土体侵蚀量与径流量呈线性函数关系.在降雨强度为1.0和1.5 mm·min^-1条件下,弃渣体采用鱼鳞坑及植被防护的产流滞后降雨时间为24 min,减水效益为29.5%～52.9%,减沙效益为85.7%～97.9%.