安徽新安江干流滩涂湿地草本植物区系及物种多样性

以新安江干流(安徽段)滩涂湿地草本植物群落为研究对象,探讨其区系组成及不同江段物种多样性的变化规律.结果表明:(1)该区共有草本被子植物48科、131属、194种(含种下分类单位);以禾本科(Gramineae)、莎草科(Cyperaceae)、菊科(Compositae)和蓼科(Polygonaceae)为优势科;以蓼属(Polygonum)、莎草属(Cyperus)、大戟属(Euphorbia)和蒿属(Artemisia)等为优势属,属的组成相对较为分散,寡种属和单种属占总属数的97.7％;(2)从分布区类型看,科以世界分布占明显优势(43.8％);属的分布区类型以泛热带分布最多(30.5％),其次是世界分布(26.0％),总体上热带成分略多于温带成分(57/40);表明该区草本植物区系地理成分较为复杂,分布区类型多样,具有热带、亚热带与暖温带的多重性质,但以亚热带性质为主;(3)各滩涂湿地植物群落的建群种、优势种及伴生种的种类等组成特征均存在一定差异,狗牙根(Cynodon dactylon)、双穗雀稗(Paspalum distichum)和假俭草(Eremochloa ophiuroides)等为滩涂湿地的主要优势种;江段干流不同流域滩涂湿地草本植物群落的α多样性的变化格局与丰富度指数的变化格局比较一致,总体上呈现逐渐减小的趋势,表现为上游＞中游＞下游;与之相反,植物群落的β多样性——相异性系数和Cody指数总体上呈现上升的格局.这种多样性格局的成因需要进一步分析和探讨.     

广西马山岩溶植被年龄序列的群落特征

石漠化地区是我国西南植被恢复和生态重建的重点和难点地区。通过对马山县岩溶植被年龄序列(石漠、草丛、灌丛、小乔林和成熟林)5个演替阶段15个样地(20 m×50 m)的系统取样调查,研究了停止人为干扰后岩溶植被的更新、演替及群落特征的变化。结果表明:沿石漠、草丛、灌丛、小乔林、成熟林的顺向演替发展,群落各层次的覆盖度存在显著差异(P<0.05),乔木层覆盖度以成熟林最大,灌木层覆盖度以小乔林最高,而草本层覆盖度以灌丛最高;重要值≥10.00的科、属、种最大值出现在小乔林;不同演替阶段群落不同层次的结构明显不同,乔木层的植物密度存在显著差异(P<0.05),以小乔林最高;成熟林灌木层的植物密度显著低于小乔林和草丛(P<0.05),与石漠和灌丛差异不显著(P>0.05);森林阶段草本层的植物密度显著低于灌丛、草丛和石漠(P<0.05);群落的物种丰富度随着顺向演替发展而增加,但不同演替阶段不同层次的丰富度变化不同,草本层的物种丰富度以草丛阶段最大,成熟林最小;灌木层的丰富度以小乔林阶段最大,石漠阶段最小;乔木层的丰富度以小乔林最大,成熟林有所下降;不同演替阶段群落草本层的生态优势度无显著差异(P>0.05),而灌木层和乔木层均存在显著差异(P<0.05)。岩溶植被恢复可分为恶劣物理环境阈值和顶极种缺乏的阈值两个阶段,每一个阶段内由不同功能特征的驱动种和关键种决定着群落的演替方向和速度,越接近演替后期,顶极种越丰富,群落驱动种和关键种向高级、大型和长寿植物发展的趋势越明显。     

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。     

云南苍山火烧迹地不同恢复期地表蜘蛛群落多样性

为了解云南苍山针阔混交林火烧迹地恢复过程地表蜘蛛群落多样性变化,于2009年1月份-2009年12月份,运用陷阱法,以“空间序列代替时间序列”,调查了苍山森林火干扰后不同恢复期样地(火干扰后2、10、18、23、33a和对照样地)地表蜘蛛多样性.研究结果表明,(1)物种组成及相对多度:不同恢复期随着恢复时间的增加优势类群更替趋势明显;(2)多样性:恢复1Oa样地地表蜘蛛群落多度显著大于其他恢复期(P＜0.05),而不同恢复期地表蜘蛛物种多样性却没有显著差异;(3)群落相似性:PCoA相似性分析将地表蜘蛛群落发展过程划分为火烧后2a、火烧后10a和火烧后18-33a 3个阶段;(4)指示物种:西菱头蛛Sibianor sp.1等是阶段1的指示物种,格氏狼蛛Lycosa grahami等是阶段2的指示物种,花蟹蛛Xysticus sp.2等是阶段3的指示物种,弱蛛Leptoneta sp.1等是对照的指示物种.火干扰改变了苍山针阔混交林原有的地表蜘蛛群落多样性;指示物种对生境的选择能够反映出不同恢复阶段地表环境变化;5个不同恢复时期火烧迹地中恢复最久的火烧迹地地表蜘蛛群落仍没有完成恢复,说明云南苍山火迹地地表蜘蛛的恢复需要30a以上.     

贺兰山不同海拔典型植被带土壤微生物多样性

土壤微生物多样性在海拔梯度的分布格局研究近年来受到和植物动物一样的重视程度,但是干旱风沙区微生物多样性在海拔梯度上的多样性分布规律尚未揭示。本研究以处于干旱风沙区的贺兰山不同海拔的六个典型植被带（荒漠草原带、山地旱生灌丛带、温性针叶林带、针阔混交林带、寒温性针叶林带和亚高山草甸带）土壤为研究对象,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯法(FAMEs)系统研究微生物多样性群落特征以及在不同植被带分布规律。结果表明：土壤微生物功能多样性随海拔增加发生变化,且微生物群落结构存在显著差异。Biolog分析显示土壤微生物群落代谢活性依次是：亚高山草甸>寒温性针叶林>针阔混交林>温性针叶林>山地旱生灌丛>荒漠草原,随海拔的升高土壤微生物群落物种丰富度指数（H）和均匀度指数（E）总体上均表现出增大的趋势,差异显著（P＜0.05）;FAMEs分析表明不同海拔的微生物区系发生了一定程度的变化,寒温性针叶林土壤微生物磷酸脂肪酸生物标记的数量和种类均最高,且细菌、真菌特征脂肪酸相对含量也最高;土壤微生物群落结构多样性次序是：寒温性针叶林带>针阔混交林带>温性针叶林带>亚高山草甸>山地旱生灌丛>荒漠草原。本研究结果表明贺兰山海拔梯度的微生物多样性分布规律不同于已有的植物多样性“中部膨胀”研究结果,这说明在高海拔地区有更多的适合该生境的微生物存在,这对维持干旱风沙区的生态系统功能稳定性具有重要意义。     

我国特有植物青檀遗传结构的ISSR分析

青檀是我国特有的第三纪残遗植物,是宣纸纤维来源的重要原材料,现已被列入国家Ⅲ级保护植物。采用简单序列重复区间扩增多态性(ISSR)标记技术,对采自27个地理种群的628个青檀个体的遗传多样性和遗传结构进行了检测。8对引物共得到66个清晰的扩增位点,其中多态性位点63个,多态性位点百分率为95.45%。分析结果表明,青檀在物种水平上具有很高的遗传多样性(PPB=95.45%、Ao=1.9545、Ae=1.5729、He=0.3335、I=0.4980、Hb=0.3437)。在种群水平上的遗传多样性(PPB=69.98%、Ao=1.6998、Ae=1.4449、He=0.2561、I=0.3793、Hb=0.2656)和种群间遗传分化水平(Gst=0.23,Ф_ST=0.25)均处于中等水平。华北地区(30°-42°N)和华南地区(22°-30° N)青檀的遗传多样性和遗传结构的差异并不显著。古老的起源历史、较广的分布范围、异交的繁育系统、风媒种子、长命的生活史以及华南和华北地形和植被的差异可能是导致青檀目前遗传格局的主要原因。结合叶绿体序列(cpDNA)序列的遗传结构特征对青檀的保护策略进行了探讨。     

基于光谱特征变量的湿地典型植物生态类型识别方法——以北京野鸭湖湿地为例

光谱特征变量的选择对于湿地植被识别的精度和效率有着直接的影响作用.以华北地区典型的淡水湿地——野鸭湖湿地为研究区,采用Field Spec 3野外高光谱辐射仪,获取了野鸭湖典型湿地植物的冠层光谱.以野外高光谱数据为基础,首先利用一阶导数与包络线去除的方法,分析和对比不同植物生态类型的光谱特征,选定了用于识别植物生态类型的光谱特征变量,选定的8个光谱特征变量为红边位置WP_r、红边幅值Dr、绿峰位置WP_g、绿峰幅值Rg、510 nm附近的吸收深度DEP-510和吸收面积AREA-510、675 nm附近的吸收深度DEP-675和吸收面积AREA-675.其中,7种植物生态类型的一阶导数光谱特征差异较小,吸收特征差异性相对较大.除WP_r和WP _g外,沉水植物Rg和Dr平均值最低,湿生植物的Rg平均值最高,达到0.164,栽培植物的Dr平均值最高,达到0.012.7种植物生态类型在675 nm附近的DEP-675和AREA-675均高于510 nm附近的DEP-510与AREA-510,除去栽培植物,随着水分梯度的变化,其他6种植物生态类型的吸收深度和吸收面积都表现出先升高后降低的趋势.然后利用单因素方差分析(One-way ANOVA)验证了所选光谱特征变量的区分度,在P≤0.01的置信水平下,选取的8个光谱特征变量都能够较好的区分7种植物生态类型,区分度的最小值为13,最大值为18,并且吸收特征参数的区分度优于一阶导数参数.最后应用非线性的反向传播人工神经网络(BP-ANN)与线性判别分析(FLDA)的类型识别方法,利用选定的8个光谱特征变量进行湿地植物生态类型识别,取得了较好的识别精度,两种方法的总分类精度分别达到85.5％和87.98％.单因素方差分析(One-way ANOVA)和不同分类器的分类精度表明,所选的8个光谱特征变量具有一定的普适性和可靠性.     

铜尾矿废弃地土壤动物多样性特征

土壤动物的恢复、群落演替及其多样性对于铜尾矿废弃地的生态重建具有重要意义.为了解铜尾矿废弃地土壤动物群落多样性特征,在铜陵市铜尾矿区设置4个样地23采样点,共捕获土壤动物4622只个体,隶属5门10纲18目29类.结果表明,铜尾矿自然废弃地与其对照组土壤动物多样性差异明显,自然废弃地土壤动物丰富度指数d、大型土壤动物密度、中小型土壤动物密度、多样性指数H'和D·G指数均小于其对照组且存在显著差异.而复垦废弃地中小型土壤动物密度和D·G指数小于其对照组且存在显著差异,多样性指数H'大于其对照组且差异极显著,其他土壤动物群落指标与其对照组均无显著差异.相似系数q表明,外围林地间土壤动物群落相似性最大,其次是复垦废弃地与外围林地间,自然废弃地与其它3个样地间相似性最小.从垂直分层来看,复垦废弃地土壤动物表聚性强于自然废弃地,尾矿废弃地表聚性强于外围林地.灰色关联分析表明,铜尾矿区土壤理化性质与土壤动物群落结构指标关系密切,其中最重要的因素是土壤含水量和总钾含量,重金属全镉含量也不容忽视,植被因素和土壤全铜含量对土壤动物的影响相对较小.由此可见,土壤含水量、土壤基质的优劣、土壤有机质与营养元素的含量等因素限制了铜尾矿废弃地土壤动物的恢复与重建,而这些因素的改善主要归功于尾矿废弃地的土地复垦和作物种植.所以,尾矿废弃地的复垦与利用有利于土壤动物的恢复与重建.     

潮虫消耗木本植物凋落物的可选择性试验

近年来,越来越多的学者关注外来植物入侵对土壤生态功能的影响效应及其相应反馈机制的探索与研究,然而本地原生土壤生物群落对不同入侵程度下的外来植物种以及本地原生植物种之间是否存在消耗差异却尚不明了.通过等足目潮虫的选择性喂养试验来测试10个本地种、5个非入侵性外来种和5个强入侵性外来种之间的适口性差异,试图求证外来植物的入侵性是否与植物落叶被消耗率呈现必然联系.数据分析结果显示潮虫对本地种、非入侵性外来种和入侵性外来种的消耗并无显著差异;而潮虫对不同生活型下木本植物的取食却存在显著差异,即灌木消耗率显著高于乔木.其次,通过植物初始性状指标(包括木质素、纤维素、半纤维素、碳、氮含量)与相应消耗率的相关比较,消耗量总体上与植物凋落物的氮含量呈正相关关系(R2 =0.358).由此,研究结论强调植物落叶的降解速率并不一定与植物入侵性或入侵阶段呈绝对相互关连,但是氮含量,抑或各种形式的植物氮元素成分都可能在一定程度上参与并影响着外来植物的入侵进程.     

茉莉酸对棉花单宁含量和抗虫相关酶活性的诱导效应

以植物生长调节物茉莉酸(Jasmonic acid,JA)为诱导子,以常规棉为研究对象,探讨了外源茉莉酸对棉花幼苗单宁和蛋白酶抑制素以及其它抗虫相关酶活性诱导的浓度依赖性和持久性,讨论了棉花抗虫相关物质的抗虫效果.结果表明,0.01、0.1和1.0 mmol/L茉莉酸都能在2周内诱导棉花单宁和胰蛋白酶抑制素(Proteinase inhibitors,PIs)含量增加,诱导多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)、苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-lyase,PAL)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性升高.对3种浓度茉莉酸的诱导效应进行分析表明,0.1 mmol/L茉莉酸对于诱导PIs、PPO、POD和CAT最有效,0.1和1.0 mmol/L茉莉酸对于诱导棉花单宁和苯丙氨酸解氨酶等效,二者的诱导效应均高于0.01 mmol/L.对茉莉酸诱导抗性的持久性进行分析表明,最佳诱导效应发生的时间各不相同:POD活性在JA处理后第1天最高,随后呈下降趋势,PIs和单宁含量分别在JA处理后第7天和第14天达最大值;JA处理后第1天和第7天的PPO活性无明显差异,但明显高于第14天;JA处理后第7天和第14天的PAL活性无明显差异,但明显高于第1天;JA处理后第1、7和14天棉花叶片的CAT活性均无明显差异.以上结果表明,茉莉酸可通过增加棉叶单宁和PIs含量、提高棉叶PAL、PPO、POD和CAT活性等增强棉花幼苗的抗虫性.