Genetic biodiversity impacts of silvicultural practices and phenotypic selection in white spruce

Forest-management practices relying on natural and/or artificial regeneration and domestication can significantly affect genetic diversity. The aim of the present study was to determine and compare the genetic diversity of the pristine old-growth, naturally and artificially regenerated and phenotypically selected white spruce, and to determine the genetic-diversity impacts of silvicultural practices. Genetic diversity was determined and compared for 51 random amplified polymorphic DNA (RAPD) loci for the adjacent natural old-growth, naturally regenerated and planted white spruce stands at each of four sites, one oldest plantation and open-pollinated progeny of 30 phenotypic tree-improvement selections of white spruce from Saskatchewan. Each of the 420 white spruce individuals sampled was genetically unique. The old-growth stands had the highest, and the phenotypic selections the lowest, genetic diversity. The genetic diversity of the natural regeneration was comparable to that of the old-growth, whereas the genetic diversity of the plantations was comparable to that of the selections. On average, the genetic diversity of the old-growth and natural regeneration was significantly higher than that of the plantations and selections. The mean percent of loci polymorphic, the number of alleles per locus, the effective number of alleles per locus, heterozygosity, and Shannon’s index was 88.7, 83.8, 72.2 and 66.7; 1.89, 1.84, 1.72 and 1.67; 1.69, 1.62, 1.53 and 1.46; 0.381, 0.349, 0.297 and 0.259; and 0.548, 0.506, 0.431 and 0.381 for the old-growth stands; natural regeneration; plantations; and open-pollinated progeny of selections; respectively. Reduced genetic diversity in the plantations and selections suggest that their genetic base is relatively narrow, and should therefore be broadened in order to maintain genetic diversity, and sustainably manage and conserve white spruce genetic resources. Received: 12 March 1999 / Accepted: 17 March 1999     

福建闽清福建青冈天然林种子雨和种子库

对福建闽清黄楮林自然保护区的福建青冈(Cyclobalanopsis chungii)天然林的种子雨和土壤种子库进行了观测和分析.结果表明,福建青冈种子雨持续2个月,其高峰期在11月下旬～12月上旬,总量为12.44个m~(-2),在种子散布过程中完好种子、虫蛀种子、败育种子、霉烂种子和萌发种子的比例差异明显,其中虫蛀种子是萌发种子的19.44倍.土壤种子库中虫蛀种子占53.79%,与种子雨相比,完好种子和萌发种子数量分别减少2.15个m~(-2)和0.20个m~(-2).土壤种子库种子存活率仅13.51%,动物捕食率达45.90%,说明动物的捕食和搬运是福建青冈种子缺失的原因之一.福建青冈天然林土壤种子库有69种植物种子,但种子数量较少,且分布不均匀,种子库中78.42%种子分布在2～5 cm土层中.福建青冈天然林中实生幼苗少与福建青冈种子本身特性及其生长环境密切相关,福建青冈种子发育成熟后因动物侵扰、虫蛀、霉烂和败育等情况发生,难以在土壤中长期保存,以致福建青冈林分天然更新严重受阻.     

桂林岩溶石山青冈优势种群空间分布格局及关联分析

种群空间分布格局是研究种群特征、种间相互作用以及种群与环境关系的重要手段。青冈(Cyclobalanopsis glauca)是岩溶生态系统顶极群落的建种群，为进一步了解其种群空间分布格局特征，该研究根据样地调查规范对面积为60 m×60 m样地中的木本植物进行空间定位且进行每木调查，并运用点格局方法中的g(r)和L₁₂(r)函数对青冈幼苗(DBH<2 cm)、幼树(2 cm≤DBH<10 cm)和成树(10 cm≤DBH)进行空间分布特征和关联性分析。结果表明：(1)青冈种群的径级结构符合倒“J”型分布。(2)幼苗、幼树和成树在较小尺度上表现为聚集分布，而幼树和成树在中、大尺度上基本表现为随机分布。(3)不同径级个体空间关联性主要表现为幼苗与幼树在0～15 m尺度上呈正相关；幼树与成树在0～10 m尺度上呈不相关，而在10～15 m尺度上呈正相关；幼苗与成树在0～2 m尺度上呈不相关，而在2～15 m尺度上呈正相关。因此，青冈种群的分布格局及其关联性随空间尺度和发育阶段而变化，这是由种群自身的生物学特性、种内种间关系以及环境条件共同作用的结果。该研究...     

桂林岩溶石山青冈群落主要木本植物功能性状变异与关联

研究植物功能性状变异以及不同性状之间的关系, 有助于了解植物对环境的适应策略, 对揭示群落构建和生物多样性维持机制具有重要意义。本研究以桂林岩溶石山青冈群落18种主要木本植物为研究对象, 采用单因素方差分析、混合线性模型以及Pearson相关分析和主成分分析等方法探讨了不同生长型和生活型物种的9个枝、叶功能性状(叶绿素含量、叶片厚度、叶面积、叶干质量、比叶面积、叶干物质含量、叶组织密度、小枝干物质含量和小枝组织密度)的变异与关联。结果表明: (1) 9个功能性状的变异程度不同, 叶面积和叶干质量的种内和种间变异系数最大, 小枝干物质含量和小枝组织密度的种内和种间变异系数最小。(2)在生长型水平上, 乔木、灌木和木质藤本的绝大部分功能性状差异显著。(3)对于不同生活型植物, 除叶面积和比叶面积为落叶植物显著大于常绿植物外, 其余7个功能性状皆为常绿植物显著大于落叶植物。(4)不同生长型和生活型植物功能性状的种内和种间变异大小存在差异, 除部分植物功能性状在一些功能型上表现为种内变异高于种间变异, 其余功能性状的种间变异皆高于种内变异。(5)各功能性状之间关系在个体水平和物种水平大致相同, 但是个体水平上的显著相关比例高于物种水平。研究发现, 植物功能性状的种间变异基本高于种内变异, 但种内变异不容忽略。此外, 不同生长型和生活型物种采取不同的生态策略来适应喀斯特生境。今后的研究应基于个体水平采样并结合环境因子从生长型和生活型等不同功能型角度上深入探究植物功能性状在种内和种间等不同尺度上的变异与关联。     

Multi-stemming strategies of Quercus glauca in an evergreen broad-leaved forest: when and where

多茎干萌生策略可赋予树木抗干扰能力。在山地生境中,树木的多茎干萌生有助于维持土壤稳定性以及森林生态系统功能的稳定性。 但对于多茎干萌生在何时(个体发育阶段偏好)、何地(生境偏好)发生,以及个体发育阶段和生境因子是否存在关联尚不了解。本文基于钱江 源国家公园古田山5 ha亚热带常绿阔叶林监测样地,研究了99个20 m × 20 m样方内常见树种青冈(Quercus glauca)萌生的发生时间与空间分 布规律。研究结果表明,青冈种群内存在3种萌生模式,大部分个体在生活史早期阶段即幼苗或者幼树阶段出现多茎干萌生。与凹凸度有关 的环境干扰可能是青冈多茎干萌生的主要驱动因素。此外,距离海拔较高的山脊越近,青冈多茎干萌生发生的越早。这一发现,强调了考虑 个体发育的重要性。因此,在研究其他森林或气候带中树种多茎干萌生策略的环境驱动因素时,要结合考虑个体发育,以期更好的理解多茎 干萌生策略及其对群落结构与功能的影响     

北亚热带3种典型森林群落对降水中氮、磷、硫的截留及分配特征

森林群落在净化空气、截留沉降污染物、改善地表水质等方面具有重要作用。本研究以北亚热带地区3种典型森林群落（毛竹林、杉木林、青冈阔叶林）为研究对象,通过分析沉降污染物（NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N、TP和SO₄^2-）在大气降水、林内穿透雨、树干茎流、枯透水和地表径流中的浓度和通量变化特征,探讨不同森林群落对氮、磷、硫的截留净化作用和分配特征。结果表明,该区域大气降水中NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N、TP和SO₄^2-年均浓度分别为1.06、0.61、0.04、0.07、1.84 mg/L,其年均pH为5.88;各森林群落林冠层能够调升降雨的pH且全年稳定,对TP和NH₄⁺-N均有吸附作用,截留率分别为79.09%-84.68%和30.88%-69.36%;而枯落物层则是林下氮、磷、硫的主要释放源,对NH₄⁺-N、NO₃^--N、TP和SO₄^2-均具有淋溶作用;此外,由地表径流（输出）与大气降水（输入）的对比分析可知,各林地对沉降污染物中氮、磷、硫的截留率均超过98%;3种森林群落对沉降污染物中氮、磷、硫的截留能力依次为：青冈阔叶林 > 毛竹林 > 杉木林,阔叶林对沉降污染物的净化能力要高于毛竹林及针叶的杉木林。     

北亚热带3种森林群落对大气湿沉降重金属的调控

森林群落截留消纳沉降重金属的能力影响着森林集水区溪水输出重金属的情况,决定着小流域的水质安全。为评价北亚热带地区典型森林生态系统对大气降水中主要重金属离子的截留能力和分配特征,以浙江庙山坞林场3种典型森林群落(毛竹林、杉木林、青冈阔叶林)和森林集水区-小溪为研究对象,于2018年7月—2019年6月监测了12次降水事件,分析、比较和讨论了大气降水、林内穿透雨、树干茎流、枯透水、地表径流和集水区溪水中7种重金属(铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、铜(Cu)、砷(As)、镍(Ni)和锰(Mn))的质量浓度和通量的动态变化。结果表明,大气降水中7种重金属,Pb、Cd、As、Cu、Zn、Mn和Ni的年均浓度分别为0.974、0.124、0.512、3.42、36.7、8.48和1.94μg/L,3种森林群落林冠层截留的干沉降重金属中Zn和Mn的比例最高,林冠层降水对重金属Mn和Zn的淋溶量极高,超过大气降水沉降量的2.78倍和54.2倍,同时截留了降水中的As和Ni;枯落物层对Mn、Cd和Zn表现出截留作用,对Cu和Ni有淋溶或释放的作用;3种森林群落的地表径流中Pb、Mn、Cd和Zn浓度明显降低,As和Ni的浓度略高于枯透水,但由于地表径流量非常小,土壤表层对降水中重金属均表现出极强的截留作用。3种森林群落对大气降水中的重金属均表现出极高的截留率,森林群落之间没有显著差异,其中青冈阔叶林的截留能力最强,杉木林较弱。而地表径流及土壤渗透水等汇集到森林集水区后,溪水中重金属Mn、Ni、Cd和Zn的浓度和通量均有大幅的增加,仅对重金属As和Cu呈现截留的作用,这可能与森林土壤重金属本底值偏高以及森林长期接收的重金属沉降在降水淋溶下从酸性土壤中大量溶出有关。     

桂林岩溶石山青冈群落植物功能多样性和环境因子与坡向的关联研究

研究群落水平上的植物功能多样性和环境因子与不同坡向（阴坡、阳坡）的关联,有助于理解不同坡向上植物群落的形成过程及其构建机制。本研究以桂林岩溶石山不同坡向上的青冈群落为研究对象,分析阴坡、阳坡植物功能多样性指数和环境因子的变化规律及植物功能多样性指数与环境因子的相关性。研究结果表明：（1）不同坡向上的功能丰富度、功能均匀度、功能离散度和功能分离度指数均具有显著的差异,且均表现为阴坡大于阳坡。（2）不同坡向上的土壤全磷含量、岩石裸露率和土壤有效磷含量均具有显著的差异,土壤全磷含量表现为阴坡大于阳坡,而岩石裸露率和土壤有效磷含量表现为阳坡大于阴坡。（3）多元逐步回归分析结果表明,在阴坡上功能离散度和功能分离度分别与岩石裸露率呈显著的负相关,而在阳坡上其相关性不显著;在阳坡上功能均匀度与土壤全磷含量、功能分离度与土壤有效磷含量呈显著的正相关,而在阴坡上其相关性不显著。     

植物激素对不同烟草遗传瘤诱导的研究

通过观察烟草品种N.glauca、N.langsdorffii和杂种N.glauca×N.langsdorffii的形态差异,利用IAA、6-BA、ABA等不同激素处理杂种N.glauca×N.langsdorffii探究激素对于遗传瘤产生的影响。实验结果显示生长素能显著抑制实生幼苗的遗传瘤产生,而分裂素则明显促进遗传瘤的产生。本实验还首次从烟草N.glauca中诱导产生遗传瘤,这说明种间杂交并不是诱导产生遗传瘤的唯一因素。电镜扫描结果显示遗传瘤中的细胞分化很不规则,可能是由于细胞分化及细胞间协作失控引起的。     

昆明西山半湿润常绿阔叶林及其〖HJ*3〗〖HJ*2〗次生演替群落的更新特征

对昆明西山国家森林公园处于不同演替阶段的云南油杉林、云南油杉-滇青冈混交林和滇青冈林内木本植物幼苗的种类组成、数量及更新方式等进行了调查分析。结果表明:在所调查的共144个25m2的样方中,共记录到木本植物幼苗32科45属共49种。随着演替的进行,幼苗总密度表现出先增加后降低的趋势,处于演替中期的云南油杉-滇青冈混交林内幼苗最丰富,平均密度达80株.25m-2。在不同演替阶段各植被类型中,实生和萌生两种更新方式同时存在,单一的更新方式可能使群落的更新面临较大的风险。幼苗发生了顶死或梢枯后,从其根颈处生出多个萌枝形成多干基株的更新方式结合了实生和萌生更新各自的优点,是幼苗在与环境长期作用过程中进化出的一种有效对策。