北京市自然保护区植物群落对干扰胁迫的抵抗力分析

在城市规模不断扩张的过程中,北京市自然保护区植物群落正面临着前所未有的干扰胁迫.研究植物群落对干扰的抵抗力具有理论和实践意义.在北京市松山和喇叭沟门两个自然保护区植物群落中调查了22个样地,记录到213种植物,测度了33个植物功能性状.在集成前人成果的基础上,量化了每个性状在基建工程、放牧或旅游践踏、火烧以及外来种入侵干扰下的功能属性;计算了物种、功能群和群落尺度上的功能指数;利用回归分析方法描绘了物种丰富度与功能指数间的关系.结果表明:(1)植被恢复力指数(plant restoration index)在4.36-10.15之间,草本植物大于木本植物;物种对不同干扰的抵抗力功能指数(resistance index to disturbance)变化范围分别为:放牧10.27-23.15,乔木和灌木大于其他生长型植物;火烧9.01-22.15,乔木大于灌木,后者又大于草本;外来种入侵4.41-10.54,乔木大于其他生长型.(2)以山杨(Populus davidiana)为优势种的群丛,其植被恢复力以及对干扰的抵抗力较其他群丛强.(3)在乔木层和草本层,物种丰富度与功能指数不相关;在灌木层,物种丰富度与放牧、火烧和外来种入侵的功能指数正相关,与植被恢复指数不相关.作者建立了研究区域物种、功能群和群落尺度上的植被功能指数数据库,为自然保护区植被结构调整和恢复提供了技术支撑.群落尺度的功能值取决于优势种的功能值,物种多样性是生态系统功能维持的重要基础.物种的功能冗余可能与植物群落结构层次以及干扰类型有关.本文结果为生态系统物种功能冗余假说提供了一个例证.     

北京松山自然保护区森林群落物种多样性及其神经网络预测

物种多样性是群落结构和功能复杂性的一种度量,物种多样性的空间分布格局受许多环境因子的影响.运用多样性指数,多层感知器网络,分析了松山保护区森林群落物种多样性与群落类型、结构和生境之间的关系.结果表明:(1)大果榆+山杨混交林、油松+青杨混交林物种丰富度、多样性和均匀度均较高,而大果榆林、华北落叶松林的各项指数值均较低.Patrick指数和Shannon-Weiner指数在森林群落中均表现为草本层＞灌木层＞乔木层;Pielou指数在榆林中表现为草本层＞乔木层＞灌木层,而在其他森林群落中表现为灌木层＞草本层＞乔木层.(2)功能层物种多样性在海拔梯度上的变化趋势不同,在乔木层,丰富度、多样性和均匀度随海拔的升高逐渐降低;在灌木层,丰富度、多样性和均匀度均呈比较明显的单峰曲线变化趋势;在草本层,丰富度和多样性随海拔的升高都呈下降趋势,而在草本层,均匀度变化不大.(3)用多层感知器网络预测功能层多样性效果很好,结果发现坡向对乔木层和灌木层物种多样性的影响最大,而海拔高度对草本层物种多样性的影响最大.     

基于功能性状的常绿阔叶植物防火性能评价

植物功能性状不仅便于评价植物的防火性能,也有利于筛选防火植物。本研究以宁波地区的29个常绿木本植物为对象,在测定植物比叶面积、叶干物质含量、叶片含水量、枝条干物质含量和树皮厚度5个功能性状,以及鲜叶的7个防火性能指标的基础上,通过因子分析将防火性能指标划分为抗燃性f_a(包含抗火性因子f₁和燃烧速度因子f₂2个公因子)与燃烧性f_b 2个防火因子,然后利用Pearson相关和偏相关建立了5个功能性状与各个防火因子的相关性,并对29物种的防火性能进行评价。结果表明：1)比叶面积和树皮厚度与抗火性因子f₁,枝条干物质含量、树皮厚度和当年生叶片含水量与燃烧速度因子f₂,比叶面积与抗燃性因子f_a,叶片干物质含量、比叶面积和当年生叶片含水量与燃烧性因子f_b间存在显著的相关关系;2)偏相关简化植物防火性状后,比叶面积和叶干物质含量分别对抗燃性因子f_a与燃烧性因子f_b的指示性最好;3)分别基于功能性状和燃烧试验的物种抗燃性排序相似度为0.80。本研究证明,基于简易观测的植物功能性状可较好地反映树种的抗火性和燃烧性,可作为植物防火性能有效的评价方法。     

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.     

苎麻属野生植物纤维细胞形态结构与其经济性状和物理性能的关系

以13种苎麻属植物为试验材料,于植物工艺成熟期取样测定经济性状并用显微镜观察横截面及离析纤维细胞形态,研究苎麻属植物纤维细胞形态结构与其经济性状和物理性能的相关性。结果显示:(1)苎麻属野生种质的纤维细胞外观形态表现与栽培种苎麻基本一致,多呈圆形、多边形、椭圆形和肾形等,形态各异,大小不一。(2)茎秆横截面纤维细胞直径、腔径和纤维胞总数都明显少于对照栽培种,与其原麻产量存在不同程度的正相关性。(3)离析纤维细胞长度、宽度、壁厚和结节数与纤维细度存在不显著负相关,且野生苎麻属种质的细胞长度、宽度明显小于栽培种苎麻。研究表明,野生苎麻属种质在提高栽培种产量上无太大效应,但其在优良纤维基因选育方面和改良栽培种苎麻纤维品质上具有重要应用价值。     

濒危鱼类稀有白甲鱼沅江种群与西江种群形态度量学性状的差异性

分别以采自沅江水系142例和西江水系92例稀有白甲鱼标本为材料,采用差异系数法、方差分析法、判别分析法和主成分分析法,研究了稀有白甲鱼沅江种群、西江种群包括10个可数性状和31个比例性状等形态度量学性状的差异性.方差分析表明,2个种群之间共有6个可数性状和27个比例性状存在着显著性差异(P＜0.05).判别分析筛选出了9个对区分2个种群贡献较大的比例性状,并建立了2个种群的判别函数式.主成分分析显示,稀有白甲鱼种群鱼体沿背腹轴、头尾轴分别有16和6个比例性状表现出了明显的变化,在尾部有2个比例性状差异明显.可见2个种群之间形态度量学性状已显示了明显的分化.这可能是两个种群长期隔离,在不同水系生态环境中产生了适应性进化的结果.然而,差异系数的计算结果表明,两个种群之间形态度量学性状的差异尚未达到亚种分化的水平.     

四种松毛虫表型性状多样性与环境因子的关系

对马尾松毛虫、落叶松毛虫、云南松毛虫、思茅松毛虫4种松毛虫的8个表型性状(蛹重、蛹长、雌雄虫体重、雌雄虫翅展和雌雄虫体长)进行了遗传多样性分析.结果表明:8项性状指标在4种松毛虫之间差异极显著;在所有性状中变异系数最大的是蛹重(CV=51.99％);对各种群变异系数比较分析发现,变异系数最大的是落叶松毛虫,最小的是云南松毛虫.主成分分析表明,蛹长、雌虫体重和雌虫翅展3个主分量构成的信息量基本能代表这8个性状的变异.系统聚类的结果为马尾松毛虫与落叶松毛虫聚为第一分支,思茅松毛虫和云南松毛虫聚为第二分支.松毛虫属昆虫表型性状的变异与生态环境因子的相关性较密切.     

基于逐时温湿度的小麦白粉病指标与模型

为了探索小麦白粉病发生流行与气象条件的动态关系,选择小麦感病品种,在河北省典型麦田安装冠层温湿度监测仪进行观测试验,同时进行大气温湿度的对比观测,得到田间冠层和大气逐时温湿度与白粉病系统调查病情资料,通过分析小麦白粉病流行速度与冠层、大气温湿度及其日变化的关系,提出了“日界限温度累计时”概念,建立了冠层与大气两种尺度白粉病流行速度的温湿度气象等级指标,并建立了基于冠层与大气两种尺度短临温湿度及其日变化的白粉病流行速度预测模型.利用所建指标进行2009年、2010年回代检验,符合率分别为67％、84％,2012年实际测报,符合率为87％;所建立的预测模型综合预报准确率达88％.本文所建立的指标与模型可用于小麦白粉病发生流行的动态监测预警和评估,同时为小麦白粉病气象深入研究提供线索和开拓思路.     

践踏干扰对碧塔海高寒草甸植被茎叶性状、物种多样性和功能多样性的影响

高寒草甸具有重要的生态服务功能,然而固有脆弱性使其极易遭受气候变化和人为干扰等多重因素的影响。作为滇西北旅游资源中重要的组分之一,高寒草甸吸引了大批游客前往开展徒步旅行活动,但伴随着的践踏干扰作用会不可避免地对高寒草甸生态系统带来负面影响。然而,目前关注践踏干扰对滇西北高寒草甸植被的影响,特别是植被功能性状和功能多样性如何发生变化方面的研究还十分欠缺。以云南省香格里拉市碧塔海自然保护区内的典型高寒草甸生态系统为研究对象,采用实验践踏的方式(一共5种不同强度的践踏处理)来模拟旅游活动对草甸植被的干扰作用,并以草甸植被的茎叶性状特征为切入点,重点探讨践踏干扰对茎叶性状的平均大小和变异程度的影响,以及物种丰富度(以物种形态分类为基础)和功能丰富度(以功能性状为基础)之间的关系。研究结果显示,随着践踏强度的增加,植株高度和叶片大小的平均值,而不是茎叶性状的变异程度,出现明显下降趋势。此外,物种丰富度和功能丰富度均随践踏强度的增强而减小,且两者之间呈现显著正相关关系。然而,较之轻度践踏实验组,重度践踏实验组中的功能均匀度和功能分离度水平均有所增加,表明践踏干扰可能会在短期内打破优势种对资源的绝对占有格局和减少物种间的生态位重叠程度。尽管高寒草甸对人类践踏活动有一定的承受能力,但气候变化和人为干扰等多重因素势必会改变和影响高寒草甸群落的结构和功能可持续性,这也对高寒草甸的保护与管理工作提出了更加紧迫的要求。     

不同密度樟树(Cinnamomum camphora)幼苗生长和叶片性状对氮磷添加的响应

人类活动改变了氮素从大气向陆地生态系统输入的方式和速率,进而导致森林生态系统养分变化和失衡。研究氮磷添加对不同密度樟树(Cinnamomum camphora)幼苗生长和叶片性状的影响,可以为全球氮磷沉降背景下亚热带地区樟树人工林的经营管理提供依据。本试验以1年生樟树幼苗为试验材料,选择氯化铵(NH_4Cl)作为氮肥模拟大气氮沉降,以二水合磷酸二氢钠(NaH_2PO_4·2H_2O)模拟磷添加。氮磷处理设置CK、施N、施P和施N+P 4个水平,种植密度设置10、20、40和80株·m~(-2 )4个水平。实验数据表明:N、P和N+P处理对樟树幼苗的苗高和地径均有促进作用,且N+P处理对幼苗生长的促进效果最好。N、P和N+P处理在整体上均能增加幼苗叶片的SPAD值,N和N+P处理均增加了幼苗叶片的比叶面积(SLA),而P处理减少了幼苗的SLA。随着种植密度的增大,N、P和N+P处理下樟树平均单株幼苗的苗高、地径、SPAD值呈现下降的趋势,各施肥处理下叶片的SLA变化规律不明显。密度和氮磷添加对叶片的SPAD值产生显著的交互作用。