新疆喀纳斯树种丰富度垂直格局特征

采用样带调查法,通过直接梯度、变异函数和分形函数分析,对新疆喀纳斯旅游区内设置的3条样带的树种比例及树种丰富度沿海拔梯度的变异特征进行了研究。结果表明：直接梯度刻画的不同树种所占比例在海拔梯度上的变化趋势各异;树种丰富度在整个调查尺度范围内随海拔的升高呈现明显的下降态势（P＜0.01）;半方差分析揭示：树种丰富度在中小尺度范围内的空间异质性主要由空间自相关引起的变异组成;分维分析反映出树种丰富度的分形维数偏大,且在中小尺度范围内无拐点,说明树种丰富度受随机生态学过程的影响在相应尺度范围内具有很强的空间异质性。     

自然火干扰对新疆喀纳斯旅游区森林景观树种结构的影响

 自然火干扰是森林生态系统的正常行为, 是决定森林物种构成、群落结构和生物多样性的主要因素。该研究将新疆喀纳斯旅游区作为研究对象, 把自然火干扰和树种结构作为不可分割的整体, 就喀纳斯旅游区树种结构对自然火干扰的响应进行了分析。结果表明, 受自然火干扰林分和长期未受干扰林分的树种结构之间存在明显的差异, 自然火干扰对阔叶针叶树种比、树种丰富度(Ma)和Shannon-Wiener多样性指数(H′)存在极显著的影响, 受自然火干扰后, 三者均表现出增大的特征。此外, 所调查范围内曾发生8次自然火干扰事件, 并且不同时期发生的自然火干扰对以阔叶针叶树种比为特质的季相结构和树种丰富度存在极显著的影响。自然火干扰是影响新疆喀纳斯旅游区季相结构和组成结构的主要因素之一。     

基于MRT的喀纳斯泰加林火成演替群落数量分类

以喀纳斯国家自然保护区科学实验区未受人为干扰的可识别的火成演替泰加林群落为研究对象,采用典型样地调查法,运用地形因子、火干扰因子、土壤因子和物种重要值为变量的典范对应分析(CCA)方法和多元回归树(MRT)方法,分析物种分布格局的影响因子及群落类型和特征,以期加深对泰加林火成演替群落的科学认识。结果表明:喀纳斯泰加林植被共有维管束植物172种,隶属43科125属,其中乔木7种,灌木19种,草本植物146种。影响喀纳斯泰加林火成演替群落物种分布格局的主要因子是地形因子的海拔、土壤因子的全钾含量、火干扰因子的火烈度和火后时间。MRT方法将喀纳斯泰加林火成演替群落划分为6个群落类型,即:①疣枝桦(Betula pendula)+西伯利亚云杉(Picea obovata)-红果越橘(Vaccinium hirtum)-黑穗苔草(Carex atrata)+老芒麦(Elymus sibiricus)群落;②疣枝桦+西伯利亚云杉-红果越橘+大叶绣线菊(Spiraea chamaedryfolia)-黑穗苔草群落;③西伯利亚落叶松(Larix sibirica)+疣枝桦-红果越橘+密刺蔷薇(Rosa spinosissima)-黑穗苔草+寄奴花(Eremosyne pectinata)群落;④西伯利亚红松(Pinus sibirica)+西伯利亚落叶松-红果越橘+林奈木(Linnaes boealis)-老芒麦+寄奴花群落;⑤西伯利亚落叶松-红果越橘+阿尔泰忍冬(Lonicera caerulea)-细叶野豌豆(Vicia tenuifolia)+老芒麦群落;⑥西伯利亚落叶松+西伯利亚云杉-红果越橘-老芒麦+黑穗苔草群落。喀纳斯泰加林火成演替群落物种分布格局是地形因子、土壤因子和火干扰因子三者共同作用的结果,其中海拔、火烈度和火后时间是影响群落类型形成的关键因子。     

喀纳斯泰加林群落物种多样性环境解释与自然火干扰

以新疆喀纳斯国家自然保护区科学实验区未受人为干扰的泰加林火成演替森林群落为对象,基于160个样方及其自然火干扰发生时间和火烈度的调查,采用冗余分析方法,分析森林群落物种多样性与环境因子和火干扰因子之间的关系以及草本层、灌木层和乔木层物种多样性与群落物种多样性之间的关系。结果表明:喀纳斯泰加林群落草本层物种多样性受环境因子海拔、土壤含水量、土壤全氮含量、土壤温度和火干扰因子火烈度的影响较大;灌木层物种多样性受海拔、土壤含水量、土壤电导率和土壤有机质含量的影响较大;乔木层物种多样性受环境因子海拔、土壤含水量、土壤有机质含量、土壤全氮含量和火干扰因子火烈度的影响较大。泰加林群落物种多样性除受环境因子海拔、土壤含水量和土壤有机质、全氮含量和火干扰因子火烈度的影响较大,草本和乔木层的相互作用和影响,对群落物种多样性起了决定性作用。喀纳斯泰加林群落物种多样性分布格局是由以海拔为主的多种因子综合作用的结果。     

3,4-二羟基苯乙酮胁迫对天山云杉种子萌发过程中内源植物激素含量变化的影响

3,4-二羟基苯乙酮(DHAP)是天山云杉(Picea schrenkiana ssp. tianschanica)叶和凋落物中存在的主要自毒物质, 是导致天山云杉林天然更新障碍的原因之一。为了解释自毒物质发生作用的生理机制, 该文设计多个浓度梯度的DHAP溶液处理天山云杉种子, 以发芽率和发芽势为种子萌发参数, 运用反相超高效液相色谱(UPLC)分析技术, 检测了种子萌发过程中内源植物激素玉米素(ZT)、赤霉素(GA₃)、吲哚乙酸(IAA)和脱落酸(ABA)含量水平的变化。研究结果表明: DHAP处理对天山云杉种子萌发影响具有浓度效应, 表现为5.0 mmol·L^-1 > 0.1 mmol·L^-1 > 1.0 mmol·L^-1 >对照, 即5.0 mmol·L^-1 DHAP处理组对种子萌发的抑制作用最强、0.1 mmol·L^-1 DHAP处理组次之、1.0 mmol·L^-1 DHAP处理组最弱; DHAP处理组的种子内源ZT、GA₃浓度水平降低, ABA含量升高, GA₃浓度峰值出现时间延迟, IAA浓度在高浓度(5.0 mmol·L^-1 DHAP)处理组短时间内(3-6天)过量积累, 1.0和5.0 mmol·L^-1 DHAP处理组的种子内源ABA浓度峰值出现时间延迟; DHAP处理种子萌发1-6天时, ZT/(GA₃+IAA)比值降低, IAA/ZT、ABA/ZT比值增大; ABA/(ZT + GA₃ + IAA)比值在0.1 mmol·L^-1 DHAP处理组增大, 在5.0 mmol·L^-1 DHAP处理组降低。DHAP处理引发种子内源激素含量水平及激素含量间比值变化, 可能是抑制、延迟天山云杉种子萌发的主要原因。     

天山云杉针叶水提取物自毒效应及自毒物质的分离鉴定

天山云杉(Picea schrenkiana)是亚洲中部山地的特有物种, 在中国仅见于新疆, 主要分布在天山南北坡和昆仑山西部北坡, 对天山山地的水源涵养、水土保持和林业生产具有不可或缺的重要性。云杉天然林自然更新不良或障碍和生产力下降等问题的出现已成为长期困惑林业工作者的一大难题。该文从植物间的化感与自毒作用研究着手, 分析云杉针叶水提液的乙醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取物对自身种子萌发和幼苗生长影响实验。以种子发芽率、发芽势和发芽指数作为种子萌发参数, 以胚根、胚芽长度和实生苗干湿重的变化作为幼苗生长参数。研究结果表明: 种子萌发实验中乙醚萃取物具有最强的抑制效应(IC₅₀ = 5.84 mg·ml^-1), 而正丁醇萃取物的抑制效应最弱(IC₅₀> 10.00 mg·ml^-1); 幼苗生长实验中, 1.25 mg·ml^-1乙醚萃取物对幼苗生长具有显著抑制作用(p<0.05), 1.25 mg·ml^-1正丁醇萃取物能够促进其幼苗生长, 大于2.5 mg·ml^-1的正丁醇萃取物对幼苗生长具有显著抑制效应(p<0.05)。采用GC-MS-MS和NMR技术分析3种有机萃取物的化学组成, 鉴定并定量分析出了包括酚酸、长链脂肪酸、单宁酸和吲哚类物质在内的17种化合物。乙醚萃取物中存在的2-keto-4a-methyl-8-methoxy-2, 3, 4, 4a, 5, 6, 11, 12-ocahydrochrysene (在该文中, 将其命名为云杉酮)为一新的化感物质。该研究证明了天山云杉针叶中存在的化感与自毒物质是导致其种群天然更新障碍的一个最主要原因, 同时揭示了自毒作用发生的化学物质基础。     

天山云杉种群空间格局与动态

天山云杉(Picea schrenkiana)林是天山林区的重要针叶林。研究调查了两块分别代表天山云杉不同演替阶段的标准地,应用Ripley’s K系数法研究了天山云杉种群空间格局与动态。结果表明：天山云杉是聚集型种群,天山云杉活立木、枯死木、天山桦(Betula tianschanica Rupr．)和天山柳(Salix tianschanica Rgl．)的空间格局均为聚集型;天山云杉枯死木的聚集强度大于天山云杉活立木的聚集强度;天山桦和天山柳的聚集强度大于天山云杉枯死木的聚集强度;天山桦和天山柳的空间格局随种群所处的演替阶段不同而不同,增长型种群在所有尺度上其空间格局都为聚集型,在大于70m尺度上表现为均匀格局,而天山云杉成熟林中的天山桦和天山柳只在小尺度(0～40m)上表现为聚集。随着天山云杉的生长,其聚集强度逐渐减小,聚集半径不断增大。从50a以下天山云杉到50～100a的天山云杉其聚集强度急速减小,这有利于天山云杉幼树获得足够的资源,是天山云杉幼树的一种生存策略或适应机制。150a以上天山云杉的聚集强度增加,这是由于天山云杉生长到150a左右时开始出现成熟后死亡,形成林窗有利于天山云杉林的更新。研究还对Ripley’s K系数法和频次检验法进行了比较,Ripley’s K系数法能够分析各种尺度下的种群空间格局,且不受样方大小的影响,结果清楚、直观。     

天山云杉天然林不同林层的空间格局和空间关联性

天山云杉(Picea Schrenkiana)林是天山林区的重要针叶林。研究调查了分别代表天山云杉增长型种群和成熟型种群的两块标准地,应用Ripley's K系数法研究了天山云杉更新层、低林层、中林层和高林层的空间格局和不同林层的空间关联性,并应用Moran's I系数法研究了不同林层的林木高度的空间自相关性。结果表明:所有林层的天山云杉活立木都是显著聚集的,只是发生聚集格局的强度和聚集尺度不同。更新层天山云杉具有最大的聚集强度,从更新层到低林层,聚集强度急速降低。两块标准地中天山桦(Betula tianschanica Rupr.)、天山柳(Salix tianschanica Rgl.)和天山云杉活立木的空间关联性的表现不同。研究结果表明:增长型种群中天山桦、天山柳在所有尺度上都抑制天山云杉的生长;而成熟型种群中天山桦、天山柳在1-10 m尺度内对天山云杉种群的生长没有影响,10-40 m表现出正相关,40 m以上没有表现出明显的关联性;同时天山桦、天山柳基本上在所有尺度都抑制天山云杉的更新。在更新层和低林层间表现出正相关;而更新层和枯死木之间的空间关联性为正相关。     

基于光谱特征参量的‘温185’核桃叶片钾含量估测模型

基于田间人工定量施肥试验,采用Pearson相关分析筛选与果实不同生育时期‘温185’核桃叶片钾(K)含量呈极显著相关的光谱特征参量,并以筛选出的光谱特征参量为自变量,采用回归分析构建‘温185’核桃果实不同生育时期叶片K元素含量估测模型.结果表明: ‘温185’核桃果实不同生育时期均存在一到多个与叶片K含量呈极显著相关(P＜0.01)的光谱特征参量;分别以光谱特征参量绿色归一化差值指数、红边黄边面积比值、绿色比值指数和蓝边面积为自变量,采用三次函数建立的果实不同生育时期叶片K含量回归估测模型的拟合度(R²)均大于0.95,模型均方根误差小于0.8161 g·kg^-1,相对误差绝对值小于2.7%,模型估测值与实测值一致.基于光谱特征参量采用三次函数构建的‘温185’核桃叶片K含量估测模型具有较高的估测精度,光谱技术在核桃树体K元素营养信息探测方面有较大的应用潜力.     

森林生态系统中的粗死木质残体及其功能

粗死木质残体（Coarse Woody Debris,CWD)是指所有地上和地下小头直径＞2．5cm的死木质物,林分中CWD主要来源于个体的死亡和干扰所造成的死亡,在森林群落的生长发育过程中,CWD的数量变化呈“U”型,CWD的分解是动物和微生物吸收吸收养分,淋溶和自然破碎综合作用的结果,CWD的分解过程就是其发挥功能的过程,在此过程中各阶段都会有不同类型的生物群体利用其提供生境食物;CD具有吸收和释放养分的能力,是植物生长的营养库,是森林树木更新的良好介质;CWD是许多陆生生物和水生生物的食物来源,栖息地,避难所,哺育地,迁移通道等,在生物多样性保持方面发挥着不同替代的,在CWD的形成过程产生了林窗斑块,推动了森林生态系统的小循环,因此,CWD是森林生态系统中重要的结构性和功能性组成要素,在保持森林生态系统和水生生态系统的生物多样性及其生态过程完整性等方面起着不可替代的作用,应当给予了充分的重视。