松科——裸子植物的骄傲（上）

松科是裸子植物中最大的一科，有１０属，２００多种。在大自然中，几乎走到哪里都能见到这一家族的成员。我们通常所说的松树，实际上是泛指松属（Ｐｉｎｕｓ）内的某一个种，但如只从中文名称看，带“松”字的却又不一定是松属的成员。因此，弄清松科树种的分类地位，是十分有意义的事。松属──松科中的旺族松属有８０多种，比松科内的其它属都大。该属植物的外表最令人难忘的是那常绿的针形叶。随不同的种，针叶可以是２针一束，也可以３或５针一束。为什么叫一束，这是由于针叶是至少２针同生于一个极短的短枝上，肉眼几乎看不清。这短…     

不同油松种源光合和荧光参数对水分胁迫的响应特征

采用盆栽控水试验方法,设置正常水分(T1,田间持水量的70％-80％)、轻度胁迫(T2,田间持水量的50％-60％)和严重胁迫(T3,田间持水量的30％-40％)3个水分梯度,对6个油松(Pinus tabulaeformis Carr.)种源(陕西洛南LN,陕西桥山 QO,山西灵空山LK,辽宁千山QN,河北雾灵山WL和山西芦芽山LY)的光合参数和叶绿素荧光参数进行比较,探讨种源间光合和水分利用特征的差异及其与气孔导度和荧光参数的关系.结果表明,3个水分梯度下6个种源的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、水分利用效率(WUE)、原初光能转换效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)差异均极显著(P＜0.01),在T1和T3下,各种源的实际光量子效率φPSⅡ和电子传递速率ETR差异显著(P＜0.05).在T2下,LK和WL的Pn达到最大,具有轻度胁迫下提高光合生产力的倾向.在T3下,QN种源的Pn和WUE较高(除LK的WUE最高外),而WL的Pn和WUE较低(除LK的Pn最低外);6个种源中QN的Pn、φPSⅡ和ETR最大,LY和QO的光合生产力仅次于QN,而LN、LK和WL的Pn、Gs、φPSⅡ和ETR比较低,其光合生产力及光量子产量受干旱胁迫影响较大.LK的WUE在各个水分梯度下均显著高于其它种源(P＜0.05).在T3下,各种源通过降低Tr提高WUE.在T1下,气孔限制是影响油松Pn的主要因素;在T2和T3下,Pn和WUE均与气孔导度、PSⅡ反应中心的光量子产量和电子传递速率密切相关.     

万仙山油松径向生长与气候因子的关系

以万仙山油松(Pinus tabulaeformis)为样本,建立了油松树木年轮宽度序列的标准年表(STD)。与附近气象因子的相关结果表明:与当年6月平均温度呈较为显著的负相关,与前一年的9月和当年的5月以及春季(3-5月)的降水量呈显著正相关,显然影响万仙山油松生长的主要气候因子是5月(或说春季)降水和6月温度。树轮指数与各月PDSI相关值都很高(其中与当年5月的PDSI相关值高达0.614),都超过95%的置信水平,说明水热组合是该区域油松生长的主要限制因子。研究表明,影响本区油松生长的气候因子与我国北方地区油松生长的影响因子有较高的一致性,尤其是生长季前期的温度影响都很大;而其降水的影响及其与PDSI的相关都明显超前于黄土高原及北方地区,这既说明影响油松生长的大气候因子相似,又表明夏季风从东南向西北的不断推进。     

岷江上游油松与云杉人工林土壤微生物生物量及其影响因素

以立地条件和营林方式相同的约30a林龄油松与云杉人工纯林为对象,测定地表微气候、土壤理化性质以及微生物生物量C、N、P(MBC、MBN、MBP),揭示林分结构、土壤性质与微生物生物量间的关系,以及两林分间的差异性。结果表明:两个林分地表环境荫湿,土壤肥力较低,土壤微生物生物量低,林地土壤碳积累低,土壤生态服务功能不强。相对而言,云杉林比油松林相对湿度大而地表温度低、林地土壤肥力高、土壤微生物生物量高,因此更有利于林地土壤生态服务功能的恢复。综合分析发现,林分结构、土壤养分状况及地表小气候影响着土壤微生物生物量与肥力转换过程,降低乔木冠层密度可以改善地表小气候,为有机物分解与养分归还创造良好的条件,从而改善土壤肥力与林地土壤生态服务功能。     

松栎林天然更新模拟与不确定性分析

森林天然更新的复杂性和不确定性是森林生态系统动态预测中的关键问题。本研究引入贝叶斯技术和全局敏感性分析,构建基于竞争、气候和地形3类因子的秦岭松栎林天然更新模型。备选模型形式以泊松(Poisson)模型、负二项(negative binomial,NB)模型、零膨胀泊松(zero-inflated Poisson,ZIP)模型和零膨胀负二项(zero-inflated negative binomial,ZINB)模型为基础。同时,根据模型参数传递的不确定性量化分析结果,阐释影响森林更新小概率事件的主导因子。结果表明: ZINB模型在油松和锐齿栎更新模拟中均优于其他模型。林分总断面积、光截留、坡位和生长季最低温是影响松栎林中油松天然更新的最关键因子;而林分总断面积、坡向与海拔的组合、年均温和最热季节降水量则是影响松栎林中锐齿栎天然更新的关键因子。油松更新模拟中,各类因子对模型输出的不确定性贡献率从小到大依次为: 竞争因子(25%)＜气候因子(29%)＜地形因子(46%);锐齿栎更新模拟中为: 气候因子(12%)＜竞争因子(24%)＜地形因子(64%)。油松天然更新数量对生长季最低温和最干季节降水量为正响应,对最干季节均温为负响应;锐齿栎天然更新数量对年均温、生长季最低温和最热季节降水量为正响应,对最干季节均温为负响应。基于贝叶斯技术的ZINB模型可以量化森林更新的影响因子,并解释参数传递的不确定性,是预测森林天然更新的有力工具。     

内蒙古黑里河天然油松林主要树种的空间分布格局

于内蒙古黑里河自然保护区设置1.96 hm2的油松林固定监测样地,用样方法对油松林物种组成及其分布进行调查分析,并用Ripley's K函数对乔木层的主要树种进行空间格局分析,以探讨油松种群不同生长阶段个体(幼树、小树及大树)的空间分布.结果表明:乔木层共调查到13个树种,油松为优势种,主要伴生种包括色木槭、蒙古栎、蒙椴、山杨和白桦.油松林内各主要树种的径级结构均呈反J型分布.各主要树种在空间分布上主要表现为聚集分布,油松种群在1～65 m的尺度上呈聚集分布,大于65 m的尺度表现为随机分布,色木槭、蒙古栎、蒙椴、山杨和白桦在所有尺度上呈聚集分布.随着种群发育(幼树-小树-大树),油松种群由聚集分布趋于随机分布,体现了油松种群的生存策略.     

中条山油松人工林下物种对群落物种丰富度分布格局的贡献

该研究以中条山油松人工林群落为研究对象,研究林下不同大小的子群落对群落物种丰富度分布格局的贡献,并确定影响该区域群落物种丰富度分布格局的关键种,为区域物种多样性保护提供理论依据。结果表明:(1)该地区林下物种频度分布格局呈明显右偏,且不同样方物种丰富度存在明显差异。(2)常见种对群落丰富度分布格局的贡献大于稀有种。(3)最常见的物种解释了整个群落物种丰富度格局的88.4%(P0.01),而最稀有物种仅解释了24.5%(P0.05),去除最稀有物种后,最常见物种可以解释剩余物种的90.8%(P0.01),而去除最常见物种后,最稀有物种仅能解释剩余物种的48.6%(P0.01)。(4)当子群落中常见种越多时,子群落与整个群落的丰富度分布格局相关性越高。(5)连翘(Forsythia suspensa)、太平花(Philadelphus pekinensis)、鞘柄菝葜(Smilax stans)、多歧沙参(Adenophora wawreana)、金花忍冬(Lonicera chrysantha)等对群落物种丰富度分布格局的贡献最大,但并非越常见的物种对群落丰富度格局贡献越大。(6)与频度较高物种的种间关联度低的物种对于群落物种的分布格局贡献较大,但此解释并不适用于稀有种。研究发现,稀有种对中条山油松人工林群落物种丰富度分布格局存在较大的贡献,所以在油松人工林物种多样性保护过程中并不能只关注常见种而忽视稀有种。     

秦岭火地塘林区油松林下主要灌木碳吸存

林下灌木是森林生态系统的重要组成部分,在维持森林碳平衡中发挥着重要作用.为估算林下灌木的固碳功能,采用TOC-VT H-2000A型TOC/TON分析仪,测定了油松林下主要灌木不同器官的含碳率;根据野外实测资料,建立了油松群落内主要灌木测树因子与其器官生物量的回归模型;计算了2006年和2007年,灌木层CO2年吸存量.结果表明:5种灌木叶、茎、根和皮的平均含碳率为:41.80%～46.25%,39.24%～49.22%,39.56%～46.71%和36.65%～48.23%;刚毛忍冬(Lonicera Hispida pall)各器官的含碳率最高,栓翅卫矛(Euonymus alatus)的叶和茎,白檀 (Symplocos paniculata)的根和皮含碳率最低;不同灌木同一器官和同一灌木不同器官的含碳率均存在显著差异;不同灌木同一器官平均含碳率差值最高达10.58%,同一灌木不同器官平均含碳率差值最高达6.47%;模拟显示:灌木器官的生物量和测树因子间的关系可用复合式、幂、二次方程、三次方程、对数方程、指数方程和倒数方程来描述;残差和误差分析表明,均方差根不大于1.70,模型有效性指数均接近于1,残差系数均接近于0,灌木根、茎、叶和皮的生物量模型估计值与实测值间相对误差的绝对值分别为3.89%～8.58%,0.57%～6.84%,4.69%～9.09%和4.50%～7.03%.回归模型的决定系数(R2)都在0.90以上,估计精度在95%以上,建立的油松群落内主要灌木测树因子与其器官生物量的回归模型,具有较高的估计精度和较好的适用性;研究区2006～2007年,主要灌木CO2年吸存量为10.138 Mghm-2.     

黄土高原子午岭油松林的种子雨和土壤种子库动态

对黄土高原区子午岭不同林龄(18a、29a、40a、54a)油松(Pinus tabulaeformis carr.)人工林及天然林(约75a)的种子雨和土壤种子库进行了研究.结果表明,该区油松种子雨一般从每年9月初开始,一直到11月底结束,种子雨降落历程与林龄大小有关,种子雨发生时间和降落高峰期有所不同.不同林龄的油松种子雨强度不同,种子雨总量大小顺序为:40a人工林((489 9±8.64)粒· m-2)＞29a人工林((346.8±7.45)粒· m-2)＞54a人工林((327.1±8.13)粒· m-2)＞天然林((146.9±5.25)粒· m-2)＞18a人工林((78.1±2.72)粒· m-2).种子雨总量随林龄的增加而增加,约40a时达到高峰,种子雨活力也以40a时最高.不同林龄油松林土壤种子库存在显著差异,其中18a人工林种子库最小,40a人工林种子库最大.从种子雨降落到次年4月,5种林分土壤种子库总量下降了42.34%～53.59%,空粒种子增加了26.72%～48.69%;从4月到8月份种子腐烂率由10.28%～13 62%增加到57.25%～63.28%.动物的搬运、取食和种子腐烂死亡是种子库损耗的主要因素.土壤种子库中的油松种子主要集中在枯枝落叶层,其次为0～2cm层,2～10cm层种子最少.到8月中旬,土壤中98.26%的油松种子都已丧失活性.不同林分下油松幼苗的密度差异较大,40a人工林下幼苗最多,其余依次为29a人工林、54a人工林和天然林,18a人工林下的实生苗极少,幼苗死亡率极高.在一定龄级范围内,人工林结实能力和更新潜力随林龄增加而增加,40a时更新潜力最大.虽然有大量种子下落,但由于种子大量损耗和幼苗死亡,通过环境筛作用而最终可以成熟的个体数量十分有限.     

油松胚珠发育研究中的蛋白质组技术

油松是中国特有的树种,具有重要的造林和绿化价值。但是油松胚珠败育是油松种子生产和繁殖面临的一个严重的问题,因此研究油松胚珠的发育机理和败育原因具有重要的理论和实践意义。双向电泳和质谱技术结合研究基因表达的蛋白质组技术正越来越广泛地应用到植物研究中,我们将该技术应用到油松胚珠发育的研究中,比较了两种蛋白质提取的方法,发现蔗糖提取方法比传统的TCA方法更适合于油松蛋白质的制备。将电泳分离得到的蛋白点用肽质量指纹图谱的方法进行鉴定,得到了满意的结果,优化了蛋白质质谱鉴定的条件。