火烧高温对泥炭藓孢子萌发力影响的模拟实验

作为生态系统稳定性维持的一个重要因素,火对泥炭地优势植物泥炭藓(Sphagnum)孢子库的影响尚不清楚.以采自长白山区泥炭地的泥炭土和3种泥炭藓的成熟孢子为实验材料,室内模拟火烧,以此设置不同温度水平(20、40、60或100℃,持续0.5、1、2、4或10 min),对泥炭藓孢子进行热激处理,经萌发实验后,研究火烧高温对孢子萌发率的影响.结果显示,火烧期间各层土温随深度而递减,表层泥炭可达300℃的极端高温,而1 cm深温度仅为70℃,体现出泥炭土良好的热缓冲性;40℃的热激可使锈色泥炭藓(S.fuscum)与中位泥炭藓(S.magellanicum)孢子萌发率提高20%与50%;60℃的热激使尖叶泥炭藓(S.capillifolium)孢子的萌发率提高1倍;100℃热激对3种泥炭藓孢子萌发则有强烈的抑制作用.研究表明,泥炭藓孢子耐受高温的能力有限,但土壤中的孢子凭借泥炭的良好热缓冲性,可以躲避火烧高温造成的致命伤害,适度的热激甚至能提高其萌发力,对其在火后的建植及种群的长存可能有重要意义.     

地理来源与生物化学属性对泥炭地植物残体分解的影响

不同地理来源的泥炭地植物残体在同一环境中的分解速率一直缺乏比较研究。该研究沿纬度梯度, 选择大九湖、哈泥和满归3处泥炭地, 以三地的10种植物为分解材料, 使用分解袋包装, 埋藏于长白山哈泥泥炭地, 开展为期1年的分解实验, 研究地理来源及生物化学属性对泥炭地植物残体分解的影响。结果表明, 如不考虑物种差异, 从总体上看, 随着纬度增加, 3处泥炭地植物残体的初始氮(N)含量下降, 初始木质素含量、碳氮比(C/N)和木质素/N上升。经一年分解后残体分解速率因植物类群不同而不同, 桦木属(Betula)和薹草属(Carex)植物残体的干质量损失率均接近50%, 远大于泥炭藓属(Sphagnum)植物(约为10%)。3处来源地植物残体干质量损失率总体上无差异, 但比较同种植物残体发现, 来自中纬度泥炭地哈泥的中位泥炭藓(S. magellanicum)的干质量损失率(19%)远高于来自高纬度泥炭地满归的(9%)。制约残体分解的因素因植物类群不同而不同, 残体初始总酚/N是决定属间残体干质量损失率差异的重要指标。薹草属植物初始N含量和C/N与残体分解速率、泥炭藓属植物初始Klason木质素含量和总酚/N与残体分解速率均呈正相关关系。该研究一定程度上表明, 若以纬度降低指代气候变暖, 当前持续的气候变暖可能通过改变高纬度泥炭地的植物组成和植物的生物化学属性, 来改变植物残体分解速率, 进而影响泥炭地的碳汇功能。     

养分浓度和光照强度对泥炭藓有性更新的影响

作为优势植物, 泥炭藓(Sphagnum)在泥炭沼泽中缺乏有性更新的原因尚不清楚。针对影响孢子萌发的光强和养分条件, 以泥炭藓(S. palustre)为材料, 通过室内孢子萌发实验, 研究不同光强和养分浓度对孢子萌发率、萌发势及萌发指数的影响。4 种培养基中, 养分浓度高的营养液培养基中孢子萌发率最高, 达到60%, 其次为养分浓度与营养液相近的琼脂+营养液培养基, 萌发率为48%, 再次为养分水平很低的沼泽水培养基, 萌发率约为30%, 几乎无养分的蒸馏水培养基中萌发率最低, 约为5%。萌发势和萌发指数亦呈现相同的规律。琼脂+营养液和营养液培养基较沼泽水和蒸馏水培养基孢子萌发时间提前约3 天时间。增加光强使孢子萌发率仅提高10%。研究表明, 低养分浓度和弱光照均不利于孢子萌发, 相对而言, 泥炭沼泽的贫营养特征应是限制泥炭藓有性更新的更重要因素。     

烟气对泥炭藓孢子萌发影响的模拟研究

适量烟气能促进种子萌发,但对苔藓植物孢子的作用尚不清楚.选取采自长白山区泥炭地的粗叶泥炭藓和中位泥炭藓的孢蒴为试验材料,通过燃烧泥炭地植物产生烟气,制备烟溶液,分别与不同大小(大:直径为2.10～2.50 mm;小:直径为1.50～1.90 mm)以及不同保存时长(旧:4.3和6.3年;新:0.3年)的孢蒴进行两组双因素试验,经不同时长的烟溶液浸泡和萌发试验,模拟研究烟气、孢蒴大小和保存时长对苔藓植物孢子萌发的影响.结果表明: 烟溶液浸泡影响孢子萌发,培养10 d时,不同时长的烟溶液浸泡均可使孢子的萌发率提高5倍以上,小孢蒴孢子的萌发率高;培养21 d时,仅适度浸泡(3 d)表现出促进萌发的作用,孢蒴大小对孢子萌发率无影响;烟溶液浸泡对长时间保存(4.3和6.3年)的孢蒴孢子萌发无促进作用.研究表明,适量烟气可加速新泥炭藓孢子以及小孢蒴孢子的萌发.在存在不定期火烧干扰的泥炭地中,与对种子植物的作用类似,烟气可能在苔藓植物种群的有性更新和种群维持中发挥重要作用.     

苔藓植物相互作用的研究进展

综述了苔藓植物种内和种间正相互作用、种内和种间竞争、生态位与共存等的研究现状及其进展.苔藓植物常为严酷环境中的优势植物,并在保持水分和获取光及养分资源两方面存在权衡.因严酷环境中竞争的重要性相对较低,苔藓植物的正相互作用较为多见.然而,在苔藓植物种内、种间及其与维管植物之间,均不乏竞争的实例.在严酷性较低的环境如过湿的泥炭地中,竞争的重要性增加.多种苔藓植物间可存在竞争等级,该等级往往随环境的变化而变化.随机过程、物种的殖民本质以及更新策略的差异可导致苔藓植物生态位的重叠与共存,但竞争导致生态位分化也是苔藓植物共存的机理之一.苔藓植物不应简单地归类于耐压-杂草型生活史策略者,竞争仍是构建某些苔藓植物群落及其与维管植物共存群落的重要因子之一.     

泥炭沼泽桧叶金发藓种群动态的重建

1引言桧叶金发藓(Polytrichum juniperinum)为金发藓科多年生藓类植物,分布于泥炭沼泽等多种生境中.该植物对于人为干扰以及环境干旱的耐受性较强[22],是该类型环境特征的指示植物[10],在研究泥炭沼泽植被演替与环境演化等方面具有重要意义.目前,关于桧叶金发藓种群研究主要局限于年龄结构、空间分布以及生态位等方面[2,6~8].国内外植物种群动态过程研究主要应用同生群法(动态生命表法)、具体时间法(静态生命表法)等[11,12],使用历史重建法(historyreconstruction method)的研究较少,国内尚无该方面的研究报道.本研究应用历史重建法,分析桧…     

长白山哈泥泥炭地丘间生境泥炭藓孢子的寿命

长寿有性繁殖体对于植物种群的长存具有重要意义,迄今,泥炭地苔藓植物孢子长寿性研究还很少。在长白山哈泥泥炭地钻取丘间表层泥炭样品,测定泥炭腐殖化度和烧失量,逐层提取和培养泥炭藓孢子,研究埋藏时间对孢子萌发的影响。结果表明,丘间泥炭藓孢子埋藏环境中,随着埋深的增加即埋藏年限的增加,泥炭腐殖化度和烧失量总体上分别呈现增加和递减的趋势,而地层泥炭藓孢子萌发率呈现直线递减的规律,但在埋藏近150余年后孢子萌发率仍可达40%。研究进一步证明泥炭藓具有长期持久孢子库,根据推算,泥炭地丘间埋藏环境中,泥炭藓孢子最大寿命可超过400a。     

Effects of water level and light intensity on capsule production dynamics of Sphagnum capillifolium

 选取尖叶泥炭藓(Sphagnum capillifolium)为试验材料, 在模拟水位与光强条件下, 对人工构建的苔藓植物群落进行室内培养, 每隔1-3天观察并记录植株高度、孢蒴变化过程及变化时间, 分析了不同水位与光强条件对孢蒴生产的植物功能属性动态的影响。水位上升促进了蒴柄伸长及植株高增长, 增加了孢蒴开裂率及遮蔽率。光强增加有助于孢蒴生长, 并提高了孢蒴开裂率。在孢蒴直径以及植株高增长性状上, 水位与光强存在交互作用。水位与光强对孢蒴增长率均没有影响。此外, 水位升高与光强增加使孢蒴成熟及蒴柄伸长时间提前, 总体上使孢子释放时间分别提前了4.0 d和4.8 d, 由此可能减小了孢子体因受夏季干旱影响而败育的风险。孢子释放后, 繁殖株高增长加速, 可为未来的再次繁殖奠定基础。     

长白山哈泥泥炭地持久孢子库的实验证据

有性繁殖体库对于植物种群的长存具有重要意义,迄今为止,泥炭地尚无苔藓植物长期的持久孢子库的直接实验证据。在长白山哈泥泥炭地,钻取50 cm表层泥炭样品,运用落叶松测年法推算泥炭地地层泥炭藓孢子的埋藏时间,经逐层提取和培养尖叶泥炭藓孢子,研究埋藏时间对孢子萌发率的影响。结果表明,随着埋藏时间的增加,尖叶泥炭藓孢子萌发率呈现对数函数递减的趋势。研究获得泥炭地苔藓植物具有长期的持久孢子库的实验证据,即埋藏112年的尖叶泥炭藓孢子仍具萌发潜力。据推算,泥炭藓孢子最大寿命可达396.4年。     

长白山泥炭沼泽桧叶金发藓种群的年龄结构与生长分析

在长白山哈尼泥炭沼泽,应用“固有年际标记”,对有孢子体和无孢子体生产的桧叶金发藓种群进行了年龄结构与生长分析.结果表明,在两种群中,分株均由6个龄级组成,分株数量和生物量年龄结构均呈衰退型,有孢子体生产的种群尤为明显.总体分株生物量无显著差异（P＞0.05）,各龄分株干物质积累量均随龄级增加呈相似线性增长规律.总体分株平均高度相差6.17%（P＜0.05）,孢子体生产限制了分株高度的生长.各龄分株的平均高度均随龄级增加而呈相似线性增长规律.无孢子体生产的种群内,分株高度的变异程度仅为2.44%,体现了高度一致性对营养株存活的意义.有孢子体生产的种群内,分株高度变异系数为25.07％,分株生物量变异系数仅为8.25％,反映干物质积累量的一致性对种群实现有性繁殖的意义.两种群分株生物量与高度间呈极显著线性正相关（P＜0.001）,未表现出异速生长规律.