格氏栲幼苗叶绿素荧光和非结构性碳水化合物积累对种子散布位置的响应

植物种子从母树掉落形成土壤种子库时,凋落物或土壤是其最初接触的物理环境,种子所处位置(种子在凋落物上层、土壤表层或凋落物下层)影响了幼苗天然更新进程。模拟格氏栲种子在凋落物上层(种子下层铺垫2和4 cm凋落物)、土壤表层(无凋落物)及凋落物下层(种子上层覆盖2、4、6和8 cm凋落物)等3种不同散布位置,探讨种子散布位置对幼苗叶绿素荧光特性、非结构性碳水化合物、比叶面积、叶干物质含量和养分含量的影响。结果表明:不同散布位置的幼苗单位面积的叶氮含量与可溶性糖、非结构性碳水化合物含量呈显著正相关,与比叶面积呈显著负相关。适宜凋落物覆盖(2和4 cm)的幼苗通过提高叶绿素相对含量、可溶性糖含量、非结构性碳水化合物含量、叶干物质含量和单位面积的叶氮含量和叶磷含量,降低比叶面积等的资源获取策略来实现自身快速生长需求。无凋落物和深层凋落物覆盖(6和8 cm)的幼苗采取高单位重量的叶氮含量和比叶面积,低叶干物质含量和非结构性碳水化合物含量的资源保守型策略以截获更多有效光资源,进而弥补深层凋落物带来的郁闭环境,降低幼苗因“碳饥饿”而死亡的几率。下层铺垫凋落物的幼苗通过在叶片储藏淀粉,降低叶片光合组织消耗能量(低PSⅡ最大光化学效率)等维持幼苗生长。熵值法综合分析表明,浅层凋落物覆盖(2 cm)对格氏栲幼苗生长的促进作用最为显著,未来可通过调节天然林凋落物层厚度以促进格氏栲幼苗生长与更新。     

格氏栲天然林林窗植物群落功能性状的变异

林窗是森林更新演替的重要环节, 揭示林窗环境下功能性状变异来源及其相对贡献, 有助于阐明植物对林窗环境的响应。该研究以中亚热带格氏栲(Castanopsis kawakamii)天然林为对象, 设置9个不同大小的林窗样地, 运用方差分解探讨林窗、物种和个体对叶性状变异的相对贡献, 采用线性回归分析不同大小林窗下群落性状变化及种间和种内性状变异的重要性。研究发现: (1)格氏栲天然林林窗植物比叶面积、叶干物质含量、叶厚和叶绿素含量由种间性状变异主导, 叶氮含量由种内性状变异主导, 叶磷含量受林窗大小影响最大。(2)群落叶磷含量与林窗大小具有显著正相关关系, 土壤温度和水解氮含量对群落叶磷含量具有显著正效应, 土壤有效磷含量具有显著负效应。(3)沿林冠开放度的群落叶磷含量变化主要由种内性状变异引起, 优势种扮演着重要角色。结果表明, 格氏栲天然林林窗环境下植物功能性状仍以种间性状变异为主(平均41%), 但沿林窗环境梯度的群落性状变化主要源自种内性状变异, 通过植物表型可塑性响应环境改变, 优势种作用明显。     

格氏栲天然林林窗植物物种多样性与系统发育多样性

林窗环境异质性导致群落物种多样性与系统发育多样性(phylogenetic diversity, PD)存在差异, 研究不同大小的林窗中群落的物种多样性与系统发育多样性有助于揭示林下生物多样性的形成及维持机制。本文以格氏栲(Castanopsis kawakamii)天然林为研究对象, 通过Pearson相关性分析与广义线性模型探讨了林窗内物种多样性与系统发育多样性间的相互关系及其环境影响因素。结果表明: (1)大林窗(面积 > 200 m²)植物种类及多度均高于中林窗(50 m² ≤ 面积 < 100 m²)、小林窗(30 m² ≤ 面积 < 50 m²)和非林窗(面积 = 100 m²)。大林窗群落系统发育结构趋于发散, 中、小林窗和非林窗群落系统发育结构受到生境过滤和竞争排斥综合作用。(2)群落系统发育多样性指数与物种丰富度(species richness, SR)、Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener指数均呈显著正相关, 这与林窗内稀有种种类组成多于优势种有关。(3)林窗面积对物种多样性存在显著正效应; 土壤全氮含量对系统发育多样性和系统发育结构存在显著正效应。林窗形成提高了格氏栲天然林群落物种多样性和系统发育多样性, 林窗面积与土壤全氮共同驱动了格氏栲天然林林窗物种多样性和系统发育多样性的变化。     

凋落物物理阻隔对格氏栲种子萌发及胚根生长的影响

为了探讨凋落物物理阻隔对格氏栲天然林自然更新状况的影响,通过模拟野外凋落物覆盖,设置格氏栲种子上层覆盖厚0 cm(CK)、2 cm(D2)、4 cm(D4)、6 cm(D6)、8 cm(D8)及种子下层铺垫厚2 cm(U2)、4 cm(U4)凋落物等7个处理,分析凋落物覆盖方式及厚度对格氏栲种子萌发及胚根生长的影响。结果表明:(1)凋落物覆盖方式及厚度对种子萌发进程存在显著影响。CK萌发持续时间最长,上层覆盖处理(D)次之,下层铺垫处理(U)的种子起始萌发时间显著滞后。(2)CK种子萌发率最高,其次D6处理发芽速度较快,发芽整齐;U处理较D处理的发芽率及发芽势均显著降低,且萌发抑制率显著增加。(3)D处理的种子胚根生长速度快,胚根长度大于CK;U处理的种子胚根生长速度呈先慢后快趋势。可见,凋落物是影响格氏栲种子萌发及胚根生长的重要因素,主要通过阻碍种子与土壤接触而抑制萌发,影响格氏栲林更新。     

种子散布位置对格氏栲幼苗根系形态及生长特征的影响

种子从母株掉落于地面萌发后,其根系在不同散布位置(凋落物上层、土壤表层和凋落物下层)的生长形态影响幼苗定居及建成,而目前对其根系形态及生长特征的了解并不充分,限制了对幼苗根系在不同散布下适应策略的理解。为此,以格氏栲(Castanopsis kawakamii)为研究对象,通过模拟种子在凋落物中位置,设置凋落物上层(种子下层铺垫2 cm和4 cm凋落物,U2和U4处理)、土壤表层与凋落物下层(种子上层覆盖0、2、4、6 cm和8 cm凋落物,CK、D2、D4、D6和D8处理)等3种散布,探讨不同散布位置对格氏栲幼苗根系9个生长指标的影响。结果表明：(1)种子散布位置对幼苗根干物质质量具有显著影响,D2处理达最大值。(2)D2处理的幼苗根长、根表面积、根尖数、分枝数和比根长高于其它处理;根系平均直径在D6处理达最大值。(3)相关分析表明根长、根表面积、根尖数、分枝数和比根长与根系平均直径呈显著负相关关系。(4)对根系9个生长指标提取主成分后聚类为4个类群,D2与D4处理各划分一类;U2与U4处理划分一类,其余三个处理划分一类。综上所述,凋落物浅层覆盖(D2处理)适宜格氏栲根系生长;凋落物...