子午岭三种生境下辽东栎幼苗定居限制

辽东栎(Quercus wutaishanica)是子午岭地区的乡土乔木树种,也是该地区气候顶极群落的建群种,其幼苗的补充更新影响着森林群落的结构及物种组成。在3种典型生境(辽东栎林、人工油松林、灌草丛)中,设置3因素(种子、干扰、遮荫)两水平的野外播种实验(随机区组设计),记录辽东栎幼苗出苗量,并监测幼苗同生群在3种生境中3a间的生长状况,以确定种子及微生境在辽东栎幼苗补充过程中的限制作用。播种实验样方大小30cm×30cm,共计216个样方。结果显示,在辽东栎林及油松林内,增加种子和干扰强度(去除枯落物),能引起出苗量和幼苗补充量的显著增加,且2种处理方式间存在交互作用,表明在郁闭林冠下,辽东栎幼苗的补充受到了种子和微生境的双重限制,枯落物是导致微生境限制的主要因素之一。在灌草丛生境,各种处理方式均不能增加幼苗的补充量,表明辽东栎无法在开阔生境(强光照、干旱)中完成实生幼苗的补充更新。3种生境中的幼苗同生群生存分析表明,辽东栎幼苗在森林群落中存活率显著高于灌草丛群落。根据幼苗生长指标判断,在3种生境中,人工油松林是辽东栎幼苗定居的最佳场所。与实验预期相反,灌木对辽东栎幼苗的补充无显著影响。     

种子特征和播种深度对辽东栎种子萌发和幼苗生长的影响

该文在玻璃温室内的遮阴环境下,采用盆播方法研究了辽东栎种子特征(大小和种皮)和播种深度(0、3、6、10 cm)对种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:(1)辽东栎大种子萌发率、萌发速率、萌发值和萌发指数在所有播种深度均高于小种子。其中非去皮种子萌发率、萌发速率和萌发指数在0 cm播种深度的不同大小种子间差异显著,去皮种子所有萌发参数在6和10 cm播种深度的不同大小种子间均差异显著;去皮可促进大种子萌发,但抑制小种子萌发;不同大小种子所有萌发参数均在0 cm播种深度最大,在10cm播种深度最小。(2)不论有无种皮,大种子萌发幼苗的叶片数、单株叶面积、总干物质质量和根冠比在所有播种深度均大于小种子萌发幼苗;去皮种子萌发幼苗的株高、基径、叶片数、单株叶面积和总干物质质量在所有播种深度均不同程度地小于非去皮种子萌发幼苗,但前者根冠比在0、3、6 cm播种深度大于后者;随着播种深度增大,幼苗株高、叶片数、单株叶面积、总干物质质量和根冠比等生长参数均呈减小趋势,但基径随播种深度增大而增大。     

植物种群更新的补充限制

补充限制基于生态位理论, 从种子萌发、幼苗存活和生长、繁殖体扩散等生活史阶段的种群统计特征及环境因素(土壤水分、养分、凋落物等)着手, 探讨种群的更新问题。种源限制和微生境限制是补充限制理论研究的核心内容, 但是哪个更为重要并没有统一的结论。种源限制与种子生产、土壤种子库和地下芽库中的繁殖体数量不足有关。其中, 气候的年际波动、土壤种子库寿命和动物的捕食都会影响种子生产在种群更新中的作用; 土壤种子库常被视为种群更新的保险库, 与地上种子雨共同促进种群更新, 但是, 如果土壤里种子具有较高的死亡率和休眠率, 将会降低种子库的作用; 地下芽库及其产生的无性分株对于种群更新的意义更多地体现在干扰后种群更强的恢复能力上。扩散限制是种群更新中的普遍现象, 与种子产量、散布能力、传播媒介、幼苗密度等因素有关。微生境限制主要表现为水分、养分、凋落物等非生物因素以及竞争、捕食等生物因素对种子的活力、萌发性、幼苗的存活力、物质分配等过程的影响, 其重要性随着植物生活史阶段而发生变化。未来需要进行综合的、长期的实验, 并应着重加强种源限制及相关生态过程的进化与生态相结合的机理性研究, 从而更深刻地认识和理解种群更新问题, 建立更为综合、系统的种群更新理论体系。     

子午岭林区白桦-辽东栎混交林光合生理生态特征研究

对黄土高原子午岭次生林区白桦林、辽东栎林和白桦-辽东栎混交林3种林分的土壤物理特性和叶片光合特性进行了研究。结果表明:(1)白桦-辽东栎混交林地的土壤水分明显改善,其土壤容重最小、土壤孔隙度最大,且均优于纯林,即混交林地有深层次的土壤水分可供利用,并改善了土壤的物理结构;(2)辽东栎林的光合速率和气孔导度最大,其次为白桦-辽东栎混交林,水分利用率(WUE)为混交林白桦>混交林辽东栎>辽东栎林>白桦林;(3)混交林中白桦、辽东栎的Fv/Fm和Fv/Fo值均较大,与纯林差异不显著;白桦林和辽东栎林的qP和NPQ值均大于混交林。     

子午岭林区山杨-辽东栎混交林的生理生态效应

研究了黄土高原子午岭次生林区山杨林、辽东栎林和山杨-辽东栎混交林3种林分的土壤物理特性和叶片光合特性.结果表明,山杨林地在0～300 cm土层的土壤含水量最大,而在200 cm土层以下,山杨 辽东栎混交林的土壤水分明显改善,并优于辽东栎林;在0～60 cm土层内,山杨林地土壤容重最大、土壤孔隙度最小,而山杨-辽东栎混交林的土壤容重最小、土壤孔隙度最大,且均优于纯林,说明混交林地有深层土壤水分可供利用,同时土壤理化特性得到改善.山杨林和辽东栎林的叶绿素含量较高,且均明显高于山杨-辽东栎混交林.辽东栎林的光合速率和气孔导度最大,其次为山杨林, 二者均明显高于山杨-辽东栎混交林.从叶片水分利用效率来看,辽东栎林>山杨-辽东栎混交林辽东栎>山杨-辽东栎混交林山杨>山杨林.山杨-辽东栎混交林中辽东栎的PSⅡ最大光化学转换效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)值均较大,但与辽东栎林的F_v/F_m和F_v/F_o值差异不显著,而混交林中山杨的F_v/F_m和F_v/F_o值均相对小于山杨林,且与山杨林的F_v/F_m差异显著,山杨林和辽东栎林的荧光光化学猝灭系数和非光化学猝灭系数值均大于混交林地.因此,子午岭林区辽东栎林更趋于稳定且生长优于其混交林,而山杨林群落将逐步被替代,与纯林类型相比较,其混交林类型可能较不利于山杨的生长.     

种皮和播种深度对辽东栎种子萌发和幼苗早期生长的影响

在玻璃温室内遮荫条件下,研究种皮和播种深度(0、2、5、10和15 cm)对辽东栎种子萌发和幼苗早期生长的影响.结果表明： 种皮对辽东栎种子萌发具有明显的抑制作用,去除种皮后,种子萌发率显著升高,不同播种深度处理种子萌发率平均升高19.4%,且萌发指数和活力指数显著增大,萌发进程加快.去皮种子和非去皮种子的萌发率均在2 cm播种深度下最大,分别为78.9%和62.2%;萌发指数和活力指数均在2 cm播种深度下最大,而萌发速率系数在5 cm播种深度下最大.去皮处理幼苗的单株叶面积和干质量与非去皮处理相比均显著增大,但比根长显著减小.去皮和非去皮处理幼苗株高均在5 cm播种深度下最大,分别为13.8和14.2 cm;基径随播种深度增加逐渐增大,而主根长、侧根数和最大侧根长均减小;幼苗干质量受播种深度影响较小.     

光照对辽东栎种子萌发和幼苗生长的影响

研究了不同光照梯度[55.4%自然全光照(natural sunlight,NS)、18.9%NS、5.5%NS、2.2%NS、0.5%NS和0.3%NS]对辽东栎种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明:辽东栎种子的萌发率和萌发指数在55.4%NS处理达到最大,分别为72.5%和0.22,然后随着光照减弱而逐渐减小,在0.3%NS处理下最小,分别为42.5%和0.11;强光照对种子萌发进程有一定的延迟作用,萌发活力指数随着光照的减弱而增大(0.5%NS处理最大);强光下种子萌发的延迟可能是其对多种命运的权衡性选择.强光照有利于辽东栎幼苗基径和根系生长,以及幼苗干物质的积累,但株高最小(6.06 cm);不同光强处理的辽东栎幼苗具有较大的形态学可塑性,其幼苗阶段对光环境的适应性较强,0.5%NS处理的幼苗比叶面积、比枝长、比根长、叶片叶绿素b含量及叶绿素总量均最大,分别为142.57 cm2.g-1、156.86 cm.g-1、271.87 cm.g-1、0.07 g.cm-2和0.24 g.cm-2,55.4%NS处理下最小,分别为44.89 cm2.g-1、52.84 cm.g-1、101.98 cm.g-1、...     

鼠类对辽东栎橡子的搬运

在北京东灵山地区,在灌丛、森林2 种生境类型中共设计了5 个处理,以检验种子质量、种子可视度、生境类型如何影响鼠类对辽东栎（Quercus liaotungensis）橡子的搬运。每个处理包括200 枚种子。每日检查种子状态,实验持续16 d。鼠类在几天之内将大多数种子搬运走。完好橡子比虫蛀橡子消失得快。橡子在森林生境中明显比在灌丛生境中消失的快。鼠类对放置在灌丛下方和灌丛之间的橡子的搬运速率差别不大。放置在落叶下方的橡子消失速率明显慢于地表的橡子。本研究利用半存活时间测量种子的搬运率。各处理的半存活时间范围是0. 6 ～ 8. 6 d。各处理的橡子搬运率均较高,这说明鼠类有能力在种子下落到冬季来临的2 个月时间内,搬运绝大多数的橡子。实验说明,鼠类是辽东栎橡子重要的捕食者和扩散者。     

黄土高原马栏林区辽东栎更新特性研究

研究了黄土高原马栏林区主要植被类型中的辽东栎幼苗的数量特征,更新层幼苗、幼树的实生和萌生特性及其辽东栎在垂直结构上的数量分布。结果表明:(1)辽东栎幼苗在黄土高原马栏林区分布广泛且数量充足。不同的植被类型中辽东栎种群表现出不同的大小级结构,在油松—辽东栎混交林、油松林和辽东栎林中辽东栎种群的幼苗、幼树和成树均占一定的比例,而在油松—白桦混交林、白桦林、山杨林和山杨—白桦混交林中辽东栎种群则以幼苗和幼树为主。表明辽东栎种群在该地区植被的发展过程中将产生重要的作用。(2)辽东栎在这一地区是由实生和萌生的个体混合组成的。在各种植被类型中实生植株的密度都高于萌生植株,辽东栎种群的更新在该地区可能主要是通过实生植株来完成的,即辽东栎实生植株在更新过程中起重要的作用。但萌生植株作为辽东栎顺利通过瓶颈的一种手段,作为辽东栎种群繁衍和稳定的一种途径,在辽东栎种群的更新中也起着一定的作用。     

间伐强度对黄桥林区辽东栎林结实规律的影响

为了阐明抚育间伐强度对辽东栎林结实规律的影响,以黄土高原南部黄龙山和桥山林区辽东栎中龄林为研究对象,对不同间伐强度(对照、10%、20%、30%)近自然经营抚育间伐5年后的林分密度与结实母树比例、平均单株结实与单位面积林分总结实量、种子在树冠上空间分布特征及种子特征等进行调查分析.结果表明: 辽东栎林结实母树的比例、平均单株结实量及发育种子比例均随着间伐强度的增大而增大,表现为30%>20%>10%>对照;而单位面积林分总结实量在20%强度间伐时达到最大,表现为20%>30%>对照>10%.从辽东栎种子在树冠上的空间分布来看,73.6%的种子集中分布于树冠上层,26.4%分布于下层.树冠阳面结实量占总结实量的65.8%,树冠阴面仅占34.2%,间伐强度对树冠下层、阴面结实量的提升幅度分别大于树冠上层和阳面.辽东栎种子的长径、短径及千粒重均随间伐强度的增大而增大,在30%间伐强度时达到最大.10%强度间伐对辽东栎林结实影响不显著,间伐强度达到20%时,才能显著提高辽东栎种子的数量和品质,继续提高间伐强度到30%时,并不能有效提高其结实,而其林分总结实量却下降.建议在对该林区进行抚育间伐时,应选择20%的间伐强度(保留郁闭度0.7),可有效提高辽东栎种群的结实量和品质.     

A spatially explicit analysis of seedling recruitment in the terrestrial orchid Orchis purpurea

Seed dispersal and the subsequent recruitment of new individuals into a population are important processes affecting the population dynamics, genetic diversity and spatial genetic structure of plant populations. Spatial patterns of seedling recruitment were investigated in two populations of the terrestrial orchid Orchis purpurea using both univariate and bivariate point pattern analysis, parentage analysis and seed germination experiments. Both adults and recruits showed a clustered spatial distribution with cluster radii of c. 4-5 m. The parentage analysis resulted in offspring-dispersal distances that were slightly larger than distances obtained from the point pattern analyses. The suitability of microsites for germination differed among sites, with strong constraints in one site and almost no constraints in the other. These results provide a clear and coherent picture of recruitment patterns in a tuberous, perennial orchid. Seed dispersal is limited to a few metres from the mother plant, whereas the availability of suitable germination conditions may vary strongly from one site to the next. Because of a time lag of 3-4 yr between seed dispersal and actual recruitment, and irregular flowering and fruiting patterns of adult plants, interpretation of recruitment patterns using point patterns analyses ideally should take into account the demographic properties of orchid populations.     

黄土高原子午岭种子植物区系特征研究

黄土高原子午岭位于黄土高原中部半湿润半干旱过渡带(107°30′~109°40′E,33°50′~36°50′N)。其在植被分区上隶属于泛北极植物区、中国-日本森林植物亚区的华北地区黄土高原植物亚地区。区内共有种子植物94科361属689种,分别占黄土高原区种子植物总数的63.95%、41.78%和21.37%。其中大科、大属在区系组成中起着非常重要的作用。该区种子植物属包含15个分布区类型及12个变型,其中北温带分布、旧世界温带分布、泛热带分布、东亚分布等成分占有重要地位。其种子植物区系的基本特征是:植物种类相对丰富;多种地理成分交汇、过渡特征明显;区系组成以华北成分为主体,温带成分占优势;沿纬度梯度地理成分差异显著,垂直分布带谱不明显;区系成分新老并存,特有化程度低。     

植冠与土壤种子库储存种子的萌发特性及策略

为明确黄土丘陵沟壑区植物种子库如何调控种子萌发来提高个体适合度,选择研究区7种具有种子库的主要物种为研究对象,以刚成熟和室内储存种子为对照,比较植冠宿存(5个宿存期)和土壤埋藏(5a埋藏期)对植物种子萌发特性的影响,探讨植冠种子库与土壤种子库储存下的种子萌发策略。结果表明:7种植物种子经过不同种子库储存后萌发特性表现出明显的种间差异,黄刺玫(Rosa xanthina)和水栒子(Cotoneaster multiflorus)种子萌发力表现为植冠宿存不变型、土壤储存增强型,土壤储存明显提高水栒子种子萌发速率;达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和狼牙刺(Sophora davidii)种子萌发力表现为植冠宿存增强型、土壤储存减弱型,种子萌发历时表现为植冠宿存延长型,土壤种子库储存还可加快达乌里胡枝子萌发速率、缩短萌发历时;茭蒿(Artemisia giralaii)和铁杆蒿(Artemisia gmelinii),种子萌发率随植冠宿存时间先升高后降低,随土壤储存时间先降低后升高,土壤储存可推迟其萌发,铁杆蒿种子萌发速率在植冠与土壤储存后均加快;紫丁香(Syringa oblata)种子萌发率随植冠宿存先升高后降低,土壤储存明显加快其种子启动萌发与速率。在黄土丘陵沟壑区,植物种子经过植冠或土壤种子库储存,或增加、加快、提早萌发充分利用有利条件提高占据性,或减少、减缓、推迟萌发分摊不利条件的风险;而且该区植物植冠与土壤储存后种子萌发特性间的关系,体现各自适应环境与应对干扰的分工与协作策略,主要表现为:单一主导型和相辅相成型。