泥炭地特征性环境因子促进泥炭藓持久孢子库的形成

研究泥炭地特征性环境因子——淹水、少氧和化感物质对泥炭藓孢子持久性的影响, 可深入理解泥炭地泥炭藓持久孢子库的形成机制, 为退化泥炭地泥炭藓地被恢复研究提供参考。该研究以藓丘种和丘间种两种泥炭藓的孢子为试验材料, 通过室内模拟控制实验的方法, 研究泥炭藓孢子在空气、超纯水、泥炭地地表水和泥炭藓沥出液中, 及3种速率充气下, 孢子萌发力持久性的变化。经充气处理后, 泥炭藓孢子持久性显著低于不充气处理。不充气时, 泥炭藓孢子在含有化感物质的泥炭地地表水和泥炭藓沥出液中保存, 持久性显著高于在超纯水中保存。通径分析结果显示, 溶解氧是影响泥炭地泥炭藓孢子持久性的主要因子和限制因子, 养分元素氮(TN)和磷(TP)的浓度为孢子持久性的负作用因子。研究结果表明, 泥炭藓孢子散布于苔藓地被基质或淹水的丘间生境中, 比暴露于空气或在无化感物质的水中, 能更好地维持萌发力。泥炭地中, 泥炭藓孢子和其他植物的繁殖体的超长寿命可能归因于少氧、养分贫乏和丰富的化感物质等泥炭地特征性环境因子。     

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。     

白江河泥炭地泥炭藓孢子萌发力对排水的响应

排水严重改变泥炭地的环境和生态过程,但对泥炭藓孢子萌发力的影响尚不清楚。在长白山地区白江河泥炭地,分别在优势植物为苔藓的近原始地段和优势植物为小灌木的排水地段,钻取泥炭柱芯为试验材料,逐层测试泥炭理化指标,提取泥炭藓孢子并进行萌发试验,统计孢子数量和萌发力;经过泥炭样品年代测定,建立深度年代关系曲线,研究泥炭藓孢子萌发力对排水的响应和机制。结果表明: 整个柱芯对比,近原始地段平均孢子数略高于排水地段,两地段的平均孢子萌发力无差异,排水地段的泥炭容重、总碳和总氮都显著高于近原始地段。柱芯上部对比,排水(1987年)以后两地段孢子累积速率无显著差异,但近原始地段的平均孢子萌发力(34%)远低于排水地段(72%)。近原始地段的碳氮比与孢子萌发力呈显著正相关;排水地段的总碳、pH和埋藏时间与孢子萌发力呈显著负相关。30年前的泥炭地排水虽对孢子累积影响不大,但通过加速分解而改变了泥炭的理化性质,提升了表层泥炭中孢子萌发力,因此降低孢子库的持久性,可能导致泥炭藓在灾变性干扰后的种群持续更新潜力下降。     

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。     

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。     

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.     

泥炭地苔藓植物孢子生活力的快速检测

适量的烟气能够促进有性繁殖体萌发,但迄今尚无辅助烟气处理探究孢子生活力快速检测方法的研究报道。该文选择毛缘泥炭藓（Sphagnum fimbriatum）、中位泥炭藓（S.magellanicum）和粗叶泥炭藓（S.squarrosum）作为材料,分别使用亚甲基蓝染色法、四唑（TTC）染色法、碘-碘化钾（I₂-KI）染色法和红墨水染色法对泥炭藓孢子进行染色,并比照营养液、烟溶液+营养液培养的孢子萌发试验,对比研究泥炭地苔藓植物孢子生活力快速检测的最佳方法。结果表明：亚甲基蓝染色法的染色效果最为明显,TTC和I₂-KI均未能使泥炭藓孢子着色,孢子对红墨水虽有着色反应但不清晰;与营养液培养相比,添加烟溶液使毛缘泥炭藓、中位泥炭藓和粗叶泥炭藓孢子萌发率分别提高5%、5%和18%;使用亚甲基蓝染色的孢子染色率与经烟溶液处理过的孢子萌发率最为接近。综上认为,亚甲基蓝染色法能快速检测泥炭藓孢子的生活力。     

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.     

白齿泥炭藓孢子萌发和原丝体发育的观察

白齿泥炭藓(Sphagnum girgensohnii Russ.)是高位沼泽泥炭藓的主要成分,分布于中国东北、西南、西藏及日本、印度尼西亚的高山,苏联远东地区及西伯利亚、欧洲北部、北美洲。关于白齿泥炭藓的特征形态描述本文从略,这里主要介绍白齿泥炭藓的孢子培养方法及其孢子萌发和原丝体发育形态的观察结果。     

泥炭藓及其孢子萌发和有性生殖

将泥炭藓孢子萌发为配子体和有性生殖及精子形态等细节,用作者拍摄的活体照片,介绍给读者,以期对植物教学有所补充。     

东北哈泥泥炭地不同泥炭藓属植物高光谱特征

泥炭藓是北方泥炭地的优势植物,其高光谱特征研究很少。本研究采用高光谱遥感技术,对不同水位埋深条件下(藓丘及丘间)生长的相同种类泥炭藓植物,及同一水位埋深条件下的不同种类泥炭藓植物的光谱特征进行研究。结果表明,不同种类泥炭藓属植物的光谱反射特征具有明显种间差异,主要反映在绿峰、红边的差异上。由于水分条件差异,生长在高丘和低丘的锈色泥炭藓、泥炭藓及中位泥炭藓在可见光和近红外波段的光谱反射率均具有显著差异,高丘的泥炭藓属植物的反射率均高于低丘的泥炭藓属植物。本研究所获得的东北地区哈泥泥炭地几种泥炭藓属植物的详细光谱信息,可以为高分辨率航空影像和卫片解译泥炭藓湿地提供地面基础。     

水位提升和泥炭藓繁殖体移植对泥炭地植被恢复的影响

泥炭藓繁殖体移植是影响泥炭地植被恢复的重要因素之一,不同移植方式的效果往往缺乏比较研究。选取长白山区白江河退化泥炭地为研究地,以自然生境的丘间种喙叶泥炭藓(Sphagnum flexuosum)和藓丘种中位泥炭藓(S.magellanicum)(后者耐旱能力较强)为实验材料,通过野外移植实验,研究水位提升与不同泥炭藓繁殖体移植方式对退化泥炭地植被恢复的影响。数据分析显示:水位条件显著影响了喙叶泥炭藓和中位泥炭藓的建植,随着水位上升,地表湿度增加,两种泥炭藓的盖度均呈明显的上升趋势;移植方式的变化短期内对泥炭藓的建植作用并不明显,但在移植2个月后,移植方式对喙叶泥炭藓表现出显著影响,即耐旱能力较强的中位泥炭藓置于上层时,喙叶泥炭藓盖度最高;水位和移植方式不存在交互作用,即在低水位条件下,中位泥炭藓置于上层的移植方式也未能提升泥炭藓的建植盖度。研究表明,水位提升是泥炭地植被恢复的十分有效的手段,因物种间存在对水分保持的差异,采用合理植物繁殖体移植方式,将会明显提升植被恢复的成效。     

长白山哈泥泥炭地七种苔藓植物生态位

采用Levins和Pianka公式,对哈泥泥炭地7种苔藓植物的生态位进行了研究.结果表明：7种苔藓在泥炭的全氮、全磷、Ca²⁺、K⁺、沼泽水的pH和电导率、乔木郁闭度、灌木盖度以及水位埋深9个环境因子梯度上的平均生态位宽度排序为：沼泽皱缩藓＞喙叶泥炭藓＞中位泥炭藓＞尖叶泥炭藓、桧叶金发藓＞大泥炭藓＞锈色泥炭藓.锈色泥炭藓倾向于特化种,沼泽皱缩藓倾向于泛化种.在各种环境因子中,以电导率平均重叠值最高,水位埋深、乔木郁闭度、pH和灌木盖度梯度上平均重叠值最低,是影响苔藓分布的主要环境因子.多数苔藓在这4个梯度上产生生态位分异.少数苔藓种对在所有环境因子梯度重叠值均较高,是由于苔藓之间存在水分协作关系.这为苔藓植物的种间竞争提供了间接证据.     

水位控制对农田泥炭藓产量的影响

为明确不同水位控制下农田土壤因子与泥炭藓产量之间的关系,解析影响泥炭藓产量的主要土壤因子,以贵州省龙里县水苔村种植年限相同的泥炭藓为研究对象,分析不同水位条件下泥炭藓生理生态指标与土壤因子的特征,并结合冗余分析,讨论水位和土壤因子的交互作用对泥炭藓生理生态指标的影响。结果表明：水苔村种植泥炭藓有1科1属5种,其中泥炭藓原亚种(Sphagnum palustre L. ssp.palustre)为优势种。泥炭藓生理生态指标均随水位升高逐渐上升,表明高水位有利于泥炭藓生长;土壤含水量(SWC, Soil Water Content)和孔隙度(STP, Soil Porosity)随水位升高逐渐增大,表明水位升高有助于增强土壤透水、透气及蓄水保墒能力;总氮(TN, Total Nitrogen)、总磷(TP, Total Phosphorus)、总钾(TK, Total Potassium)、有效磷(AP, Available Phosphorus)随水位升高逐渐降低,表明水位升高加速氮磷钾等营养元素淋失;脲酶(URE, Urease)和过氧化氢酶(CAT, Catalase)随水位升高逐渐...     

鄂西亚高山泥炭地摇蚊种群组成及其影响因子

泥炭地是一种重要的湿地生态系统,在其酸性、淹水和厌氧生境形成的独特的生物群落是全球生物多样性的重要组成部分。本研究选择鄂西亚高山地区七姊妹山和二仙岩泥炭地,采集表层泥炭沉积物并提取摇蚊亚化石头壳,探讨了这两个地区摇蚊种群组成及其影响的环境因子。结果表明:1)七姊妹山泥炭地摇蚊组合以Tanytarsus pallidicornistype2和Tribelos sp.为主,二仙岩泥炭地则以Pseudorthocladius sp.、Tribelos sp.和Pseudosmittia sp.为主,这些优势种都是附生属种且具有一定耐酸性;2)泥炭地表层水的电导率、钙离子浓度和水位埋深是显著影响摇蚊种群组成的环境因子。本研究为国内首次报道泥炭地摇蚊组成,为深入认识泥炭地生物多样性提供了重要基础资料。     

长白山区白江河泥炭地植被短期恢复实验

泥炭地是重要陆地碳库,在全球范围内大多面临退化问题。选择长白山区排水改造后的白江河泥炭地为研究地,采用水文恢复、小灌木去除和泥炭藓移植结合的技术,通过筑坝堵截排水沟、剪除金露梅和移植泥炭藓繁殖体以实现各3个水平的水位埋深、小灌木盖度和移植密度的手段,进行了短期恢复实验研究。结果表明:随着水位提升,泥炭藓定植盖度增大;移植密度不超过1∶10(采集∶移植面积比)的条件下,定植盖度随移植密度增大而增大;在浅水位埋深(5～30 cm)条件下,定植盖度随小灌木盖度增加而增加。研究表明,排水泥炭地的恢复项目中,在抬升水位的基础上,移植足量的泥炭藓繁殖体,适当移除小灌木,可提高泥炭地生态恢复的效率。     

鄂西七姊妹山泥炭藓沼泽植物多样性

以湖北宣恩县七姊妹山泥炭藓沼泽植被为研究对象,对其物种组成、群丛类型、植物群落生物量、物种重要值及多样性特征进行了分析.结果表明,该沼泽物种组成较为丰富,共计41科65属94种;沼泽植被可区分为9个群丛,其中泥炭藓(Sphagnum palustre ssp. palustre)、野灯心草(Juncus sethuensis)和堇菜(Viola verecunda)为9个群丛共有种.在9个群丛中,大理苔草-泥炭藓群丛(Ass.Carex taliensis-Sphagnum palustre ssp.palustre)的生物量最高,亮鞘苔草-泥炭藓群丛(Ass.Carexfargesii-Sphagnum palustre ssp.palustre)的生物量最低;泥炭藓的生物量占其所在群丛总生物量的74.78%-91.18%.泥炭藓的平均盖度为88.6%,在其中7个群丛中,泥炭藓的重要值大于其他物种的重要值.在群丛物种多样性指数中,丰富度指数(R)最高的为西南小叶地笋 庐山蔗草一泥炭藓群丛(Ass.Lycopus coreanus vat.cavaleriei Scirpus lushanensis-Sphagnum palustre ssp.palustre),优势度指数(C)最高的为亮鞘苔草-泥炭藓群丛,多样性指数(H')最高的为西南小叶地笋 野灯心草-泥炭藓群丛(Ass.Lycopus coreanus vat.cavaleriei Juncus setchuensis-Sphagnum paslustre ssp.palustre),均匀度指数(J)最高的为野灯心草 宜昌苔草-泥炭藓群丛(Ass.Juacus setchuensis Carex alliFormis-Sphagnum palustre ssp.palustre).     

潜水位和邻体对长白山哈泥泥炭地3种苔藓的影响

我国东北泥炭地大多存在直叶金发藓优势度增加的现象,其内在机制尚不清楚。以大泥炭藓、中位泥炭藓和直叶金发藓为材料,在哈泥泥炭地选取潜水位差异明显的两个生境,人工构建苔藓群落,研究潜水位和邻体对3种苔藓形态及生化指标的影响。结果表明:潜水位降低抑制两种泥炭藓的高增长和中位泥炭藓的可溶性糖含量,增加两者分枝生产和N含量,而直叶金发藓除生物量受到抑制,分枝生产受到促进外,其他指标均无响应;在混合群中,两种泥炭藓相互促进彼此的高增长和生物量生产,直叶金发藓抑制大泥炭藓的分枝生产和中位泥炭藓的C含量,但两种邻体对直叶金发藓的各项指标影响甚微。研究表明,直叶金发藓尽管未对泥炭藓产生直接的竞争效应,但是凭借其良好的耐旱能力,仍能在气候变暖以及人为干扰导致的潜水位下降的背景下,获得竞争优势,实现种群的扩展。     

泥炭藓植物数量分类的研究

本文用聚类分析和主成分分析方法对泥炭藓属的14个种及一个变种进行了数量分类的研究。通过对15个OTU×42个性状的原始数值矩阵的标准化及复杂运算后,其结果表明:1.由聚类过程所得到的树系图,并结合生物分类学的实际意义,将泥炭藓属分为6个组,即Section Sphagnum、Sect.Squarrosa、Sect.Acutifolia、Sect.Subse-cunda、Sect.Polyclada及Sect.Cuspidata。其结果与经典分类的结果基本上是一致的。2.通过对泥炭藓主要性状的因子分析和主成分排序,初步反映了各性状所占的信息比例,找出了泥炭藓植物分类中所应依据的重要性状。3.通过对泥炭藓植物的排序,进一步阐明了泥炭藓属内的各个种之间的系统位置。本文首次将数量分类用于泥炭藓植物,通过研究,认为该方法用于其它苔藓植物也是可行的,这对苔藓植物定量地、准确地表现分类群的系统位置及亲缘关系,将有一定的参考价值。     

贵州麻若平台泥炭藓沼泽中泥炭藓持水特性及其与土壤营养元素关系研究

泥炭藓属(Sphagnum)植物的持水特性在泥炭湿地形成过程中起着重要作用,研究其与土壤营养元素之间的关系有助于地区湿地保护和退化湿地的修复。以贵州麻若平台分布的泥炭沼泽为对象,采用方差分析、相关性分析和冗余分析等方法对沼泽内泥炭藓的生物量、蓄水量、吸水率和土壤营养元素含量等进行研究。结果显示,该区域泥炭藓物种组成主要包括狭叶泥炭藓(Sphagnum cuspidatum Ehrh.)、多纹泥炭藓(Sphagnum multifibrosum X. J. LiM. Zang)和卵叶泥炭藓(Sphagnum ovatum Hampe.) 3种,狭叶泥炭藓为优势种,占泥炭藓总盖度的87.2%。沼泽中泥炭藓的生物量为(0.62±0.01) kg/m~2,自然蓄水量为(9.42±0.45) kg/m~2,饱和吸水率达1827.41%±34.56%,说明泥炭藓具有很强的持水能力。RDA分析表明,泥炭藓的生物量、饱和吸水量和饱和吸水率主要受沼泽土壤总钾、总磷、有效磷、有效氮、有效钾的影响,泥炭藓的鲜重、自然蓄水量和自然吸水率受土壤pH和水位的影响较大。泥炭藓的生物量、饱和蓄水量、饱和吸水率与土壤总钾含量呈正相关,与土壤总磷、有效磷、总钾、有效氮、总氮、有机质含量呈负相关,说明土壤总磷、有效磷、有效钾、有效氮、总氮、有机质对沼泽中泥炭藓的持水能力具有抑制作用。