长白山森林生态系统中椴树叶分解进程的研究

研究结果表明,椴树叶分解过程适合用指数衰减方程来表达,随海拔和植被类型的上升,在1－5号标准地,椴树叶分解常数分别为－0．391,－0．339,－0．257,－0．198和－0．125,即随海拔升高,分解速度下降,光水条件的实验表明,60％－80％的庇荫条件下,分解较快,浇水多的比浇水少的分解快,在实验区条件下,水分条件比光照条件影响更明显,与红松针叶的分解实验相比,二者规律极为相似,而且分解速率相差甚微。     

不同植物对高寒草场主要杂草箭叶橐吾的化感作用

用13科31种植物地上部分的水浸液(0.05 g DW.mL-1)对高寒草场主要杂草箭叶橐吾(Ligularia sagi-tata)和同域牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)进行种子萌发实验,旨在筛选能够抑制箭叶橐吾的植物种类。结果表明:有23种供体材料对箭叶橐吾种子萌发具较强抑制作用,并降低了萌发指数(M<-0.50);有9种供体植物显著抑制箭叶橐吾,同时对牧草的伤害较少甚至有促进作用。综合比较对2种植物的综合化感效应指数(M)差异,毛茛(Ranunculus japonicus)、高乌头(Aconitum sinomontanum)、五爪金龙(Ipomoea cairica)、露蕊乌头(Aconitumgymnandrum)和乳白香青(Anaphalis lactea)作用效果显著(其M差值分别是:-0.87、-0.82、-0.71、-0.68和-0.62),这5种植物有望开发新型植物源除草剂。     

黄帚橐吾挥发物的化感作用及其主要成分分析

研究了青藏高原东部高寒草场上广布的菊科毒杂草--黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)挥发物的化感作用,并运用气相色谱-质谱方法对其挥发物主要化学成分进行了分析.结果表明,黄帚橐吾挥发物对所有5种受试牧草种子的萌发速度指数和最终萌发率均产生抑制作用,其中对垂穗披碱草和大雀麦的种子萌发抑制较为显著,而对早熟禾和羊茅影响较小.黄帚橐吾挥发物中主要含有2-甲基-庚烷(9.84%)、3-甲基-庚烷(8.25%)、庚烷(7.93%)、4-甲基-1-异丙基-双环[3,1,0]己-2-烯(7.79%)、3-甲基-己烷(6.38%)、2-甲基-己烷(5.54%)、D-苧烯(.70%)等18种化合物,占总挥发物的68.24%,其中单萜类化合物含量占总挥发物的16.58%,因此萜类化合物是其主要的化感活性物质,并通过挥发途径释放后影响到受体植物种子的萌发.黄帚橐吾挥发物的化感作用对增强其生存竞争力和种群增长起着重要作用.     

黄帚橐吾对高寒草甸凋落物分解及氮释放的影响

受过度放牧等干扰因素的影响,黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)在高寒草甸逐渐扩张成为优势种而被称为“退化指示种”,从而威胁生态系统功能和养分循环。然而,黄帚橐吾扩张引起的凋落物比例增多,对分解及养分释放的影响尚不清晰。凋落物分解连结着生态系统碳、氮循环,对于系统功能维持具有重要意义。本试验在三江源区黄帚橐吾为优势种的高寒草甸中,设置黄帚橐吾和其他物种凋落物的多梯度混合分解试验,测定黄帚橐吾和其他物种凋落物的重量损失和氮释放,分析黄帚橐吾生物量增多对凋落物分解的影响。结果表明：(1)分解1年后,黄帚橐吾重量损失及氮素释放较其他物种更缓慢;(2)随着黄帚橐吾生物量比例的增加,凋落物整体重量损失及氮素释放显著降低;(3)混合凋落物中黄帚橐吾能限制其他物种的分解,这种拮抗效应进一步延缓了混合凋落物的分解。综上,高寒草甸黄帚橐吾扩张引起的凋落物生物量增多通过延缓凋落物分解及氮释放,阻碍土壤养分输入,进而对草地碳氮循环过程产生不利影响。     

高寒草场橐吾属植物幼苗对低温的应答

分别在适宜和模拟低温胁迫下,测定了青藏高原3种橐吾属植物幼苗生物量的分配模式、相对生长率(RGR)、可溶性糖含量及膜渗漏率,并计算半致死温度(LT50),旨在了解这3种植物幼苗的生长特性、对低温胁迫的忍受力及其种间差异,探讨3种橐吾幼苗对高寒环境的适应能力。结果表明:3种植物的萌发初期,子叶迅速伸展,而后根/冠比快速增加,相对生长率在萌发后10~15 d达到峰值,根/冠比与生物量的累积呈极显著正相关关系;经4℃低温处理后,3种植物幼苗的存活率均超过70%,RGR峰值降低且滞后出现,回归分析表明RGR降低量的64%是由根部生物量的降低引起的;黄帚橐吾、箭叶橐吾及掌叶橐吾的LT50值分别为-8.24、-8.14、-7.28℃,表明3种植物幼苗均能够忍受苗期短暂的低温胁迫而实现种群更新;经-5℃低温处理,三者叶片中的可溶性糖含量分别增加3.61、2.90、1.61倍,而游离脯氨酸分别增加2.57、4.40、37.68倍,表明3种橐吾各自通过不同的代谢调节机制提高自身抗寒能力。总之,3种橐吾属植物均具有良好的适应青藏高原高寒气候环境的生活史对策。     

土著入侵种黄帚橐吾的替代防控展望

黄帚橐吾是青藏高原高寒草场中分布最广、危害极大的优势毒草,严重影响了该地区群落结构和草地畜牧业的发展。在介绍土著入侵种和替代防控概念及相关研究进展的基础上,针对黄帚橐吾目前缺乏高效经济生态防控措施的现状,结合国内外对入侵植物进行替代防控的经验与原则,提出了对黄帚橐吾进行替代防控的生态防控设想和黄帚橐吾替代植物选用的基本原则,初步划定了防控黄帚橐吾的替代植物范围。通过引种或者驯化乡土草种,在青藏高原培育禾本科、豆科植物或者建植禾豆混播人工草地,使其具备替代防控黄帚橐吾的潜力。     

高寒草甸不同海拔梯度下多年生黄帚橐吾的克隆生长特征

通过对多年生植物黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)在四个不同海拔梯度下的克隆生长行为进行研究,结果表明：(1)资源水平(土壤养分)、干扰和群落性质影响间隔物(spacer)长度的变化。在第一和第四海拔梯度中(土壤养分较丰富)间隔物长度较短,而在第二和第三海拔梯度中(土壤养分较贫乏)间隔物长度较长,说明其能对资源水平和生境优劣作出反应。(2)分枝强度(branching intensity)随资源水平的增加而上升。(3)在高海拔、寒冷和资源较丰富的生境中,其生物量的投资偏向于地下部分生物量,说明黄帚橐吾的资源分配方式受到环境资源条件和群落性质的影响。     

谷子秸秆不同部位水浸液对3种杂草的化感作用

通过测定种子萌芽期生物学指标和盆栽苗期生理指标,研究谷子不同部位(叶片、茎秆)不同浓度(原液、10倍稀释液、50倍稀释液、100倍稀释液)浸提液对反枝苋、藜、狗尾草3种谷田恶性杂草的化感作用。结果表明: 谷子叶片、茎秆水浸提液对3种杂草均存在显著化感作用,且不同浓度浸提液化感作用存在差异,总体表现为原液有抑制作用,稀释液(10、50、100倍)有促进作用。叶片、茎秆浸提液原液处理下,反枝苋、藜、狗尾草的发芽率分别下降了63.9%、37.3%和41.7%,根长仅为对照的27.8%、37.8%和18.4%,芽长仅为对照的34.5%、27.7%和17.6%,净光合速率为对照的66.6%、89.9%和88.2%,蒸腾速率为对照的69.0%、87.5%和56.1%,原液对3种杂草的综合化感效应指数为-0.699、-0.716和-0.795,表现出较强的化感抑制作用。稀释液处理下化感促进作用随稀释倍数增加呈先上升后下降趋势,其中50倍稀释液促进作用最强,3种杂草的发芽率、根长和芽长均与对照达到差异显著水平,综合化感效应指数分别为0.261、0.217和0.165。谷田伴生杂草大量生长与谷子秸秆中化感物质淋溶有关。     

黄帚橐吾花序结构的资源配置与环境的关系

 为了系统地了解黄帚橐吾(Ligularia virgaurea) 自然种群的繁殖对策,在其繁殖分配研究的基础上,通过统计不同部位头状花序的生物量投入,进一步分析了存在于总状花序内资源分配上的结构效应及其对不同生境条件的反应。结果表明：1）总状花序、不同部位头状花序在资源投入上受其栖息生境各种生态因子的影响而在不同生境和平均种群密度间存在着差异,并表现出一定的趋势;2）可代表个体水平的总状花序大小、头状花序大小、头状花序数量和头状花序平均重量等特征,都与种群密度呈现出程度不同的负相关关系,而总状花序内不同部位的头状花序大小则与种群密度变化无关;3）总状花序内的资源分配存在着位置依赖性,这种显著差异表现为顶部头状花序比基部和中部头状花序有较大的资源分配;4）总状花序顶部、中部和基部头状花序的资源分配与总状花序大小表现出极显著或显著的负相关关系。     

“黑土滩”退化高寒草地6种常见毒杂草水浸液对垂穗披碱草的化感作用

以青藏高原"黑土滩"退化高寒草地中常见的6种毒杂草(黄花棘豆、秦艽、南山蒿、黄帚橐吾、瑞香狼毒和密花香薷)的根、茎、叶的水浸液为材料,通过研究不同浓度(25、50、100 g.L-1)水浸提液对垂穗披碱草种子萌发以及胚芽和胚根伸长的影响,以探寻具有化感作用的植物种类和部位。结果显示:(1)6种毒杂草不同部位(除密花香薷根外)全部具有化感作用,且叶的化感抑制作用要强于茎和根。其中,黄花棘豆根、茎和叶的化感抑制作用均强于其他5种毒杂草相同部位,秦艽叶和根的化感作用仅次于黄花棘豆叶和根,南山蒿和密花香薷叶也有很强的化感抑制作用。(2)全部水浸液的化感抑制作用均随浓度的增大而增强。瑞香狼毒、密花香薷和南山蒿茎水浸液浓度为25 g.L-1时,对垂穗披碱草种子胚芽伸长产生促进作用,在水浸液浓度达到100 g.L-1时,全部水浸液(除密花香薷根外)的化感抑制作用都达到显著水平(P<0.05),其中黄花棘豆和南山蒿的叶和根以及秦艽和密花香薷的叶对垂穗披碱草种子萌发、胚芽和胚根都表现出致死作用。(3)黄花棘豆、南山蒿、秦艽和密花香薷等具有强化感抑制作用的植物主要通过抑制种子胚根伸长来发挥化感抑制作用,而瑞香狼毒和黄帚橐吾主要通过抑制种子发芽指数来发挥化感抑制作用,且测定指标对化感作用的敏感性大小顺序为:发芽指数>萌发率;胚根>胚芽。实验表明,毒杂草的化感抑制作用是影响利用垂穗披碱草改建"黑土滩"的重要因素,因此"黑土滩"改建前应尽量清除这些毒杂草,以防影响人工草地的质量。     

Direct MS measurement of the extract of Ligularia virgaurea collected in Yunnan and Sichuan provinces of China

Introduction – There are numerous Ligularia species in the eastern Qinghai–Tibet Plateau and adjacent areas. L. virgaurea has been used as a traditional folk medicine for the treatment of stomachache and nausea. Objective – To analyse chemical constituents of L. virgaurea, grown in Yunnan and Sichuan provinces of China. Methodology – The direct MS measurement of the crude extract of plant samples was used for grouping of this species. As the main compounds were available in pure form, the main peaks were analysed by LCMS. Results – An easy and speedy method of analysis using MS spectra was developed. On the basis of the findings, L. virgaurea could be divided into two groups. The genetic studies also supported this grouping. Type 1 mainly includes virgaurenones and virgaurenolides. The MS of type 2 is quite different because it includes mainly ligularol and its congeners. Both MS were easily distinguished. Conclusion – The crude extracts of 11 L. virgaurea samples already collected in recent years were analysed and it was possible to identify them as type 1 or 2. This method was applied to three samples collected in 2009 to successfully classify them as either type 1 or 2. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄帚橐吾种子生产的花序位置效应及其对幼苗建植的影响

关于开花植物花序内变异原因的研究有很多,而关于花序内资源分配的位置效应产生影响的研究并不常见。通过对青藏高原高寒草甸退化草地一种花序轴基向发育的优势毒杂草黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)的野外调查和方差分析发现,其种子生产存在显著的位置效应。结实率和种子平均重表现出顶部头状花序基部头状花序的变化趋势,胚珠平均数则基部顶部,而中部种子平均数最多。通过室内萌发实验和野外盆栽实验研究了位置效应对幼苗建植能力的影响,发现基部种子的萌发开始时间比顶部种子早,萌发率和出苗率在部位间的差异不显著,而部位间幼苗存活率表现一致;幼苗的根冠比和光合速率表现出顶部基部的变化趋势,而幼苗总生物量的差异不显著,这些幼苗特性在两种肥力条件下表现一致,这说明不同花序部位种子的差异是该种植物所固有的特征,且部位间种子的萌发和幼苗生长对策不同。但相对于基部种子,顶部种子扩散距离更远,拓展到新生境的能力更强,相对较高的幼苗根冠比和净光合速率增强了其幼苗建植能力,对自然种群的更新补充有着更重要的生态学意义,对扩大种群和植被更新有更大的贡献。     

不同光照处理下青藏高原克隆植物黄帚橐吾(Ligulariavirgaurea)种子大小对其幼苗生长的影响

以高寒草甸克隆植物黄帚橐吾为实验材料,通过遮荫网模拟植被遮荫,研究种子大小与萌发及幼苗生长能力的关系和幼苗对光照条件的反应。结果表明:(1)在自然光照下,黄帚橐吾种子大小对种子萌发的影响显著,大种子的萌发率高于小种子。遮荫生境下,大、小种子萌发率有所降低,但遮荫对小种子萌发的影响比大种子显著。小种子的萌发率下降了近1/8,而大种子的萌发率仅下降了1/11。(2)黄帚橐吾种子大小对幼苗生物量积累影响显著,大种子幼苗总生物量(TB)大于小种子幼苗的。但生物量的分配与播种时间相关,播种后60d,在自然光照条件下,大种子幼苗对根生物量的分配大于小种子幼苗,而对叶生物量的分配则正好相反。在遮荫环境中,大、小种子幼苗普遍对根的生物量分配增加,大种子幼苗根冠比(R/S)大于小种子幼苗。(3)黄帚橐吾种子大小对幼苗的生长也有明显影响。在自然光照下,小种子幼苗的相对生长速率(RGR)较大于大种子幼苗,但叶面积比率(LAR)、叶面积干质量比(SLA)、叶干质量(LWR)差别不明显。在遮荫条件下,幼苗的LAR、SLA、LWR显著增加,但大、小种子幼苗间差异不显著,幼苗的RGR减小,小种子幼苗的减小趋势大于大种子幼苗。     

Intraspecific competition and light effect on reproduction of Ligularia virgaurea,an invasive native alpine grassland clonal herb

The relationship between sexual reproduction and clonal growth in clonal plants often shows up at the ramet level. However, only a few studies focus on the relationship at the genet level, which could finally account for evolution. The sexual reproduction and clonal growth of Ligularia virgaurea, a perennial herb widely distributed in the alpine grasslands of the Qinghai‐Tibetan Plateau of China, were studied under different competition intensities and light conditions at the genet level through a potted experiment. The results showed that: (1) sexual reproduction did not depend on density or light, and increasing clonal growth with decreasing density and increasing light intensity indicated that intraspecific competition and light intensity may affect the clonal life history of L. virgaurea; (2) both sexual reproduction and clonal growth show a positive linear relationship with genet size under different densities and light conditions; (3) a threshold size is required for sexual reproduction and no evidence of a threshold size for clonal growth under different densities and light conditions; (4) light level affected the allocation of total biomass to clonal and sexual structures, with less allocation to clonal structures and more allocation to sexual structures in full sunlight than in shade; (5) light determined the onset of sexual reproduction, and the genets in the shade required a smaller threshold size for sexual reproduction to occur than the plants in full sunlight; and (6) no evidence was found of trade‐offs between clonal growth and sexual reproduction under different densities and light conditions at the genet level, and the positive correlation between two reproductive modes indicated that these are two integrated processes. Clonal growth in this species may be viewed as a growth strategy that tends to maximize genet fitness.     

小麦秸秆水浸提液对五种植物化感作用的研究

该文研究了不同浓度的小麦秸秆水浸提液对徐州地区2种玉米(郑单958和农大108)和3种常见玉米田间杂草(马唐、稗草和反枝苋)种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:当小麦秸秆浸提液浓度分别大于75、50和25 g·L~-1时,马唐、稗草和反枝苋种子的萌发受到显著的抑制;当小麦秸秆浸提液浓度分别大于50和37.5 g·L~-1时,玉米郑单958和农大108种子的萌发受到显著的抑制;但当小麦秸秆浸提液浓度大于37.5 g·L~-1时,马唐、稗草和反枝苋幼苗根和芽的生长均受到明显的抑制;当小麦秸秆浸提液浓度小于75 g·L~-1时,玉米郑单958和农大108幼苗根与芽的生长受到明显的促进,且郑单958幼苗叶片中叶绿素的含量以及郑单958的POD酶活性均得到提高。该研究结果表明较高浓度的小麦秸秆浸提液(50 g·L~-1)会抑制杂草的生长,有利于玉米郑单958的生长,为小麦秸秆还田和玉米田杂草的生态防治提供了理论基础。     

Effects of temperature and storage length on seed germination and the effects of light conditions on seedling establishment with respect to seed size in Ligularia virgaurea

Ligularia virgaurea is widely distributed in the alpine meadows of the eastern Qinghai-Tibet plateau. We studied the effects of temperature and seed storage length on seed germination in a laboratory experiment, the effects of seed mass and light intensity on seed emergence in a pot experiment, and the effect of meadow disturbance intensity on seed emergence in a field experiment. Our results showed that seeds of L. virgaurea germinated well under a wide range of temperatures. Germination percentage decreased with increased seed storage length. When seeds were stored for either 6 or 12 months the germination percentage increased with decreasing temperature. The emergence percentage of large seeds was higher than that of small seeds. Seedling survival of large seeds was greater than that of small seeds in 75% and 50% of natural irradiance. Large seeds of L. virgaurea were more successful colonizers in the alpine meadows. Seeds of L. virgaurea germinated in both disturbed meadows and non-disturbed meadows, but seed emergence and seedling establishment were higher in the disturbed meadows, that is, disturbance could facilitate the recruitment and establishment of L. virgaurea .     

青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草的合子前生殖隔离

生殖隔离是阻止种间杂交、保持物种完整性和独立性的关键,对生物多样性的产生和维持有重要意义.不同物种间的生殖隔离形成阶段、方式和强度不完全相同,因而对物种间隔离机制的研究有助于揭示物种形成和维持机制.对青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草黄帚橐吾和箭叶橐吾的花期物候观察、访花昆虫观察及花粉-柱头亲和性进行研究,分析了2种橐吾多种合子前生殖隔离机制的特点及其在生殖隔离中的作用.结果表明: 黄帚橐吾种群花期比箭叶橐吾早20 d左右,虽然盛花期存在差异,但是2种群花期存在10 d左右的重叠期,并且在重叠期内2种橐吾花粉和柱头均具有活性.2种橐吾共享传粉昆虫,为泛化传粉模式,并且传粉者对2种植物的访花行为相似,存在2种植物间交叉访问.尽管2种橐吾花期不存在完全的时间隔离,也不存在完全的传粉者隔离,但2种橐吾柱头对异源花粉的亲和性差,表现为柱头对异源花粉有明显的排斥反应,异源花粉管在柱头上的生长过程明显受阻.这种花粉-柱头排异形式很有可能是2种橐吾属植物重要的合子前隔离机制,从而避免了种间的自然杂交,更好地维持了自然种群的多样性和遗传结构的稳定性.