扁秆藨草种群内禀增长率的研究

采用“定期起苗”法,从６ 月１０ 日—８ 月３０ 日止,分别统计从越冬块茎上萌发出的再生苗及其后代蔓生枝系再生苗的数量,从而得出扁秆藨草再生苗各旬株数增长的指数方程;又用“定株观察”法,对１２ 株越冬块茎上的再生苗及其全部后代植株开花、结实数量进行统计,探讨扁秆藨草有性繁殖的能力,然后进行综合计算,求得扁秆藨草种群的内禀增长率ｒ＝７．２４,阐明了扁秆藨草很高的内禀增长率是其种群过度生长的根本原因;通过对其过度生长关键时刻的判断,选择灭草的关键期,有效地灭杀此种恶性杂草     

农田开垦对三江平原湿地土壤种子库影响及湿地恢复潜力

种子库是湿地植被恢复的重要途径之一,不同时期的耕作土壤中残留的种子对开垦湿地恢复具有重要的作用.本文采用温室萌发法在两种水分条件下对三江平原天然湿地、不同开垦年限湿地种子库结构和规模进行了研究,以了解不同开垦年限湿地种子库特征及其在湿地植被恢复中的潜力.本次实验共萌发物种50种,随着开垦年限增加,萌发物种逐渐减少,天然湿地、开垦1年、3年、10年、20年的湿地分别为34种、31种、21种、21种和8种,萌发物种数与种子库规模均表现出极显著差异(F1=8.32,F2=5.946,P＜0.001).种子库密度以天然湿地和开垦1年湿地最大,分别为7624粒/m2,9836粒/m2.随着开垦年限增加,种子库规模逐渐减小,开垦3年、10年种子库密度为4336粒/m2,4872粒/m2.开垦20 a后,显著减少为432粒/m2.湿润条件下萌发物种数及种子密度显著高于淹水处理,种子库具有明显的分层现象,0-5 cm土层种子库规模显著高于5-10 cm.小叶章(Calamagrostis angustifolia)作为该地区优势物种,由最初的1192粒/m2,经过20 a开垦后在种子库中消失.研究表明,在一定的开垦年限范围内,开垦湿地土壤中仍然保留大量的湿地物种种子,在湿地恢复中具有重要的作用.     

三江平原恢复湿地土壤种子库特征及其与植被的关系

通过幼苗萌发法和样方调查相结合的方法对三江平原不同演替恢复阶段的种子库特征及其与植被的关系进行了研究。将开垦湿地、不同演替恢复阶段湿地以及天然湿地不同土壤层次(0-5、5-10 cm和根茎)的种子库在两种水分条件下(湿润、淹水10 cm)进行萌发处理。结果表明: 随着演替恢复阶段的进行, 种子库的结构和规模逐渐扩大, 地表群落表现出由旱生物种占优势的群落逐渐演变成以小叶章(Calamagrostis angustifolia)占优势的湿生群落的演替趋势。恢复7年湿地、恢复14年湿地、天然湿地土壤种子库萌发物种数分别为24种、29种、39种, 植被物种数为21种、25种、14种。湿地类型、水分条件和土壤层次均显著影响种子库萌发的物种数及幼苗数(p < 0.01)。种子库具有明显的分层现象, 天然湿地0-5 cm土层种子库种子萌发密度是5-10 cm土层的4倍左右, 而恢复湿地仅1.3倍左右, 且土层间萌发物种相似性系数较低。湿润条件下的萌发物种数显著高于淹水条件, 且两种水分条件下萌发物种的生活型不同。由于恢复时间较短, 不同演替恢复阶段的种子库与植被相似性维持在30%以下。湿地中根茎分蘖出大量的湿地物种, 对于小叶章等优势物种的繁殖具有重要作用。研究表明, 在开垦湿地退耕后的次生演替阶段, 种子库能够保持大量的湿地物种, 通过对湿地种子库与植被的关系研究, 能够为三江平原湿地群落演替与湿地恢复提供策略指导。     

蔡家河湿地土壤种子库特征及其与地上植被和土壤因子的关系

为明确蔡家河湿地土壤种子库特征及其与地上植被和土壤因子的关系, 采用野外调查取样和室内萌发实验相结合的方法, 对芦苇群落, 野艾蒿群落和林下杂草群落3种不同植被类型的土壤种子库密度, 物种组成, 地上植被以及土壤理化性质进行了调查研究。结果表明: 蔡家河湿地3种植被类型的土壤种子库密度分别为(7725±1286) 粒•m-2, (2535±556) 粒•m-2和(5085±984) 粒•m-2; 物种数量分别为36种, 28种和39种。3种植被类型土壤种子库的物种丰富度以及多样性均高于地上植被, 并且3种植被类型间土壤种子库物种组成的相似性高于地上植被, 说明土壤种子库比地上植被具有更高的稳定性。芦苇群落的种子库密度, 物种多样性指数以及土壤种子库和地上植被物种组成的相似性均高于野艾蒿群落和林下杂草群落。土壤含水量与土壤有机质是影响土壤种子库物种组成的主要土壤因子, 在土壤水分以及有机质含量高的芦苇群落中含有大量湿生植物种子, 但在水分和有机质含量低的野艾蒿和林下杂草群落未发现柳叶菜(Epilobium hirsutum)、马先蒿(Pedicularis resupinata)、问荆(Equisetum arvense)等湿生植物的种子。因此, 蔡家河湿地土壤种子库已出现一定程度的退化, 芦苇群落土壤种子库可用作退化湿地植被恢复的种源, 在植被恢复时要满足种子萌发对土壤水分和有机质的需求。     

扁禾旱 蔗草的生物学特性及防治研究

 研究表明,扁秆藨草生育节律明显,有性繁殖对季节要求严,无性繁殖对季节要求宽,在“半遮光”条件下不能抽穗结实,无性繁殖受到抑制。扁秆藨草的阶段发育与叶龄相关显著,用主茎叶龄预测再生苗的线性回归方程式：Ŷa=-36.74+6.24x(1983)和Ya=-32.42+6.28x(1984年);预测块茎发生量的线性回归方程式：Ŷt= -67.97+10.12x(1983年)和Yt=-33.91+80.4x(1984年)。机械和人工除草可抑制块茎的形成和阻止抽穗结实,但能促进再生苗的蔓延。大田防治必须在扁秆藨草块茎形成之前用药,并做到株株受药,才能起到“斩草除根”的作用。扁秆藨草的发生分布与耕作栽培制度关系密切,实生苗萌发迟而集中,再生苗萌发早而分散,是防除的主要对象。实验表明,只有运用农业、生物、化学等综合防治手段,才能有效地控制扁秆藨草的为害。     

武功山退化山地草甸土壤种子库的研究

采用典型样地法研究了武功山重度退化、中度退化和无退化三种类型山地草甸的土壤种子库特征。结果表明:武功山山地草甸主要建群种为五节芒(Miscanthus floridulus)和毛秆野古草(Arundinella anomala); 草甸生活型以多年生草本为主, 其物种多样性表现为菊科>禾本科>唇形科>毛茛科。重度和中度退化草甸上物种数仅占无退化草甸的8.3%和19.4%。重度退化、中度退化和无退化三种类型草甸表层土壤(0-10 cm)种子密度差异极显著(P<0.01), 分别为764 粒m–2、1371 粒m–2、2355 粒m–2。三种退化类型土壤种子库在空间垂直分布上表现为随土壤深度的增加而减少, 随着海拔高度的增加而降低。     

基于响应面分析法土壤种子库植被恢复的因素优化

表土厚度、覆盖物厚度、引用乔木种子数是土壤种子库应用于植被恢复工程中应考虑的重要因素.为了确定最优工程条件,利用Box-Behnken中心组合设计进行3因素3水平试验,用Design Expert进行响应面优化,以获取最优模型及各因素最优水平.结果表明: 本次响应面优化应采用二次模型,模型具有较好的统计学意义（P<0.0001）,能够很好地反映全体自变量和因变量的关系.响应模型的最优点为:表土厚度为4.3 cm,覆盖物厚度为2 cm,引入乔木种子数为224 ind·m^-2,种子库萌发个体总数可以高达6222 株·m^-2.土壤种子库幼苗萌发过程中,表土厚度与覆盖物厚度、表土厚度与引入乔木种子数交互作用显著,而覆盖物厚度与引入乔木种子数的交互作用不显著.表土厚度的响应曲线陡峭,且回归方程的标准化系数最大,是影响土壤种子库萌发物种个体总数的最重要因素.     

莫莫格湿地芦苇对水盐变化的生理生态响应

认识湿地植物对不同水盐环境的生理生态响应特征和规律,是确定湿地生态需水阈值的关键,为湿地生态需水量计算及生态恢复提供科学依据.通过对莫莫格湿地水盐环境因子与芦苇生理生态特征指标进行调查研究,并利用国际通用植被数量分析软件CANOCO4.5对其关系进行了冗余度分析(RDA).结果表明:湿地水深、Na+,HCO(3)含量3个环境因子组合对芦苇生理生态特征变异的解释量达到54.7％,说明这3个变量是影响芦苇生理生态特征变异的重要因子,水深是关键驱动因子.水深与芦苇株高、生物量、叶绿素含量、最大光化学效率Fv/FM以及光化学性能指数PIABS成显著正相关,随着水深的增加,芦苇株高、生物量以及叶绿素含量等逐渐增加.Na+含量、HCO(3)含量与芦苇生理生态特征的相关性没有达到显著水平.因此,中轻度盐碱湿地生态恢复需要重点考虑水深条件对湿地生态的影响,其次是水质( Na+/HCO(3))因素的影响作用,确保适宜生态水位,满足生态恢复需要.     

引入土壤种子库对铅锌尾矿废弃地植被恢复的作用

检测了丢荒旱作地土壤种子库,其种子含量为（６８５０±３７７）·ｍ－２,共有４１种植物。其中９２．７％的种和 ７５． ８％的种子是分布在 ０～２ ｃｍ的表层中。从丢荒旱作地采挖 １０ ｃｍ深的表层土壤,以 １ｃｍ, ２ ｃｍ, ４ ｃｍ和 ８ ｃｍ 等４种不同厚度分别铺放在铅锌矿尾矿废弃地试验小区上。尽管由于铺土厚度不同,各小区所含有的土壤种子库 中的种子数量也不同,但４种铺土处理试验,其幼苗平均数量分别为每平方米８８３± ４３４,９９５± １５８,１２４２± ３２７ 和８０３±３１株,经检验差异不显著,而不铺放表土的对照区则没有幼苗生长。可见,如果仅仅是作为提供种子资源 而引入土壤种子库,则铺放 １ｃｍ的表土就已足够。然而,经过１年以后,在铺放表土厚度为１ｃｍ, ２ ｃｍ和 ４ ｃｍ处 理上的幼苗全部死亡,只有铺放 ８ ｃｍ厚度表土的小区上实现了植被恢复,共有 １５种植物成功定居,其中有 １１种开 花结果,盖度达１００％。这说明了较薄的表土不足以有效阻隔尾矿与大气的接触,减缓酸化,以及缓冲尾矿酸化的影 响,此外较薄的表土也无法提供植物根系足够的生长空间。因此,如能预先铺放一层阻隔层,如底土、馀坭、垃圾之 类,再引入土壤种子库将有助于土壤种子     

莫莫格湿地芦苇生理生态特征对水深梯度的响应

通过在莫莫格湿地测量芦苇的生态特征、叶绿素含量和光化学效率,对水深梯度影响芦苇生理生态的规律进行了分析.芦苇株高、生物量、叶绿素含量以及最大光化学效率与湿地水深呈显著正相关关系,这些指标随水深的增加而提高;芦苇盖度与水深呈负相关关系,随着水深增加,芦苇盖度逐渐降低;芦苇最大光化学效率在6～7月份达到最大,进入8月后下降,同时芦苇生长减慢.结果表明,6～7月份是芦苇生长的关键时期,应尽量满足芦苇需水要求.15 cm水深是芦苇最小生态水位,而35～45 cm的水深能确保芦苇最佳生长状态,是芦苇生长的最适宜生态水位.     

基于胁迫梯度假说和互惠理论的海三棱藨草种群恢复技术

滨海湿地生态修复已成为阻止海岸带生态系统退化、保护生物多样性以及提供生态服务的关键措施。以长江口原生盐沼植物海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为研究对象,选取崇明东滩新生滩涂湿地为研究区域,通过沿潮滩高程梯度的海三棱藨草植株斑块的移植实验,探究胁迫梯度假说和互惠理论(即种内的正相互作用)对长江口海三棱藨草种群恢复的指导意义。研究结果显示:(1)在一定的胁迫梯度范围内(潮滩高程2.0 m以上),增大种植斑块可以促进海三棱藨草的种内正相互作用,显著提高种植斑块的存活率和植株密度(P0.05);(2)潮滩水文动力沉积条件与潮滩高程梯度密切相关(P0.05),水文动力沉积作用对海三棱藨草定居和生长的胁迫随高程梯度下降而增强。潮滩高程2.0 m以下处强烈的水文动力条件干扰限制了生物-物理因素的正反馈作用。滨海湿地盐沼植被修复工作的成功率可以通过改进种植方式,增强种内的正相互作用得到极大的提高。研究可为开展大规模滨海湿地盐沼植被修复工程和提高生态修复效率提供科学依据和技术支持。     

文峪河上游华北落叶松林的种子雨、种子库与幼苗更新

华北落叶松林下更新不良,为探究其制约因素,开展了山西省文峪河上游5个华北落叶松林分的种子雨、土壤种子库和幼苗更新的研究。结果表明:(1)华北落叶松种子主要集中于9—10月散落。2011年为华北落叶松种子丰年:种子产量高,种子雨密度达(961.93±377.40)粒/m2;种子质量高,完整种子占(89.31±16.13)%。2012年为种子平年,种子产量低,种子雨密度为(252.73±115.12)粒/m2。华北落叶松种子雨主要源于毗邻树木,华北落叶松纯林和落叶松云杉林的种子雨密度显著高于其他3个针阔混交林。(2)土壤种子库主要由上年种子雨组成,2012年4月的土壤种子库密度为(695.18±297.23)粒/m2,完整种子占(59.73±9.56)%。种子自然萌发前,约(78.98±24.76)粒/m2具发芽力,基本可满足更新需要。但种子活力保持期少于2 a,只能形成短期持久土壤种子库。(3)华北落叶松更新不良,种子年后仍难以实现幼苗建成,当年生幼苗的出现频度平均为1.6%,且林下难以存活。幼苗发生与种子储量关联性不强,种源条件不是制约华北落叶松更新的主要因素。     

稗草生防菌株NX1的生物学特性及致病性研究

【目的】稗草是我国农田危害最严重的恶性杂草之一,化学除草剂的长期使用导致杂草抗药性上升、环境污染等诸多生态环境问题,因此开发绿色、环境友好的高效除草剂显得十分必要且迫切。【方法】采用常规组织分离法、形态学观察和分子生物学方法鉴定NX1菌株,并采用多元统计分析方法研究NX1菌株的致病性及其影响因素。【结果】经鉴定NX1菌株可能为弯孢属新种(Curvularia sp.)。该病原菌在25−30 、pH为5−11的条件下均能生长和产孢,其中,在pH为9、30 条件下产孢量最高。光照条件虽然不影响菌丝的生长,但连续光照条件有利于NX1菌株产孢。NX1菌株在不同碳源、氮源条件下都能生长,其中对玉米粉和硝酸钠的利用效果最好。室内生防试验表明,湿度、稗草叶龄、光照时间及孢子浓度均是显著影响NX1菌株致病性的因素,其中湿度是最关键的因素。作物安全性试验表明,该菌株的分生孢子液对水稻、油菜、辣椒和茄安全。【结论】综上所述,菌株NX1对环境和营养条件要求不高,适合工业化生产及田间应用,具有开发成为生物除草剂的潜力。     

干旱荒漠白刺灌丛植被演替过程土壤种子库变化特征

土壤种子库是反映气候与土地利用变化的指示器,也是荒漠植被更新与恢复的基础。典型荒漠白刺灌丛植被广泛分布于我国西北绿洲边缘地带,对保护绿洲免受风沙危害发挥着重要作用。但是,对干旱荒漠白刺灌丛植被土壤种子库仍未见研究报道。应用空间代替时间的方法,选择石羊河下游白刺灌丛植被演替的初始阶段、稳定阶段、衰退阶段与严重衰退阶段样地,研究了白刺灌丛植被演替过程的土壤种子库物种组成、时空分布和数量变化特征。结果表明:石羊河下游白刺灌丛植被演替过程中,土壤种子库共出现9科18种植物,其中草本植物占到55%—80%,是白刺灌丛植被土壤种子库的主体。不同演替阶段土壤种子库密度以稳定阶段最高,达到660.7粒/m2,是初始阶段、衰退阶段和严重衰退阶段的5.6、14.5倍和6.2倍。不同沙堆部位,土壤种子库密度以迎风坡中部与背风坡中部最高,分别达到329粒/m2和309粒/m2;沙堆土壤种子库密度是堆间地的1.9倍,土壤种子库主要分布于灌丛沙堆上。不同演替阶段土壤种子库间的相似性系数均在0.6以下,除稳定阶段外,其他阶段间均属于中等相似水平;土壤种子库与地上植被的相似性系数均在0.5以上,达到中等相似或极相似水平。该研究进一步证明了灌丛沙堆和土壤种子库在白刺灌丛植被中的重要性,也说明人为干扰损害了白刺灌丛地下潜在植被及其恢复潜力。因此,需要开展人工种子库或人工植被建设以控制干旱荒漠白刺灌丛沙堆活化,并实现退化白刺灌丛植被恢复。     

盐碱胁迫下湖南稷子苗期根系分泌物代谢组学

盐碱胁迫下植物根系分泌物包含丰富生化信息并具有重要生态作用。为了探讨耐盐碱牧草湖南稷子(Echinochloa frumentacea) 在盐碱胁迫下根系分泌物组成,揭示其在盐碱胁迫下的生理及生态作用,以湖南稷子为试验对象,在人工气候室开展水培试验,并在苗期分别进行中性盐(NaCl+Na₂SO₄ 100 mmol/L)、碱性盐(NaCl+NaHCO₃ 100 mmol/L)和碱(Na₂CO₃+NaHCO₃ 50 mmol/L)处理。在处理3 d后,利用液质联用仪(LC-MS/MS)检测对照组和处理组根系分泌物的化合物成分。结果表明,盐碱胁迫下湖南稷子根系分泌物共有334种化合物。依据正交偏最小二乘法判别分析(OPLS、|DA),重要值(VIP)得分及t检验的P值, 发现对照比SaSo100(碱性盐处理 100 mmol/L),对照比Soda50(碱处理50 mmol/L)和对照比Salt100(中性盐处理100 mmol/L)分别有22、15和21个差异根系分泌物。其中碱性盐和碱处理下根系分泌物组成相近,包括脂质、酚酸,生物碱,苯酞类,氨基糖,萜类,醌类,氨基酸及其衍生物;中性盐处理下有脂质、酚酸,生物碱,苯酞类,萜类。京都基因与基因组百科全书注释及富集发现,盐碱胁迫下根系分泌物不仅含有三羧酸循环代谢产生的碳水化合物、核苷酸,氨基酸,脂肪酸,类脂和维生素等物质,而且与瓦博格效应、膜运输,信号传导以及遗传信息处理等途径有关。研究表明,湖南稷子通过根系分泌物渗出,调节自身代谢物浓度,加强或改变碳同化、呼吸作用、信号传导等提高对盐碱胁迫的适应性。     

AFLP markers in the detection of Scirpus × mariqueter (CYPERACEAE) hybrid in China

Scirpus × mariqueter Tang & F.T. Wang (CYPERACEAE) is a pioneer plant of the tidal zone of estuaries of East Asia. Amplified fragment length polymorphisms (AFLP) were used to infer the relationship between S. × mariqueter and its putative progenitors, Scirpus planiculmis F. Schmidt and Scirpus triqueter L. The genetic distance between S. × mariqueter and S. triqueter was much higher than that between S. × mariqueter and S. planiculmis, and samples of S. × mariqueter and those of S. planiculmis did not form a monophyletic group, while the S. triqueter group formed a distinct monophyletic group. However, we also detected an apparent clustering of individuals of S. × mariqueter and S. planiculmis separately. Our results disprove the hybrid origin of S. × mariqueter and rather suggest that it is more closely related to S. planiculmis.     

民勤绿洲边缘梭梭林衰败过程中土壤种子库动态及其与地上植被的关系

为了探明民勤绿洲边缘梭梭林衰败过程中土壤种子库演变特征及其与地上植被的关系,以民勤西沙窝——民勤治沙综合试验站1987年建植的未衰败(ND)、轻度衰败(SLD)、中度衰败(MD)以及重度衰败(SD)梭梭林为对象,通过野外调查及室内萌发的方法对林地土壤种子库物种组成、密度、物种多样性及其与地上植被的关系进行了研究。结果表明:1)梭梭林由未衰败向重度衰败演变过程中,种子库草本植物物种数先急剧增大再缓慢减小(峰值在SLD阶段),木本植物物种数先急剧减小再保持恒定;种子库优势种呈现出由沙生植物向沙旱生植物演替的趋势;大部分林地种子库与地上植被物种间存在较高的相似性。2)梭梭林衰败过程中,草本植物种子库密度呈现出急剧增大后缓慢减小趋势,SLD、MD及SD的密度分别是ND的2.57、2.32、2.28倍;木本植物种子库密度处于持续增大状态,SLD、MD、SD的密度分别是ND的5.25、11.38、14.74倍;种子库与地上植株密度间存在正相关关系,其中,草本植物为对数曲线,木本植物为二次函曲线。3)梭梭林从衰败初期(SLD)演变到后期(SD),种子库中草本植物物种多样性指数D_(ma)、D_(sim)、H'、J_(sw)均呈现出先稳定后变化的状态,而木本植物的4种指数一直呈现出减小的趋势;种子库草本植物物种多样性指数变化趋势与其地上植被存在差异,但其变化幅度基本一致;种子库木本植物与地上植被的物种多样性指数变化趋势完全一致,其种子库的变化幅度小于地上植被。基于以上结果得出,民勤梭梭林衰败过程中林地植物群落发生了由沙生植物向沙旱生植物的演替,林地植被与土壤种子库间存在很强的依赖性,衰败梭梭林林地土壤种子库具有较高的植被恢复能力。