小果油茶与普通油茶居群遗传结构及种间杂交渐渗

利用11对SSR引物对5个同域分布的小果油茶和普通油茶居群进行了遗传多样性、居群遗传结构,以及种间杂交渐渗的研究.结果表明:两物种的共有等位基因数为57个,占总数的96.6％;在普通油茶中仅检测到2个特异等位基因,而在小果油茶中没有检测到特异等位基因,但两物种的等位基因频率存在一定的差别.两物种的遗传多样性均较高.在物种和居群层次上,两物种的多态信息含量的变化幅度均为0.25 ～0.50,属于中度多态性.同域分布的两物种间的平均遗传分化系数为0.057,明显低于物种内异域居群间的遗传分化系数的平均值(小果油茶0.332,普通油茶0.201),也低于木本被子植物种内居群间平均水平(0.102).5个同域分布物种间基因流的平均值为10.072,明显高于物种内异域间基因流的平均值(小果油茶1.006,普通油茶1.990).UPGMA聚类结果显示,小果油茶和普通油茶之间的亲缘关系非常接近,明显存在着因杂交而产生的基因渐渗.小果油茶或许是普通油茶的一个变种.     

适度高温胁迫对亚热带森林3种建群树种幼树光合作用的影响

利用Licor-6400光合作用测定系统和叶室荧光仪（Licor-6400LCF）测定适度高温（42℃）胁迫下阳生树种荷木（Schima superba）、耐荫树种黄果厚壳桂（Cryptocarya concinna）和中生性树种红锥（Castanopsis hystrix）在全日光和遮阴（20％全日光）生长下的叶片光合速率和叶绿素a荧光。适度高温胁迫引起全日光和遮阴叶片PSII原初最大光化量子产率（Fv/Tm）降低,反映适度高温胁迫引起PSII功能的部分抑制。其中适度高温对阴生树种黄果厚壳桂和遮阴下生长叶片的PSII抑制较阳生树种荷木在全日光下生长的叶片大。除在全日光下生长的黄果壳桂外,适度高温胁迫能增高全日光或遮阴下生长的荷木和红锥叶片的光合速率。同时亦表现较高的耐高光强抑制的能力。适度高温胁迫降低全日光下生长荷木和红锥叶片的PSII量子产率（ФPSII）,但对具有低西ФPSII的阴生树种黄果厚壳桂或在遮阴下生长的阳生树种荷木或中生性树种红锥叶片则影响较小。适度高温胁迫引起生长在全日光下的阳生树种荷木或中生性树种红锥叶片的CO2同化量子需要量降低,但甚少影响阴生树种黄果厚壳桂或遮阴下生长叶片CO2同化量子需要量。适度高温对亚热带森林建群种幼树光合作用的影响依赖于植物种类和叶类型（阳生和阴生叶）。     

亚热带森林演替树种叶片气孔导度对环境水分的水力响应

利用LI-1600稳态气孔计和PMS压力室,在田间测定了群落演替早期强阳生性树种桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)和三叉苦(Evodia lepta)、偏中性的阳生性树种荷木(Schima superba)、群落演替后期的耐荫树种鸭脚木(Schefllera octophylla)和九节(Psychotrie rubra)的叶片气孔导度(gs)和叶片水势(ΨL),研究不同演替阶段树种的气孔导度对环境水分的响应.结果表明,早上叶片有较高的ΨL,随着时间推移ΨL逐渐降低,与此同时比叶水力导度(KL)随ΨL降低而下降,桃金娘、三叉苦、荷木、鸭脚木和九节水力导度初始最低值时的ΨL分别为-1.6、-1.42、-1.30、-0.9MPa和-1.05MPa.随着ΨL降低,田间测定的gs开始从上午的较低值上升至约中午时的最大值,随后开始降低,此时的ΨL分别为-1.58、-1.52、-1.35、-1.02MPa和-1.0MPa.不同植物种类有不同的KL初始最低值的ΨL和gs达到最大值的ΨL.但不论何种供试树种,KL最低值时的ΨL与gs开始从最大值下降时的ΨL相近;显示KL与gs在动态变化中存在协调关系.树种间的gs和KL对ΨL的不同响应显示桃金娘和三叉苦的KL最低值时和gs开始下降时的ΨL均较鸭脚木和九节对应的ΨL低(p<0.05),意味着演替早期树种能在较强水分胁迫下保持较高的气孔导度.这一水力特性保证树种在水分胁迫下维持叶片的光合速率,有利于其在群落中的生长和优势地位的维护,而演替后期树种在较高ΨL下气孔关闭,降低了光合速率.全球变暖和环境进一步干旱可能成为限制亚热带森林植物群落的正向演替进程的潜在因素之一.     

红树林植物叶片形态和解剖特征对叶肉导度、叶片导水率的影响

叶肉导度和叶片导水率是影响光合作用的两个重要过程,叶肉导度通过影响从气孔下腔到Rubisco酶位点的二氧化碳浓度梯度直接影响光合作用,而叶片导水率则通过影响水分供应或气孔行为来影响光合作用,然而对这两个生理过程之间的协同性研究较少。本研究选择9种红树林植物为研究对象,探讨盐生环境下植物叶肉导度和叶片导水率的协同性及其与叶片解剖结构特征之间的相关性。结果表明,9种红树林植物叶片导水率(0.78~5.83 mmol·m~(-2)·s~(-1)·MPa-1)、叶肉导度(0.06~0.36 mol·m~(-2)·s~(-1))、最大光合速率(7.23~23.71μmol·m~(-2)·s~(-1))等特征的差别较大;叶肉导度与最大光合速率呈显著正相关,而与比叶重无显著相关性,其原因是由于比叶重与叶片厚度、叶片密度不存在相关性;叶脉密度与气孔密度呈较强的相关性,说明红树林植物叶片水分运输与散失相关的叶片结构之间存在协同关系;叶片导水率不受叶脉密度影响,并且与叶肉导度、最大光合速率也不存在相关性,这很可能与红树林植物叶片的肉质化、有发达的储水组织有关,体现了红树林植物叶片结构和功能的特殊性。     

叶肉导度的组成、大小及其对环境因素的响应

植物光合作用过程中,大气中的CO2需要克服气孔和叶肉细胞等阻力传输到羧化位点。CO2从气孔下腔传输到羧化位点的阻力称为叶肉阻力,其倒数即为叶肉导度。近十年内,叶肉导度已经成为光合作用研究领域的一个重要方面。本文首先系统地阐述了叶肉导度的组成及各部分所占的比重;然后通过与气孔导度的比较,分析叶肉导度的大小及其对光合作用的影响;最后阐述了叶肉导度对环境变化的响应,并分析了其中可能的原因。     

中国大鲵四种群的遗传结构和地理分化

为了确定栖息地的破碎化和片断化引起中国大鲵的地理分化和遗传结构变异,本文测定了来自广西、河南、陕西和湖南4个地理种群的28条大鲵的mtDNAD loop基因全序列。根据这4个地理种群的地理分布,分成珠江单元(广西种群)、黄河单元(河南种群)和长江单元(湖南和陕西种群)。通过ClustalX、MEGA2.0、DnaSP4.0、Arlequin1.1分析发现,全序列长度为771bp,其中64个多态性核苷酸变异位点,占全部碱基数的8.26%。转换和颠换分别为6和2个,插入/缺失11个。27个单倍型间的序列差异平均为1.32%。3个单元的单倍型多样性指数和核苷酸多样性指数值都偏低,而且珠江单元的这两个指数值都低于长江和黄河两个单元。珠江单元和黄河、长江单元之间分化程度显著(P<0.001),而长江和黄河单元之间差异不显著(P>0.05)。地理单元内分化程度占99.31%,而单元间只有0.69%,表明遗传差异主要发生在单元内,而且各地理单元之间的基因流较频繁。构建的NJ树和MP树显示,27个单倍型呈现一种混杂的分布格局,并未分成代表3个地理单元的聚合群。     

适度高温下亚热带阔叶树种叶片的光合速率和吸收光能的分配

 利用光合作用测定系统（Li-COR 6400和叶室荧光仪）,测定了亚热带阔叶树种的光合速率和荧光参数,分析了38 ℃适度高温对叶片光合作用 和吸收光能分配的影响。测试树种包括华南亚热带地区常见的阳生性树种木荷（Schima superba）、耐荫树种黄果厚壳桂（Cryptocarya concinna）和中生性树种红锥（Castanopsis hystrix）。适度高温处理均引起 所有树种的光合能力下降,而且木荷和红锥下降的程度比黄果 厚壳桂明显。与25 ℃的对照温度相比,适度高温处理的木荷叶片用于光化学反应所消耗的光能下降,红锥和黄果厚壳桂也有相似的反应,表明 适度高温限制叶片用于光化学反应的吸收光能。无论哪个树种,38 ℃适度高温处理的植物,叶片总吸收光能中额外多余的那部分和处于非活化 状态PSⅡ所吸收的那部分光能都增加,而且黄果厚壳桂比木荷和红锥显著,因此,亚热带阔叶森林的树种对适度高温的响应因种类而异。研究 结果意味着将来气候变化导致温度的上升对演替后期树种黄果厚壳桂的光合过程的限制比演替早期的树种木荷和中生性树种红锥会更严重。     

羊草叶片气孔导度对环境因子的响应模拟

准确定量描述植物气孔对环境的响应是了解植物光合作用机理、预测植物生产力及其大气－植被－土壤系统中水分和热量交换的关键。利用松嫩平原盐碱化草地羊草光合生理特征的野外观测数据,分析了羊草叶片气孔导度对环境因子的反应,结果表明：羊草叶片气孔导度对环境因子变化敏感,尤其对瞬时光合有效辐射（ＰＡＲ）、叶片与空气间的水汽压亏损（ＶＰＤ）和空气温度（Ｔａ）反应十分明显。依据野外实测资料对国际上两类代表性气孔导度     

胡杨叶片气孔导度特征及其对环境因子的响应

依据2005年对极端干旱区荒漠河岸林胡杨的观测资料,对胡杨气孔运动进行了分析研究以揭示胡杨的水分利用特征与抗旱机理。结果表明:(1)胡杨叶片气孔导度日变化呈现为周期波动曲线,其波动周期为2 h,傍晚(20:00)波动消失;净光合速率和蒸腾速率与气孔导度的波动相对应而呈现同步周期波动。(2)胡杨的阳生叶气孔导度高于阴生叶,且不同季节气孔导度值不同,阳生叶气孔导度的季节变幅大于阴生叶。(3)胡杨气孔导度与气温、相对湿度和叶水势有显著相关关系,当CO2浓度较小时,胡杨气孔导度随CO2浓度的增加而增加,当CO2浓度达到一定值后气孔导度不再增加,反而随CO2浓度的增加大幅度降低。(4)胡杨适应极端干旱区生境的气孔调节机制为反馈式反应,即由于叶水势降低导致气孔导度减小,从而减少蒸腾耗水,达到节约用水、适应干旱的目的,表明胡杨的水分利用效率随气孔限制值的增大而减小,二者呈显著负相关。     

西藏东部主要建群树种径向生长对极端干旱的响应差异

不同坡向、不同海拔树木生长对极端干旱事件的响应可能不同,然而这方面的认识不足。为此,选取西藏东部珠角拉山阴、阳坡的建群树种川西云杉 (Picea likiangensis var. rubescens) 和大果圆柏 (Juniperus tibetica),在不同海拔高度建立了树轮宽度年表,分析了径向生长的气候响应,以及对极端干旱事件的抵抗力和恢复力。结果表明:阳坡大果圆柏和阴坡川西云杉的树木生长对气候的响应存在相似性,均与前一年3-6月、11-12月气温显著正相关,与当年4-5月气温显著负相关,与当年4-5月降水和帕尔默干旱指数 (PDSI, Palmer Drought Severity Index) 显著正相关 (P <0.05)。阳坡大果圆柏的抵抗力显著低于阴坡川西云杉。随着海拔升高,阴坡川西云杉树木个体的抵抗力和恢复力均显著提高,而阳坡大果圆柏树木个体抵抗力、恢复力在不同海拔无显著区别。结合混合效应模型表明树木抵抗力主要受当年4-5月平均最高气温限制,树木恢复力主要受干旱事件后四年4-5月平均最高气温限制 (P <0.01),说明生长季高温引起的极端干旱是树木径向生长下降的主要原因。     

长白山云冷杉林优势树种的竞争

优势种是植物群落各层次中占优势的植物种,混交林优势树种竞争关系的研究对合理经营混交林具有重要意义.本研究在吉林省汪清县金沟岭林场内,选择立地条件一致的云冷杉天然林,设置大小100 m×100 m样地.首先,用优势度分析法确定群落优势树种;其次,以优势树种为对象木,采用可描述单株林木侧方上方、种内种间竞争强度的林木竞争指数分析优势树种的竞争关系.结果表明: 该云冷杉天然林有3个优势树种:臭冷杉、红皮云杉、红松.样地中,小径级林木较多,群落林木趋于小龄化,3个优势树种的竞争树种主要有臭冷杉、红皮云杉、红松、枫桦、紫椴、青楷槭和白桦.3个优势树种受到的竞争最激烈的是臭冷杉(1412.48),其次是红皮云杉(439.17)、红松(245.28),都主要承受侧方挤占,臭冷杉、红皮云杉、红松的侧方挤占分别占各优势树种竞争强度的64.9%、65.2%、66.0%;3个优势树种侧方上方平均竞争强度大致随个体胸径的增大而减少,小径级林木的侧方上方平均竞争强度几乎相等,对象木径级越大,所承受的侧方挤占比例越大,大径级林木几乎不承受上方遮盖;3个优势树种的侧方上方竞争主要来源于臭冷杉、红皮云杉、红松、紫椴、枫桦、青楷槭和白桦.3个优势树种种间竞争均比种内竞争激烈,臭冷杉、红皮云杉、红松的种间竞争分别占各优势树种竞争强度的58.4%、87.1%、83.7%,且竞争强度大致随个体胸径的增大而减少.     

热带雨林恢复演替中优势树种黄桐气体交换对环境的响应

用Li-6400便携式光合测定系统(Li-CorInc.,USA)对海南岛热带山地雨林恢复演替先锋建群种黄桐(EndospermumchinenseBenth.)叶片的气体交换特征及其对环境的响应进行了测定。结果表明:(1)净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(E)日变化均为双峰型曲线。出现"午睡"原因是光合有效辐射(PPFD)不足和Gs的关闭,不是强光抑制和水分胁迫。(2)叶片Pn大小与Gs、E、PPFD、气温(Ta)和叶面温度(Tl)等为密切的正比关系,与胞间CO2浓度(Ci)、大气CO2浓度(Ca)和大气相对湿度(RH)等相关度极低甚至是负相关,光饱和点(LSP)较高,表现出阳性树种特性。(3)短期高Ca作用会引起Gs、E的降低和Pn增高。Ca倍增,则Pn提高了70%,E降低4.43%,水分利用效率(WUE)提高78%。(4)叶片Pn日平均值和日最大值分别达6.40±0.17、11.60μmolCO2/(m2·s),表现出速生性。     

温度对亚热带地区常见树种叶片甲烷排放的影响

以亚热带常见树种米槠、木荷、浙江桂、罗浮栲、杉木和柑橘为对象,利用控制试验研究了温度对树木叶片甲烷(CH4)排放的影响.结果表明:当温度在10℃时,供试的6种树木中,仅木荷、柑橘和罗浮栲的叶片排放CH4;温度高于20℃时,所有树木叶片均可排放CH4.温度高于30℃时,叶片排放CH4的平均排放速率(1.010ngCH4·g-1DM·h-1)是10～30℃时平均排放速率(0.255ngCH4·g-1DM·h-1)的3.96倍.增温对柑橘和杉木CH4排放速率的影响显著高于其他4种树木.培养时间对叶片排放CH4速率有显著影响,温度胁迫对树木排放CH4的影响受植物活性的控制.在低温或高温条件下,树木干叶均不能排放CH4.高温胁迫对树木叶片排放CH4有重要影响,全球变暖可能增加植物的CH4排放.     

Ecophysiological adaptability of four tree species in the southern subtropical evergreen broad-leaved forest to warming

Aims The subject of this study was to investigate warming effects on leaf stomatal traits, anatomical structure and photosynthetic traits of four common tree species in subtropical evergreen broad-leaved forest of southern China, and to compare their physiological adaptability to warming. Our study aims to provide a theoretical basis for better predicting the tree growth of native forests in a warming climate.Methods One-year-old seedlings of Syzygium rehderianum, Ormosia pinnata, Castanopsis hystrix and Schima superba were selected and exposed to two levels of temperature (ambient temperature and infrared heater warming). Leaf stomatal traits, anatomical structure and photosynthetic characteristics were measured to represent the abilities of stomatal regulation, leaf tissue regulation and nutrient maintenance, respectively.Important findings For Syzygium rehderianum, warming decreased its leaf sponge tissue thickness, photosynthetic nitrogen-use efficiency (PNUE) and photosynthetic phosphorous-use efficiency (PPUE). Seedling of O. pinnata exposed to warming showed increased stomatal conductance, photosynthetic rate, PNUE and PPUE, but decreased stomatal density, leaf thickness and palisade tissue thickness. For C. hystrix, warming decreased the stomata size, but did not affect its photosynthetic rate. Seedling of Schima superba exposed to warming showed lower stomata density, leaf palisade tissue thickness, photosynthetic rate, PNUE and PPUE, but higher stomata size. These results suggested that O. pinnata, Syzygium rehderianum and Schima superba could reduce their leaf thickness to acclimate to warming conditions. The abilities of stomatal regulation, nutrient maintenance, photosynthetic rate and PNUE varied among these tree species. Warming would be beneficial for the growth of O. pinnata due to increased photosynthetic rate, PNUE and PPUE, while not for Syzygium rehderianum and Schima superba, the two dominant tree species of native forests. This study indicated that, with projected climate change, O. pinnata may replace Syzygium rehderianum and Schima superba as a new dominant tree species in the subtropical evergreen broad-leaved forest for its stronger adaptability to warming.     

南亚热带常绿阔叶林4个树种对增温的生理生态适应能力比较

以红枝蒲桃(Syzygium rehderianum)、海南红豆(Ormosia pinnata)、红锥(Castanopsis hystrix)和木荷(Schima superba) 4种南亚热带常绿阔叶林典型树种为研究对象, 采用红外-箱式增温的方法, 研究4个树种叶片气孔性状(表征气孔调节能力)、叶片解剖结构(表征叶片组织调节能力)和光合特征(表征养分维持能力)对增温的响应情况, 比较不同树种在增温背景下的生理生态适应能力, 为预测该地区森林植物在全球变暖情形下的生长变化趋势提供理论依据。结果表明: 增温后, 红枝蒲桃叶片海绵组织厚度减小, 且光合氮利用效率(PNUE)和光合磷利用效率(PPUE)降低; 海南红豆气孔导度增大、气孔密度减小以及叶片厚度和栅栏组织厚度减小, 同时光合速率、PNUE和PPUE升高; 红锥气孔大小缩小, 但光合速率不变; 木荷气孔增大而密度减小, 栅栏组织厚度减小, 光合速率、PNUE和PPUE降低。综上所述, 红枝蒲桃、海南红豆和木荷能够通过降低叶片厚度来适应高温环境, 不同物种的气孔调节、养分维持、光合速率和光合养分利用效率对增温的响应存在差异。增温有利于固氮植物海南红豆的生长, 但不利于传统优势树种木荷和红枝蒲桃的生长。因此, 在未来气候变暖的情况下, 固氮植物海南红豆由于具有较强的适应能力, 在南亚热带常绿阔叶林中可能会取代木荷和红枝蒲桃等成为新的优势树种。     

基于无人机多源遥感数据的亚热带森林树种分类

树种多样性是生态学研究的重要内容,树木的种类和空间分布信息可有效服务于可持续森林管理。但在复杂林分条件下,获取高精度分类结果的难度大。而无人机遥感可获取局域超精细数据,为树种分类精度的提高提供了可能。基于可见光、高光谱、激光雷达等多源无人机遥感数据,探究其在亚热带林分条件下的树种分类潜力。研究发现:(1)随机森林分类器总体精度和各树种的F1分数最高,适合亚热带多树种的分类制图,其区分13种类别(8乔木,4草本)的总体精度为95.63%,Kappa系数为0.948;(2)多源数据的使用可以显著提高分类精度,全特征模型精度最高,且高光谱和激光雷达数据显著影响全特征模型分类精度,可见光纹理数据作用较小;(3)分类特征重要性从大到小排序为结构信息,植被指数,纹理信息,最小噪声变换分量。     

亚热带常绿阔叶林优势种个体及生物量的点格局分析

在广东康禾自然保护区的亚热带常绿阔叶林内设置4 hm2固定样地进行每木调查,分析群落优势种米槠(Castanopsis carlesii)和木荷(Schima superba)种群的年龄结构,并分别用Ripley's L函数和标记相关函数(mark correlation function)对种群个体和生物量空间点格局进行可视化解析。结果表明:1)米槠和木荷种群的径级结构为金字塔型,种群中有大量幼年个体,属增长型种群。2)米槠和木荷种群在0—50 m尺度上均呈聚集分布,说明生境异质性在种群空间格局形成中发挥重要作用。米槠种群聚集强度随空间尺度的增大逐渐增强,木荷种群在0—29.5 m尺度上聚集强度随尺度增大而增强,随后开始减小。3)米槠和木荷种群生物量分布格局与个体分布格局并不耦合,米槠生物量在个体间主要呈负相关,说明个体间存在显著的资源竞争。木荷个体间生物量分布相互独立,竞争不明显,显示出作为亚热带先锋树种的木荷有很高的资源利用效率。个体及生物量空间分布格局分析表明两个种群的分布模式均有利于实现物种共存。     

亚热带草地中植物优势种与从属种对AM真菌的差异性生长反应

AM真菌能够影响植物生态系统的群落结构.以亚热带草地生态系统为研究对象,调查了两块草地中优势种和从属种的菌根,并在盆栽试验中比较了优势种和从属种对AM真菌的土著菌种和外源菌种Glomus mosseae的生长反应、养分吸收.结果表明,两块草地各自的优势种藿香蓟和两耳草对土著菌种的菌根依赖性分别是41.5%和77.4%,远远高于从属种莎草和毛蓼（16.0%和7.9%）;但是它们对Glomus mosseae的菌根依赖性有所变化,分别是79.6%、44.2%、74.1%和24.9%.这表明,土著菌种是优势种和从属种的形成机制之一,而外源菌种可能改变基于土著菌种而形成的植物群落结构.植株磷营养的分析结果表明,AM真菌对优势种和从属种生长的促进与对磷吸收的促进高度相关,表明AM真菌促进养分吸收是其影响植物群落结构的机制之一.     

冀北山地阴坡优势树种的树体分维结构

以冀北山地阴坡两种混交林分中5种优势树种为研究对象,采用分形几何理论,论述了不同树种的树冠和侧枝分维结构,结果表明:(1)华北落叶松的树冠最宽处处于中上部(相对冠高的60％ -80％),白桦处于中部(40％-60％),山杨和糠椴都处于中下部(40％-50％),落叶松桦木混交林中的黑桦处于上部(70％ -80％),而山杨桦木混交林中黑桦则处于中部(50％-60％);(2)通过计盒维数法所得华北落叶松树冠的分形维数最大为1.690,山杨桦木混交林中4种树木分维数较接近(0.770-1.202),而两混交林中,前者白桦分维数(0.997)与后者(1.149)相似,而前者黑桦分维数(1.257)＞后者(0.770);(3)胸径13.1cm的华北落叶松侧枝在各方向上符合均匀分布,总体也符合均匀分布,前者中的黑桦在胸径15.8 cm时绝大多数方向上为均匀分布,前者中白桦及后者中4种树木在不同胸径时在各个方向上均为不均匀分布;(4)华北落叶松侧枝倾角随树龄增大分布在85-95°,糠椴则分布在55-85°.山杨树龄小(5.3)与树龄大(16.5)时分布在40-55°,中间树龄(10.5)分布在60-80°,黑桦分布在30-65°,前者中白桦倾角范围25-90°,后者则主要分布在45--85°;(5)采用网格覆盖法所得华北落叶松枝条的分维数平均值最高为1.772,其次为山杨桦木混交林中的4种树木,而两混交林中黑桦枝条的平均分维数却相差很大,其中前者为1.476,而后者为1.674.尽管同一树种侧枝形状大小各异,但相互间差异不显著,相关系数均在0.93以上,刻画了各枝条分枝格局的自相似共性.