中国东北落叶松属3种植物潜在分布对气候变化的敏感性分析

该文在东北地区多年平均的年均温、年降水分布图,海拔高程图、坡度图、坡向图和植被图的基础上,使用地理信息系统和Logistic回归模型的结合,预测3种落叶松(Larix sp.)的“气候-地形”潜在分布区。预测精度用敏感性、指定度和总正确率进行评价,3个树种的敏感性为61%~88%,指定度为80%~99.8%,总正确率为80%~99.8%。年均温、年降水和海拔是控制3种落叶松分布的主要环境因子。采用5种气温变化方案(+1 ℃、+2 ℃、+3 ℃、+4 ℃和+5 ℃)和6种降水变化方案(-30%、-20%、-10%、+10%、+20%和+30%),预测气候变化对各个树种潜在分布的影响,探索不同的树种对气候因子的敏感性。结果表明,气温每上升1 ℃,兴安落叶松(Larix gmelinii)将减少12%;长白落叶松(Larix olgensis var. changpaiensis)将增加23%;华北落叶松(Larix principis-rupprecntii)将增加500%。降水每增加10%,兴安落叶松将减少12.5%;长白落叶松将增加64%;华北落叶松将减少15%;随气候的“暖干化"(+5 ℃,-30%),兴安落叶松将向西北方退缩100 km左右;长白落叶松向西北方扩展100 km左右;华北落叶松将向东北方扩展800 km左右。随气候的“暖湿化"(+5 ℃,+30%),兴安落叶松将向西北退缩400 km左右;长白落叶松将向西北方扩展550 km;华北落叶松将向东北方扩展320 km左右。     

中国东北落叶松属植物rbcL 基因的序列分析及系统演化

长白落叶松的分类位置及与兴安落叶松的种间关系, 长期以来未有定论。本研究从大兴安岭、小兴安岭及张广才岭等6 个地点采集实验材料, 对其叶绿体DNA 的rbcL 基因进行PCR-RFLP 分析并测序。结果显示它们的rbcL 基因序列均没有差异, 表明东北地区落叶松属植物有共同起源。在系统演化上, 长白落叶松来自兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.), 应作为兴安落叶松的变种即L.gmelinii Rupr.var.olgensis Ostenfeld et S.Larsen     

部分落叶松属植物核型研究

对落叶松属的兴安落叶松、长白落叶松、日本落叶松、华北落叶松、欧洲落叶松、美洲落叶松等6个种和日本落叶松×长白落叶松杂种进行了核型分析,所有材料的染色体数目均为2n=2x=24,2A核型。所有种的核型有着共同的构型,即二型核型。根据核型特征,可将以上各种分为三组:兴安落叶松、长白落叶松、日本落叶松为第一组,核型公式为2n=12m+10sm+2st;欧洲落叶松、美洲落叶松为第二组,核型公式为2n=12m+12sm;华北落叶松虽然具有与第二组相同的核型公式,但核型的对称性与其有一定差距,因此单独构成第三组。日本落叶松×长白落叶松杂种的核型数据和两个亲本的十分接近,表明这两个种杂交后染色体可能未发生明显的结构变异。作者认为长白落叶松和兴安落叶松的核型特征比较接近,从细胞学的角度作者支持长白落叶松作为兴安落叶松变种的观点。     

兴安、长白及华北落叶松RAPD分子标记的物种特异性鉴定

以中国北方地区主要乡土落叶松树种兴安落叶松（Larix gmelini）、长白落叶松（L.olgensis）和华北落叶松（L．principis—rupprechtii）的针叶及种子胚乳为研究材料,采用RAPD分子标记技术对3种落叶松进行不同物种的种间鉴别。结果表明,通过引物筛选得到了4个可以鉴别3种落叶松的RAPD引物,其中有2个引物在落叶松针叶和种子胚乳基因组中都扩增出相同的条带。引物OPB-11在兴安和长白落叶松基因组DNA中1500bp处扩增出特异条带,而在华北落叶松中没有：引物OPX-14在兴安落叶松基因组DNA中1200bp处扩增出特异条带,而在长白落叶松中没有：还有2个引物可分别作为3种落叶松苗木和种子鉴别的辅助标记。本研究从分子水平上为落叶松的种间鉴别提供了新的鉴定方法。     

中国东北落叶松属植物亲缘关系的研究

本文用RAPD方法对中国东北落叶松属植物的亲缘关系进行了研究。从100个引物中筛选出41个引物,检测出120个多态位点。应用UPGMA法计算了种群内和种群间的遗传距离,并构建了系统树。实验结果表明,分布在长白山的落叶松与分布在大、小兴安岭的落叶松之间的差异,在遗传距离上还不能达到种间分化水平。分布在长白山的落叶松应视为兴安落叶松种下的变种,分布在东京城的落叶松可能是兴安落叶松与长白山落叶松的杂交种。     

兴安、长白及华北落叶松RAPD 分子标记的物种特异性鉴定

以中国北方地区主要乡土落叶松树种兴安落叶松(Larix gmelini)、长白落叶松(L. olgensis)和华北落叶松(L. principisrupprechtii)的针叶及种子胚乳为研究材料, 采用RAPD分子标记技术对3种落叶松进行不同物种的种间鉴别。结果表明, 通过引物筛选得到了4个可以鉴别3种落叶松的RAPD引物, 其中有2个引物在落叶松针叶和种子胚乳基因组中都扩增出相同的条带。引物OPB-11在兴安和长白落叶松基因组DNA中1 500 bp处扩增出特异条带, 而在华北落叶松中没有; 引物OPX-14在兴安落叶松基因组DNA中1 200 bp处扩增出特异条带, 而在长白落叶松中没有; 还有2个引物可分别作为3种落叶松苗木和种子鉴别的辅助标记。本研究从分子水平上为落叶松的种间鉴别提供了新的鉴定方法。     

兴安落叶松地理分布对气候变化响应的模拟

以温暖指数、寒冷指数、湿润指数、1月最低温度、7月最高温度和年降水量等环境变量为因子,比较分析了广义线性模型（GLM）、逐步回归广义线性模型（SGLM）、广义加法模型（GAM）和分类回归树模型（CART）对兴安落叶松地理分布的模拟效果,其中GAM模型的模拟效果最好.在此基础上,应用GAM模型,结合未来气候变化情景模拟了兴安落叶松分布.结果表明,在SRES-A₂排放方案下,2020年兴安落叶松适宜分布面积将减少58.1%,2050年将减少99.7％;在SRES-B₂排放方案下,2020年兴安落叶松适宜分布面积将减少66.4%,2050年将减少97.9％.两种排放方案下,到2100年,兴安落叶松适宜分布区将从我国完全消失.     

落叶松针叶内缩合单宁含量与树龄及家系的关系

为了研究树龄、家系和生长时期对落叶松组成抗性的影响,在7和8月采集落叶松针叶,对比分析了长白73-26(Larix olgensis 73-26)和73-28(L.olgensis 73-28),杂种日5×兴9(L.kaempferi 5×L.gmelinii9)和日3×兴2(L.kaempferi 3×L.gmelinii2)4个家系的不同年龄落叶松针叶内缩合单宁含量。结果表明:落叶松针叶内缩合单宁含量,受树龄×家系,树龄×家系×生长时期的交互效应影响差异显著。在幼龄林、中龄林和近熟林3个年龄等级中,幼龄林显著高于其他林龄,在4个家系中,杂种家系显著高于长白家系;同时,在落叶松生长旺盛的7月显著高于生长缓慢的8月,说明落叶松在7月组成抗性相对较强,幼龄林和杂种家系的组成抗性相对较强。因此,建议多种植抗性较强的杂种落叶松,同时在8月以后加强对中龄和近熟林木的防虫监护。     

黑龙江漠河兴安落叶松与樟子松树轮生长特性及其对气候的响应

树木年轮 (简称树轮 ) 气候学是监测与重建全球气候变化的重要方法之一。针叶树树轮的生长能反馈出气温的变化, 在高纬度地带尤为明显。该文分析了生长在我国最北部的兴安落叶松 (Larixgmelinii) 与樟子松 (Pinussylvestrisvar.mongolica) 的树轮密度和宽度的特性。落叶松最大密度、晚材平均密度、早晚材宽度和轮宽都远高于樟子松。樟子松的所有密度变量的样本方差都明显高于兴安落叶松, 宽度变量的样本方差却明显低于兴安落叶松。两树种密度变量的差值年表显著相关, 宽度变量之间没有显著相关关系。落叶松与樟子松的晚材密度的形成受 7、8月的最高温控制。另外, 樟子松的晚材还与生长季节的长短相关。落叶松的年轮宽度对生长季节开始前的温度敏感, 而樟子松的轮宽对气候变量没有很好的响应。结果表明, 落叶松与樟子松的树轮最大密度都与生长季后期的温度显著相关, 两树种的树轮信息对气候变化的重建有很大的潜力。     

五种落叶松遗传关系的等位酶分析

由于种间形态上的微弱区别,落叶松属的系统分类一直很混乱,落叶松属的系统发生也知之甚少。本文分析了西伯利亚落叶松(Larix sibirica Ledeb.),卡氏落叶松(L.cajanderi Mayr.),兴安落叶松(L.gmelinii Rupr.),苏氏落叶松(L.sukaczewii Dil.)和杂交种切氏落叶松L.czekanowskii(L.gmelinii×L.sibirica)天然种群的遗传结构。采用水平切片淀粉凝胶电泳技术,等位酶分析手段对5个酶系统(AAT,IDH,DIA,PGM,SKDH)的8个基因位点进行了遗传结构分析。结果表明各种间遗传距离(D)在0.067~0.260之间,明显大于各种群内居群间的遗传距离。等位酶的分析结果揭示了5种落叶松的遗传关系。结合以上每种落叶松的形态学、生物学和生态学特性,等位酶的证据了支持兴安落叶松、西伯利亚落叶松、卡氏落叶松、苏氏落叶松作为独立种的观点。     

四种落叶松种子球蛋白免疫血清学的初步研究

本文对兴安落叶松、长白落叶松、华北落叶松和新疆落叶松种子的球蛋白进行了免疫血清学研究。通过双扩及免疫电泳分析,结果表明四种落叶松之间的抗原距离为零。这可提示用球蛋白进行免疫血清学方法不能鉴别这四个种。     

Phylogeography of Eurasian Larix species inferred from nucleotide variation in two nuclear genes

Larch (Larix Mill.) is one of the most widely distributed tree genera in Eurasia. To determine population structure and to verify classification of five species and three varieties of the Eurasian Larix species, we investigated levels and patterns of nucleotide variation of two nuclear gene regions: the 4-coumarate coenzyme A ligase (4CL) and the coumarate 3-hydroxylase (C3H). In the 4CL region nucleotide diversity at silent sites (pi(sil)) varied between 0.0020 in L. gmelinii to 0.0116 in L. gmelinii var. japonica and in the C3H region between 0.0019 in L. kaempferi to 0.0066 in L. gmelinii var. japonica. In both gene regions statistically significant population differentiation (F(ST)) was detected among adjacent refugial populations of some species suggesting limited gene flow and/or long time isolation of some refugial populations. On the other hand, populations of L. sukaczewii from northwestern Russia, which was glaciated 20,000 years ago showed no differentiation. This result is consistent with recent postglacial origin of these populations. Haplotype composition of some of the investigated Eurasian Larix species suggested that they are considerably diverged. Some haplotypes were unique to individual species. Our results indicate that more intensive sampling especially from known refugial regions is necessary for inferring correct classification of Eurasian Larix species and inferring their postglacial migration.     

大兴安岭兴安落叶松森林不同林型AMF分布特性

为了初步了解内蒙古大兴安岭兴安落叶松森林生态系统丛枝菌根真菌(AMF)多样性状况, 调查了5种落叶松林型和火烧迹地土壤中AMF状况。从90份土样中共分离到AMF 4属53种, 其中无梗囊霉属Acaulospora 25种(47.17%), 球囊霉属Glomus 23种(43.40%), 此二属为优势属, 内养囊霉属Entrophospora 4种(7.55%), 巨孢囊霉属Gigaspora 1种(1.89%)。杜香落叶松林的优势种为浅窝无梗囊霉A. lacunosa; 草地落叶松林没有优势种, 最常见种为浅窝无梗囊霉A. lacunosa; 柴桦落叶松林的优势种为一种无梗囊霉Acaulospora sp. 3和缩球囊霉G. constrictum; 落叶松皆伐林的优势种为刺无梗囊霉A. spinosa; 落叶松渐伐林的优势种为一种球囊霉Glomus sp. 3; 火烧迹地的优势种为刺无梗囊霉A. spinosa。5种林型中以柴桦落叶松林的孢子密度(41.00个/50 g 风干土)、物种丰富度(12.66种/土样)、多样性指数(H = 2.12, D = 0.85)都为最高。孢子密度与有机质含量呈明显正相关(r = 0.956*), 物种丰富度与速效磷含量呈明显的负相关(r = -0.899*)。     

沼泽交错带白桦——长白落叶松优势种群的年龄结构及其动态

采用径级结构替代年龄结构与建立种群年龄结构模型相结合的方法,研究沼泽交错带白桦—长白落叶松优势种群的年龄结构特征。结果表明:白桦、长白落叶松和辽东桤木种群的年龄结构呈纺锤型,龄级—个体数间的关系可用Lognormal函数表征;种群动态量化指数V'_(pi)为辽东桤木(9.57%)白桦(4.02%)长白落叶松(1.83%),均趋近于0,说明种群处于稳定型向衰退型过渡阶段;白桦、长白落叶松及辽东桤木种群幼龄个体严重不足,白桦和辽东桤木种群的存活曲线趋于Odum-B3型,而长白落叶松种群趋于Deevey-I型。白桦、长白落叶松及辽东桤木种群具有前期增长、中后期衰退的特征;白桦、长白落叶松和辽东桤木种群数量受基波影响显著,种群整个生活史阶段未显现小周期波动,种群发展较稳定;随着时间的推移,在未来2、4和6个龄级后,白桦、长白落叶松和辽东桤木种群老龄个体数均有增加,但由于更新幼苗个体稀少,未来必然呈衰退趋势。森林—沼泽交错带的白桦、长白落叶松及辽东桤木种群对外界环境变化有强烈的敏感性和脆弱性,人类活动扰动会影响其发育与演变,从而提高了森林—沼泽交错带地区沼泽化的风险。因此,应减少人类活动对森林—沼泽交错带的干扰,加强对这一地区植被群落的保护与管理。     

大兴安岭新林林业局3种林分类型天然更新幼苗幼树的空间分布格局

基于大兴安岭新林林业局落叶松林、白桦林和混交林3种主要林分类型16块样地的调查数据,依照幼苗幼树的株高划分为3个等级: Ⅰ级, 株高≤60 cm; Ⅱ级, 60 cm＜株高≤200 cm; Ⅲ级, 株高＞200 cm且胸径＜5 cm.在4种取样尺度下,采用负二项指数等7种聚集度指数,判定幼苗幼树的分布格局及格局强度,分析格局变化和格局规模.结果表明: 除落叶松林的落叶松幼苗幼树Ⅱ级最多,且随等级升高幼苗幼树密度先升高后降低外,白桦林和混交林的落叶松以及3种林分的白桦幼苗幼树Ⅲ级最多,而Ⅰ级最少,随等级升高,幼苗幼树密度均升高.落叶松幼苗幼树在3种林分4种取样尺度下均呈聚集分布.白桦幼苗幼树在白桦林中除在10 m×20 m尺度为随机分布外,均呈聚集分布.除落叶松幼苗幼树在混交林中5 m×10 m尺度时聚集强度最大外,落叶松在其他林分以及白桦在3种林分均在5 m×5 m尺度下聚集强度最大.在落叶松林,落叶松和白桦幼苗幼树的聚集强度随等级增大而减小,其中白桦由聚集分布变为随机或均匀分布;在白桦林和混交林中,落叶松和白桦幼苗幼树的聚集强度随等级升高不断增大,由均匀分布变为聚集分布.在3种林分类型中,不同更新等级落叶松和白桦幼苗幼树种群的格局规模均为25 m².落叶松和白桦幼苗幼树种群格局强度在不同林分类型、不同更新等级中差异明显.     

Structure and dynamics of the subalpine coniferous forest on Changbai mountain,China

The composition and structure of the subalpine coniferous forest communities on Changbai mountain, China, were studied. Two mixed-conifer forest types, indicated by different combinations of Picea jezoensis var. komarovii, Picea koraiensis, Abies nephrolepis, Pinus koraiensis, and one type dominated by Larix olgensis and Abies nephrolepis were sampled. The number of woody species become less towards the higher elevation, while the herb layer was richer in the upper part due to the lower crown density. The Larix-dominated stand was established in a large gap presented as a building phase, and its composition and structure were simpler than the other two types. The dynamics of the forest zone, which had a mosaic structure consisting of Picea- and Larix-dominated patches, is characterized by patches transforming from one to another. This mosaic structure, with patch interchanging, is defined as the climax of the forest zone. Larix played an important role in sustaining the coniferous forest communities as a gap revegetator and a conditioner for the regeneration of Picea and Abies. Windfall was considered to be a frequent disturbance factor which caused the vegetation to become more heterogeneous and offered opportunities for Larix to establish.     

东灵山华北落叶松人工林的分布格局及环境解释

应用TWINSPAN、CCA和物种多样性分析,从植物群落、植物种与环境的生态关系等方面研究了东灵山华北落叶松人工林的植被分布格局,并给予合理的环境解释。TWINSPAN分类将华北落叶松人工林分为4个类型,分类结果在CCA二维排序图上得到了较好的验证。样方与物种的CCA排序较好地揭示了该区华北落叶松人工林的分布格局与环境梯度的关系：坡位、坡度、土壤厚度和海拔是影响该区华北落叶松人工林的主导因子。结合物种多样性分析,结果表明东灵山绝大多数华北落叶松人工林生长良好,并根据华北落叶松喜凉湿习性,建议在该区自然分布海拔以下造林时,应优先选择阴坡和半阴坡的中、下位坡。     

中国东北落叶松属植物分类学特征的分析Ⅱ：———种鳞及针叶的地理变异

中国东北部的落叶松属植物,在分类学上常被视为２个种＾［２,３］。然而对其种鳞的形态、正常种鳞的数量及针叶长度的研究统计结果表明,以上性状存在地理处的差异,然而又有明显的连续变异特性,证明长白山及东北东部分布的落叶松,在起源上晚于兴安落叶松（Ｌｉｘ ｇｍｅｌｉｎｉｉ）,应是兴安落叶松在东北东部的地理变异种。     

长白落叶松成片枯死原因的研究

对长白落叶松成片枯死的原因进行了多学科综合研究．结果表明,长白落叶松的成片枯死与病虫害没有直接关系,由于林地高位沼泽的形成,导致根部缺氧呼吸受阻,是落叶松大片枯死的直接诱因．     

1987年大兴安岭特大火灾后北坡森林景观生态恢复评价

通过空间直观景观模型(LAND IS)来探讨大兴安岭北坡1987年特大森林火灾后,在目前这种恢复方案下以及完全依靠天然更新下森林景观的长期动态,通过对比研究来评价目前所采取的恢复措施是否能够有效地恢复森林资源。研究结果表明:1987年大火后所采取的恢复措施可以在很大程度上增加针叶树种在该区所占的比例,而相应地降低阔叶树种的比重。由于在目前的恢复措施下,不仅大面积地种植针叶树种,同时也采伐了大量的成、过熟林,使落叶松和樟子松的蓄积量在开始阶段不仅没有增加,反而有大幅度的下降。但最终,所更新的幼苗逐渐成材,落叶松和樟子松的蓄积量逐渐超过天然更新下的。在演替前期,白桦的蓄积量在这2种模拟方案下相差不大;而在演替后期,白桦在天然更新方案下的蓄积量要高于在目前恢复措施下的蓄积量。另外,物种在不同的区域的变化动态又有较大的差异。在重度火烧区,由于人为种植大量的针叶树种,使它们所占的面积比例明显高于完全依靠天然更新下其在重度火烧区所占的比例;而阔叶树种则相反,在完全依靠天然更新方案下所占的面积百分比明显高于在目前恢复方案下的比例。而在未火烧和轻中度火烧区,由于火后人为采伐大量的落叶松和樟子松,使这2个树种在该区所占的比例在开始100多年里要低于完全依靠天然更新下的比例,随后逐渐高于天然更新下所占的比例,但相差不大;阔叶树种则正好相反。另外,目前恢复方案不仅极大地改变了主要物种在该区所占的比例,而且还明显的影响了它们的空间分布格局。