Spatial distribution of male and female Populus cathayana populations and its drivers in Xiaowutai Mountains,Hebei, China

为揭示雌雄异株植物种群的空间分异现象的内在原因, 以河北小五台山天然青杨(Populus cathayana)种群为研究对象, 采用平均最近邻指数、核密度、方差分析等方法分析了青杨雌雄群体的聚集程度、群体密度和分布格局以及其与到河岸的距离(河距)、海拔和土壤理化性质间的内在关系。结果显示: 1)青杨种群总体上沿金河沟呈狭长带状集聚分布, 中海拔区域个体数量最多, 密度最大; 2)随海拔增加, 雌雄个体数与密度均表现“先增后减”的特点, 而平均胸径的变化正好相反; 3)海拔对性比具有显著影响: 低海拔区域(1 300-1 400 m)偏雌, 中低海拔区域(1 400-1 500 m)偏雄, 其他海拔段的性比接近1:1; 4)随河距增加, 雌雄个体数、密度和平均胸径均表现出逐渐减少或减小的特点, 并且雌株优势分布区内的土壤有机质和全氮含量显著高于雄株优势分布区; 5)局部区域由于海拔和河距改变了土壤理化性质和生长环境, 导致了该区域内的性比发生偏倚。上述结果表明, 青杨雌雄群体的空间分布、动态变化以及性比受海拔、河距以及所在区域的土壤理化性质的综合影响, 雌雄植株在资源需求和环境适应力方面存在的差异会导致局部区域内的性比发生偏倚。     

青杨雌雄群体沿海拔梯度的分布特征

以小五台山天然青杨种群为试验对象,通过在其分布海拔范围内(1400-1700 m)设置样方的方式研究青杨雌雄群体的平均胸径、密度、性比、大小级结构和空间分布的差异.结果显示:雌株群体的平均胸径在整个海拔梯度上无显著差异,而海拔1700 m处的群体密度显著低于其它海拔;雄株群体的平均胸径在海拔1700 m最大,显著高于其它海拔,而群体密度在各海拔梯度间无显著差异.在海拔1600 m,雌雄群体的平均胸径最接近,同时密度也最接近.从整个海拔范围来看,青杨雌雄个体的比例(雄/雌)为0.80∶1,性比不偏离1∶1(x2=2.94,P＞0.05).但在不同海拔梯度上性比有所不同,低海拔性比为0.44,显著偏雌(X21400=5.91,P＜0.05),而高海拔性比为2.55,显著偏雄(x21700=6.56,P＜0.05);随着海拔接近1600 m,性比逐渐趋于1:1(x21600=0,P＞0.05).除海拔1700 m为下降型外,青杨雌雄群体的大小级结构在其它海拔主要表现为稳定型.而最稳定群体结构的分布海拔在雌雄群体间不同.在海拔1400 m,雌株群体中I级和Ⅱ级植株占群体比例最大;雄株群体I级和Ⅱ级植株占群体比例最大的海拔是1600 m.群体空间分布以聚集分布为主,彼此间无明显差异;但群体间聚集强度的变化在海拔梯度上各有不同,主要表现为雌株群体的PAI随海拔的升高逐渐增加,而雄株群体的PAI则随海拔的升高呈现出先增加后减少的趋势.研究结果表明了青杨雌雄群体的分布特征沿海拔梯度的变化明显不同,中等海拔区域可能为青杨种群的最适繁衍区.     

小五台山天然青杨林雌雄群体的生长差异

通过对小五台山天然青杨种群的野外调查,并使用胸径与株高的异速生长模型来分析其雌雄群体间的生长差异,以探究雌雄异株植物青杨在性成熟条件和形态特征中是否存在性间差异。结果表明:(1)在青杨生长过程中,胸径随年龄呈指数型增长,而株高随年龄呈对数型增长;(2)雌雄植株的性成熟条件不同。雌株进入性成熟阶段的最低年龄和胸径都小于雄株;(3)青杨高径生长过程存在性别差异。雌株的异速生长指数显著大于雄株(P=0.024)。表明天然青杨种群中雌株一般性成熟较早,成熟后营养生长偏重于胸径增粗;而雄株性成熟较晚,营养生长偏重于植株增高。相对于雄株,雌株具有较高的树干机械强度。     

小五台山青杨雌雄植株树轮生长特性及其对气候变化的响应差异

近年来逆境导致植物雌雄幼苗的生长出现差异被许多控制实验所证实, 而有关气候变化对雌雄异株植物成树生长的潜在影响尚未引起人们广泛的关注。为进一步揭示气候变化对雌雄植株树木径向和密度生长的不同影响, 该文通过树轮生态学的研究方法, 选择小五台山天然青杨(Populus cathayana)种群为研究对象, 对青杨雌雄植株近30年(1982-2011)的树轮生长特性及其与气候的相关性进行了分析。结果显示: 1)在近30年当地气温不断升高的气候条件下, 雌株的年轮最大密度和晚材平均密度均高于雄株(p < 0.05), 但雌雄植株的径向生长无显著差异; 2)雌雄植株年轮最大密度和宽度差值年表的变化趋势具有一致性, 但在年轮最大密度差值年表的变化上雄株波动幅度大于雌株; 3)青杨雌雄植株年轮密度差值年表对温度响应的月份明显不同。雌株年轮最大密度与当年8月的月平均最高气温显著正相关, 而雄株年轮最大密度与当年1月和4月的气温负相关; 4)生长季前的气候变化对青杨雌雄植株的径向生长均有明显的限制作用。此外, 当年6月的高温对于早材生长的限制作用特别明显。上述结果表明, 雌雄异株植物在树木年轮生长方面对全球气候变暖可能具有不同的响应机制, 雌株比雄株更侧重于密度生长。     

青杨雌雄叶片气孔分布及气体交换的异质性差异

利用网格和二维成图的方法对青杨雌雄叶片各区域的气孔分布及气体交换特性进行了测定.结果表明:1)除气孔密度(SD)外,雌雄植株在气孔长度(SL)、宽度(SW)和比值(SR)方面具有显著差异(P=0.000,P=0.000和P=0.002).雌株的SL和SW分别比雄株的高51.86%和67.06%,而SR则比雄株的低11.46%.从雌株和雄株的叶面分布来看,SD均为叶中>叶尖>叶基,SL均为叶尖>叶中>叶基,SW的最小值同在叶基部,但最大值分别在叶中和叶尖部.雌株的SR表现为叶基>叶尖>叶中,雄株却正好相反.2)在净光合速率(Pn)上雌株明显低于雄株.雌株的Pn叶基最低(Pn值介于2.00～3.00?μmol m-2 s-1),叶尖最高(Pn值介于8.00～9.00?μmol m-2 s-1),总体上表现出沿叶基到叶尖逐渐增大的趋势.雄株的Pn在叶面的分布也有差异,但总体规律不明显.3)从叶面各区间的气体交换来看,雌株的蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)变化不大,雄株的Tr和Gs呈现叶尖和叶中部高于叶基部的明显趋势.雌株的胞间CO2浓度(Ci)为叶基>叶中>叶尖,气孔限制值(Ls)与此相反.而雄株的Ci在叶面的变化较大,Ls呈现沿叶尖至叶基方向逐步上升的趋势.上述结果表明,青杨雌雄叶片在气孔分布及气体交换特性上不仅存在显著的性别差异,而且具有明显的叶面区域异质性.     

小五台山森林落叶层对天然青杨种群更新方式的影响

通过野外样方调查和室内种子萌发实验两种方法, 对河北小五台山天然青杨(Populus cathayana)种群的更新方式进行了研究, 以揭示落叶层的化感作用和机械阻挡作用对青杨种子萌发的干扰机理。结果显示: 1)种群样方中的幼苗都为无性繁殖的克隆分株, 种子繁殖的幼苗年自然存活率为0%; 2)落叶层对种子幼苗的存活率有显著影响。50 mg·mL^-1浓度的落叶水浸液可使青杨种子发芽率降低41%, 使主根长度减少95%, 100 mg·mL^-1浓度的落叶水浸液则完全抑制种子萌发; 单层和多层落叶对种子萌发产生的影响差异不显著, 都能完全阻碍种子的根系正常生长, 导致幼苗脱水干枯死亡。结果表明, 在高海拔山区的青杨天然林中, 由于不断积累的落叶层通过化感作用和机械阻挡作用严重影响种子的萌发、定根以及正常生长, 从而导致种子更新的途径受阻, 而只能通过无性繁殖来完成正常的种群更新。     

长白山山杨种群的性比格局及其空间分布

以 5.2 hm²固定监测样地内山杨雌、雄植株的长期定位观测数据为基础,分析了长白山次生杨桦林内山杨(Populus davidiana)种群的性比格局、空间分布及其与环境因子间的关系。结果表明:山杨雌树和雄树的胸径大小差异不显著,始花大小相近,雄树的生长速率大于雌树,成熟个体的性比不显著偏离1 ∶ 1。山杨同性植株趋于相邻,雌雄植株的空间分离不显著;O-ring单变量点格局分析显示山杨在空间上呈异质性泊松分布。山杨同性别大树与小树在＜18m尺度上呈空间正相关;不同性别之间空间独立,说明性别之间的资源竞争不激烈。山杨雌树和雄树的空间分布与林分密度极显著正相关,林分密度对山杨雌雄植株空间分布变异的解释量较小,空间变量对雌树分布的解释量较大。     

贺兰山低山区土壤种子库空间分布特征北大核心CSCD

土壤种子库作为地上植被更新的潜在种源,在植被自然恢复和演替过程以及生态系统建设中起着重要作用。该研究对贺兰山低山区不同海拔高度植物群落土壤理化性质变化与其土壤种子库特征之间的关系进行分析,以揭示贺兰山低山区植物群落的土壤种子库空间分布特征和自然恢复潜力。研究结果表明:(1)海拔1200 m处种子主要来源于一年生草本,海拔1600 m土壤种子库主要来源于多年生草本,海拔2000 m土壤种子库主要来源于灌木和小灌木;随着海拔升高,隶属于禾本科的物种数呈下降趋势,菊科和藜科呈增加趋势,蒺藜科、大戟科、豆科和玄参科消失。(2)5个海拔高度土壤种子库物种数均显著低于地上植被;在物种生活型组成上,土壤种子库中物种数占比最大为一年生草本,地上植被为多年生草本。(3)土壤理化性质对种子库物种多样性影响中,土壤pH、电导率最为显著。贺兰山低山区5个海拔高度土壤种子库种子密度和物种多样性均较低,无法满足植被自然恢复需求,可通过飞播等生态恢复措施来弥补表层土壤种子的不足,从而满足地上植被恢复所需种源量。     

西藏极小种群野生植物密叶红豆杉种群的性比及雌雄空间格局

雌雄异株植物种群具有性比和雌雄个体空间分布格局, 这对个体成功繁殖、种群生存潜力、天然更新能力和遗传多样性的维持都是重要的, 对于珍稀濒危雌雄异株植物种群尤其如此。密叶红豆杉(Taxus fuana)为国家I级重点保护植物, 是首批列入《全国极小种群野生植物拯救保护工程规划》的120种极小种群野生植物之一, 具有重要的生态和经济价值。但目前关于密叶红豆杉种群生态学方面的研究, 尤其是性比结构与空间分布格局在国内外鲜有报道。本文对西藏吉隆地区的6个天然密叶红豆杉种群(吉普、多甫、朗久、吉隆、开热和唐蕃)进行了实地调查, 研究其性比结构及其空间分布格局。结果表明, 调查的6个种群中总计雄株1,651株, 雌株1,231株, 仅吉普(雄/雌 = 1.89)与吉隆(雄/雌 = 1.39)两个种群有显著的性别偏倚现象且显著偏雄性(P < 0.001)。6个种群雌雄植株间的空间相关性不强, 整体趋于相互独立。不同径级间, 吉隆和开热种群的性比格局相似, 均在小径级上性比显著偏雄性, 而吉普种群则在中等径级上显著偏雄性。综上, 不同密叶红豆杉种群的大小、性比、雌雄个体的大小级结构以及空间分布格局等均表现出不同。因此, 需要结合各个种群本身的发展动态、受干扰的类型以及各区域环境因子的差异进行有针对性的保护。     

宁夏贺兰山斑子麻黄种群的性比及雌雄空间格局

性比、空间分布格局及关联性对雌雄异株种群的繁殖、进化与发展具有重要影响。斑子麻黄是雌雄异株且狭域分布的国家二级保护植物,在维持贺兰山荒漠生态系统稳定性和多样性发挥着重要作用,但有关斑子麻黄种群性比的研究未见报道。研究分析了宁夏贺兰山4个不同海拔(S₁、S₂、S₃、S₄)斑子麻黄天然种群性比、空间分布格局及关联性。结果表明：(1)斑子麻黄性比与生长环境条件密切相关。4个种群都偏雄,生长环境严酷的S₃、S₄种群性别显著偏雄(P<0.05);不同龄级分析显示由于环境的异质性,斑子麻黄种群偏雄发生在不同阶段,生境条件好的S₁、S₂种群在幼龄和成年阶段显著偏雌或有偏雌趋势,偏雄发生在老年阶段;而生长环境严酷的S₃、S₄种群偏雄发生在幼龄阶段,成年和老年阶段有偏雄的趋势。(2)雌雄种群的空间关联性会决定种群的发展。S₁、S₃、S     

Gender-specific characteristics of tree-ring growth and differential responses to climate change in the dioecious tree Populus cathayana in Xiaowutai Mountains,China

近年来逆境导致植物雌雄幼苗的生长出现差异被许多控制实验所证实, 而有关气候变化对雌雄异株植物成树生长的潜在影响尚未引起人们广泛的关注。为进一步揭示气候变化对雌雄植株树木径向和密度生长的不同影响, 该文通过树轮生态学的研究方法, 选择小五台山天然青杨(Populus cathayana)种群为研究对象, 对青杨雌雄植株近30年(1982-2011)的树轮生长特性及其与气候的相关性进行了分析。结果显示: 1)在近30年当地气温不断升高的气候条件下, 雌株的年轮最大密度和晚材平均密度均高于雄株(p < 0.05), 但雌雄植株的径向生长无显著差异; 2)雌雄植株年轮最大密度和宽度差值年表的变化趋势具有一致性, 但在年轮最大密度差值年表的变化上雄株波动幅度大于雌株; 3)青杨雌雄植株年轮密度差值年表对温度响应的月份明显不同。雌株年轮最大密度与当年8月的月平均最高气温显著正相关, 而雄株年轮最大密度与当年1月和4月的气温负相关; 4)生长季前的气候变化对青杨雌雄植株的径向生长均有明显的限制作用。此外, 当年6月的高温对于早材生长的限制作用特别明显。上述结果表明, 雌雄异株植物在树木年轮生长方面对全球气候变暖可能具有不同的响应机制, 雌株比雄株更侧重于密度生长。     

哈尔滨行道树的空间异质性分析

城市行道树空间异质性分析是优化城市森林调查、科学管理与生态服务功能提升的基础。本研究以哈尔滨为例,基于网络街景测定哈尔滨市879个样方、26140棵行道树的树高、胸径、冠幅、冠下高等指标,半方差函数和分形分析相结合,旨在确定树木空间异质性特征,为分析城市森林合理采样布点提供依据。结果发现,不同指标存在明显的空间异质性,表现为自相关距离明显差异,但是没有明显的方向性(在0°、45°、90°、135°方向上各向同性)。这些空间异质性受结构、随机因素影响,但是不同指标明显不同,即:冠幅空间变化中随机因素占比为26.56%,而冠下高、树高、胸径的占比分别为8.16%、8.14%、12.80%,后者更多的受城市化相关的结构因素影响(>88%)。冠幅、冠下高、树高、胸径的变程分别为2340、1320、1470、1890m,考虑到采样间距应控制在变程之内就可以有效揭示空间格局特征,测量不同指标的最小采样数量为:冠幅156个样方;冠下高440个样方;树高360个样方;胸径224个样方。分形分析结果显示,哈尔滨树木冠幅、冠下高、树高、胸径的D值分别为1.957、1.961、1.961和1.971,都接近于2,说明空间变异主要发生在各个样方间(距离:666m),与半方差函数分析交互验证。我们的研究结果为哈尔滨市城市森林研究与管理提供了基础数据支持,有助于今后研究确定合理的采样方案。     

西双版纳热带森林树洞丰富度及其分配特点

树洞是森林生态系统的重要结构,对动物多样性的维持起着重要作用。为研究热带森林树洞的数量特征及其分配特点,选取西双版纳20hm2热带森林动态监测样地为研究对象,采用地面观测法调查了样地内所有胸径≥5cm活立木上的树洞。结果表明:(1)该样地森林的树洞密度为108.4个·hm-2,具有树洞的树1725株(占树木总数的6.22%),隶属于208个种;(2)树木个体的树洞数量随径级增加而增加,并在种间变化不均匀;(3)树木出现空心的概率随胸径级的增加而显著增加,并且在树种间存在显著差异;(4)与其他纬度地区森林的树洞密度比较,本研究结果支持了Boyle等(2008)提出的低纬度森林具有较高树洞密度的推测。     

贵州赤水常绿阔叶林不同层次树木空间分布格局和竞争的关系

在贵州赤水桫椤国家级自然保护区的亚热带常绿阔叶林中设置0.96 hm~2的固定样地进行调查,将2299株乔木按树高分级(林木下层、中层、上层),进行空间定位并记录胸径和冠幅等个体指标。采用基于个体间距离的对数相关函数(Paircorrelation functions,PCF)和基于个体胸径、冠幅的标记点格局分析(Marked correlation functions,MCF)空间统计方法检测不同高度层内和层间的空间分布格局和潜在的竞争,结果表明:(1)样地内上层树种呈现随机分布,中下层树种在0—6 m的小尺度内呈聚集分布,在层间关系上表现为0—1 m尺度下显著的正相关关系。(2)在群落内上层个体中没有检测到显著的层内竞争,也未发现其与中、下层树种存在层间竞争关系。(3)群落中、下层树种的层内和层间竞争对两者间空间分布格局和个体大小均产生了一定影响,其相邻个体的胸径和冠幅呈现显著负相关关系。这说明在贵州赤水地区常绿阔叶林中群落中不同层次个体处于不同演替阶段,群落内层内和层间竞争对个体较大的林木上层物种的影响已经非常微弱,而主要发生在中、下层树种内,导致了个体较小的中下层更新树种在层间和层内都出现了小尺度下聚集分布格局,这解释了研究地内不同高度级别树种间竞争关系与共存策略,也验证了标记点格局分析方法在检测植物群落竞争中的敏感性。     

海南岛霸王岭热带山地常绿林和热带山顶矮林群落特征

热带山地常绿林和热带山顶矮林均属于热带云雾林.为了揭示其群落结构和物种多样性特征,在海南岛霸王岭热带山地常绿林和热带山顶矮林分别设置8个和10个2,500 m2样方,调查所有DBH≥1cm的乔木、灌木和藤本植株.结果显示:(1)热带山地常绿林幼树(1cm≤DBH＜5 cm)和小树(5cm≤DBH＜ 10 cm)的平均密...     

改变凋落物输入对川西亚高山天然次生林土壤呼吸的影响

2019年5月-10月,采用LI-8100A土壤碳通量自动测量分析仪对川西米亚罗林区20世纪60年代采伐后经自然更新恢复形成的岷江冷杉（Abies faxoniana）次生针叶林（针叶林）、红桦（Betula albo-sinensis）+青榨槭（Acer davidii）+岷江冷杉次生针阔混交林（针阔混交林）和青榨槭+红桦+陕甘花楸（Sorbus koehneana Schneid）次生阔叶林（阔叶林）的土壤呼吸及土壤温湿度因子（对照、去除凋落物和加倍凋落物）进行观测。结果显示：去除和加倍凋落物对土壤温湿度的影响不显著,且3种林型之间的土壤呼吸速率差异不显著。与对照相比,去除凋落物使针叶林、针阔混交林、阔叶林的土壤呼吸速率分别降低了17.65%、21.01%和19.83%（P<0.05）;加倍凋落物则分别增加6.76%、7.28%、8.16%（P>0.05）。3种林分土壤呼吸速率均与土壤温度极显著指数相关,与土壤湿度不相关。对照Q₁₀值变幅为2.01-3.29,去除凋落物降低了3种林型的Q₁₀值;加倍凋落物分别提高了针叶林和降低了针阔混交林和阔叶林的Q₁₀值。土壤呼吸速率仅表现在天然次生林对照处理中受到土壤pH、有机质、可溶性有机氮和草本Pielou均匀度指数的显著影响。研究结果表明,天然次生阔叶林和针阔混交林凋落物对土壤呼吸的贡献及Q₁₀值高于天然次生针叶林,说明在未来CO₂浓度及温度升高背景下,地表凋落物增加并未引起天然次生林土壤呼吸速率成倍增加,更有利于该区域天然次生林尤其是针叶林的土壤碳吸存。