川西亚高山带森林生态系统外生菌根的形成

利用样方法于2003年8月对四川西部亚高山带分布的川滇高山栎(Quercus aquifolioides)、云杉(Picea asperata)、红桦(Betulaalbo-sinensis)、山杨(Populus davidiana)、铁杉(Tsuga chinensis)、华山松(Pinus armandi)、落叶松(Larix japonica)和冷杉(Abiesfaxoniana)8个主要森林类型的外生菌根进行了调查。结果表明,所有调查的森林类型均被外生菌根真菌所侵染,不同森林类型的宿主植物外生菌根的侵染强度不同,同种森林类型由于受海拔高度、坡度、林龄等条件的影响,植物的菌根侵染率、侵染强度指数以及细根生物量都发生相应的改变。高山栎林型随着海拔高度的增加,土壤上层(0~20cm)菌根侵染率增高、下层(20~40cm)菌根侵染强度指数增大,土壤上下层有效磷浓度都明显减少;坡度小的云杉林型内上下两层细根生物量、菌根侵染率都高于坡度大的云杉林,但是菌根侵染强度指数却较低;相同立地条件下,云杉林型在种群建立(幼林龄)和衰退(成过熟林)时菌根侵染率和侵染强度指数都显著高于种群相对稳定(中林龄)时期,在养分较为肥沃的土壤环境中,菌根侵染率、侵染强度指数与营养因子不存在明显的相关性;山杨、落叶松、冷杉和红桦林型土壤上层菌根侵染率都超过了65%;华山松林型由于坡度最大(50°),其土壤上层菌根侵染强度指数也最大(55.78%);铁杉林型菌根形成状况最差,但细根生物量最大。亚高山带森林类型中的上层植物细根生物量都显著高于下层,表明植物的营养主要由上层根系所输送。     

内蒙古地区山杨外生菌根形态解剖学特征研究

对内蒙古地区山杨的10种外生菌根的外部形态、颜色、分枝情况、菌索及外延菌丝的有无、菌套表面质地、是否透明、有无囊状体等结构进行了描述,结合菌套菌丝排列图式、菌套表面结构及菌丝和菌索内部结构等特征对其进行了归纳总结,并参阅有关文献进行了分类.结果表明:(1)10种菌根类型的划分基础主要是依据真菌组织学特征来加以区别,同时这10种菌根类型与其它地区对杨树外生菌根分类结果相符,符合真菌区系学分布特征.(2)树种与外生菌根共生专一性是一种双向选择模式.就山杨来说,决定其形成不同共生菌根类型的主要因子是不同环境因子影响下的真菌区系组成和树木根系发育状况.     

川西亚高山天然林岷江冷杉的更新结构与数量动态

岷江冷杉(Abies fargesii var.faxoniana)的天然更新是川西亚高山地区天然次生林生态恢复的关键。为揭示川西亚高山4种典型天然林林型(杜鹃-岷江冷杉林、箭竹-岷江冷杉林、红桦-岷江冷杉林和红桦林)中岷江冷杉的更新结构和其幼龄植株的生存过程,基于4块1 hm²样地的调查,通过单因素方差分析和多重比较对比不同林型中岷江冷杉的更新结构和更新质量;通过对数回归建立了岷江冷杉幼龄植株高度与年龄间的关系;通过建立幼龄植株的静态生命表、绘制存活曲线和计算数量动态指数分析其生存特征和存活瓶颈期。结果表明：4种林型中岷江冷杉的更新质量和幼龄植株存活状态依次为杜鹃-岷江冷杉林>红桦林>红桦-岷江冷杉林>箭竹-岷江冷杉林。各林型中岷江冷杉幼龄植株的死亡率与相邻龄级间的个体数量动态(V_n指数)随龄级增加的波动大。综合死亡率与V_n指数的龄级差异,杜鹃-岷江冷杉林和箭竹-岷江冷杉林中幼龄植株存活的年龄瓶颈期分别为第21—25年(树高0.66—1.04 m)和第11—15年(树高0.46—0.73 m);红桦-...     

川西米亚罗林区不同海拔岷江冷杉生长对气候变化的响应

为分析青藏高原东缘半湿润区树木生长与气候关系随海拔变化的规律,于川西米亚罗林区分别在高、中、低海拔选取3个采样点,共采集132棵岷江冷杉年轮样芯,建立了最长达170a(1842-2011年)3个海拔高度的差值年表.岷江冷杉年轮指数与气候因子的相关分析表明:随海拔高度降低,温度与生长的负相关呈增加趋势.高海拔岷江冷杉径向生长与前—年冬季最低温呈显著正相关,中低海拔与当年春季均温、最高温和年均最高温呈显著负相关.低海拔岷江冷杉与当年4月降水呈显著正相关,随海拔升高降水与岷江冷杉生长的相关性降低.中低海拔岷江冷杉年表与4、5月帕尔默干旱指数(P DSI)呈显著正相关,表明在中低海拔存在春季干旱胁迫,抑制了岷江冷杉的生长.另外,大龄树木比小龄树木对气候变化的响应更敏感.     

川西林线交错带岷江冷杉幼苗异龄叶形态对长期模拟增温的响应

全球气候变暖对高纬度、高海拔地区的植物形态产生强烈影响。川西林线交错带是青藏高原东部高寒生态系统的重要组成部分,对全球变化极度敏感。以川西林线交错带岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗异龄叶为对象,采用原位开顶式生长室(Open-top chamber,OTCs)模拟增温,研究了长期模拟增温下岷江冷杉幼苗异龄叶片叶长、叶厚等叶形态的响应,采用表型可塑性指数和变异系数对叶形态的可塑性进行分析。结果表明:增温限制岷江冷杉幼苗叶片的增长、增宽和叶面积、体积的扩大,使叶长、叶宽、叶面积、叶体积分别较对照减小12.77%、11.86%、17.76%、11.49%;增温促进叶片厚度的增加,较对照增加7.27%;除叶长宽比外,增温对其余叶形态均产生显著影响(P0.05)。叶形态对模拟增温的响应具有显著的年龄差异(P0.05)。温度、叶龄的交互效应对叶长和叶面积影响显著(P0.05),对叶宽和叶厚影响不显著(P0.05)。两种表型可塑性分析结果表明,除1 a叶叶长外,增温不同程度增大各叶形态可塑性。长期增温使冷杉幼苗叶片有旱生倾向且形态值更发散。研究提供了岷江冷杉幼苗叶片对长期增温的差异性响应证据,为评估青藏高原东缘优势植物对响应气候变暖提供了基础数据和理论参考。     

林窗对川西亚高山岷江冷杉幼苗生物量及其分配格局的影响

采用样带法调查了川西亚高山原始岷江冷杉林林窗和林冠下岷江冷杉幼苗(H≤100 cm)的密度、高度、基径和各构件生物量,分析了各构件生物量间的相关性.结果表明：林窗与林冠下幼苗密度分别为12 903和2 017株·hm^-2;平均高度分别是26.6和24.3 cm,差异显著;平均基径分别为4.97和5.13 mm,差异不显著.林窗内各龄级幼苗的生物量与林冠下同龄级幼苗的生物量之间差异不显著.林窗对不同龄级幼苗各构件生物量积累的影响不同,林窗内幼苗枝干生物量比在12年达到最大(1.54),随后其比值维持在0.69左右;林冠下幼苗在15年后(含15年),枝条生物量大于主干生物量.生长在林窗和林冠环境的幼苗单株总生物量、叶生物量、茎生物量、地上生物量和根生物量与幼苗基径的平方(D²)和苗高(H)的乘积有显著的线性关系.林窗与林冠下幼苗各构件生物量之间有显著的正相关关系.     

植物养分捕获的菌根塑性——外生菌根的塑性

植物根资源捕获塑性是地下生态学研究的重点之一, 在过去二三十年间有长足的进步。菌根塑性是根资源捕获塑性的重要方面, 但由于研究手段的限制, 目前仅有概念上的探讨。缺乏菌根塑性的根塑性研究至少是不全面的。菌根生物学的迅速发展, 尤其是分子生物学手段的介入, 使对菌根塑性进行深入研究成为可能。该文对外生菌根塑性进行讨论, 在简要介绍了外生菌根的生物学基本知识后, 着重讨论了外生菌根形态塑性和生理塑性的定义与内涵。通过文献综述, 分析讨论了外生菌根塑性的研究现状: 很少有研究聚焦在菌根塑性本身, 现有的材料多为其他研究的隐示或研究结果的引申, 并多在形态塑性方面。外生菌根的生理塑性未见有直接的实验数据。该文还对外生菌根研究中发展的、可用于菌根塑性研究的方法进行了综述。由于外生菌根塑性的复杂性, 对菌根塑性的研究会较植物根本身塑性的研究复杂得多, 问题也会相对复杂, 比如植物和外生菌根菌之间的营养需求关系、植物外生菌根塑性的生态意义、实验方法的缺陷等等。对今后外生菌根塑性研究的方向进行了探讨。     

升温突变对川西不同坡向和海拔岷江冷杉径向生长的影响

坡向和海拔作为重要的地形因子决定着林木立地条件的水热分配,为揭示川西地区升温突变前后制约岷江冷杉(Abies fargesii var.faxoniana)径向生长的气候因子变化及其在坡向和海拔上的响应格局,通过树木年轮学方法构建了4个坡向(NE、N、NW和W)的3个海拔梯度(≥3650 m)共12个岷江冷杉的标准年表,采用皮尔逊相关分析和回归分析的方法分析了升温突变前后(1980年)限制岷江冷杉径向生长主要气候因子的变化及径向生长的变化趋势。结果表明：升温前,生长季(7月)低温和降水、前一年冬季(10—11月)最高温和平均温制约岷江冷杉的生长,而当年春季(3月)温度的升高和生长季前(5月)较多的降水不利于其生长。升温后,4个坡向的林线、东北坡中海拔,西坡中、低海拔岷江冷杉的径向生长与大部分月温度表现为正相关关系,且上述样点树木径向生长明显加速。1980年升温前,制约不同样点岷江冷杉径向生长的气候因子具有一致性——坡向和海拔对其径向生长与温度相关关系的干扰和影响较小。增温促进了各坡向林线岷江冷杉的径向生长,且偏阳坡在更大的海拔范围内对增温表现出正反馈。研究对未来气候变化背景下川西不同坡...     

离体条件下日本冷杉／二色蜡蘑的外生菌根合成

本实验报道了以离体培养方式诱导日本冷杉(AbiesfirmaSieb.etZucc.)与二色蜡蘑(Laccariabicolor(Maire)Orton)的外生菌根合成的方法。日本冷杉能否与广谱性的外生菌根菌二色蜡蘑形成人工菌根?菌根结构的诱导是否只发生在植物体整体水平上?这些是本实验的关注点。研究结果显示:无菌幼苗接种10周后,在光学显微镜下可观察到典型的外生菌根的特征,即由高度分叉的外延菌丝体形成的厚实的菌套以及由内延菌丝体形成的哈蒂氏网。将来源于下胚轴的愈伤组织与二色蜡蘑的菌丝体进行共同培养,3周后,菌丝体开始接触愈伤组织的表面,并且侵入到愈伤组织的细胞间,形成拟哈蒂氏网结构。愈伤组织可以作为一种菌根学研究的有效的培养体系。这一方法可望为冷杉类植物菌根学的研究提供有效的实验工具。     

川西亚高山暗针叶林恢复过程中岷江冷杉天然更新状况及其影响因子

在川西亚高山米亚罗林区海拔3 100~3 600 m阴坡、半阴坡, 以立地条件基本一致的箭竹和藓类林型不同恢复阶段(20~40 a生的箭竹阔叶林、50 a生的箭竹针阔混交林、160~200 a生的箭竹原始暗针叶老龄林; 20~40 a生的藓类阔叶林、50 a生的藓类针阔混交林、160~200 a生的藓类原始暗针叶老龄林)的群落为研究对象, 共设置了50个样方(20 m×20 m), 采用空间代时间的方法分析了岷江冷杉(Abies faxoniana)的天然更新状况, 并采用通径分析法对其影响因子进行分析。结果表明: 箭竹和藓类两种森林类型岷江冷杉幼苗、幼树和小树的密度偏低。对于箭竹林型不同恢复阶段, 岷江冷杉幼苗密度＜幼树密度＜小树密度; 对于藓类林型不同恢复阶段, 藓类阔叶林幼树密度大于幼苗和小树密度, 藓类针阔混交林小树密度大于幼苗和幼树密度, 而藓类原始暗针叶老龄林幼苗密度大于幼树和小树密度。藓类林型岷江冷杉天然更新状况好于箭竹林型。对箭竹林型而言, 影响岷江冷杉天然更新的关键因子为母树密度、倒木蓄积量、箭竹盖度和苔藓层厚度, 其中母树密度和倒木蓄积量对岷江冷杉天然更新起着促进作用, 箭竹盖度和苔藓层厚度对岷江冷杉天然更新起着阻碍作用; 对于藓类林型而言, 影响岷江冷杉天然更新的关键因子为灌木盖度和苔藓层厚度。灌木和苔藓有利于幼苗的发生, 但不利于幼苗向幼树、小树的过渡。     

Nutrient trade‐offs mediated by ectomycorrhizal strategies in plants: Evidence from an Abies species in subalpine forests

1. Ectomycorrhizal (ECM) symbiosis is an evolutionary biological trait of higher plants for effective nutrient uptakes. However, little is known that how the formation and morphological differentiations of ECM roots mediate the nutrients of below‐ and aboveground plant tissues and the balance among nutrient elements across environmental gradients. Here, we investigated the effects of ECM foraging strategies on root and foliar N and P concentrations and N:P ratio Abies faxoniana under variations of climate and soil conditions.
2. The ECM symbionts preferentially mediated P uptake under both N and P limitations. The uptake efficiency of N and P was primarily associated with the ECM root traits, for example, ECM root tip density, superficial area of ECM root tips, and the ratio of living to dead root tips, and was affected by the ECM proliferations and morphological differentiations. The tissue N and P concentrations were positively associated with the abundance of the contact exploration type and negatively with that of the short‐distance exploration type.
3. Our findings indicate that the nutritional status of both below‐ and aboveground plant tissues can be strongly affected by ECM symbiosis in natural environments. Variations in the ECM strategies in response to varying environmental conditions significantly influence plant nutrient uptakes and trade‐offs.

     

岷江冷杉针叶林下穿透雨空间分布特征

森林对降水的截留作用、林下穿透雨的水文学及生态学意义一直是生态水文学研究中的热点 ,但是关于林下穿透雨空间分布特征的研究还比较少。在四川西部的卧龙自然保护区研究了岷江冷杉林下穿透雨的空间分布特征。在岷江冷杉针叶林下布设了 8个雨量筒用以测量林下穿透雨 ,对两年共 35次降雨的穿透雨研究结果表明 ,林下各观测点的穿透雨率同林外降雨量之间的关系都可以用逻辑斯谛曲线方程较好地模拟 ,与传统的对数方程模拟相比 ,前者的相关程度显著高于后者 ,而且用逻辑斯谛方程进行模拟时 ,方程中的各参数具有一定的生态学意义。此外 ,研究发现林下各点的穿透雨率具有显著的差异 ,位点 4下的穿透雨存在着明显的聚集效应 ,此处的平均穿透雨率达到了 10 3.2 %。对林下 8个点穿透雨进行聚类分析表明 ,林下位点 4和位点 8的穿透雨特征与其余 6个点的穿透雨特征有显著的差异。对影响岷江冷杉林下穿透雨空间分布的因素分析表明 ,观测点上方的冠层覆盖度、枝叶层厚度与降雨量之间均有一定的负相关关系 ,但其影响未达到显著水平 ;观测点到树干的距离与林下的穿透雨之间的关系可以较好地用二次多项式方程模拟 ,方程的相关程度很高 (R=0 .94 91) ;各观测点正上方的冠层以及枝叶性质也对穿透雨的空间分布特征有一定的     

川西亚高山/高山森林大型土壤动物群落多样性及其对季节性冻融的响应

为了解季节性冻融及其变化对土壤动物群落特征的影响,于2008年11月-2009年10月的冬季(土壤冻融期、冻结期和融化期)及植被生长季节,研究了不同岷江冷杉(Abies faxoniana)林的大型土壤动物群落特征。共采集大型土壤动物10,763只,隶属于91科。冬季与生长季节土壤动物群落结构存在显著差异:冬季以长角毛蚊科幼虫和尖眼蕈蚊科幼虫为优势类群,大蚊科幼虫、苔甲科和蠓科幼虫等为常见类群;而生长季节以蚁科、隐翅甲科、长角毛蚊科幼虫和异蛩目为优势类群,原铗叭科、蝇科幼虫和石蜈蚣目等为常见类群。土壤动物群落个体密度、类群数量和多样性指数(H’)随冻融格局变化表现出先降低后升高的趋势,在土壤融化期达到了一个明显高峰值。冬季土壤动物以腐食性类群为主,捕食性和植食性功能类群在融化末期(4月25日)和生长季节初期(5月25日)显著增加。研究结果表明冻融循环和冻结作用显著影响土壤动物群落结构,季节转换过程中土壤动物群落的变化可能对深入认识冬季和生长季节生态过程的相互关系具有重要意义。     

Species composition of an ectomycorrhizal fungal community along a local nutrient gradient in a boreal forest

Soil abiotic factors are considered to be important in determining the distribution of ectomycorrhizal (ECM) fungal species; however, there are few field data to support this. Here, we relate ECM species distributions to changes in soil chemistry along a short (90-m), natural nutrient gradient. The ECM community was characterized, using morphological and molecular techniques, in soil samples collected at 10-m intervals. There were pronounced changes in ECM fungal community structure along the transect, with many taxa showing discrete distributions. Although there was a change of host from Pinus to Picea along the gradient, host-specific fungi did not account for the observed change in community structure. Ordination analyses showed that community structure was strongly correlated with soil characteristics, in particular extractable ammonium and base saturation. However, autocorrelation among soil parameters makes it difficult to isolate the effects of individual parameters. The distinctive changes in soil and vegetation along the transect used in this study provided an exceptional opportunity to examine the local-scale impact of natural spatial heterogeneity on an ECM fungal community.     

川西亚高山暗针叶林不同恢复阶段红桦、 岷江冷杉土壤种子损耗特征

在川西亚高山米亚罗林区海拔3 100—3 600 m阴坡、半阴坡,以立地条件基本一致的箭竹和藓类林型不同恢复阶段(20—40年生的箭竹-阔叶林、藓类-阔叶林,50年生的箭竹-针阔混交林、藓类-针阔混交林、160—200年生的箭竹-暗针叶老龄林、藓类暗针叶老龄林)的群落为研究对象,于种子成熟散落前(8月)采集土壤样品,应用网筛分选法结合体视显微镜挑选种子,实验室发芽试验法和四唑染色法对种子生活力进行测定,分析了土壤内先锋树种红桦(Betula albo-sinensis)和顶极树种岷江冷杉(Abiesfaxoniana)的残余种子总数、组分及其分布格局;采用样方法调查了红桦和岷江冷杉的1年生幼苗密度。结果表明:1)随着森林的恢复,红桦的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数呈减少的趋势,而岷江冷杉则相反。箭竹林型不同恢复阶段红桦的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数总体上大于藓类林型相应恢复阶段。岷江冷杉的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数、腐烂种子数的最大值均出现在藓类-暗针叶老林龄;2)在阔叶林和针阔混交林阶段,红桦和岷江冷杉的种子组分所占比例最高的分别为腐烂种子和发育不全种子,在暗针叶老龄林阶段,红桦的腐烂种子和空粒种子的比例位居前列,而岷江冷杉的外形完整种子比例最大;3)随着土层深度的增加,红桦和岷江冷杉的外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数均呈减少的趋势。红桦和岷江冷杉不同组分的种子在枯枝落叶层所占地比例在72.85%—94.28%;4)红桦的1年生幼苗密度随着森林的恢复逐渐减小,而岷江冷杉的1年生幼苗密度随着森林的恢复逐渐增大。在8月份,土壤中已经不存在红桦和岷江冷杉有生活力的种子,两种植物的种子只能形成短暂土壤种子库。     

模拟增温引发的早春冻害：以岷江冷杉为例

以全球变暖为主要特征的全球气候变化已经并正在改变着陆地生态系统的结构和功能.现存植被与环境间的关系是经过漫长自然选择而形成的,因此植物物候变化可能会影响物种与环境间的相互关系.采用开顶式生长室(Open-top chamber,OTC)和移地试验(transposing of surface soil with vegetation,TSSV)模拟增温的方法,研究了川西亚高山岷江冷杉幼苗物候和冻害对模拟增温的短期响应.结果表明,生长季中OTC内日平均气温较对照增加2.2 ℃,高海拔(3 200 m)比低海拔(2 600 m)日平均温度低2.5 ℃.在两种研究方法下,温度升高都使岷江冷杉芽开放提前,休眠期推迟,生长季延长.温度升高使岷江冷杉幼苗新生芽遭受严重的冻害.结果表明,在未来全球气候变化的背景下,高海拔物种遭受早春冻害的可能性大.     

四川卧龙亚高山林线生态交错带群落的种多度关系

以盖度作为物种多度指标,用描述物种多度分布的模型：断棍分布、几体级数分布、对数级数分布和截尾对数正态分布研究了卧龙巴郎山岷江冷棚林线交错带附近草本群落的种－－我镀分布关系。结果表明,截尾对数正态分布和对数级数分布能较好地拟合交错带附近群落的种－多度分布,截尾对数正态分布模型更适合交错带群落,对数级数分布 较好地适合亚高山草甸群落。对数级数分布的参数α和对数正态分布的参数λ是反映群落结构特征内在性质     

The mid-domain effect in ectomycorrhizal fungi: range overlap along an elevation gradient on Mount Fuji,Japan

Mid-domain effect (MDE) models predict that the random placement of species'' ranges within a bounded geographical area leads to increased range overlap and species richness in the center of the bounded area. These models are frequently applied to study species-richness patterns of macroorganisms, but the MDE in relation to microorganisms is poorly understood. In this study, we examined the characteristics of the MDE in richness patterns of ectomycorrhizal (EM) fungi, an ecologically important group of soil symbionts. We conducted intensive soil sampling to investigate overlap among species ranges and the applicability of the MDE to EM fungi in four temperate forest stands along an elevation gradient on Mount Fuji, Japan. Molecular analyses using direct sequencing revealed 302 EM fungal species. Of 73 EM fungal species found in multiple stands, 72 inhabited a continuous range along the elevation gradient. The maximum overlap in species range and the highest species richness occurred at elevations in the middle of the gradient. The observed richness pattern also fit within the 95% confidence interval of the mid-domain null model, supporting the role of the MDE in EM fungal richness. Deviation in observed richness from the mean of the mid-domain null estimation was negatively correlated with some environmental factors, including precipitation and soil C/N, indicating that unexplained richness patterns could be driven by these environmental factors. Our results clearly support the existence of microbial species'' ranges along environmental gradients and the potential applicability of the MDE to better understand microbial diversity patterns.