大别山五针松群落物种多样性及区系分析

设置22个20m×20m的样地,对大别山五针松群落的物种多样性和区系成分进行了研究。结果显示,8800m²的样地内共有维管植物71科152属209种。其中,蕨类植物4科5属6种,裸子植物3科3属4种,被子植物64科144属199种。蔷薇科、樟科、菊科、杜鹃花科、豆科和禾本科等为优势科,所含物种较多。分析结果表明,大别山五针松群落种子植物区系起源古老,地理成分复杂,67个科中,世界分布、热带和温带分布的科分别有21、31和15个,显示出由热带向温带过渡的特性。147个属中,热带成分共43属,占总属数（不包括15个世界广布属）的32.58%;温带成分共有89属,占总属数的67.42%,并以北温带为主。群落垂直结构分为乔木层、灌木层和草本层,其中,Margalef指数、Simpson和Shannon-Wiener指数均以灌木层最大,其次为乔木层,草本层最低。灌木层与草本层的Pielou指数相近,且均大于乔木层。     

动物对濒危特有种大别山五针松种子的捕食和散布

大别山五针松(Pinus dabeshanensis)是大别山地区特有树种, 对研究松属(Pinus)植物分类、系统发育关系和区系分布具有重要科研价值。当前大别山五针松野生种群自然更新受到严重限制, 处于极度濒危状态。为探究大别山五针松野生种群更新受限机制, 本研究以大别山五针松及其3种同域分布物种茅栗(Castanea seguinii)、枹栎(Quercus serrata)和华山松(Pinus armandii)为研究对象, 通过开展野外调查和种子释放实验, 探讨了大别山五针松种子产量以及动物对种子的捕食压力和散布限制对大别山五针松自然更新的影响。结果表明: (1)大别山五针松种子产量较低, 在所调查的88株成年母树中, 仅有21株产成熟球果(共计312个), 且种子败育率高达51.89% ± 0.07% (平均值 ± 标准误); (2)针对146个球果的鸟类啄食情况调查表明, 被鸟类啄食的球果数量为90个, 显著高于未被鸟啄食的球果数量(56个), 平均啄食强度为8.94% ± 0.55%; (3)种子掉落地表后, 小型啮齿动物和地栖鸟类(主要为松鸦 Garrulus glandarius)为主要动物拜访者, 其拜访频率在不同物种之间差异显著; 其中鸟类对大别山五针松种子的拜访次数(n = 77)高于啮齿动物(n = 46); (4)种子释放实验结果表明, 茅栗种子被收获速率最快, 显著高于枹栎和大别山五针松, 华山松种子的被收获速率最慢; (5)在释放的2,000粒种子中, 共计157粒被成功散布, 其中华山松和大别山五针松分别为96粒和57粒, 显著多于茅栗(3粒)和枹栎(1粒); (6)茅栗的散布距离最远(13.9 ± 4.0 m), 其次是大别山五针松(7.3 ± 0.8 m)、华山松(3.8 ± 0.4 m)和枹栎(1.5 m, 仅有1粒被成功散布)。综上所述, 啮齿动物和鸟类均为大别山五针松种子的潜在散布者, 与同域分布的其他植物物种相比, 动物并未表现出更高的捕食强度和更低的散布效率, 表明种子的被捕食压力和散布限制并非影响大别山五针松自然更新的主要因素。此外, 本研究发现, 大别山五针松种子产量较低且种子败育率较高, 可能是导致其自然更新受阻的重要原因之一。     

濒危植物大别山五针松枝叶NPK化学计量特征季节动态

为了解我国特有珍稀濒危植物大别山五针松(Pinus dabeshanensis)枝和叶的养分状况及其季节变化特征,连续12个月对其开展野外取样和室内分析,探讨了枝叶N、P、K含量及其化学计量比的动态变化及其在器官间的差异性。结果表明,器官和月份对大别山五针松化学计量特征有显著影响,其中器官的影响最大。枝和叶化学计量特征的季节变化不规律,N∶K变异系数最大(枝叶分别为26.75%和28.00%),其余均属弱变异(变异系数<25%)。叶N、P、K平均含量(10.40、1.43及5.15 mg·g-1)显著高于枝(6.56、1.26及4.80 mg·g-1),叶N∶P(7.27)也显著高于枝(5.18),但枝和叶N∶P均远低于14,呈严重N限制。枝和叶N∶P、N∶K及P∶K分别受制于N、K和K(即相关系数最大)。枝和叶N、P和K之间(枝N-K除外)具有显著的相关性和异速生长关系,其中叶N分配速率高于枝而P分配速率低于枝。降水和温度对枝叶化学计量特征有不同影响。降水量具有明显的时间尺度效应,短时间尺度降水多影响叶而长时间尺度多影响枝。在各时间尺度下,温度均与叶P含量呈显著负相关而与枝K含量呈显著正相关。综合来看,大别山五针松枝、叶间化学计量特征差异显著,且具有明显的季节变异,在一定程度上受降水和温度的影响。     

濒危植物大别山五针松根际细菌群落特征与功能分析

植物根际微生物群落对植物健康生长有重要影响, 每种植物根际都有其特定的微生物群落。大别山五针松(Pinus dabeshanensis)被国际自然保护联盟列为濒危物种, 具有重要研究价值。该研究采用16S rRNA高通量测序技术与生物信息学方法, 对濒危植物大别山五针松根际细菌群落特征与功能进行分析。结果表明, 大别山五针松根际微生物的主要种类为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和疣微菌门。网络分析表明, 大别山五针松根际细菌类群存在显著相关性, 其中Bryobacter属、Bradyrhizobium属和未定义的TK10属是互作网络中的重要节点。PICRUSt1功能预测表明其微生物组功能主要为氨基酸运输和代谢、细胞壁/膜/膜生物发生以及能量产生和转换。FAPROTAX功能预测表明, 大别山五针松根际富含的优势菌群具有丰富的化学异养、纤维素水解、需氧化学异养和固氮功能, 其对植物生长发育具有重要作用。研究结果可为培育健康的大别山五针松根际微生物菌群及微生物资源的开发利用提供重要依据。     

大别山五针松种内和种间竞争强度

通过对安徽省岳西县大别山五针松群落内的53株对象木及2079株竞争木的调查,运用Hegyi单木竞争模型分析了大别山五针松的种内和种间竞争强度。结果表明,大别山五针松的种内和种间竞争强度分别为17.11%和82.89%,说明竞争主要来自种间。大别山五针松的伴生种较多,种内与主要伴生种间的竞争关系为短柄枹大别山五针松种内黄山松满山红茅栗金缕梅紫茎四照花灯台树鹅耳枥。竞争强度随对象木胸径的增大而减小,当对象木的胸径小于25cm时,所受到的竞争强度较大;当胸径在25cm以上时,竞争强度变化很小,二者符合幂函数关系(CI=AD-B),所得的预测模型能很好的预测大别山五针松种内和种间竞争强度。     

不同贮藏温度下大别山五针松花粉活力的变化

大别山五针松( Pinus dabeshanensis C. Y. Cheng et Y. W. Law)为松科( Pinaceae)松属( Pinus Linn.)植物,自然种群数量极少,目前仅发现在安徽省岳西县大王沟海拔900~1300 m阴坡和半阴坡有相对集中的分布,种群规模计200余株,且多为成年个体,林下幼苗极少,自然更新困难,为中国特有珍稀树种之一[1]。大别山五针松常在每年3月份至4月份形成花芽,5月中下旬花粉成熟并散发,花粉具气囊,此时雌球花张开接受传粉,球果翌年9月成熟[2]。据作者近年的调查,大别山五针松种子败育率较高,且种子质量较低,这也是该种类濒危的重要原因之一。     

动物在大别山五针松种群天然更新中的作用

大别山五针松(Pinus dabeshanensis)为我国特有树种,其天然植株较少且分布范围狭窄,种群更新困难,已被列为国家二级重点保护野生植物。分别于2015年和2016年的10—12月,在目前已知最大天然种群所在地安徽岳西县河图镇大王沟,研究了大别山五针松球果与种子特征、种子雨与土壤种子库、动物对种子的取食和搬运,幼苗分布格局及其与鼠穴分布的关系,以期探明动物在其天然更新中的作用,分析其天然更新不力的原因。结果显示:大别山五针松种子败育率较高,阳坡个体球果发育情况好于阴坡;种子成熟期间没有明显的种子雨,土壤种子库也未调查到完整种子。共记录到母树与球果的访问动物6目11科16种,其中7种动物确定取食种子;地面种子摆放实验显示超过95%以上的种子被啮齿动物捕食或搬运至他处取食或贮藏,不同的摆放处理对啮齿动物的捕食、搬运没有显著影响;小林姬鼠(Apodemus sylvaticus)盗食现象严重,埋藏实验中人工贮点当夜被发现的概率在90%左右,岩松鼠(Sciurotamias davidianus)和小林姬鼠是其种子主要捕食者。研究地的大别山五针松种群于2015年和2016年分别新增一年生幼苗5株和7株,这表明大别山五针松在当地存在天然更新。幼苗多单独生长在母树周围,点格局分析显示在0—0.6 m的尺度范围内呈随机分布;在0.6 m尺度呈聚集分布。大别山五针松幼苗在小林姬鼠巢穴周边分布,其更新格局受到小林姬鼠贮点位置分布情况影响,小林姬鼠极有很可能为大别山五针松的传播者,啮齿动物对大别山五针松种子的捕食与搬运影响了大别山五针松的天然种群更新。     

中国濒危植物华南五针松的地理分布与气候的关系

通过实地考察和资料查询,广泛收集华南五针松的地理分布资料,同时对分布区范围内113个地面气象站的气象数据进行插值分析,提取华南五针松分布点的气象数据。利用17项与植被相关的气候指标,分析华南五针松地理分布与气候特征的关系,结果表明,华南五针松在不同地区的高温条件的变化范围比较小,低温条件变化范围较大,但从物种量上来说,无论是高温条件还是低温条件都偏低,生长季降水量很丰富,变化范围较小,所以华南五针松喜好温凉湿润的生境条件。将华南五针松分布区分为三部分,即:南岭山地、南岭以南地区、海南地区,通过对三个地区相关气候指标的分析,进一步讨论了华南五针松分布区的气候特征,结果表明,相对于降水,温度是限制其分布的更重要的因子。利用主成分分析方法,对单一的气候指标进行了数理统计分析,结果表明,影响华南五针松地理分布的主要限制因子,按影响的大小依次为:温度因子>降水因子>湿度因子。还讨论了在气候变化的情况下,华南五针松分布区的变化趋势,提出了对华南五针松迁地保护地点选择的建议。     

华南五针松濒危机制生态学研究

为了揭示珍稀濒危特有种华南五针松天然种群的生存状况,在全面调查广东南岭国家级自然保护区华南五针松分布的基础上,结合文献收集法,利用群落内不同乔木的胸径、树高、冠幅等指标,计算不同海拔梯度内华南五针松种群的平均生存压力,分析不同海拔梯度内华南五针松种群的空间格局。结果表明：1)、海拔高度和温度影响群落的空间格局,沿994m至1600m的海拔梯度上华南五针松种群空间格局以聚集为主,且随海拔的升高,种群聚集强度增加,当达到1600m时,聚集强度降低,种内和种间竞争减缓,生存压力变小;2)、华南五针松种群平均生存压力指数总体沿海拔梯度上升呈递减趋势(R²=0.31,P<0.05),中低海拔华南五针松种群生存压力较大,高海拔聚集强度降低,生存压力减小,华南五针松有向高海拔迁移的可能,当达到1710m以上时,最终会因分布区逐渐缩小、生存环境恶劣和不适应等因素造成最终灭绝;3)、群落种间结构的复杂性造成种间和种内竞争激烈,同一海拔梯度上华南五针松种群平均生存压力指数不同;4)、针对华南五针松人工林,种群平均生存压力指数为50,受到来自竞争树种的威胁大,需加以严格保护。华南...     

海南五针松人工林分生物量的研究

 本文是对海拔930m的17年生海南五针松(Pinus fanzeliana)人工林分生物量和生产力进行了测定和研究。按平均标准木法和样方收获法分别调查了乔木层,灌木层,草本地被物层和枯枝落叶层。据调查数,建立了估测乔木层单株林木各器官干重的回归方程。方程的相关系数和估测精度都较高,具有参考价值．分析结果表明：林分总生物量平均为161.152t／ha,生产力为10630.69kg／(ha·a),其中：乔木层生物量为149.351t／ha,生产力为11095kg／(ha·a),叶面积为199248.734m2／ha,叶面积指数为19.9149m2／m2。     

Growth analysis of the self-thinning stands of Pinus densiflora Sieb. et Zucc

The competition-density (C-D) effect for self-thinning Pinus densiflora Sieb. et Zucc. stands was analyzed. The relationship between biological time and physical time t followed a hyperbolic curve. The coefficients A_t and B included in the reciprocal equation of the C-D effect in self-thinning stands (i.e. 1/w=A_t+B), where w and , respectively, represent the mean stem volume and the realized stand density, were calculated at each time. With increasing , the coefficient A_t increased abruptly up to a maximum value, and then decreased gradually to a constant level, whereas the coefficient B decreased exponentially. The relationship between the realized stand density and the initial stand density _i was confirmed to follow the equation: 1/=1/_i+, where 1/ represents the asymptotic stand density at a given time. The - relationship was represented by the equation: =p(e–1), where p and are constants. The density in the self-thinning stands tended to converge to the same density level after a sufficient lapse of time, irrespective of the difference in initial stand density. The time-trajectory of the mean stem volume and asymptotic stand density on logarithmic coordinates moved gradually toward the self-thinning line with a slope of approximately –3/2, whereas the time-trajectory of the mean stem volume and full stand density moved initially along the self-thinning line with a slope of approximately –3/2, and then changed to move along the maximum yield line with a slope of –1.0.     

马尾松人工纯林凋落松针数量及基质质量动态

凋落物是森林生态系统的重要组成部分,其产量与基质质量是影响植物-土壤间养分循环的重要因素。以3种密度马尾松人工纯林为研究对象,分析松针凋落模式及基质质量变化规律,比较不同林分密度间松针凋落特性差异,探讨松针基质质量、产量及气候因素间的关系。结果表明:松针凋落数量动态变化属双峰型,在2月呈现一个小高峰,在10/11月达最高峰。3种密度林分中各月凋落松针的N、P浓度均差异显著(P0.05),全年最高值出现在4—6月,8—12月的松针N、P浓度显著低于其他时段;不同月份凋落松针木质素浓度也差异显著(P0.05),在2月木质素含量达峰值,7、8月含量较低;3种密度林分中各月凋落松针的C/N、C/P、L/N和L/P比存在显著差异(P0.05),4—6月呈现最低值,9/11/12月则出现最高值,相差达2—3倍,且均高于养分释放临界值,不利于松针N素和P素的释放。林分密度对松针凋落数量和N浓度影响显著(P0.05),中等密度林分松针凋落数量高于低、高密度林分,中、高密度林分凋落松针N浓度显著高于低密度林分。凋落松针基质质量与自身凋落数量密切相关,并且受气温和降水量的影响。凋落松针N、P浓度与凋落数量呈显著负相关(P0.05),C/N、C/P、L/N、L/P比与凋落数量呈显著正相关(P0.05),说明更多凋落物产量将伴随着更低的基质质量,将有更慢的分解速度。     

林分密度对新津文峰山马尾松人工林林下物种多样性和生物量的影响

以四川省新津文峰山马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,用典型抽样法探究5种林分密度(A:1000株/hm~2;B:1125株/hm~2;C:1250株/hm~2;D:1375株/hm~2;E:1500株/hm~2)对林下植被物种多样性和生物量的影响及林下植被物种多样性和生物量的相关性。结果显示:(1)共调查到植物124种,隶属于74科115属,灌木层物种少于草本层。(2)灌木或草本层在不同林分密度下的优势种都较一致。(3)灌木层物种丰富度指数D值、Shannon-Wiener多样性指数H值及草本层4个多样性指数均在密度B、E分别有最大和最小值;灌木层D值随密度增大而先增后减,其他3个指数变化规律不明显。灌、草层J_(sw)值较稳定。(4)灌木层生物量比草本层多。总体上灌、草层地上生物量大于地下生物量,都在密度B达最大;灌木地下生物量保持较稳定,而草本层变化幅度较大。(5)除灌木层J_(sw)值与该层各生物量呈负相关外,其余各指标均显示正相关。不同林分密度对马尾松林下植物多样性和生物量产生不同的影响,经综合研究分析认为,林分密度1125株/hm~2相对更利于该地马尾松人工林的可持续健康发展。     

林分密度对思茅松人工林根系生物量空间分布的影响

以云南省普洱市思茅松人工林中14a龄林为研究对象,对5种造林密度(1m×1m、1.5m×1.5m、2m×1m、2m×2m、2m×3m)的思茅松人工林的林分特征及其根系生物量空间分布进行调查分析,以明确林分密度对思茅松人工林细根生物量空间分布的影响,为思茅松人工林经营管理提供理论依据。结果表明:(1)树高和胸径随着林分密度的减少呈增大趋势,而生物量呈减少趋势。(2)14a思茅松人工林的细根生物量随林分密度的增大而减少,单株细根生物量随林分密度的减小而增大,但粗根与死根生物量在5个林分密度之间无显著差异。(3)细根生物量主要分布在土壤上层,其中40.21%~54.73%的细根集中在0~10cm土壤深度,不同林分密度的细根生物量随土层深度的增加而减少的趋势较为明显,随着林分密度的减小,土壤上层的细根生物量比例呈先增加后减少的趋势。(4)林分密度和土壤深度对细根生物量有显著影响,而且乔木个体大小差异与细根生物量具有极显著的负相关关系,而单株细根生物量与林分密度、乔木个体大小差异、地下生物量及胸高断面积之间呈显著或极显著的负相关关系,而与树高和胸径之间呈显著正相关关系。     

大别山五针松根际微生物和内生菌群落特征及功能多样性

为探明大别山五针松根际微生物和内生菌群落特征及功能多样性,该文以大别山五针松根际土壤和根部组织为研究对象,利用高通量测序技术分析根际微生物和根部内生菌群落特征,并利用PICRUSt和FUNGuild软件分别对细菌群落和真菌群落进行功能预测。结果表明：(1)根际微生物总操作分类单元(OTUs)数目和α-多样性指数均明显大于根部内生菌。(2)根际微生物主要由厚壁菌门(如李斯特氏菌属)、变形菌门(如醋杆菌属)、子囊菌门(如镰刀菌属和毛壳属)等菌群构成,而根部内生菌则以厚壁菌门(如乳杆菌属和芽孢菌属)、子囊菌门(如枝孢菌属)、担子菌门(如须腹菌属和针菌属)菌群为主。(3)功能预测结果显示,根际细菌群落在细胞运动性、环境适应性、氨基酸代谢等功能方面较为突出,而根部内生细菌功能主要体现在酶家族、消化系统、能量代谢等方面;根际真菌群落和根部内生真菌均含有共生营养型、腐生营养型、病理营养型,以及多种交叉营养型的真菌类群,并且外生菌根更多富集在根部组织中。该研究认为,大别山五针松根际微生物与根部内生菌在菌群丰富度、群落结构组成及功能多样性上均存在差异。该研究结果为认识大别山五针松根际微生物和内生菌的结构与功能提供了依据,也为后期开发促进大别山五针松生长、防治其病害的菌剂提供了一定的理论基础。     

半干旱区城市环境下油松林分蒸腾特征及其影响因子

在城市环境下,由于不透水地面面积的增加,土壤-植物-大气之间水汽循环减弱,水汽调节能力差,因而研究城市树木蒸腾对环境因子的响应对于城市进行合理的水汽调节具有重要意义。于2017年生长季,在内蒙古呼和浩特市区树木园内选择58年生油松(Pinus tabulaeformis Carr.)作为研究树种,采用热扩散法测定其树干液流,并同步监测气象因子和土壤含水量变化,利用彭曼公式计算冠层气孔导度。结果表明:(1)生长季内,油松林分蒸腾存在明显日、月变化,晴天天气下林分蒸腾日变化呈单峰曲线,月林分蒸腾量5月最大,其次是7月、8月、6月和9月,分别为20.96、19.89、18.09、17.25 mm和7.49 mm。(2)油松林分蒸腾与饱和水汽压差、太阳总辐射、土壤含水量和风速均存在极显著相关关系(P<0.01),太阳总辐射、饱和水汽压差和土壤含水量是影响林分蒸腾的主要环境因子(R²=0.47、R²=0.31和R²=0.16),风速对林分蒸腾的影响程度最小(R²=0.12);不同降雨量对林分蒸腾的影响作...     

Mycorrhizal associations in Pinus massoniana Lamb. and Pinus elliottii Engel. inoculated with Pisolithus tinctorius

Dichotomous mycorrhizas were induced in Pinus massoniana and Pinus elliottii seedlings inoculated with Pisolithus tinctorius growing under non-axenic conditions. Six months after inoculation, Pinus massoniana seedlings exhibited a higher degree of infection, bore more mycorrhizas and had developed more abundant extramatrical mycelium than seedlings of Pinus elliottii. Nevertheless, seedlings of Pinus massoniana were stunted and exhibited chorosis of the needles, indicating a possible nutrient deficiency. Histological examination of these pine mycorrhizas showed an ectomycorrhizal association typical of gymnosperms with an intercellular Harting net penetrating between several layers of cortical cells close to the endodermis. However, strong polyphenolic reactions, intracellular hyphae and wall modifications were occasionally observed, indicating that both host-tissue incompatibility and ectendomycorrhizal association can occur in pine species under stressed conditions.     

广西不同林龄杉木、马尾松人工林根系生物量及碳储量特征

为了解不同林龄杉木、马尾松人工林地地下根系生物量及碳储量特征,以广西杉木、马尾松主产区5个不同林龄阶段(幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林)的人工林为研究对象,采用全根挖掘法和土钻法获取标准木根系生物量、灌草根系生物量和林分细根生物量,并测定其碳含量,分析其不同林龄阶段地下根系生物量和碳储量分配特征。结果表明:杉木、马尾松林地下根系总生物量分别在9.06—31.40Mg/hm~2和7.91—53.40Mg/hm~2之间,各林龄阶段根系总生物量总体上呈现随林龄增加而增加的趋势,杉木林细根生物量随林龄的增加呈现出先减后增的趋势,马尾松呈现出逐渐减小的趋势;林分各层次根系碳含量表现为乔木灌木草本、细根;杉木、马尾松地下根系碳储量变化趋势与生物量变化趋势相同,杉木、马尾松林不同林龄阶段各层次根系和土壤细根总碳储量分别在7.56—21.97Mg/hm~2和8.86—29.95Mg/hm~2之间;地下根系碳储量总体上以乔木根系占优势,且随林龄的增大其比例呈增加的趋势。