人为水文调控正深刻改变湿地生态系统的结构与功能.由于缺乏长期监测记录,目前针对湿地生态系统如何响应人为水文调控的报道较少.本研究基于神农架大九湖五号湖的一根长44 cm的沉积岩芯多指标记录,重建了近40年来大九湖生态水文变化过程,并探讨其驱动因子.结果表明:五号湖的硅藻群落经历了 3个主要演化阶段:1980-2008年以底栖硅藻为主,2008-2016年浮游硅藻迅速增加,2016年以来小型脆杆藻占主导.冗余分析表明,硅藻组合变化与总有机碳、总氮和Mn/Fe值显著相关.2008年以来硅藻组合变化反映了五号湖由早期富含有机质的泥炭地向浅水湖泊转变,主要响应筑坝提升水位;2016年以来底栖和附生硅藻增多,响应大九湖移民搬迁后水生植物扩张、水体透明度增加的过程.沉积硅藻记录揭示了大九湖的环境变化过程,为湿地保护提供了科学依据.

利用苔藓植物开展裸岩工程创面生态修复是一条低成本、高效益的潜在新途径,巨量苔藓种源的供给是实现这种新措施工程化应用的根本前提,而掌握特定藓种生长的发育特征及关键影响因子则是实现这一目标的首要任务.以秦岭地区石生优势藓种——羽枝青藓(Brachytheciumplumosum)为研究对象,利用野外原位观测、室内组织培养及养分施加试验,通过观测生长指标(主茎长、覆盖面积、分枝长和分枝数)和形态变化,了解其自然发育特征和不同繁殖体类型及养分供给模式对其生长发育的影响.结果表明:(1)羽枝青藓通过特有的形态特征适应岩石表层环境.主茎生长时,其侧边分枝同步发育、且表现的较为密集.(2)微生境显著影响羽枝青藓发育.与冠层间相比,冠层下除光照强度降低幅度较大外(15％-55％),空气湿度、温度的变化幅度较小,但羽枝青藓的生长速率提高3倍以上.(3)羽枝青藓的茎和叶片都有发育为配子体的潜力,但茎的再生能力优于叶片,且二者的发育模式不同.接种茎的成活率达到100％,配子体由茎直接再生,发育的原丝体未分化,主要发挥定殖和养分吸收的作用;叶片的成活率仅3.3％,发育过程中先产生原丝体,再分化为配子体.(4)长期营养液供给可能对岩石表层的苔藓生长产生负面影响.Hoagland营养液在试验前期促进了羽枝青藓生长,但也加剧了致病菌和藻类发育,导致后期羽枝青藓发黄枯萎.总的来看:羽枝青藓对逆境有较强的适应性,对微环境变化敏感,周围生长条件适宜时可快速向外扩张.不同的繁殖体和营养液供给模式都会对羽枝青藓的生长产生显著影响.开展羽枝青藓种源扩繁生产时应充分借鉴这些研究结果.

以不同修复年限的 2 块油页岩尾矿废弃地上生长的优势树种大叶相思(Acacia auriculiformis)和尾叶桉(Eucalyptus urophylla)及其根区土壤为对象,探讨树种和年限对废弃地生态修复效果的影响.结果表明,经过 31 a修复的南排尾矿地土壤重金属污染系数为8,显著低于修复18 a北排尾矿地的12.33,表明当前南排尾矿地土壤重金属污染程度更轻.同时,南排尾矿地的大叶相思和尾叶桉叶片中重金属含量和富集系数显著高于北排尾矿地,且南排尾矿地植物对土壤中的重金属修复效果好于北排尾矿地.除尾叶桉叶片富集更多的锰外,大叶相思有更高的叶片碳含量以及锌、镉含量,表明在多种污染元素并存的油页岩尾矿修复中种植大叶相思比尾叶桉能收获更好的生态效果.大叶相思和尾叶桉都具有较强的去除油页岩尾矿中重金属等有害元素和改善土壤质量的能力,特别是在土壤贫瘠和多元素污染共存的胁迫下,大叶相思比尾叶桉表现出更强的优势.

目的:调查广东韶关丹霞地貌现存铁皮石斛野生资源的生存现状,为野生铁皮石斛就地保护、回归保育及仿野生栽培提供参考.方法:对国内铁皮石斛野生资源情况进行整理,基于本课题组近 10 年来对广东韶关丹霞地貌野生铁皮石斛资源分布和生境开展的跟踪调查,对 11 个调查地点的海拔、朝向、铁皮石斛数量、坡位、坡向进行分析,探讨丹霞地貌野生铁皮石斛植物形态和生境特点.结果:调查记录了广东韶关丹霞地貌中的野生铁皮石斛 300 余丛,约 3000 g,处于极度濒危状态;实地观察发现,野生铁皮石斛茎多呈紫红色,长 5～10 cm,有"形似蚱蜢髀"的茎条,叶铁锈色斑点明显;丹霞地貌的野生铁皮石斛大多生长在海拔 100～500 m的丹霞崖壁中部或近坡顶处,常与苔藓和地衣伴生,一般生长在东南至西南朝向、通风良好、傍水潮湿的丹霞岩壁上,且半阳偏阴、温凉高湿环境下长势较好.结论:野外考察证实,《本草经集注》中记载的"今用石斛出始兴"的石斛为铁皮石斛,其药用历史在 1500 年以上;丹霞地貌的铁皮石斛为目前国内铁皮石斛的主要种源之一;野生丹霞铁皮石斛因自身繁殖率低、人为长期采摘等原因,现已极度濒危,亟须开展铁皮石斛野生资源的调查与保护工作.

根际是植物根系和土壤微生物进行物质交换和能量流动的重要场所,根际固氮微生物对植物获取氮素具有重要作用.本研究以闽西三明市森林生态系统与全球变化研究站(SM)、龙岩市上杭白砂国有林场(BS)和南平市武夷山国家森林公园(WYS)3个典型林场的杉木人工林根际土壤为对象,利用荧光定量PCR和高通量测序,以nifH基因为标靶,研究杉木人工林根际土壤固氮菌丰度和群落特征及其环境驱动因子.结果表明:SM的土壤pH值及C∶N和C∶(N∶P)均显著低于BS和WYS.SM的nifH基因丰度为6.38× 108 copies·g-1,显著低于 BS 的 1.35×109 copies·g-1 和 WYS 的 1.10×109 copies·g-1;SM 的根际土壤固氮菌群落的α多样性指数也低于BS和WYS.BS和WYS根际土壤固氮菌群落结构具有较大的相似性,但与SM显著不同.3个采样点获得的固氮菌序列分属5门8纲15目23科33属,且均以变形菌门、α-变形菌纲、慢生根瘤菌属为优势类群.土壤pH值、有效磷、硝态氮和C∶(N∶P)是影响nifH基因丰度和群落特征的重要因素,其中土壤pH值是主控因素.综上,杉木人工林根际土壤的固氮菌丰度和群落结构在空间上存在较大差异,土壤pH值是最重要的调控因子.

以伊藤杂种'和谐'(Itoh hybrids'He Xie')的鳞芽为材料建立离体快繁技术体系,可克服传统方法繁育较慢的缺点,加速伊藤杂种优良品种的繁育推广.采用单因子试验设计,分别探究不同灭菌时间、不同植物生长调节剂浓度、不同根诱导时间以及不同生根苗等级对'和谐'组培苗启动、增殖、生根和驯化效果的影响.结果表明,用2％次氯酸钠溶液的最佳灭菌时间为12分钟,鳞芽污染率为9.09％;最佳初始培养基配方为MS+1.5 mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 GA3+0.5 mg·L-1 AgNO3;最佳增殖培养基配方为MS+450 mg·L-1 CaCl2+0.5 mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 IBA+0.2 mg·L-1 GA3+0.5 mg·L-1 AgNO3,增殖系数为3.3;无根苗在根诱导培养基1/2MS+1.0 mg·L-1腐胺+2.0 mg·L-1 IBA上,经4℃低温暗培养8天后常温光照培养30天,再转入根形成培养基1/2MS+1.0 g·L-1 AC,培养20天生根率达66.7％;苗移栽的基质为珍珠岩:蛭石:草炭土=1∶1∶1(v/v/v),移栽60天后,一级苗成活率最高为52.0％,二级苗和三级苗则大部分死亡,表明生根质量对移栽成活至关重要.

理解植物功能性状和功能实体在森林群落的分布,有助于探讨物种丧失对森林生态系统功能、冗余和恢复力的影响.为了解脆弱的岩溶石山森林在应对生物多样性丧失的生态系统反馈,对桂林岩溶石山两块1hm2的常绿落叶阔叶混交林的木本植物数据进行了分析.包括基于功能性状计算功能多样性、构建功能实体计算功能冗余以及采用Pearson相关分析和Mantel检验评估物种多样性指标在生态系统的维持机制.结果显示:(1)青冈+大叶榉树群落的功能多样性指标均低于鱼骨木+青冈+圆叶乌桕群落,且两个群落间功能均匀度不相关(P＞0.05),功能丰富度、功能离散度和Rao's二次熵呈现极显著相关性(P＜0.001),功能分散度呈现显著相关性(P＜0.05).(2)两个群落的物种丰富度与功能冗余指标表现出相似的线性关系,即物种丰富度与功能实体等级、功能冗余、功能超冗余呈正相关,与功能脆弱性呈负相关关系.(3)不同植物功能性状间、不同功能多样性指标间和不同功能冗余指标间的相关性较强,功能多样性指标和功能冗余指标间无显著相关性,但功能性状与功能多样性指标、功能性状与功能冗余指标均存在不同程度的相关性.而在功能实体与物种多样性指标的相关性方面,呈现出同物种丰富度与物种多样性指标相似的显著度.另外,物种多度与物种丰富度、功能分散度、功能离散度、Rao's二次熵及功能脆弱性均显著相关.总之,在岩溶石山常绿落叶阔叶混交林中,高功能多样性的群落存在高功能冗余的现象,但功能多样性和功能冗余是相互独立的因素;物种丰富度高的群落所提供的保险效应无法抵消其生态系统的脆弱性.因此,不能仅通过保护物种丰富度来维持生态系统的特有功能,还应充分考虑多度对生态系统功能的贡献,以更有效地实现对岩溶石山森林生态系统的保护.

该文报道了广西苦苣苔科报春苣苔属(Primulina Hance)一新种——平果报春苣苔(Primulina pingguoensis H.S.Ma & B.Pan),该新种在形态学上与囊筒报春苣苔(P.carinata Y.G.Wei,F.Wen &H.Z.Lü)相似,但两者能明显区别,平果报春苣苔花冠裂片狭披针形至线型,长宽比大于2(vs.圆形至卵圆形,长宽比小于1.5),花冠内部具8～10条紫色条纹,与花冠同色,无明显导蜜线(vs.棕色条纹,与花冠不同色,具两条黄色导蜜线),花冠筒管状,腹面隆状,(vs.狭漏斗状,明显隆起,形成一清晰的龙骨),叶片椭圆形到宽卵形,(6.5～9.5)cm ×(4.5～6.5)cm[vs.宽椭圆形到卵形,(4.0～5.0)cm ×(3.0～4.0)cm],叶基部稍楔形(vs.圆形).该新种目前只在模式产地一个较大的石灰岩溶洞及周边发现有分布,目前该溶洞内开始发展畜牧养殖,对该物种的生存空间带来压力.该文对该新种的分布区(EOO)和占有面积(AOO)分别进行了评估,认为根据现已知的居群和所受威胁情况,根据IUCN红色名录标准,可暂定为"极危(CR)"级别.该种作为传统中药,被当地居民用于新生儿去胎毒等,有一定的保护和利用价值,今后可进一步开展此物种的民族植物学和药用植物学研究.该种面临生境破坏和野外采挖的风险,因此很有必要开展迁地保护和野外回归等相关工作.与该种同一乡镇分布的物种紫麟报春苣苔(P.purpureokylin F.Wen,Yi Huang &W.C.Chou),后者花冠筒漏斗状,叶片深绿至紫色,叶两面具紫红色粗伏毛而明显区别;距离该种5 km内分布有小白花报春苣苔(P.alba R.F.Li & B.Pan),后者花明显小型,花冠筒状,纯白色,与该种相区别.通过比较该种与报春苣苔属其他物种,发现也有一些物种花筒或多或少有膨大,如浅黄报春苣苔(P.lutescens B.Pan & H.S.Ma)、粉花报春苣苔[P.roseoalba(W.T.Wang)Mich.M?ller & A.Weber]、中华报春苣苔[P.dryas(Dunn)Mich.M?ller & A.Weber]、多莛报春苣苔[P.polycephala(Chun)Mich.M?ller & A.Weber]以及崀山报春苣苔[P.langshanica(W.T.Wang)Yin Z.Wang]等,初步推断报春苣苔属植物的花筒膨大可能与特定传粉者有关,然而这一假设需进一步的野外调查和实验论证.

母岩对景观演化和生物定植起着决定性作用,但母岩对区植物多样性是否产生影响是地学、植物学和生态学共同关注的热点.以桂北冠岩、恭城两个典型岩溶区 3 种母岩(灰岩、碎屑岩、灰岩夹白云岩)天然次生林为研究对象,基于野外调查数据,分析了岩溶区植物alpha和beta多样性特征及影响因素.结果显示:(1)研究区内物种相对丰富,共记录乔木86 种、灌木93 种、草本 56 种,灰岩植物alpha多样性最高,碎屑岩次之,灰岩夹白云岩最低;(2)不同母岩和同一母岩区的植物群落相异性均较高,物种周转组分对beta多样性贡献(82.86%—84.49%)显著高于物种丰富度组分(15.51%—17.14%);(3)Pearson和Mantel分析表明,母岩、基岩裸露率和土壤厚度与桂北岩溶区植物alpha和beta多样性显著相关(P＜0.05).综上所述,桂北岩溶森林林分异质性较高,碳酸岩混合沉积区植物多样性显著低于纯灰岩和碎屑岩.植物组成差异主要取决于物种周转过程,母岩、基岩裸露和土壤厚度是主要影响因素.本研究从母岩的角度评估了岩溶森林的植物多样性特征及主要影响因素,为桂北乃至中国西南岩溶地区植被保护和重建提供科学依据和理论支持.

槲蕨为喀斯特地区典型的附生蕨类植物,主要通过其根茎附生于岩石的表面或缝隙中.槲蕨以干燥的根茎入药,具有重要的药用价值.为探究钙离子(Ca2+)胁迫下槲蕨根茎中代谢物的变化,该研究采用超高效液相色谱联用四极杆飞行时间质谱(UPLC-QTOF/MS)技术对不同浓度(0、600、1 200 mmol·L1)Ca2+胁迫下槲蕨根茎进行非靶向代谢组学分析.结果表明:(1)共鉴定到64种差异表达代谢物.(2)在0、600 mmol·L-1比较组中有48个差异表达代谢物,在0、1 200 mmol·L-1比较组中有45个差异表达代谢物,在600、1 200 mmol·L-1比较组中有44个差异表达代谢物.(3)鉴定到的差异表达代谢物根据其化学分类归属信息进行归类,分为5类.综上认为,Ca2+胁迫影响槲蕨根茎的氨基酸代谢、黄酮类化合物生物合成、木质素生物合成、脂肪酸代谢及其他途径;该研究通过非靶向代谢组学分析,初步揭示了参与槲蕨根茎应答Ca2+胁迫的关键代谢物,为进一步研究槲蕨适应Ca2+胁迫的调控机制奠定了基础,也为槲蕨根茎药材的品质改善提供了新思路.