[目的]明确新疆野扁桃土壤种子库及幼苗更新特征,探究影响野扁桃种群更新受限因子.[方法]以新疆塔额盆地的野扁桃为对象,通过野外样地调查、土样采集及母株下幼苗数量、级别统计等方法对新疆野扁桃土壤种子库及幼苗更新进行研究.[结果](1)野扁桃土壤种子库种子平均密度为96.45粒/m2,托里居群完整种子密度最大,裕民居群被啃食种子密度最大,虫蛀种子仅在塔城居群出现;(2)野扁桃种子主要分布在枯枝落叶层,占种子总量的56.29％,S2(0-5 cm)土层占29.07％,S3(5-10 cm)土层占14.65％,土壤种子水平扩散距离与野扁桃所处坡度成正比;(3)调查的野扁桃幼苗中未发现实生苗,Ⅰ级苗占幼苗总数的51.12％,母株基部50 cm内的范围是野扁桃幼苗集中分布区域.[结论]野扁桃土壤种子库分布特征表现为近母株及地表,幼苗更新也为近母株分布.自然条件下,被啃食种子、虫蛀种子和生态位缺失是野扁桃实生苗无法萌发、实生更新受限转而进行萌生更新的主要原因.

遗传多样性可提高种群生产力,然而遗传多样性如何综合影响植物的营养生长、有性繁殖和无性繁殖特性及分配策略缺乏充分关注,而植物生长繁殖的响应往往会决定一个种群未来的发展动态.本研究以中国滨海湿地植物海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为材料,通过建立1、2、4和8个基因型多样性梯度的同密度实验,测定植物生物量以及营养生长、有性繁殖和无性繁殖相关特性,探究了基因型多样性对种群营养生长和繁殖策略的影响.结果表明,基因型多样性的增加显著提升了海三棱藨草种群的地上、地下生物量和株高.基因型多样性不影响有性繁殖,但显著提高了无性繁殖能力.球茎数、球茎生物量和无性系分株数均随基因型多样性的增加呈显著增加趋势.可见随着基因型多样性的增加,海三棱藨草种群将更多的能量分配给无性繁殖.据此预测,基因型多样性高的海三棱藨草种群在维持种子库规模以进行长距离扩散的同时,可形成更高大且密集的种群斑块,具备更强的原地拓殖能力,继而影响盐沼生态系统过程.本研究结果强调了植物基因型多样性在种群动态中的重要作用,尤其在盐沼湿地等以单优势物种为主的生态系统中,对生态系统的稳定性具有重要作用.

[目的]分析不同生境下龙棕种群结构及动态特征,探究其主要影响因素,为该区龙棕种群的保护、恢复和更新提供基础的理论依据.[方法]通过对楚雄州大尖山自然保护区内3种不同生境(阔叶林、针阔混交林、灌丛)龙棕种群调查,编制龙棕种群的静态生命表和绘制其存活曲线和生存分析函数曲线,并利用时间序列模型对种群的数量动态做出相应的预测,以深入了解不同生境下龙棕种群结构及动态特征.[结果](1)在3种生境中龙棕种群均处于衰退状态,对外界干扰较为灵敏,存活曲线呈现Deevey-Ⅲ型,龙棕个体在幼苗阶段出现大量死亡.(2)3种不同生境下龙棕种群都分布不均,呈聚集分布,说明龙棕种子传播以母株为中心扩散.[结论]从种群密度大小上来看,阔叶林中的龙棕种群密度最大,其次是针阔混交林,最小的是灌丛.结合对种群年龄结构的研究,进一步证明水分条件较好的阔叶林和针阔混交林更有利于龙棕种群的生存.

幼树是维持森林生态系统物种多样性的重要组分,关系着森林的群落结构和生长动态.因此,开展幼树更新的空间分布格局及其潜在机制研究对森林群落动态至关重要.本文以广西弄岗桂西南喀斯特季节性雨林15 ha森林动态监测样地为研究对象,选取2011-2016年的调查数据,采用空间点格局和冗余分析方法对5年间样地内新增幼树(DBH ≥ 1 cm)的个体数量、空间格局特征和影响因子等进行分析.结果表明:5年间样地内新增幼树共101种,占2011年调查物种的45.3％,幼树密度为196.5株/ha.新增幼树在0-7 m和10-16 m尺度上呈聚集分布,在16 m尺度以上主要呈随机分布.海拔是影响幼树更新的主要因素,其次是地形湿润度,而生物因子对幼树更新的影响较弱.幼树数量与海拔呈负相关,与地形湿润度呈正相关.成树个体与幼树更新中度正相关.在喀斯特季节性雨林中,幼树更新及其空间分布格局受多种影响因子协同作用,可能与种子扩散限制和生境异质性有关.

生物结皮是黄土高原常见的地表覆被物,在灌草群落下方及植被间空地上广泛发育,深刻影响着灌草植物种子的二次扩散和定居,但目前针对生物结皮对种子二次扩散影响的研究较少,且种子二次扩散的主导因素尚不明确.该研究以风沙土和黄绵土上的生物结皮(藻结皮和藓结皮)为对象,以无结皮为对照,利用倾斜摄影测量法测定了地表粗糙度,并通过风力扩散实验测定地表粗糙度对6种不同形态灌草植物种子的移位率、损失率和扩散距离的影响,继而结合Spearman相关性分析,研究灌草种子在生物结皮表面扩散的主导因素.研究结果表明:(1)与无结皮相比,风沙土藻结皮和藓结皮的地表粗糙度分别增加了6.69倍和6.13倍,黄绵土上分别增加了2.52倍和1.45倍.(2)风沙土上,干燥条件下的地表粗糙度比湿润条件下增加了26.56%,而在黄绵土上则降低了9.42%.(3)在干燥条件下,风沙土生物结皮的地表粗糙度比黄绵土上增加了16.84%,湿润条件下则降低了16.38%.(4)风沙土上,种子在生物结皮表面的移位率、损失率和扩散距离分别比无结皮降低了77.1%、95.4%和72.2%,在黄绵土上则分别降低了76.5%、93.8%和66.8%.土壤类型和干湿条件对生物结皮上种子扩散特征的影响不显著.(5)种子移位率、损失率和扩散距离与地表粗糙度极显著负相关,种子移位率和损失率与土壤含水量显著负相关,种子损失率和扩散距离均与种子密度显著负相关.综上,黄土高原生物结皮主要通过增加地表粗糙度阻碍种子扩散,增强种子聚集,进而影响黄土高原灌草植被的空间分布特征与群落动态.

亚热带半湿润常绿阔叶林是中国西南地区独特的森林类型,研究群落优势种更新的时空格局和策略对理解其动态特征和驱动机制具有重要意义.基于云南鸡足山半湿润常绿阔叶林动态监测样地第一次群落调查数据,我们对5个优势树种的幼苗、幼树数量特征进行统计,比较其种群结构,用概率密度函数g(r)分析了更新种群与成树种群的多尺度空间格局,运用普通最小二乘回归模型和多尺度地理加权回归模型评估了优势树种更新密度的影响因素.结果表明:(1)阔叶树种元江栲(Castanopsis orthacantha)、高山栲(C.delavayi)、银木荷(Schima argentea)以及白穗石栎(Lithocarpus craibianus)具有增长型种群的径级结构;而针叶树种云南松(Pinus yunnanensis)种群具有衰退型种群结构.(2)5个优势树种的更新种群与成树种群格局在小尺度(0-50 m)上均呈聚集分布,随着尺度增大聚集强度下降,转为随机分布或均匀分布.其中4个阔叶树种更新种群和成树种群的分布在小尺度上显著正关联,而云南松的更新种群与成树种群分布呈显著负关联.(3)对于种群更新密度变化,多尺度地理加权回归模型对幼苗和幼树的解释量(R2)比普通最小二乘回归模型分别提升了58.7％和26.9％,显示了空间自相关的影响.模型结果表明,幼苗密度格局受生境因子的限制较弱,而受种子扩散等随机过程的影响更大;相对地,幼树密度格局受生境因子的限制更强.研究结果为理解这一植物群落类型的动态和构建机制提供了科学证据.

物种的空间分布格局和种群结构受生境过滤、扩散限制、种内和种间相互作用等多重过程的影响.研究物种的空间分布格局、物种关联及其与环境因子的关系,有利于揭示生物多样性维持机制,探索群落稳定演替的生态过程.季风常绿阔叶林作为我国热带-亚热带交错区典型的地带性植被类型,是研究交错区物种空间分布格局的重要平台.本研究基于普洱30 ha季风常绿阔叶林动态监测样地的调查资料,采用点格局分析的方法,对3种不同种子扩散方式的优势种即短刺锥(Castanopsis echidnocarpa)、茶梨(4nneslea fragrans)、西南桦(Betula alnoides)的空间分布格局及其随尺度的变化进行研究,分析了生境过滤和扩散限制对物种空间分布格局的影响以及不同生活史阶段间的种内和种间关联.结果显示:短刺锥和茶梨在山脊和山坡分布居多,而在沟谷较少,西南桦则主要分布于山坡.3种优势种在完全随机模型下所有尺度上均表现为聚集分布,且聚集强度随空间尺度的增大而减小.排除生境异质性后,所有优势种只在小尺度上表现为聚集分布,大尺度上为随机分布或规则分布.扩散限制对短刺锥和茶梨的分布格局影响较小,而对西南桦的分布格局影响较为显著.在种内不同径级的空间关联上,短刺锥和茶梨种内不同生长阶段树木之间存在相关性,但西南桦则相关性不明显;在种间关联上,短刺锥和茶梨为正相关,和西南桦为负相关,茶梨和西南桦则正、负相关都存在.本研究表明,物种的空间分布格局是物种本身属性和环境条件的综合反映,其中生境过滤和扩散限制的关联效应是影响物种空间分布的主要原因.

不同植物种子依靠不同的方式实现扩散,啮齿动物对林木种子搬运后在取食点微生境和贮藏方式的选择存在偏好,研究其贮藏行为与微生境的关系是探究幼苗建成的关键.在秦岭中段火地塘林区,采用标签标记法,以锐齿槲栎、华山松和油松种子为材料,探究了小型啮齿动物对松栎混交林建群种种子扩散过程的影响.结果表明:1)油松种子原地取食率显著高于锐齿槲栎和华山松种子,且啮齿动物更倾向于搬运后取食(60％)和埋藏(4.33％)华山松种子,搬运后取食距离也为华山松最大(2.49 m);锐齿槲栎小种子被搬运后埋藏的距离最大(4.92 m).2)除华山松种子外,其他类型种子被搬运后单个取食的比例均在85％以上;油松种子不存在埋藏点,而其他类型种子90％以上均以单个形式被埋藏.3)大部分种子被啮齿动物搬运后选择在裸地丢弃;锐齿槲栎大种子(87.5％)、小种子(78.57％)和华山松种子(53.33％)较大比例被啮齿动物埋藏在灌丛下方,埋藏在裸地的种子较少.4)大部分种子在灌丛下方被取食,仅华山松种子被啮齿动物搬运到洞穴取食;除油松种子被大量原地取食外,其他类型种子被搬运到取食点的种子比例基本呈现由微生境植被复杂到简单(灌丛-草丛-灌丛边缘-裸地)而逐渐减小的趋势.种子的营养价值及取食和搬运过程中啮齿动物付出的成本是影响种子命运的关键性因子,且啮齿动物对种子埋藏和取食地点的微生境存在较明显的选择性.

在辽东山区次生林建立4 hm2样地(200 m×200 m),研究0～50 m尺度范围内乔木幼苗分布格局及种间空间关联性.结果表明:在完全随机零模型下,0～20 m尺度上,95％的树种呈现聚集分布格局;0～16 m尺度上,19个树种呈现聚集分布;随着尺度的增加,聚集分布树种的比例逐渐减少,50 m尺度上,随机分布成为树种分布的主要形式;在异质性泊松过程零模型下,0～24 m尺度上,5％的树种呈现聚集分布,26 ～ 50 m尺度上,42％和58％的树种呈现随机和均匀分布.在完全随机零模型下,正相关树种对比例最高,且在50 m尺度下呈现正相关、负相关、无相关3种相关性的树种对比例相同;在异质性泊松过程零模型下,树种对主要呈现负相关,且随尺度增大,负相关的树种对比例逐渐升高.种子扩散限制和生境异质性在某种程度上解释了乔木幼苗的聚集分布格局,乔木幼苗强烈的聚集分布又促使种间空间关联性密切,更新群落稳定性较差.

藜科植物角果藜(Ceratocarpus arenariusL.)、盐生草(Halogeton glomeratus C.A.Mey.)、野榆钱菠菜(Atriplex aucheri Moq.)和紫翅猪毛菜(Salsola affinisC.A.Mey.)都具有种子多型性现象,每种植物均可产生2种不同类型的种子.以这8种种子为研究对象,采用瘤胃瘘管尼龙袋法,对瘤胃消化前后种子的长、宽、厚、千粒重和萌发率进行测定,研究了4种藜科植物的多型性种子对绵羊瘤胃消化的反应,并探讨了藜科植物种子多型性结实策略的意义.结果表明:种子经绵羊瘤胃消化后,种子颜色变暗,附属结构(苞片、种毛和种翅)被消化,暴露出内部的环形胚;随消化时间的延长,种子的长、宽、厚和千粒重形态学指标均显著降低(P＜0.05),且它们与消化时间之间分别具有形如y=1.00+ 7.92e-0.04X(R2=0.92,P＜0.0001)、Y=1.28+4.63e-0.11X(R2 =0.91,P＜0.0001)、Y=0.70+ 1.36e-009X(R2=0.92,P＜0.0001)和y=1.48+9.57e-0.20X(R2=0.36,P＜0.0001)的函数关系;绵羊瘤胃消化能打破藜科种子的休眠特性,显著提高种子萌发率(P＜0.05),除野榆钱菠菜的小苞片种子随瘤胃消化时间的延长萌发率逐渐增加外,其余种子的萌发率均随瘤胃消化时间的延长呈现先增高后降低的趋势,且经瘤胃消化24 h后,8种种子的萌发率均＞40％,较消化前显著提高(P＜0.05),表明这8种种子均能通过绵羊进行消化道传播.同一种植物不同类型的种子对绵羊瘤胃消化的反应具有趋同性.4种藜科植物不仅能通过“两头下注”的繁殖策略适应严酷的荒漠环境,还能通过放牧绵羊进行种子的消化道传播,增加了种群扩散的途径,这是植物适应荒漠多变环境的一种生存方式.