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《西南农业大学》 2003年
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缙云山川鄂连蕊茶生殖生态学及土壤与植被演替关系研究

操国兴  
【摘要】: 20世纪70年代以来,植物生殖生态学的研究得到了广泛重视,特别是近二十年以来,植物生殖生态学发展很快,但是这方面的研究国内的工作还刚刚起步。遗传多样性是现代生态学研究中的另一个热门领域,近年来,伴随着分子标记技术的迅速发展,热带森林、亚热带森林、温带森林乔木层优势种群的遗传多样性研究已陆续展开。由于独特的地理位置和气候条件,我国亚热带地区分布着全球面积最大、发育最为典型的常绿阔叶林,常绿灌木是其重要的组成之一。为了揭示亚热带常绿灌木植物种群生殖适应的生态学机制,了解常绿灌木自然植物种群的遗传多样性和遗传分化,以及土壤在植被演替中的作用。本文以我国亚热带地区常绿阔叶林灌木层广布种之一——川鄂连蕊茶(Camellia rosthornina)为研究对象,自2000—2002年在缙云山(29°50′N和106°26′E)自然保护区内,通过野外实地考察、野外定点调查计测和室内实验相结合,采用种群生态学、生殖生态学、统计生态学、分子生物学、保护生物学和土壤学等原理和方法,研究了不同群落类型(毛竹林、针阔混交林和常绿阔叶林)川鄂连蕊茶种群的空间分布格局、不同发育阶段川鄂连蕊茶种群的空间分布格局;在编制静态生命表的基础上,编制了不同群落类型川鄂连蕊茶种群的生殖力表和生殖值表,探讨了生殖和生长的对抗关系;对生殖分配的三种假说进行了验证,通过通径分析,研究了多元环境因子对川鄂连蕊茶种群生殖分配的影响;运用Gini系数对川鄂连蕊茶种子的形态变异进行了初步研究;利用RAPD(随机扩增多态性)检测了缙云山不同群落类型川鄂连蕊茶种群的遗传多样性和遗传分化,探讨了川鄂连蕊茶种群的遗传多样性与适合度的关系;不同群落土壤性质的变化趋势。结果表明: (1)川鄂连蕊茶为多年生多次结实植物(高可达5m),在缙云山毛竹林、针阔混交林和常绿阔叶林均有较广泛的分布,而在马尾松纯林内未见分布,因此可以认为是一种较耐荫的植物。 (2)不同群落类型中,川鄂连蕊茶种群空间分布格局均为集群分布,但集群程度有差异,毛竹林集群程度最高,针阔混交林次之,常绿阔叶林最低。川鄂连蕊茶个体在不同发育阶段即从幼苗→幼树→成树,其集群程度均由高到低。 (3)不同群落类型川鄂连蕊茶的大小不同,即各种群处于不同的演替阶段,毛竹林川鄂连蕊茶种群和生殖个体的平均地径最小,针阔混交林次之,常绿阔叶林 川鄂连蕊茶种群和生殖个体的平均地径最大,不同群落类型中川鄂连蕊茶个体大小 的顺序和群落的稳定性是一致的。不同群落类型中,川鄂连蕊茶种群的最佳生殖阶 段有差异、毛竹林川鄂连蕊茶在地径2刀毛.scm时叭最大,为其最佳生殖阶段,针 阔混交林和常绿阔叶林川鄂连蕊茶地径在2.5习.ocm时h最大,为最佳生殖阶段。 常绿阔叶林川鄂连蕊茶种群的繁殖寿命(以地径大小表示)较针阔混交林和毛竹林 川鄂连蕊茶种群的繁殖寿命长,其适合度(二叭)也最大,常绿阔叶林是川鄂连蕊 茶种群的最适生存环境。不同群落类型川鄂连蕊茶种群生殖值极大值出现的时间与 群落的稳定性相反,即毛竹林出现的最早,针阔混交林次之,常绿阔叶林最迟。各 径级生殖值匕、剩余生殖值RR V以及总生殖值m厂整体上常绿阔叶林>针阔混交林 >毛竹林,三个参数的变化与R卜Z叭)一致。剩余生殖值RR厂在三个群落类型 中均呈现先增后减的趋势,累积剩余生殖值n识厂作为整个生活史的生殖值的消耗 过程随年龄增加而下降。川鄂连蕊茶种群的生殖值(KL现时生殖值(久L剩余 生殖值(RRV)、累积剩余生殖值(SRRV) 以及整个生活史的总生殖值(TRV)均 是大小的函数,并受环境制约,诸指标综合反映了遗传特性与环境因素相互作用对 川鄂连蕊茶特定大小个体繁殖能力影响的方式和强度,反映了川鄂连蕊茶种群的繁 殖动态规律。存活率11与生育力hi的负相关关系、累积剩余生殖值SRR厂与生育力 bx的负相关关系时进一步反映了较大的生殖投入与较大的死亡概率,当前生殖与未 来生殖之间的定量关系。 (4)川鄂连蕊茶三个种群的生殖分配随地径大小呈低一高一低的变化趋势, 各种群同一阶段的生殖分配则为毛竹林>针阔混交林>常绿阔叶林,即群落的稳定性 或生境的成熟性越高,J!I鄂连蕊茶种群的生殖分配越低。川鄂连蕊茶种群的生殖分 配是地径大小的函数,拟合回归方程为: 毛竹林:生殖分配》11.371+22.5086D-4.1686D’(六0.960 p=0.040) 针阔混交林:生殖分配二17.4769-15.206()+7.64()D l.9715 D3(rZ=0.976 p=061) 常绿阔叶林:生殖分配二10.7863-8刀189D+4.5835D’-O.5659 D’(尸二0.972 p=0.000) 运用三种假说评价了川鄂连蕊茶种群的生殖分配格局,一种假说即生殖分配是 生境中可利用性资源差异引起的,第二种假说即生殖分配是由特定大小死亡制约 的,两种假说都不能解释川鄂连蕊茶种群的生殖分配格局,第三种假说即生殖分配 与群落的稳定性有关,群落越稳定,生殖分配越低,得到了本实验的验证。川鄂连 蕊茶种群的生殖分配不仅受到其本身生物学特性及其在不同环境条件下生殖对策
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