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《中国林业科学研究院》 2011年
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珍稀濒危树种格木保护生物学研究

赵志刚  
【摘要】:格木(Erythrophleum fordii O.)是我国热带南亚热带地区的珍贵用材树种之一,且具有较高的药用价值和生态价值,由于长期的过度利用和毁林开荒等,其天然林资源已遭受严重破坏,被列为我国二级重点保护植物,并作为渐危种列入IUCN濒危物种红色名录。本研究全面调查了我国格木的天然分布、生境特征以及保护现状;重点揭示了典型格木种群(广西武鸣)的结构与动态以及海拔和人为干扰对格木种群以及天然林土壤化学性质的影响;探明了格木蛀梢害虫为害特点及其与环境因子间的关系;系统地收集了格木种质资源开展了种实和子代苗期表型变异研究,并运用SSR标记研究了其遗传多样性和遗传结构;进一步开展了种质资源迁地保存和利用研究。从种群生态学和种群遗传学两个方面较为系统地探讨了格木濒危现状、濒危机制以及可能的保护利用途径,为制定其保护和利用策略提供了科学依据。主要结果如下: 1、我国格木天然分布范围主要在广西、广东、福建和台湾等地24°N以南地区,垂直分布多在海拔600m以下,集中生长于山体中下部。其面临的主要威胁来自于人类不合理开发利用、大面积毁林开荒种植农作物或发展其它树种等人为干扰,导致格木天然林及其生境破碎化十分严重。 2、格木种群天然更新方式包括种子更新和萌芽更新,但种群扩散则依靠种子散布。格木土壤种子库属于聚集分布类型,其种群也呈聚集分布。研究以面积最大的样地Ⅱ(10000m2)为研究对象,通过编制种群静态生命表进行种群年龄结构与动态分析,结果显示,格木幼年个体数量较多,且死亡率高,种群下降快,中龄以后个体数量维持在较低水平,种群下降速率也基本稳定,但中间龄级死亡率低于成年阶段个体死亡率。总体来看随龄级增加生存率(S_(i))下降,累计死亡率(F_(i))上升,死亡密度(f_(ti))和危险率(λ_(ti))下降。因此,可以推断格木种群动态特征属于早期个体数量多,淘汰率高,进入中龄期竞争稳定死亡率趋稳,在进入成熟阶段个体竞争增加,死亡率也高于中龄期,因此,格木存活曲线属于Deevey存活曲线Ⅲ型。 3、人为干扰对格木种群结构具有明显影响,其与海拔综合作用导致格木天然种群产生明显变化。不同海拔样地种群结构及其动态分析结果显示,随着海拔上升,样地内格木种群和土壤种子库的密度和频度均表现出先升高后略下降的趋势,而且土壤化学性质也表现出类似变化趋势,结果反映出格木在研究区域内垂直分布上限特征,也可以看出干扰对低海拔种群影响较中高海拔大。进一步采用种群数量变化动态指数进行不同海拔种群动态分析发现,上部海拔较高地点三个样地(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)属于增长种群(V_(pi)0,V′_(pi)0),样地Ⅳ、Ⅴ属于衰退种群(V_(pi)0,V′_(pii)0)。 4、格木蛀梢害虫是影响天然更新乃至种群维持以及人工幼林生长的主要限制因子之一。本研究重点调查、分析了格木种质资源保存林和萌芽更新萌条的蛀梢害虫为害状况,首次确定了格木蛀梢害虫为荔枝异形小卷蛾(Cryptophlebia ombrodelta L.),其受害木在林分内呈聚集分布,为害率高达90%以上。研究初步总结了格木虫害的发生规律,但其发生的环境和气候条件尚需进一步研究。 5、根据格木天然种群种实(8个种群)和子代苗期(6个种群)的表型变异分析结果可以看出,表型指标在种群间和种群内均存在丰富变异,种群间差异显著;荚果表型变异高于种子表型变异,即荚果表型受环境因子影响较大,子代苗期高生长变异大于地径;苗期表型性状与种子大小、千粒重性状间相关显著;与环境因子相关分析显示,格木荚果形态与经度显著负相关,种子表型中仅千粒重与纬度显著正相关,幼苗地径和高径比分别与年均温和海拔呈显著负相关;揭示出温度为格木天然种群水平分布和垂直分布的限制因素之一。 6、应用5对SSR引物在9个种群中共检测到5个多态位点、34个等位基因,其中7个为特有基因,每个位点具1或2个公共基因。9个种群平均每个位点的A、Ae、Ho、He和I的均值分别为2.50、3.9、0.5313、0.5783和1.0088。整体而言,F_(IS)均值为0.0349,各种群大部分位点符合Hardy-Weinberg平衡。F_(ST)平均为0.1792,即17.92%的遗传变异存在于种群内,种群间的遗传分化较大,种群间基因流仅为1.1452。种群的遗传距离和地理距离之间的相关性进行Mantel检验,发现二者相关关系不显著(P0.05)。 7、迁地保护种质资源早期评价结果显示,格木种群内变异大于种群间变异,与分子水平检测结果一致。从保存林早期生长初步判断迁地保护效果较好,FJ01、GX04种群在两个试验地均表现较好,但仍需进行长期观测予以验证。从表型和SSR标记综合分析来看,格木迁地保护应重点扩大种群收集范围和数量,同时尽可能增加每个种群家系数量。
【学位授予单位】:中国林业科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:Q948

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