用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

WE ARE COMMITTED TO REPORTING THE LATEST FORESTRY ACADEMIC ACHIEVEMENTS

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

坡位对护坡草坪中构树种群特征及雌雄个体生长的影响

曾晓琳 苟蓉 游明鸿 刘金平 马勇

曾晓琳, 苟蓉, 游明鸿, 等. 坡位对护坡草坪中构树种群特征及雌雄个体生长的影响[J]. 四川林业科技, 2021, 42(2): 40−46 doi: 10.12172/202008300001
引用本文: 曾晓琳, 苟蓉, 游明鸿, 等. 坡位对护坡草坪中构树种群特征及雌雄个体生长的影响[J]. 四川林业科技, 2021, 42(2): 40−46 doi: 10.12172/202008300001
Zeng X L, Gou R, You M H, et al. Effects of slope position on population characteristics and growth strategies of dioecious Broussonetia papyrifera in degraded slope lawn[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2021, 42(2): 40−46 doi: 10.12172/202008300001
Citation: Zeng X L, Gou R, You M H, et al. Effects of slope position on population characteristics and growth strategies of dioecious Broussonetia papyrifera in degraded slope lawn[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2021, 42(2): 40−46 doi: 10.12172/202008300001

坡位对护坡草坪中构树种群特征及雌雄个体生长的影响


doi: 10.12172/202008300001
详细信息
    作者简介:

    曾晓琳(1990-),女,研究实习员,硕士,782615449@qq.com

    通讯作者: jpgg2000@163.com
  • 基金项目:  四川省科技计划(2019YFN0022)项目;西华师范大学基本科研业务费(17D081)

Effects of Slope Position on Population Characteristics and Growth Strategies of Dioecious Broussonetia papyrifera in Degraded Slope Lawn

More Information
    Corresponding author: jpgg2000@163.com
  • 摘要: 为了研究雌雄个体对自然坡位适应性的性别差异,以紫色土丘陵区人工建植6年后的3个坡向的边坡草坪为对象,通过测定坡上、坡中、坡下及坡底4个坡位上次生演替构树幼树种群的种群面积、种群密度、年龄结构、雌雄性比、分布系数等特征参数及雌雄个体株高和地径,研究坡位对次生构树种群特征和雌雄个体生长的影响。结果表明:(1)4个坡位的坡度和土壤理化性状有显著差异(P<0.05),构树均可入侵形成次生种群,随坡位降低种群面积、种群密度成倍增加(P<0.05);(2)坡位显著影响种群年龄结构,随坡位降低一年生苗树比例增加,幼树和成年树比例降低(P<0.05),坡上和坡中年龄结构为衰退型,下坡为稳定型,坡底为增长型;(3)坡位显著影响幼树和成年树的性比,坡上和坡中偏向雄株,下坡和坡底偏向雌株,坡位对成年树性比影响大于幼树;(4)坡位显著影响各龄构树的空间分布格局,坡位越低一年生苗和幼苗树越呈集群分布,随树龄增加分布系数均为下降,雌株趋向均匀分布,雄株趋向随机分布;(5)坡位对各龄构树的株高影响大于地径,株高随坡位降低而增加,地径随土层厚度增加而增加。综上,边坡草坪演替成构树+草本的混生群落,雄株对资源匮乏的耐受力强于雌株,雌株对资源的竞争力强于雄株,表现为与坡位的坡向和土壤理化性质相匹配的次生种群特征和个体生长策略,适合在裸露边坡植被恢复中推广与应用。
  • 表  1  种群坡度及土壤性状

    Tab.  1  Slope position and soil properties

    坡位
    Slope position
    坡度
    Slope /˚
    土层厚度
    Soil thickness/cm
    土壤容重
    Soil bulk density/(g·cm–3)
    土壤含水量
    Soil water content/%
    有机质含量
    Organic matter content /%
    坡上Uphill35.00±3.64a7.21±1.33d1.85±0.25a21.14±1.24c1.02±0.24c
    坡中Middle25.00±2.51b13.65±2.67c1.68±0.14b32.53±1.98bc1.83±0.42b
    坡下Downhill15.00±1.32c34.67±10.49a1.47±0.03c39.26±3.92b2.52±0.32a
    坡底Flat5.00±1.22d22.62±4.35b1.46±0.42c45.66±1.37a2.63±0.17a
    F32.33724.6318.62328.2747.236
    P<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001
      注:同列不同小写字母表示坡位间的差异显著(P<0.05)。表中数值为平均值±标准差。下表同
      Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant differences in slope position (P<0.05). The values in the table are average±standard deviation. The same as below.
    下载: 导出CSV

    表  2  坡位对种群特征的影响

    Tab.  2  Effects of slope position on population area, population density and age structure

    坡位
    Slope position
    种群面积
    Population area/m2
    种群密度
    Population density/
    (plant·m–2)
    年龄结构 Age structure/%
    一年生苗
    One-year seedling
    幼苗
    Seedling
    幼树
    Youth tree
    成年树
    Mature tree
    坡上Uphill4.21±0.37d2.33±0.33d6.52±3.14d25.52±7.03b34.61±9.32a33.35±6.32b
    坡中Middle6.86±1.68c4.35±1.33c8.37±2.26c26.35±6.35b26.89±7.87b38.39±9.17a
    坡下Downhill23.38±9.67b6.42±1.67b13.64±3.41b32.66±2.68a26.32±6.32b27.38±6.28c
    坡底Flat34.68±11.27a8.24±1.33a40.38±6.52a25.27±4.05b13.62±4.34c20.73±4.08d
    F26.54142.61248.1774.27416.3748.315
    P<0.001<0.001<0.0010.031<0.001<0.001
    下载: 导出CSV

    表  3  坡位对个体大小的影响

    Tab.  3  Effect of slope position on individual size

    坡位
    Slope position
    株高 Plant height/cm地径 Stem diameter /cm
    一年生苗
    One-year
    seedling
    幼苗
    Seedling
    幼树
    Youth tree
    成年树
    Mature tree
    一年生苗
    One-year
    seedling
    幼苗
    Seedling
    幼树
    Youth tree
    成年树
    Mature tree
    坡上Uphill9.71±1.04d15.33±3.12d70.75±10.11d81.68±20.31d0.28±0.0b0.66±0.09d3.21±0.26c5.24±0.12c
    坡中Middle11.27±1.88c22.21±6.21c78.46±9.63c100.37±26.41c0.30±0.0b1.07±0.47c3.68±0.31b6.12±1.11b
    坡下Downhill16.86±2.11b30.62±9.24b121.32±24.18b198.42±41.62b0.29±0.0b2.09±1.02a4.42±0.21a6.96±1.40a
    坡底Flat21.12±6.12a41.09±8.17a132.04±35.07a215.24±37.85a0.45±0.16a1.63±1.21b3.57±0.49b5.97±0.51b
    F37.28543.52757.81881.1244.24615.8574.8174.121
    P<0.001<0.001<0.001<0.0010.039<0.0010.0220.044
    下载: 导出CSV

    表  4  坡位对种群性比与分布系数的影响

    Tab.  4  Effects of slope position on sex ratio and distribution coefficient of population

    坡位
    Slope position
    性比 Sex ratio(♀:♂)分布系数 Distribution coefficient
    幼树
    Youth tree
    成年树
    Mature tree
    一年生苗
    One-year seedling
    幼苗
    Seedling
    幼树 Youth tree成年树 Mature tree
    坡上 Uphill0.25±0.04d0.27±0.09d1.63±1.42c1.23±0.09c1.53±0.04b1.51±0.04a1.04±0.06a1.04±0.06a
    坡中 Middle0.46±0.12c0.35±0.13c4.62±1.25b2.08±0.47b1.56±0.05b1.42±0.05a1.02±0.04a1.02±0.04a
    坡下 Downhill1.32±0.07b3.42±1.33b5.77±1.05a3.19±1.02a2.42±0.18a1.12±0.18b0.55±0.31b1.05±0.31a
    坡底 Flat2.78±0.82a5.24±1.67a6.15±1.44a3.24±1.21a2.57±0.23a1.08±0.23b0.27±0.24b0.97±0.24a
    F27.62432.41616.7245.2384.2433.8345.1212.121
    P<0.001<0.001<0.0010.0170.0420.0460.0260.768
    下载: 导出CSV
  • [1] 赵燮京,刘定辉. 四川紫色丘陵区旱作农业的土壤管理与水土保持[J]. 水土保持学报,2002,16(5):6−10. doi: 10.3321/j.issn:1009-2242.2002.05.002
    [2] 曾晓琳,王大伟,刘金平,等. 坡向对3种冷季型草坪草表观性状及叶绿素含量的影响[J]. 草业科学,2015,32(11):1823−1831. doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0087
    [3] 刘金平. 坡度对野生荩草分株特征及生殖分配的影响[J]. 草业科学,2013,30(10):1602−1607.
    [4] 王大伟,孙帅,刘金平,等. 坡向对退化冷季型护坡草坪中植物种类及多样性的影响[J]. 草业与畜牧,2017(1):40−48.
    [5] 张秋玉,李远发,梁芳. 构树资源研究利用现状及其展望[J]. 广西农业科学,2009,40(2):217−220.
    [6] 张婉,赵运林,唐永成. 构树对干旱、盐碱和重金属胁迫的适应机制研究进展[J]. 植物学研究,2017,6(5):325−332.
    [7] 叶波,吴永波,邵维,等. 高温干旱复合胁迫及复水对构树幼苗光合特性和叶绿素荧光参数的影响[J]. 生态学杂志,2014,33(9):2343−2349.
    [8] 杨帆,丁菲,杜天真. 盐胁迫下构树幼苗各器官中K+、Ca2+、Na+和Cl-含量分布及吸收特征[J]. 应用生态学报,2009,20(4):767−772.
    [9] 蒋泽平,肖小君,何开跃. NaCl胁迫对构树、光叶楮生理及细胞结构的影响[J]. 南京林业大学学报(自然科学版),2010,34(3):77−82. doi: 10.3969/j.issn.1000-2006.2010.03.016
    [10] Li CY, Ren J, Luo JX, et al. Sex-specific physiological and growth responses to water stress in Hippophae rhamnoides L. populations[J]. Acta Physiol Plant, 2004, 26: 123−129. doi: 10.1007/s11738-004-0001-3
    [11] 任媛媛,翟晓巧,刘艳萍. 6个构树无性系叶片解剖结构与抗旱性的关系[J]. 陕西农业科学,2015,61(12):17−21. doi: 10.3969/j.issn.0488-5368.2015.12.006
    [12] 赵云云,闫毓秀. 雌雄构树过氧化物同工酶的比较研究[J]. 首都师范大学学报(自然科学版),1996,17(2):84−87.
    [13] 胥晓,杨帆,尹春英,等. 雌雄异株植物对环境胁迫响应的性别差异研究进展[J]. 应用生态学报,2007,18(11):2626−2631.
    [14] 马少薇,刘果厚,王蕾,等. 干旱胁迫对黄柳雌雄扦插苗生长和生理特性的影响[J]. 西北植物学报,2019,9(7):1250−1258.
    [15] 陈娟,李春阳. 环境胁迫下雌雄异株植物的性别影响差异及竞争关系[J]. 应用与环境生物学报.,2014,20(4):743−750.
    [16] 刘航江,宗人旭,刘金平,等. 草地群落类型对乳白香青种群特征和雌雄株形态及抗性的影响[J]. 草业学报,2018,27(10):113−124. doi: 10.11686/cyxb2017485
    [17] 印天寿. 重铬酸混色光度法测定土壤、植株、有机肥料中有机质的研究[J]. 安徽农业科学,1984(3):68−74.
    [18] 兰国玉,雷瑞德. 植物种群空间分布格局研究方法概述[J]. 西北林学院学报,2003(2):17−21. doi: 10.3969/j.issn.1001-7461.2003.02.006
    [19] 刘春霞. 高速公路裸露坡面植被恢复机理的研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2006.
    [20] 肖瑞晗,满秀玲,丁令智. 坡位对寒温带天然樟子松林土壤微生物生物量碳氮的影响[J]. 北京林业大学学报,2020,42(2):31−39.
    [21] 张克丽,夏玉芳,张雪燕. 构树种子萌发的生理生态学特征[J]. 贵州农业科学,2012,40(10):41−43. doi: 10.3969/j.issn.1001-3601.2012.10.013
    [22] 朱虹,杨凯. 红皮云杉人工林立地分类与质量评价[J]. 东北林业大学学报,2008,36(5):4−6. doi: 10.3969/j.issn.1000-5382.2008.05.002
    [23] 王齐,孙吉雄,安渊. 水分胁迫对结缕草种群特征和生理特性的影响[J]. 草业学报,2009,18(2):33−38. doi: 10.3321/j.issn:1004-5759.2009.02.006
    [24] 冯云,马克明,张育新. 等. 坡位对北京东灵山辽东栎林物种多度分布的影响[J]. 生态学杂志,2011,30(10):2137−2144.
    [25] 李雯靖,王立,赵维俊,等. 祁连山青海云杉林土壤养分特征[J]. 甘肃农业大学学报,2016,51(5):88−94.
    [26] 王浩,李德志,程立丽,等. 光资源强度变化对结缕草植株克隆生长特征的影响[J]. 生态科学,2014,33(4):664−671.
    [27] SULTAN S E. Phenotypic plasticity and plant adaptation[J]. Acta Botanica Neerlandica, 1995, 44(4): 363−383. doi: 10.1111/j.1438-8677.1995.tb00793.x
    [28] 樊星,蔡捡,刘金平,等. 局部遮光对鹅绒委陵菜基株形态塑性及生物量配置的影响[J]. 草业学报,2016,25(3):172−180. doi: 10.11686/cyxb2015208
    [29] YU L, CAO M K, LI K R. Climate-induced changes in the vegetation pattern of China in the 21st century[J]. Ecological Research, 2006, 21(6): 912−919. doi: 10.1007/s11284-006-0042-8
    [30] 林雪青,李志,向伟,等. 黄土高塬沟壑区不同坡位和植被下的土壤硝态氮特征研究[J]. 环境科学学报,2017,37(6):2360−2367.
    [31] TILMAN D. Plant Strategies and the Dynamics and Structure of Plant Communities[M]. Princeton: Princeton University Press, 1988.
    [32] DAWSON TE, BLISS LC. Patterns of water-use and the tissue water relations in the dioecious shrub, Salix Arctica the physiological-basis for habitat partitioning between the sexes[J]. Oecologia, 1989, 79: 332−343. doi: 10.1007/BF00384312
    [33] CORREIA O, BARRADAS MCD. Ecophysiological differences between male and female plants of Pistacia lentiscus L.[J]. Plant Ecol, 2000, 149: 131−142. doi: 10.1023/A:1026588326204
    [34] 张望. 构树生殖生态学研究[D]. 雅安: 四川农业大学, 2008.
  • [1] 谢孔平, 谷海燕, 李策宏, 杨楠.  峨眉槽舌兰种群现状及所附生群落特征研究 . 四川林业科技, 2023, 44(2): 130-136. doi: 10.12172/202204260002
    [2] 苏宇, 刘邵谋, 张炜, 吴世磊, 贺维.  不同修复模式边坡土壤水文效应及团聚体特征 . 四川林业科技, 2020, 41(6): 89-96. doi: 10.12172/202009070001
    [3] 彭科, 陈旭, 张宣, 房超, 杨彪.  四川白水河自然保护区大熊猫主食竹种群特征及其影响因素 . 四川林业科技, 2020, 41(5): 94-104. doi: 10.12172/202005090001
    [4] 苟蓉, 游明鸿, 白史且, 刘金平, 曾晓琳.  雌雄构树幼苗光合能力对干旱胁迫响应的性别差异 . 四川林业科技, 2020, 41(6): 1-7. doi: 10.12172/202005280002
    [5] 张孝辉, 米建波, 寸正良, 林静, 刘光华, 简毅.  安宁河中上游河谷平原古树资源特征研究 . 四川林业科技, 2019, 40(4): 34-38. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2019.04.007
    [6] 刘骞, 曾文津, 赵宇, 贾蕊萌, 李越.  城市不同功能分区草坪绿地土壤有机碳与碱解氮垂直分布特征 . 四川林业科技, 2019, 40(1): 25-29. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2019.01.005
    [7] 雷开明, 程胡椒, 旷培刚, 冉江洪, 孙鸿鸥, 张跃, 麦浪, 曾涛.  九寨沟自然保护区大熊猫取食利用的主食竹特征 . 四川林业科技, 2019, 40(5): 66-69. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2019.05.013
    [8] 饶佳, 白文科, 张晋东, 董鑫, 古晓东, 蔡清贵, 周材权.  草坡自然保护区大熊猫空间利用与生境选择动态特征 . 四川林业科技, 2018, 39(3): 7-12,34. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2018.03.002
    [9] 陈元品.  不同坡位的秃杉人工林生长效果分析及优良单株选择 . 四川林业科技, 2018, 39(5): 79-81,104. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2018.05.018
    [10] 杨婧, 张晓蓉, 鲁松.  5种草坪草种在镉胁迫下的萌发响应 . 四川林业科技, 2017, 38(4): 15-20,24. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.04.004
    [11] 李绪佳, 张庭端, 兰立达, 李德文, 高飞, 王洪荣, 王丽丽, 封伟.  不同干扰强度下的大渡河天然岷江柏种群特征 . 四川林业科技, 2017, 38(2): 91-96,54. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.02.016
    [12] 罗晓波, 王晓玲, 郝云庆, 熊皎, 曾德刚.  五小叶槭群落物种多样性与主要优势种生态位特征研究 . 四川林业科技, 2017, 34(6): 79-83. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.06.020
    [13] 陈淑广.  不同造林模式及坡位对闽楠生长的影响 . 四川林业科技, 2017, 38(5): 44-46. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.05.010
    [14] 宁忠政, 严学峰, 欧阳发豹, 周春林, 杨东, 陈飞, 彭梅, 孙鹏.  不同坡位白夹竹生长和发笋的调查分析 . 四川林业科技, 2017, 38(3): 102-104. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.03.024
    [15] 杨马进, 严贤春, 罗建勋, 兰发正, 文艳.  曼地亚红豆杉雌雄株枝条与叶片形态特性研究 . 四川林业科技, 2016, 37(1): 37-40. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2016.01.007
    [16] 刘屹, 邓竣尹, 谢天资, 黎燕琼, 郑绍伟, 慕长龙.  生态位研究进展及干旱河谷生态位研究重点 . 四川林业科技, 2015, 36(5): 16-20. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2015.05.004
    [17] 韦宇, 杨正兵.  楚雄西山公园南坡植物群落乔木层结构特征分析 . 四川林业科技, 2015, 36(4): 120-124. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2015.04.026
    [18] 杨平, 朱学慧, 姬慧娟, 马文宝, 乔路苹, 郑窕, 刘兴良.  温度和水分胁迫对构树种子萌发的影响 . 四川林业科技, 2015, 36(6): 90-92. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2015.06.017
    [19] 何飞, 冯秋红, 潘红丽, 樊华, 刘兴良, 刘世荣.  四川卧龙岷江冷杉林分布规律及种群特征 . 四川林业科技, 2015, 36(2): 10-14. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2015.02.002
    [20] 姬慧娟, 陈思多, 马文宝, 何建社, 张利, 刘兴良.  小寨子沟自然保护区领春木种群数量特征与空间分布格局 . 四川林业科技, 2013, 34(6): 1-7. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2013.06.001
  • 加载中
  • 计量
    • 文章访问数:  351
    • HTML全文浏览量:  143
    • PDF下载量:  12
    • 被引次数: 0
    出版历程
    • 收稿日期:  2020-08-30
    • 网络出版日期:  2021-01-13
    • 刊出日期:  2021-04-20

    坡位对护坡草坪中构树种群特征及雌雄个体生长的影响

    doi: 10.12172/202008300001
      作者简介:

      曾晓琳(1990-),女,研究实习员,硕士,782615449@qq.com

      通讯作者: jpgg2000@163.com
    基金项目:  四川省科技计划(2019YFN0022)项目;西华师范大学基本科研业务费(17D081)

    摘要: 为了研究雌雄个体对自然坡位适应性的性别差异,以紫色土丘陵区人工建植6年后的3个坡向的边坡草坪为对象,通过测定坡上、坡中、坡下及坡底4个坡位上次生演替构树幼树种群的种群面积、种群密度、年龄结构、雌雄性比、分布系数等特征参数及雌雄个体株高和地径,研究坡位对次生构树种群特征和雌雄个体生长的影响。结果表明:(1)4个坡位的坡度和土壤理化性状有显著差异(P<0.05),构树均可入侵形成次生种群,随坡位降低种群面积、种群密度成倍增加(P<0.05);(2)坡位显著影响种群年龄结构,随坡位降低一年生苗树比例增加,幼树和成年树比例降低(P<0.05),坡上和坡中年龄结构为衰退型,下坡为稳定型,坡底为增长型;(3)坡位显著影响幼树和成年树的性比,坡上和坡中偏向雄株,下坡和坡底偏向雌株,坡位对成年树性比影响大于幼树;(4)坡位显著影响各龄构树的空间分布格局,坡位越低一年生苗和幼苗树越呈集群分布,随树龄增加分布系数均为下降,雌株趋向均匀分布,雄株趋向随机分布;(5)坡位对各龄构树的株高影响大于地径,株高随坡位降低而增加,地径随土层厚度增加而增加。综上,边坡草坪演替成构树+草本的混生群落,雄株对资源匮乏的耐受力强于雌株,雌株对资源的竞争力强于雄株,表现为与坡位的坡向和土壤理化性质相匹配的次生种群特征和个体生长策略,适合在裸露边坡植被恢复中推广与应用。

    English Abstract

    • 紫色土丘陵区是典型亚热带季风气候的生态脆弱区[1],受城市化建设规模加速扩大的影响,开山修路、削山平地等建设措施改变了原有高低起伏的地形地貌,形成了诸多裸露边坡[2],破坏了原有地带性植被。为稳定边坡、恢复植被和增加景观,常常以建植草坪的方式进行边坡治理。但建成的边坡草坪因地形地势无法进行精细的养护,又受气候特点、土层厚度及草坪草生态学特征的限制,2~3年后退化殆尽[3],逐步演替成耐受性强的荩草(Arthraxon hispidus)、五节芒(Miscanthus floridulus)等草本物种为优势种的次生群落[4]。构树(Broussonetia papyrifera)是边坡草坪中次生演替的木本植物,木本植物因其根深等特点比草本植物具有更强的固坡护土能力,对生态系统产生更为深远的影响。故开展边坡草坪中的次生构树对边坡生境适应性及生长策略研究,可为该区裸露边坡植被恢复时植物选择与配置提供借鉴。

      构树为桑科(Moraceae)构树属(Broussonetia)雌雄异株植物,具材用、饲用、药用、食用等诸多价值有待开发利用。作为木本饲料、受损生境修复和生态治理乡土树种,近年来诸多学者对其形态特征、群落分布特点、化学成分、饲用及药用价值[5]及高温干旱、盐碱及重金属等胁迫下的适应性和抗性进行了大量研究[6-9]。但常忽略其性别分化的雌雄异株特性,仅对抗旱性[10]、叶片构造[11]和同工酶[12]的性别差异进行了比较。受遗传特性、生理特化、环境因子以及生殖成本共同作用[13],使雌雄异株植物个体形态塑性、生理响应、生长和繁殖策略及生活史等方面存在差异[14-15],导致雌雄个体对生境胁迫的响应速度、调节能力和适应策略具有性别差异[16],表现为适应性、抗逆性及生理反应的性别差异。从而影响个体生长、种群特征和群落结构,甚至可能影响植物物种的延续、生态系统的退化速度及演替方向。

      本研究以人工建植6年后的边坡草坪为样地,划定坡上、坡中、坡下及坡底4个坡位,以次生演替的构树幼树种群为材料,通过测定次生构树种群的年龄结构、性比组成及分布系数等指标,分析坡位对构树种群特征及个体生长的影响,拟回答(1)坡位是否影响次生构树种群数、种群大小、年龄结构、性比、分布系数等种群特征参数?(2)雌雄个体是否对坡位生境采取不同的生长策略而体现出抗性差异?(3)构树是否适合在裸露边坡植被恢复中推广应用?以期为裸露边坡植被恢复、构树品种选育提供依据,为雌雄异株植物个体发育、种群形成研究及开发和利用途径提供参考资料。

      • 位于四川省南充市顺庆区西华师范大学华凤校区,N30°82′,E106°06′,海拔约265.40 m,为典型中亚热带湿润季风气候,年均气温17.4 ℃,最高气温40.1 ℃,最低气温−2.8 ℃,年日照时间1 266.7 h,年均有霜期13.7 d,年降水量1 020.8 mm。

      • 2013年对开山修路形成的长约80 m、高约10 m的3个不同坡向断面(EN 40°、WS 33°、WN 29°),通过挂网、附客土、喷播建成冷季型混播护坡草坪。于2019年5月,分别在3个坡向退化边坡草坪上,按各1/3坡高,由高到低划分坡上、坡中、坡下及坡底(平地)4个坡位,对各坡位中次生构树种群进行如下测定。

      • 土壤性状:在3个边坡各坡位样带上随机设置10个样点,测定样点坡度和土层厚度,并以最小土层厚度为取样深度标准,用直径50 mm的环刀取样装袋备用。将不同坡向相同坡位的土样混合后均分成20份,分别称重后装入铝盒,110 ℃烘干至恒重,土壤含水量=[(土样重−土样干重)/土样干重]×100%;土壤容重(g/cm3)=环刀干土重/环刀容积。采用重铬酸混色光度法测有机质[17]

        种群面积:沿种群4个不同方向测定构树种群分布长度,以均值为直径,拟合圆形,计算种群面积。

        种群密度:测定种群内植株数,计算单位面积内的株数。

        种群年龄结构:测定种群内一年生苗(无木质化的当年生苗)、幼苗(木质化,未开花)、幼树(地径<5 cm,开花),成年树(地径≥5 cm,开花)的个体数。计算各年龄所占比例。

        个体大小:在各坡位样带中随机取不同年龄构树10株(不分雌雄),用直尺测株高,用游标卡尺测地径。

        性比:在各坡位中,依据花序性状,测定幼树及成年树雌、雄株个体数,雌株数与雄株数的比值为性比。

        分布系数(扩散系数)[18]:在各坡位样带中的种群内随机10次设置5×2 m2样方,测样方内一年生苗、幼苗、幼树、成年树株数。分别计算:Cx=S2/M,其中Cx-分布系数,S2-方差,M-平均值;Cx=0属均匀分布,Cx<1属规则分布,Cx=1属随机分布,Cx>1属集群分布。

      • 采用SPSS19.0对构树种群特征、个体大小及性比、空间分布格局及构树不同坡位的坡度和土壤性状进行单因素方差分析(ANOVA)和多重比较(SNK)。

      • 4个坡位的坡度存在极显著差异(P<0.01)(见表1),随坡位降低,土层厚度增加、土壤容重降低、有机质含量和含水量增加(P<0.05),使4个坡位的土层厚度、土壤容重、有机质含量及土壤含水量存在极显著差异(P<0.01)。坡下的土层厚度显著高于其他坡位,其有机质含量与坡底差异较小,但显著大于坡上和坡中。因坡度影响水土的截留能力,分析F值可知,坡位对土壤性状影响大小为:土壤含水量>土层厚度>土壤容重>有机质含量。土壤含水量为差异最大的生态因子,使不同坡位上构树幼苗种群处于不同干旱胁迫生境中。

        表 1  种群坡度及土壤性状

        Table 1.  Slope position and soil properties

        坡位
        Slope position
        坡度
        Slope /˚
        土层厚度
        Soil thickness/cm
        土壤容重
        Soil bulk density/(g·cm–3)
        土壤含水量
        Soil water content/%
        有机质含量
        Organic matter content /%
        坡上Uphill35.00±3.64a7.21±1.33d1.85±0.25a21.14±1.24c1.02±0.24c
        坡中Middle25.00±2.51b13.65±2.67c1.68±0.14b32.53±1.98bc1.83±0.42b
        坡下Downhill15.00±1.32c34.67±10.49a1.47±0.03c39.26±3.92b2.52±0.32a
        坡底Flat5.00±1.22d22.62±4.35b1.46±0.42c45.66±1.37a2.63±0.17a
        F32.33724.6318.62328.2747.236
        P<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001
          注:同列不同小写字母表示坡位间的差异显著(P<0.05)。表中数值为平均值±标准差。下表同
          Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant differences in slope position (P<0.05). The values in the table are average±standard deviation. The same as below.
      • 坡位对构树幼树种群面积有显著影响(P<0.05),对种群中一年生苗、幼树和成年树植株比例有极显著影响(P<0.01)(见表2)。构树的种群面积、种群密度随坡位从高到低逐步增加,坡底种群面积和种群密度最大。坡底种群面积为坡上、坡中、坡下的8.24倍、5.06和1.48倍,密度分别为坡上、坡中和坡下的3.57倍、1.89倍和1.28倍。由F值可见,坡位对种群密度影响大于种群面积。

        表 2  坡位对种群特征的影响

        Table 2.  Effects of slope position on population area, population density and age structure

        坡位
        Slope position
        种群面积
        Population area/m2
        种群密度
        Population density/
        (plant·m–2)
        年龄结构 Age structure/%
        一年生苗
        One-year seedling
        幼苗
        Seedling
        幼树
        Youth tree
        成年树
        Mature tree
        坡上Uphill4.21±0.37d2.33±0.33d6.52±3.14d25.52±7.03b34.61±9.32a33.35±6.32b
        坡中Middle6.86±1.68c4.35±1.33c8.37±2.26c26.35±6.35b26.89±7.87b38.39±9.17a
        坡下Downhill23.38±9.67b6.42±1.67b13.64±3.41b32.66±2.68a26.32±6.32b27.38±6.28c
        坡底Flat34.68±11.27a8.24±1.33a40.38±6.52a25.27±4.05b13.62±4.34c20.73±4.08d
        F26.54142.61248.1774.27416.3748.315
        P<0.001<0.001<0.0010.031<0.001<0.001

        随坡位降低,一年生苗的比例显著增加,幼树和成年树的比例显著降低(P<0.05)。坡下幼苗比例显著高于其他坡位,而坡上、坡中和坡底间差异较小。坡底一年生苗比例最大,坡下幼苗比例最大。坡位对年龄结构有显著影响,坡上和坡中种群表现出衰退型特点,坡下种群相对稳定,坡底种群为增长型。坡位对年龄结构影响大小为一年生苗>幼树>成年树>幼苗。

      • 坡位对一年生苗、幼苗、幼树及成年树植株的株高均有极显著影响(P<0.01)(见表3),随坡位降低各龄构树的株高均逐步增加。坡位对株高影响随植株年龄增大而增大,坡底一年生苗、幼苗、幼树及成年树构树株高分别是坡上、中、下的2.17倍、1.87倍、1.25倍,2.68倍、1.85倍、1.34倍,1.86倍、1.68倍、1.08倍和2.64倍、2.14倍、1.09倍。可见坡位对一年生苗株高影响较小,对幼苗和成年树构树株高影响较大。

        表 3  坡位对个体大小的影响

        Table 3.  Effect of slope position on individual size

        坡位
        Slope position
        株高 Plant height/cm地径 Stem diameter /cm
        一年生苗
        One-year
        seedling
        幼苗
        Seedling
        幼树
        Youth tree
        成年树
        Mature tree
        一年生苗
        One-year
        seedling
        幼苗
        Seedling
        幼树
        Youth tree
        成年树
        Mature tree
        坡上Uphill9.71±1.04d15.33±3.12d70.75±10.11d81.68±20.31d0.28±0.0b0.66±0.09d3.21±0.26c5.24±0.12c
        坡中Middle11.27±1.88c22.21±6.21c78.46±9.63c100.37±26.41c0.30±0.0b1.07±0.47c3.68±0.31b6.12±1.11b
        坡下Downhill16.86±2.11b30.62±9.24b121.32±24.18b198.42±41.62b0.29±0.0b2.09±1.02a4.42±0.21a6.96±1.40a
        坡底Flat21.12±6.12a41.09±8.17a132.04±35.07a215.24±37.85a0.45±0.16a1.63±1.21b3.57±0.49b5.97±0.51b
        F37.28543.52757.81881.1244.24615.8574.8174.121
        P<0.001<0.001<0.001<0.0010.039<0.0010.0220.044

        坡位对一年生苗、幼苗、幼树及成年树的地径均有显著影响(P<0.05),对幼苗地径的影响最大,对幼树影响次之,对成年树影响最小(表3)。坡上各龄植株的地径显著低于其他坡位,坡下幼苗、幼树及成年树的地径均为最大。坡底一年生苗地径显著高于其他地形,而坡上、中、下间无显著差异。坡上与坡底植株地径随树龄增加差异逐渐缩小。坡位对地径影响大小为幼苗>幼树>一年生苗>成年树。比较F值可知,坡位对株高的影响大于地径。

      • 坡位对幼树和成年树的雌雄性比有极显著影响(P<0.01),性比随坡位降低显著增加(P<0.05)(表4)。坡上和坡中的幼树和成年树的雌雄性比均小于1,雌株数显著小于雄株数。坡上幼树和成年树的性比差异较小,坡中幼树的性比显著大于成年树,坡下和坡底幼树和成年树的雌雄性比均大于1。不同坡位幼树、成年树雌雄性比的差异表明,高坡位雄株比例大,其抗旱性强于雌株,而低坡位雌株对空间等其他资源竞争力高于雌株。

        表 4  坡位对种群性比与分布系数的影响

        Table 4.  Effects of slope position on sex ratio and distribution coefficient of population

        坡位
        Slope position
        性比 Sex ratio(♀:♂)分布系数 Distribution coefficient
        幼树
        Youth tree
        成年树
        Mature tree
        一年生苗
        One-year seedling
        幼苗
        Seedling
        幼树 Youth tree成年树 Mature tree
        坡上 Uphill0.25±0.04d0.27±0.09d1.63±1.42c1.23±0.09c1.53±0.04b1.51±0.04a1.04±0.06a1.04±0.06a
        坡中 Middle0.46±0.12c0.35±0.13c4.62±1.25b2.08±0.47b1.56±0.05b1.42±0.05a1.02±0.04a1.02±0.04a
        坡下 Downhill1.32±0.07b3.42±1.33b5.77±1.05a3.19±1.02a2.42±0.18a1.12±0.18b0.55±0.31b1.05±0.31a
        坡底 Flat2.78±0.82a5.24±1.67a6.15±1.44a3.24±1.21a2.57±0.23a1.08±0.23b0.27±0.24b0.97±0.24a
        F27.62432.41616.7245.2384.2433.8345.1212.121
        P<0.001<0.001<0.0010.0170.0420.0460.0260.768
      • 坡位对一年生苗、幼苗和幼树的分布系数有显著影响(P<0.05)(见表4),对成年雌株Cx有显著影响,对雄株无影响。一年生苗、幼苗和幼树的Cx随年龄增加逐渐降低。4个坡位上,随树龄增加Cx均表现为下降,表明种群发展过程中,每个阶段都有各龄植株死亡。

        一年生苗和幼苗树Cx均大于1,且随坡位降低而增加,坡位越低一年生苗和幼苗树越呈集群分布。幼树和成年树Cx表现出显著的性别差异,幼树雌株Cx随坡位降低而增加,雄株Cx则下降;成年雌株随坡位降低Cx降低,而雄株Cx则无变化。随树龄增加分布系数逐步下降,成年树时分布系数近于1或0,由集群分布逐步变为随机分布或均匀分布。成年树雌株随坡位降低呈均匀分布,坡位对成年树雄株Cx影响较小且接近于随机分布。坡位对分布系数影响大小为一年生苗>幼苗>成年树雌株>幼树雌株>幼树雄株>成年树雄株。

      • 木本+草本的植被恢复方式,可增加坡面物种丰富度和群落稳定性[19],故边坡草坪中出现次生构树,对边坡植被恢复及固土功能具有指示意义。坡位是影响土壤养分物质转运和分配的主要因素[20],水分和养分纵向流动,集中于相对较低的坡位,使不同坡位植物遭遇的干旱度和贫瘠度不同。构树根系发达、叶有缺刻且被绒毛、具有旱生植物叶片解剖特征[8, 11],种子散布能力强且可在光照和30 ℃相对高温下萌发[21],故能在3个坡向的4个坡位的草坪上形成次生构树种群。

        有研究认为土壤性状是决定立地条件的第一因子,坡位是第二因子[22]。保持足够水分是种子萌发的基本要求,因高坡位的坡度大水分不易留持,而低坡位具有较多更易持水的土壤细颗粒,使得土壤水分随坡位降低而增加,使不同坡位种群出生率和存活率不同,直接表现为种群年龄结构的差异,坡上和坡中种群年龄结构为衰退型而坡底为增长型。随坡位降低坡度减小而土壤性状变好,故坡位越低次生构树种群面积和种群密度显著增加。本文中土壤含水量仅21.14%的坡上仍有幼苗萌发且存活,说明构树种子具有极高的水分利用率,幼苗具有极强的耐旱性,可利用有限降雨量进行发芽和生长。

        个体大小反映植物对环境条件的适应能力和应对策略,也反映环境条件对植物生长发育的影响程度[23]。低坡位土壤养分积累增加和有效性提高[24-25],利于满足植物生长对养分的需要,各龄构树株高和地径随坡位降低而增加,坡位对株高影响大于地径。异速生长是植物适应环境、提高生态幅和耐受性的重要方式[26-27],坡底土壤含量最大而株高最高,坡下土层厚度最厚而地径最大,坡位和坡度影响了土壤理化性质,进而引起构树生物量权衡与分配的适应方式的差异[28],关于构树对坡位的生长策略与适应机理待于研究。

        雌雄个体在构件性状、生理特征及资源利用等方面存在性别差异[13],雌雄个体对环境胁迫的耐受性和适应能力不同[13, 15],常引起种群性比失衡。诸多研究表明雄株具有更强的抗性基础,胁迫生境下雄株存活率大于雌株[14-17]。幼树和成年树构树性比随坡位降低而显著增加,条件恶劣的坡上和坡中性比低于1,雄株抗逆性显著大于雌株。而条件良好的坡下和平地性比大于1,雄株对资源的竞争力小于而死亡率大于雌株。坡上中、幼树和成年树的性比差异较小,而坡中、坡下和平地中幼树性比与成年树性别有明显差异,表明性比不仅受生境条件影响,树龄也是影响性比的主要因素,故研究雌雄异株植物抗性的性别差异时,要考虑植株年龄或发育阶段对抗性的影响。

        在全球及区域尺度上,气候带是决定植被分布格局主要因素[29],在景观及更小尺度上,非地带性因素是植被分布格局的主导因素[16, 30]。坡位显著影响构树的分布格局,坡位越低一年生苗和幼苗植株越呈集群分布,随年龄增大由集群分布逐步变为随机分布或均匀分布,表明种群发展过程中,各龄植株均有死亡。雌雄株抗性差异导致的性比失衡,随坡位降低幼树和成年树树构树分布格局性别差异越显著,幼树雌株倾向集群分布,成年树雌株趋向均匀分布,而幼树和成年树雄株倾向随机分布。

        雌雄个体对环境因子响应的性二态性和适合度,决定着种群结构、空间分布和演变动态[31],坡位对雌雄性比与分布系数的影响,实质是雌雄株对生境资源适应性和性间竞争的结果。本试验中,次生种群中雄株幼树对资源缺乏具有更高的耐受性,而雌株幼树对资源具有更强的竞争性,符合在湿润和养分充足生境中性比偏雌性,而在干旱和贫瘠的生境中偏雄性的结果[32-33]。但随着性间竞争导致性比失衡后,性内竞争逐步加强,种群空间格局将进一步发生变化。构树大树种群中,雌株与雌株的距离显著大于雄株与雄株的距离,雌株与雄株的距离极显著大于雄株与雄株的距离[34],表明雄株大树分布系数、密度与存留率大于雌株,雄株大树对资源竞争力又大于雌株。可见雌雄异株植物性比及空间分布格局,不仅与雌雄株适应性和抗性差异有关,同时受植株年龄及性间或性内竞争的影响。

      • 1)4个坡位均可形成构树次生种群,坡位越低土壤性状越好,构树种群面积和种群密度越大。

        2)坡位对次生构树种群的年龄结构、性比和空间格局有显著影响(P<0.05),随坡位降低年龄结构由衰退型转变为增长型,性比由偏雄性转为偏雌性,幼树越呈集群分布。

        3)坡位对个体大小有显著影响(P<0.05),雄株对生境胁迫耐受性强于雌株,雌株对资源竞争力强于雄株。

        4)构树可形成与边坡生境相适应的构树种群特征,适合在裸露边坡治理中推广与应用。

    参考文献 (34)

    目录

      /

      返回文章
      返回