秦巴山地两种冷杉种实特性研究与秦岭冷杉濒危原因探讨

论文摘要

球果和种子是物种繁殖系统的最重要组分,处于强大的选择压力下,有很大的生态适应性。他们同时也受到较强的遗传控制,最具有区分和比较的意义。巴山冷杉的分布区包围着秦岭冷杉分布区,前者是一个正常的种群,后者却处在濒危的边缘。本研究在秦岭中段南坡和神农架北坡采集秦岭冷杉和巴山冷杉球果,测量和比较他们的球果和种子的结实特征;利用发芽试验,研究和分析两种冷杉在不同条件下的萌发特性;选择巴山冷杉群落设置样地和种子收集器,研究其种子雨并与秦岭冷杉的种子扩散特性进行比较;通过人工加速老化试验,探讨两种冷杉种子的劣变过程;利用播种试验和幼苗生长监测,研究秦岭冷杉野外幼苗的生态适应性。通过上述研究,首次揭示了种群命运截然不同的这两种冷杉在种实特性、更新特点等方面的异同,为了解秦巴山地优势针叶植被巴山冷杉林的更新策略、指导生产实践中科学选择母树和合理调拨种子提供了理论与实践依据。同时也为探讨秦岭冷杉濒危的繁殖原因、寻求该濒危种的复壮途径奠定了基础。本研究获得的主要结果有;1.两种冷杉种间、群体间、植株间结实特性差异明显,秦岭冷杉结实率（110.1个/株）明显低于巴山冷杉（201.6个/株）。秦岭冷杉核心区（秦岭地区）出种量较高,种子较大,种子的败育率高。秦岭冷杉结实量、成龄母树结实个体的比率随海拔升高而减少,低海拔的秦岭冷杉生殖生长好于高海拔处。巴山冷杉球果大小、单果出种量和种子质量在不同海拔高度以及同一海拔内都存在着显著差异,低海拔的巴山冷杉生殖生长高于低海拔。2.两种冷杉球果和种子的形态指标在群体间、个体间和个体内均有显著差异。巴山冷杉的种群间差异要大于秦岭冷杉。秦岭冷杉球果和种子形态特征变化约85%的变异来自地区内个体间和个体内,说明受遗传因素控制显著。低海拔处秦岭冷杉球果长、球果宽、球果重量、饱满度大于高海拔区,核心区的要好于边缘区,人工林优于天然林。巴山冷杉球果和种子形态特征在其分布区内存在垂直变异,海拔对巴山冷杉球果和种子形态特征的影响很大,高海拔区的种子形态好于低海拔。秦岭冷杉种子饱满度（25.7%）低于巴山冷杉（57.9%）。3.两种冷杉的种子雨扩散表现出一定的空间格局。巴山冷杉落雨过程中主要依靠重力和风力的共同作用进行扩散,对种子的后扩散和将来幼苗的萌发和更新格局产生一定的影响,在很大的程度上决定着种群未来的分布格局。秦岭冷杉种子较大,种子雨扩散不远,大部分种子都散布在母体周围,种子散布前期呈明显的聚集分布。在种子散布末期,散布量减少,种子因母树的分布而趋向于随机分布。秦岭冷杉种子雨散布距离（大部分集中在6m内）不及巴山冷杉远（88%的雨量集中在12m内）。4.两种冷杉种子之间的发芽率相差很大,秦岭冷杉发芽率（28%）远远低于巴山冷杉（80%）。同等条件下,巴山冷杉种子萌发率约三倍于秦岭冷杉种子。进一步说明同一属的两种植物,一种成为濒危物种,一种却有很大的种群,其中一个很重要的因素就是它们种子的生命力不一样。5.秦岭冷杉种子具浅休眠,在实验室最适环境中,经典的冷层积方法和适当的物理化学方法处理可以打破休眠,在萌发之前最好先浸泡种子3-5d,然后与湿沙1;3混合后,在1-5℃温度下进行层积处理,是提高种子的发芽率和发芽速率的最佳方法。核心区种子萌发率（38.1%）显著高于边缘区（13.8%）,质量好于边缘区,表明核心区秦岭冷杉具有较优良的繁殖生物学特性。6.老化处理影响到两种冷杉种子的含水量和生活力。不同老化条件种子含水量反应不同。高温高湿条件会引发两种冷杉种子的快速老化,活力水平随着老化时间的延长而降低,40℃/100%RH处理6d种子基本丧失活力。7.天然生境下秦岭冷杉平均出苗率只有16.9%,不及实验室发芽率的一半（36%）。海拔、光照、苗床类型、埋藏深度和种子来源对秦岭冷杉的种子萌发、幼苗存活和幼苗生长率都有不同程度的影响,所以生产上秦岭冷杉的复壮一定要遵循适地适树（适种源）的原则。出苗率、幼苗保存率低可能是秦岭冷杉面临濒危的原因之一。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 引言
• 1.1 研究的意义及必要性
• 1.2 林木种实特性的研究现状
• 1.2.1 种子的最佳萌发条件及其生态适应性
• 1.2.2 种子萌发机理与解除休眠途径
• 1.2.3 种实的时空差异性与繁殖的有效性
• 1.2.4 种实形态指标的遗传变异性
• 1.2.5 种实形态指标的生态可塑性
• 1.2.6 种子雨时空格局对群落组成和结构的影响
• 1.3 濒危植物的概念与研究现状
• 1.3.1 濒危植物的概念及濒危等级和标准
• 1.3.2 植物濒危现状的评估
• 1.3.3 植物的濒危机制与保护对策研究
• 1.3.4 濒危植物保护生物学研究中的种子生理问题
• 1.4 研究目的
• 2. 研究对象与自然概况
• 2.1 自然概况
• 2.1.1 秦巴山地
• 2.1.2 天华山自然保护区
• 2.1.3 神农架自然保护区
• 2.2 研究对象
• 2.2.1 秦岭冷杉
• 2.2.2 巴山冷杉
• 3. 技术路线与研究方法
• 3.1 研究思路与技术路线
• 3.2 主要研究方法
• 3.2.1 资料收集和整理
• 3.2.2 两种冷杉结实特性的研究
• 3.2.3 两种冷杉球果与种子的形态变异
• 3.2.4 神农架巴山冷杉种群种子雨的时空格局
• 3.2.5 两种冷杉萌发特性的研究
• 3.2.6 两种冷杉种子老化试验
• 3.2.7 秦岭冷杉幼苗野外适应性研究
• 4. 两种冷杉的结实特性
• 4.1 两种冷杉的结实特性
• 4.1.1 秦岭冷杉结实特性
• 4.1.2 巴山冷杉结实特性
• 4.2 两种冷杉的球果特征
• 4.2.1 秦岭冷杉的球果特征
• 4.2.2 巴山冷杉的球果特征
• 4.3 两种冷杉的种子特征
• 4.3.1 秦岭冷杉的种子特征
• 4.3.2 巴山冷杉的种子特征
• 4.4 讨论
• 5. 两种冷杉球果与种子的形态变异
• 5.1 秦岭冷杉球果和种子形态指标的变异
• 5.1.1 秦岭地区球果和种子性状与海拔的相关性
• 5.1.2 神农架地区球果和种子性状不同海拔的两个种群间的变异
• 5.1.3 秦岭与神农架两地间球果和种子形态特征变异分析
• 5.1.4 神农架地区人工林与天然林的球果和种子形态变异比较
• 5.2 巴山冷杉球果和种子形态指标的分析
• 5.2.1 巴山冷杉球果和种子性状的3个种群间的变异
• 5.2.2 巴山冷杉球果和种子性状变异来源
• 5.2.3 巴山冷杉球果和种子性状与海拔的相关分析
• 5.3 讨论
• 6. 巴山冷杉种群种子雨的时空格局
• 6.1 巴山冷杉种群种子雨的强度和组成
• 6.2 巴山冷杉种群种子雨的时间格局
• 6.3 巴山冷杉种群种子雨的空间格局
• 7. 两种冷杉的萌发特性
• 7.1 种子生活力测定结果
• 7.2 秦岭冷杉种子萌发特性
• 7.2.1 不同层积时间对萌发的影响
• 7.2.2 不同温度对秦岭冷杉种子萌发的影响
• 7.3 不同物理化学方法处理对秦岭冷杉种子萌发的影响
• 7.4 不同种源秦岭冷杉种子的萌发特性比较
• 7.5 秦岭冷杉与巴山冷杉种子萌发特性的比较
• 7.6 讨论
• 8. 两种冷杉种子老化试验
• 8.1 老化处理对种子含水量的影响
• 8.2 不同老化处理条件对种子活力指标的影响
• 8.2.1 老化处理对巴山冷杉种子活力的影响
• 8.2.2 老化处理对秦岭冷杉种子活力的影响
• 8.3 不同老化处理时间对种子活力指标的影响
• 8.3.1 不同老化时间对巴山冷杉种子活力的影响
• 8.3.2 不同老化时间对秦岭冷杉种子活力的影响
• 8.4 讨论
• 9. 秦岭冷杉幼苗野外适应性
• 9.1 不同处理、不同种源出苗率的变化
• 9.1.1 海拔和光照对秦岭冷杉出苗率的影响
• 9.1.2 苗床类型对秦岭冷杉出苗率的影响
• 9.1.3 覆土厚度对秦岭冷杉出苗率的影响
• 9.1.4 种子预处理对秦岭冷杉最大出苗率的影响
• 9.1.5 不同种源对秦岭冷杉最大出苗率的影响
• 9.2 不同环境对秦岭冷杉幼苗存活的影响
• 9.2.1 秦岭冷杉幼苗存活随海拔的变化
• 9.2.2 光照条件对秦岭冷杉幼苗存活的影响
• 9.2.3 苗床类型对秦岭冷杉幼苗存活的影响
• 9.3 不同处理、不同种源对幼苗月平均生长率的影响
• 9.3.1 秦岭冷杉幼苗月平均生长率随海拔和光照的变化
• 9.3.2 覆土厚度对秦岭冷杉幼苗月平均生长率的影响
• 9.3.3 苗床类型对秦岭冷杉幼苗月平均生长率的影响
• 9.3.4 种子预处理对秦岭冷杉幼苗月平均生长率的影响
• 9.3.5 秦岭冷杉幼苗月平均生长率在种源间的变化
• 9.4 讨论
• 10. 秦岭冷杉濒危原因探讨
• 10.1 秦岭冷杉种群衰退的种实特性原因
• 10.2 秦岭冷杉致濒因素的综合分析
• 11. 结论与建议
• 11.1 结论
• 11.2 建议
• 参考文献
• 成果目录
• 导师简介
• 致谢