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    2010年, 第10期
    刊出日期:2010-10-01

    甘肃省玛曲县高寒草甸景观。张杰琦等在此研究了氮素添加对物种丰富度及其与地上生产力关系的影响(本期1125–1131页)。(贾鹏摄)

      
    研究论文
    氮素添加对青藏高原高寒草甸植物群落物种丰富度及其与地上生产力关系的影响
    张杰琦, 李奇, 任正炜, 杨雪, 王刚
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1125-1131.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.001
    摘要 ( 2506 )   全文 ( 8 )   PDF (324KB) ( 2716 )   知识图谱   收藏
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    植物种群对有限资源的竞争是决定植物群落物种组成、多样性和生产力等群落结构和功能的主要因素。该文以青藏高原高寒草甸为研究对象, 研究了短期内不同水平的氮素添加对高寒草甸植物群落的影响。结果表明: 1)氮素添加提高了土壤中NO3--N等可利用资源的含量, 增加了植物群落植被的盖度, 减小了植被的透光率, 随着施氮量的增加, 群落中物种丰富度显著降低(p < 0.001); 2)氮素添加显著改变了植物群落的地上生产力(p < 0.05), 随着施氮量的增加, 地上生产力呈先增加后降低的变化趋势, 各功能群中禾草生物量显著增加, 而杂类草和豆科植物生物量随施氮量的增加逐渐减少; 3)物种多样性与植被透光率呈线性正相关(p < 0.05); 地上生产力与土壤NO3--N含量呈线性正相关(p < 0.05); 物种丰富度与地上生产力之间呈负相关关系。这说明短期内氮素添加通过改变土壤中NO3--N等可利用资源的含量而对植物群落物种组成和地上生产力产生影响。

    内蒙古锡林河流域植被退化的格局及驱动力分析
    姜晔, 毕晓丽, 黄建辉, 白永飞
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1132-1141.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.002
    摘要 ( 2554 )   全文 ( 3 )   PDF (491KB) ( 2174 )   知识图谱   收藏
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    草地退化是中国北方草原面临的主要生态问题。该文以1984和2004年草原植被群落调查数据为主要依据, 以优势种、建群种和群落类型及其比例的变化作为主要指标, 并与20世纪80年代的植被类型图比较, 分析了内蒙古锡林河流域草地的退化趋势及其空间分布。根据流域内草地退化的实际情况, 将其分为未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5种退化类型。另外, 根据近20年前后草地植被变化的实际情况, 又划分了恢复和盐化两个类型。结果表明: 草地退化呈现明显的空间分布, 以锡林河为标志, 总体上从上游到下游退化程度逐渐加剧, 表现为浑善达克沙地进入锡林河的部分及沿河地区为重度退化, 锡林浩特市以北的区域, 尤其是流域的西北部, 已经达到了极度退化; 流域中部的白音锡勒牧场主要是中度退化; 轻度退化则均匀地分布于整个流域; 未退化类型多分布于锡林河的西部, 锡林河中下游地区由于农田退耕、草地围封出现了一定程度的恢复; 锡林浩特市以北沿锡林河植被的盐化程度较重。不同的植被类型退化程度也不同, 沙地灌丛植被轻度退化比例较高, 占植被的43%; 羊茅(Festuca ovina)草原和榆树(Ulmus pumila)疏林沙地中度退化草地的比重较高, 超过50%; 贝加尔针茅(Stipa baicalensis)草原和无芒雀麦(Bromus inermis)杂类草草甸的重度退化面积达50%以上; 极度退化比例较大的有克氏针茅(S. krylovii)草原和小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛化草原。对于羊草(Leymus chinensis)草原, 以轻度和中度退化为主。导致不同区域和不同植被类型草地退化的原因也不尽相同, 从近20年的时间尺度来看, 过度放牧、不合理的居民点布局, 以及道路等是草地退化的主要人为驱动因子。研究结果还显示, 仅以生物量的变化来划分草地退化存在一定的局限性, 因此, 该文以群落优势种和建群种来表征草地的退化类型更具有客观性和实际的应用价值。

    伊犁河谷山地植物群落物种多样性分布格局及环境解释
    徐远杰, 陈亚宁, 李卫红, 付爱红, 马晓东, 桂东伟, 陈亚鹏
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1142-1154.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.003
    摘要 ( 3639 )   全文 ( 7 )   PDF (538KB) ( 5097 )   知识图谱   收藏
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    结合对新疆伊犁河两岸科古琴山南坡(河谷北坡)和乌孙山北坡(河谷南坡) 94个样地的调查资料, 采用DCCA (detrended canonical correspondence analysis)排序法, 分析了物种多样性指数与环境因子之间的关系, 运用广义可加模型拟合植物群落总体多样性指数对海拔梯度的响应曲线, 探讨了伊犁河谷山地植物群落物种多样性的垂直分布格局。结果表明: 在调查的94个样地中, 共出现259种植物, 其中, 草本植物的种类极其丰富, 多达235种, 木本植物的种类极其有限; 垂直结构完整的植物群落具有较高的多样性指数; 河谷北坡植物群落物种多样性的分布格局受海拔、坡度、坡向以及土壤全氮、全钾、有机质、含水量等环境因子的影响较大, 而在河谷南坡, 物种多样性分布格局主要受坡度、海拔、有效磷含量和土壤含水量等环境因子的影响; 在河谷北坡, 植物群落的Patrick丰富度指数与Shannon-Wiener指数与海拔呈明显的双峰曲线关系, Simpson指数与Pielou均匀度指数呈不对称的单峰格局, 而河谷南坡的物种多样性指数随海拔均呈双峰格局, 尽管Patrick丰富度指数不甚明显。山地植物群落物种多样性的垂直分布格局是由海拔为主的多种环境因子综合作用的结果。

    降雨格局变化对内蒙古典型草原优势种大针茅幼苗的影响
    周双喜, 吴冬秀, 张琳, 施慧秋
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1155-1164.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.004
    摘要 ( 2341 )   全文 ( 1 )   PDF (429KB) ( 2763 )   知识图谱   收藏
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    大针茅(Stipa grandis)是内蒙古草原的优势物种, 研究其幼苗在不同降雨格局下的响应特征, 可以为进一步研究降雨格局变化下内蒙古典型草原的响应特征提供科学依据。在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站, 利用开顶式生长室进行控制试验模拟降雨格局变化, 研究了大针茅幼苗对总降雨量和降雨间隔时间变化的响应。结果表明: 1)总降雨量增加50%使大针茅幼苗生长季末的地上生物量平均增加23% (p < 0.05), 而降雨间隔时间由5天增长为15天使地上生物量平均增加48.8% (p < 0.001)。2)总降雨量对大针茅幼苗的地下生物量没有显著影响; 而在低降雨量条件下, 降雨间隔时间增长使地下生物量增加56.2% (p < 0.001), 在高降雨量条件下作用不显著。3)总降雨量和降雨间隔时间对根冠比的效应都依赖于对方水平的高低, 总降雨量增大只在较长降雨间隔条件下使根冠比发生改变(-28.4%, p < 0.05), 降雨间隔时间增长只在高降雨量条件下使根冠比发生改变(-28.8%, p < 0.05)。4)处理期间, 在处理时间分别为30天和45天时, 大针茅幼苗地上生物量、地下生物量和总生物量的差异都主要取决于总降雨量; 而在处理时间为75天时, 其差异则都主要取决于降雨间隔时间。该研究得到以下主要结论: 1)降雨间隔时间与总降雨量一样, 是影响大针茅幼苗生长的关键因素之一。2)总降雨量对大针茅幼苗生长的效应与降雨间隔时间的长短紧密相关。3)降雨格局对大针茅幼苗生长的影响机制随着幼苗的生长期不同而改变。

    大兴安岭冻土湿地植物群落结构的环境梯度分析
    孙菊, 李秀珍, 王宪伟, 吕久俊, 李宗梅, 胡远满
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1165-1173.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.005
    摘要 ( 2554 )   全文 ( 1 )   PDF (404KB) ( 2218 )   知识图谱   收藏
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    采用除趋势典范对应分析法(DCCA), 对大兴安岭24个冻土湿地植物群落进行排序, 对划分出的3个不同类型多年冻土区的湿地植物群落的物种多样性, 以及生活型和水分生态型等生态特征进行了环境梯度分析。结果表明: 随着纬度的降低, 年平均气温和年平均日照时间逐渐增大, 年平均降水量和年平均湿度逐渐减小, 调查的24个冻土湿地可划分为3组。从大片多年冻土区到大片-岛状多年冻土区, 再到稀疏岛状多年冻土区, 灌木多样性逐渐减小(p < 0.05), 草本植物多样性逐渐增加(p < 0.05); 中生植物种类所占比例分别为38.5%、55.9%和64.4%, 沼生植物的重要值逐渐减小(p < 0.05), 中生和旱生植物的重要值逐渐增大(p < 0.05), 表明冻土湿地的土壤水分条件逐渐中生化, 甚至出现旱生化趋势。地面芽植物在3个多年冻土区的湿地植物群落中始终占优势地位, 高位芽和地下芽植物次之, 反映了该区冬季漫长、严寒而潮湿, 夏季较短的气候特征。大片-岛状多年冻土区作为大片多年冻土区和稀疏岛状多年冻土区的过渡区, 其湿地植物群落的物种多样性和生态特征与稀疏岛状多年冻土区更相近。

    温度增高、CO2浓度升高、施氮对蒙古栎幼苗非结构碳水化合物积累及其分配的综合影响
    毛子军, 贾桂梅, 刘林馨, 赵甍
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1174-1184.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.006
    摘要 ( 2232 )   全文 ( 1 )   PDF (1051KB) ( 2362 )   知识图谱   收藏
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    蒙古栎(Quercus mongolica)是中国东北地区天然次生林重要组成树种, 研究该树种幼苗有机碳积累及碳库容对未来气候变化的响应, 可为预测未来气候变暖情景下蒙古栎林的天然更新及幼苗的培育提供科学参考。该文旨在探讨CO2浓度和温度升高综合作用对蒙古栎幼苗非结构性碳水化合物(NSC)积累及其分配的影响。实验环境条件用人工气候箱控制, 控制条件如下: 1) CO2浓度倍增(700 μmol·mol-1), 温度升高4 ℃处理(HCHT); 2) CO2浓度正常(400 μmol·mol-1), 温度升高4 ℃处理(HT); 3) CO2浓度和温度均正常, 即对照组(CK); 每个气候箱幼苗分别在3种氮素水平下生长: N2 (15 mmol·L-1, 高氮), N1 (7.5 mmol·L-1, 正常供氮)和N0 (不施氮), 一共为9个处理。研究结果表明, 1) HCHT共同作用对NSC积累无促进作用, 但改变了植物各器官中NSC的分配比例, 叶片中可溶性糖和淀粉的积累明显增加, HCHT下N2水平有利于NSC的积累。2) HT明显影响了蒙古栎一年生幼苗NCS的积累和分配。在N2水平下, HT明显促进NSC的积累, 并增加了在主根中的分配比例。3)植株各器官可溶性糖含量的动态变化因处理不同而异。主根淀粉含量随时间逐渐增加, 而细根淀粉含量随时间逐渐减少。在未来气候变暖的情况下, 土壤中大量的氮供给, 可能将促进蒙古栎幼苗的生长、增加其碳库容和抵御不良环境的能力, 进而提高其天然更新潜力。

    川滇高山栎灌丛萌生过程中的营养元素供应动态
    朱万泽, 王三根, 郝云庆
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1185-1195.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.007
    摘要 ( 2331 )   全文 ( 3 )   PDF (335KB) ( 1794 )   知识图谱   收藏
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    萌生更新是森林更新的重要方式, 是硬叶栎林受到干扰后植被恢复的主要机制。以位于青藏高原东南缘的川西折多山东坡川滇高山栎(Quercus aquifoliodes)灌丛为研究对象, 调查分析了砍伐后灌丛萌生过程中基株根系和萌株生物量动态、营养元素含量, 以及基株根系和土壤对萌株生长过程中的营养元素供应动态。结果表明, 川滇高山栎灌丛平均地上和地下生物量分别为(11.25 ± 0.92) t·hm-2和(34.85 ± 2.02) t·hm-2, 具有较大的根冠比(3.10:1); 萌生过程中, 萌株生物量呈线性增加趋势, 以灌丛活细根生物量变化为最大, 其次是活中根和活粗根, 树桩和根蔸生物量变化最小; 萌生过程中, 灌丛细根和中根N、P含量表现为先增加、后降低的变化趋势, 萌生初期树桩、粗根和根蔸中N和K的含量明显下降, 根蔸中Ca含量略有下降, 而P没有明显下降, 根系Mg含量变化幅度较大, 灌丛地下根系储存了较多的营养元素; 土壤、树桩、粗根和根蔸是川滇高山栎灌丛砍伐后0-120天萌生生长的主要营养来源, 砍伐后60天, 萌株生长所需的营养除K元素主要来源于根系外, 其余营养元素主要来源于土壤; 在砍伐后60-120天, 基株根系对萌株生长所需的N、K和Ca贡献较大, 而对P和Mg的贡献较小; 在砍伐后120-180天, 根系除K元素对萌生生长还保持较大的贡献外, 对其余营养元素的贡献均较小。高山栎林管理要注重加强地下根系的保护。

    高大气CO2浓度下氮素对小麦叶片光能利用的影响
    张绪成, 于显枫, 高世铭
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1196-1203.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.008
    摘要 ( 2198 )   全文 ( 0 )   PDF (293KB) ( 2320 )   知识图谱   收藏
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    关于氮素对高大气CO2浓度下C3植物光合作用适应现象的调节机理已有较为深入的研究, 但对其光合作用适应现象的光合能量转化和分配机制缺乏系统分析。该文以大气CO2浓度和施氮量为处理手段, 通过测定小麦(Triticum aestivum)抽穗期叶片的光合作用-胞间CO2浓度响应曲线以及荧光动力学参数来测算光合电子传递速率和分配去向, 研究了长期高大气CO2浓度下小麦叶片光合电子传递和分配对施氮量的响应。结果表明, 与正常大气CO2浓度处理相比, 高大气CO2浓度下小麦叶片较多的激发能以热量的形式耗散, 增施氮素可使更多的激发能向光化学反应方向的分配, 降低光合能量的热耗散速率; 大气CO2浓度升高后小麦叶片光化学淬灭系数无明显变化, 高氮叶片的非光化学猝灭降低而低氮叶片明显升高, 施氮促进PSII反应中心的开放比例, 降低光能的热耗散; 高大气CO2浓度下高氮叶片通过PSII反应中心的光合电子传递速率(JF)较高, 而且参与光呼吸的非环式电子流速率(J0)显著降低, 较正常大气CO2浓度处理的高氮叶片下降了88.40%, 光合速率增加46.47%; 高大气CO2浓度下小麦叶片JF-J0升高而J0/JF显著下降, 光呼吸耗能被抑制, 更多的光合电子分配至光合还原过程。因此, 大气CO2浓度增高条件下, 小麦叶片激发能的热耗散速率增加, 但增施氮素后小麦叶片PSII反应中心开放比例提高, 光化学速率增加, 进入PSII反应中心的电子流速率明显升高, 光呼吸作用被抑制, 光合电子较多地进入光化学过程, 这可能是高氮条件下光合作用适应性下调被缓解的一个原因。

    田间条件下海岛棉和陆地棉花铃期叶片光保护的机制
    张亚黎, 罗毅, 姚贺盛, 田景山, 罗宏海, 张旺锋
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1204-1212.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.009
    摘要 ( 2532 )   全文 ( 1 )   PDF (429KB) ( 1825 )   知识图谱   收藏
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    研究海岛棉(Gossypium barbadense)和陆地棉(G. hirsutum)两个棉花栽培种的光合作用特性, 探讨两个栽培种光合机构的光抑制以及防御保护机制, 以期为新疆棉花高光效品种选育和高产高效栽培实践提供理论基础。在新疆生态气候条件下, 系统测定了海岛棉和陆地棉的叶片运动、叶片接受光量子通量密度(PFD)、叶片温度、叶绿素荧光参数、气体交换参数和光呼吸速率的日变化。研究结果表明: 陆地棉叶片的“横向日性”较强而海岛棉较弱, 导致海岛棉叶片接受PFD较低, 但其叶片温度较高。海岛棉叶片的光合速率和气孔导度均显著低于陆地棉。在8:00-10:00 (北京时间, 下同)海岛棉叶片的光呼吸速率略低于陆地棉, 其余时间段海岛棉和陆地棉叶片的光呼吸速率相似。不同栽培种间, 叶片的最大光化学效率和实际光化学效率的日变化均无明显差异。除14:00-16:00以外, 海岛棉叶片的表观电子传递速率和光化学猝灭系数均显著低于陆地棉。8:00以后, 海岛棉叶片的非光化学猝灭显著高于陆地棉。因此, 在新疆生态气候条件下, 海岛棉和陆地棉叶片“横向日性”运动能力和气孔导度的差异导致叶片所处的光温环境不同, 同时造成海岛棉叶片的碳同化能力较低。为阻止光合电子传递链的过度还原, 减轻光合机构的光抑制, 陆地棉叶片主要通过光合机构的电子流途径耗散激发能, 而海岛棉叶片通过热耗散途径和相对较高的光呼吸能力来耗散激发能。

    白刺对不同浓度混合盐碱胁迫的生理响应
    闫永庆, 刘兴亮, 王崑, 樊金萍, 石溪婵
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1213-1219.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.010
    摘要 ( 2475 )   全文 ( 1 )   PDF (319KB) ( 2000 )   知识图谱   收藏
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    为研究白刺(Nitratia tangutorum)对盐碱生境的适应能力, 对二年生白刺实生苗进行了20组不同盐、碱浓度的胁迫处理。研究结果表明: 随着盐、碱浓度加大, 白刺叶片质膜所受伤害逐渐增加, 在300 mmol·L-1盐浓度下, 白刺膜透性大幅度增加, 电解质大量外渗, 质膜的选择透过性遭到破坏; 丙二醛作为膜脂过氧化的产物, 它的变化规律与质膜透性的变化规律相一致, 两者呈极显著正相关(r = 0.796); 白刺叶片中的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性随着盐胁迫浓度和pH的增加而有不同程度的升高, 增强了清除细胞内活性氧的能力, 对膜系统起到了一定的保护作用; 线性回归分析表明对白刺生长有重要影响的4个胁迫因素的重要性排序是盐浓度> pH > [HCO3-] > [CO32-]。综合各项指标, 盐浓度在300 mmol·L-1以下, pH小于10.59时, 白刺能够较好耐受, 具有较强的耐盐碱适应能力。

    镉胁迫对桂花生长和养分积累、分配与利用的影响
    吴福忠, 杨万勤, 张健, 周利强
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1220-1226.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.011
    摘要 ( 2371 )   全文 ( 1 )   PDF (313KB) ( 1996 )   知识图谱   收藏
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    桂花(Osmanthus fragrans var. thunbergii)是长江流域镉污染地区普遍栽植兼具绿化、观赏和净化环境等重要价值的园林树种之一。为了解镉胁迫条件下桂花生长适应特性, 采用盆栽试验研究了不同镉浓度处理下(CK: 0 mg·kg-1; I: 25 mg·kg-1; II: 50 mg·kg-1; III: 100 mg·kg-1; IV: 200 mg·kg-1)一个生长季节内一年生桂花生物量生产、生物量分配格局以及C、N、P积累、分配与利用特征。植物各器官生物量生产及C、N和P积累量均表现出随镉处理浓度的增加而降低的趋势, 较高浓度镉处理(II、III、IV)明显抑制了桂花的生物量生产、C、N和P的积累, 显著改变了生物量及其C、N和P积累量的分配格局, 但相对较低浓度镉处理(I)对桂花生物量生产以及C、N和P的积累与分配特征影响并不显著。一定浓度的镉胁迫处理(I、II、III)表现出提高桂花N的利用效率而降低P的利用效率的趋势, 但重度镉胁迫(IV)均降低了桂花N和P的利用效率。结果表明桂花具有一定的抗镉胁迫能力, 但较高程度的镉胁迫显著影响了桂花生长及养分格局。

    燃煤烟气脱硫废弃物对盐碱土的改良效应及对向日葵生长的影响
    王彬, 肖国举, 毛桂莲, 岳自慧, 许兴
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1227-1235.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.012
    摘要 ( 2016 )   全文 ( 2 )   PDF (449KB) ( 1867 )   知识图谱   收藏
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    采用大田和盆栽相结合的试验方法, 研究了施用燃煤烟气脱硫废弃物(简称脱硫废弃物)后对盐碱土壤的改良状况及对油用向日葵(Helianthus annuus) (油葵)生长的影响。试验地设在宁夏平罗西大滩碱化土壤上, 设置5个不同脱硫废弃物施用量: 0、11.25 × 103、22.50 × 103、33.75 × 103和45.00 × 103 kg·hm-2, 连续3年(2006-2008年)观测了土壤pH值、全盐含量及油葵根系的长度与体积、叶片细胞膜透性和抗氧化保护酶系统。试验数据显示, 施入脱硫废弃物后, 土壤pH值、全盐含量、油葵叶片细胞膜透性、超氧化物歧化酶(SOD)活性均呈逐年下降趋势, 油葵根系的长度和体积呈逐年上升趋势, 且各处理间均差异显著(p < 0.05)。研究结果表明, 脱硫废弃物的施用能显著改良盐碱土壤, 促进油葵的生长, 综合考虑经济因素, 11.25 × 103 kg·hm-2的施用量效果最佳。

    简报
    灵山湾国家森林公园刺槐林下垂序商陆种子雨时空动态
    翟树强, 李传荣, 许景伟, 刘立川, 张丹, 周振
    植物生态学报. 2010, 34(10):  1236-1242.  doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.10.013
    摘要 ( 2303 )   全文 ( 2 )   PDF (288KB) ( 1492 )   知识图谱   收藏
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    垂序商陆(Phytolacca americana)的入侵给山东省沿海防护林的生物多样性及乔木更新造成了严重的危害, 为揭示其繁殖特性和扩散机制, 在灵山湾国家森林公园刺槐(Robinia pseudoacacia)林下由林缘至林内60 m设置5个梯度, 采用机械布点法对垂序商陆的结实量、种子雨分布和扩散格局进行了调查。结果表明: 1)垂序商陆的结实量与种子雨量由林缘至林内逐渐减小, 分别为2 273-1 846和1 382-621粒·m-2, 不同空间种子雨密度占结实密度的60.80%-33.64%, 平均为49.52%, 人为搂割及动物取食是种子雨量损失的主要原因; 2)种子雨始于9月中旬, 林缘种子雨的发生早于林内, 种子雨的平均强度由林缘至林内逐渐减小, 在10月下旬和12月中旬各有一次种子雨高峰, 最大强度分别为32-4和59-5粒·m-2·d-1; 3)种子雨由林缘至林内散布范围逐渐减小, 同时随距母株距离的增加而减小, 其中最大散布距离与加权平均距离分别为210-180 cm和94.32-63.03 cm, 整体加权平均距离为81.00 cm。表明垂序商陆种子雨具有明显的时空异质性, 对预测其扩散潜力及群落结构组成趋势有重要的意义。


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