神农架亚热带常绿落叶阔叶混交林大样地物种组成与结构

常绿落叶阔叶混交林是中亚热带的地带性植被类型。为完善神农架国家公园(候选区)生物多样性监测体系、补充中国森林动态监测网络,进一步探究中亚热带常绿落叶阔叶混交林的物种多样性维持机制和森林动态,中国科学院武汉植物园于2023年在湖北省神农架国家公园(候选区)官门山园区建立了一块面积为5 hm^(2)(东西250 m,南北200 m,方向为正南正北)的常绿落叶阔叶混交林永久监测样地。基于调查数据,对样地内胸径(距离地面1.3 m高处主干直径,DBH)≥1 cm的木本植物(不含竹藤)的物种组成、基本特征、结构和空间分布等方面进行了初步研究。结果表明:样地内存活独立个体数为18450个,隶属于56科101属164种。其中,落叶树种118种,常绿树种46种;常见种(>10株/hm^(2))46个,偶见种(≥1株/hm^(2),≤10株/hm^(2))80个,稀有种(<1株/hm^(2))38个。常绿、落叶阔叶树种个体数占比分别为73.90%和26.10%,重要值占比分别为53.25%和46.75%,样地为典型的常绿落叶阔叶混交林。植物区系以北温带成分为主(33个属),占总属数的32.67%;同时兼具热带成分,共30个属,占总属数的29.70%。各林层层次清晰,群落以曼青冈(Quercus oxyodon,n=5147)、巴东栎(Quercus engleriana,n=1041)、雷公鹅耳枥(Carpinus viminea,n=265)和台湾水青冈(Fagus hayatae,n=147)为主要建群种,重要值分别占总数的15.57%、6.13%、2.52%和2.19%,其胸高断面积分别占总胸高断面积(159.51 m^(2)/hm^(2))的15.30%、9.73%、4.42%和4.66%。川钓樟(Acer oliverianum)和多脉青冈(Quercus multinervis)为亚乔木层优势种,猫儿刺(Ilex pernyi)和细齿叶柃(Eurya nitida)为灌木层优势种。从物种径级结构来分析,动态样地内个体的平均胸径为7.05 cm,整体径级分布呈倒“J”型,DBH≤5 cm的个体占优势(57.07%),群落结构稳定,物种更新良好。6个优势种均呈聚集分布,随着空间尺度的增加,种内聚集程度变小,趋向于随机分布;排除环境异质性后出现大尺度均匀分布。

神农架野生食用植物资源调查与保护利用

通过实地调查与查阅植物志等文献资料,对神农架野生食用植物资源进行统计分析,共发现可食用植物资源479种,其中蔷薇科、禾本科和豆科占总数的29.52%。总体上看,该地区植物地域特点明显,有一半以上为中国特有种,以陆生植物为主,其中蔬菜类居多,其次是肉质果、干果和茶饮料,该地区可食用植物具有极高的开发利用价值。

大青杨对不同干旱胁迫强度的形态和生理响应

为了研究大青杨对干旱环境的耐受性,通过聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫,对不同胁迫强度下大青杨的生长状态、生物量分配、生理生化应答特征进行测定分析。结果显示,随着干旱胁迫时间的延长和强度的增加,大青杨幼苗的苗高、地径生长量和生物量积累明显减少,轻度、中度、重度胁迫下苗高生长量分别下降了17.71%、20.29%、45.96%,地径生长量下降了4.78%、13.62%、17.29%,根冠比上升了11.93%、32.61%、64.10%。叶片相对含水量呈下降趋势,相对电导率呈上升趋势,轻度、中度、重度胁迫下相对含水量分别比对照低23.60%、38.56%和66.78%,相对电导率比对照高106.97%、161.84%、241.75%,说明干旱胁迫对叶片造成了明显的损伤。脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量均呈现先上升再下降的趋势,且轻度胁迫比中度、重度胁迫变化幅度小。在胁迫前期和中期均高于对照,说明大青杨幼苗有一定的抗旱能力。在胁迫末期有低于对照的趋势,此时幼苗细胞、组织受到了不可逆转的伤害。大青杨叶片的净光合速率明显呈现双峰模式,受胁迫幼苗显著低于对照且到达峰值的时间不同。胁迫后幼苗的第一个峰值出现的时间比对照提前2h。大青杨能够忍耐短时轻度的干旱胁迫环境,中度和重度干旱胁迫对大青杨幼苗期的生长和生理过程有显著影响。

柽柳GRAS转录因子基因启动子克隆和表达分析

克隆获得柽柳GRAS转录因子基因启动子序列,并对其表达模式进行分析,从而初步探究GRAS转录因子基因的表达特征和功能。CTAB法提取刚毛柽柳基因组DNA,按照Genome Walking Kit说明克隆GRAS转录因子基因启动子序列,将克隆获得的GRAS转录因子基因启动子序列定向替换p CAMB1301载体上的35S启动子序列,构建融合表达载体,以驱动GUS基因表达,瞬时侵染拟南芥后进行GUS基因的染色。成功克隆获得刚毛柽柳936 bp的GRAS转录因子基因启动子序列。PLACE和Plant CARE数据库分析结果表明该启动子不仅包含启动子区的核心元件CAAT-box和TATA-box,还含有多个与逆境应答有关的顺式调控元件。成功将GRAS基因启动子序列定向置换p CAMBIA1301的35S启动子,构建重组载体PGRAS::GUS。瞬时转化拟南芥后GUS染色,结果显示转基因拟南芥叶片被染色而根部着色较浅。初步表明克隆获得的GRAS基因启动子具有启动子表达活性,其可能参与了柽柳的抗逆应答,为进一步分析该基因的抗逆功能和抗逆机制奠定了基础。

湿地环境中蒌蒿解剖结构和组织化学特征

利用光学显微镜和荧光显微镜对蒌蒿(Artemisia selengensis)的根和茎进行解剖学和组织化学研究,结果表明:1)蒌蒿不定根解剖结构由内而外分别为四原型维管柱、内皮层、皮层、扩裂性通气组织、气腔、木质化皮下层、栓质化的外皮层和表皮;茎解剖结构由内而外分别为髓腔、皮层和表皮。2)不定根屏障结构由栓质化(部分木质化)具凯氏带的内外皮层和栓质化的表皮组成;茎表皮外的角质层、栓质化具凯氏带的内外皮层、栓质化和木质化周皮共同组成其屏障结构。3)蒌蒿体内通气组织包括不定根中通气组织、茎皮层通气组织和髓腔。蒌蒿茎具有明显的皮层扩裂性通气组织,地上茎具髓腔。因为蒌蒿具有如上性状组合,因此能够较好地适应湿地环境。

生长激素对宜昌润楠扦插生根的影响

利用2种生长激素并设置3个不同浓度处理宜昌润楠插穗,然后进行扦插生根试验,研究了不同浓度生长激素对宜昌润楠枝条扦插生根的影响。研究表明,100 mg/L NAA处理2 h的宜昌润楠插穗的不定根数、成活率在各处理中表现最好,NAA、ABT对宜昌润楠扦插生根均具有促进作用,且NAA处理效果优于ABT。

神农架国家公园鸟兽多样性的红外相机调查

为了解神农架国家公园内野生动物资源现状,2017年9月—2019年12月,利用红外相机技术对鸟兽多样性进行了调查。共记录到兽类7目17科29种、鸟类8目18科43种。其中,国家一级重点保护野生动物4种,即川金丝猴Rhinopithecus roxellana、东北梅花鹿Cervus hortulorum、林麝Moschus berezovskii和白冠长尾雉Syrmaticus reevesii,国家二级重点保护野生动物18种,包括黑熊Ursus thibetanus、豹猫Prionailurus bengalensis、红腹角雉Tragopan temminckii和红腹锦鸡Chrysolophus pictus等,被IUCN红色名录评估列为EN、VU和NT的分别有3种、3种和4种。有效探测数多的兽类为小麂Muntiacus reevesi(2718次)、野猪Sus scrofa(2159次)、东北梅花鹿(1630次)和中华斑羚Naemorhedus griseus(1136次),共占兽类有效探测总数的71.34%,相对多度指数(RAI)分别是54.05、42.93、32.41和22.59。鸟类中有效探测数多的是红腹角雉(238次)和红腹锦鸡(229次),占鸟类有效探测总数的59.34%,RAI分别为4.73和4.55。另外,本次调查首次记录到白化毛冠鹿Elaphodus cephalophus和白化小麂2种白化动物。通过建立覆盖国家公园及周边区域的系统性的红外相机监测体系开展常态化的野外监测,及时动态更新和丰富保护地生物多样性本底数据,对提高神农架国家公园在生物多样性资源监测保护力度和科学管理能力等方面的作用尤为重要。

几种典型湿地的生态现状与修复策略

城市化的快速发展造成湿地生态功能退化、生物多样性下降、面积缩减、污染严重。针对我国湿地生态现状及存在问题,在现有湿地生态修复策略的基础上,总结我国湖泊湿地、沼泽湿地和滨海湿地的生态修复现状,为湿地生态恢复及可持续发展提供借鉴。

神农香菊扦插生根的影响因素研究

研究了插穗采集部位、基质类型和激素3方面因素对神农香菊扦插生根的影响。结果表明:插穗部位对神农香菊扦插生根影响不大;基质类型对扦插苗生根数影响明显,对生根率和生根长度的影响较小;河砂∶腐殖土∶蛭石=1∶1∶1适合作为神农香菊的扦插基质;激素处理影响扦插生根效果显著,对生根数的影响最大,其次依次为生根率、平均根长;处理时间是激素处理影响扦插生根数的主要因素,其次是激素种类;神农香菊扦插最佳激素为IBA,最佳处理时间为10 min。

神农架野生观赏植物资源与多样性研究

神农架拥有丰富的野生观赏植物资源,本文在野外实地调查的基础上,结合查阅文献的方法,整理了神农架具有观赏价值的野生植物名录,分析它们的种类组成、科属特征及其生活型和观赏类型多样性。结果表明,神农架观赏种子植物共117科327属800种,其中裸子植物4科11属19种,被子植物113科316属781种。神农架观赏植物中大科和单种科较少,小科较多,含2~20种的科占总科数的77.78%;单种属最多,其次为含2~5种的属,而含5种以上的属较少。从生活型来看,乔木43科95属178种,灌木及小乔木43科91属268种,草本48科115属260种,藤本20科33属78种,水生植物5科9属16种。根据不同的观赏部位来看,观花植物种类最多,484种,占总种数的60.50%。

湖北神农架中亚热带山地落叶阔叶林25 ha动态监测样地群落物种组成与结构特征

神农架落叶阔叶林是中亚热带北缘山地保存较好的典型森林植被类型。为探究中亚热带落叶阔叶林的物种多样性维持机制和森林动态,中国科学院武汉植物园按照全球森林生物多样性监测网络(Forest Global Earth Observatory,ForestGEO)和中国森林生物多样性监测网络(Chinese Forest Biodiversity Monitoring Network,CForBio)的建设标准,于2022年在神农架南坡建设了一个25 ha的落叶阔叶林森林动态监测样地。本文基于样地内所有胸径≥1 cm的木本植物(不含竹、藤)调查数据,分析了其物种组成、植物区系特征、群落结构。结果表明:该样地海拔落差334 m,含木本植物149种(包含变种),61,054个独立个体(包括分枝共有97,664个体),隶属于44科79属,其中常绿和落叶树种分别为28种和121种;稀有种(<1株/ha)有44种(29.5%);有萌枝的个体占总个体数的26.8%,其物种数占样地物种总数的93.3%。样地科的分布以热带分布(19科,43.2%)占优势,属的分布以北温带分布(35属,44.3%)占优势。该群落乔木层以锐齿槲栎(Quercus aliena var.acutiserrata)和米心水青冈(Fagus engleriana)为优势种,其重要值分别占7.5%和6.6%。样地树种的平均胸径为7.71 cm,胸径≤10 cm的个体占优势(76.7%)。群落径级结构整体上呈倒“J”型,优势物种的径级结构主要呈现类倒“J”型和正态分布型。神农架中亚热带山地落叶阔叶林具有丰富的物种多样性,相较于纬度相近的样地,其物种多样性更高;植物区系多样;群落结构稳定,根萌比例高,物种更新良好。

神农架大九湖湿地公园脊椎动物多样性概况

为了更好的了解和保护大九湖湿地环境和资源,在2016~2018年间对湿地动物多样性进行了12次野外调查,共记录到脊椎动物26目78科232种,其中鱼类2目2科12种,两栖类2目5科12种,爬行类1目6科14种,鸟类16目52科167种,兽类5目13科27种;其中东洋种有114种,古北种有69种,广布种有37种;以金雕(Aquila chrysaetos)、白尾海雕(Haliaeetus albicilla)和黑熊(Ursus thibetanus)等为代表的国家级、省级保护动物79种。基于Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀性指数分析,多样性表现为鸟类>兽类>爬行类>两栖类>鱼类;均匀性表现为爬行类>鸟类>兽类>两栖类>鱼类。结果表明大九湖湿地脊椎动物具有种类较多、多样性较高、国家级保护动物较多但种群密度低、优势种不明显、湿地鸟类较多、东洋界种占优势等特点,是湿地及林灌丛生态系统的重要生物类群。

神农架大九湖移民搬迁居民能源替代探讨

自2013年开始,神农架大九湖湿地启动生态移民工程。为了解大九湖生态搬迁后居民用火用电情况以及资源消耗情况变化,采用样地调查和走访调查的方法,对搬迁户、未搬迁户的能源消耗情况进行收集和分析。结果表明:除了人口和牲畜数量,海拔也是家庭影响能源消耗的重要因素,薪柴量和用电量相差84%和62.1%,因此搬迁工作可以优先考虑高海拔地区;搬迁前后,居民做饭消耗从基本完全依赖薪柴转变为燃气和电混用,取暖消耗由薪柴转变为燃煤,搬迁后,居民实现了薪柴的零消耗和森林零砍伐,用电量大幅增加,相比搬迁前生活成本增加了折合3450元左右;搬迁后居民居住条件、生活条件、交通设施、创收机会均有所改善;搬迁的431户居民相当于每年保护森林47.08 hm^(2),对于封山育林和生态恢复工作起到了积极作用。