密度制约是维持自然森林群落物种共存的重要机制之一。雪岭云杉(Picea schrenkiana)是天山森林群落的单优种, 在我国温带森林中占有重要地位。本文基于对天山雪岭云杉8 ha森林动态监测样地的两次调查结果, 分析了该样地群落物种组成的动态变化, 运用点格局方法分析了雪岭云杉个体在不同龄级的空间分布格局及其关联性, 探讨了该群落的密度制约效应。结果表明: (1)该样地内, DBH ≥ 1 cm的木本植物在2009年有11,835株, 2014年为11,050株, 5年间的个体死亡率为8.82%, 补员率为2.19%, 个体株数净减少6.63%。(2)使用双关联函数g(r)分析了不同龄级雪岭云杉的空间分布格局, 发现幼龄树和中龄树在0-40 m尺度上主要呈现聚集分布, 但随着尺度增大聚集强度逐渐减小; 老龄树在0-2 m及4 m尺度上呈随机分布, 在其他尺度上呈聚集分布, 但聚集程度较小。(3)用“案例-对照”设计的方法, 排除生境异质性的影响后, 将幼龄树和中龄树作为案例, 老龄树作为对照, 对比幼龄树、中龄树与老龄树的分布格局, 发现雪岭云杉幼龄树和中龄树在0-40 m尺度上呈现额外的聚集, 随着径级的增大, 这种额外的聚集强度逐渐减小, 即表现出密度制约效应。(4)老龄树与中龄树、幼龄树的空间关联性相同, 在0-40 m尺度上均呈明显负关联。

不同物种间的功能性状差异是自然生态系统中物种共存的基础, 而物种内个体间的性状变异对物种的共存和分布同样具有重要作用。本文以湖北星斗山自然保护区亚热带常绿落叶阔叶混交林内28种主要树种(通过物种多度排序获得, 其中常绿和落叶树种各14种)为研究对象, 探讨不同叶习性树种的4种功能性状(比叶面积、叶干物质含量、叶面积和比茎密度)在种间和种内的差异程度。结果表明: (1)常绿和落叶树种在4种功能性状上均存在显著差异, 常绿树种的比叶面积和叶面积显著低于落叶树种, 但叶干物质含量和比茎密度则显著高于落叶树种; (2)比叶面积的变化主要来源于叶习性(57.49%), 叶面积变化主要来源于种间(66.80%)和种内变异(27.52%), 叶干物质含量的变化主要来源于种间(38.12%)和种内(33.88%)变异, 但比茎密度的变化主要来源于种内变异(51.50%), 其次为种间变异(32.52%); (3)常绿和落叶树种种间水平的性状相关性可能掩盖各功能性状之间的相关性。种内变异能够显著影响群落间的植物功能性状差异, 但不同功能性状的种内变异程度存在差异。

附生植物是山地森林生态系统中重要的结构性成分。因受林冠调查技术限制, 人们对林冠附生植物知之甚少。本文在前人有关西双版纳植物区系研究的基础上, 结合野外调查和标本资料, 对该地区附生植物的物种组成与分布进行了整理。结果表明, 西双版纳热带森林附生维管植物共有29科134属486种, 约占全部维管植物的11%。附生兰科是最丰富的类群(69属293种), 其中以石斛属(Dendrobium) (49种)和石豆兰属(Bulbophyllum) (48种)物种数最多。蕨类是仅次于兰科的附生类群(13科38属97种), 其中水龙骨科(51种)占附生蕨类总数的50%以上。基于生活史和养分来源的划分标准, 该地区48%的附生物种属于兼性附生, 其次是以兰科为主的专性附生(46%), 半附生仅占6%。从区系上看, 西双版纳附生植物属的分布具有明显的热带亚洲性质。附生植物主要分布于资源受限的林冠生境, 对环境变化极为敏感, 在人为干扰日益加剧的背景下, 这类植物正面临严重威胁。因此, 需要加强对西双版纳林冠亚系统的保护。

林木分布格局是森林结构的重要组成部分, 直接影响森林生态系统的健康与稳定, 维持森林结构多样性被认为是保护生物多样性的最佳途径。本研究探讨了林木分布格局多样性的测度方法, 以期为揭示森林结构多样性提供理论依据。格局多样性研究的关键在于选择合适的生物多样性测度方法和具有分布属性的格局指数。本研究通过统计角尺度分布频率和Voronoi多边形边数分布频率, 运用Simpson指数分别计算角尺度多样性和Voronoi多边形边数分布多样性, 作为表达林木分布格局多样性指数的方法, 并以我国东北吉林蛟河的3个100 m × 100 m的阔叶红松(Pinus koreansis)林长期定位监测标准地为例, 分析了林木分布格局的多样性。结果表明: 无论是角尺度分布还是Voronoi多边形的边数分布都接近正态分布, 角尺度分布中随机分布林木的频数最多, 占55%以上; Voronoi多边形的类型多达10个以上, 50%以上的林木有5-6株最近相邻木。利用Simpson指数衡量林木格局多样性, 角尺度分布与Voronoi多边形的边数分布都显示出聚集分布的林分比随机分布林分的格局多样性高。研究还发现, 两种格局判定方法得出的Simpson指数值有所不同, 角尺度分布的多样性数值明显低于Voronoi多边形的边数分布的多样性数值, 主要原因是二者的等级数量不同。可见, 林木分布格局多样性研究应选择具有分布属性的格局指数, 但由于各指数反映的角度不同, 所以在分析比较不同林分格局多样性时应采用相同的分析方法。

为揭示不同施肥方式(纯施化肥、有机肥配施化肥、秸秆还田配施有机无机肥、有机无机复合肥)对稻麦两熟制地区农田土壤杂草种子库的影响, 在江苏常州金坛区进行了固定施肥试验。经过连续4年试验处理后, 对不同施肥处理下农田土壤杂草种子库杂草种子种类及密度进行了调查, 并对杂草种子多样性、数量、分布与施肥措施的关系进行了分析。结果表明, 与不施肥相比, 施肥有减少稻麦轮作田土壤杂草种子库杂草种子种类数、杂草种子群落均匀度指数和物种多样性指数的趋势, 并使稻麦轮作田土壤杂草种子库杂草种子总密度明显降低。施肥明显提高了土壤杂草种子库菵草(Beckmannia syzigachne)、日本看麦娘(Alopecurus japonicus)、看麦娘(A. aequalis)种子的密度, 施用猪粪堆肥配施化肥处理提高程度更为显著; 秸秆还田配施化肥、秸秆还田配施有机肥化肥、有机无机复合肥施用处理有减少菵草、日本看麦娘、看麦娘杂草种子密度的趋势。施肥明显降低了土壤杂草种子库阔叶杂草种子密度; 施用有机肥有增加土壤杂草种子库水苦荬(Veronica undulata)、蛇床(Cnidium monnieri)种子密度的趋势; 施用猪粪堆肥有增加土壤杂草种子库鸭舌草(Monochoria vaginalis)种子密度的趋势。因此, 不同种类杂草对不同肥料存在偏好性差异, 不同施肥方式造成了土壤杂草种子库优势物种组成的差异。

荞麦起源于我国, 演化形成了丰富的物种和遗传多样性。为了有效研究和利用荞麦及其野生种资源, 以从四川、甘肃、贵州等地采集的荞麦属(Fagopyrum)10个种(含变种、亚种和复合体种)共71份材料为对象, 通过ITS和叶绿体ndhF-rpl32序列分析, 利用MEGA5.0构建系统进化树, 探讨了荞麦种内及种间亲缘关系。结果表明, 在ITS序列矩阵中, 序列长度为725 bp, 信息位点为150个, 占序列总长度的20.7%; 在ndhF-rpl32序列矩阵中, 序列长度为940 bp, 信息位点为158个, 占序列总长度的16.8%。由ITS序列和ndhF-rpl32序列构建的两个进化树都可以将71份材料分为大粒荞麦种组和小粒荞麦种组; 其中, 大粒荞麦种组包括栽培苦荞和米苦荞(F. tataricum)、金荞复合体(F. cymosum complex)、栽培甜荞(F. esculentum)和野生甜荞(F. esculentum ssp. ancestralis); 小粒荞麦种组包括齿翅野荞(F. gracilipes var. odontopterum)、疏穗小野荞(F. leptopodum var. grossii)、小野荞(F. leptopodum)、密毛野荞(F. densovillosum)、细柄野荞(F. gracilipes)和硬枝万年荞(F. urophyllum)。而ndhF-rpl32序列构建的系统发育树还能区分栽培甜荞和野生甜荞, 具有更好的聚类效果。另外, 与栽培甜荞相比, 金荞复合体与栽培苦荞的亲缘关系更近。该研究为荞麦属种的分类和条形码研究提供了一定的科学依据。

长鳍吻鮈(Rhinogobio ventralis)为长江上游特有种, 由于过度捕捞和大坝建设, 其种群生存受到极大威胁。为了解三峡工程蓄水后、金沙江一期工程蓄水前该物种的种群动态, 作者利用2007-2009年长江上游江津和宜宾江段调查获取的体长频率数据, 评估了其生长和死亡参数、种群数量及资源利用情况。结果表明, 长江上游长鳍吻鮈渔获群体体长范围为52-250 mm, 体重范围为2.7-307.2 g, 平均体长为150.8 ± 40.7 mm, 平均体重为72.3 ± 49.7 g。江津江段长鳍吻鮈平均体长(168.6 ± 29.5 mm)显著大于宜宾江段(125.6 ± 41.2 mm)。长鳍吻鮈体长-体重关系为: W = 6.06 × 10^-6L^3.20 (R² = 0.98, P < 0.01, n = 436)。由体长频率法拟合出渐近体长(L_∞)为338 mm, 生长系数(k)为0.24/yr。由Pauly公式、Gunderson和Dygert公式、Jensen公式等3种方法估算出其平均自然死亡系数为0.43。由长度转渔获物曲线估算出江津和宜宾江段长鳍吻鮈的总死亡系数分别为2.26和2.09。江津和宜宾江段长鳍吻鮈资源开发率分别为0.81和0.79, 已超过由Beverton-Holt动态综合模型估算出的最大开发率0.57和0.62。由体长实际种群分析估算出2007、2008和2009年江津江段长鳍吻鮈种群数量分别为68,247、67,432和176,266尾, 平均为103,982尾; 宜宾江段种群数量分别为22,953尾、46,340尾和34,021尾, 平均为34,438尾, 表明江津江段种群数量高于宜宾江段。长鳍吻鮈资源已被过度开发, 建议加强种群动态监测, 延长禁渔期及开展栖息地修复等措施保护这一特有物种。

为了解滇西南怒江水系的南滚河自然保护区、南捧河自然保护区、永德大雪山自然保护区及澜沧江水系的澜沧江自然保护区鱼类多样性和变化趋势, 探讨其差异和变化的原因, 本文采用β多样性指数分析了4个保护区的鱼类多样性, 并比较了鱼类分类阶元的特有性、单型性和古老成分的有无等多项指标。结果显示, 4个自然保护区共有土著鱼类85种, 隶属于6目13科45属。在中国仅见于怒江水系的4个特有属有异鲴属(Aspidoparia)和新条鳅属(Neonoemacheilus)分布于这3个保护区中; 18种特有种中, 仅分布在这3个保护区的狭域特有种5种。在中国仅分布于澜沧江水系的属有31个, 但仅安巴沙鳅属(Ambastaia)分布于澜沧江保护区; 在澜沧江保护区分布着中国仅见于澜沧江水系的特有种20种, 其中狭域特有种3种。怒江水系的3个保护区分布有1个单型属, 即鳗鲡属(Anguilla), 但没有单型种; 澜沧江自然保护区无单型属与单型种分布。4个保护区中的鱼类均系晚第三纪和第四纪形成的种类或类群, 没有古老或孑遗种类。β多样性结果显示, 在4个保护区中澜沧江自然保护区的鱼类多样性最丰富, 而南滚河自然保护区的丰富程度最低, 但是怒江水系3个自然保护区鱼类多样性的代表性及保护地位比澜沧江自然保护区的要高。而特有阶元和单型性阶元的存在体现出怒江水系3个自然保护区的保护价值及保护意义比澜沧江保护区高。地理范围跨度大小、生境空间异质性高低、保护区面积大小及支流多少等是影响鱼类多样性的主要因素。因此, 规划和设计保护区时, 如果能在水系的上、中、下游分别规划1条一级支流作为保护区, 可使该水系的绝大多数鱼类得到保护。

片断化生境中群落的物种组成常呈现嵌套分布格局。2013年7-8月, 我们在浙江舟山群岛采用截线法对28个岛屿上的蝴蝶群落进行了野外调查, 探讨了岛屿物种嵌套分布格局及其影响因素。通过测量采集标本获得蝶类的生活史特征(最小需求面积、翅展和体重), 查阅文献资料获得蝶类的栖息地特征(岛屿面积、距最近大陆距离和距最近大岛距离), 分析了影响蝶类群落嵌套结构的因素。研究结果显示: (1)舟山群岛蝶类群落符合嵌套分布格局; (2)岛屿面积和物种最小需求面积对嵌套格局的形成有显著影响; (3)舟山群岛蝶类群落嵌套格局的形成支持选择性灭绝假说; (4)随机检验零模型结果显示该嵌套分布格局并非采样偏差造成的。因此, 在制定舟山群岛区域蝶类保护措施时, 应优先考虑那些分布在面积较大岛屿的和最小需求面积较大的物种。

棉花是耐干旱和耐盐碱的经济作物。随着土壤的盐碱化和干旱化, 在人口数量和植棉成本剧增的背景下, 我国黄河流域和长江流域棉花种植面积锐减, 棉花种植被迫向滨海盐碱地和内陆及西北干旱地区转移。本文于2013年和2014年在山东东营滨海盐碱地和河北枣强半干旱轻度盐碱地以非转基因棉(‘中棉所49’)为对照, 以转Bt基因棉(‘中棉所79’)为试验材料, 分别作施农药和不施农药处理, 于每年5月初到9月中旬, 调查取样点棉株及地面上害虫及其天敌的种类和数量, 并分析不同施药处理下转基因和非转基因棉田昆虫群落的生物多样性参数差异。结果表明, 施药和不施药转Bt基因棉田昆虫群落和害虫亚群落昆虫的个体总数均低于非转基因棉田, 其中昆虫群落和害虫亚群落个体数在二者之间差异显著; 转Bt基因棉田昆虫群落和害虫亚群落昆虫的多样性指数和均匀度指数均高于非转基因棉田, 而优势集中性指数均低于非转基因棉田, 但差异均不显著。施药条件下两种棉田的昆虫群落和害虫亚群落昆虫个体总数、多样性指数和均匀度指数均低于不施药棉田, 优势集中性指数均高于不施药棉田, 但转基因棉田和非转基因棉田之间无显著差异。表明转基因抗虫棉在盐碱旱地对棉田靶标害虫具有较好的控制作用, 棉田昆虫群落稳定性较高, 昆虫群落对外界的入侵和干扰缓冲能力强, 而化学农药的使用对昆虫群落杀伤力较大, 容易导致某种昆虫的抗性产生和昆虫群落的不稳定, 但比非盐碱旱地棉田昆虫群落生物多样性低, 棉田生态系统更简单。

外来入侵福寿螺对我国农业生产和水生生态系统平衡等造成严重危害。2010年, 种类鉴定研究首次揭示我国外来入侵福寿螺包括Pomacea canaliculata和P. maculata两个种, 而浙江省仅见P. canaliculata一种报道。P. canaliculata和P. maculata种间形态近似, 且受环境、食物源等因素影响, 同种内外壳形态特征多样, 因而基于形态特征进行种类的准确鉴定极为困难。本研究在采集浙江省7个区县的福寿螺样本的基础上, 利用DNA条形码技术扩增了101个不同个体的COI序列, 并从BOLD数据库下载了“P. canaliculata种团”的5个近缘种的55条COI序列用于分析, 其中包括P. lineata, P. dolioides和P. paludosa所有已发表序列, 以及P. canaliculata和P. maculata的南美洲样品的序列等。序列相似度比对、DNA条形码间隙和系统发育树等分析表明, COI序列可以实现近缘福寿螺的有效鉴别。待测的浙江省福寿螺样品中, 杭州江干区检测到P. canaliculata和P. maculata两种, 而舟山普陀区、绍兴上虞区和新昌县、温州瓯海区及杭州西湖区仅检测到P. canaliculata, 表明P. canaliculata在浙江省具有更广的分布范围。P. canaliculata和P. maculata分别形成4种和2种单倍型, 各区县样点分别包含1-3种单倍型, 浙江省各发生地呈现较低的遗传多样性。依据系统发育关系推测, 浙江省分布的P. canaliculata和P. maculata分别可能来源于阿根廷和巴西。