关键词：
水松
保护生物学
种群数量特征
遗传多样性
扦插繁殖
摘要：
水松为稀有的松柏纲乔木,是我国特有的单种属植物,国家一级保护树种。作为古老的活化石植物,水松起源于中生代,经第四纪冰期后残存,现已成为罕见孑遗树种,仅零星分布于我国南方部分地区,在研究杉科植物的系统发育、古植物学和第四纪冰期气候等方面都有重要科学价值。由于历史气候变迁、人为干扰、生境被占、演替压力等因素,目前水松分布范围不断缩小且呈片断化,天然种群数量剧烈下降,大部分水松分布地仅剩几株孤立木,这一古老孑遗植物面临灭绝危险,如何保护水松稀有珍贵基因与珍稀种质资源,扩大水松种群规模已成为当务之急,开展必要的保护生物学和濒危机制及种群恢复研究刻不容缓。
本研究综合运用种群生态学、保护遗传学、繁殖生态学等理论与方法,较全面、系统地开展水松自然地理分布、种群数量特征、遗传多样性、扦插繁殖技术等方面研究。通过种群生态学特性和数量特征研究,分析种群结构和动态规律及演化趋势;通过种群遗传多样性与遗传变异研究,分析水松物种水平和种群水平遗传多样性,比较现有水松人工种群与天然种群在遗传多样性和遗传结构方面的异同,探讨人工种群遗传结构是否得到恢复;从繁殖过程中播种苗生长过程探讨水松幼苗生长规律,通过试验不同因素对水松扦插繁殖生根率及生根性状的影响,建立良好的水松扦插繁殖体系;揭示水松濒危机制并提出科学保护对策。主要研究结果如下:
（1）运用植被与气候关系指标探讨水松地理分布与气候因子相互关系,揭示水松主要种群的
地理分布规律。结果表明,水松分布范围为中亚热带北纬13°21'～37°36',东经102°40'～121°29',主要分布在珠江三角洲、长江中下游及闽江流域,垂直分布范围为25～2000 m,不同分布区垂直分布差异很大。水松地理分布对气候因子要求是温暖湿润,光照充足,适宜分布区气候指标范围为:年平均温度12.10℃～22.60℃,年降水量1199.60 mm～2231.00 mm,年平均相对湿度62.00%～82.00%,年平均日照时数1589.20 h～2781.60 h。气候水热指标对水松地理分布影响很大,按影响力大小排序依次为低温因子>相对湿度>高温因子>年日照时数>年平均降水量。
（2）运用种群生态学原理和方法,分析水松种群结构和动态规律及其演化趋势。
天然种群方面:①运用直径分布模型拟合方法,探讨水松天然林种群直径分布规律。主要树种胸径和地径分布用正态分布函数拟合效果最好,β分布次之,Weibull分布、Γ分布和对数正态分布拟合效果不理想。水松中老龄径材较多,伴生树种以中小径阶林木为主,正态分布参数与林分直径呈显著线性关系,用林分特征因子预估正态分布参数值十分理想。②运用“空间代时间”方法,以胸径结构代替年龄结构分析水松种群结构特征,结果表明年龄结构为倒金字塔型,呈现大树过熟、幼龄木数量极少,种群天然更新差的现象,说明该种群属于衰退型,稳定性差严重影响种群发展,年龄结构与水松生物学特性及其生境条件有关。③以种群生命表及生存分析理论为基础,运用“横向代纵向”方法编制水松种群静态生命表,分析各龄级个体死亡数量、存活率及后代生长趋势,绘制种群存活曲线、死亡率曲线、死亡密度曲线、危险率函数曲线。水松种群存活曲线属于Deevey-Ⅲ型,反映了水松种群数量动态变化趋势。死亡密度函数与危险率动态变化规律基本一致,累计死亡率单调递增,生存率单调递减,累计死亡率和生存率上升或下降幅度均表现出前高后低,死亡密度函数表现出死亡个体数随着龄级曲线起伏,呈现两端高、中间低趋势。④应用谱分析方法揭示水松种群更新动态过程及其稳定性特征,结果表明水松种群天然更新过程通过不同龄级的株数分布波动表现,呈现出大周期内有小周期的多谐波迭加特征。基波A1 = 1.752最大,反映了水松种群最基本的周期波动,小周期波动性与高生长特性基本一致。⑤运用聚集度指标法、Iwao方程评价水松种群空间格局及其动态变化规律,结果表明水松种群空间格局呈聚集分布,形成机制与样地所处的地理环境关系密切。不同取样尺度下的分布格局变化研究表明,不同取样单元上,水松种群均表现为集群分布,且在25 m2取样单元上聚集度最高。⑥运用有限空间种群增长的逻辑斯谛模型探讨水松种群基面积增长规律,通过改进单纯型法进行最优拟合。研究结果表明,洪-Logistic新模型比其它种群增长模型更符合水松种群实际增长趋势。该模型残差平方和Q为1.7831,内禀增长率为0.7604,特征返回时间Tr为1.3116径级年,最大增长速率出现在第8径级,即胸径为48～54 cm时期,平衡位置在环境容量为58.1991 m2/hm2处。可见水松种群增长较慢,平衡性脆弱,受破坏后恢复时间较长。⑦采用Lotka-Volterra竞争模型研究种间竞争关系,水松及其伴生树种优势度分别为63396 cm
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