光照和枯枝落叶层对毛红椿林天然更新的障碍及其耦合机制

Toona ciliata var. pubescens is a national protective plant and has a difficult natural regeneration. In preliminary work, we have already figured out the effects and mechanisms of species inherent traits including provenance and seed quality to it's natural regeneration, and found that light and litter layer would be the potential critical constraining factors as the envrionmental factors, however, their influencing mechanisms are unclear. This project, we study the effects of major environmental barrrer factors on regeneration with field sruvey, control test and simulation experiment in natural forest of Toona ciliata var. pubescens in Jiulian mountain National Nature Reserve in Jiangxi. Firstly, the responses of seed germination, seeding growth and survial to light intensity and light wave changes will be observed. Secondly, the effects of litter physical isolation, allelopathy and pathogenic power to seeding emergence and seeding growth will be revealed. Finally, based on their comprehensive results, the the influeing pattern, intersity and coupling effects of light and litter will be evluated. Our research can provide scientific evidence for restoring and conservating Toona ciliata var. pubescens population, and be helpful to develop conservation biology of precious tree species with difficult natural regeneration.

毛红椿为国家二级保护植物，天然更新明显不良。我们前期工作已澄清种源和种子质量对天然更新的影响及其机制，并初步发现光照和枯枝落叶层是潜在的关键障碍因素，但其作用机制尚不清楚。本项目以江西九连山国家级自然保护区的毛红椿天然林为研究对象，拟采用野外调查监测、原位控制试验和室内模拟试验相结合的方法，剖析光强、光质的改变对毛红椿种子萌发、幼苗生长及其成活过程的影响机制，揭示枯枝落叶层的物理阻断、浸提液化感、微生物致病3个方面对种子出苗和幼苗生长的作用机制，分析光照和枯枝落叶层的综合作用结果，阐明两者对毛红椿天然更新障碍的影响方式、影响强度及其耦合机制。研究结果将为毛红椿种群恢复和保育以及自然保护区的管理提供科学依据，为天然更新不良珍稀树种的保护生物学的发展提供借鉴。

本项目以江西九连山国家级自然保护区的毛红椿天然群落为研究对象，采用野外调查监测、原位控制试验和室内模拟试验相结合的方法，开展光质、枯落物及其浸提液等因素对毛红椿更新及毛红椿天然种群有性繁殖适合度的研究，预测毛红椿种群有性繁衍与更新，探讨光质、枯落物物理阻断、浸提液化感、微生物致病等影响种子出苗和幼苗生长的作用机制，揭示毛红椿实生天然更新的障碍机制。研究结果将为毛红椿种群恢复和保育提供科学依据。.1. 通过覆盖不同颜色PVC薄膜来模拟红光、蓝光、黄光、绿光、白光，研究光质对毛红椿一年生幼苗生长和光合性状影响，结果表明单一光质均对毛红椿产生不同程度的光抑制，其强度表现为黄光>绿光>蓝光>红光。.2. 通过设置毛红椿种子置于不同厚度毛红椿枯枝落叶物上面和下面的处理模拟发芽，结果表明出苗率随着枯枝落叶物厚度的增加而降低，枯枝落叶物厚度≥2cm显著降低出苗率，枯落物的物理阻断作用明显。枯枝落叶中的种子在低温和高湿条件下难以存活，且枯落物在一定程度上可以改变种际微生物组成，从而影响枯落物中种子库种子活力。.3. 通过分离毛红椿天然群落中离毛红椿基径7.5m以内的根区土壤和20m以外的非根区土壤真菌，并用土壤真菌水或根系分泌物悬液对毛红椿幼苗进行灌根接种，结果表明幼苗存活率差异极显著，毛红椿根区土壤内存在潜在致病菌，且根系分泌物可增强其致病性。.4.毛红椿落叶经腐解后对自身种子发芽具有抑制作用，低浓度浸提液对毛红椿幼苗生长具有一定的促进作用，高浓度浸提液具有抑制作用；毛红椿凋落叶中存在影响毛红椿种子发芽和幼苗生长的化感物质，化感作用具有“剂量效应” 和“时间效应”，在幼苗的生长初期影响较大，可能进一步影响其种群自然更新。