土壤病原菌對荔枝葉紅豆種群密度與距離制約的研究.pdf

1、生物多樣性的形成與維持機(jī)制是生物多樣性的重要理論基礎(chǔ)，對于進(jìn)一步闡明生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及其功能的作用機(jī)理，充分認(rèn)識在人類活動影響下生物多樣性的變化機(jī)理，保護(hù)與合理利用生物多樣性資源，以及對受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建均具有重要的理論意義。 本文基于海南島尖峰嶺熱帶低地雨林和山地雨林內(nèi)9株荔枝葉紅豆(Ormosia semicastrata Hance f. litchifolia How)成年樹周圍的9塊永久性樣地及相應(yīng)2個

2、海拔地段的蔭棚實驗，對密度與距離制約機(jī)制及其在群落物種多樣性維持中的作用進(jìn)行了研究，得出以下的主要結(jié)論： (1)土壤病原菌對熱帶低地雨林和山地雨林中的荔枝葉紅豆種子萌發(fā)均沒有顯著性的影響。在熱帶低地雨林中，距離母樹0～5 m和15～20 m原土的高密度種子平均萌發(fā)率(±SE)分別為47.54±7.9％和42.5±5.3％，而對應(yīng)的滅菌土壤的平均種子萌發(fā)率分別為41.7±8.3％和52.8±7.7％，與原土相比，2個距離梯度的滅菌

3、土壤均沒有提高種子的萌發(fā)率。在熱帶山地雨林的原土中，種子的萌發(fā)率雖然顯示出顯著的密度或距離效應(yīng)，但是與原土相比，滅菌土壤并沒有明顯提高相應(yīng)處理的種子萌發(fā)率。這些結(jié)果說明，熱帶低地雨林和山地雨林荔枝葉紅豆種子的萌發(fā)均不受土壤病原菌所影響，可能因為荔枝葉紅豆種子的種皮較厚、體積較大，能夠儲存較多的次生物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，從而增強(qiáng)其抵抗病原菌侵染的能力，但是目前尚缺乏這方面的直接證據(jù)。 (2)土壤病原菌對荔枝葉紅豆幼苗的存活和生長具有顯著

4、的抑制作用。在自然條件下，熱帶低地雨林和山地雨林荔枝葉紅豆幼苗的存活概率和存活幼苗的生長量(根系長度、總生物量、地下生物量／地上生物量)隨著與母樹距離的增加以及同種幼苗密度的減少而顯著地增加，表明密度與距離制約機(jī)制對這兩種熱帶森林中荔枝葉紅豆幼苗的存活和生長具有強(qiáng)烈的抑制作用，與Janzen-Connell假說預(yù)期的結(jié)果一致。在這2種熱帶森林的蔭棚實驗中，靠近母樹原土中的荔枝葉紅豆幼苗的存活率以及存活幼苗的生長量顯著低于遠(yuǎn)離母樹的幼苗；

5、相對于原土而言，靠近母樹的滅菌土壤顯著地提高幼苗的存活率以及存活幼苗的生長量，但是遠(yuǎn)離母樹的滅菌土壤對幼苗的存活和生長沒有顯著性的影響。這些結(jié)果表明：①土壤病原菌是導(dǎo)致荔枝葉紅豆幼苗死亡的關(guān)鍵原因；②土壤病原菌主要密集在母樹的周圍，并強(qiáng)烈地抑制著荔枝葉紅豆幼苗的存活和生長。如果荔枝葉紅豆幼苗的存活率與其生長量具有正的相關(guān)關(guān)系，那么對于母樹周圍的這些幼苗來說，生長量的減少可能意味著它們隨后死亡機(jī)會的增加，因此受病原菌侵染而幸存下來的這些幼

6、苗個體仍然不能確保它們的長期存活。 　　(3)土壤病原菌對荔枝葉紅豆種群的侵染具有高度的專一性。從蔭棚實驗的結(jié)果來看，2種熱帶森林中荔枝葉紅豆成年樹根系土壤病原菌比異種成年樹根系土壤病原菌造成其幼苗的死亡率顯著增加，說明土壤病原菌對荔枝葉紅豆種群的侵染具有高度的專一性，并成為荔枝葉紅豆幼苗大量死亡的根本原因。與異種成年樹根系土壤病原菌相比，2種熱帶森林中荔枝葉紅豆成年樹根系土壤病原菌顯著地降低其幼苗的生長(根系長度、總生物量、地下生物

7、量／地上生物量)，這進(jìn)一步說明土壤病原菌對荔枝葉紅豆種群的侵染具有專一性。如果專性病原菌導(dǎo)致寄主幼苗的密度制約死亡現(xiàn)象是普遍強(qiáng)烈的，那么病原菌在熱帶森林物種多樣性的形成和維持中將起著關(guān)鍵性的作用。 (4)土壤病原菌對優(yōu)勢種群的抑制作用維持了熱帶森林群落的物種多樣性。在熱帶低地雨林和山地雨林中，荔枝葉紅豆的幼苗數(shù)量隨著個體高度的增加而急劇地減少：小幼苗<中幼苗<大幼苗，說明專性病原菌對荔枝葉紅豆小、中幼苗的存活都具有強(qiáng)烈的抑制作用

8、。荔枝葉紅豆幼苗的空間分布隨著幼苗高度的增加而逐漸由集聚型向均勻型過渡，高度在25 cm以下的幼苗具有最大空間集聚強(qiáng)度。這是專性病原菌通過密度或距離制約死亡的方式調(diào)節(jié)種群結(jié)構(gòu)的結(jié)果。相比之下，2種熱帶森林群落的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)隨著幼苗高度的增加而顯著地增加，其測度值與荔枝葉紅豆幼苗的個體數(shù)量及荔枝葉紅豆種群幼苗的空間集聚強(qiáng)度之間都存在著顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系?？梢?，專性病原菌對群落中優(yōu)勢種群的抑制作用可以為其它有相似需求