山東鵲山省級自然保護區(qū)胡桃楸的居群結構及遺傳多樣性分析

張 浩，胡德昌，①，解孝滿，劉 丹，張 萍，王仲禮

(1.魯東大學生命科學學院，山東 煙臺 264025；2.山東省林木種質資源中心，山東 濟南 250014)

胡桃楸(JuglansmandshuricaMaxim.)為落葉喬木，具有耐寒和抗風等優(yōu)良特性，經濟價值較高。由于棲息地受到不同程度破壞，生境退化或喪失，其居群數(shù)量急劇減少，存在瀕危風險，目前在中國珍稀瀕危植物信息系統(tǒng)(ISCREP)(http：∥www.iplant.cn/rep/)中該種已被列為吉林、河北和北京的地方保護野生植物。通過近5年的調查，作者發(fā)現(xiàn)在膠東半島胡桃楸野生居群數(shù)量較少，呈現(xiàn)片斷化分布特點，人為采挖和生境變化等問題導致胡桃楸野生居群減少甚至消失的風險，因而亟需加大其野生資源的保護力度。

已有研究者對新疆、河北及東北等地的胡桃屬種類開展了居群特征和遺傳多樣性等研究[1-3]，[4]19-33。王東升等[5]基于AFLP標記對山東分布的5個胡桃屬群體進行了遺傳多樣性分析，發(fā)現(xiàn)這5個群體的遺傳關系與其地理分布不完全一致。作者的實地調查結果顯示：山東地區(qū)生長的胡桃楸個體的葉片和果型等部分生物學性狀存在差異，但這些性狀的遺傳變異程度及其遺傳關系尚不清楚，其個體變異及居群規(guī)模減小的原因有待分析和探討。

作者在前期調查的基礎上對山東鵲山省級自然保護區(qū)不同坡位樣方進行居群生態(tài)學調查，并通過徑級結構、靜態(tài)生命表、期望壽命曲線、存活曲線和死亡率曲線探討胡桃楸的居群結構和特征，并采用SRAP分子標記探討胡桃楸個體間的遺傳關系，以期為胡桃楸的居群結構變化、遺傳變異和致危因子研究以及胡桃楸保護策略的制定奠定基礎。

1 研究區(qū)概況和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

鵲山省級自然保護區(qū)在山東半島中北部(東經121°16′39″～121°24′21″、北緯37°07′47″～37°14′57″)，總面積約1 485.2 hm2；屬長白山系嶗山山脈，主峰北垛海拔653.8 m，為典型的膠東低山丘陵地貌。該研究區(qū)屬暖溫帶季風型大陸性氣候，四季分明、季風顯著，雨熱同期、空氣濕潤，溫差較小、光照充足；年平均氣溫11.6 ℃，年均降水量736.6 mm，年均蒸發(fā)量1 693.2 mm，空氣相對濕度71%。土壤以棕壤為主。

該保護區(qū)林地面積1 358.5 hm2，研究區(qū)內植被既有暖溫帶闊葉林特征，又有溫帶針闊混交林特征，主要為赤松(PinusdensifloraSieb.et Zucc.)純林(640.4 hm2)和赤松-麻櫟(QuercusacutissimaCarruth.)混交林(475.5 hm2)。研究區(qū)內植物垂直特征明顯，海拔300 m以下多為農田、果林、灌叢和落葉闊葉林，海拔300 m以上則多為針闊混交林和溫帶針葉林。

據(jù)不完全統(tǒng)計，該保護區(qū)共有維管植物115科435屬786種，包括國家重點保護野生植物野大豆(GlycinesojaSieb.et Zucc.)和中華結縷草(ZoysiasinicaHance)，山東珍稀植物長冬草〔Clematishexapetalavar.tchefouensis(Debeaux)S.Y.Hu〕、寬蕊地榆(SanguisorbaapplanataYu et Li)、濱海前胡〔Peucedanumwawrae(Wolff)Su〕、泰山韭(AlliumtaishanenseJ.M.Xu)、堅樺(BetulachinensisMaxim.)和迎紅杜鵑(RhododendronmucronulatumTurcz.)等[6]。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設置和樣品采集 于2016年5月至9月，采用樣方法在該保護區(qū)內設置東、西2條樣線，并在東樣線劃分2個樣方，在西樣線劃分4個樣方，共6個樣方；樣方間距均大于500 m，樣方面積20 m×20 m。根據(jù)海拔，將6個樣方分為山體上部、中部和下部3組不同坡位的樣地。其中，山體下部樣地僅西山采石場(P1)1個樣方，山體中部樣地包含高頂后(P2)、黑石夼西溝東大梁(P3)和黑石里溝(P4)3個樣方，山體上部樣地包含黃泥洼(P5)和西山上部(P6)2個樣方，基本涵蓋了該保護區(qū)內胡桃楸的所有片狀分布點。6個胡桃楸樣方的基本信息見表1。

表1 山東鵲山省級自然保護區(qū)6個胡桃楸樣方的基本信息

Table 1 Basic informations of six quadrats ofJuglansmandshuricaMaxim.in Queshan Provincial Nature Reserve of Shandong

樣方編號1)No. of quadrat1)經度Longitude緯度Latitude海拔/mAltitude坡向Slope aspect坡位Slope positionP1E121°21′01″N37°14′27″284陰坡Shady slope山體下部Lower part of the mountainP2E121°22′45″N37°14′08″378陰坡Shady slope山體中部Middle part of the mountainP3E121°22′41″N37°14′31″414陰坡Shady slope山體中部Middle part of the mountainP4E121°22′43″N37°14′14″427半陰坡Semi-shady slope山體中部Middle part of the mountainP5E121°22′51″N37°14′20″447陰坡Shady slope山體上部Upper part of the mountainP6E121°23′29″N37°13′47″451陰坡Shady slope山體上部Upper part of the mountain

1)P1：西山采石場Quarry of Xishan Hill；P2：高頂后Gaodinghou；P3：黑石夼西溝東大梁Dongdaliang in Xigou of Heishikuang；P4：黑石里溝Heishiligou；P5：黃泥洼Huangniwa；P6：西山上部Upper part of Xishan Hill.

于2016年春季在該保護區(qū)的西山采石場(E121°21′01″、N37°14′27″)、椴樹洼(E121°22′26″、N37°13′40″)、狼夼(E121°23′18″、N37°13′52″)、高頂后(E121°22′45″、N37°14′08″)、黑石里溝(E121°22′42″、N37°14′14″)、虎龍頭(E121°22′49″、N37°15′02″)和宋山(E121°22′51″、N37°14′20″)采集9份胡桃楸樣本，前6個采樣點各采集樣本1份，最后1個采樣點采集3份樣本，依次編號1～9；另在西山采石場采集1份栽培胡桃(J.regiaLinn.)樣本，作為外類群，編號10。采樣點的確定綜合考慮了胡桃楸的分布狀況以及地理位置、株齡和生長狀況等因子，且為了避免克隆單株，樣株間隔大于30 m。在各樣株的中部枝條上分別采集完整無斑的葉片3～5枚，硅膠干燥，供試。

1.2.2 居群生態(tài)學調查和居群徑級結構分析 記錄2條樣線的生境條件、坡度、坡向、坡位和土壤類型，以及植被的種類、密度和蓋度。對6個樣方內的所有胡桃楸進行每木調查，記錄個體數(shù)和生長狀況等基本信息。對于成年樹，記錄其胸徑、株高和冠幅，胸徑用圍尺(精度1 mm)測量，株高用測高儀(精度10 cm)測量，冠幅用直尺(精度1 mm)測量；對于幼苗和幼樹，記錄基徑和株高，基徑用游標卡尺(精度0.1 mm)測量，株高用測高儀測量。

參照文獻[7]，根據(jù)胸徑(DBH)將胡桃楸劃分為7個徑級：Ⅰ級(DBH<2 cm)、Ⅱ級(2 cm≤DBH<5 cm)、Ⅲ級(5 cm≤DBH<10 cm)、Ⅳ級(10 cm≤DBH<15 cm)、Ⅴ級(15 cm≤DBH<20 cm)、Ⅵ級(20 cm≤DBH<25 cm)和Ⅶ級(25 cm≤DBH<30 cm)，其中，Ⅰ級和Ⅱ級為幼苗和幼樹，Ⅲ級至Ⅶ級為成年樹。以各樣方胡桃楸的徑級為橫坐標、個體數(shù)為縱坐標繪制徑級結構圖。

1.2.3 靜態(tài)生命表編制及曲線繪制 采用徑級代替齡級的方法編制不同坡位樣地胡桃楸的靜態(tài)生命表以及胡桃楸居群的整體靜態(tài)生命表[7]。

在靜態(tài)生命表編制過程中，部分樣方中胡桃楸的死亡率呈現(xiàn)負值，因而，參考江洪[8]和張維等[1]的數(shù)據(jù)分析方法，采用勻滑處理進行校正。靜態(tài)生命表編制完成后，以徑級為橫坐標，期望壽命(ex)、標準化存活數(shù)(lx)和死亡率(qx)為縱坐標，分別繪制各樣地胡桃楸的期望壽命曲線、存活曲線和死亡率曲線。

1.2.4 SRAP分子標記分析 采用CTAB[9]法提取葉片DNA并進行質量檢測，-20 ℃保存。根據(jù)文獻[10]中的SRAP引物序列及擴增程序，采用BIO-RAD伯樂S1000梯度PCR儀(美國Bio-Rad公司)進行PCR擴增，從77對SRAP引物中，篩選出14對擴增結果穩(wěn)定、譜帶清晰、多態(tài)性豐富的引物(M1E3、M1E11、M1E6、M2E2、M2E5、M3E9、M4E2、M4E8、M5E10、M6E6、M6E7、M7E9、M7E10和M7E11)用于SRAP擴增，擴增產物經質量體積分數(shù)2%瓊脂糖凝膠電泳檢測，用Tanon 2500R凝膠成像系統(tǒng)(上海天能科技有限公司)觀察并記錄譜帶。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

采用EXCEL 2007軟件處理數(shù)據(jù)。根據(jù)SRAP擴增條帶“有”或“無”生成“1”、“0”原始矩陣，采用NTSYSpc2.10軟件計算遺傳相似系數(shù)，采用UPGMA法進行聚類分析并繪制樹狀圖。

2 結果和分析

2.1 胡桃楸居群的徑級結構分析

山東鵲山省級自然保護區(qū)6個胡桃楸樣方的徑級結構見圖1；胡桃楸居群的徑級結構見圖2。

由圖1可見：P2樣方(高頂后)內個體數(shù)最少，占6個樣方個體總數(shù)的8.1%；P3樣方(黑石夼西溝東大梁)內個體數(shù)最多，占6個樣方個體總數(shù)的32.6%。位于山體下部的P1樣方(西山采石場)中，Ⅰ級(DBH<2 cm)至Ⅲ級(5 cm≤DBH<10 cm)的個體數(shù)為20，其中Ⅰ級和Ⅱ級(2 cm≤DBH<5 cm)的個體數(shù)占該樣方個體總數(shù)的45.0%，Ⅳ級(10 cm≤DBH<15 cm)及以上徑級個體缺失，該樣方內胡桃楸整體表現(xiàn)為增長型。在山體中部及上部樣方中，位于山體中部的P3樣方缺失Ⅵ級(20 cm≤DBH<25 cm)和Ⅶ級(25 cm≤DBH<30 cm)個體，位于山體中部的P4樣方(黑石里溝)和位于山體上部的P5樣方(黃泥洼)缺失Ⅶ級個體，位于山體中部的P2樣方和位于上體上部的P6樣方(西山上部)內各徑級個體均有分布；其中，各樣方中Ⅰ級至Ⅳ級的個體數(shù)均高于Ⅴ級(15 cm≤DBH<20 cm)至Ⅶ級的個體數(shù)，這5個樣方的胡桃楸整體表現(xiàn)為穩(wěn)定型。

Ⅰ：DBH<2 cm；Ⅱ：2 cm≤DBH<5 cm；Ⅲ：5 cm≤DBH<10 cm；Ⅳ：10 cm≤DBH<15 cm；Ⅴ：15 cm≤DBH<20 cm；Ⅵ：20 cm≤DBH<25 cm；Ⅶ：25 cm≤DBH<30 cm.DBH：胸徑Diameter at breast height.

P1：西山采石場(山體下部樣地)Quarry of Xishan Hill(plot at lower part of the mountain)；P2，P3，P4：分別為高頂后、黑石夼西溝東大梁和黑石里溝(山體中部樣地)Gaodinghou，Dongdaliang in Xigou of Heishikuang and Heishiligou，respectively(plot at middle part of the mountain)；P5，P6：分別為黃泥洼和西山上部(山體上部樣地)Huangniwa and upper part of Xishan Hill，respectively(plot at upper part of the mountain).

圖1 山東鵲山省級自然保護區(qū)6個胡桃楸樣方的徑級結構

Fig.1 Diameter class structure of six quadrats ofJuglansmandshuricaMaxim.in Queshan Provincial Nature Reserve of Shandong

Ⅰ：DBH<2 cm；Ⅱ：2 cm≤DBH<5 cm；Ⅲ：5 cm≤DBH<10 cm；Ⅳ：10 cm≤DBH<15 cm；Ⅴ：15 cm≤DBH<20 cm；Ⅵ：20 cm≤DBH<25 cm；Ⅶ：25 cm≤DBH<30 cm.DBH：胸徑Diameter at breast height.

圖2 山東鵲山省級自然保護區(qū)胡桃楸居群的徑級結構

Fig.2 Diameter class structure ofJuglansmandshuricaMaxim.population in Queshan Provincial Nature Reserve of Shandong

由圖2可見：6個樣方的胡桃楸個體總數(shù)為135株，Ⅰ級至Ⅶ級的個體數(shù)分別占個體總數(shù)的34.1%、24.4%、15.5%、12.6%、7.4%、3.0%和3.0%。其中，Ⅰ級和Ⅱ級的個體數(shù)占個體總數(shù)的58.5%，而Ⅲ級至Ⅶ級的個體數(shù)占個體總數(shù)的41.5%，其中Ⅵ級和Ⅶ級的個體數(shù)占個體總數(shù)的6.0%，表現(xiàn)出增長型居群的徑級結構特征。

2.2 胡桃楸居群靜態(tài)生命表及生命過程分析

山東鵲山省級自然保護區(qū)胡桃楸居群和居群內不同樣地的靜態(tài)生命表見表2；胡桃楸的期望壽命曲線、存活曲線和死亡率曲線見圖3。

由表2可見：山體上部、中部和下部樣地內以及整個居群中不同徑級胡桃楸個體存活數(shù)(ax)總體變化較平穩(wěn)，從低徑級到高徑級依次減少，但山體中部樣地的胡桃楸個體存活數(shù)波動較大，表明在大多數(shù)情況下，核桃楸個體可以通過環(huán)境的篩選進入下一階段的生長發(fā)育，以完成居群的天然更新。山體上部、中部和下部樣地內以及整個居群中不同徑級胡桃楸個體的期望壽命(ex)總體均隨徑級增加而逐級遞減，而死亡率(qx)總體隨徑級增加小幅波動，僅山體中部樣地的V級(15 cm≤DBH<20 cm)胡桃楸個體的死亡率最高(0.835)，導致整個居群該徑級的胡桃楸個體死亡率也較高(0.599)，表明胡桃楸在該階段由中等大樹向大樹過渡，是其生活史中較為脆弱的階段。

由圖3-A可見：胡桃楸居群和居群內不同樣地中胡桃楸個體的ex值總體上均隨徑級增加而逐漸降低，僅山體中部樣地中Ⅴ級和Ⅵ級(20 cm≤DBH<25 cm)的ex值有小幅波動。小徑級個體的ex值均高于大徑級個體，山體中部和上部樣地的胡桃楸個體的ex值明顯高于山體下部樣地，且胡桃楸整個居群的ex值總體上高于山體下部和中部樣地，但低于山體上部樣地。

由圖3-B可見：胡桃楸整個居群的存活曲線呈直線型，根據(jù)Deevey[11]的劃分標準，該胡桃楸居群的存活曲線基本符合Deevey Ⅱ型。山體上部、中部和下部樣地的胡桃楸存活曲線分別屬于直線型、直線型和凹型，其中，山體中部和上部樣地的胡桃楸存活曲線均符合Deevey Ⅱ型，隨徑級增加，個體標準化存活數(shù)逐漸下降；而山體下部樣地的胡桃楸存活曲線則接近Deevey Ⅲ型，前期干擾因子導致Ⅳ級(10 cm≤DBH<15 cm)及以上個體標準化存活數(shù)急劇減少。

表2 山東鵲山省級自然保護區(qū)胡桃楸居群和居群內不同樣地的靜態(tài)生命表1)

Table 2 Static life tables of population and different plots in population ofJuglansmandshuricaMaxim.in Queshan Provincial Nature Reserve of Shandong1)

徑級Diameter classaxax′lxdxqxLxTxexkx山體下部樣地Plot at lower part of the mountainⅠ(DBH<2 cm)5171 0001770.1779121 9711.9710.195Ⅱ(2 cm≤DBH<5 cm)4148231760.2147351 0591.2870.241Ⅲ(5 cm≤DBH<10 cm)1111647——3243240.500—山體中部樣地Plot at middle part of the mountainⅠ(DBH<2 cm)30301 0003330.3338342 2522.2520.405Ⅱ(2 cm≤DBH<5 cm)20206671670.25058414182.1260.288Ⅲ(5 cm≤DBH<10 cm)5155001670.3344178341.6680.407Ⅳ(10 cm≤DBH<15 cm)10103331330.3992674171.2520.510Ⅴ(15 cm≤DBH<20 cm)662001670.8351171500.7501.801Ⅵ(20 cm≤DBH<25 cm)113300.00033331.0000.000Ⅶ(25 cm≤DBH<30 cm)1133——17170.500—徑級Diameter classaxax′lxdxqxLxTxexkx山體上部樣地Plot at upper part of the mountainⅠ(DBH<2 cm)11111 0002720.2728643 1393.1390.319Ⅱ(2 cm≤DBH<5 cm)98727910.1256822 2753.1290.134Ⅲ(5 cm≤DBH<10 cm)57636910.1435911 5932.5050.154Ⅳ(10 cm≤DBH<15 cm)765451810.3324551 0021.8390.404Ⅴ(15 cm≤DBH<20 cm)44364910.2503195471.5030.288Ⅵ(20 cm≤DBH<25 cm)23273910.3332282280.8350.405Ⅶ(25 cm≤DBH<30 cm)32182——1141140.500—居群PopulationⅠ(DBH<2 cm)46461 0002830.2838592 3932.3930.333Ⅱ(2 cm≤DBH<5 cm)33337172600.3625871 5342.1390.450Ⅲ(5 cm≤DBH<10 cm)2121457870.1904149472.0720.211Ⅳ(10 cm≤DBH<15 cm)17173701530.4142945331.4410.534Ⅴ(15 cm≤DBH<20 cm)10102171300.5991522391.1010.914Ⅵ(20 cm≤DBH<25 cm)448700.00087871.0000.000Ⅶ(25 cm≤DBH<30 cm)4487——44440.500—

Ⅰ：DBH<2 cm；Ⅱ：2 cm≤DBH<5 cm；Ⅲ：5 cm≤DBH<10 cm；Ⅳ：10 cm≤DBH<15 cm；Ⅴ：15 cm≤DBH<20 cm；Ⅵ：20 cm≤DBH<25 cm；Ⅶ：25 cm≤DBH<30 cm.DBH：胸徑Diameter at breast height.

圖3 山東鵲山省級自然保護區(qū)胡桃楸的居群和居群內不同樣地的期望壽命曲線(A)、存活曲線(B)和死亡率曲線(C)

Fig.3 Life expectancy curve(A)，survival curve(B)and mortality rate curve(C)of population and different plots in the population ofJuglansmandshuricaMaxim.in Queshan Provincial Nature Reserve of Shandong

由圖3-C可見：在山體中部樣地以及整個居群中，胡桃楸個體死亡率隨徑級增加呈逐漸升高然后降低的趨勢，并均在Ⅴ級達到峰值，死亡率分別為0.835和0.599，而山體上部樣地的胡桃楸個體死亡率隨徑級增加小幅波動?？傮w上看，山體中部樣地的胡桃楸個體死亡率相對偏高。從Ⅰ級(DBH<2 cm)和Ⅱ級(2 cm≤DBH<5 cm)以及從Ⅴ級和Ⅵ級，胡桃楸個體的生長易受人為干擾、環(huán)境篩選或種內競爭等因子影響，生存壓力較大；Ⅲ級(5 cm≤DBH<10 cm)的個體死亡率較低，說明此徑級的胡桃楸存活能力較強。

2.3 胡桃楸SRAP分子標記和遺傳關系分析

采用14對SRAP引物，對采自山東鵲山省級自然保護區(qū)的9份胡桃楸樣本及1份外類群樣本(胡桃栽培樣本)進行遺傳分析，其中4對引物M2E5、M3E9、M6E7和M1E3的SRAP擴增圖譜見圖4。依據(jù)SRAP分子標記分析結果計算供試樣本的遺傳相似系數(shù)，結果見表3；依據(jù)表3的結果，采用UPGMA法進行聚類分析，結果見圖5。

2.3.1 遺傳多樣性和遺傳相似性 SRAP分子標記分析結果表明：10份樣本中共擴增104個位點，其中遺傳多態(tài)性位點占49.0%。9份胡桃楸樣本的多態(tài)性位點數(shù)差異較大，其中，采自狼夼的3號樣本多態(tài)性位點最多(41)，采自黑石里溝的5號樣本多態(tài)性位點最少(11)。在引物M2E5擴增圖譜的280 bp位點(圖4-A)，采自狼夼的3號樣本和采自宋山的8號樣本差異明顯；在引物M6E7擴增圖譜的350和400 bp位點(圖4-C)，不同樣本差異明顯。

由表3可見：9份胡桃楸樣本間遺傳相似系數(shù)均較高，平均值為0.786；其中，采自宋山的7號和8號樣本間的遺傳相似系數(shù)最大，達到0.904；采自狼夼的3號與采自黑石里溝的5號樣本間以及采自高頂后的4號與采自宋山的7號樣本間的遺傳相似系數(shù)最小，均為0.654，表明胡桃楸居群內個體間的遺傳變異較為豐富。而9份胡桃楸樣本與栽培胡桃(外類群)間的遺傳相似系數(shù)為0.394～0.510，表明胡桃楸與胡桃的種間遺傳差異較大。

2.3.2 遺傳關系 聚類分析結果(圖5)顯示：在遺傳相似系數(shù)0.762處，供試的10份樣本分為3組，其中，栽培胡桃單獨成為第1組，9份胡桃楸樣本聚為第2組和第3組。第2組包括4號、5號和6號樣本；第3組由其余6份樣本聚成。在遺傳相似系數(shù)0.804處，還可將第3組分為2個亞組，Ⅰ亞組包括采自西山采石場的1號樣本、采自椴樹洼的2號樣本和采自狼夼的3號樣本，Ⅱ亞組則由采自宋山的7號、8號和9號樣本聚成。

在I亞組中，2號和3號樣本間的遺傳關系較近，二者分布于相鄰的溝谷中；而1號樣本與其他樣本間的遺傳關系較遠，且采自該保護區(qū)最西側(西山采石場)，地理距離相對較遠。在Ⅱ亞組中，3份樣本間的遺傳相似系數(shù)為0.827～0.904，均采自同一區(qū)域，地理分布相對集中。說明胡桃楸各樣本間的遺傳關系與其地理分布有一定的關聯(lián)。

A，B，C，D：分別為引物M2E5、M3E9、M6E7和M1E3的擴增圖譜Being amplification patterns of primers M2E5，M3E9，M6E7 and M1E3，respectively.

M：DNA marker.1-10：供試樣本 Samples tested：1.采自西山采石場Collected from Quarry of Xishan Hill；2.采自椴樹洼Collected from Duanshuwa；3.采自狼夼Collected from Langkuang；4.采自高頂后Collected from Gaodinghou；5.采自黑石里溝Collected from Heishiligou；6.采自虎龍頭Collected from Hulongtou；7，8，9.采自宋山Collected from Songshan；10.栽培胡桃(外類群)CultivatedJ.regiaLinn.(outgroup).

圖4 山東鵲山省級自然保護區(qū)胡桃楸不同樣本的SRAP擴增圖譜

Fig.4 SRAP amplification patterns of different samples ofJuglansmandshuricaMaxim.in Queshan Provincial Nature Reserve of Shandong

表3 山東鵲山省級自然保護區(qū)胡桃楸不同樣本間的遺傳相似系數(shù)1)

Table 3 Genetic similarity coefficient among different samples ofJuglansmandshuricaMaxim.in Queshan Provincial Nature Reserve of Shandong1)

樣本Sample不同樣本間的遺傳相似系數(shù) Genetic similarity coefficient among different samples1234567891011.00020.8171.00030.8270.8941.00040.7980.7120.7021.00050.7500.7400.6540.8171.00060.7790.7890.7210.7690.8561.00070.7400.8080.8370.6540.6640.7691.00080.7790.8080.8560.6920.6830.7120.9041.00090.7600.7690.7600.7500.7600.7890.8270.8651.000100.4620.3940.4040.5100.4230.4330.4330.4140.4141.000

1)1-10：供試樣品 Samples tested：1.采自西山采石場Collected from Quarry of Xishan Hill；2.采自椴樹洼Collected from Duanshuwa；3.采自狼夼Collected from Langkuang；4.采自高頂后Collected from Gaodinghou；5.采自黑石里溝Collected from Heishiligou；6.采自虎龍頭Collected from Hulongtou；7，8，9.采自宋山Collected from Songshan；10.栽培胡桃(外類群)CultivatedJ.regiaLinn.(outgroup).

1-10：供試樣品 Samples tested：1.采自西山采石場Collected from Quarry of Xishan Hill；2.采自椴樹洼Collected from Duanshuwa；3.采自狼夼Collected from Langkuang；4.采自高頂后Collected from Gaodinghou；5.采自黑石里溝Collected from Heishiligou；6.采自虎龍頭Collected from Hulongtou；7，8，9.采自宋山Collected from Songshan；10.栽培胡桃(外類群)CultivatedJ.regiaLinn.(outgroup).

圖5 山東鵲山省級自然保護區(qū)胡桃楸不同樣本的UPGMA聚類圖

Fig.5 UPGMA clustering dendrogram of different samples ofJuglansmandshuricaMaxim.in Queshan Provincial Nature Reserve of Shandong

3 討論和結論

野生瀕危植物漸少的主要原因是天然植被屢遭破壞、生境惡化[12-14]。調查結果顯示：山東鵲山省級自然保護區(qū)內的胡桃楸居群呈現(xiàn)片狀分布，其中，山體下部樣地中Ⅳ級(10 cm≤DBH<15 cm)及以上的個體缺失，而中部和上部樣地的徑級結構相對完整，表明該居群的實生繁殖受生存環(huán)境影響較大。調查區(qū)域內Ⅲ級(5 cm≤DBH<10 cm)及以上徑級的胡桃楸成年樹共56株，最大胸徑為27.2 cm；胡桃楸幼苗和幼樹數(shù)量較多(共79株，平均每個樣方13株)，但各樣方間幼苗和幼樹的數(shù)量差異較大，有部分樣方內的幼苗和幼樹相對較少，如P1樣方(西山采石場)僅5株、P2樣方(高頂后)僅1株、P4樣方(黑石里溝)僅2株。造成這種現(xiàn)象的原因主要有2個方面：一方面是胡桃楸結實率較低，且果實易被采食，可萌發(fā)的種子數(shù)量較少；另一方面則是生境條件的影響，胡桃楸多生長于溝底亂石間，土壤貧瘠，只有少量落在裸巖間潮濕土壤中的成熟種子能順利萌發(fā)，且只有少量幼苗能存活。

在鵲山省級自然保護區(qū)山體下部樣地中，Ⅳ級及以上的胡桃楸個體缺失，且Ⅱ級(2 cm≤DBH<5 cm)的個體死亡率高于Ⅰ級(DBH<2 cm)，說明至少在5年前山體下部樣地的胡桃楸幼苗可能因環(huán)境影響和人為干擾而難以存活；山體中部樣地受人為干擾較少、生境較為穩(wěn)定，前期各徑級胡桃楸個體死亡率相對平穩(wěn)，而Ⅴ級(15 cm≤DBH<20 cm)的個體死亡率最高；山體上部樣地胡桃楸個體死亡率總體較低，與其受人為干擾較少有關。從Ⅲ級開始，胡桃楸個體數(shù)明顯減少，表明該胡桃楸居群在發(fā)育初期自然繁殖能力相對正常，幼苗和幼樹較為豐富，然后以高死亡率為代價從幼齡植株發(fā)育為成年植株，進而完成整個生活史；而胡桃楸成年個體的適應能力較強，其生長主要受種內競爭和自疏作用的影響。

由于群落處于不同的演替階段，分布于不同地區(qū)、不同坡位的植物可能呈現(xiàn)不同的分布格局[15-16]。在鵲山省級自然保護區(qū)不同坡位的樣地中，山體中部和上部樣地胡桃楸個體的生存狀況明顯優(yōu)于山體下部樣地，其存活曲線符合Deevey Ⅱ型，而山體下部樣地胡桃楸存活曲線則接近Deevey Ⅲ型。閆娜等[3]的研究結果表明：霧靈山國家級自然保護區(qū)胡桃楸居群中幼樹和中齡樹所占比例較大，存活曲線接近Deevey Ⅲ型。造成這種差異的原因可能有2個：一是研究區(qū)域的自然環(huán)境不同；二是人為干擾程度以及種間對生存資源的競爭壓力差異明顯。

在群落內部，不同植物居群為爭奪有限的生存資源而相互競爭，導致個體死亡率明顯上升。在鵲山省級自然保護區(qū)，當胡桃楸的幼苗或幼樹生長發(fā)育形成中齡樹后，群落的結構、郁閉度和蓋度發(fā)生變化，受光照和營養(yǎng)條件以及伴生樹種的影響，Ⅲ級至Ⅴ級胡桃楸個體死亡率呈現(xiàn)上升趨勢。總體上看，研究區(qū)域內胡桃楸個體期望壽命(ex)波動較小，其中，低徑級的ex值相對較高，高徑級的ex值相對較低。這是由于低徑級的胡桃楸個體生存空間比較充裕，且對養(yǎng)分和水分的需求量較小，對資源和生存空間的競爭不強；而高徑級的胡桃楸個體從環(huán)境中獲得的生存資源均不能滿足其生長需求，種間和種內競爭較強，導致自疏作用和他疏作用增強，因此，高徑級的胡桃楸個體期望壽命下降。

王東娜[4]25-27的研究結果表明：以ISSR分子標記為基礎，分布于東北地區(qū)的6個胡桃楸居群的遺傳多樣性均較高，且不同居群的親緣關系與其地理距離基本相一致。本研究中，通過SRAP分子標記分析，顯示鵲山省級自然保護區(qū)的胡桃楸居群內存在豐富的遺傳變異，且居群內各樣本間的遺傳關系與其地理分布有一定的關聯(lián)?？紤]到生態(tài)環(huán)境的同質性，研究區(qū)域內胡桃楸個體間葉片和果形等表型性狀的差異可能與其遺傳特性相關。

雖然鵲山省級自然保護區(qū)的胡桃楸居群屬于增長型，但該居群易受人為干擾、生境條件、繁殖特性以及種內競爭等因子的影響，其中，人為干擾是關鍵的致危因子。由于該保護區(qū)內胡桃楸居群的遺傳多樣性較高，因而，應制定相應的保護策略以維持現(xiàn)有的遺傳多樣性水平。根據(jù)居群的生境特點，建議采用人工擾動的方式使種子能落入適宜的土壤環(huán)境中萌發(fā)形成幼苗，維持該居群的天然更新。另外，建議強化退耕還林、幼林撫育等措施，提高幼林成活率，擴大成林覆蓋面積，從而保持群落結構穩(wěn)定。