云南松的火适应生活史对策研究

Fire is an ancient and recurrent natural disturbance factor on our planet and has been present since the origin of terrestrial plants. Fire impacted plant evolution and ecosystem structure and distribution. In some ecosystem, Wildfires play a major role in plant population persistence, maintaining biodiversity and sustaining ecosystems. Changes in fire regime might damage to ecosystems. However, there is a lack of information on the relationship between plants and fire. Pinus yunnanensis with two varieties has been proved to be serotiny, which coped with recurrent natural fires. In this project we will analyze systematically fire traits in the life history in three varieties of P. yunnanensis and fire regime, study fire sensitivity, resistance and the post-fire natural regeneration of populations with different fire-adapted life history strategies. This study will address the following questions: Is the life history of P. yunnanensis fire-adaption ? What are their fire trait syndromes and fire-adaptive mechanism? Is there fire-driven ecological divergence among three varieties and what are their fire regime niches? What are the relationships between fire traits and fire regime? Results will detect knowledge gaps on the ecology relationship between P. yunnanensis and fire, increase understanding of the role of fire in formation and maintenance of biodiversity in the Center of Yunnan Plateau, provide theoretical foundation for making and practicing the fire management policy that do not exclude fire, advance to study fire ecology of pines in China in the future, and also discuss the effects of global climate changing on fire regime and ecosystems.

自从陆生植物出现以来，野火一直就是广泛存在于陆地的自然干扰因素，影响着陆地植物进化和生态系统的结构与格局。有的地区，火已成为植物生存和生态系统稳定与可持续的维护因素，火状况改变会引发生态系统的衰退。但目前对于植物与火的生态关系了解有限。我们研究已证实，滇中特有的云南松是延迟开放树种，其球果延迟开放与生境易火有关。本项目通过对云南松及其变种生活史各阶段的火适应性状和生境野火发生规律，以及不同火适应性状组合种群过火后受损、生长与更新的研究。探讨云南松是否具有火适应生活史对策，火适应性状组合特征和适应机制；变种的存在是否与种内火生态分化有关，各自的火生态位，以及火适应性状变化与火状况的关系。研究可深入地认识云南松与火的生态关系，有助于了解火在滇中高原生物多样性形成和维持中的作用；为制定云南松林的火管策略提供科学理论基础，促进火与松属进化关系研究在中国全面开展，为应对全球气候变化做好科学基础准备。

滇中高原从古至今都是野火高发区，特有种云南松被发现具有典型的火适应性状--球果延迟开放。但，仅通过延迟开放一个火适应性状的研究不能反映出云南松与火的生态适应关系以及野火发生规律。松树都是以火适应性状组合来适应生境易火。本项目开展了云南松生境的易火性、野火自然发生规律研究，云南松（原变种）火适应性状和火适应生活史类型的研究，云南松种内火适应性状生态分化的研究，不同火险等级地区的不同过火强度地段云南松的受损、生长和更新调查。研究表明：云南松针叶完全分解需要约6年，导致云南松凋落叶作为燃料在森林地表堆积，增加了林火发生的风险。完全排除火对于云南松林的管理不科学，计划烧除可有效地降低发生林冠火灾害的风险，又可增加土壤养分促进生长。天然云南松林的林火间隔在20~30年。20~30年的地表火周期可使云南松种群保持连续的种群年龄结构，维持种群持续。除球果延迟开放外，有的云南松还具有厚树皮、针叶更易燃、种子深色和快速生长等火适应性状。不同种群火适应生态史对策有所变化，有的种群更靠近火依赖型，有的更靠近火耐受型。云南松球果延迟开放的动态与世界其它地方的不同，传统的球果延迟开放标准低估了云南松火后种子更新的能力。云南松、思茅松、高山松与马尾松表现出火生态位分化，野火在中国南方的大部森林区域也是一重要的自然生态因子。云南松（原变种）、细叶云南松和地盘松存在显著的可遗传的形态差异，也存在一些过度性个体。3个变种在叶绿体DNA上关系复杂，没有明显的差异，存在过度现象，云南松种内火生态分化还在继续。无论是地面火还是致死的林冠火后，云南松林过火迹地都可实现自然种子更新，当年生球果对更新起着主要贡献。除地盘松外，还有一些云南松乔木个体火后也能萌生更新。自然更新的云南松生长情况远优于人工种植的。研究结果进一步肯定了火在滇中高原生物多样性形成和维持中的作用有着重要的作用；在滇中森林火管理中应该对火的生态作用给予足够的重视。