本发明涉及测定方法技术领域，尤其涉及一种测定功能群幼苗在光资源轴上生态位分化的方法。
背景技术：
生态位(ecological niche)是指一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。生态位的概念最早是由Grinnell首先应用的，他认为一个动物区系内没有两个长期建立的物种具有完全一样的生态位。后来Elton提出了“生态位是物种在其生活环境中的地位以及它与事物和天敌的关系”，含有营养生态位的意思。
在自然环境里，每一个特定位置都有不同种类的生物，其活动以及与其它生物的关系取决于它的特殊结构、生理和行为，故具有自己的独特生态位。正如每一种生物占有各自的空间，在群落中具有各自的功能和营养位置，以及在温度、湿度、土壤、光照等环境变化梯度中所居的地位。在同一地区内，生物的种类越丰富，物种间为了营养、生活空间或其他资源而出现的竞争是越激烈的，这样，对某一特定物种占有的实际生态位就可能越来越小。其结果是在进化过程中，两个生态上很接近的物种向着占有不同的空间(栖息地分化)、吃不同事物(食性上的特化)、不同的活动时间(时间分化)或其他生态习性上分化，以降低竞争的紧张度，从而使两种之间可能形成平衡而共存。
生态位分化已是国内外生态学领域广泛使用的术语和研究热点。由于物种多样性、物种竞争、群落演替、种群进化等原理都与生态位分化理论密切相关,因此生态位分化理论逐渐受到了国内外学者的广泛重视。
目前为止，生态位分化问题一直是生态学研究的焦点,但如之前所述，很多研究都是基于理论，缺少合适的量化生态位分化的测定方法。因此，有必要针对性提出一种新的方法来完善相关研究。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种测定功能群幼苗在光资源轴上生态位分化的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供基于斑块格局尺度测定功能群幼苗在光资源轴上生态位分化的方法，包括以下步骤：
⑴：野外调查
选取样地；
⑵：斑块类型划分
将每个样地等分成多个斑块，并确定不同斑块阶段的类型：林窗斑块、建立斑块、成熟斑块和衰退斑块；
⑶：不同树种幼苗功能群的划分
森林循环的四个阶段包括：林窗阶段、建立阶段、成熟阶段和衰退阶段；
通过调查森林循环的四个阶段不同树种出现的频率，结合其喜光性，将不同树种幼苗划分为先锋功能群、过渡阶段功能群和耐荫顶级功能群三类；
⑷：野外自然模拟
选取相同大小的盆栽苗，移至各典型斑块阶段，模拟自然生境下幼苗对不同斑块内光照强度的适应和响应，测定不同斑块阶段内各处理幼苗相应指标的变化；
⑸：人工控光模拟
设置控光实验，移栽自然生长的1-3年生幼苗，模拟森林斑块自然发育到下一个阶段，即控光处理5-15d后，移到下一个斑块梯度下的光照处理，测定相应的指标；模拟森林斑块自然发育过程中受到干扰形成林窗，即控光处理5-15d后，移到林窗阶段的斑块梯度下的光照处理，测定相应的指标；
⑹：形态结构和生理生化指标测定
①形态结构的测定
解剖结构、构筑行为和空间取向指标的测定；
②生理生化指标的测定：
光合生产能力、资源利用效率和光合物质转化率的测定；
⑺：不同功能群幼苗在光资源轴上生态位的分化
以森林循环功能动态中不同阶段的光照强度为横坐标，分别以不同功能群幼苗的形态结构指标和生理生化指标为纵坐标，绘制不同功能群幼苗在光资源轴上的生态位图。
优选地，所述人工控光模拟实验用黑色遮荫网遮荫，遮荫架采用三角形架，人工遮荫选用4个光梯度，分别模拟林窗阶段、建立阶段、成熟阶段和衰退阶段的光照强度；将荫棚的北向开通做为通道，其余各向均用遮荫网覆盖；将盆栽苗的位置靠近荫棚的中部。
优选地，所述解剖结构指标的测定方法包括：从每组光处理中随机选取幼苗，按不同方向取树冠中部生长发育良好的当年生枝条，用冰瓶带回实验室内；选粗细适中的新鲜叶若干枚，切取每叶的中部，FAA固定液固定，作成石腊切片，分析显微结构；在野外用3％戊二醛固定液固定，带回实验室转入2％锇酸固定液中固定，制成超薄切片，分析超微结构。
优选地，所述显微结构包括：叶总厚度、叶上、下表皮厚度、角质膜厚度、上表皮与内皮层间叶肉组织厚度、下表皮与内皮层间叶肉组织厚度、内皮层细胞的厚度、转输组织与维管束厚度和管胞的直径等。
优选地，所述超微结构包括：叶绿体形态结构、叶绿体的分布和类囊体形状等。
优选地，所述构筑行为和空间取向指标的测定方法包括：在进行幼苗解析时，从树梢开始向下逐侧枝查数叶片数量，测量生长量，用半圆仪测量分枝角，并测定各侧枝在树干上的分布、枝长、分枝角度等；将根系全部挖出后，先测定根幅、根深，查数侧根数量，然后将所有侧根从基部切下，分别测量根长和根径，计算侧根表面积。
优选地，所述光合生产能力指标的测定方法包括：将选取的叶片在叶夹内暗适应15-25min，用便携式调制荧光仪测量相应的荧光参数：初始荧光、最大荧光、叶温、光合有效辐射、PSⅡ最大量子产量、PSⅡ光量子效率、相对电子传递速率、光化学猝灭系数和非光化学猝灭系数；用光合作用仪测定净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度；选取每组光处理下3株幼苗的当年生叶片，用冰瓶带回实验室内，将每株叶片剪碎混匀，用紫外分光光度计测定叶绿素a、b和类胡萝卜素含量。
优选地，所述资源利用效率指标的测定方法包括：将取回的幼苗叶片样品于70-90℃烘干后粉碎过筛，采用凯氏定氮法测定全氮；根据植物净初级生产力与所吸收的光合有效辐射量比值来计算光利用效率，叶片净光合速率与暗呼吸速率比值来计算碳利用效率，氮素生产力与氮素平均滞留时间的乘积来计算氮利用效率。
优选地，所述光合物质转化率指标的测定方法包括：以生物量分配及叶片同化效率来反应光合物质转化率，在每组光处理中随机选取若干株幼苗，将各器官分别称鲜重，并取样带回实验室内，在70-90℃烘干36-60小时，称根、茎、叶各部分器官干重，换算干物质量，并计算以下指标：根重比、茎重比、叶重比、地上/地下部分生物量、高茎重比及相对生长速率等；为了探讨树冠各层次叶片的同化效率差异，分别对各个枝序侧枝进行称重，并将当年生枝条单独取样称重，以非同化部分各器官单位时间生物量总量、当年叶片生物量和个体总叶面积为基础，计算出叶片的总同化效率，然后按照生物量分配比例计算出各器官的叶片同化效率。
优选地，所述样地为北亚热带大别山区常绿落叶阔叶混交林。
本发明的优点在于：本发明通过提供一种基于斑块格局尺度测定功能群幼苗在光资源轴上生态位分化的方法为解释森林群落演替动态机理提供了一个重要依据，为植物种群生态学的定量研究带来了重要的现实意义。
附图说明
图1是本发明实施例提供的不同功能群幼苗在光资源轴上生态位的分化图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例包括如下步骤：
⑴：野外调查
选取北亚热带大别山区常绿落叶阔叶混交林：小叶青冈—短柄枹栎林、小叶青冈—茅栗林、青冈栎—槲栎—黄檀林和栓皮栎—青冈栎林，各选择4个100m×100m的样地；
⑵：斑块类型划分
将每个样地等分成400个5m×5m的斑块，根据表1确定不同斑块阶段的类型；
表1不同斑块阶段类型的确定标准
⑶：不同树种幼苗功能群的划分
根据幼苗的生长对光资源的需求将其分为先锋功能群、过渡阶段功能群和耐荫顶级功能群。具体判断标准为先锋功能群的幼苗只能在林窗和开阔地发现而不出现在郁闭的林下；而非先锋功能群的幼苗能够在郁闭林下存在，在林窗内很少出现。非先锋功能群又可以被划分为过渡阶段功能群和耐荫顶级功能群。其中，耐荫顶级功能群具有中间的光需求，虽然可以在林下生存，但是需要较高的光环境才能长成更大的个体。通过调查森林循环的四个阶段(林窗阶段、建立阶段、成熟阶段和衰退阶段)不同树种出现的频率，结合其喜光性，将常绿落叶阔叶混交林内自然生长的不同树种幼苗(小叶青冈、短柄枹栎、茅栗、青冈栎、槲栎、黄檀和栓皮栎)划分先锋功能群、过渡阶段功能群和耐荫顶级功能群三类，如表2所示；
表2不同植物功能群的划分
⑷：野外自然模拟
选取相同大小的盆栽苗(每个盆栽苗1株幼苗)，移到自然生境下各典型斑块阶段的中部，模拟自然生境下幼苗对不同斑块内光照强度的适应和响应，测定林窗阶段、建立阶段、成熟阶段和衰退阶段内各处理幼苗相应指标的变化；⑸：人工控光模拟
人工控光模拟实验用黑色遮荫网遮荫。人工遮荫选用4个光梯度，分别模拟林窗阶段、建立阶段、成熟阶段和衰退阶段的光照强度。为便于正常管理及定期测量方便起见，将荫棚的北向开通做为通道，其余各向均用遮荫网覆盖。为了避免荫棚间彼此遮荫对棚内幼苗产生影响，尽量将盆栽苗的位置靠近荫棚的中部。
设置控光实验，移栽自然生长的常绿落叶阔叶混交林林下的小叶青冈、短柄枹栎、茅栗、青冈栎、槲栎、黄檀、栓皮栎七种1-3年生幼苗，每个光照梯度下使用200盆盆栽苗，遮荫架采用三角形架。
模拟森林斑块自然发育到下一个阶段，即控光处理10d后，移到下一个斑块梯度下的光照处理，测定相应的指标。
模拟森林斑块自然发育过程中受到干扰形成林窗，即控光处理10d后，移到林窗阶段的斑块梯度下的光照处理，测定相应的指标；
⑹：形态结构和生理生化指标测定
①形态结构的测定
解剖结构指标的测定：从每组光处理中随机选取5株幼苗，每株取树冠中部生长发育良好的当年生枝条4枝(按不同方向取，以消除方向不同引起的差异)，用冰瓶带回实验室内。由枝条顶端向下数第3束叶中，选粗细适中的新鲜叶5枚，切取每叶的中部，FAA固定液固定，带回实验室作成石腊切片，分析显微结构(叶总厚度、叶上、下表皮厚度、角质膜厚度、上表皮与内皮层间叶肉组织厚度及下表皮与内皮层间叶肉组织厚度、内皮层细胞的厚度、转输组织和维管束厚度和管胞的直径等指标)；在野外用3％戊二醛固定液固定，带回实验室转入2％锇酸固定液中固定，制成超薄切片，分析超微结构(叶绿体形态结构、叶绿体的分布和类囊体形状等)。
构筑行为和空间取向指标的测定：在进行幼苗解析时，从树梢开始向下逐侧枝查数叶片数量，测量生长量，用半圆仪测量分枝角，并测定各侧枝在树干上的分布、枝长、分枝角度等。将根系全部挖出后，先测定根幅、根深，查数侧根数量，然后将所有侧根从基部切下，分别测量根长和根径，计算侧根表面积。
②生理生化指标的测定：
光合生产能力：将选取的叶片在叶夹内暗适应20min，用便携式调制荧光仪测量相应的荧光参数：初始荧光、最大荧光、叶温、光合有效辐射、PSⅡ最大量子产量、PSⅡ光量子效率、相对电子传递速率、光化学猝灭系数和非光化学猝灭系数。用光合作用仪测定净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度。选取每组光处理下3株幼苗的当年生叶片，用冰瓶带回实验室内，将每株叶片剪碎混匀，用紫外分光光度计测定叶绿素a、b和类胡萝卜素含量。
资源利用效率：将取回的幼苗叶片样品于80℃烘干后粉碎过筛，采用常规方法测定全氮(凯氏定氮法)。根据植物净初级生产力与所吸收的光合有效辐射量比值来计算光利用效率，叶片净光合速率与暗呼吸速率比值来计算碳利用效率，氮素生产力与氮素平均滞留时间的乘积来计算氮利用效率。
光合物质转化率：以生物量分配及叶片同化效率来反应光合物质转化率。在每组光处理中随机选取5株幼苗，将各器官分别称鲜重，并取样带回实验室内，在80℃烘干48小时，称根、茎、叶各部分器官干重，换算干物质量。并计算以下指标：根重比(根重/总生物量)、茎重比(茎重/总生物量)、叶重比(叶重/总生物量)、地上/地下部分生物量、高茎重比(株高/茎生物量)及相对生长速率等。为了探讨树冠各层次叶片的同化效率差异，分别对各个枝序侧枝进行称重，并将当年生枝条单独取样称重。以非同化部分各器官单位时间生物量总量、当年叶片生物量和个体总叶面积为基础，计算出叶片的总同化效率，然后按照生物量分配比例计算出各器官的叶片同化效率；
⑺：不同功能群幼苗在光资源轴上生态位的分化
以森林循环功能动态中林窗阶段、建立阶段、成熟阶段和衰退阶段的光照强度为横坐标，分别以不同功能群幼苗的形态结构指标(解剖结构、构筑行为和根系结构)和生理生化指标(光合生产能力、资源利用效率和光合物质转化率)为纵坐标，绘制不同功能群幼苗在光资源轴上的生态位图(图1)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。