林窗对岷江冷杉更新幼苗根系生物量积累与分配的影响

林窗对更新幼苗生物量积累和分配的影响在种群恢复中具有重要作用,尤其是暗针叶林更为突出。以川西亚高山岷江冷杉原始林林窗、林下的岷江冷杉更新幼苗为对象,研究其粗根和细根生物量的积累与分配过程及其异速生长关系。结果表明：随着岷江冷杉幼苗的生长,粗根、细根生物量均不断积累,但根系生物量中分配到粗根的比例逐渐增加、分配到细根的比例逐渐减少,粗根-细根间生物量的异速生长指数由等速生长转变为异速生长。林窗幼苗的细根生物量、粗根生物量和总根生物量中位数均小于林下幼苗,细根生物量分配比例大于林下幼苗;林窗还显著影响细根、粗根生物量随基径增粗的积累与分配过程,细根生物量分配比例随基径增粗的降幅大于林下幼苗;但林窗对粗根-细根生物量间的异速生长指数影响不显著。说明林窗干扰改变了岷江冷杉更新幼苗地下资源的分配方式,优化了资源配置。     

亚高山暗针叶林林缘华西箭竹对岷江冷杉幼苗更新的影响

大量研究表明在箭竹-冷云杉林下,竹类对冷杉的影响大于其它树种。在卧龙自然保护区岷江冷杉(Abies faxoniana)林下,华西箭竹(Fargesia nitida)为灌木层优势种。为了进一步了解箭竹对岷江冷杉幼苗更新的影响,该文采用样带法在四川省卧龙自然保护区亚高山岷江冷杉林林缘,针对华西箭竹和岷江冷杉幼苗展开调查研究。以竹丛覆盖区域为边界,分别向竹丛外2 m (带1)、1 m (带2),向竹丛内1 m (带3)、2 m (带4)、3 m (带5)做5条长30 m的相邻样带,每条样带划分为30个连续的1 m×1 m小样方。对岷江冷杉幼苗数量动态、种群结构、生长与生物量的研究表明: 1)离竹丛越远,大年龄岷江冷杉幼苗数量越多;岷江冷杉幼苗转化率(下一径级苗木数量与前一径级苗木数量之比)随年龄增加而减小,随离竹丛距离增大而增大。2)苗木高度与径级结构相似,随深入竹丛,幼苗数量峰值的径级和高度级分布从较大径级(Ⅲ)向小径级(Ⅰ)变化。3)华西箭竹的存在抑制了岷江冷杉小径级幼苗(Ⅰ)的高生长,基径与高度的回归也表明离竹丛越远,高生长相对更大;但一定密度华西箭竹(带4)增大了大径级(Ⅲ)岷江冷杉幼苗冠幅的扩展。4)岷江冷杉幼苗总生物量随华西箭竹密度的增高而减小,华西箭竹的大量存在抑制岷江冷杉幼苗对地下生物量的分配。总的看来,一定密度华西箭竹环境下岷江冷杉幼苗的生长和更新较好,华西箭竹大量分布的区域,岷江冷杉幼苗的更新和生长受到抑制,可能会影响岷江冷杉种群的扩散以及群落的发展。     

长期模拟增温对岷江冷杉幼苗生长与生物量分配的影响

川西亚高山针叶林是青藏高原东部高寒林区的重要组成部分,也是研究全球变化对森林生态系统影响的重要组成。长期模拟增温对川西亚高山森林树木的生长、物质积累及其分配格局的影响至今鲜有报道。以川西亚高山针叶林优势种岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗为研究对象,采用控制环境生长室模拟增温的方法,研究了模拟增温对岷江冷杉幼苗生长、物质积累及其分配格局的影响。结果表明,模拟增温(2.2±0.2)℃处理65个月后,岷江冷杉幼苗基径、株高、单株叶面积和比叶面积(SLA)均显著增加,比叶重(LMA)显著下降。增温对岷江冷杉幼苗的茎、侧枝、叶和总生物量具有显著的促进作用,对根生物量没有显著影响。岷江冷杉幼苗的叶重比(LMR)下降、枝重比(SMR)增加、根重比(RMR)无显著变化。长期增温能显著促进岷江冷杉幼苗的生长和物质积累,改变生物量分配格局,促使叶片物质向茎转移,降低光合物质投入。     

岷江冷杉林林窗小气候及其对不同龄级岷江冷杉幼苗生长的影响

对川西亚高山原始岷江冷杉(Abies faxoniana)林林窗内和林冠下小气候及岷江冷杉幼苗生长和生物量进行了两个生长季的连续观测。结果表明:6月林窗内与林冠下太阳辐射的日积累量没有显著性差异,而7~8月的日积累量则有显著性差异。整个生长季节,林窗内太阳辐射的平均积累量为8.10×MJ·m^-2,而林冠下太阳辐射的平均积累量为5.02×MJ·m^-2,两个位点太阳辐射积累量的显著差异主要来自7~8月日积累量的不同;林窗内5和15 cm层土壤的日平均温度比林冠下相应深度分别高2.1和2.7℃,差异显著。林窗内和林冠下3~8年岷江冷杉幼苗高增长率分别为1.2±0.3 cm·a^-1和1.1±0.3 cm·a^-1,差异不显著;9~20年岷江冷杉幼苗高增长率分别为6.2±2.4 cm·a^-1和3.0±0.9 cm·a^-1,差异显著。林窗内岷江冷杉幼苗根、主茎和总生物量与林冠下幼苗根、主茎和总生物量没有显著差异。不同年龄的岷江冷杉幼苗叶和侧枝生物量积累对林窗微环境的响应不同。     

林窗对岷江冷杉幼苗生存过程的影响

岷江冷杉林是我国西南亚高山暗针叶林的主体之一,其健康的种群动态和更新策略在维持长江上游生态安全方面具有重要意义。为了解岷江冷杉更新过程中林窗对幼苗种群动态的影响,通过调查林窗内和林下岷江冷杉更新幼苗的存活情况,采用数量分析方法研究了幼苗的年龄结构和动态特征。结果表明:林窗内和林下岷江冷杉幼苗的年龄结构金字塔均为两头小中间大的纺锤型,存活曲线均为DeeveyⅡ,生命期望以1龄级的最高、林下种群的高于林窗种群。幼苗的死亡率、消失率、累计死亡率和危险率均随龄级的增加而增大,生存率和死亡密度随龄级的增加而减小;岷江冷杉幼苗种群的数量化动态指数Vpi=0.1059,为增长型种群,在外界随机事件干扰时也可持续增长,尤以林窗种群抵御随机干扰、持续增长的特点更为突出;岷江冷杉幼苗种群的周期波动主要受基波控制,林窗种群在9龄级和11龄级处的波动还受谐波的影响。林窗扩大了岷江冷杉更新幼苗的数量规模、提高了种群抵御外界随机干扰的能力。因此,在岷江冷杉林更新管理中,应高度重视林窗的作用。     

增温对川西亚高山针叶林内不同光环境下红桦和岷江冷杉幼苗生长和生理的影响

 川西亚高山针叶林是青藏高原东部高寒林区的重要组成部分, 也是研究全球变化对森林生态系统影响的重要森林类型。开展亚高山针叶林不同树种对气候变暖响应差异的研究, 可为预测未来气候变暖背景下亚高山针叶林植被组成和森林动态提供科学依据。我们以川西亚高山针叶林两种主要树种——红桦(Betula albo-sinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)为研究材料, 采用开顶式增温法(Open-top chamber, OTC)模拟气候变暖, 研究了增温对全光条件和林下低光环境中(约为全光的10%)生长的红桦和岷江冷杉幼苗生长和生理的影响。在人工林环境下, OTC使增温框内平均气温和地表温度分别升高了0.51和0.33 ℃; 而在林外空地处, OTC使二者分别升高了0.69和0.41 ℃。研究结果显示, 增温总体上促进了两种幼苗的生长和生理过程, 并促使幼苗将更多的生物量投入到其同化部位——叶, 使幼苗的根冠比(R/S)显著降低。增温通过增加叶片的光合色素含量和表观量子效率等光合参数, 促进了幼苗的光合过程和生长。然而, 增温对两种幼苗生长和生理的影响效果与植物种类及其所处的光环境有关。增温仅在林外全光条件下显著影响红桦幼苗的生长和生理过程。岷江冷杉幼苗对增温的响应与红桦相反, 即增温仅在林下低光环境下对岷江冷杉幼苗的生长和生理过程有明显促进作用。这种响应差异可能赋予这两种植物在未来气候变暖背景下面对外界环境变化时具有不同的适应能力和竞争优势, 从而对亚高山针叶林生态系统物种组成和森林动态产生潜在影响。     

川西亚高山暗针叶林不同恢复阶段红桦、 岷江冷杉土壤种子损耗特征

在川西亚高山米亚罗林区海拔3 100—3 600 m阴坡、半阴坡,以立地条件基本一致的箭竹和藓类林型不同恢复阶段(20—40年生的箭竹-阔叶林、藓类-阔叶林,50年生的箭竹-针阔混交林、藓类-针阔混交林、160—200年生的箭竹-暗针叶老龄林、藓类暗针叶老龄林)的群落为研究对象,于种子成熟散落前(8月)采集土壤样品,应用网筛分选法结合体视显微镜挑选种子,实验室发芽试验法和四唑染色法对种子生活力进行测定,分析了土壤内先锋树种红桦(Betula albo-sinensis)和顶极树种岷江冷杉(Abiesfaxoniana)的残余种子总数、组分及其分布格局;采用样方法调查了红桦和岷江冷杉的1年生幼苗密度。结果表明:1)随着森林的恢复,红桦的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数呈减少的趋势,而岷江冷杉则相反。箭竹林型不同恢复阶段红桦的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数总体上大于藓类林型相应恢复阶段。岷江冷杉的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数、腐烂种子数的最大值均出现在藓类-暗针叶老林龄;2)在阔叶林和针阔混交林阶段,红桦和岷江冷杉的种子组分所占比例最高的分别为腐烂种子和发育不全种子,在暗针叶老龄林阶段,红桦的腐烂种子和空粒种子的比例位居前列,而岷江冷杉的外形完整种子比例最大;3)随着土层深度的增加,红桦和岷江冷杉的外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数均呈减少的趋势。红桦和岷江冷杉不同组分的种子在枯枝落叶层所占地比例在72.85%—94.28%;4)红桦的1年生幼苗密度随着森林的恢复逐渐减小,而岷江冷杉的1年生幼苗密度随着森林的恢复逐渐增大。在8月份,土壤中已经不存在红桦和岷江冷杉有生活力的种子,两种植物的种子只能形成短暂土壤种子库。     

川西亚高山针叶林林窗特征的研究

为探讨川西亚高山针叶林的林窗干扰特征 ,对王朗自然保护区的这一植被类型进行了调查 ,分析了该类型森林中林窗的数量、大小、形状及其成因 ;林窗形成木 (GM )的类型、数量和物种构成。结果表明 ,在川西亚高山原始针叶林林区 ,大多数形成木都是因树木达到一定年龄后衰老等原因引起其抗性下降而死亡的 ;由树木基折形成的林窗最为普遍 ,占 5 1 2 3% ,由干折形成的占 2 0 37% ;单株形成木林窗几乎达到所调查林窗的一半 (占总数的 4 6 99% ) ,平均每个林窗拥有 1 95株形成木。扩展林窗大小多在 10 0～ 4 0 0m2 ,10 0～ 2 0 0m2 所占的数量比例最大 ,占 2 6 5 1% ;而 30 0～ 4 0 0m2 所占的面积比例则最大 ,占 2 2 6 4 %。冠空隙的面积多在 2 0 0m2 以下 ,其中以 5 0～ 10 0m2 所占的数量比例和面积比例均为最大 ,分别为 32 5 3%、17 72 %。冠空隙、扩展林窗的平均面积为 71 6 8m2 、15 4 14m2 。     

川西亚高山不同森林生态系统碳氮储量及其分配格局

森林采伐和恢复是影响森林碳氮储量的重要因素。以川西亚高山岷江冷杉原始林、粗枝云杉阔叶林、天然次生林和粗枝云杉人工林为研究对象,采用样地调查和生物量实测的方法,研究了不同森林生态系统各组分碳、氮储量及其分配特征。结果表明岷江冷杉原始林、粗枝云杉阔叶林、天然次生林和粗枝云杉人工林生态系统碳储量分别为611.18、252.31、363.07 tC/hm~2和239.06 tC/hm~2;氮储量分别为16.44、12.11、15.48 tN/hm~2和8.92 tN/hm~2。恢复林分与原始林碳储量在土壤—植被的分配格局发生了变化,而氮储量未发生变化。岷江冷杉原始林以植被碳储量为主,恢复林分以土壤为主,氮储量均以土壤为主。乔木层碳储量分别占生态系统总储量的56.65%、17.63%、13.57%和22.05%,土壤层(0—80 cm)分别占32.03%、69.87%、76.20%和72.12%;土壤层氮储量占生态系统总储量的76.80%—92.58%。植物残体碳氮储量分别占生态系统总储量的4.40%—9.83%和2.94%—7.08%,林下植被所占比例最小。空间格局上,岷江冷杉原始林植被部分具有较高的碳储量,应进行保护。3种恢复林分具有较高的碳汇潜力,且地上/地下碳储量较低,表明其碳汇潜力尤其表现在地上部分。天然次生林利于土壤有机碳的积累,而人工林乔木层碳储量较高。     

川西亚高山天然林岷江冷杉的更新结构与数量动态

岷江冷杉(Abies fargesii var.faxoniana)的天然更新是川西亚高山地区天然次生林生态恢复的关键。为揭示川西亚高山4种典型天然林林型(杜鹃-岷江冷杉林、箭竹-岷江冷杉林、红桦-岷江冷杉林和红桦林)中岷江冷杉的更新结构和其幼龄植株的生存过程,基于4块1 hm²样地的调查,通过单因素方差分析和多重比较对比不同林型中岷江冷杉的更新结构和更新质量;通过对数回归建立了岷江冷杉幼龄植株高度与年龄间的关系;通过建立幼龄植株的静态生命表、绘制存活曲线和计算数量动态指数分析其生存特征和存活瓶颈期。结果表明：4种林型中岷江冷杉的更新质量和幼龄植株存活状态依次为杜鹃-岷江冷杉林>红桦林>红桦-岷江冷杉林>箭竹-岷江冷杉林。各林型中岷江冷杉幼龄植株的死亡率与相邻龄级间的个体数量动态(V_n指数)随龄级增加的波动大。综合死亡率与V_n指数的龄级差异,杜鹃-岷江冷杉林和箭竹-岷江冷杉林中幼龄植株存活的年龄瓶颈期分别为第21—25年(树高0.66—1.04 m)和第11—15年(树高0.46—0.73 m);红桦-...     

川西亚高山岷江冷杉外生菌根形态随海拔梯度的分化

外生菌根真菌是一类有助于植物生长及应对环境变化的重要共生真菌类群。深入认识外生菌根特征有助于理解植物对环境变化的响应规律。本研究在四川省卧龙自然保护区巴郎山脉设置海拔2850、3000、3194、3413和3593 m 5个样地,利用中心象限法进行土块样品(10 cm×10 cm×10 cm)采集,通过分析各海拔每土块中岷江冷杉外生菌根形态个数、形态多样性及养分获取类型等指标,研究岷江冷杉外生菌根形态特性随海拔的变异特征及土壤环境因子的作用。结果表明: 1) 菌根形态为橘黄色或橘色、单轴羽状分支或不分支、菌套表面光滑、无或少见外延物、根尖直筒型或膨大的菌根类型是卧龙自然保护区岷江冷杉外生菌根的主要形态类型。该形态类型在研究区内的侵染率最高,为12.4%;2) 随着海拔的升高,岷江冷杉外生菌根形态多样性下降,每土块内的形态个数减少;3) 单因素方差分析结果表明,不同海拔上无外延菌丝或极少外延菌丝的紧密接触类型(CE)和短距离养分获取类型(SDE)外生菌根侵染率有显著差异,CE类型外生菌根侵染率随着海拔的升高而增加;4) 土壤环境因子对岷江冷杉外生菌根形态在海拔上的变异有一定的影响,冗余分析(RDA)表明,土壤全氮含量、全磷含量、土壤温度、土壤含水率、pH值及酸性磷酸酶活性对岷江冷杉外生菌根形态在海拔上的变异有显著影响,其中土壤全氮含量和土壤温度的影响最大,分别解释了岷江冷杉形态特征变异的5.4%和4.9%。本研究揭示了岷江冷杉外生菌根形态形成在海拔上的差异,为进一步研究亚高山针叶树种菌根策略对环境变化的响应机制提供了科学依据。     

小径竹对亚高山暗针叶林优势 树种林窗更新的影响

在亚高山岷江冷杉林中选取面积≤50m2,50~150m2,>150m2的林窗,每种类型内均包含3种小径竹盖度(≤20%、20%~50%、>50%),共调查林窗9个,并调查包含这3种小径竹盖度的三块林下对照样地,研究了该类森林林窗更新与小径竹生长的关系。结果表明:(1)无论林窗大小,林窗内的更新幼苗数量都比林下的多,林窗更新是岷江冷杉群落更新的主要途径;(2)所选林窗均为发育早期,林窗对更新树种的种类组成和数量的影响主要表现在幼苗上。糙皮桦幼树及幼苗数量随林窗面积的增加而急速增加,它的更新更需要较大的林窗;(3)不同小径竹盖度下幼苗的密度呈现显著性变化,小径竹的生长明显抑制了森林幼苗的更新及填充的进程;(4)华西箭竹的分散程度随林窗面积的增大而降低,而平均高度和基径则有增加的趋势。     

林冠环境对亚高山针叶林下缺苞箭竹生物量分配和克隆形态的影响

通过对亚高山针叶林的林下、小林窗(130 m²)、中林窗(300 m²)和大林窗(500 m²) 4种林冠环境中缺苞箭竹(Fargesia denudata)分株种群特征进行调查, 研究其生物量分配格局和克隆形态可塑性。研究结果表明: (1)分株生物量、基径、高度以及分株各构件生物量随林冠郁闭度减小均表现为先增加后减小的趋势, 在小林窗中达到最大值; (2)大林窗中, 根生物量分配和数量显著高于其他林冠环境, 随林冠郁闭度增大, 分株不断增大叶生物量分配、比叶面积和分枝百分比等地上部分投资, 以适应低光环境; (3)比茎长和比地下茎长随林冠郁闭度增大表现为先减小后增加的趋势, 在小林窗值最低, 分枝强度在小林窗和中林窗中显著高于林下和大林窗环境。结果显示, 缺苞箭竹在不同林冠环境中具有生物量分配和克隆形态的可塑性, 以利于种群对光资源的有效利用。小林窗环境是缺苞箭竹较适宜的生境, 生物量积累最多, 长势最好。     

Changes in carbon,nitrogen and phosphorus stoichiometry in decaying logs with gap positions in a subalpine forest

亚高山森林倒木碳氮磷化学计量特征随林窗位置的变化 森林林窗对太阳辐射和降水(主要是降雨和降雪)的再分配可造成林窗内外微环境条件的异质性。本研究旨在通过改变微环境,测试林窗对倒木碳(C)、氮(N)和磷(P)化学计量比的影响。在青藏高原东部的亚高山森林中,将I–V腐解等级的岷江冷杉(Abies faxoniana)倒木分别置于林窗中心(GC)、林窗边缘(GE)和郁闭林下(CC)进行原位培养,分别于2013–2016年8月测定了腐烂树皮、边材和心材的C、N、P含量。研究结果表明,树皮N浓度从CC到GC呈下降趋势,而边材和心材则表现出相反的趋势。此外,边材和心材IV、V腐解等级的C/N从CC到GC呈下降趋势,心材V腐解等级的 N/P从CC到GC呈增加趋势,这表明森林林窗对高度腐解等级倒木的C/N/P化学计量比有强烈影响。简而言之,高度腐烂的倒木更容易受到微环境的影响,必要时应适当调整郁闭林下或林窗中心的高度腐烂的倒木比例。     

岷江冷杉针叶林下穿透雨空间分布特征

森林对降水的截留作用、林下穿透雨的水文学及生态学意义一直是生态水文学研究中的热点 ,但是关于林下穿透雨空间分布特征的研究还比较少。在四川西部的卧龙自然保护区研究了岷江冷杉林下穿透雨的空间分布特征。在岷江冷杉针叶林下布设了 8个雨量筒用以测量林下穿透雨 ,对两年共 35次降雨的穿透雨研究结果表明 ,林下各观测点的穿透雨率同林外降雨量之间的关系都可以用逻辑斯谛曲线方程较好地模拟 ,与传统的对数方程模拟相比 ,前者的相关程度显著高于后者 ,而且用逻辑斯谛方程进行模拟时 ,方程中的各参数具有一定的生态学意义。此外 ,研究发现林下各点的穿透雨率具有显著的差异 ,位点 4下的穿透雨存在着明显的聚集效应 ,此处的平均穿透雨率达到了 10 3.2 %。对林下 8个点穿透雨进行聚类分析表明 ,林下位点 4和位点 8的穿透雨特征与其余 6个点的穿透雨特征有显著的差异。对影响岷江冷杉林下穿透雨空间分布的因素分析表明 ,观测点上方的冠层覆盖度、枝叶层厚度与降雨量之间均有一定的负相关关系 ,但其影响未达到显著水平 ;观测点到树干的距离与林下的穿透雨之间的关系可以较好地用二次多项式方程模拟 ,方程的相关程度很高 (R=0 .94 91) ;各观测点正上方的冠层以及枝叶性质也对穿透雨的空间分布特征有一定的     

Growth and Wood/Bark Properties of Abies faxoniana Seedlings as Affected by Elevated CO2

Growth and wood and bark properties of Abies faxoniana seedlings after one year's exposure to elevated CO2 concentration (ambient 350 (=1= 25) μmol/mol) under two planting densities (28 or 84 plants/mz) were investigated in closed-top chambers. Tree height, stem diameter and cross-sectional area, and total biomass were enhanced under elevated CO2 concentration, and reduced under high planting density. Most traits of stem bark were improved under elevated CO2 concentration and reduced under high planting density. Stem wood production was significantly increased in volume under elevated CO2 concentration under both densities, and the stem wood density decreased under elevated CO2 concentration and increased under high planting density. These results suggest that the response of stem wood and bark to elevated CO2 concentration is density dependent. This may be of great importance in a future CO2 enriched world in natural forests where plant density varies considerably. The results also show that the bark/wood ratio in diameter, stem cross-sectional area and dry weight are not proportionally affected by elevated CO2 concentration under the two contrasting planting densities. This indicates that the response magnitude of stem bark and stem wood to elevated CO2 concentration are different but their response directions are the same.     

模拟增温和功能群去除对岷江冷杉幼苗存活和生长的影响

通过模拟增温和功能群去除试验,研究不同功能群的草本植物在岷江冷杉幼苗更新定植过程的作用,分析其在温度升高条件下生理指标的变化.结果表明:增温提高了岷江冷杉幼苗的存活率和植物体内非结构性碳水化合物含量,但抑制了幼苗的生长和根冠比.岷江冷杉幼苗的非结构性碳水化合物含量,尤其是可溶性糖含量与存活率呈显著正相关.不增温处理中,草本植物降低了幼苗的存活率,促进幼苗的株高生长和地上生物量积累,禾本科植物和杂类草抑制了幼苗根系生长和地下生物量的积累;增温处理中,杂类草的存在提高了幼苗的存活率,莎草科则显著抑制了幼苗根系生长和地下生物量的积累,禾本科植物和杂类草抑制了幼苗的高生长和地上生物量积累.模拟增温提高了林线树种岷江冷杉幼苗的存活率,但使其面临来自草本植物更剧烈的竞争,抑制其生长.