古田山常绿阔叶林萌生特征及其与群落物种多样性的关系

萌生更新是森林木本植物重要的生活史策略,能够促使萌生树种长时间占据原有空间,对物种共存、群落构建与生态系统稳定性有重要的潜在影响;同时,萌生更新的植株具有较强的资源获取与竞争能力。但萌生更新对群落物种共存的作用还远未被理解。本文基于古田山5 ha亚热带常绿阔叶林监测样地的调查数据,研究了萌生更新对群落物种多样性的影响及作用机制。结果表明:(1)古田山常绿阔叶林中萌生树种的丰富度比例较高(63.95%),已发生萌生的物种多度比例较高(38.53%),潜在萌生多度比例更高(59.51%);(2)萌生现象在各分类群普遍发生,壳斗科、杜鹃花科、金缕梅科、山茶科等类群的萌生能力较强;(3)萌生物种丰富度比例与群落物种多样性的关系不显著,萌生物种多度比例与群落物种多样性呈负相关关系。由此推测,作为古田山亚热带常绿阔叶林中一种占优势的更新方式,萌生更新在保证萌生树种持续存活从而增加群落物种多样性的同时,在一定阶段又能抑制群落物种多样性的发展,对群落物种共存、生物多样性维持起到了较重要的调节作用。     

钱江源国家公园古田山常绿阔叶林木本植物的萌生更新特征

萌生更新是木本植物在原位进行更新的有效手段,使群落具有较强的恢复力。但以往研究侧重于实生更新,森林中木本植物的萌生更新特征及其在森林群落中的地位仍未得到足够理解。基于钱江源国家公园古田山国家级自然保护区内5 hm2亚热带常绿阔叶林样地的群落数据,分析木本植物萌生更新的数量特征,同时对不同分类单元、不同功能类群的萌生能力等进行比较。结果表明:(1)样地内64%的物种、20%的实生个体已经发生萌生更新现象,且萌生茎的数量占样地总个体数量的24%;(2)物种水平与科水平上,萌生能力均表现为显著差异(F=13.11,P0.001;F=27.45,P0.001)。腺蜡瓣花、柳叶蜡梅、宜昌荚蒾、窄基红褐柃、美丽马醉木等物种的萌生能力较强,蜡梅科、忍冬科、木兰科、壳斗科等类群的萌生能力较强;(3)不同垂直结构层次(林冠层、亚乔木层、灌木层)的萌生能力差异显著(F=117.5,P0.001),灌木层物种的萌生能力是林冠层与亚乔木层的1倍左右。不同生活型(常绿组分与落叶组分)的萌生能力差异显著,常绿类群的萌生能力显著高于落叶类群(P0.001)。萌生更新在亚热带常绿阔叶林中具有重要地位,可能是物种多样性维持、群落更新与演替的机制之一。灌木物种与常绿物种有着较强的萌生能力,暗示着萌生可能是植物适应荫蔽环境的生态策略之一。     

古田山常绿阔叶林不同演替群落的萌生特征

萌生是植物营养繁殖的重要方式之一, 树木的萌生更新对群落结构的维持、植被的动态和演替具有重要意义。本研究基于古田山常绿阔叶林内处于不同演替阶段的25个30 m × 30 m样方中胸径 ≥ 5 cm的木本植物萌生茎发生情况的调查数据, 应用线性回归模型分析了不同演替群落的萌生特征及其地形解释。结果发现: (1)样地内共有56种木本植物存在萌生现象, 占总物种数的53.8%。(2)群落(样方)水平的萌生能力与海拔显著负相关, 与坡度和坡向的相关性较弱。(3)群落水平的萌生能力与林分年龄显著负相关; 在控制地形因子的影响下, 林分年龄对萌生指标解释量仍然达到20%-30%。萌生个体数和萌生物种丰富度所占比例随林分年龄显著下降, 萌生物种主茎的平均胸径随林分年龄显著增加。研究表明, 古田山常绿阔叶林萌生能力随林分年龄的增大而下降, 可能由演替序列上物种组成的变化(即萌生能力较强物种的多度下降)和群落结构的变化(即大径级个体增多)导致。另外, 萌生能力受到海拔、坡向等地形因素的影响。     

浙江东白山次生针阔混交林群落组成及结构动态

次生针阔混交林是亚热带地区常见的森林类型,研究次生针阔混交林群落的演替特征及其更新规律,将为本地区植被恢复及森林经营管理提供重要依据。该文基于2013和2018年两次调查东白山次生针阔混交林1 hm²固定样地的数据,从木本植物组成、群落物种多样性、物种重要值、径级结构等方面,分析了东白山次生针阔混交林群落组成和结构的动态变化。结果表明:(1)2013—2018年间,群落内物种数和植株数均显著下降(P<0.05);(2)样地内DBH≥1 cm的个体死亡1 505株,年均死亡率6.40%,新增个体71株,年均补员率0.35%;(3)群落物种多样性指数均显著下降(P<0.05),其中Margalef丰富度指数下降最多,降低了25.03%,Shannon-Wiener指数降低了11.88%;(4)林冠层中常绿阔叶树种的优势地位在进一步加强,而针叶树种的优势度在逐渐下降;(5)5 a间,大、中径级的个体比例逐渐增加,小径级植株的存活个体比例逐渐下降。该研究表明,2013—2018年间,东白山次生针阔混交林群落组成和结构总体发生了较为显著的动态变化,群落处于次生针阔混交林向常绿阔叶林快速演替阶段。     

湖北星斗山地形变化对不同生活型植物叶功能性状的影响

探究地形变化对不同生活型植物叶功能性状的影响有助于深入理解森林群落物种组成的维持特征。该研究以湖北星斗山常绿落叶阔叶混交林为研究对象, 测量了50个样地中224种木本植物的叶面积、叶厚度、叶干质量、叶干物质含量和比叶面积, 运用单因素方差分析揭示了乔木、灌木和木质藤本的叶功能性状变异特征, 并采用偏曼特尔检验分别从群落水平和物种水平分析了地形变化对不同生活型木本植物叶功能性状的影响。研究发现: 不同生活型植物叶性状变异系数分布范围为23.42%-110.45%; 不同生活型之间的植物叶功能性状差异明显。群落水平上, 海拔与乔木叶干质量、灌木叶面积和木质藤本叶厚度显著正相关, 坡度仅对灌木和木质藤本比叶面积具有显著影响, 坡向与灌木叶厚度、叶干质量和比叶面积显著正相关。物种水平上, 海拔比坡度和坡向对植物叶功能性状影响更为显著, 且不同物种对地形变化的敏感度不一致; 在控制空间结构影响后, 地形因子对植物叶功能性状的影响降低。该研究结果表明, 不同生活型植物的叶功能性状对地形变化的响应格局不同, 这可能是星斗山常绿落叶阔叶混交林植物多样性的主要维持机制。     

湖北星斗山地形变化对不同生活型植物叶功能性状的影响

探究地形变化对不同生活型植物叶功能性状的影响有助于深入理解森林群落物种组成的维持特征。该研究以湖北星斗山常绿落叶阔叶混交林为研究对象,测量了50个样地中224种木本植物的叶面积、叶厚度、叶干质量、叶干物质含量和比叶面积,运用单因素方差分析揭示了乔木、灌木和木质藤本的叶功能性状变异特征,并采用偏曼特尔检验分别从群落水平和物种水平分析了地形变化对不同生活型木本植物叶功能性状的影响。研究发现:不同生活型植物叶性状变异系数分布范围为23.42%–110.45%;不同生活型之间的植物叶功能性状差异明显。群落水平上,海拔与乔木叶干质量、灌木叶面积和木质藤本叶厚度显著正相关,坡度仅对灌木和木质藤本比叶面积具有显著影响,坡向与灌木叶厚度、叶干质量和比叶面积显著正相关。物种水平上,海拔比坡度和坡向对植物叶功能性状影响更为显著,且不同物种对地形变化的敏感度不一致;在控制空间结构影响后,地形因子对植物叶功能性状的影响降低。该研究结果表明,不同生活型植物的叶功能性状对地形变化的响应格局不同,这可能是星斗山常绿落叶阔叶混交林植物多样性的主要维持机制。     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林木本植物组成特征

喀斯特常绿落叶阔叶混交林是我国西南喀斯特地区分布的典型森林植被类型之一,由于富钙偏碱的地球化学背景及多样性的生境类型,该森林具有群落结构多样、树种组成丰富、优势物种突出等特点,基于大型动态监测样地的群落特征分析是揭示其生物多样性维持机制的基础。该研究在木论国家自然保护区建立了25 hm2的样地,依照CTFS全球森林生物多样性监测规范,定位并调查了样地内每一棵胸径≥1 cm的木本植物。结果表明：(1)样地内有监测树种254种,隶属于64科161属;独立个体总数为110370株(含分枝为144679株),平均胸径为4.14 cm。(2)个体数最多的15个树种的个体数之和占到总个体数的78.46％,稀有种有100种,占总树种数的39.37％。(3)群落结构稳定且更新良好,木本植物整体径级结构呈倒“J”形。(4)样地内重要值≥1的树种有26种,占总树种数量10.24％;重要值排名前三的物种分别是小果厚壳桂、栀子皮和香叶树。(5)样地中共有萌生木本植物204种34309株,分属于127属51科,分别占样地总物种、个体数量、属及科数的80.32％、14.42％、78.88％和79.69％。此结果表明木论喀斯特常绿落叶阔叶混交林物种组成丰富、群落成熟稳定、更新良好,反映了亚热带非地带性喀斯特顶极群落常绿落叶阔叶混交林的典型特征。     

井冈山鹿角杜鹃群落灌木层功能多样性及其随海拔梯度的变化

研究植物群落功能多样性沿环境梯度的变化可以揭示功能多样性与生态系统功能间的关系及维持机制。以井冈山地区鹿角杜鹃（Rhododendron latoucheae）群落为研究对象,通过调查不同海拔梯度群落灌木层植物的物种组成与结构特征,研究了该群落类型灌木层植物的物种多样性、功能多样性、环境因子的特征及其相互之间的关系。结果表明：1）群落类型灌木层植物物种多样性和功能多样性沿海拔梯度呈现不同的变化趋势。物种多样性指数均随着海拔的升高呈减小趋势,而功能多样性指数的变化却较为复杂。其中FRic、FEve和FDis随着海拔的升高显著减小,FDiv和Rao却随海拔的升高而增加;2）群落中物种多样性和功能多样性呈现复杂的相关性。FRic、FEve与丰富度指数呈显著正相关,而Rao、FDis、FDiv与Simpson优势度指数呈线性相关关系,且具有显著相关性;3）群落所分布的坡位及土壤氮与磷含量等环境因子对灌木植物的功能多样性有着重要的影响。鹿角杜鹃群落灌木层植物的物种多样性和功能多样性的相互关系及其对环境变化的响应共同决定了群落的生态系统功能。     

亚热带常绿林不同冠层小枝叶面积-叶生物量关系研究

叶面积与叶生物量的关系对于理解植物叶片的碳收益和投资权衡策略具有重要意义。收益递减假说认为植物的叶面积与叶生物量成显著异速生长关系，其异速生长指数<1.0，但该假说是否适用于不同生活型（常绿与落叶）亚热带木本植物不同冠层高度（上下冠层）当年生小枝的叶片仍不清楚。以江西亚热带常绿阔叶林的69种常绿与落叶木本植物当年生小枝上的叶为研究对象，采用标准化主轴回归估计（standardized major axis estimation，SMA）方法检验不同冠层高度和生活型叶面积与叶生物量的异速生长关系。结果显示：（1）当年生小枝叶生物量在不同冠层高度和生活型的植物中无显著差异（P>0.05），叶面积在常绿和落叶植物中有显著差异（P<0.05），常绿和落叶植物的比叶重存在显著差异（P<0.05），而落叶植物的比叶重在不同冠层高度存在显著差异（P<0.05），同一冠层，常绿植物比叶重显著高于落叶植物（P<0.05）；（2）69种植物的叶面积与叶生物量异速生长指数具有物种特异性，60.9%的物种叶面积与叶生物量呈等速生长关系；（3）不同冠层和生活型植物的叶面积与叶生物量呈等速生长关系，但其异速生长常数在不同冠层高度与生活型间存在差异。这些结果表明冠层高度和生活型未改变叶面积-生物量之间的等速生长关系，不支持"收益递减"假说。     

氮添加对红松人工林草本层植物多样性的影响

氮沉降是驱动生物多样性变化的重要因素之一。为了探索氮添加对红松（Pinus koraiensis）人工林草本层植物多样性的影响及其驱动机制,以黑龙江凉水国家级自然保护区红松人工林为研究对象,设置N0（对照处理,0 kg hm^-2 a^-1）、N20（低氮处理,20 kg hm^-2 a^-1）、N40（中氮处理,40 kg hm^-2 a^-1）和N80（高氮处理,80 kg hm^-2 a^-1）4个施氮水平,进行6年的氮添加实验。结果表明：（1）氮添加显著降低草本层3个功能群的密度和盖度,而对高度无显著影响;（2）6年氮添加使对照与施氮处理间群落相似度随施氮水平的增加而减小;（3）氮添加显著降低草本植物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数,而未对蕨类和木本植物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数产生显著影响,对草本层3个功能群的Pielou均匀度指数均无显著影响;（4）氮添加对草本植物的C、N、P含量、N：P、C：P产生显著影响,对木本植物的P含量、N：P、C：P产生显著影响,对蕨类植物的C：N：P生态化学计量均无显著影响;（5）草本植物多样性与土壤化学性质无显著的相关关系,草本植物丰富度、Shannon-Wiener多样性指数与植物盖度、密度呈显著的正相关关系,丰富度与植物N含量呈显著的负相关关系,Shannon-Wiener多样性指数与植物N：P呈显著的负相关关系。研究表明6年氮添加改变植物草本层中物种组成和群落结构,3个功能群密度和盖度显著降低,高度未产生显著变化,仅降低草本植物的丰富度和多样性。造成该现象的原因可能是,不同物种对于氮的利用特性和耐受程度存在差异,氮添加引起草本植物养分失衡,改变物种组成和群落结构,从而影响草本植物多样性。研究结果可为我国温带森林生态系统持续性管理提供数据和理论基础。     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林植被的空间异质性

基于广西环江木论国家级自然保护区喀斯特典型峰丛洼地常绿落叶阔叶混交林2 hm2动态监测样地,选择4个多样性和5个群落结构属性变量,运用地统计学和分形几何学理论方法,分析植被的空间异质性、分形特征和分布格局,以探讨其维持机制。结果表明:(1)样地树木种类和除平均高度外的4个结构属性变量均值适中,变异系数较高(48.37%～71.01%),植物多样性丰富且稳定性强,Shannon指数、Simpson指数和均匀度指数变异系数仅在5.49%～22.64%之间。(2)除均匀度的Moran’s I系数接近0且无规律外,其他8个属性变量均有不同程度的空间自相关性,分别用球状、指数和高斯模型拟合的决定系数(R2)高达0.900～0.982,C/(C0+C)值和分维数D值分别在0.582～0.827和1.738～1.871之间,具有中等以上的空间依赖性。(3)密度、平均冠幅和高度的自相关范围和变程小于其他指标,其分布和形成过程决定了整个森林植被的空间格局。(4)森林植被的Kriging等值线图充分表征了人为干扰、地形、土壤质量的综合差异。(5)自相关、半方差模型的变程和Kriging等值线图综合分析表明,喀斯特峰丛洼地常绿落叶阔叶混交林空间异质性研究的采样间隔10 m左右较适宜,但采样范围应大于10hm2,这对确定该区域动态监测样地的面积具有一定的指导意义。     

贵州施秉喀斯特地区林地土壤甲螨的群落组成及多样性（英文）

【目的】为了解施秉喀斯特地区林地土壤甲螨的分布和群落组成特点,明确中国西南喀斯特地区林地类型对土壤甲螨群落密度、组成和物种多样性的影响,对该区林地土壤甲螨的群落结构及多样性进行了的调查和分析。【方法】2012年8月选取了中国西南施秉喀斯特地区典型生境中的8个样地,每个样地9个取样点,用Berlese-Tullgren装置分离土样24 h。多样性分析采用常见的多样性指数;群落相似性分析采用Jaccard相似性系数(C_J);群落聚类分析分别采用Marczewski Steinhaus 距离(C_ms)和Bray-Curtis距离,应用R 2.11程序进行类平均法聚类。【结果】结果显示,中国西南喀斯特8个样地中土壤甲螨由少数的优势属和数量众多的稀有属组成。其中全菌甲螨属 Perscheloribates (22.48%)和长单翼甲螨属 Protoribates (11.45%)个体数量最为丰富。长单翼甲螨属 Protoribate、上罗甲螨属Epilohmannia、小奥甲螨属 Oppiella、小盾珠甲螨属 Suctobelbella 和盖头甲螨属 Tectocepheus 分布广泛。本区的甲螨组成（属级水平）表现出明显热带和亚热带地区特点。在天然常绿落叶阔叶林中,甲螨的个体数量和种类数较多,但多样性不高,而在人工针叶林中甲螨多样性最高。甲螨群落组成和分布特征多样,异质性高,特别是在天然常绿落叶阔叶林中突出。【结论】研究表明,施秉喀斯特生态系统的不同林分影响甲螨的物种多样性和群落稳定性,天然常绿落叶阔叶混交林是甲螨的“避难所”。     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林植物与土壤地形因子的耦合关系

基于中国科学院亚热带农业生态研究所在木论国家级自然保护区借鉴CTFS标准建立的2hm2喀斯特常绿落叶阔叶混交林动态监测样地(50个20m×20m样方),选取代表木本植物群落、土壤性质和地形因子的22个指标,对其总体特征及三者之间的相互关系进行了经典统计分析、主成分分析、聚类分析与典型相关分析。结果表明,喀斯特常绿落叶阔叶混交林生态系统的景观异质性强、土壤养分含量高、物种丰富且结构合理,除海拔、Simpson指数、均匀度、pH之外的18个指标均呈中、强变异;综合土壤因子是影响生态系统的主要因子群,其次是综合群落多样性因子和结构性因子,综合地形因子的作用相对较弱;4种不同类型真实而直观地表征了群落类型、土壤肥力和地形的差异,相对优化的第3种类型主要分布在海拔较高、裸石率较大、坡度较高的阴坡中上部;植被、土壤、地形两两之间均存在着较高的相关性,植被与土壤因子之间,有机质、氮、磷起较大的作用,主要影响群落结构,植被和地形之间,坡向和岩石裸露率影响群落结构和物种丰富度,而坡向和坡位直接导致了土壤有机质、全氮、有效磷和pH的变化。     

中亚热带喀斯特常绿落叶阔叶林空间结构特征

喀斯特常绿落叶阔叶林是中国西南喀斯特地区非地带性顶极森林群落,该研究基于相邻木关系的角尺度、混交度和大小比数3个结构参数,对木论国家级自然保护区常绿落叶阔叶林25 hm^(2)大型固定监测样地整体、上木层、下木层及其优势物种的空间结构特征进行了分析,以期揭示其森林空间结构现状,为喀斯特植被恢复重建提供依据。结果表明:(1)样地群落整体为轻度聚集分布格局,接近随机分布,物种高度混交且个体间大小分化程度相近,上木层呈现随机分布、强度混交和中庸偏亚优势状态,下木层呈现聚集分布、强度混交和中庸偏劣势状态。(2)样地内优势物种大多处于轻度聚集分布、强度混交且中庸偏劣势的状态。(3)林木大小比数与胸径、树高均呈显著负相关关系,混交度与胸径、树高均呈显著正相关关系,随林木的生长发育,树种优势度逐渐增大,物种多样性逐渐增强。研究认为,木论常绿落叶阔叶林空间结构尚未完全稳定,正处于演替中后期,具有发育成顶极群落的潜力。     

基于地形因子的天童地区常绿树种和落叶树种共存机制研究

位于亚热带的浙江天童和古田山常绿阔叶林大样地分布有较高比例的落叶树种,那么它们与常绿树种的共存机制是什么?常绿树种和落叶树种生态习性差异较大,二者对生境的选择应有所不同,我们推测生境分化可能是两类植物实现共存的主要机制。为检验该假设,我们以天童20ha动态样地调查数据为依托,选择个体数≥20的55个常绿树种和42个落叶树种作为分析对象,用典范对应分析(CCA)研究了地形因子对二者分布的影响差异,用torus转换检验来分析常绿树种和落叶树种与各类地形生境的关联。结果如下:(1)CCA分析表明地形因子对常绿树种分布的解释量为19.2%,对落叶树种分布的解释量为7.0%。(2)torus转换检验结果表明,与沟谷成正关联的常绿树种和落叶树种的比例分别为16.4%和28.6%,成负关联的比例分别为40%和7%;与山脊成正关联的常绿树种和落叶树种的比例分别为41.8%和4.8%,成负关联的比例分别为10.9%和47.6%;与受干扰生境成正关联的常绿树种和落叶树种的比例分别为16.4%和42.9%。上述结果说明地形对常绿树种分布的影响大于落叶树种;两个植物类群对生境的选择多呈现相反格局,尤其是在沟谷生境和山脊生境,这进一步表明生境分化是常绿树种和落叶树种共存的重要机制之一,生态位理论在一定程度上能较好地解释亚热带常绿阔叶林物种多样性的维持。     

基于生物量回归方程估算黔中喀斯特常绿落叶阔叶混交林木本植物的根系生物量

常规根系生物量研究方法在我国西南喀斯特森林地区实施困难,根系挖掘法所得研究结果不确定性高,导致目前根系生物量数据匮乏。选择贵州中部喀斯特常绿落叶阔叶混交林为对象,建立常规的根系生物量回归方程,结合群落调查数据,以期研究该森林木本植物的根系生物量特征及其空间分布格局。利用106株乔木、34株灌木和34株藤本标准木根系数据,构建了5种优势乔木(安顺润楠Machilus cavaleriei、化香树Platycarya strobilacea、云贵鹅耳枥Carpinus pubescens、云南鼠刺Itea yunnanensis和窄叶石栎Lithocarpus confinis)、3种优势灌木(刺异叶花椒Zanthoxylum dimorphophyllum、倒卵叶旌节花Stachyurus obovatus和异叶鼠李Rhamnus heterophylla)和2种优势藤本(藤黄檀Dalbergia hancai Benth和小果蔷薇Rosa cymosa)以及乔木通用、灌木通用和藤本通用共13个根系生物量回归方程。利用这些方程计算得到该喀斯特森林木本植物总根系生物量为22.72Mg/hm2。乔木根系生物量(22.57 Mg/hm2)远高于灌木和藤本,占森林总根系生物量的99.30%。5个优势乔木树种的根系生物量(19.67 Mg/hm2)占森林总根系生物量的86.54%。物种根系发达程度是影响根系生物量空间分布格局的重要因素。研究可为喀斯特地区植被地下生物量与碳储量的全面估算提供一个新途径。     

广西岩溶植被演替过程中主要小气候因子日变化特征

选择广西不同气候带下具有典型性和代表性的岩溶区作为研究区域,调查和监测了岩溶植被演替过程中主要小气候因子的日变化特征。结果表明,在石荒漠阶段和草丛阶段,群落光照强、土温和气温高、空气相对湿度低,时间波动比较明显:灌丛阶段群落冠层以下的照度、气温均较低,随时间变化的幅度不大,而冠层以上的光照强度和气温均出现了大幅上升,而且随时间变化的幅度较大;落叶阔叶林阶段和常绿落叶阔叶混交林阶段群落内部的照度、气温及土壤温度均大幅降低,空气相对湿度保持在较大水平,主要小气候因子的时空变化比较平缓。主要小气候因子的时空动态与群落结构和群落种类组成特征密切相关。