Plant diversity and seasonal dynamics in forest gaps of varying sizes in Pinus massoniana plantations

人工林目前存在结构单一、土壤退化、生物多样性降低等人类普遍关注的生态问题。马尾松(Pinus massoniana)是长江上游低山丘陵区退耕还林的主要人工林树种。研究采伐林窗对植物物种组成和更新的影响, 对马尾松低效人工林的改造, 提升其生态服务功能具有重要的意义。该文以采伐39年生的马尾松人工林形成的7种不同大小的林窗为研究对象, 分析了不同季节林窗内的植物生活型组成及多样性变化。结果表明: 1)马尾松人工林林下植物以高位芽植物居多, 其次是地面、地下芽植物, 一年生植物较少而缺少地上芽植物。在林窗形成初期, 林窗的高位芽植物比例明显低于林下, 大林窗的高位芽植物比例稍高于小林窗, 地下芽和一年生植物的比例低于小林窗。2)林下的物种丰富度和物种多样性指数显著低于大林窗。不同林窗下植物的丰富度指数、优势度指数、多样性指数也存在显著差异。3)夏季林窗下植物多样性最高, 其次是秋季, 春季多样性最低。1225-1600 m²的大林窗能够促进马尾松人工林植物多样性恢复和植被更新。     

采伐林窗对白云山3种人工林林下植物多样性的早期影响

马尾松、杉木和毛竹是长江流域低山丘陵地区的主要用材树种,其人工林群落结构简单和生物多样性低下是普遍存在的生态学问题.为了解采伐林窗对3种人工林林下植物多样性的影响,选择生境条件基本一致的3种林分,以林下为对照,比较了通过采伐获得的不同大小林窗间植物生活型构成和多样性差异.结果表明: 采伐林窗后2年,3种林分中杉木林的植物种类最多,达57种,其次是毛竹林(53种)和马尾松林(41种).在采伐林窗初期,杉木林和毛竹林林窗内物种数显著高于对照,但马尾松林林窗与对照没有显著差异.500 m²林窗内的高位芽植物比例显著高于其他林窗,250 m²林窗内地面芽和一年生植物比例较高,而50 m²林窗内地下芽植物的比例较高.相同林分不同大小林窗之间物种相似度高于其与对照之间,也高于与其他林分林窗之间;林分林窗与其他林分对照的相似度普遍较低.不同大小林窗下物种丰富度、Simpson生态优势度、Shannon多样性指数均存在显著差异;林分类型对物种丰富度和Shannon多样性指数有显著影响,但对Simpson生态优势度没有影响;林窗大小和林分类型的交互作用对所有指数均无显著影响.通过采伐林窗,林下植物生活型谱发生了变化,植物多样性水平有所提高.     

林窗尺度对马尾松人工林林下灌草层优势种生态位的早期影响北大核心CSCD

马尾松作为中国广泛栽植的乡土树种,其人工林群落结构简单和生物多样性低下是普遍存在的生态学问题。探究不同林窗尺度对马尾松人工林林下植被群落的影响,可为马尾松人工林近自然经营提供理论依据。该研究在45 a生马尾松人工林中分别设置A(50 m^(2))、B(100 m^(2))、C(200 m^(2))和D(667 m^(2))4种不同尺度的林窗,以不做任何处理的马尾松人工林作为对照(CK),探究采伐开窗后林窗内自然更新1 a后的灌草层植物组成、优势种生态位宽度和生态位重叠度分布特征。结果显示:(1)除100 m^(2)林窗下灌木层物种数与对照无显著差异外,其余林窗灌草层物种数均显著高于对照(P<0.05),且200 m^(2)林窗下灌草层物种数均最多,分别为35种和20种;4种林窗下灌草层物种丰富度指数较对照均显著增加(P<0.05),最大值均出现在200 m^(2)林窗下,其值分别为对照的1.5倍和2.6倍。(2)林窗增加了灌草层喜光植物种类,且在200 m^(2)林窗下种类最多,灌木层喜光植物有13种,草本层喜光植物有5种。(3)4种林窗下灌草层优势种中,喜光植物生态位宽度均较大,200 m^(2)林窗下灌草层生态位宽度平均值最小,其对资源利用程度低,重要值与生态位宽度之间无显著相关性(P>0.05)。(4)4种林窗下灌草层优势种间生态位重叠度指数均较小。667 m^(2)林窗下,灌草层优势种平均生态位重叠度指数最小,分别为0.029和0.024,200 m^(2)林窗下灌草层优势种高生态位重叠度占总数比例最大,分别为20%和23.8%。研究表明,采伐开窗促进了马尾松人工林林下植被发育,丰富了林下植物多样性,有利于马尾松林稳定持续发展,对精准提升马尾松人工林质量具有重要意义。     

林窗对川西周公山柳杉人工林林下物种多样性的影响

采用典型样地法,以川西周公山柳杉人工林5种不同大小的林窗为研究对象,以林下非林窗为对照,研究了不同大小的林窗对柳杉人工林物种多样性的影响,同时分析了不同梯度林窗下林窗中心、林窗边缘、及林下群落的物种组成、物种多样性的变化情况。结果表明:(1)在所调查的18个样地231个样方中共记录到维管束植物141种,隶属于76科113属;随着林窗面积的增大,群落各层次的物种数呈现出先升高后降低的趋势,灌木层物种数在各林窗梯度上表现为林缘林下林窗中心,草本层物种数在各林窗梯度上表现为林缘林窗中心林下。(2)不同林窗优势种及其重要值不同,即在小林窗内,优势种为柳杉和野桐,其重要值之和高达0.292 3;在大林窗内,杉木及亮叶桦为群落优势物种,群落内出现大量其更新幼苗。(3)不同大小的林窗表现为灌木层物种丰富度指数(D)、Shannon-Wienner指数(H)、和Pielou均匀度指数(Jsw)值在400~450 m2面积的大林窗内达到一个均优水平,草本层物种的多样性在面积为100~150m2的小林窗内达到较高水平;不同梯度的林窗各层次群落D、H值整体表现为林缘林窗中心林下。研究认为:林窗的存在会改变群落物种组成,提高群落物种多样性水平,并且大林窗(400~450m2)更利于柳杉人工林林下树种更新及物种多样性的提高。     

格氏栲天然林林窗植物物种多样性与系统发育多样性

林窗环境异质性导致群落物种多样性与系统发育多样性(phylogenetic diversity, PD)存在差异, 研究不同大小的林窗中群落的物种多样性与系统发育多样性有助于揭示林下生物多样性的形成及维持机制。本文以格氏栲(Castanopsis kawakamii)天然林为研究对象, 通过Pearson相关性分析与广义线性模型探讨了林窗内物种多样性与系统发育多样性间的相互关系及其环境影响因素。结果表明: (1)大林窗(面积 > 200 m²)植物种类及多度均高于中林窗(50 m² ≤ 面积 < 100 m²)、小林窗(30 m² ≤ 面积 < 50 m²)和非林窗(面积 = 100 m²)。大林窗群落系统发育结构趋于发散, 中、小林窗和非林窗群落系统发育结构受到生境过滤和竞争排斥综合作用。(2)群落系统发育多样性指数与物种丰富度(species richness, SR)、Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener指数均呈显著正相关, 这与林窗内稀有种种类组成多于优势种有关。(3)林窗面积对物种多样性存在显著正效应; 土壤全氮含量对系统发育多样性和系统发育结构存在显著正效应。林窗形成提高了格氏栲天然林群落物种多样性和系统发育多样性, 林窗面积与土壤全氮共同驱动了格氏栲天然林林窗物种多样性和系统发育多样性的变化。     

南方红壤区3种典型森林恢复方式对植物群落多样性的影响

合理的森林恢复方式能提高植物多样性,进而提高生态系统服务功能.在我国南方红壤区研究了3种典型森林恢复方式(引进种恢复的湿地松(Pinus elliottii)人工林本地种恢复的马尾松(Pinus massoniana)人工林和自然恢复的天然次生林)的植物区系构成和植物群落多样性.结果表明:(1)湿地松人工林有155种植物,隶属66科118属,马尾松人工林有137种植物,隶属59科97属;天然次生林有226种植物,隶属86科160属,3种森林恢复方式的乔木层、灌木层和草本层的优势科属明显不同,马尾松人工林的优势物种和天然次生林更相似;(2)天然次生林的植物区系基本构成、植物区系类型种类高于马尾松人工林和湿地松人工林,并且天然次生林的温带成分比例高于湿地松人工林;(3)恢复方式对植物群落的多样性指数有显著影响,天然次生林的物种丰富度、辛普森指数明显高于马尾松人工林和湿地松人工林,两种人工林之间差异不显著;(4)3种森林恢复方式的植物群落结构存在显著差异,相比湿地松人工林,马尾松人工林的植物群落组成与天然次生林更相似.总之,自然恢复的天然次生林植物群落多样性高于人工恢复的马尾松人工林和湿地松人工林,本地种马尾松人工林在维持区域植物群落结构功能上优于引进种湿地松人工林.     

松材线虫入侵后不同伐倒干扰强度对马尾松林植物多样性的影响

以松材线虫入侵马尾松林后经过不同伐倒干扰强度经营形成的不同群落类型作为研究对象,对9个群落类型的物种多样性进行了研究.结果表明,乔木层物种多样性指数大小排列顺序为: 马尾松纯林受害皆伐后形成的阔叶林(富阳)＞轻度受害的马尾松 木荷混交林(富阳)＞对照＞轻度受害的马尾松 纯林(富阳)＞马尾松 栓皮栎混交林受害择伐后形成的栓皮栎林(舟山)＞马尾松纯林受害皆伐后形成的马尾松幼龄林(富阳)＞马尾松纯林受害择伐后形成的枫香林(舟山)＞受害的黑松 马尾松混交林(舟山)＞受害的马尾松纯林(舟山).灌木层舟山马尾松纯林的3种多样性指数均最低,其余各地相差不大.草本层马尾松幼树纯林、栓皮栎林和枫香林的3个指数较高.不同地理位置和不同受害程度的马尾松林植物多样性差异显著;不同干扰程度、不同恢复方式下马尾松林内的植物多样性差异也显著.建立了伐倒干扰强度指数,发现物种多样性指数随伐倒干扰强度指数的变化规律符合“中间高度膨胀”理论.协方差分析结果表明,所建的指数能有效地反映松材线虫入侵及病木伐除后马尾松林植物多样性的变化.     

林窗对格氏栲天然林更新层物种多样性和稳定性的影响

采用物种多样性指数和改进的M.Godron稳定性法研究林窗干扰对格氏栲(Castanopsis kawakamii)自然保护区天然林更新层物种多样性和稳定性的影响.结果表明:林窗干扰改善了微环境,表现在林窗和林下乔灌层树种重要值和多样性存在差异.林窗乔木层中丰富度指数R、优势度指数D、Shannon-Wiener指数H、均优多指数Z均高于林下,均匀度指数Js和群落优势度指数C低于林下;灌木层中R、D、H、Js、Z指数均高于林下,群落优势度指数C低于林下,林窗物种多样性更为丰富,生态优势种不明显,群落向复杂化和均匀化方向发展.林窗与林下乔木层Jaccard相似性系数Cj、Sorenson相似性系数CS、Bray-Curtis指数CN相对较低,Morista-Horn指数CmH较高,林窗对树种更新具有促进作用;灌木层相似性系数Cj、Cs、CN、CmH均较高,物种组成基本一致.根据M.Godron稳定性原理拟合出稳定性模型,林窗和林下乔木层分别为对数模型与二次函数模型,林窗和林下灌木层最佳拟合模型均为对数模型.林窗乔木层植物处于稳定状态,林下乔木层植物不稳定;林窗和林下灌木层植物均处于稳定状态.林窗和林下乔木层树种中以桂北木姜子(Litsea subcoriacea)重要值最高,说明其在森林更新中占有重要地位,可能对格氏栲种群更新产生较大影响.林下乔木层中格氏栲重要值较低,格氏栲更新存在困难,而林窗干扰促进了格氏栲的向上生长和重要值的提升,可有效实现格氏栲种群的更新和恢复.     

林窗尺度对侧柏人工林土壤微生物量和功能多样性的影响

微生物活性是影响土壤碳循环等地下生态系统过程的重要因素。以徐州市侧柏(Platycladus orientalis(L.)Franco)人工林为研究对象,以未受干扰的侧柏林为对照(CK),设置半径分别为4、8、12m的3种尺度近圆形林窗,从林窗边缘(D1)到距林缘4m(D2)及8m处林下(D3)水平梯度上分析土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)和代谢功能多样性的变化。结果表明:1)与CK相比,林窗样地土壤MBC总体降低,MBN含量显著下降(P0.05),MBC/MBN显著上升(P0.05)。在3种尺度林窗中,MBC在大林窗偏小,MBN在小林窗偏小;MBC/MBN总体上随林窗尺度增大而减小。2)与CK相比,大中林窗降低了土壤微生物代谢活性(AWCD),小林窗变化不大。从D1到D3点,小林窗的AWCD先降后升,中林窗呈上升趋势,大林窗则相反。而且林窗降低了土壤微生物对各类碳源的利用,主要利用聚合物类和氨基酸类碳源,中林窗样点对碳水化合物和氨基酸类小分子碳源的利用最低。3)林窗总体提高了土壤微生物功能多样性,其中多样性(H')、丰富度(S)和均匀度(E)3个指数在各点之间均无显著差异,小林窗和CK的优势度指数(D_s)显著大于(P0.05)大林窗。侧柏林人工林窗对土壤微生物量和功能多样性的影响有着明显的尺度和位置梯度效应,林窗有望促进侧柏林土壤碳固持和大分子物质降解,提高其应对全球气候变化的能力,综合而言,中尺度林窗对侧柏林生态功能的发挥较为有利。     

不同林龄马尾松人工林优势种径级结构及物种多样性分析

采用空间代替时间的方法,以黔中山地孟关林场10a、20a、30a和36a的马尾松人工林为研究对象,通过设置12块20 m×20 m的典型样地,分析了马尾松人工林发育过程中径级结构与物种多样性的动态特征。结果表明:(1)马尾松人工林不同林龄阶段,优势种径级结构存在一定差异,10a林分呈单峰型结构,20a、30a、36a林分呈多峰型结构。(2)林下共有植物种类35科53属53种,其中灌木16科24属24种,草本20科29属29种,物种较丰富;不同林龄林分物种组成种类为:20a林分10a林分30a林分36a林分。(3)随林龄增加,马尾松人工林物种丰富度指数先增大后减小,Shannon-Wiener指数和Simpson指数以及Pielou均匀度指数和Alatalo均匀度指数在10a～30a之间变化趋势相反,30a～36a之间变化趋势一致。     

不同林龄马尾松人工林林下植物多样性与土壤理化性质

为了解长江上游低山丘陵区不同林龄的马尾松(Pinus massoniana)人工林植物物种多样性与土壤特性的变化特征及其联系,选取不同林龄的马尾松人工林作为研究对象,对林下植物多样性和土壤理化性质进行研究。结果表明:(1)3年生马尾松林下喜光植物较多,随林龄增加人工林郁闭度增大,耐阴植物增多。(2)林下物种丰富度指数中龄林最大,成熟林略有下降但明显高于幼龄林。草本层、灌木层的Simpson指数和Shannon指数随林龄增加均呈现早期波动、中期下降、后期增加的变化趋势。(3)随林龄增加,土壤各理化指标的变化不尽相同,但到成熟林时期,土壤有机质、全氮、全磷含量均有所升高,说明马尾松林到成熟林阶段其土壤肥力状况得到一定的提升。(4)群落演替过程中物种多样性变化与土壤因子存在一定相关性,土壤pH、土壤含水量、全磷与植物多样性的关系最为密切。土壤理化性质影响着物种更新和演替进程,同时林下植物群落的演替导致土壤水分和养分发生变化,使得土壤基质的稳定性提高,为更多物种的生存、定居、生长发育提供良好的条件。     

西双版纳热带雨林林窗空间分布格局及其特征数与林窗下植物多样性的相关性

林窗作为森林群落中一种重要的干扰方式, 对林下物种构成有着重要的影响。开展林窗空间格局及其特征指数与林下植物多样性关系研究对于探讨林窗对林下生物多样性的影响有重要意义, 有助于进一步了解群落动态, 在物种多样性保护方面也具有指导作用。本研究在西双版纳热带雨林地区随机选取3块大小为1 ha的热带雨林为研究样地, 采用轻小型六旋翼无人机搭载Sony ILCE-A7r可见光传感器, 分别获取各个样地的高清数字影像, 结合数字表面高程模型以及各个样地的地形数据用以确定各样区的林窗分布格局, 并进一步提取出各林窗的景观格局指数。结合地面样方基础调查数据, 对各样地各林窗下植物多样性情况进行统计, 旨在分析热带雨林林窗空间分布格局以及林窗下植物多样性对各林窗空间格局特征的响应情况。研究表明, 西双版纳州热带雨林林窗呈大而分散的空间分布, 林窗空间格局特征指数如林窗形状复杂性指数、林窗面积都与林下植物多样性呈显著正相关关系。在面积小的林窗下, 较之林窗形状复杂性因子, 林窗面积大小对林下植物多样性影响更显著; 在面积达到一定程度后, 相对于面积因子, 林窗形状复杂性指数对林下植物多样性影响更显著, 各样地林窗皆趋于向各自所处样地顶极群落发展。     

连栽对桉树人工林下物种多样性的影响

采用时空序列和定位监测相结合的方法,对广西国有东门林场桉树人工林的物种多样性及其维持机制进行了研究.结果表明,桉树连栽导致人工林植物多样性减少,在667 m²样方内,第2代林的植物种类比第1代林减少了54.43%;对18块4 m²样方监测(1998～2003年)结果,第2代林植物多样性比第1代林减少了50%,物种丰富度和Shannon-Wiener指数分别比第1代林减少39.39%和17.76%.桉树人工林连栽导致群落物种多样性降低,改变了群落的物种组成及特征.不同连栽代数群落的生活型谱存在明显差异,第1代林以小高位芽、藤本高位芽和矮高位芽植物为主,而第2代林则以草本高位芽植物、地上芽植物为多;第1代林的k-对策种和r-对策种分别为69.32%和30.68%,第2代林则分别是47.83%和52.17%,可见连栽使草本植物、地上芽植物和r-对策种的数量增加,木本植物和k-对策种的数量减少.可以认为,土壤中种子库和营养体对物种多样性维持有重要作用,提出了桉树人工林群落物种多样性维持机制的初始植物繁殖体组成假说.在一个经营周期内(6～7年),桉树人工林维持的植物多样性的高低取决于初始植物繁殖体组成的丰富程度,高强度干扰的连栽方式使某些高竞争力的物种或仅以种子(果实)传播的物种丧失,造成下一代林地初始植物繁殖体组成多样性的降低,从而使连栽林地的物种多样性逐代减少.     

油松人工林林窗对幼苗天然更新的影响

为了阐明油松人工林间伐产生的林窗对幼苗天然更新的影响,通过典型样地调查,对不同生境的生态因子,以及1 ～ 10年生油松幼苗的年龄结构、高度、基径、针叶长及根、茎、叶生物量进行了调查,并对影响幼苗更新数量的环境因子进行通径分析.结果表明:阴坡与阳坡不同大小林窗下的生态因子存在明显差异.林下缺少3年生以上的幼苗,小林窗下缺少7年生以上的幼苗,大林窗下5、6年生幼苗较少.1 ～10年生油松幼苗可分为1～3年生、4～7年生和8 ～ 10年生3个阶段,1～3年生幼苗的存活是种群能否成功更新的关键.幼苗生长总体表现为阴坡大林窗＞阳坡大林窗＞阳坡小林窗＞阴坡小林窗＞阳坡林下＞阴坡林下.通径分析表明,光照强度对各个阶段的幼苗数量起积极的决定作用,灌木层盖度对4～7年生及8 ～ 10年生幼苗数量均起积极的决定作用,腐殖质干质量对4～7年生幼苗数量起消极作用,但对8～10年生幼苗数量起积极作用.在油松人工林经营中,应进行高强度的间伐,同时清理林下灌木,为油松种群可持续发育提供条件.     

秦岭火地塘林区华山松人工林与天然次生林群落特征比较

采用样地调查法对秦岭火地塘林区处于中龄阶段的华山松人工林与天然次生林群落特征进行比较研究.结果表明:(1)华山松天然次生林群落有维管束植物38科64属82种,人工林群落有维管束植物30科55属71种,两个群落共有种为53种,相似系数为0.55.(2) 华山松人工林群落灌木层和草本层的Maglef指数、Simpson指数、Shanon-Wiener指数和Pielou均匀度指数与天然次生林群落无显著差异,但人工林乔木层的4个多样性指数显著低于次生林.人工林的4个多样性指数表现为灌木层＞草本层＞乔木层的规律,天然次生林表现出灌木层＞乔木层＞草本层的规律.(3)在生活型谱上,人工林与次生林的高位芽、地上芽、地面芽、地下芽和一年生草本的差异均不显著,但是天然次生林的中小高位芽植物比例显著高于人工林,矮高位芽植物相反.(4)在垂直结构上,天然次生林乔木层的树种组成和灌木层的天然更新幼苗量较人工林丰富,两个群落乔木层华山松种群的平均高度以及乔灌草三层的盖度无显著差异.(5)在水平结构上,人工林华山松种群的空间分布格局为均匀分布,胸径一致,为纯林;天然次生林华山松种群空间分布格局为聚集分布,与华椴和锐齿栎等树种水平镶嵌,形成异龄混交林.(6)天然次生林群落的自然构成系数为3.20,顶极树种比例为34.7%,人工林群落的自然构成系数为1.49,顶极树种比例为22.7%,两个群落差异极显著,且天然次生林群落处于先锋群落的中后期阶段,人工林群落尚处于先锋群落的初期阶段.研究表明,经过40年的恢复,两个群落整体上已具有一定程度的相似性,物种组成已比较接近,灌木层和草本层已无显著差异,两者主要差异在乔木层和演替状态上,天然次生林乔木层树种丰富,群落演替速度较人工林快.     

退化土地植被恢复群落物种多样性与生物量分配格局

研究了湘西北女儿寨小流域7种典型植被恢复群落生物量的空间分配格局、物种多样性特征及其相互关系。结果表明:1)润楠次生林乔木层生物量最高,马尾松天然林灌木层生物量最大,油桐人工林草本层生物量最高,乔木层最低,毛竹-杉木林灌木层与草本层生物量最小,群落总生物量以马尾松天然林群落最高,荒草灌丛群落最低。2)乔木层物种以润楠次生林最丰富,多样性指数最高,物种分布最均匀;灌木层物种丰富度以毛竹-杉木混交林最高,油桐人工林多样性与均匀度指数最大,优势度最小,荒草灌丛群落的物种丰富度、多样性及均匀度最低;草本层物种丰富度以油桐人工林最高,马尾松天然林最低,杉木人工林草本层多样性指数与均匀度指数最大,润楠次生林优势度最高;群落总体物种丰富度以油桐人工林最高,润楠次生林群落的多样性指数最高,种群分布最均匀,荒草灌丛群落的多样性、均匀度与优势度都最低。3)女儿寨小流域退化土地物种丰富度与群落生物量之间的关系可用"S"曲线较好地描述,双曲线能较好地描述群落多样性指数、群落均匀度指数与生物量之间的关系,而生态优势度与生物量之间为非性线关系。     

林分密度对新津文峰山马尾松人工林林下物种多样性和生物量的影响

以四川省新津文峰山马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,用典型抽样法探究5种林分密度(A:1000株/hm~2;B:1125株/hm~2;C:1250株/hm~2;D:1375株/hm~2;E:1500株/hm~2)对林下植被物种多样性和生物量的影响及林下植被物种多样性和生物量的相关性。结果显示:(1)共调查到植物124种,隶属于74科115属,灌木层物种少于草本层。(2)灌木或草本层在不同林分密度下的优势种都较一致。(3)灌木层物种丰富度指数D值、Shannon-Wiener多样性指数H值及草本层4个多样性指数均在密度B、E分别有最大和最小值;灌木层D值随密度增大而先增后减,其他3个指数变化规律不明显。灌、草层J_(sw)值较稳定。(4)灌木层生物量比草本层多。总体上灌、草层地上生物量大于地下生物量,都在密度B达最大;灌木地下生物量保持较稳定,而草本层变化幅度较大。(5)除灌木层J_(sw)值与该层各生物量呈负相关外,其余各指标均显示正相关。不同林分密度对马尾松林下植物多样性和生物量产生不同的影响,经综合研究分析认为,林分密度1125株/hm~2相对更利于该地马尾松人工林的可持续健康发展。     

马尾松人工林林窗边缘效应对油樟化学计量特征的影响

马尾松(Pinus massoniana)是长江上游低山丘陵区退耕还林的一个主要造林树种。为了解林窗调控下,马尾松人工林更新优势种在化学计量特征水平上受边缘效应的影响,该文选取四川省宜宾市高县马尾松人工林人工砍伐形成的7种面积不等的林窗,以林下为对照,分析了人工更新优势植物油樟(Cinnamomum longepaniculatum)叶片化学计量特征及其季节动态。结果表明:马尾松人工林林下与不同面积林窗边缘相比,不同季节各林窗边缘油樟叶片碳(C)含量、碳氮比(C:N)和碳磷比(C:P)均显著高于林下。随着林窗面积增大,油樟叶片C含量、C:N、C:P和N:P均先升后降,在中型林窗(400–900 m~2)边缘出现最大值。从春季到冬季,油樟叶片N、P含量显著下降后上升,C:N和C:P显著上升后下降,均在夏季有拐点。夏秋季林窗边缘油樟对养分吸收利用优于春冬季,边缘效应更显著。主成分分析结果显示,马尾松人工林不同大小林窗边缘油樟化学计量特征主要受林窗面积、相对光强及月平均气温影响。研究结果表明:625 m~2林窗边缘油樟有机质储存及养分利用效率在不同季节均有最大值,在化学计量特征水平上具有更显著的边缘效应。     

不同林窗马尾松凋落叶与土壤养分变化研究

以现有42年生的马尾松（Pinus massoniana）人工纯林,经过采伐形成4种不同大小有效面积的林窗（100、400、900和1 600 m²）为研究对象,以未经采伐的42年生马尾松人工纯林为对照样地,采用凋落叶分解袋法,研究不同大小有效面积林窗对马尾松凋落叶、土壤C、N、P及化学计量比和养分损失率的影响。研究结果表明：（1）不同大小有效面积林窗下的马尾松凋落叶、土壤C、N、P含量及养分损失率除土壤P含量和马尾松凋落叶P养分损失率外,均存在显著差异。随着林窗有效面积G1~G4的增大,马尾松凋落叶C、N、P含量均呈降低趋势,三者均在G3林窗体现出较小值。马尾松凋落叶C、N、P养分损失率、土壤C、N、P养分含量多呈抛物线趋势,且均在G2或G3林窗体现出最大值。（2）不同大小有效面积林窗下的马尾松凋落叶、土壤C/N/P均存在显著差异。随着林窗有效面积G1~G4的增大,马尾松人工林土壤C/N/P基本呈抛物线变化趋势,土壤C/N在G3林窗出现最大值,土壤C/P、N/P均在G2林窗体现出最大值;土壤C/N、C/P、N/P变异系数分别为13.31%、16.51%、17.21%。马尾松凋落叶C/N、C/P均在G3体现出最小值。（3）马尾松凋落叶C、N含量与土壤C、C/N/P及环境因子的相关性较强,P含量与它们的相关性较弱;C/N与土壤P、C/N/P及环境因子的相关性较强,C/P、N/P与土壤C/P及环境因子的相关性较强;C、N养分损失率与土壤C、C/N、C/P及环境因子的相关性较强,P养分损失率与土壤C、N、P含量及其化学计量比和环境因子的相关性较弱。土壤C、N、P含量及其化学计量比与环境因子的相关性较强。     

马尾松人工林林窗大小对四种凋落叶质量损失和养分释放的影响

马尾松人工林乔木层植物凋落物的分解对林地养分平衡和系统物质循环具有重要意义,并可能受不同大小林窗下微环境差异的影响。采用凋落物袋分解法,以马尾松(Pinus massoniana)人工林人为砍伐形成的7个不同大小林窗(G1:100 m~2、G2:225 m~2、G3:400 m~2、C4:625 m~2、G5:900 m~2、G6:1225m~2、G7:1600 m~2)为研究对象,林下(G0)为对照,研究林窗大小对红椿(Toona ciliata)、桢楠(Phoebe zhennan)、香樟(Cinnamomum camphora)和马尾松4种乡土树种凋落叶质量损失及养分释放的影响。结果显示:1)林窗大小(G0-G7)显著影响林窗中心放置的红椿和桢楠凋落叶N和P释放率、香樟凋落叶失重率和N、P、K释放率以及马尾松凋落叶P和K释放率。相对于林下,中小型林窗(G1-G4)的凋落叶失重率和N、P释放率明显较大,而大型林窗(G6-G7)的凋落叶K释放率明显较大。2)林窗内放置位置显著影响红椿、桢楠和马尾松凋落叶的K释放率及香樟凋落叶的P释放率。红椿和桢楠的凋落叶K释放率从林窗中心到边缘显著减少,而马尾松凋落叶K释放率及香樟P释放率从林窗中心到边缘显著增加。3)4种凋落叶类型中红椿凋落叶分解最快,其分解50%和95%所需时间分别为5.29和23.14个月。上述结果表明,林窗大小和林窗内位置对凋落物质量损失及其养分释放具有显著影响,但影响大小及趋势随物种初始基质质量的差异具有明显变化,研究结果为亚热带低山丘陵区马尾松人工低效林的科学经营及管理提高了一定的科学依据。