庐山25hm2森林样地乔木层优势种空间分布格局及关联性

为探究亚热带亚高山地区庐山地带性树种的空间分布格局,参照CTFS技术规范,2021年在庐山仰天坪地区建立了25 hm²森林样地,按叶片形状、是否落叶等植物生活型,将样地乔木树种类分为常绿针叶树种、落叶阔叶树种和常绿阔叶树种,使用空间点格局法分析了不同生活型中优势种的空间分布格局。结果表明：台湾松、四照花、化香树、锥栗、枹栎、灯台树、格药柃、黄丹木姜子、微毛柃等为主要优势种,其中台湾松为样地乔木层建群种。优势种种群空间点格局表现为在一定尺度内聚集分布,随着尺度的增加,逐渐转变为随机分布。常绿针叶树种与落叶阔叶树种、常绿阔叶树种之间呈小尺度内无关联、大尺度下负相关的特点;落叶阔叶树种与常绿阔叶树种之间的负相关关系较为明显;各落叶阔叶树种之间在小尺度内呈正相关或无关联,大尺度下呈负相关;常绿阔叶树种间在小尺度内呈正相关,中间尺度内无关联,大尺度下呈负相关。     

岷江上游4个栽培树种细根功能性状垂直分布的差异性

细根(直径≤2 mm)功能性状及垂直分布格局是反映植物对土壤资源吸收策略和影响森林地下生态过程的关键。本研究以岷江上游4个人工林树种连香树(Cercidiphyllum japonicum)、白桦(Betula platyphylla)、华山松(Pinus armandii)和油松(P.tabuliformis)为对象,调查不同海拔树木细根功能性状及其在不同土层间的垂直分布格局,并分析细根功能性状分布与构型之间的相关关系。结果表明:阔叶树种比针叶树种有更大的根长密度、生物量、比根长和比表面积,而直径反之;4个树种细根集中在0~20 cm土层,根长密度和生物量在较高海拔地段均显著大于较低海拔,且均随土壤深度增加而减少,但比根长、比表面积和直径无显著的海拔差异,随土层加深也无明显的垂直变化规律;针阔树种间的细根构型差异显著,但不受海拔差异的影响,阔叶树的细根分支强度与一级根数量显著大于针叶树种;一级根数和根尖密度与比根长以及分根比与根长密度和生物量均呈显著正相关,而分叉与几个细根功能参数均呈负相关;随着土层深度增加,细根总生长量明显减少,但细根资源利用效率和策略不变;5个细根功能性状的垂直分布格局差异明显,且受树种特性影响显著,细根分支构型对其垂直分布及资源获取策略具有显著影响。     

岷江上游4个栽培树种细根功能性状垂直分布的差异性

细根(直径≤2 mm)功能性状及垂直分布格局是反映植物对土壤资源吸收策略和影响森林地下生态过程的关键。本研究以岷江上游4个人工林树种连香树(Cercidiphyllum japonicum)、白桦(Betula platyphylla)、华山松(Pinus armandii)和油松(P. tabuliformis)为对象,调查不同海拔树木细根功能性状及其在不同土层间的垂直分布格局,并分析细根功能性状分布与构型之间的相关关系。结果表明:阔叶树种比针叶树种有更大的根长密度、生物量、比根长和比表面积,而直径反之; 4个树种细根集中在0～20 cm土层,根长密度和生物量在较高海拔地段均显著大于较低海拔,且均随土壤深度增加而减少,但比根长、比表面积和直径无显著的海拔差异,随土层加深也无明显的垂直变化规律;针阔树种间的细根构型差异显著,但不受海拔差异的影响,阔叶树的细根分支强度与一级根数量显著大于针叶树种;一级根数和根尖密度与比根长以及分根比与根长密度和生物量均呈显著正相关,而分叉与几个细根功能参数均呈负相关;随着土层深度增加,细根总生长量明显减少,但细根资源利用效率和策略不变; 5个细根功能性状的垂直分布格局差异明显,且受树种特性影响显著,细根分支构型对其垂直分布及资源获取策略具有显著影响。     

帽儿山天然次生林20个阔叶树种细根形态

 细根在森林生态系统C分配和养分循环过程中发挥着重要作用。细根形态不但影响养分和水分的吸收, 而且与细根寿命和周转有密切关系。因此, 研究森林树种的细根形态对了解根系结构与功能、预测寿命与周转具有重要理论意义。该文根据细根分枝等级划分方法, 研究了东北帽儿山天然次生林20个阔叶树种1～5级根直径、根长和比根长等形态指标。结果表明, 20个树种中, 除5个树种1级根直径略大于2级和比根长略小于2级根外, 其余15个树种均表现为1级根直径和根长最小、比根长最高, 随着根序增加, 直径和根长增加, 而比根长降低。20个阔叶树种前3级根的累积根长均占前5级根总根长的80%以上。9个内生菌根侵染的树种的平均直径、根长和比根长均大于11个外生菌根侵染的树种。     

中国木本植物幼苗生长对光照强度的响应

光照是影响植物幼苗生长的重要的环境因子,定量化研究光照对木本植物不同生活型幼苗生长的影响具有重要意义。系统收集了有关光照对我国木本植物幼苗生长影响的国内外文献,采用Meta分析的方法对幼苗的生长效应进行评估。研究结果表明:(1)与全光照下幼苗生长相比,由于遮阴处理对幼苗基径增长量的抑制作用强于对株高增长量的作用,幼苗出现株高基面积比增高的形态特征变化;(2)与灌木相比,乔木树种幼苗对不同光照强度的响应更加敏感;(3)在小于20%和20%—40%全光照条件下,落叶阔叶和常绿阔叶树种幼苗基径均受到显著抑制,而常绿针叶树种的基径并没有受到遮阴的明显抑制;(4)落叶阔叶和常绿阔叶树种的株高基面积比均显著高于全光照,而常绿针叶树种的株高基面积比与全光照相比差异较小。我们的这一研究将有助于更好的理解木本植物幼苗生长对光照的响应机理。     

天目山常绿阔叶林空间结构动态变化特征

采用固定样地重复监测的方法,2005-2015年每5年1次对天目山国家级自然保护区内1hm²常绿阔叶林固定样地进行3次样地调查,按优势度分析法确定群落优势树种,根据树种类别将优势树种分为常绿阔叶树种、常绿针叶树种和落叶阔叶树种3个优势树种组,利用聚集指数、树种多样性混交度和Hegyi竞争指数3个空间结构指数,分析群落和优势树种在2005-2015年期间的空间结构动态变化特征。结果表明：（1）群落表现为低度聚集、中度混交和中度竞争状态。群落聚集程度和竞争强度降低,混交程度保持稳定。群落空间结构动态变化总体特征是混交度稳定性最高,其次是分布格局,竞争态势稳定性最低。（2）群落优势种组成变化不大,3个优势树种组均呈低度聚集分布;常绿阔叶树种表现为低度混交、中度竞争状态;常绿针叶和落叶阔叶树种均表现为中度混交、低度竞争状态。常绿阔叶树种的聚集程度和竞争强度降低,混交程度保持稳定,与群落空间结构动态变化特征基本一致。常绿针叶和落叶阔叶树种的3种空间结构均保持稳定。在常绿阔叶林经营或人工林近自然改造过程中,应重视群落和优势树种的空间结构变化规律,确定阶段性空间结构优化目标,逐步促进群落进展演替。     

亚热带天然常绿阔叶林林下9种灌木细根形态和C、N化学计量特征

林下灌木是亚热带常绿阔叶林重要的构成部分,但林下灌木细根功能性状变异规律及地下生态策略仍不清楚。以福建建瓯万木林自然保护区内9种灌木为研究对象,对细根直径、根长、比根长、组织密度、碳浓度和氮浓度6个细根性状进行研究,采用序级划分法,分析不同树种细根性状序级间的变化特征、常绿和落叶灌木细根性状之间的差异,不同序级细根性状之间的关系以及细根性状变异维度。结果表明:树种和序级对9种灌木细根形态和化学性质有显著影响。直径、根长、根组织密度随着序级的增加而逐渐增加,比根长和氮浓度逐渐减小,碳浓度在序级间的变化趋势不一,未表现出明显的规律。落叶灌木细根直径、根长和氮浓度均显著高于常绿灌木,碳浓度和组织密度显著低于常绿灌木,表明与常绿灌木相比落叶灌木更偏向于资源获取型生态策略,常绿灌木则更偏向于保守型策略。灌木细根在不同序级间的直径与比根长、组织密度,氮浓度与组织密度有较强的相关性,细根其他性状间的关系并不密切或因序级而异。主成分分析结果表明灌木细根性状变异沿一个主成分轴发生变异,该轴表示灌木细根的资源获取和保守的权衡策略。     

三峡大老岭地区主要木本植物分布的地形格局

基于对三峡大老岭地区山地森林群落的深入调查,选择样方乔本层重要值大于１．００的１９０种木本植物,依次根据生活型和植物在群落中的地位分成常绿针叶树种,常绿阔叶树种、落叶阔叶的建群树种、伴生种和珍稀树种共６组,采用ＤＣＣＡ排序分析各组植物种在复合地形梯度上的空间格局特征;然后分别统计常绿或落叶的乔木或藻木４组物种沿具体海拔高度的整体分布特征,研究反映了６个生态种组之间在山地地形上鲜明的格局差异,并显示     

贵阳市常绿树种叶子寿命的研究

贵阳市的典型植被为喀斯特植被,其中喀斯特常绿针叶林、喀斯特常绿阔叶林及喀斯特常绿灌丛在当地的生态系统中有着重要生态作用。在不同的生活型植物中,通过以优势种以及主要伴生种为研究对象、利用生命表法计算叶子的平均期望寿命(E_X)来对贵阳市喀斯特植被主要常绿树种叶子寿命进行调查研究。结果表明:①大多数常绿树种叶子的寿命在0～2年之间,并且变化幅度较大,各个树种叶片寿命的更新周期不同。②不同生活型植物叶片寿命存在差异,小乔木及灌木的叶子寿命较长,中乔木叶子的寿命较短,但是这个差异并不显著。③不同植被型组植物叶片寿命不相同,而且差异较为显著。鉴于贵阳市喀斯特植被的特殊性,讨论叶子寿命的影响因素,并且与已有研究比较分析得出贵阳市常绿树种叶片寿命有自己的分布格局。     

川西不同树种人工林对土壤涵水能力的影响

为评价青藏高原东缘不同树种造林对土壤涵水能力的影响,选择立地条件与营林方式相同的4种人工林(连香树(Cercidiphyllum japonicum)、油松(Pinus tabulaeformis)、落叶松(Larix kaempferi)和华山松(Pinus armandii))为研究对象,以落叶阔叶灌丛为对照,比较造林恢复28 a后不同人工林土壤孔隙度及持水性的变化,结合林地凋落物贮量及细根生物量等参数,试图揭示造成不同人工林地土壤涵水能力及潜力差异化的因素。结果显示:营造油松和华山松纯林不仅没能有效改善土壤孔隙状况,反而加剧了土壤涵水功能的退化。相反,连香树和落叶松在代替次生落叶灌丛造林后,土壤容重显著下降,孔隙度增加且小孔隙比例升高,持蓄水能力提高。凋落物及细根特性是不同林地土壤持水性能差异的重要因素。综合分析表明,在对退化生态系统进行造林恢复时,应尽量避免营造高密度针叶纯林,应结合种植有助于土壤结构改良的落叶或阔叶树种。     

亚热带常绿阔叶林89种木本植物一级根直径的变异

细根直径变异是根系形态变化的常见形式, 对细根变异研究具有重要意义。为了揭示亚热带天然常绿阔叶林一级根直径变异特征, 该研究选取福建省建瓯市万木林自然保护区天然常绿阔叶林的89种木本植物进行研究。每个树种选取胸径或地径相近的3株, 用完整土块法进行根系取样, 用根序法对根系进行分级。采用单因素方差分析分别检验叶片习性(常绿、落叶树种)、生长型(乔木、小乔木或灌木、灌木)和主要科之间一级根直径的差异; 通过计算Blomberg’s K值以检验系统发育信号; 利用线性回归方法, 分析科水平的分化时间与一级根直径的相关性。结果显示: 1)亚热带常绿阔叶林一级根直径变异系数为23%; 2)常绿树种与落叶树种一级根直径没有显著差异, 但灌木一级根直径显著小于小乔木或灌木、乔木; 3)一级根直径系统发育信号不显著, 科水平分化时间与一级根直径呈正相关关系。研究结果表明, 亚热带天然常绿阔叶林木本植物一级根直径变异受系统发育影响较小, 但受生长型影响, 表现为一定的趋同适应。     

亚热带常绿阔叶林和暖温带落叶阔叶林叶片热值比较研究

植物干重热值(GCV)是衡量植物生命活动及组成成分的重要指标之一,反映了植物光合作用中固定太阳辐射的能力。利用氧弹量热仪测定了亚热带和暖温带两个典型森林生态系统常见的276种常见植物叶片的干重热值,探讨了亚热带和暖温带植物热值分布特征,以及不同生活型、乔木类型间植物热值的变化规律。实验结果发现:亚热带常绿阔叶林和暖温带落叶阔叶林叶片热值的平均值分别为17.83 k J/g(n=191)和17.21k J/g(n=85),整体表现为亚热带植物暖温带植物。不同地带性植被的植物叶片热值在不同生活型间表现出相似的规律,其中亚热带常绿阔叶林表现为:乔木(19.09 k J/g)灌木(17.87 k J/g)草本(16.65 k J/g);暖温带落叶阔叶林表现为:乔木(18.41 k J/g)灌木(17.94 k J/g)草本(16.53 k J/g);不同乔木类型间均呈现常绿乔木落叶乔木、针叶乔木阔叶乔木的趋势。落叶阔叶乔木表现为亚热带暖温带,而常绿针叶乔木则呈现亚热带暖温带的趋势。此外,我们对于两个分布区域内的4种针叶树种叶片热值进行了比较,发现华北落叶松(19.32 k J/g,暖温带)杉木(19.40 k J/g,亚热带)马尾松(19.82 k J/g,亚热带)油松(20.95 k J/g,暖温带)。亚热带常绿阔叶林和暖温带落叶阔叶林植物热值的特征及其变化规律,为森林生态系统的能量流动提供了理论基础。     

3种功能型林木幼苗叶片与细根碳氮磷化学计量特征及其异速关系

为了比较不同功能型林木叶片与细根碳氮磷化学计量特征及其异速关系的差异,本研究以刨花楠(常绿阔叶)、福建山樱花(落叶阔叶)和福建柏(常绿针叶)的幼苗为对象,对其叶片和细根的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其计量比关系进行分析。结果表明: 3种树木幼苗的叶片与细根的C、N、P含量及其计量比存在显著差异,其中,叶片与细根的C含量及C/N、C/P均以刨花楠最高,N含量和N/P以福建山樱花最高,P含量以福建柏最高;3种幼苗叶片的C、N、P含量和C/P、N/P均高于细根。叶片的C、N、P含量及其计量比之间的异速关系与细根不同,且受功能型差异的影响;3种幼苗叶片的C/P与N/P之间存在着指数明显不同的异速关系,但其细根的N、P含量均为等速关系。3种幼苗叶片和细根的C、N、P含量及其计量比关系也存在差异;刨花楠叶片和细根的关系主要显示为叶片C含量与细根P含量的异速关系,福建山樱花则主要显示在叶片C、N含量及C/N、N/P与细根C/N、N/P间的异速或等速关系,而福建柏主要是叶片C含量与细根C、N、P含量间的异速关系,福建山樱花叶片与细根的养分分配更具协调性。3种幼苗叶片和细根对P的投资策略具有相似性。研究结果为实施林木苗期精准养分管理与高效培育技术等提供了科学依据。     

Prediction of tree species composition in fine root mixed samples using near-infrared reflectance spectroscopy

Fine roots ( ≤ 2 mm diameter) are of great value when investigating belowground interactions among different plant species and soil nutrient cycling in forest ecosystems. However, fine root separation and species identification are labor-intensive and time-consuming processes. This study aimed to evaluate the aptitude of near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) in predicting tree species composition in fine root mixed samples. The coniferous species Cunninghamia lanceolata and Pinus massoniana, the deciduous species Alniphyllum fortunei and Liquidambar formosana, and the evergreen broadleaved species Cyclobalanopsis glauca represent the five subtropical tree species selected for this investigation. To obtain near-infrared reflectance spectral data, 20 samples taken in the field and 70 artificially mixed samples of the five species were produced after root samples were oven-dried and ground. Calibration was performed with partial least squares regression and leave-one-out cross-validation. Root mass proportions of the mixed samples showed good predictive capacity for C. lanceolata, P. massoniana, and C. glauca with low root mean square error of prediction ( < 6.82%) and high determination coefficients (R²>0.944). Predictions for A. fortunei and L. formosana were acceptable with R²>0.819. NIRS shows potential in predicting tree species composition with suitable accuracy.     

哀牢山中山湿性常绿阔叶林木径向生长季节动态及其对气候因子的响应

研究采用树木生长环在哀牢山中山湿性常绿阔叶林持续9年(2009—2017年)监测了2个常绿树种(厚皮香,Ternstroemia gymnanthera;南亚枇杷,Eriobotrya bengalensis)和2个落叶树种(西桦,Betula alnoides;珍珠花,Lyonia ovalifolia)的树干月生长量,采用逻辑斯蒂生长模型(Logistic model)模拟树木径向生长量和物候参数,并分析了年、季尺度上径向生长与主要气候因子的关系。结果表明:1)4个树种年平均生长量为6.3 mm,落叶树种年平均生长量(10.6 mm/a)显著高于常绿树种(3.0 mm/a);2)雨季(5—10月)是哀牢山中山湿性常绿阔叶林树木生长的主要时期,4个树种雨季平均生长量为5.9 mm,占全年总生长量的93%,其中落叶树种雨季生长量占全年的96%,而常绿树种雨季生长量占全年的86%;3)常绿树种生长季长度为169天,长于落叶树种(137天),而落叶树种最大生长速率(0.14 mm/d)显著高于常绿树种(0.03 mm/d),最大径向生长速率能很好地预测树种年生长量;4)低温、雾日和光合有效辐射是影响哀牢山亚热带常绿阔叶林4个研究树种径向生长的重要环境因子,其中温度对常绿树种径向生长具有显著影响,而雨日、雾日与空气湿度等水分因子对落叶树种径向生长更为重要。常绿树种年生长量对旱季气候因子的响应相比落叶树种更为敏感,树木旱季生长量除了受低温限制外,也受到水分供给的影响。气候变化可能改变不同物候类型树种在哀牢山中山湿性常绿阔叶林中的生长状态与分布格局。     

Resorption Efficiency of Four Cations in Different Tree Species in a Subtropical Common Garden

High rainfall in subtropical regions can leach cation elements from ecosystems, which may limit plant growth. Plants often develop efficient resorption patterns to recycle elements, but there is relatively little available information on this topic. In February 2012, a common garden was established in a subtropical forest by planting dominant trees from the area. Green and senescent leaves were sampled from 11 tree species. The concentrations of potassium (K), calcium (Ca), sodium (Na) and magnesium (Mg) were determined, and the resorption efficiencies were calculated. The results showed significant K, Na and Mg resorption in most of the investigated tree species, while Ca mainly displayed accumulation. Evergreen coniferous and evergreen broad-leaved trees (such as Cunninghamia lanceolata, Pinus massoniana, Cinnamomum camphora, and Michelia macclurei) exhibited relatively higher resorption efficiencies of K (39.0%–87.5%) and Na (18.3%–50.2%) than deciduous broad-leaved trees. Higher Mg resorption efficiencies (>50%) were detected in Liriodendron chinense, C. lanceolata and P. massoniana than in other trees. Overall, evergreen coniferous and evergreen broad-leaved trees could show higher cation resorption than deciduous broad-leaved trees. K and Mg resorption efficiencies and Ca accumulation decrease with increasing nutrient concentrations in green leaves. Our results emphasize that nutrient resorption patterns largely depend on elements and plant functions, which provides new insights into the nutrient use strategies of subtropical plants and a reference for the selection of suitable tree species in this region.     

Intrinsic and Extrinsic Controls of Fine Root Life Span

Although fine roots play an integral role in biogeochemical cycling and supporting plant function, fundamental understanding of the mechanisms that control fine root life span is limited. Based on literature, we examined how intrinsic plant characteristics including root diameter, root branching order, rooting depth, and mycorrhizal symbiosis affect fine root life span, and how fine root life span differs with plant life form and foliar habit and between early versus late seral species. We also examined how soil nitrogen and water availability, temperature, and atmospheric carbon dioxide concentration influence fine root life span. We focused on evidence from rhizotron and minirhizotron observations which allow for individual roots to be directly monitored in situ. Fine root life span increased with increasing root diameter, was shorter for more distal than proximal roots, and increased with increasing rooting depth, but was not influenced by mycorrhizal symbiosis. Trees had the longest fine root life spans of all the plant life forms, followed by grasses, lianas, shrubs, and forbs. Among trees, deciduous species had shorter fine root life spans than evergreen species. Fine root life span appears to decrease with increasing temperature and increase with soil water availability, whereas the effects of soil nitrogen availability and atmospheric carbon dioxide concentration on fine root life span were highly inconsistent among studies. Our findings indicate that root morphological characteristics and plant traits are useful predictors of fine root life span. However, environmental influences on fine root life span remain poorly understood due to the limited number of respective studies. Future studies of root demographic processes are needed to better understand environmental controls of fine root life span. It is also critical that research continues into developing more direct and less invasive techniques for studying root demographics.     

毛竹种群向常绿阔叶林扩张的细根策略

为了探讨毛竹(Phyllostachys pubescens)种群向常绿阔叶林扩张的根系策略, 该文采用根钻法和内生长法, 在江西大岗山选取毛竹林与阔叶林的交错区——竹阔界面(bamboo-broad-leaved forest interface), 并垂直于界面连续设置毛竹林、毛竹与阔叶树的混交林(以下简称为竹阔混交林)、常绿阔叶林3种样地, 比较分析其细根的空间分布格局、比根长、根长密度、生长速率和周转率等指标。结果表明: 毛竹林细根生物量(1201.60 g·m^-2) >竹阔混交林(601.18 g·m ^-2) >常绿阔叶林(204.88 g·m ^-2); 在毛竹与阔叶树竞争的混交林中, 毛竹细根分布趋向于上层土壤(与毛竹林细根相比), 且其比根长也显著增加, 平均增幅高达123.42%, 总根长密度比阔叶树大2.1倍; 同时, 毛竹细根生长速率和周转率均高于阔叶树。这些结果说明毛竹可通过广布、精准、灵活、快速等细根竞争策略, 提高资源获取能力, 实现种群扩张。