南亚热带典型针叶林改造成乡土阔叶林后林下植物功能群的变化及其环境解释

把针叶林改造成珍贵乡土阔叶林,是近年来亚热带人工林常见的营林措施之一。为了探究这种营林措施对林下植物功能群的影响,通过调查该地区典型针叶林和珍贵乡土阔叶林的林下植被,对比了针叶林和阔叶林之间的林下植物物种丰富度和物种组成的差异,并和环境因子进行多元分析。结果表明:(1)阔叶林林下木本、禾草、蕨类和藤本功能群的物种丰富度相对针叶林有所减少,其中红椎(Castanopsis hystrix)和米老排(Mytilaria laosensis)林的木本和禾草功能群物种丰富度的下降达到显著水平(P 0.05);(2)主成分分析(PCA)结果表明,针叶林阔叶化后其林下植物功能群发生了明显的变化;(3)冗余分析(RDA)结果揭示了叶面积指数、平均叶倾角、土壤碳氮比、土壤全磷、凋落物碳氮比和透射系数是驱动林下植物功能群变化的主要因子,分别解释了林下植被功能群变异的33%、13%、6%、5%、2%和2%。(4)针叶阔叶化引起的冠层结构变化是导致林下植物功能群变异的主因,而土壤理化性质的变化对其影响较小。     

不同间伐强度对南亚热带杉木人工林林下植物功能群的影响

间伐作为我国森林经营的主要措施之一,对提高森林生态系统内部生物多样性起着不可忽视的作用。然而,不同间伐强度对森林林下植物功能群的影响程度尚不明确。以广西凭祥热林中心经过4种不同强度抚育间伐8年后的杉木人工林为研究对象(轻度间伐ST,34%;中度间伐MT,50%;重度间伐HT,74%;不进行间伐的对照,CK),对林下植被及其环境因子进行调查和测定。研究结果表明:不同间伐强度对禾草植物功能群的物种丰富度均无显著影响(P0.05),MT显著增加杂草植物功能群的物种丰富度(P0.05),HT显著提高蕨类植物功能群的物种丰富度(P0.05),ST显著增加木本植物功能群的物种丰富度(P0.05),与CK相比,ST、MT和HT均能显著增加藤本植物功能群的物种丰富度(P0.05);不同间伐强度对禾草和木本植物功能群的重要值均无显著影响(P0.05),但HT显著降低了杂草植物功能群的重要值(P0.05),ST显著降低了蕨类植物功能群的重要值(P0.05),ST显著增加藤本植物功能群的重要值(P0.05)。主成分分析(PCA)表明,ST和HT的林下植物功能群组成和分布与对照组相比均发生了显著的变异。方差分解分析(Variation partitioning analyses)结果显示,林分和土壤因子对林下植物功能群变异的解释率相似,二者在决定杉木人工林林下植物功能群变异中都起着重要作用。     

桉树与红锥混交对土壤养分及林下植物功能群的影响

桉树人工林对生态环境的影响一直是全球性争议的热点问题,桉树与珍贵乡土树种混交的生态环境效应备受关注。为探究桉树混交营林措施对林地土壤养分及林下植物功能群的影响,该研究以桉树纯林(PE)、桉树×红锥混交林(MEC)和红锥纯林(PCH)为对象,开展了林下植物群落及环境因子的调查测定。研究结果显示：不同林分的土壤理化性质具有显著差异,混交林的土壤pH、有效氮(AN)和有效磷(AP)含量显著高于纯林;而土壤含水量(SMC)、有机碳(SOC)、总氮(TN)含量及C∶N和C∶P在混交林中没有显著优势,并呈现PEMEC>PCH的趋势。混交林显著增加林下木本植物功能群(WFG)的物种丰富度,而PCH显著增加蕨类植物功能群(FeFG)的物种丰富度。混交林的WFG和禾草植物功能群(GFG)的重要值均显著高于红锥纯林,而红锥纯林FeFG的重要值显著高于混交林。主坐标分析结果表明,MEC与PE的林下植物功能群组成差异不显著,但与PCH的差异显著;冗余分析结果揭示了AN和AP是WFG占优势的主要影响因子,SMC、TN...     

高原鼢鼠干扰强度对祁连山东段高寒草甸大型土壤动物功能群特征及空间分布的影响

为明晰高原鼢鼠干扰对大型土壤动物类群分布和功能群特征影响,选取祁连山东段高原鼢鼠典型分布高寒草甸,依据鼠丘密度将研究区划分4个干扰梯度,调查各干扰区植物、群落结构、土壤理化性质和大型土壤动物功能群组成。采用冗余分析方法探讨植物土壤因子对土壤动物功能群组成和分布的影响。结果表明：研究区植食性土壤动物为优势功能群,极重度干扰区植食性功能群丰富度和Shannon多样性指数显著高于中度和重度干扰区(P<0.05);高原鼢鼠干扰对高寒草甸土壤动物群落稳定和相似性影响较小;冗余分析表明土壤温度、紧实度、全氮和全钾以及莎草科生物量和植物物种均匀度均显著影响高寒草甸土壤动物功能群的空间分布(P<0.05),其中土壤温度对土壤动物功能群分布影响最为显著。     

除草剂对桉树人工林下植物及土壤微生物群落的影响

除草剂在桉树人工林中的应用越来越普遍,但关于除草剂对桉树人工林林下植物和土壤微生物群落的影响知之甚少。通过桉树人工林低剂量高频率（LHF）、中剂量中频率（MMF）、高剂量低频率（HLF）除草剂喷施试验,并与人工除草（MT）为对照,比较分析不同剂量、不同频率除草剂施用对林下植物和土壤微生物群落的影响。结果表明,施用除草剂导致桉树人工林林下植物种类和功能群组成发生显著变化,但并未显著降低林下植物群落物种丰富度和多样性,随除草剂施用频率的降低及恢复时间的增加,物种丰富度及多样性指数呈恢复趋势。除草剂施用也导致土壤养分含量降低。除草剂通过对林下植物群落和土壤养分的负面影响间接影响土壤微生物群落。LHF显著降低藤本植物而显著提高蕨类植物功能群的重要值,从而显著降低了微生物群落、真菌和放线菌的磷脂脂肪酸（PLFA）含量。MMF显著降低木本和藤本植物而显著提高禾草植物功能群的重要值,导致土壤微生物群落和放线菌的PLFA含量显著降低。HLF未显著影响林下植物及土壤微生物群落,但土壤全磷含量显著降低,速效磷含量也大幅下降。施用除草剂显著降低了土壤微生物生物量碳、氮的含量。因此,生产上应减少除草剂的施用,以减少对林下植物和土壤微生物群落的负效应。     

密云水库上游油松人工水源涵养林林下植物多样性与土壤理化特性

以密云水库上游丰宁县4种油松人工水源涵养林(油松×落叶松混交林、油松×蒙古栎混交林、油松×山杏混交林、油松纯林)为对象,研究林下植物多样性与土壤理化性质特征,分析林下植物多样性与土壤因子的相关关系。结果表明: 4种人工水源涵养林林下植物群落组成结构差异显著,油松×山杏混交林林下植物群落物种组成最为丰富,绣线菊、虎榛子和披针薹草为主要优势种。从物种丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数来看,油松×山杏混交林林下整体植物多样性水平最高,灌木层和草本层植物多样性分别以油松×蒙古栎混交林和油松×山杏混交林最高。4种人工水源涵养林之间除全磷外其他各理化指标均差异显著,油松×山杏混交林土壤理化性质总体最优,油松×蒙古栎混交林最差。土壤毛管孔隙度、pH、有机质为灌木层植物多样性的主要影响因子,土壤pH、毛管持水量为草本层植物多样性的主要影响因子。营造油松×山杏混交林更有利于提高林下植物多样性并促进土壤改良,土壤pH、有机质、毛管孔隙度、毛管持水量为影响研究区林下植物多样性的主导土壤因子。     

不同密度巨桉人工林林下植物多样性及根际土壤化感物质

为探究巨桉人工林林下植物多样性的影响因素,选择四川省丹棱县4和8年生不同密度(1200、1600和2000株·hm^-2)巨桉人工林为对象,研究林下植物多样性和根际土壤酚类化感物质。结果表明: 共发现植物45种,隶属于33科44属;随林龄增加和林分密度降低,巨桉人工林林下植物种类增加且重要值分布更为均匀;各林分植物生活型以高位芽植物为主。4年生林地灌木Shannon指数和Margalef指数在1600株·hm^-2下显著升高,4年生林地除Margalef指数外其余草本多样性指数及8年生林地草本Pielou指数随林分密度降低均显著升高;灌木Shannon指数及Margalef指数在1200株·hm^-2下8年生林地显著高于4年生林地。根际土壤中鉴定出5种酚类化感物质,4年生林地根际土壤中水杨酸浓度在1600株·hm^-2下显著降低,5,7-二羟基黄酮浓度随林分密度降低而显著降低;水杨酸浓度在8年生林地根际土壤中随林分密度降低显著升高;水杨酸浓度在2000株·hm^-2下4年生林地显著高于8年生林地,在1600株·hm^-2下相反;5,7-二羟基黄酮浓度在1200株·hm^-2下8年生林地显著高于4年生林地。冗余分析(RDA)结果表明,土壤pH、容重、有机质、全磷、全氮及化感物质是林下植物多样性的主要环境影响因子。适度延长轮伐期、调节林分密度以改善林内微环境、缓冲巨桉的化感作用,可促进林下植被发育。     

张家界砂岩峰林不同海拔林下植物多样性及其与土壤因子的关系

林下植物多样性的海拔分异格局及其与土壤因子的关系是森林生态系统多样性研究的重要方面。以砂岩峰林区张家界国家森林公园为对象，研究了不同海拔(400～600、600～800、800～1000、1000～1220 m)林下植物多样性与土壤因子性质以及二者间的关系。结果表明：(1)不同海拔灌草层重要值最高的物种不同，1000～1220 m海拔林下植物组成最丰富，400～600 m海拔最贫乏；(2)不同海拔灌草层的多样性指数H、丰富度指数D具有显著差异(P<0.05),而优势度指数H′、均匀度指数J_sw无显著差异(P>0.05);(3)不同海拔土壤全磷、全镁和全钙具有显著差异(P<0.05),土壤pH值、全钾、氮磷比、全氮、碳磷比、全碳和碳氮比差异均不显著(P>0.05);(4)海拔和土壤含碳量是影响草本多样性分异特征的主要环境因子，而灌木多样性受环境因子影响不明显。研究表明，林下植物多样性与环境因子存在一定的相关性，为砂岩峰林区物种多样性的研究提供了新的思考。     

海南岛木麻黄林林下植物天然更新影响因素的研究

木麻黄海防林是海南岛重要的海岸生态屏障,天然更新对其持续发挥防护功能具有重要意义。调查发现海南岛大多数木麻黄林林下天然更新困难,然而却存在局部更新良好的现象。为了探究天然更新存在巨大差异的原因,并为促进海南海防林由人工林向近自然林转化提供一定的理论基础,通过分析不同林地更新质量的差异,研究影响木麻黄海防林林下天然更新的主要影响因素。该研究在海南岛木麻黄海防林中共设置73块临时样地,采用方差分析和相关分析等统计方法,分别研究林地所属气候区、林分条件、土壤因子和凋落物累积量对天然更新质量和密度的影响。结果表明:(1)湿润气候区的木麻黄林下更新要显著优于半干旱区;(2)木麻黄林分密度与更新密度和草本盖度存在显著负相关,但林分条件其他因子对更新影响不大;(3)不同更新质量样地的土壤pH和养分均无显著性差异,但铵态氮对幼苗、有机质对幼树的更新存在一定的促进作用;(4)凋落物的累计整体不利于天然更新的进行。结果说明气候因子、木麻黄林分密度、木麻黄凋落物积累量是木麻黄海防林林下植物天然更新的主要影响因素。     

高寒草原植物功能群组成对退化程度的响应

高寒草原作为青藏高原区主要的草地类型,在全球碳、氮循环、生物多样性维护、水土保持、畜牧业发展等方面发挥着重要的作用。在青海省果洛州玛多县高寒草原选取5块不同退化程度的样地,调查植物功能群组成和土壤理化性质,并采用多元排序法分析不同退化程度下植物功能群组成与土壤因子的关系,以期明确高寒草原功能群组成对草原退化的响应。结果表明:(1)禾本科功能群丰富度和重要值均随退化程度增加呈先增后降趋势,盖度表现为降低趋势;杂类草功能群的丰富度、盖度和重要值均随退化程度增加呈先增加后降低的趋势。而杂类草功能群的相对重要值随退化程度增加而增加。(2)土壤有机质含量随土层深度的增加而降低;随退化程度加剧,土壤有机质和全氮呈降低的趋势。(3)随退化程度加剧,0—30 cm各土层深度的容重均增加,土壤通气孔隙度降低。(4)各功能群重要值与土壤通气孔隙度呈正相关关系,与土壤容重呈负相关关系;通过冗余分析,草地退化首先影响土壤物理属性进而影响草地功能群组成。     

Cultivation of Non‐timber Forest Products Alters Understory Light Availability in a Humid Tropical Forest in Mexico1

The planting of non‐timber forest products (NTFPs) in the understory of tropical forests is promoted in many regions as a strategy to conserve forested lands and meet the economic needs of rural communities. While the forest canopy is left intact in most understory plantations, much of the midstory and understory vegetation is removed in order to increase light availability for cultivated species. We assessed the extent to which the removal of vegetation in understory plantations of Chamaedorea hooperiana Hodel (Arecaceae) alters understory light conditions. We also examined how any changes in light availability may be reflected by changes in the composition of canopy tree seedlings regenerating in understory plantations. We employed a blocked design consisting of four C. hooperiana plantation sites; each site was paired with an adjacent, unmanaged forest site. Hemispherical canopy photographs were taken and canopy tree seedlings were identified and measured within 12 3 × 2 m randomly placed plots in each site for a total of 96 plots (4 blocks × 2 sites × 12 plots). Plantation management did not affect canopy openness or direct light availability but understory plantations had a higher frequency of plots with greater total and diffuse light availability than unmanaged forest. Comparisons of canopy tree seedling composition between understory plantations and unmanaged forest sites were less conclusive but suggest that management practices have the potential to increase the proportion of shade‐intolerant species of tree seedlings establishing in plantations. Given the importance of advanced regeneration in gap‐phase forest dynamics, these changes may have implications for future patterns of succession in the areas of forest where NTFPs are cultivated.     

Understory Colonization of Eucalyptus Plantations in Hawaii in Relation to Light and Nutrient Levels

Exotic tree plantations may serve as catalysts for native forest regeneration in agriculturally degraded landscapes. In 2001, we evaluated plant species regeneration in the understory of a 7‐year‐old experimental Eucalyptus saligna forest in Hawaii approximately 1 year after the cessation of 5 years of herbicide. These forests were organized in a 2 × 2–factorial design of planting density (1 × 1– or 3 × 3–m spacing) and fertilization (unfertilized control and regular fertilization), which resulted in varying resource availabilities. We found that understory biomass was highest under high light conditions, regardless of fertilization treatment, whereas species richness was lowest under fertilized 1 × 1–m plots. The understory was dominated by species exotic to Hawaii. The most common tree species, the noxious weed Citharexylum caudatum, was particularly successful because high light–saturated photosynthesis rates and a low light compensation point allowed for high growth and survival under both light conditions. To assess longer‐term recruitment patterns, we resurveyed a portion of this site in 2006 and also surveyed five Eucalyptus plantations in this region of Hawaii that differed in age (5–23 years), species (E. saligna, E. grandis, E. cloeziana, E. microcorys), and management (experimental, industrial, nonindustrial stewardship); all were established on previous agricultural sites within approximately 3 km of native‐dominated forest. Again, very few native species were present in any of the stands, indicating that within certain landscapes and for native species with certain life history traits, exotic plantations may be ineffective nursery ecosystems for the regeneration of native species.     

广东南岭天然常绿阔叶林林下光环境对林下幼树功能性状的影响

光环境与幼树功能性状的关系对天然林的更新与演替具有重要的生态学意义。以广东南岭区域天然常绿阔叶林下不同林龄(幼龄林,中龄林,老龄林)的森林群落为研究对象,通过监测冠层结构、林下光照数据和林下幼树功能性状等指标,研究林龄梯度下其冠层结构与林下光环境之间的关系,以及林下幼树功能性状对光环境的响应。结果表明:(1)中龄林叶面积指数显著高于幼龄林和老龄林(P0.05),随着林龄的增长,林冠开度和透光率逐渐下降,林龄梯度下透光率、R/FR(红光/远红光比值)、Bw/Rw(宽带蓝光/宽带红光比值)差异极显著(P0.001);(2)天然常绿阔叶林中透光率与光质之间极显著相关(P0.001),R/FR随着透光率的增加而增加,Bw/Rw随着透光率的增加而减少。(3)林下幼树功能性状在光环境之间差异显著(P0.05),老龄林林下幼树叶片氮含量显著高于幼龄林,而叶片重叠率显著低于幼龄林;(4)在本试验地中,R/FR和Bw/Rw的变化对林下幼树的高径比和光合作用并无显著影响,光强对同种植物不同光环境下最大净光合速率的影响较大。总体而言,林龄梯度冠层结构和光环境的差异能在一定程度上解释幼树功能性状的差异,这将有助于我们理解光环境对林下幼树更新的影响机制,同时为天然植被恢复和森林经营提供指导。     

外来树种日本落叶松和日本花柏对鄂西北森林群落的影响

【目的】研究大面积栽植外来树种日本落叶松和日本花柏对鄂西北森林群落物种多样性的影响,为评价外来树种的入侵风险提供依据。【方法】采用样地调查法对比研究外来树种日本落叶松和日本花柏人工林与当地森林群落特征差异。【结果】日本落叶松人工林样地林下植物种类丰富,样地平均物种数与当地天然林样地物种数相比无显著差异;林下灌木层和草本层多样性指数较高,草本层多样性指数与当地天然林相比无显著差异;林下未发现日本落叶松的更新苗。日本花柏人工林样地平均物种数显著少于当地其他人工林样地;乔木层、灌木层和草本层的4个多样性指数值均小于当地其他人工林样地;在3个样地中出现日本花柏更新苗,更新苗数量达479株·hm~(-2)。【结论】引种栽培日本落叶松不会导致当地森林群落的物种多样性降低,不会引起生物入侵风险;但引种栽培日本花柏会明显降低当地森林群落的物种多样性,对当地森林生态系统的稳定构成一定威胁。     

杉木林改造成乡土阔叶林对林下植物物种组成和多样性的影响

把杉木林改造成乡土阔叶林,不仅能提供高价值木材,而且能够提升生态系统服务功能,是我国目前改造退化针叶林最常见的经营模式之一,但这些改变对其林下植物物种组成和多样性的影响及机制我们尚知之甚少。以南亚热带杉木林采伐迹地上重新种植的杉木林、红锥林和米老排林为研究对象,调查研究其灌木层和草本层植物物种组成和多样性,结果表明：（1）和杉木林相比,改造后的红锥林和米老排林灌木层的植物物种丰富度和多样性均呈极显著降低（P<0.01）,但其草本层植物只有物种丰富度极显著降低（P<0.01）,多样性均无显著变化（P>0.05）;（2）主成分分析（PCA）表明改造后的林分灌木层和草本层的植物物种组成发生明显的变化,冗余分析（RDA）确定导致林分灌木层植物物种组成发生变化的主要原因是杉木林改造成红锥林和米老排林后的冠层透光率、土壤碳氮比、土壤含水量和凋落物碳氮比的显著变化,而冠层透光率和土壤碳氮比的显著变化是导致其林下草本层植物物种组成发生明显变异的主要因子;（3）方差分解结果显示微地形、乔木特性和土壤理化性质的独立效应对灌木层和草本层植物物种组成的影响高于它们的交互效应。该研究为科学经营管理人工林和提高人工林生态系统多功能性提供科学依据。     

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。     

基于土地利用变化的热带植物群落功能性状与土壤质量的关系

为了明确热带天然林转变为橡胶林和槟榔后土壤质量变化,揭示土地利用变化下植物群落功能性状对土壤质量影响。在海南中部山区,以原始林(PF)、次生林(SF)、槟榔(Areca catechu)林(AP)、纯橡胶(Hevea brasiliensis)林(RP)和橡胶益智(Alpinia oxyphylla)林(RAP)为对象,探索天然林退化后土壤性质和质量变化,分析了植物群落功能性状(凋落物量、郁闭度、根长密度、细根密度和比根长)对土壤质量影响。结果表明:1)与原始林相比,其他土地利用类型凋落物量、根长密度、细根密度、土壤总孔隙度、最大持水量、土壤有机碳和总氮显著降低,土壤容重显著增加。人工林土壤碱解氮明显降低,但总磷、总钾和缓效钾明显升高(P0.05)。2)与原始林相比,次生林、槟榔林、纯橡胶林和橡胶益智林土壤质量指数分别降低63.4%、85.8%、81.2%和84.1%,随原始林、次生林和人工林梯度土地利用强度的增加,土壤质量显著降低(P0.05),但人工林间土壤质量无显著差异。3)凋落物量、郁闭度、根长密度和细根密度均与土壤质量指数显著正相关(P0.05),细根密度对土壤质量的直接影响效应最大,凋落物间接影响效应最大。天然林转变为橡胶和槟榔林显著改变土壤性质和质量,群落性状细根密度和凋落物可较好解释土壤质量变化,强化人工林林下植被和凋落物管理有利于土壤质量改善。     

Limitations to seedling establishment in a mesic Hawaiian forest

While invasive species may be visible indicators of plant community degradation, they may not constitute the only, or even the primary, limitation to stand regeneration. We used seed-augmentation and grass-removal experiments under different canopy conditions to assess the relative importance of dispersal limitation, resource availability, and competition on seedling establishment in the understory shrubs Sophora chrysophilla, Dodonea viscosa, and Pipturus albidus in a montane mesic forest in Hawaii. The study location was an Acacia koa-Metrosideros polymorpha forest at 1000–1500 m elevation on the leeward side of Hawaii Island; it is a closed-canopy forest historically subject to logging and grazing by cattle and sheep and currently dominated by the exotic grass, Ehrharta stipoides, in the herb layer. Seedling establishment after 1 and 2 years was strongly dispersal limited in Sophora and Dodonea, but not in Acacia, a non-augmented species in which abundant seedlings established, nor in Pipterus, in which only one seedling established in 2 years. Grass cover reduced seedling establishment in Acacia, Sophora, and Dodonea and, for the latter two species, seedling establishment was substantially greater in the warmer, more moist forest at the lowest elevation. Light, moisture, and resin-captured N and P were more strongly affected by elevation and canopy composition than by grass cover, but in most cases seedling establishment was not positively correlated with resource availability. Limitations to the establishment of woody seedlings in this forest-grassland mixture vary among species; however, both dispersal limitation and competition from a shade-tolerant grass are important deterrents to regeneration in these forests.