尖峰岭热带天然林不同土层细菌群落多样性和组成的海拔变异规律

土壤微生物群落结构沿海拔梯度的变异是微生物生物地理学分异和群落空间分布的重要内容,然而,热带森林土壤微生物多样性及其群落特征的海拔模式尚不明确。研究海南省尖峰岭自然保护区0—20cm和20—40cm土壤细菌多样性和群落组成沿海拔梯度(400—1410m)的变化及其与环境因子的关系。结果表明：在0—20cm土壤微生物生物量碳、生物量氮和生物量磷随海拔升高(峰顶降低)而增加,20—40cm土壤微生物生物量碳、生物量氮和生物量磷随海拔升高呈先升高后降低趋势;整体上,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、厚壁菌门在0—20cm中占优势,丰度总和占该层细菌总量的88.17%;变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、绿弯菌门在20—40cm中占优势,丰度总和占该层细菌总量的90.82%;随海拔增加,0—20cm细菌多样性线性减少,20—40cm细菌多样性变化不显著;沿海拔梯度,0—20cm细菌群落组成可分为低(409—1018m),中(1018—1357m)和高(1410m)三个海拔聚集群落,20—40cm细菌群落组成随海拔无显著性变化;两土层细菌多样性与土壤pH显著正相关,土壤细菌群落组成在0...     

九寨沟水生植物群落β多样性特征研究

通过典型样地调查,运用β多样性的Wilson-Shmida指数(βT)和Bray-Curtis指数(CN)分别对九寨沟水生植物群落进行测度。结果显示,九寨沟水生维管植物种类共有75种,主要群落类型有11种,以挺水植物群落类型为主,兼有少量的沉水植物群落。β多样性测度表明,样地间种类组成随海拔梯度及其他因子的变化差异比较明显,CN1、CN2和CNN3的数量数据测度结果有差异,以重要值为基础的CN3指数具有较强的综合性和稳定性。海拔梯度和空间聚类分析表明,海拔梯度是影响水生植物群落β多样性变化的主要因子,随着海拔升高和落差的增大,β多样性变化明显,种类组成变化愈显著。同时,β多样性数量数据可以划分成四种类型,Ⅲ型的非海拔梯度因子作用结果说明流域特征和群落类型会对多样性的变化产生一定影响。       

雅鲁藏布江上游高寒草甸地上生物量与多样性沿海拔梯度的变化特征

【目的】雅鲁藏布江是青藏高原最重要的河流,研究雅鲁藏布江的地上生物量和物种多样性对了解该区域的草地资源和生态保护具有重要意义。【方法】文章根据海拔梯度对雅鲁藏布江上游高寒草甸植被特征进行调查,研究不同海拔梯度下地上生物量和物种多样性的分布差异、地上生物量与物种多样性之间的关系,以及相关环境因子对地上生物量和物种多样性的影响。【结果】(1)海拔与地上生物量无显著关系;(2)海拔与多样性指数呈显著负相关关系,随海拔升高Shannon-Weiner指数、Patrick指数表现为下降趋势;(3)地上生物量与多样性之间表现为负相关关系,Shannon-Weiner指数对地上生物量的解释达到70%(P＜0.01);(4)物种多样性与温度和降水呈显著正相关关系(P＜0.05),物种多样性与海拔呈负相关关系(P＜0.05),地上生物量与海拔、温度和降水无显著关系(P＞0.05)。【结论】该研究结果有助于为雅鲁藏布江上游流域草地资源的合理利用和物种多样性保护提供依据。     

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。     

祁连山区不同海拔草地群落的物种多样性

依据植物在各海拔带出现的频率和不同海拔带植物种的生活型,对祁连山区草地群落海拔2500～3000m的物种α多样性变化特征进行了研究．结果表明,随海拔升高,Shahnon-Wiener指数从1．432上升到1．832,Simpson指数的变化较为复杂．海拔2701～2800m带是物种多样性的一个重要转折点,是物种多样性较丰富的地带．在祁连山草地群落中,有毒的与食性较差的物种在各海拔带所占比例均超过50％,生物量占到整个样地生物量的60％以上,物种多样性已呈现衰退．     

三江源地区不同建植期人工草地植被特征及其与土壤特征的关系

研究了三江源地区不同建植期人工草地群落生物量、物种组成、多样性指数和土壤理化特征,并用多元逐步回归分析法探讨了土壤理化特征对群落生物量、多样性变化的响应.结果表明:研究区不同建植期人工草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异;土壤含水量随着物种多样性指数的增加而增加,土壤容重随着物种多样性的增加而减小;土壤微生物生物量碳与土壤含水量、土壤有机质呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;土壤有机碳含量明显呈"V"字型变化,且与土壤含水量的变化趋势相一致,随土壤容重的增加而减少;群落生物量与土壤养分和土壤含水量之间呈显著正相关,群落地上、地下生物量的增加有利于提高土壤养分含量.     

山西庞泉沟银露梅群落物种多样性的海拔格局

采用样地调查的方法, 对山西庞泉沟银露梅(Potentilla glabra)群落的结构特征、物种多样性随海拔梯度的变化以及沿海拔梯度群落的相似性进行了研究, 并通过R语言对群落α多样性指数间的相关性进行了分析。结果表明: (1) 银露梅群落各层的α多样性指数除生态优势度指数(D)沿海拔梯度的变化不明显外, 其它各指数的变化基本一致。银露梅群落在海拔 1 700-1 900 m与2 100-2 300 m区间内, 灌木层和草本层的α多样性指数均较高, 在海拔1 900-2 000 m区间则较低。另外, 银露梅群落各α多样性指数间除J₂外均呈显著正相关。(2) 随着海拔间隔的增加, 灌木层和草本层的4个β多样性指数的变化均呈上升趋势, 并且草本层随海拔间隔的增加β多样性指数整体比灌木层高。(3) 银露梅群落Jaccard相似性指数随着海拔间隔的增大逐渐减小, 而当海拔达到2 300 m以上时, 群落间的相似性升高, 群落相对稳定。     

秦岭火地塘真菌群落海拔分布格局

土壤真菌在自然生态系统的养分循环和土壤碳储存方面起重要作用。秦岭火地塘林区在不同海拔分布着不同的优势树种,但其相应的土壤特征及微生物群落的海拔分布格局仍不明晰。本研究分析了5个海拔处(1500、1700、1900、2100和2300 m)的土壤特征变化趋势,并在高通量测序基础上研究了真菌群落格局。结果表明: 土壤有效磷含量、pH值随海拔的增加而显著增加,土壤水分则呈下降趋势。土壤真菌Shannon多样性指数随海拔升高呈下降趋势,而ACE丰度指数相反;真菌优势门为担子菌门(68.2%)、子囊菌门(19.8%)和球囊菌门(1.7%),且随海拔升高整体呈现出“U”型或“单峰”变化格局;真菌优势纲为伞菌纲(64.2%)、粪壳菌纲(5.8%)和锤舌菌纲(4.1%)。冗余分析(RDA)表明,土壤特性解释了土壤真菌群落总变异的89.1%,其中土壤有效磷含量、pH和海拔是土壤真菌群落海拔梯度变化的主要驱动因子。在秦岭火地塘林区,土壤特征在海拔梯度上的差异性影响了土壤真菌群落组成。     

福建梅花山常绿阔叶林植物物种多样性及其海拔梯度格局

常绿阔叶林是福建梅花山国家级自然保护区地带性植被。采用样带与典型群落调查法对区内的常绿阔叶林14400m2样地展开调查,并对植物多样性海拔梯度格局进行分析,结果表明：（1） 群落植物物种丰富度、Gleason丰富度指数、Simpson指数、Shannon Wiener指数和Pielou均匀度指数的均值分别为64.42、10.75、5.75、3.50、0.58,且这5种指数在各样带间差异极为显著,并随海拔的升高均呈单峰曲线变化,峰值出现在海拔700m~900m。（2） 群落各层次的植物物种丰富度、Shannon Wiener指数均呈现灌木层（包括幼树和层间植物）〉乔木层〉草本层的特征。乔木、灌木层物种丰富度与乔木层Shannon Wiener指数在海拔梯度上的样带间差异极显著,变化趋势与群落相似;灌木层与草本层Shannon Wiener指数以及草本层物种丰富度随海拔梯度变化不明显。因此,梅花山自然保护区常绿阔叶林植物物种多样性的海拔梯度格局呈现单峰分布,并支持中间高度膨胀模式（mid domain model）。     

氮水添加对中国北方草原土壤细菌多样性和群落结构的影响

研究了我国北方典型温带草原土壤细菌多样性和群落结构对氮水添加及环境因素的响应.结果表明:在常规降水条件下,土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)均随氮(N)梯度增加而逐渐降低;在增加降水条件下,MBC和MBN也随N梯度增加而降低,但降水增加削弱了N的抑制效应.在常规降水条件下,土壤细菌丰富度、Shannon多样性和均匀度等α-多样性指数随N梯度没有明显变化;增加降水条件下,各N梯度处理的土壤细菌α-多样性指数都显著高于常规降水条件下相应的N处理梯度.相关分析显示,土壤含水量、硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)与土壤细菌均匀度指数呈显著负相关关系;MBC和MBN与Shannon丰富度指数和均匀度指数呈显著正相关关系.土壤细菌群落非度量多维标度排序(NMDS)显示,在常规降水和增加降水处理下,土壤细菌群落结构均随N梯度增加发生明显改变.冗余分析(RDA)表明,MBC、MBN、p H和NH4+-N是影响土壤细菌群落结构的重要环境因子.     

海南尖峰岭热带山地雨林林冠层树种功能多样性特征

以海南尖峰岭热带山地雨林3块1 hm²样地为研究对象,利用11个林冠功能性状结合样地地形及林冠乔木树种样地清查数据,分别基于单维性状和多维性状比较物种多度加权对群落功能离散度指数——平均成对距离(MPD)和平均最近类群距离(MNTD)的影响;同时分析林冠层功能丰富度(FRic)与物种丰富度之间的关系,最后利用零模型探讨不同生境类型下标准化效应MPD和MNTD(经过物种多度加权且剔除群落物种丰富度差异影响)的变化,进而评价林冠层群落水平功能多样性格局及其对局域生境异质性的响应.结果表明: 功能性状维度和物种多度对MPD的影响强烈,不同维度功能性状多度加权前后MPD相关性较弱(R=0.359～0.628);但对MNTD的影响相对较弱,不同维度功能性状多度加权前后MNTD相关性较强(R=0.746～0.820);未经物种多度加权的MPD和MNTD均普遍高估了林冠层的功能离散度.林冠层功能丰富度与物种丰富度基本呈指数相关关系(F=128.20;R²=0.632;AIC=97.72;P＜0.001),且功能丰富度很有可能存在一定的物种丰富度阈值.基于不同维度功能性状的林冠层功能多样性格局及其生境响应存在一定的差异性.在生物竞争激烈的低沟生境中,林冠层功能多样性倾向于比预期零模型随机产生的功能多样性高,林冠树种功能性状表现出离散分布;而在其他生境类型中,林冠层功能多样性倾向于接近或低于随机产生的功能多样性,林冠树种功能性状随机或聚集分布.     

广西马尾松林植物功能多样性与生产力的关系

探索植物多样性与生产力的关系可为森林经营与管理提供科学基础。本研究以广西4个地区的马尾松(Pinus massoniana)人工林群落为研究对象, 通过计算物种多样性、功能多样性和功能优势值, 运用相关分析、自动线性建模和方差划分等方法, 分析了多样性与生产力的关系。研究发现, 生产力与物种丰富度、Shannon指数、功能丰富度、功能均匀度极显著正相关(P < 0.01), 与物种均匀度、功能多样性、功能离散度、功能团个数、坡向显著正相关(P < 0.05), 与林龄极显著负相关(P < 0.01), 4个功能多样性参数和4个物种多样性参数两两之间皆为显著正相关; 未发现初始生物量制约生产力的提高; 方差划分最优模型中, 功能多样性参数效应、功能优势值效应和林龄效应分别解释生产力方差的56%、43%和33%, 功能多样性参数效应和功能优势值效应重叠部分高达27%; 生态位互补效应主要由功能丰富度和功能均匀度产生, 选择效应主要由生长型优势值产生; 生长型优势值为灌木的样地生产力较高, 次优种或过渡种对生态系统功能也有重要作用。以生产力为响应变量的自动线性建模最佳子集包括重要性由大到小的5个因素: 林龄、生长型优势值、功能丰富度、功能均匀度、功能团个数。建议维护森林功能多样性, 加强林下叶层植物保护, 用好功能重要的物种, 通过林下叶层的补偿性光合作用和生长竞争, 有效地提高生产力和生物多样性。     

When are buttresses and stilt roots necessary for a tree in terra-firme Amazonian forests?

Determinants of the occurrence of buttress and stilt roots are still poorly understood. These may be linked to individual's properties as a way to increase stability as trees get higher, to environmental factors that increase falling risks or interactions of both. We took advantage of a large dataset (presence of buttress, stilt roots, and tree diameter in 8415 trees from 35 1-ha plots in central Amazonia) to investigate how tree and environmental properties interact to determine the occurrence of support structures. We also made detailed measurements of allometry and canopy size in 67 trees of two dominant species. The probability of occurrence of support structures was modeled with multiple logistic regressions and boosted regression trees. We established a best-fitting subset model based on AIC ranking using unsupervised model selection. At the landscape scale, support structures were more common in large trees (b_std = 0.88, p < .001) and valleys (b_std = −0.09, p < .01), due to species turnover along topography and also due to intraspecific variation in the development of buttresses within species, linked to interactions of tree size and topography. The relationship between height and diameter (Height:Diameter) was the most important determinant of buttress occurrence (b_std = −1.57, p < .001). We conclude that less stable soils select a higher frequency of trees with support structures. However, coordinated allometric relationships among stem and crown sizes also influence the need of support structures. Thus, the presence of support structures depends on the interplay of individual plant's allometry and environmentally imposed conditions of instability. Abstract in Portuguese is available with online material.     

林木基因组学研究进展

林木基因组学研究进展迅速。结构基因组学方面,已构建了近40个主要造林树种的遗传连锁图谱,在不同树种中定位了30余个重要的数量性状位点,在部分树种中开展了基因组比较和综合图谱构建研究,杨树的全基因组测序已经完成,桉树的全基因组测序正在进行。功能基因组学方面,已分析了主要造林树种多种组织的转录组EST序列,对林木次生生长与木材形成、开花和抗寒性的形成等过程开展了功能基因组学研究。另外,探讨了林木基因组学研究的发展趋势,以期为我国林木基因组学研究提供有益的参考。     

马尾松林向香樟林改造林下植物功能多样性研究

在生物多样性研究中,功能多样性比物种多样性可以更直接地反映生态系统的结构和功能,从而在群落生态学研究中受到越来越多的推崇。马尾松次生纯林是一种亟待改造的森林类型,而在亚热带地区香樟是马尾松林改造的理想树种之一。为了完善马尾松林向香樟林改造的研究,以更好地指导马尾松林改造的实践,本文用空间代替时间的方法,选取马尾松林向香樟林改造过程中4种不同阶段群落为研究对象,对林下灌木层和草本层植物的功能性状及其多样性展开了研究。结果表明:(1)随着森林改造的进行,林下植物的物种数目、功能性状多样性均表现为先上升后下降的变化趋势,其中功能丰富度和功能均匀度在改造前期达到峰值,而物种数目和功能离散度则在改造中期表现最高。(2)比较森林改造的4个时期,林下植物功能多样性的综合表现大致为:改造前期改造中期改造后期未改造时期。(3)森林改造过程中,林下植物"光响应性状"和"繁殖性状"的功能多样性变化趋势相似,但前者比后者对改造的响应更敏感。(4)在森林改造过程中,林下植物的生长、发育和扩散受到林下光照资源的影响,并在长时间的生物竞争中逐渐表现为物种种类、多度和空间分布格局的变化,最终影响生态系统功能。(5)马尾松林向香樟林的改造加速了群落的演替进程,提升了群落的功能,但仍存在林下植物功能多样性下降等问题。在对马尾松次生纯林改造过程中,应选择合适的造林密度和混交林的改造模式。     

Winners and losers: tropical forest tree seedling survival across a West African forest–savanna transition

Forest encroachment into savanna is occurring at an unprecedented rate across tropical Africa, leading to a loss of valuable savanna habitat. One of the first stages of forest encroachment is the establishment of tree seedlings at the forest–savanna transition. This study examines the demographic bottleneck in the seedlings of five species of tropical forest pioneer trees in a forest–savanna transition zone in West Africa. Five species of tropical pioneer forest tree seedlings were planted in savanna, mixed/transition, and forest vegetation types and grown for 12 months, during which time fire occurred in the area. We examined seedling survival rates, height, and stem diameter before and after fire; and seedling biomass and starch allocation patterns after fire. Seedling survival rates were significantly affected by fire, drought, and vegetation type. Seedlings that preferentially allocated more resources to increasing root and leaf starch (starch storage helps recovery from fire) survived better in savanna environments (frequently burnt), while seedlings that allocated more resources to growth and resource‐capture traits (height, the number of leaves, stem diameter, specific leaf area, specific root length, root‐to‐shoot ratio) survived better in mixed/transition and forest environments. Larger (taller with a greater stem diameter) seedlings survived burning better than smaller seedlings. However, larger seedlings survived better than smaller ones even in the absence of fire. Bombax buonopozense was the forest species that survived best in the savanna environment, likely as a result of increased access to light allowing greater investment in belowground starch storage capacity and therefore a greater ability to cope with fire. Synthesis: Forest pioneer tree species survived best through fire and drought in the savanna compared to the other two vegetation types. This was likely a result of the open‐canopied savanna providing greater access to light, thereby releasing seedlings from light limitation and enabling them to make and store more starch. Fire can be used as a management tool for controlling forest encroachment into savanna as it significantly affects seedling survival. However, if rainfall increases as a result of global change factors, encroachment may be more difficult to control as seedling survival ostensibly increases when the pressure of drought is lifted. We propose B. buonopozense as an indicator species for forest encroachment into savanna in West African forest–savanna transitions.     

热带森林植物功能群及其动态研究进展

热带森林极高的物种多样性和结构复杂性给生态学研究带来了很多挑战。植物功能群是对特定环境响应相似或对主要的生态过程具有相似作用的物种组合。应用植物功能群的方法是有效减少热带森林群落复杂性,并揭示其格局和过程的良好途径。在介绍植物功能群概念和划分途径的基础上,分析了热带森林植物功能群的时空动态规律。一般来讲,划分植物功能群通常有3种途径,并可通过5个步骤来完成。热带森林植物功能群的空间分布常受景观格局的制约,而环境异质性往往是影响不同植物功能群组配比例变化的直接原因。不同类型的植物功能群随演替过程发生显著的替代,而干扰体系和全球气候变化对功能群的动态过程具有重要的驱动作用。以功能群为基础的动态模型在模拟热带林群落动态和预测植被潜在分布等方面具有广阔的发展前景。探索有效的植物功能分类方法、构建完善的植物功能性状数据库、开发更为精确的功能群动态模型以及加强基于景观水平的植物功能群动态机制的认识等是未来热带森林植物功能群及其动态研究的重要方向。