大兴安岭呼中地区3种林分的群落特征、物种多样性差异及其耦合关系

准确理解天然林林分群落特征及其与物种多样性耦合关系是提升天然林管理、达到多样性保护的关键。选择大兴安岭呼中地区典型落叶松林、杂木林、白桦落叶松林为研究对象,分别对乔木层、灌木层和草本层特征(高度、胸径、冠幅、盖度等)进行调查并计算丰富度指数、多样性指数和均匀度指数,旨在探究林分间差异及其耦合关系变化。结果表明:(1)乔木层的树高、枝下高表现出杂木林落叶松林白桦落叶松(P0.05);落叶松林的胸径比白桦落叶松林和杂木林的高出6%和11%;灌木层的高度、盖度、地径、冠幅和草本层多度、盖度、高度在森林类型间均未表现出显著差异。(2)3个森林类型的乔、灌、草丰富度指数R、Shannon-Wiener指数及Simpson指数均表现出杂木林最大,乔木层和草本层呈相同规律,即杂木林白桦落叶松林落叶松林,而灌木层表现出杂木林落叶松林白桦落叶松林;白桦落叶松林和杂木林的乔木层均匀度Pielou指数和Alatalo指数约为落叶松林的3倍左右,而在灌木层和草本层在森林类型间差异不显著(P0.05)。(3)典范对应分析(CCA)结果表明林分群落特征和生物多样性关系存在明显森林类型间差异。总体表现为灌木特征(冠幅、地径)、草本层特征(盖度、多度和高度)对多样性均有较大影响;白桦落叶松林和杂木林的胸径对多样性影响明显,而落叶松林的乔木高度(树高、枝下高)对多样性影响较大。杂木林随着灌木盖度、草本高度的增加,草本物种多样性降低、乔木多和灌木物种多样性增加;而落叶松林相同的多样性变化多伴随草本高度增加、多度和盖度变小。灌木层物种多样性增加多与乔木和草本物种多样性降低相伴随,在杂木林中同时伴随着乔木胸径和草本的盖度、多度增大、灌木冠幅变小,而白桦落叶松林则伴随灌木冠幅和草本多度盖度的减小。以上结果表明,林分群落特征与物种多样性存在耦合关系,上述解耦合结果为通过维持良好森林结构、多样性保护具有实践意义。     

草海国家级自然保护区华山松群落特征及物种多样性研究

为探讨喀斯特地区森林群落的演替动态和生物多样性维持机制,采用样地调查法对草海国家级自然保护区的华山松(Pinusarmandii)群落的物种组成、植物区系特征、种群结构和物种多样性等进行了分析。结果表明,样地内共有种子植物37科69属81种,其中乔木11种、灌木32种、草本38种;群落内植物的科、属区系成分类型多样,以温带成分为主;生活型谱主要以高位芽植物(46.91%)和地面芽植物(27.16%)为主;乔木层华山松的重要值达58%,为群落的单优势种;径级结构呈左偏正态型分布,树高分布集中在12～21 m,冠幅分布呈V型;乔木层与灌木层、草本层间的多样性差异显著(P0.05),物种丰富度指数S和D_M、多样性指数H和D_S均为草本层灌木层乔木层,物种均匀度指数J为灌木层草本层乔木层。因此,草海国家级自然保护区内的华山松群落特征和物种多样性具有明显的地域特点。     

小兴安岭凉水国家级自然保护区植物beta多样性及其影响因素

自然保护区如何设置才能够最大程度保护生物多样性, 是保护生物学的研究热点; 阐明beta多样性特征、组分格局及其影响因素是保护生物学的重要基础。本研究选取小兴安岭凉水国家级自然保护区不同功能区(核心区、缓冲区、实验区)及毗邻地区(保护区外)共80块样方作为研究对象, 调查每块样方的保护位置(经纬度、海拔、坡位、坡度、坡向)和群落结构(郁闭度、林龄、乔木树高、胸径、灌木树高、地径), 并采集0-20 cm土壤样品, 测定土壤理化性质(有机碳、全氮、pH值、电导率、含水量、容重)。将样方间的beta多样性分解为物种周转和物种多度差异两种组分, 通过Mantel分析、冗余分析和方差分解分析解析非生物因子(地理地形、保护强度、土壤因子)和生物因子(群落结构)对beta多样性及其组分的影响。结果表明: (1)乔、灌、草3层中, 物种周转组分对于beta多样性的贡献均占主导地位(65%-73%), 物种多度差异贡献较小。(2) Mantel检验结果表明, 乔、灌、草3层beta多样性及其组分与地理地形指标显著相关的因子最多; 土壤因子只对乔木层和灌木层beta多样性及组分有影响, 对草本层影响不大。其中坡位、坡度、乔木树高和保护强度均与保护区乔、灌、草3层beta多样性显著正相关(P < 0.05)。(3)植物整体beta多样性受地理地形影响最大, 但存在乔、灌、草差异。乔木层beta多样性受生物因子影响最大; 灌木层的土壤因子解释力分别为地理地形和生物因子的2倍; 而草本层主要受地理地形的影响, 其解释力分别是土壤和生物因子的26倍和3倍。乔木胸径对植物beta多样性差异具有最大的解释作用。本研究结果表明, 未来保护区设置需要根据保护植物的类型, 选择适当的林分结构、土壤和地理地形等, 以增强保护区植物多样性保护的效果。     

大兴安岭呼中地区白卡鲁山植物群落结构及其多样性研究

通过沿海拔梯度系统调查,运用TWINSPAN分类方法,划分出大兴安岭地区白卡鲁山的主要植物群落类型并分析了其结构特征。利用物种丰富度和α多样性等指标,研究了乔木层、灌木层和草本层植物的多样性特征及其随海拔的变化趋势。结果显示：(1)白卡鲁山乔木层在海拔。700-1290m范围内,可分为4种主要群落类型：兴安落叶松疏林、兴安落叶松-白桦混交林、兴安落叶松-白桦-樟子松混交林、兴安落叶松纯林群落;(2)同一植物群落的结构特征比较相似,除兴安落叶松疏林外,其他三种森林类型的平均胸径和平均树高随海拔升高有逐渐增大的趋势;(3)乔木层的直径和树高分布清晰地反映了群落的水平和垂直结构。直径分布均呈现倒“J”型,表明森林的自我更新状况良好;而树高分布主要以双峰分布和近似对称分布为主;(4)乔木层的物种丰富度和α多样性在兴安落叶松纯林中最小,在兴安落叶松-白桦混交林和兴安落叶松-白桦-樟子松混交林群落次之,而在兴安落叶松疏林群落相对较高。各群落类型的灌木层和草本层植物多样性没有明显的差异。乔木层、灌木层和草本层的物种多样性随海拔梯度均没有表现出明显的变化趋势。     

天目山保护区森林群落植物多样性对毛竹入侵的响应及动态变化

为探讨毛竹(Phyllostachys edulis)入侵对周围森林群落的影响,作者于2005-2011年在天目山自然保护区进行了7年长期定位观测实验,研究了毛竹入侵地森林群落的植物物种多样性变化.结果表明:毛竹入侵对周围森林群落植物物种多样性产生了不利影响:毛竹林乔木层和灌木层植物的Simpson指数小于针阔混交林和毛竹-针阔混交林,而草本层的Simpson指数则大于针阔混交林和毛竹-针阔混交林.植物物种丰富度、Simpson指数和Pielou均匀度指数随时间发生了较大变化:毛竹入侵的森林群落其乔木层和灌木层的物种丰富度、Simpson指数和Pielou均匀度指数显著降低(P＜0.05),草本层的物种丰富度显著提高(P＜0.05),Simpson指数和Pielou均匀度指数未表现出明显的变化.毛竹-针阔混交林去除毛竹后,乔木层和灌木层物种丰富度和Simpson指数增加,草本层物种丰富度、Simpson指数和Pielou均匀度指数明显下降.可见,毛竹入侵使森林群落植物多样性发生实质性的变化,对自然保护区植物群落造成了重大影响.由此可见,要使保护区物种多样性得到保护,除进行科学的管理外,还需要控制毛竹蔓延.     

赤水桫椤国家级自然保护区桫椤群落特征及物种多样性研究

桫椤(Alsophila spinulosa),为中生代古老孑遗物种,国家二级保护植物。贵州赤水桫椤国家级自然保护区是以桫椤及其生存环境为保护对象的自然保护区,是拥有世界上数量最多、面积最广的桫椤林区之一。该文采用植物生态学、区系学等方法,对保护区内群落及物种多样性、伴生物种区系成分、生活型谱、群落结构等进行研究。结果表明:(1)群落内维管植物共计60科96属122种,其中蕨类植物12科14属17种,裸子植物2科2属2种,被子植物46科80属103种。(2)群落内植物的科、属区系成分类型多样,热带成分占优势,温带成分次之,表现出从热带区系向温带区系过渡的特征。(3)生活型谱以高位芽植物为主(占57.38%),反映出中亚热带森林以高位芽植物为优势的特点。(4)群落垂直分层显著,乔木层树高在4~12m的比例最大为76.64%;灌木层树高在2~3m的比例最大为69.78%;草本层各区间分布较为均匀,但以0~0.2 m的比例较大,群落层次明显。(5)毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.pubescens)和桫椤在该地乔木组成中占主导地位;灌木层中,桫椤为最优物种;草本层主要以红盖鳞毛蕨(Dryopteris erythrosora)、翠云草(Selaginella uncinata)为主;物种丰富度分析显示,乔木层灌木层草本层;多样性指数、均匀度指数分析表明,乔木层为聚集分布、组成较简单,灌木层和草本层为均匀分布,但数量较少。     

伊春林区白桦/沼泽交错群落植物多样性的研究

通过对伊春林区白桦/沼泽交错群落植物多样性状况、优势种类与分布、数量、环境及人为活动对植物多样性影响的调查、分析。结果表明:森林/沼泽交错区植物多样性较高。无人为干扰情况下,交错区植物多样性状况高于典型沼泽和典型森林群落,人类经营活动对交错区物种多样性影响大,多样性指数表现出草本层灌木层乔木层。该研究为了解伊春林区森林/沼泽交错区植物多样性现状,湿地保护提供了基础资料和科学依据。     

南岭大顶山常绿阔叶林群落结构及其物种多样性

南岭国家级自然保护区位于欧亚大陆东南部的亚热带和热带区域,是广东省天然的绿色屏障。根据在南岭大顶山建立的1hm²生物多样性监测研究永久样地的调查,对样地所在的植物群落的结构、物种组成和植物物种多样性进行了分析研究。结果表明,该群落属于中亚热带常绿阔叶林,应称为华润楠(Machilus chinensis)、仁昌厚壳桂(Cryptocarya chingii)-山羡叶泡花树(Meliosma thorelii)群落。该群落结构复杂,各层次的代表种类明显。植物物种多样性丰富,特别是乔木层(DBH>1CM)的1hm²物种数达163种,高于亚热带其它地区的森林群落。各个层次中,以层间植物的多样性指数最高,乔木层次之,草本层最低。究其原因是层间植物的均匀度指数较高。因此,该森林群落具有重要的保护价值,应该加强其物种维持机制的深入研究。     

东北阔叶红松林群落类型划分及物种多样性

运用TWINSPAN分类方法,对我国东北阔叶红松林群落类型进行划分,对乔木层树种进行聚类,并对东北地区长白山、大秃顶子山、平顶山和丰林保护区4个样点的物种多样性进行对比研究.结果表明:24个样地中共记录到维管束植物264种,隶属于64科147属.经过聚类,将阔叶红松林划分为3个群落类型组和7个群落类型;同时,将33个乔木树种间的关联性划分为8组.阔叶红松林群落的物种丰富度和多样性为草本层>灌木层>乔木层.在4个样点中,长白山的样地平均物种丰富度最高,为63.长白山和大秃顶子山乔木层和灌木层的物种多样性略高于平顶山和丰林保护区;丰林保护区草本层的物种多样性为2.83,高于其它3个样点.平顶山灌木层和长白山草本层的均匀度最低,分别为0.71和0.80.     

土壤有机质含量对黔南喀斯特天然次生林土壤理化指标与植物多样性的影响

为探讨自然恢复过程中喀斯特森林土壤有机质含量(SOM)与土壤理化指标及植物多样性指数的相关性,对贵州省茂兰国家级自然保护区中不同森林类型的SOM、土壤理化性质和植物多样性进行了研究。根据乔木层物种的重要值,将保护区的41个调查样地划分为香叶树-枫香林、檵木-马尾松林、槭树-朴树林、小叶栾树-化香林、灯台-小花梾木林和四照花-青冈栎林类型。结果表明,部分森林类型土壤A层或B层的SOM差异显著,且部分森林类型的植物种数、直径、高度和密度,以及Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数也差异显著。土壤孔隙度、蓄水量和主要肥力与养分指标随SOM增加而增大。乔木层的植物多样性指数与SOM呈正相关,与土壤A层SOM相关显著、Simpson指数和Pielou指数与土壤B层SOM相关显著。灌木层、草本层的植物多样性指数与SOM相关不显著。多元分析结果表明,植物多样性指数对土壤A层SOM的总贡献率呈灌木层乔木层草本层、对土壤B层SOM的总贡献率呈草本层乔木层灌木层的趋势,表明喀斯特地区SOM管理的植物多样性措施适宜以乔木树种为主、辅以灌木与草本层植物的复合经营方式。同时,土壤SOM不仅受乔木层植物多样性指数的影响、也受林分所处演替阶段与结构指标的影响,植物多样性指数的二次多项式拐点可成为喀斯特石漠化治理工程中物种量化管理的参考依据之一。     

大兴安岭5种典型林型森林生物碳储量

森林生态系统是陆地生态系统的重要碳库,森林生态系统的生物碳储量作为森林生态系统碳库的重要组成部分,对全球碳循环与碳平衡产生重要作用。以大兴安岭5种典型林型为研究对象,结合森林资源清查资料,采用地理信息技术(GIS),将5种林型分龄组分别对乔木层、林下的灌木层、草本层和凋落物层各组分的单位面积生物量、含碳率和生物碳储量进行测定和计量估算,并从林分水平上,采用分龄组的方法,计量估算了生物碳储量。结果表明:大兴安岭5种典型林型不同龄组的生物碳储量分别为:兴安落叶松幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林的生物碳储量分别为15.20、50.96、95.80t/hm2和109.33t/hm2;白桦幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林的生物碳储量分别为15.36、30.67、41.62t/hm2和64.35t/hm2;樟子松幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林的生物碳储量分别为29.89、59.92、90.01t/hm2和117.08t/hm2;蒙古栎幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林的生物碳储量分别为11.17、11.90、34.94t/hm2和59.49t/hm2;山杨幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林的生物碳储量分别为21.81、28.58、42.84t/hm2和64.39t/hm2。研究发现:5种典型林型不同龄组的森林生物碳储量均随着林龄(幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林)的增长而增加,但不同林型的碳汇功能存在差异,同一种林型在不同林龄的生物碳储量增幅差异亦较大。尤其是大兴安岭目前林分质量比较差,幼龄林和中龄林所占的比重较大,若能对现有林分加以更好地抚育和管理,该区森林植被仍具有较大的碳汇潜力,碳汇功能将进一步增强,大兴安岭在国家的生态功能区建设中将发挥更重要的碳汇功能,对此提出了森林生态系统碳增汇管理策略与管理路径。研究结果为正确认识森林生物碳储量对区域碳平衡及生态环境的影响具有重要意义,以及在未来营林、造林活动中充分发挥人工林碳汇效应提供参考依据。     

喀斯特天然林植物多样性指数和土壤理化指标的相关性

植物多样性的土壤生态系统功能是喀斯特生态学研究的热点之一。在贵州省茂兰国家级自然保护区不同功能区(干扰等级)内采用野外样地调查和实验室分析相结合的方法,分析了41个喀斯特森林样地的植物多样性指数和土壤理化指标值的变化规律与相关性。结果表明:(1)依据乔木层物种重要值聚类法划分的5个喀斯特森林类型包括小叶栾树-青冈栎林、香叶树-枫香林、香椿-香叶树林、灯台-小花梾木林和檵木-马尾松林,由核心区、缓冲区、实验区至外缘区,乔木层植物多样性指数、林地岩石裸露率、土壤蓄水量、肥力及养分指标呈降低趋势。(2)因子分析表明不同层片植物多样性和不同土层土壤理化因子的相关趋势性各异。相关显著的因子对数量率呈乔木灌木草本的趋势,乔木植物多样性因子起主导作用。(3)喀斯特森林乔木层植物多样性指数和土壤理化指标的相关性分3种类型。直线型是植物多样性指数和土壤理化指标值相关性中较普遍的一类,相应指标对数量率为39.84%;曲线型是植物多样性指数和土壤理化指标值相关性中机理较复杂的一类,相应指标对数量率为46.10%,其中植物多样性指数有拐点值无生态意义的指标对数量率为11.72%,有拐点值有生态意义且呈先降后升、或先升后降趋势的指标对数量率分别为17.19%;无关型是植物多样性指数和土壤理化指标值相关性不显著,相应指标对数量率为54.69%。(4)喀斯特地区水土资源管理为目标的营林措施中,天然林乔木层植物多样性指数对土壤物理、肥力和养分指标响应的拐点值可成为人工造林中物种数量与株数比例选择的参考依据之一。     

川西亚高山三种天然次生林土壤微生物多样性变化特征

开展川西亚高山相似土壤母质背景下天然次生林土壤微生物群落结构及其多样性探究,可加深次生林更新过程中土壤微生物群落结构变化的认知。选取川西米亚罗林区20世纪60年代采伐后经自然更新恢复形成的3种天然次生林（槭-桦阔叶林,ABB;桦-槭-冷杉针阔混交林,BAA;岷江冷杉林,AFF）,分析林下表层（0-20 cm）土壤微生物群落结构变化及其影响因素,结果显示：（1）3种林型土壤细菌Chao1和Shannon指数均极显著高于真菌,但仅真菌群落的Shannon指数差异显著,表现为BAA > ABB > AFF;（2）细菌群落优势门主要为变形杆菌门、酸杆菌门、疣微菌门、拟杆菌门、绿弯菌门,相对丰度占比超过82%;真菌群落则为子囊菌门和担子菌门,占比超过85%,AFF担子菌门相对丰度最高而子囊菌门最低。（3） RDA分析显示,土壤pH和乔木物种多样性（Shannon指数）是影响微生物群落结构变化的主导因子;土壤养分元素对细菌群落影响不显著,真菌群落主要受TN、TP含量显著影响。总体上,林型间乔木层物种多样性、土壤酸碱度及其氮磷含量是导致微生物群落结构变化的关键因素。     

Diversity patterns of ground beetles and understory vegetation in mature,secondary, and plantation forest regions of temperate northern China

Plantation and secondary forests form increasingly important components of the global forest cover, but our current knowledge about their potential contribution to biodiversity conservation is limited. We surveyed understory plant and carabid species assemblages at three distinct regions in temperate northeastern China, dominated by mature forest (Changbaishan Nature Reserve, sampled in 2011 and 2012), secondary forest (Dongling Mountain, sampled in 2011 and 2012), and forest plantation habitats (Bashang Plateau, sampled in 2006 and 2007), respectively. The α‐diversity of both taxonomic groups was highest in plantation forests of the Bashang Plateau. Beetle α‐diversity was lowest, but plant and beetle species turnover peaked in the secondary forests of Dongling Mountain, while habitats in the Changbaishan Nature Reserve showed the lowest turnover rates for both taxa. Changbaishan Nature Reserve harbored the highest proportion of forest specialists. Our results suggest that in temperate regions of northern China, the protected larch plantation forest established over extensive areas might play a considerable role in maintaining a high biodiversity in relation to understory herbaceous plant species and carabid assemblages, which can be seen as indicators of forest disturbance. The high proportion of phytophagous carabids and the rarity of forest specialists reflect the relatively homogenous, immature status of the forest ecosystems on the Bashang Plateau. China's last remaining large old‐growth forests like the ones on Changbaishan represent stable, mature ecosystems which require particular conservation attention.     

珍稀濒危植物长白松(Pinus sylvestris var. sylvestriformis)天然种群生存压力

为了揭示珍稀濒危植物长白松（Pinus sylvestris var. sylvestriformis）天然种群生存压力状况,在全面调查长白山国家级自然保护区长白松分布的基础上,基于邻体干扰模型,引入树高、冠幅、方位等因子,提出3种生存压力指数：个体生存压力指数、种群生存压力指数和群落生存压力指数,分析天然长白松所处6种群落类型中的生存压力。结果表明：长白松承受群落生存压力（PI）从大到小依次为：白桦-臭冷杉群落（PI=21.532）、红松-长白松群落（PI=14.185）、白桦群落（PI=13.262）、臭冷杉-长白松群落（PI=8.752）、长白落叶松-鱼鳞云杉群落（PI=7.780）和蒙古栎群落（PI=5.440）。多重比较单向方差分析表明,6种群落类型中长白松生存压力总体上差异明显,白桦-臭冷杉群落中长白松生存压力最大,显著高于其他5种群落;竞争树种主要为长白落叶松、红松、长白松、山杨和白桦,这5个树种生存压力大小占群落生存压力的87%;红松-长白松群落和白桦群落中长白松生存压力无明显差异,但显著高于臭冷杉-长白松群落、长白落叶松-鱼鳞云杉群落和蒙古栎群落;臭冷杉-长白松群落、长白落叶松-鱼鳞云杉群落和蒙古栎群落中长白松生存压力相对较小,彼此无明显差异。长白松生存压力与其所处植物群落演替阶段及其龄级结构有关。目前,保护区采取严格保护和管理方式不完全有利于长白松种群的稳定发展。根据长白松种群所处的植物群落生境特点、种群生存压力状况并结合种群年龄结构特征,针对不同群落类型提出相应抚育措施建议以期为长白松天然种群的保护提供参考。     

我国东北天然林保护工程区森林植被的碳储量

以东北天然林保护工程区森林生态系统为对象,通过对其主要森林类型进行调查,探讨天保工程经营区划对森林植被固碳现状的影响,并结合已有的东北林区生物量与蓄积量数据库,建立了东北林区主要树种组的生物量-蓄积量回归模型,然后以第7次森林资源清查为基础,对东北天保工程区森林植被碳储量进行估算,以期为全国森林生物量的估算和天保工程的评估提供参考。结果表明,不同经营区之间(重点公益林、一般公益林和商品林)森林植被碳密度的差异并不显著,这可能与天然林保护工程实施初期经营区划的标准、样地的选择以及天保工程实施过程中粗放的管理方式有关。东北天保工程区森林植被碳储量为1045 Tg C,占东北、内蒙古三省森林植被总碳储量的68%;工程区以天然林为主,占工程区总植被碳储量的97%。工程区森林植被平均碳密度为41 Mg/hm2,较东北、内蒙古三省平均植被碳密度高14%;工程区植被碳密度随林龄的增加逐渐增大,由幼龄林的13 Mg/hm2到过熟林的63 Mg/hm2。因此,继续加强天然林保护工程的实施,提高其林分质量,这对未来我国森林碳汇潜力的增加和森林的可持续发展都具有重要的意义。     

鼎湖山植物群落多样性的研究

根据鼎湖山自然保护区１６个植物群落的样地调查资料,从种丰富度和不同类型的物种多样性指数、均匀度与植被类型、人为干扰程度、演替阶段等方面的关系进行了分析。本区植被类型的多样性指数、均匀率指数变化反映了其结构复杂程度、生境的差异。物种丰富和多样性随着人为干扰程度的增强而降低。群落内各层的物种丰富度的大小的顺序为“灌木层＞草本层＞乔木层”,而群落多样性指数的大小顺序为“灌木层＞乔木层＞草本层”。群落多样