山西灵空山天然松栎混交林群落特征与冠层结构

以2011年建设的山西灵空山4 hm²天然松栎混交林森林动态监测样地为研究平台,以400个10 m×10 m样方为测量单元,于2016年进行群落特征研究,采用半球面影像法(DHP)分析冠层结构和林下光照特征.结果表明: 样地内共有乔木5558株,共计25种,分属于10科15属.冠层开阔度(CO)集中在15.0%～25.0%,叶面积指数(LAI)集中在1.5～2.5,林下光环境参数集中在10.0%～30.0%.建群种在样地内的分布对冠层结构和林下光环境影响显著;冠层结构对林下光环境所有参数的影响方向一致,其中采用叶面积指数评价冠层结构动态的效果更佳;冠层开阔度和叶面积指数对林下光环境产生相反的影响,且均对散射光入射率影响程度最大.温性松栎混交林的林冠层整体较为均匀,林下光分布较为集中,林分树种组成与冠层结构对林下光照影响显著.     

白云山国家森林公园不同人为干扰强度的群落冠层结构和光照特征

为探究森林冠层结构与林下光照的变化规律及其相关性,在河南省白云山国家森林公园选取人工林、择伐林、皆伐林和老龄林建立四块面积为1 hm²（100 m×100 m）的固定监测样地,利用半球面影像技术获取冠层结构及林下光照数据。研究发现：1）随着人为干扰强度降低,冠层覆盖度与叶面积指数呈增加趋势,林下散射辐射与直接辐射呈减少趋势;2）择伐林冠层覆盖度与叶面积指数最大,平均叶倾角与透光比最小,林下光照（直接辐射、散射辐射）与冠层覆盖度和叶面积指数都呈显著负相关,林下散射辐射与冠层覆盖度和叶面积指数的负相关关系最强;3）处于不同干扰强度的群落由于冠层结构的差异,形成了不同群落内特定的光照环境。研究结果丰富了暖温带-亚热带生态过渡区森林冠层结构与林下光照动态变化研究资料,同时也为该区域森林的恢复与重建等提供科学的依据。     

珠江流域中上游防护林冠层结构对林下植被的影响

防护林林下植被对水源涵养、土壤保育和提升生态服务功能具有重要意义。以珠江流域中上游广西都安县5种典型珠江防护林(桉树、任豆、马尾松人工纯林,马尾松+荷木人工混交林和青冈栎天然林)为研究对象,应用半球影像技术获取林分冠层结构(林冠开阔度CO和叶面积指数LAI)和林下光环境指标(林下直射光、林下散射光和林下总光照),并分析两组指标之间的关系及其对林下植被特征的影响。结果表明:1)马尾松+荷木混交林较人工纯林更有利于林下灌木层植被多样性的维持。2)各林分冠层结构与林下光照指标极显著相关(P0.001),冠层结构对林下散射光的影响比对林下直射光大。3)CO和林下光环境指标与灌木层物种丰富度(S)和多样性指数(H)呈极显著负相关(P0.001),较高的林下光照不利于林下灌木层植被多样性的维持。冠层结构是影响林下灌木层植物多样性和更新的关键因素,而灌木层和草本层种间竞争可能是影响物种多样性的另外一个重要因素。人工纯林改造和结构调整中,对乔木层可通过适当补植伴生树种,增加林下郁闭度,促进灌木层物种发育;对草本层可适度降低单优草本优势度,为灌木和幼苗更新提供空间。     

冠层结构和光环境的时空变化对紫耳箭竹种群特征的影响

选择金佛山国家自然保护区内落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、常绿阔叶林3种典型群落类型,研究冠层结构和光环境特征,以及林下优势种--紫耳箭竹的种群特征.结果表明: 随着落叶阔叶林→常绿落叶阔叶混交林→常绿阔叶林的演替,Shannon多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou指数呈增加趋势,表明群落趋于稳定发展的状态;冠层结构特征也发生了显著改变,冠层开度和平均叶倾角减小,叶面积指数增加,冠层的消光能力增强,林下光照水平降低.上层林冠是造成林型郁闭的主要原因,其中冠层厚度和冠层面积是2个主要的影响因素.冠层结构与林下光照指标显著相关,对林下散射光的影响最大.冠层开度、林下光照条件均随着生长季的到来而下降,而叶面积指数呈现增长的趋势,峰值出现在6、7月;平均叶倾角在春季达到最大值,在夏季为最小值.紫耳箭竹的生长与冠层结构和光环境密切相关,其在光照适中的常绿落叶阔叶混交林中生长得最好,分株粗壮、密度大(29.69±1.68株·m^-2),地下茎拓展能力强;落叶阔叶林中的强光环境可能造成土壤水分缺失,从而对其生长产生影响;而在常绿阔叶林的低光环境下紫耳箭竹分株矮小,密度小(5.80±1.16株·m^-2),克隆扩展能力降低.在森林结构演变的过程中,冠层结构发生了明显的改变,显著影响林下光环境,过度的低光环境对紫耳箭竹种群的更新和发展有限制作用.     

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。     

青海大通典型林分冠层结构与林下植被物种多样性关系研究

为探究青海高寒山区典型林分冠层结构与林内光环境中维持林下植被物种多样性稳定的关键因素,该研究以青海大通县青海云杉林(Ⅰ)、青杨林(Ⅱ)、华北落叶松-青海云杉混交林(Ⅲ)、青杨-白桦混交林(Ⅳ)和白桦-青海云杉混交林(Ⅴ)5种典型人工林分为研究对象,运用冠层分析仪采集数据,并结合实地调查,研究冠层结构与林内光环境特征及其对林下植被的影响。结果表明:(1)林分Ⅰ、Ⅲ的林冠开度显著低于林分Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ(P0.05),各林分叶面积指数大小顺序为ⅢⅠⅡⅤⅣ,总体表现为阔叶林的林冠开度大于针叶林,但其叶面积指数小于针叶林;林分Ⅱ、Ⅳ的直射辐射、散射辐射及总辐射均显著高于林分Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ(P0.05),其中林下总辐射与散射辐射表现为ⅡⅣⅤⅠⅢ,直射辐射为ⅡⅣⅠⅢⅤ;林分Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ的消光系数均显著高于Ⅰ、Ⅲ,总体上均表现为阔叶林针叶林。(2)相关分析结果表明,林冠开度与林下光照指标呈极显著正相关关系(P0.01),叶面积指数与林下光照指标呈极显著负相关关系(P0.01),且其对林下散射辐射的控制能力最强;典型相关分析表明,纯林的林冠开度对冠层结构的贡献和解释能力较叶面积指数和平均叶倾角大,混交林的叶面积指数对林下光照的影响大于纯林。(3)混交林的林下物种多样性指数(H)及丰富度指数(P)均高于纯林;林下草本层物种多样性指数(H)及丰富度指数(P)与林冠开度及林下光辐射呈显著正相关关系,与叶面积指数呈显著负相关关系(P0.05);物种均匀度(J_(sw))与平均叶倾角呈极显著负相关关系(P0.01),与林下散射辐射呈显著正相关关系(P0.05)。研究认为,在人工纯林改造和结构调整中,对乔木层适当补植伴生树种,并逐步调整为多树种混交林,增加冠层结构和林下光照异质性,将更有利于林下植被物种多样性的维持。     

不同生境下濒危植物膝柄木幼树的生态适应性

膝柄木是我国极度濒危植物,也是广西滨海过渡带天然植被的重要组成树种.为了解光因子对膝柄木天然更新的限制影响,该文对林缘、林窗、林下三种不同光照生境下膝柄木幼树的生理和生长指标的年际变化特征进行了研究.结果表明:(1)光合有效辐射不足影响了膝柄木幼树的生长.林下幼树的地径、株高和叶面积增长量显著降低,而生长于光照充足林缘...     

间伐对杨桦次生林冠层结构及林下光照的影响

自然或人为干扰产生的森林冠层结构和林下光照差异是造成林下环境异质性、物种多样性的主要原因,对森林生态系统的结构、过程与格局具有重要作用.以桃山林场2块50 m×50 m的杨桦次生林固定样地为研究对象,分别作为间伐和对照样地,于2012—2016年、2018年获取样地冠层影像,通过方差分析、马尔科夫模型等方法分析其冠层结构、林下光照动态及间伐后林冠的恢复规律.结果表明: 间伐措施能显著调整冠层结构和林下光照,并能持续较长的作用时间,但调整效果随时间逐渐降低;间伐后冠层结构及林下光照的变化速度随时间推移而降低,间伐后前3年林冠恢复速度较快,3年后恢复速度降低并趋于平缓;林下光照与林冠开度呈显著正相关,与叶面积指数呈显著负相关,其中林下散射辐射与冠层结构参数的相关性最大,且间伐样地冠层结构与林下光照的相关性大于对照样地;间伐后冠层的恢复速度与林冠开度大小有关,林冠开度越大,林冠恢复越快,向更小林冠开度转移的时间越早.马尔科夫模型能够模拟冠层结构分布的变化,可用来预测冠层结构动态.     

粤北山地常绿阔叶林自然干扰后冠层结构与林下光照动态

以粤北车八岭2008年受冰灾破坏的山地常绿阔叶林为研究对象,设置2 hm2固定样地开展连续3a(2008—2010年)的群落调查,并采用半球面影像技术(Hemispherical photography)获取冠层结构和林下光照指标,分析灾后森林演替过程中冠层结构和林下光照的动态。研究发现:1)灾后森林恢复过程中,样地林下光照(直射光、散射光和总光照)均随林冠开度的减少、叶面积指数的增加而减少;2)从2008到2010年,各年度冠层结构和林下光照的差异均极显著(P<0.0001),但年间差异程度有逐年减少的趋势;3)灾后森林恢复前3a,林下直射光对林下总光照的贡献大于散射光,其时空波动性也大于散射光;4)林冠开度对冠层结构的反映程度比叶面积指数高,冠层结构对林下散射光的影响比对直射光大。灾后林木先是迅速生长然后生长速度缓慢下来并逐渐稳定,随森林逐渐郁闭林下光照也随之减少,其中林冠开度用于评价冠层结构动态的效果更佳,林下直射光比散射光的时空变化更复杂。     

三种人工林分的冠层结构参数与林下光照条件

以样方法为基础,用半球面影像技术测定了桉树林、湿地松林和混交林（木荷+青冈+银木荷）3种人工林分的冠层结构(叶面积指数LAI和林冠孔隙度CO)和林下光照条件(林下直射光TransDir和林下散射光TransDif),并分析了冠层结构与林下光照条件之间的关系.测定结果表明,桉树林、湿地松林和混交林的LAI平均值分别是1....     

辽东栎林内不同小生境下幼树植冠构型分析

以黄土高原黄龙山林区辽东栎林内3个小生境（林下、林隙、林缘）下辽东栎天然更新幼树为研究对象,采用典型抽样法对辽东栎幼树侧枝、叶片和树冠的空间分布状况以及生物量分配状况进行调查分析,探讨微生境与幼树植冠构型特征的关系,明确辽东栎幼树对不同小生境的适应策略,为栎林经营和林分结构优化提供理论依据。结果显示：（1）3种生境下辽东栎幼树构型发生了可塑性变化,林下幼树树冠层次比较单一,林隙与林缘的幼树树冠层次更加丰富。（2）由林下至林缘,幼树的树高、枝下高呈逐渐减小的趋势,而地径变化趋势与之相反;幼树的冠幅、树冠面积、树冠率呈先增加后减小的趋势,并且林下与林隙、林缘的差异显著;幼树的总体分枝率、逐步分枝率、枝径比呈先增加后减小的趋势。（3）3种生境下,幼树的一级枝的枝长、直径与倾角随着树高的增加而呈减小的趋势,但3种生境的差异不显著;林下一级枝主要分布在冠层中上部,而林隙与林缘一级枝主要分布在冠层中下、中上部。（4）由林下至林缘幼树叶长、叶宽、单叶面积和比叶面积逐渐降低,而单株叶数、叶总面积、叶面积指数呈先增大后减小趋势;与其他2种生境相比林下叶片分布趋于冠层上部。（5）幼树地上部分生物量中林下主干生物量占83%,枝和叶生物量只占17%;而林隙与林缘虽然各部位生物量有所差异但比例基本一致,其中主干占66%左右,枝和叶生物量占34%左右。研究表明,林隙生境下幼树的构型优于林缘和林下生境,在今后栎林的经营中,可以通过适当间伐来增加林隙数量,为森林更新和结构的优化提供有利条件。     

不同光环境下紫椴幼树树冠结构的可塑性响应

从冠形、侧枝和叶片在树冠中的空间分布角度对天然更新紫椴幼树的树冠结构进行了论述,认为紫椴幼树树冠对光照条件的变化有显著的可塑性响应.强光通过抑制主干的生长促进了侧枝的分化,庇荫则通过抑制1级侧枝的生长促进了侧枝的再分枝.随着光照水平的降低,紫椴幼树的数量叶片密度显著降低,且叶片逐渐集中于冠上层.林冠下的紫椴幼树通过这种侧枝和叶片的分布格局,在形态上提高其对光的截获能力在适度庇荫环境中,紫椴幼树垂直生长采取演替先锋种的"避荫”对策,侧枝生长采取中等耐荫种的"掠光”对策;在弱光环境中,紫椴幼树则采取典型的忍耐适应行为.这种树冠结构的变化是提高紫椴幼树对光的截获能力的一种有益适应.     

辽东山区次生林乔木优势树种幼苗更新动态

以辽东山区次生林4 hm²动态监测样地为平台,2014—2016年连续3年对样地进行乔木优势树种幼苗调查和半球面影像拍摄,分析森林更新过程中林下乔木幼苗和冠层结构的动态,研究幼苗的天然更新规律及其对冠层结构变化(以叶面积指数LAI的变化来表示)的响应.结果表明: 调查期间冠层LAI先减少后增加,且存在显著的年际差异.12种乔木优势树种幼苗对冠层结构变化存在明显的响应,且不同树种幼苗的响应明显不同;中性树种幼苗的相对多度或频度一般会随着冠层LAI的减小而增大;阳性树种幼苗的相对多度或频度一般会随着冠层LAI的增大而减小.2014—2016年乔木优势树种幼苗的多响应置换过程分析表明,优势树种幼苗的数量组成和分布存在显著差异,且年际间的差异逐渐减少.调查期间优势树种幼苗指示种发生明显变化,也反映出其对冠层结构变化的响应.     

紫耳箭竹克隆形态可塑性对典型冠层结构及光环境的响应

在重庆金佛山国家自然保护内,选择了3种典型群落类型(落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林和常绿阔叶林),使用Hemiview数字植物冠层分析系统量化群落冠层结构和光环境特征,并对林下紫耳箭竹(Fargesia decurvata)的形态可塑性特征进行调查,分析冠层结构和光环境特征改变下紫耳箭竹形态可塑性的差异,并探讨它们之间的相互关系。结果表明:(1)随着落叶阔叶林"常绿落叶阔叶混交林"常绿阔叶林演替的进行,群落的冠层开度降低,叶面积指数增加,平均叶倾角变小,趋于水平化,冠层对光的截获能力提高,林下光照的强度降低(P0.05)。(2)随着光照强度的降低,紫耳箭竹分株矮小化,叶片变窄,生物量积累降低,但通过增大比茎长、叶面积率和比叶面积提高对光的利用效率,并增大分枝角度和比隔长有效适应弱光环境。(3)在光照条件差的常绿阔叶林下,紫耳箭竹降低对地下茎的投资,将较多的生物量用于秆的增高增长和叶片的生长;而在光照条件好的落叶阔叶林环境下,紫耳箭竹降低对枝、叶生物量的分配,则加大对地下茎的投资,可认为是克隆植物对水分资源所表现的一种觅食行为。研究表明,紫耳箭竹种群随着冠层结构的改变发生了明显的可塑性变化,这些可塑性变化是种群对冠层结构和光环境差异的适应性反应的结果,有利于增强种群对异质生境中光资源的获取和利用;群落内部可以通过调控冠层结构的改变协调和控制小径竹种群的发展。     

大豆幼苗对套作玉米遮荫环境的光合生理生态响应

以2个耐荫性不同的大豆品种为材料,田间试验设置大豆单作和玉米-大豆套作2个种植模式处理,研究不同耐荫性大豆品种的幼苗光合生理生态特性对套作玉米遮荫环境的响应。结果表明:1)玉米-大豆套作模式中,玉米遮荫显著降低大豆冠层的光合有效辐射,导致大豆幼苗光合速率、气孔导度、蒸腾速率显著下降(P0.05),分别达37.9%、54.2%和42.4%,但品种间无显著差异;而胞间二氧化碳浓度和Fv/Fm无显著变化,且光合速率的下降与气孔导度存在显著相关关系,光合速率下降主要是由气孔限制和CO2同化过程中能量不足所致;2)玉米遮荫显著降低大豆幼苗叶面积指数、叶片碳含量、叶片和根系干重及总生物量,且品种间差异显著,相关性分析显示,叶面积指数下降是导致生物量减少的主要原因;3)玉米遮荫环境中,大豆幼苗的叶片叶绿素和氮素含量提高以增强光捕获能力,但它们并不能补偿因光截获面积降低而引起的光截获量下降。     

长白山云冷杉针阔混交林天然更新空间分布格局及其异质性

2012年8月在长白山林区云冷杉针阔混交林中设置一块60 m×60 m典型更新样地,采用地统计学的半方差函数分析方法、分形维数和Kriging插值方法,分析林下天然更新幼苗幼树的空间分布格局及其异质性.结果表明:云冷杉针阔混交林更新层幼苗幼树以冷杉和色木槭为主,占更新总数的87.4%;样地中更新幼苗幼树呈聚集分布,聚集斑块最大半径为9.93 m;更新幼苗幼树之间具有很强的空间自相关性,其88.7%的变异由结构性因素(生物学、生态学特性和环境异质性)引起,11.3%的变异由随机性因素引起;更新幼苗幼树的空间分布表现出各向异性,南北方向上的分形维数最小,异质性最高,东北-西南方向上的分形维数最大,异质性最低;更新幼苗幼树树高比地径的空间异质性强;更新幼苗幼树地径和树高的空间自相关范围分别为29.97和31.86 m,随机因素和结构因素对其空间异质性的影响具有同等作用.     

栓皮栎人工林灌木层植物多样性的空间分布及其与光环境的关系

采用地统计学方法,对栓皮栎纯林和栓皮栎-侧柏混交林2种林分类型灌木层植物物种多样性空间异质性及其与光环境的关系进行研究。结果表明: 栓皮栎纯林灌木层植物Shannon(H)、Simpson(D_s)、Margalef(M_a)物种多样性指数均显著小于栓皮栎-侧柏混交林。栓皮栎纯林灌木层植物物种多样性指数的变程和空间自相关距离均大于栓皮栎-侧柏混交林,其空间均一性较差,空间依赖性较强。栓皮栎纯林灌木层植物H、D_s、M_a结构比为44.2%～49.7%,具有中等强度的空间自相关性;栓皮栎-侧柏混交林中H、D_s、M_a结构比为1.5%～3.3%,具有强烈的空间自相关性。栓皮栎纯林灌木层植物物种多样性指数的空间分布主要呈明显的条带状梯度变化,而栓皮栎-侧柏混交林则呈明显的斑块状梯度变化,说明栓皮栎混交林灌木层植物较栓皮栎纯林空间连续性差,空间变异更为显著。相关与逐步回归分析表明,对栓皮栎纯林和栓皮栎-侧柏混交林灌木层植物多样性影响最为显著的光环境指标分别是林下总光照和冠层开度,冠层结构所形成的光环境在维持及形成灌木层植物多样性方面起到重要作用。     

黄土高原子午岭人工油松林冠层特性研究

用植物冠层半球影像系统分析测定了黄土高原腹地子下岭林区4个小同龄级油松林的,冠层特征和林下光立地系数,并应用α多样性指数对不同龄级人工油松林群落的生物多样性进行了初步研究。结果显示,该地区人工油松林叶面积指数(LAI)在林木生长20a以后达到稳定值;平均叶倾角(MLA)但40a内变化不大;冠型参数(ELADP)的数值作40a内呈U型波动;综合光立地系数(GSF)、直射光立地系数(DSF)、散射光直：地系数(ISF)等参数显示,该地区人工油松林在发育过程中,林下光照明显下降．40a林下光照条件各项指标仅约为10a林的1／3。群落内的生物多样性指数有随年份增长而降低的趋势。     

辽东山区长白落叶松人工林天然更新障碍分析

通过对辽东山区不同间伐强度下长白落叶松林内种子库,种子萌发,幼苗出现、成活与生长的观测,分析了长白落叶松天然更新的主要影响因素.结果表明:40年生落叶松人工林的种子雨中,有30%的种子有活力,可以满足天然更新的需要;土壤种子库的种子主要分布在枯枝落叶层,4月下旬林内种子开始萌发,6月幼苗数量达到最大,幼苗累计出现率与间伐强度(光照)之间无显著相关,只受到地被物的影响;随间伐强度的增加,幼苗平均存活率提高,但林下幼苗生长缓慢,苗高均不超过6 cm;林内当年幼苗9月全部消失,没有超过1年生的幼苗,但皆伐迹地的更新幼苗存活较多、生长良好.初步确定地被物和光照是辽东山区长白落叶松天然更新的主要障碍因子.     

不同光环境对麻栎和刺槐幼苗生长和光合特征的影响

通过搭建遮阳棚设置3个光照强度,模拟森林幼苗生长的林缘、林窗和林下光环境,研究麻栎和刺槐幼苗形态结构、光合特性、生物量积累及其分配对不同光照强度的响应。结果表明,极度弱光环境限制了幼苗的株高、基径、总叶面积、冠面积、叶面积指数和总叶数等形态指标的增长,与全光环境相比,适度遮荫有利于幼苗的形态生长,光照对麻栎形态的异速生长曲线影响较小,刺槐较麻栎的曲线变化更明显一些,弱光降低了异速生长指数。随遮荫程度的增加,麻栎的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度逐渐降低,刺槐的净光合速率则在适度遮荫下最大,两者的光能利用效率均显著增大,水分利用效率先升后降。随光照强度的减弱,麻栎各器官的生物量积累降低,叶面积比率的增加和根冠比的减少有利于增加光能的捕获,而刺槐的生物量积累和分配则在适度遮荫下达到最优;各叶绿素含量均显著上升,而叶绿素a/b则逐渐下降。麻栎和刺槐显示出不同的生存策略和光利用策略,在一定程度上可以揭示它们在阔叶林群落中不同的演替地位。