湖北七姊妹山亚热带常绿落叶阔叶混交林的物种组成和群落结构

亚热带常绿落叶阔叶混交林是亚热带山地中重要的森林植被类型之一,是维持区域生态安全和保护生物多样性的重要屏障。为深入研究亚热带常绿落叶阔叶混交林中的生物多样性维持机理和动态过程,我们在湖北恩施七姊妹山国家级自然保护区6 ha亚热带常绿落叶阔叶混交林动态监测样地调查了所有胸径(DBH)≥1 cm的木本植物,分析了其群落组成、径级结构和优势种的空间结构特征。共记录到木本植物50,316株,其中独立个体有36,596株(去除分枝和萌生),隶属于57科124属245种,包括7种国家级保护植物和76种稀有种(每公顷个体数不超过1株)。样地内落叶物种分别占总物种数的61.2%(150种)和总个体数的52.6%(26,503株)。整个样地内植物个体胸径呈明显的倒"J"型分布,平均胸径为4.38 cm。样地小径级木本植物较多,胸径≥30 cm的木本植物仅175株。样地中重要值排名前4位的物种分别是川陕鹅耳枥(Carpinus fargesiana)、多脉青冈(Cyclobalanopsis multinervis)、交让木(Daphniphyllum macropodum)和缺萼枫香(Liquidambar acalycina)。这些优势种虽然在整个样地均有分布,但大径级个体(DBH≥10 cm)的空间分布差异较为明显。依据群落组成和径级结构特征,湖北七姊妹山森林动态样地属于人为干扰后处于自然恢复中期的森林群落。针对该样地开展长期的森林动态监测,将有助于深入了解亚热带常绿落叶阔叶混交林恢复过程中的群落构建规律和物种多样性维持机制。     

秦岭落叶阔叶林25 ha森林动态监测样地物种组成与群落特征

秦岭落叶阔叶林是温带-亚热带过渡区保存较好的植被类型, 群落结构复杂。为了研究该过渡区植被的生物多样性维持机制, 按照CTFS (Center for tropical Forest Science)和中国森林生物多样性监测网络(CForBio)的建设标准, 于2015年在陕西省佛坪国家级自然保护区的落叶阔叶林建立了一块面积25 ha的动态监测样地。本文对样地内胸径(DBH) ≥ 1 cm的所有木本植物进行了调查和统计, 分析了其物种组成、区系特征、径级结构和空间分布格局。结果表明: 样地内DBH ≥ 1 cm的木本植物独立个体有47,739株, 隶属于36科66属119种。温带区系成分的科和属分别占总科数和总属数的41.18%和60.00%, 温带区系特征明显。稀有种有51种, 占总树种的42.86%。落叶树种有106种, 占总树种的89.07%, 在样地内占绝对优势。重要值≥ 1的物种共有20个, 分别占样地总个体数和总胸高断面积的70.35%和57.41%, 重要值最大的物种分别是乔木层的锐齿栎(Quercus aliena var. acutesrrata)、亚乔木层的水榆花楸(Sorbus alnifolia)和灌木层的刺叶栎(Q. spinosa)。样地内所有个体的平均胸径为8.61 cm, 整体径级分布呈倒”J”型, 小径级个体较多, 群落更新良好。除了太白杨(Populus purdomii), 样地内优势种表现出大尺度的聚集分布, 且它们的分布与生境紧密相关, 不同物种表现出不同的生境偏好。     

八大公山常绿落叶阔叶混交林枯立木物种组成、大小级与分布格局

枯立木是森林生态系统的重要组成部分,对其数量特征(如物种组成和大小级)与分布格局的研究是认识这个特殊类群的起点。本文以湖南八大公山25 ha森林动态监测样地常绿落叶阔叶混交林为研究对象,以该样地第一次木本植物(DBH≥1 cm)调查数据为基础,分析了枯立木的物种组成、径级结构、分布格局以及生境关联。结果表明,样地内共有枯立木(DBH≥1 cm,高度≥130 cm,完全死亡)8,947株。其中,1 cm≤DBH5 cm枯立木4,258株(47.59%),5 cm≤DBH10 cm枯立木2,132株(23.84%),10 cm≤DBH30 cm枯立木2,377株(26.57%),DBH≥30 cm枯立木180株(2%);平均DBH为8.0 cm,最大DBH为83.5 cm。从分布格局来看,0–50 m的尺度上,样地内枯立木主要呈现聚集分布,但在接近40 m的尺度上,逐渐变为随机分布。利用多元回归树(multivariate regression tree,MRT)将样地生境分为3类,运用Torus转换比较某类生境中枯立木密度与物种零分布模型中的期望密度,结果显示枯立木在山谷中分布较少,山脊较多,而在山坡生境则呈现随机分布。鉴定到种的枯立木有724株(8.1%),隶属于26科84种;其中,杜鹃花科、壳斗科和樟科枯立木最多。在物种水平上,多脉青冈(Cyclobalanopsis multinervis)、长蕊杜鹃(Rhododendron stamineum)和黄丹木姜子(Litsea elongata)枯立木最多;而优势树种亮叶水青冈(Fagus lucida)的枯立木并不多见。     

八大公山中亚热带山地常绿落叶阔叶混交林物种组成与结构

山地常绿落叶阔叶混交林在我国主要分布在中亚热带1000～2000 m中山地带。八大公山位于武陵山系北端,中亚热带北缘,具有保护较好的典型山地常绿落叶阔叶混交林。为了研究常绿落叶阔叶混交林动态和川东-鄂西植物多样性形成及维持机制,按照CTFS（Center for Tropical Forest Science）样地建设标准,中国科学院武汉植物园于2010-2011年在湖南八大公山（Badagongshan,BDGS）国家级自然保护区建立了一个25 hm2（500 m×500 m）中亚热带山地常绿落叶阔叶混交林动态监测样地（Forest Dynamic Plot）。本研究以样地内所有胸径（DBH）≥1 cm的木本植物（不含竹藤）为研究对象,分析该样地区系成分、群落组成、垂直结构、径级结构和空间分布。结果表明：八大公山样地属于典型的山地常绿落叶阔叶混交林,植物以泛热带分布科（24.50%）和北温带分布属（24.56%）占优势,包括9种珍稀濒危植物。样地内木本植物合计53科、114属、238种（含种下分类单位）,186556株存活个体。落叶树144种,常绿树94种。壳斗科（Fagaceae）、杜鹃花科（Ericaceae）、樟科（Lauraceae）和山茶科（Theaceae）占据优势;个体数超过1000的有38个物种,以常绿树种（63.16%）为主;稀有种（〈25株）103个（占样地物种总数43.28%）。群落垂直结构可分为乔木层（优势树种多脉青冈Cyclobalanopsis multinervis和亮叶水青冈Fagus lucida）、亚乔木层（优势种长蕊杜鹃Rhododendron stamineum和黄丹木姜子Litsea elongata）和灌木层（优势种短柱柃Eurya brevistyla和薄叶山矾Symplocos anomala）。个体数超过1000的树种和稀有种主要来自灌木层。由于生长型限制,样地内树种平均胸径较小（5.41 cm）,DBH〈5 cm的个体占优势（68.40%）。主要优势树种的径级结构呈现倒J型。     

海南橡胶林植物多样性特征

为探讨人工林物种多样性维持机制及人为干扰后人工林群落的多样性恢复机制,作者依据自然林的核心理论建立了一个1 ha的橡胶(Hevea brasiliensis)林固定样地,通过研究近自然管理后样地内植物物种组成与分布来探讨近自然管理后橡胶林生物多样性的特征。结果表明:近自然管理后橡胶林群落物种多样性较高,1 ha样地内共有植物69科155属183种。在面积为4,000 m2、3,000 m2和2,000 m2时分别包含了样地内大约90%的种、属和科;逻辑斯蒂模型拟合拟合种–面积曲线效果较好(R2=0.997),证明了1 ha取样尺度可以满足橡胶林群落物种多样性研究的需要。多度–面积曲线和丰富度–面积曲线与随机分布模型有明显的差异,表明橡胶林群落内个体数及物种分布呈非随机性。(4)对数级数模型和对数正态模型拟合橡胶林群落的种–多度分布都不理想,相比而言后者拟合效果稍好。     

秦岭皇冠暖温性落叶阔叶林物种组成与群落结构

秦岭是典型的暖温带-亚热带过渡区。中国森林生物多样性监测网络(CForBio)现有的样地已经基本覆盖了中国大多数气候区,但位于气候过渡带的样地较少。本研究参照CForBio和CTFS(Center for Tropical Forest Science)的技术规范,于2019年在陕西皇冠山省级自然保护区内建立25 hm²(500 m×500 m)森林动态监测样地。本研究以样地内胸径(DBH)≥1 cm的所有木本植物为对象,分析了物种组成、区系特征、径级结构以及优势树种的空间分布格局。结果表明: 样地内DBH≥1 cm的木本植物独立个体有75137株(包括分枝的个体数为95679株),隶属于44科83属121种。群落属的区系类型主要为温带成分,占总属数的71.1%,同时混有一些热带成分。群落优势种明显,前5个物种的个体数超过总个体数的40%,前50个物种的个体数占总个体数的95%,其余61个物种个体数不到样地总个体数的5%。样地所有木本植物个体总径级分布呈倒“J”型。重要值>5的4个主要物种的空间分布呈现不同的分布格局。随着尺度增大,种内的聚集程度降低,且不同物种的空间分布都受到环境异质性的影响。秦岭暖温性落叶阔叶林物种组成丰富,群落结构稳定,更新良好,反映了暖温带向亚热带过渡的典型特征,且环境异质性可能是影响该样地树种空间分布的重要因素。     

2013-2018年武夷山亚热带常绿阔叶林乔木层动态

从植物群落组成和结构的角度研究森林群落的演替规律,是探究森林群落的退化与恢复过程及相关机制的重要途径,对于指导天然林保护和恢复具有重要理论价值和实践意义。2018年,对面积为9.6 hm~2的武夷山亚热带常绿阔叶林样地进行了第2轮调查,并从重要值、物种多度、物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数、死亡率、补员率、种群大小变化率、相对适合度、胸径变异系数等角度分析了乔木层群落动态。结果表明：2018年的乔木个体为48科88属174种,较2013年增加了1种。Margalef丰富度指数上升,Shannon-Wiener多样性指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数均略有下降。DBH≥1 cm的乔木个体从68336个减少到63897个,共死亡7430个个体,补员2991个个体。群落的年死亡率为2.30%,年补员率为0.96%,种群大小变化率为-1.34%,相对适合度为0.42。群落的平均胸径从5.02(±0.02) cm上升为5.49(±0.03) cm。28个重要值之和由71.92%下降为71.81...     

弄岗北热带喀斯特季节性雨林15ha监测样地的树种组成与空间分布

北热带喀斯特季节性雨林(northern tropical karst seasonal rain forest)是在我国热带北缘喀斯特地区分布的典型森林植被类型之一。由于富钙偏碱的地球化学背景及多样性的生境类型,同时受季风气候影响,该森林呈现群落结构多样、树种组成丰富、特有成分突出等特点。基于大型固定监测样地对该森林树种组成与空间分布进行的研究,是探明该区域生物多样性形成与维持机制的基础。我们于2011年底建立了广西弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha监测样地,依照CTFS(Center for Tropical Forest Science)全球森林生物多样性监测规范,定位并调查了样地内每一棵胸径≥1 cm的木本植物。结果表明:(1)样地内有监测树种223种,隶属于56科157属;独立个体总数为68,010株(含分枝为95,471株),平均胸径为4.84 cm;(2)树种科、属的区系均以热带成分为主,大戟科、马鞭草科、梧桐科等为优势科;(3)个体数最多的11个树种的个体数之和占到总个体数的51.64%,前58个树种的占90.19%;稀有种有75种,占总树种数的33.63%;(4)群落结构稳定且更新良好,主要优势种的径级结构均呈倒"J"形,无明显断层;(5)树种分布在空间上表现出明显差异,黄梨木(Boniodendron minus)等强耐旱型树种分布于山顶周围;蚬木(Excentrodendron tonkinense)等树种分布于山坡中部;对叶榕(Ficus hispida)等喜湿耐荫型树种分布于山谷周围;(6)胸径20 cm的个体较多分布在山坡中下部,极少分布在山顶周围;胸径10–20 cm的个体较均匀分布于整个样地;分枝和萌枝较多分布在山顶周围;(7)种–面积散点图在2–7 ha的取样面积下分化形成两条曲线,表明了树种数量组成在空间上具有强烈异质性。研究初步认为:强烈生境异质性及独特地质背景可能是影响该喀斯特森林物种组成及空间分布的重要因素。     

桂林岩溶石山常绿落叶阔叶混交林群落结构与物种多样性

常绿落叶阔叶混交林是亚热带岩溶石山典型的森林植被类型之一，为了掌握这类森林植被的群落结构和物种多样性的变化特征，在桂林市灵田镇小水村岩溶石山常绿落叶阔叶混交林内设置了1个320 m×60 m的样地，用于分析群落的垂直结构、径级结构和α多样性变化。结果表明：（1）组成群落的木本植物有37科75属96种，密度为6371株/hm²。其中，常绿树53种，落叶树43种。（2）垂直结构可以分为乔木上层、乔木下层和灌木层。其中，乔木上层分布34个物种（常绿18种，落叶16种），优势种为青冈栎（Cyclobalanopsis glauca）和南酸枣（Ziziphus jujuba）；乔木下层分布30个物种（常绿17种，落叶13种），优势种为粗糠柴（Mallotus philippensis）和菜豆树（Radermachera sinica）；灌木层分布32个物种（常绿18种，落叶14种），优势种为狗牙花（Ervatamia divaricata）和刺叶冬青（Ilex bioritsensis）。（3）在个体水平上，整个样地内所有个体胸径（DBH）呈明显的倒"J"型分布，平均胸径为4.32 cm；以小径级植株数量最多，DBH≤5 cm的个体占总个体数92.36%，而DBH≥20 cm的个体数较少，仅占0.96%；在物种水平上，平均DBH≤5 cm的物种有79种，占总物种数的85.86%，平均DBH≥20 cm的物种数（6种）仅占总物种数的6.52%。（4）每个样方中个体数的均值为262±132，Shannon-Wiener指数均值为2.67±0.26，Simpson指数均值为0.89±0.03，Pielou均匀度指数均值为0.78±0.05。（5）人为干扰和海拔对物种分布影响极显著，土壤厚度、岩石裸露率和坡度对物种分布影响显著。     

暖温带–北亚热带过渡带落叶阔叶林群落不同径级系统发育结构的变化

群落的系统发育结构能够有效地反映各种生态过程对群落组成的影响,通过研究群落系统发育结构能推断出其形成的生态过程,对于揭示群落动态具有重要意义。作者将宝天曼1 ha落叶阔叶林样地分为10 m×10 m、20m×20 m、25 m×25 m三个尺度的样方,将样地内乔木个体划分为小径级(1 cm≤DBH5 cm)、中径级(5 cm≤DBH10 cm)、大径级(DBH≥10 cm)三个径级,通过比较各个阶段系统发育结构的变化,来分析其群落系统发育结构的生态过程。不同零模型的比较发现,宝天曼落叶阔叶林群落的净系统发育亲缘关系指数(net relatedness index,NRI)和最近种间亲缘关系指数(net nearest taxa index,NTI)值都随着研究尺度和径级的增加而降低,表明该群落在不同时空尺度上都表现出群落系统发育结构发散,而且系统发育密度制约对大径级个体的系统发育结构的影响大于小径级个体。上述结果说明密度制约是地处暖温带–亚热带过渡带的宝天曼落叶阔叶林群落物种多样性维持的重要机制。