茂兰喀斯特森林林隙植被恢复的物种组成及生活型特征

以贵州茂兰国家级自然保护区喀斯特森林为研究对象,以群落调查为基础,研究了林隙植被发育过程中物种组成、种间关系及生活型的动态变化规律。结果表明:在林隙发育的10年至30年时,林隙植物的科、属、种组成逐渐增加,至40年时有所下降,科和属组成与非林隙林分基本持平,但物种数继续增加。表征在林隙的恢复过程中,来自不同分类群的物种增加,群落组成更加复杂化和多样化。科、属、种三个等级均表现为林隙发育年龄越相近,相似性系数越大,林隙年龄相差越大时,物种组成的相似性越小,体现了林隙植被恢复的连续性。随林隙年龄的增大,高位芽植物和藤本植物逐渐增多,而地面芽和一年生植物则有减少的趋势,地上芽和地下芽植物随林隙的发育变化规律不明显。随林隙的发育,群落结构趋于稳定,生态功能增强。     

缙云山森林林隙与非林隙物种多样性比较研究

运用Gleason物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数、Simpson指数、生态优势度指数、均优多指数和群落优势度指数对缙云山森林群落林隙与非缃隙物种多样性进行了研究,对群落稳定性进行了探讨。结果表明,林隙以个体数为基础的物种丰富度为12.14,Shannon-Wiener指数为4.62,均匀度为0.70,Simpson指数为13.32,灌木层所起作用较大;非林隙林分各项物种多样性指数明显低于林隙,依次为6.32、3.74、0.66、8.16。林隙植物群落物种多样性指数显著高于非林隙,而生态优势度和群落优势度又明显低于非林隙,表明作为自然干扰和人为干扰的产物,林隙的存在增加了群落物种多样性,但同时也降低了群落的稳定性。     

赤松林上调力及群落结构对昆嵛山腮扁叶蜂的调控机制及作用

赤松作为昆嵛山腮扁叶蜂的主要寄主,赤松林上调力及群落结构对该食叶害虫种群密度的调控机制一直是昆嵛山区森林生态系统研究的核心问题之一,也是有害生物可持续控制的重要理论基础。本文把昆嵛山赤松林生态系统作为研究对象,以赤松林林分特征和以寄主植物的多样性、树种组成、邻近木和物种联结性为主的群落结构为主线,阐明了赤松林上调力及群落结构调控昆嵛山腮扁叶蜂的作用和机制,为研究昆嵛山腮扁叶蜂与寄主植物及其群落结构的关系开辟新思路和新领域,进而为真正实现森林食叶害虫的可持续控制提供依据。     

南亚热带常绿阔叶林树木多样性与生物量和生产力的关联及其影响因素

生物多样性和生态系统功能的关系直接或间接地影响着生产力, 是生态学研究的关键问题。本研究旨在定量探讨亚热带自然林演替后期森林生态系统树木多样性与生物量或生产力的关系。本研究基于中国南亚热带长期永久性样地的群落调查数据以及地形和土壤养分数据, 分析了南亚热带常绿阔叶林树木多样性与生物量和生产力的关联及其影响因素。相关性分析结果表明, 物种多样性与生物量呈显著负相关, 与生产力呈显著正相关; 结构多样性与生物量呈显著正相关, 与生产力呈显著负相关。此外, 不同环境因子对多样性、生物量和生产力的影响具有显著差异, 其中土壤含水量对生产力有显著影响, 物种多样性指标与部分地形和土壤因子均有相关性, 而群落结构多样性指标与土壤因子的相关性更强。方差分解结果表明, 结构多样性对生物量和生产力的单独效应的解释率最大, 分别为35.39%和5.21%; 其次是结构多样性和物种多样性的共同效应, 对生物量和生产力的解释率分别为13.66%和3.53%; 地形和土壤因子的解释率较小。同时, 结构方程结果也表明, 结构多样性对生物量有较强的直接正影响; 生物量对生产力有强烈的直接负影响, 结构多样性通过增加生物量明显地减少了生产力; 土壤和地形因子主要是通过物种和结构多样性间接影响生物量和生产力。综上, 本研究认为在南亚热带森林演替顶极群落中, 群落结构复杂性和物种多样性的提高对促进群落生产力和生物量具有重要作用。     

宁南山区华北落叶松林下草本层群落特征及其影响因素

林下草本植物是森林生态系统的基本组成要素,对森林的更新、生态系统结构、功能的维持和提升具有重要作用,理解林下草本层群落特征及其影响因素,有助于构建理想的林-草结合模式。本研究以宁南山区泾源县无人为干扰的华北落叶松林人工林、间伐处理的华北落叶松林人工林和华北落叶松与白桦自然混交林为研究对象,探究林下草本层群落特征(物种多样性和地上生物量)及其与土壤理化特性(土壤容重、含水量、全碳含量、全氮含量及全磷含量)和林分结构(密度和郁闭度)的关系。结果表明：(1)与人工林相比,自然混交林林下草本植物组成最丰富(34种),且物种多样性和地上生物量也最高;(2)自然混交林林下土壤特性均优于人工林,但间伐处理的人工林林下土壤特性较无人为干扰的人工林土壤特性有显著提高;(3)冗余分析表明,林下草本层物种多样性主要与土壤含水量、土壤全碳、全氮和全磷含量呈正相关,与土壤容重、林分密度和郁闭度呈负相关,且林分密度、0～20 cm土层含水量对林下草本物种多样性有显著影响(P<0.05);(4)回归分析结果表明,0～20 cm土层的土壤特性、物种丰富度和优势度、林分密度及郁闭度显著影响林下草本地上生物量的积累...     

林下密集蕨类层生态学研究进展

林下密集蕨类层在森林尤其是受干扰森林中广泛存在,对森林更新具有强烈的过滤效应,能够改变林下层的多样性,影响群落的结构、功能和动态,林下密集蕨类层的生态学研究,对揭示森林群落物种分布格局和群落构建机制具有重要意义.结合国内外最新研究,论述了林下密集蕨类层的特征,从机制上解释了林下密集蕨类层形成的主要原因;分类阐述了林下密...     

植物多样性对亚热带森林土壤微生物群落的影响

植物群落组成的改变能够直接或间接地影响土壤生态过程并调节参与这些过程的土壤生物,树种特性和多样性是影响土壤微生物多样性和群落结构的关键因素。本项目利用江西新岗山建立的中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能(Biodiversity-Ecosystem Functioning Experiment China)BEF-China研究平台,观测了样方水平下不同多样性组成(单物种、2物种、4物种和8物种)对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:在森林生态系统演替初期,植物多样性的改变对土壤微生物群落结构具有显著影响,在不同多样性水平处理下,微生物磷脂脂肪酸含量随着植物多样性的增加,表现出先升高后降低的趋势,但各类群微生物磷脂脂肪酸含量并未表现出对植物多样性的明显响应。其中,土壤和凋落物的理化指标能够分别解释微生物群落结构变异的28.4%和12.3%。森林生态系统较高的异质性和地下生态过程响应的滞后性,导致了土壤微生物对植物多样性组成的响应需要较长时间才能显现出来,因此,为了更好地评价地上生物多样性与生态系统功能的关联,应长期监测森林生态系统多样性组成对地下生态过程的影响。     

温带针阔混交林生物量稳定性影响机制

森林生态系统通过响应环境波动和干扰而产生时间变化, 对其稳定性机制的研究有利于生态系统服务。温带针阔混交林是全球森林生态系统的重要组成部分, 该研究致力于探索超产效应、林分结构、物种异步性及优势物种稳定性对温带天然针阔混交林群落稳定性的影响, 以明确主要影响机制。该研究分别设定物种丰富度、胸径变异系数、物种异步性和优势物种稳定性为解释变量, 群落生物量稳定性、生物量平均值和生物量标准差为响应变量, 构建3个结构方程模型, 比较各变量间直接与间接效应的相对大小。主要结果为: (1)结构方程模型提供了良好的拟合效果, 并占群落生物量稳定性变化的40.6%; (2)物种丰富度与生物量平均值、生物量标准差均呈显著负相关关系, 路径系数分别为-0.103和-0.061; (3)胸径变异系数与群落生物量稳定性及生物量平均值均呈显著负相关关系, 路径系数分别为-0.123和-0.097; (4)物种异步性与群落生物量稳定性、生物量平均值、生物量标准差均呈显著正相关关系, 路径系数分别为0.055、0.085和0.055; (5)优势物种稳定性与群落生物量稳定性和生物量平均值呈显著正相关关系, 路径系数分别为0.623和0.085, 与生物量标准差间显著负相关, 路径系数为-0.608。研究结果表明尽管林分结构和物种异步性对温带针阔混交林群落生物量稳定性均有显著影响, 但优势物种稳定性是最主要的直接影响因素。     

植物功能群去除对高寒草甸群落结构、多样性及生产力的影响

群落中物种的丧失在干扰下普遍存在,但对生态系统过程和功能的影响仍存在较大不确定性。选取青藏高原东缘典型高寒草甸为对象,开展优势植物功能群的梯度去除试验,以模拟长期过牧干扰下物种的损失。经过连续两个生长季的功能群去除,我们对群落的物种组成、结构、多样性和生物量等特征进行了分析,探讨了上述指标的响应过程和机制。研究结果表明：（1）功能群的去除降低了群落高度,增加了物种均匀度,并显著影响了禾草、杂草优势比以及功能群多样性和优势度;（2）同时,去除操作显著减小了凋落物量与禾草生物量,并显著影响了群落地上生物量;（3）进一步分析还发现,禾草、莎草和杂草功能群之间存在显著的竞争关系,群落生产力主要取决于禾草功能群并随物种均匀度的增大而显著减小。上述结果表明,禾草在高寒草甸群落中占据竞争优势地位,植物功能群的损失主要通过改变种间竞争关系、引起有机物质丢失影响群落过程和功能。     

古田山自然保护区阔叶林与两种人工林的群落结构和生物多样性

为了解天然林和人工林群落的结构、组成和物种多样性的差异,该研究选择三种类型(天然阔叶林、人工杉木林和油茶林)的森林群落,比较分析其在不同垂直空间层次上的群落数量特征及物种多样性(物种丰富度、α多样性和β多样性)特点。结果表明:(1)总体上,阔叶林的物种丰富度最高,其次是油茶林。乔木层和灌木层均以阔叶林的物种丰富度最高,其次为杉木林; 草本层以油茶林的物种丰富度最高,其次为杉木林和阔叶林。三种类型的群落在各空间层次重要值前5位物种组成上均有较大差异。(2)在单个样地水平上,三种类型的群落α多样性差异主要存在于乔木层,以阔叶林的样地间差异最大,其次为杉木林; 灌木层的α多样性在类型间差异较小; 草本层的α多样性,油茶林与其他两个类型差异明显,阔叶林与杉木林之间差异较小。(3)群落类型间β多样性分析表明,就所有三个层次而言,阔叶林与油茶林之间物种组成差异最大; 就灌木层而言,油茶林与杉木林的物种组成最相似,其次是阔叶林与杉木林; 就草本层而言,油茶林与杉木林的物种组成相似度最高,其次为阔叶林与油茶林。总之,三种森林类型在群落结构、物种多样性方面差异显著,反映了人为干扰对森林群落的影响。     

林窗干扰研究

林窗是森林生态系统中一种普遍存在的现象,无论是健康的系统还是已经受到过度干扰的系统,林窗作为森林生态系统发展的重要驱动力,影响着森林的物种组成、结构以及森林的演替方向。因此,林窗研究能够为受干扰森林生态系统的恢复提供理论指导,并为森林生态系统的管理提供科学依据。本文从总结有关林窗的基本理论入手,重点介绍了近年来对林窗概念、基本特征、林窗产生后的生境条件变化以及生物对林窗环境变化的响应等研究概况,并对目前林窗研究的手段以及热点问题进行了总结,以期为今后的相关研究提供参考。     

洞庭湖森林生态系统空间结构均质性评价

以东、南、西洞庭湖区域君山岛、龙山、赤山岛龙虎山林场、明朗山、常德林场、和洑林场和桃源县天然次生林为对象,借鉴生态学有关生态系统内部均衡和均质原理,在森林生态系统(斑块)尺度,从空间结构的混交、竞争、空间分布格局3个方面分析提出空间优化的均质性目标、均质性指数及均质性评价方法和评价标准.结果表明:15个洞庭湖湿地调查林分平均均质性评价指数为0.2517.均质性评价的5个等级中处于l级和2级的林分为12个,占80％,处于3级的林分只有3个,仅占20％.说明洞庭湖各林分整体上在空间结构、生长环境和树种优势度等方面不具有明显优势,离理想空间结构差距太大;按照高程不同,洞庭湖湿地从湖沼到丘陵岗地,林分空间结构均质性特征逐渐增强.森林生态系统空间优化均质性目标及均质性指数的提出是森林可持续经营空间途径的拓展,为森林经营的理想空间结构及其表达探索一条新途径.     

林火干扰对广东木荷林生态系统碳库的影响

森林碳库在调节CO₂浓度及减缓温室效应中发挥重要作用。选择广东木荷林为研究对象,通过相邻样地法,进行植被生物量、凋落物生物量和土壤样品的采样与分析,研究不同林火干扰强度对生态系统各碳库(植被、凋落物和土壤有机碳)及生态系统碳库产生的变化规律和空间分布格局及其影响因素。结果表明:(1)植被碳密度随着林火干扰强度增强而减少,但不同组分的植被碳密度表现不同,乔木碳密度在不同林火干扰强度下变化与植被碳密度变化一致,而草本碳密度则呈现相反的变化趋势。相同林火干扰强度下,植被各组分碳密度均以乔木层降低幅度最大。林火干扰均显著降低了凋落物碳密度(P<0.05),并随林火干扰强度的增加其降低幅度增大,但不同林火干扰强度对凋落物碳密度的影响有所差异。林火干扰降低了土壤有机碳密度,且降低幅度随土层深度增加而逐渐变小。(2)林火干扰有效改变了生态系统碳库的空间分布格局。对照样地木荷林土壤有机碳库占比为61.59%,重度林火干扰后,土壤有机碳库占比为70.96%呈上升趋势,占生态系统碳库的优势地位,而植被和凋落物碳库占比呈下降趋势,处于生态系统碳库的次要地位。(3)双因素方差分析表明,林火干扰强度和土层深度及其交互作用均对土壤有机碳密度有显著影响。林火干扰强度解释了土壤有机碳密度变异的8.78%,土层深度解释了土壤有机碳密度变异的70.29%,林火干扰强度和土层深度之间的交互作用解释了土壤有机碳密度变异的8.16%。研究发现:林火干扰降低了生态系统碳库,且随林火干扰强度增加,生态系统碳库减少幅度增大。轻度林火干扰对森林生态系统碳库的影响差异不显著,而中度和重度林火干扰对森林生态系统碳库的影响差异显著。研究结果对深化亚热带森林固碳效应的影响机制提供理论支撑。     

长白山阔叶红松林生态价位分级与生态系统经营对策

引入生态价位概念,以长白山阔叶红松林为对象,采用层次分析法进行了生态价位划分．长白山阔叶红松林的生态系统价值评价综合指数由物理环境因素、群落结构组成、干扰状况3方面8个指标构成,包括坡度、土层厚度、土壤母质稳定性、结构盖度指数、物种多样性指数、更新力指数、优势种寿命和干扰度．采用层次分析法取得相应指标的系数;根据综合评价指数分布范围划分了3个生态价位类型,即低生态价位,综合指数1～1．874;中生态价位,综合指数1．874～2．749;高生态价位,综合指数2．749～3．623;对典型样地进行了生态价位分级,分析了各个生态价位类型森林的主要特征,据此提出了相应的生态系统管理对策,即高生态价位阔叶红松林采用封禁保护型自然经营,中生态价位阔叶红松林采用生态修复型半自然经营,低生态价位阔叶红松林采用近自然生态重建型经营。     

Plant–frugivore networks are less specialized and more robust at forest–farmland edges than in the interior of a tropical forest

Forest fragmentation and local disturbance are prevailing threats to tropical forest ecosystems and affect frugivore communities and animal seed dispersal in different ways. However, very little is known about the effects of anthropogenic forest edges and of local disturbance on the structure and robustness of plant–frugivore networks. We carried out focal tree observations to record the frugivore species feeding on eight canopy tree species in the forest interior and at forest–farmland edges in a little and a highly disturbed part of a Kenyan rain forest. For each frugivore species, we recorded its body mass and its forest dependence. We examined how forest edge and local disturbance affected the abundance, the richness and the composition of the frugivore community and tested whether forest edge and local disturbance affected plant frugivore networks. Abundance and species richness of frugivores were higher at edges than in the forest interior. Forest visitors and small‐bodied frugivores increased, while forest specialists decreased in abundance at forest edges. The changes in frugivore community composition resulted in plant–frugivore networks that were more connected, more nested and more robust against species extinctions at forest–farmland edges than in the forest interior. Network specialization was lower at forest edges than in the forest interior because at the edges plant specialization on frugivores was very low in small‐fruited species. In contrast, small‐fruited plants were more specialized than large‐fruited plants in the forest interior. Our findings suggest that forest‐visiting birds may stabilize seed‐dispersal services for small‐fruited plant species at rain forest margins, while seed‐dispersal services for large‐fruited plant species may be disrupted at forest edges due to the decrease of large‐bodied frugviores. To assess the ultimate consequences of bird movements from farmland to forest edges for ecosystem functioning, future studies are required to investigate the seed‐dispersal qualities provided by forest‐visiting bird species in the tropics.     

Advances in the carbon use efficiency of forest

植物碳利用效率(CUE)指净初级生产力与总初级生产力的比率, 它不仅反映了植被生态系统将大气中CO₂转化为生物量的能力和固碳潜力, 而且可确定呼吸对植被生产力的影响。CUE是比较不同生态系统碳循环差异的重要参数, 了解生态系统CUE有助于分析陆地生态系统是碳源还是碳汇, 对于预测全球变化和人类干扰对森林碳收支的影响具有重要意义。我国在森林CUE研究方面还十分欠缺。该文在介绍森林CUE计算方法和测定技术的基础上, 综述了植被、气象、森林经营等因子对森林CUE的影响, 得出主要结论: (1)关于不同森林植被类型CUE变化有两种截然相反的观点, 即: 恒定CUE和变量CUE。越来越多的研究支持第二种观点, 不同生态系统、不同森林类型、不同物种和植物发育阶段的CUE存在较大差异, 森林CUE较灌丛和草地低, 落叶林比混交林和常绿林具有较高的CUE, 热带森林CUE通常低于温带森林, CUE与植被演替和林龄相关, 森林地上、地下部分和不同组织的CUE不同, 以树干为最高; (2)植被的CUE与气温相关, 全球尺度上, 森林植被年平均CUE与年平均气温呈抛物线关系, 温带、寒带、干旱地区植物呼吸的温度适应驱动其较高的CUE; CUE随着降水量的增加而减少, 在水分充足或过剩的地区保持不变; 光照减弱降低维持呼吸系数, 增加生长呼吸系数, 导致植物CUE降低, 生长在高光照下的植物CUE高于低光照下的植物; (3) CO₂浓度升高引起植物CUE的升高或降低, 也有人认为CO₂浓度升高对森林CUE没有影响, CO₂浓度升高对CUE的影响可能取决于树木年龄或基因型; (4)生长在土壤瘠薄、低温、干旱等胁迫环境下的植物CUE通常比生长在适宜环境下的植物具有较大的可塑性, 施肥、灌溉和择伐等管理措施影响森林CUE; (5)植物CUE具有明显的季节变化, 温带森林以春季CUE为最高。建议今后森林CUE研究应着重围绕以下3个关键问题: (1)从不同空间尺度和生态系统层次, 探讨森林CUE的变异特征及其驱动机制; (2)从不同时间尺度, 探讨森林CUE动态过程与机制; (3)森林CUE对气候变化的响应与适应。     

Dominant forest tree mycorrhizal type mediates understory plant invasions

Forest mycorrhizal type mediates nutrient dynamics, which in turn can influence forest community structure and processes. Using forest inventory data, we explored how dominant forest tree mycorrhizal type affects understory plant invasions with consideration of forest structure and soil properties. We found that arbuscular mycorrhizal (AM) dominant forests, which are characterised by thin forest floors and low soil C : N ratio, were invaded to a greater extent by non‐native invasive species than ectomycorrhizal (ECM) dominant forests. Understory native species cover and richness had no strong associations with AM tree dominance. We also found no difference in the mycorrhizal type composition of understory invaders between AM and ECM dominant forests. Our results indicate that dominant forest tree mycorrhizal type is closely linked with understory invasions. The increased invader abundance in AM dominant forests can further facilitate nutrient cycling, leading to the alteration of ecosystem structure and functions.     

次生林概念与生态干扰度

近一个世纪强烈的人为干扰使世界范围内的原始林面积锐减,次生林已成为中国乃至世界森林资源的主体.虽然在文献与现实中"次生林（Secondary forest）"被广泛使用,但次生林的概念在各个国家,甚至同一国家或地区以及各种不同文献中存在相互矛盾的情况,这给次生林研究与经营实践带来诸多不便;而不准确的次生林定义也为与各个层次的决策制定者及公众之间的交流带来了障碍.本文在查阅大量国内外关于次生林概念文献的基础上,结合近年来关于次生林生态与经营研究实践,综合分析了次生林概念的不确定性,同意以往次生林定义中的基本内涵,并认为：次生林是由于人为破坏性干扰或异常自然干扰使原始林固有的林分结构、物种组成或基本功能发生了显著变化,经过天然更新或人工诱导天然更新恢复形成的林分.但该定义中仍存在着很多不确定性, 如:怎样的干扰为"人为破坏性干扰"和"异常自然干扰";"林分结构、物种组成或基本功能"发生了怎样的变化为"显著变化";"人工诱导天然更新"中"人工"参与的成分比例如何等.次生林概念是在20世纪初由植物演替学家提出,当时未考虑干扰的持续性;而实际上,无论是次生林还是原始林,均是森林生态系统演替过程中的某一状态,在现代森林生态系统研究中,应重新规范"次生林"的概念.考虑到"次生林"定义的不确定性或困难性,建议使用"森林自然度"或"森林生态系统成熟度"或"森林干扰度"来表达现实森林所处的状态,但该方面的研究与实践尚需加强.     

不同强度火干扰下盘古林场天然落叶松林的空间结构

基于2011年7月大兴安岭外业调查数据以林隙为主要研究对象,选取景观生态学中斑块类型指数分析样地内林隙状况,并结合林木分布状态,分析不同强度林火干扰对天然落叶松林空间结构的影响。结果表明:在受中度林火干扰的林分内,只保留了少量的落叶松中径木、大径木,先锋树种在林分内呈现聚集分布;在未受林火干扰的林分和受林火轻微干扰的林分内,天然落叶松均呈现显著聚集分布;由于受到不同强度的林火干扰,林下区域与林隙区域出现不同程度的相互转化,林分空间结构发生了改变。林分按照所受林火干扰强度的递减,在同一时间不同空间上表现出了森林循环过程中所经历的林隙阶段状态、建立阶段状态、成熟阶段状态。