西藏色季拉山暗针叶林苔藓多样性及林窗干扰的影响

为了解西藏色季拉山暗针叶林苔藓多样性及林窗干扰的影响,在过去工作积累的基础上研究了色季拉山西坡5块样地内不同林内环境(林窗、林缘和林下)地面、腐木和树附生苔藓生物量特征。结果表明, 地面生单位面积苔藓植物生物量储量最高,平均910.10 g/m²,其次为腐木生(221.90 g/m²),树附生的最低(53.59 g/m²)。林窗地面生苔藓单位面积生物量最高,均值为360.47 g/m²,其次为林下(305.51 g/m²),最小为林缘(244.11 g/m²);林窗、林缘和林下间的地面生苔藓单位面积生物量差异显著(P＜0.05)。沿海拔梯度,林窗苔藓单位面积生物量表现出先增加后减少的趋势。因此,在西藏色季拉山暗针叶林内,林窗对地面生苔藓单位面积生物量有显著影响。     

林窗凋落物化感作用对格氏栲幼苗生长的影响

为探讨林窗凋落物化感作用对幼苗更新的影响，通过模拟林窗与非林窗光照强度，以林窗和非林窗凋落物水浸提液（浓度1 ： 10、1 ： 30、1 ： 50和1 ： 100）为化感物质的主要来源，阐述林窗、凋落物化感作用及二者协同效应对格氏栲幼苗高度、叶绿素荧光参数和渗透调节物质的影响。结果表明：（1）非林窗幼苗的叶绿素相对含量、PSⅡ潜在活力（F_v/F_o）、PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）和可溶性糖含量高于其它林窗，后期幼苗高度和叶片初始荧光（F_o）低于其它林窗。（2）与对照处理相比，不同浓度凋落物浸提液均抑制了幼苗F_v/F_o，而浓度1 ： 50和1 ： 100提高了幼苗后期高度、可溶性蛋白含量和叶绿素相对含量。（3）不同浓度凋落物浸提液中，林窗存在总体上提高了幼苗高度，且小林窗和非林窗幼苗叶绿素相对含量、F_v/F_o和F_v/F_m值高于其它林窗。（4）熵值法结果表明，非林窗格氏栲幼苗生长的综合评价值高于其它林窗，凋落物浸提液浓度对幼苗生长的影响呈"低促高抑"效应，浓度1 ： 50下幼苗生长的综合评价值高于其它浓度。高浓度（1 ： 10和1 ： 30）浸提液下，中林窗幼苗生长的综合评价值高于其它林窗。综上，林窗与凋落物化感作用共同影响格氏栲幼苗，且中林窗（50-100 m²）减弱了高浓度凋落物化感作用对格氏栲幼苗生长的毒害作用。未来，通过人为干扰方式调节林窗面积，适当清理森林凋落物以促进格氏栲幼苗天然更新。     

金钟山亚热带森林林窗特征与木本植物多样性的关系

开展林窗空间格局与林下木本植物多样性关系的研究,对于认识森林物种共存、生物多样性维持以及生态系统可持续发展具有重要意义。本研究以广西金钟山自然保护区24 hm²永久森林动态监测样地为对象,采用机载激光雷达获取样地点云数据,通过R语言提取林窗并计算各林窗的形状复杂指数,利用相关分析量化林窗特征与林下木本植物多样性的关系。结果表明：该研究区林窗空隙率为6.16%,密度为15.5个·hm^-2,平均面积为39.72 m²,整体以微小和中型林窗为主;林窗空间分布格局存在地形分异特征,多分布于低海拔和缓坡区域;林窗形状复杂指数与香农指数、物种丰富度指数均呈正相关,且在低海拔和陡坡处表现更加明显。本研究揭示了亚热带森林林窗植被更新特征,对区域生物多样性保护具有一定指导作用。     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林林窗分布格局及其成因

林窗数量特征及其空间分布格局对南亚热带森林生态系统的动态变化、物种共存及生物多样性的维持等具有重要意义。本文基于鼎湖山南亚热带常绿阔叶林20 ha动态监测样地2015年的植被调查数据,结合无人机航拍图像处理技术和地理信息系统,分析了样地内林窗的几何特征和空间分布格局。结果表明:该样地的林窗空隙率为13.72%,密度为35.75个/ha,平均面积38.37 m~2。具体特征有:(1)区域内林窗数量随林窗面积的增加呈负指数分布,整体表现为小林窗多、大林窗少的规律。(2)不同成熟度林分中,过熟林林窗平均面积大于成熟林;成熟林更能体现出小林窗多而大林窗少的特点。(3)各生境林窗分布与大样地整体表现出基本一致的规律,但低谷与其他生境差异显著,林窗平均面积、林窗空隙率等都大于其他生境,而山脊林窗也在林窗空隙率与林窗密度方面低于其他生境。(4)林窗面积和地形因子显著相关:与海拔和凹凸度呈显著负相关;与坡度和坡向呈显著正相关。据此提出建立利用无人机进行森林群落林冠变化与格局的监测体系,是实现林窗与林下群落动态变化同步监测的新手段。     

天童常绿阔叶林林窗的地形分布格局

为探究多维地形因素对林窗分布的影响,以天童20 hm²常绿阔叶林动态监测样地内的林窗为对象,结合地理信息系统软件,分析了林窗空隙率、林窗密度以及林窗面积在海拔、坡度、坡向、坡形、坡位5种地形因子下的分布格局.结果表明: 该样地林窗空隙率为13.1%,林窗密度为9.5个·hm^-2,林窗平均面积为137.82 m²;因高海拔台风干扰的强度较大,高海拔段(≥500 m)林窗的空隙率和密度显著大于中低海拔段(<500 m);台风带来的强降雨极易引起小范围滑坡,使得沟谷的林窗空隙率和密度显著大于侧坡,林窗平均面积显著大于侧坡和山脊.台风及其带来的强降雨是造成林窗在海拔及坡位梯度上具有显著性差异的主要原因.     

天童常绿阔叶林林窗的地形分布格局

为探究多维地形因素对林窗分布的影响,以天童20 hm²常绿阔叶林动态监测样地内的林窗为对象,结合地理信息系统软件,分析了林窗空隙率、林窗密度以及林窗面积在海拔、坡度、坡向、坡形、坡位5种地形因子下的分布格局.结果表明: 该样地林窗空隙率为13.1%,林窗密度为9.5个·hm^-2,林窗平均面积为137.82 m²;因高海拔台风干扰的强度较大,高海拔段(≥500 m)林窗的空隙率和密度显著大于中低海拔段(<500 m);台风带来的强降雨极易引起小范围滑坡,使得沟谷的林窗空隙率和密度显著大于侧坡,林窗平均面积显著大于侧坡和山脊.台风及其带来的强降雨是造成林窗在海拔及坡位梯度上具有显著性差异的主要原因.     

格氏栲天然林林窗和林下种子散布及幼苗更新研究

以格氏栲(Castanopsis kawakamii)天然林为研究对象,探讨了林窗和林下格氏栲种子雨、种子库的分布特征及幼苗更新状况。结果表明:林窗种子雨总量和完好种子密度高于林下,未成熟种子比例低于林下;林窗和林下种子雨高峰期掉落数量分别占种子雨总量的77.13%和74.5%;林窗种子库储量低于林下,种子库中以全食或捡拾种子比例最高,其中种子库储量垂直分布表现为枯落物层(约占2/3)>腐殖质层(0～5 cm)(约占1/3)>心土层(5～10 cm)(小于1%),以格氏栲种子占绝对优势;格氏栲从种子到幼苗的转化率低,林窗中格氏栲完好种子密度与幼苗密度均高于林下。林窗微生境提高了种子散布过程中格氏栲成熟种子的密度和比例,有利于促进格氏栲的幼苗更新,表明林窗在格氏栲种群恢复过程中扮演着重要角色。     

流域水文变化对胡杨荒漠河岸林林窗及形成木特征的影响

林窗作为森林生态系统得以长期维持的主要驱动力之一,能够促进森林的自然更新与演替、优化森林结构和养分循环,从而提高生物多样性及生态系统服务功能。基于塔里木河中游历年径流量、耗水量与地下水埋深等水文数据,利用回归模型、拟合优度t检验与种群结构动态定量相结合的方法,分析了研究区水文条件对胡杨荒漠河岸林林窗数量及其形成木种群结构与动态的影响。结果表明：1）1970年前塔里木河中游水量较为充足,在一定程度上可满足胡杨生存发育的需水量。自1980年来,塔里木河中游年径流量（R²=0.785,P < 0.01）与耗水量（R²=0.524,P < 0.01）呈明显减少趋势、地下水日益匮乏,其埋深呈直线下滑趋势（R²=0.8618,P < 0.01）。这导致河道两岸的胡杨林生态用水日益紧缺,从而引起胡杨林林窗现象频繁出现,尤其是在1997-2006年期间。2）随着中游年径流量与耗水量逐渐减少、地下水埋深逐渐增加,林窗内胡杨形成木数量则变为增长趋势。3）林窗形成木除1957-1966、1967-1976年属衰退型外,1977-1986、1987-1996、1997-2006和2007-2016年均呈现增长型特征。特别是林窗内胡杨形成木Ⅱ级幼龄树大幅度增加,其表现出胡杨林年龄结构的老龄化特征。4）由模型显示,林窗及其形成木数量与径流量之间存在显著性负相关,径流量降至17.81×10⁸ m³时,林窗内的胡杨将面临高峰死亡。由此可知,在干旱区水文条件是决定胡杨生死的主导因子,也是塔里木河中游荒漠河岸林林窗形成的主要原因。     

濒危海草贝克喜盐草的种群动态及土壤种子库——以广西珍珠湾为例

于2012年4月-2013年4月调查了广西珍珠湾地区贝克喜盐草(Halophila beccarii Ascherson)种群的基本属性及土壤种子库储量。结果表明,不同月份间该种群的面积、覆盖率、直立茎密度、生物量、繁殖器官密度等属性差异明显,均呈现先增大后减小再增大的趋势;各个属性出现峰值的日期有所不同,面积、覆盖度、地下生物量和总生物量的最高峰值出现在10月底,而直立茎密度和地上生物量峰值最高峰值出现在8月初。贝克喜盐草珍珠湾种群有明显雌蕊先熟现象,雌花发育高峰期(8月初,5404 朵/m²)早于雄花发育高峰期(8月底,2189 朵/m²)。而果实高峰期(4125 个/m²)为10月份。地上与地下生物量之比值(1.95-0.53)随种群的发育而逐渐减小,基于此比值可判断贝克喜盐草种群所处的发育阶段。在生长高峰期,贝克喜盐草种群有较大的分布面积(21.4 hm²)、较高的覆盖度(55%)、直立茎密度(21602 茎/m²)及生物量(70.583 g/m²干重)。贝克喜盐草果实含种子为1-4粒(平均为2.22粒);1月、3月和4月土壤种子库密度分别为5749、5652、2728 粒/m²,3-4月期间土壤种子库种子损失率高达104 粒 m^-2 d^-1。尽管贝克喜盐草有较高的种子产量(10月份,9158 粒/m²)和较快的生长速度,但由于土壤种子库中种子损失严重且种子萌发率较低以及人为干扰对其生境的强烈干扰等因素,因此可能会对次年的种群更新产生较大的负面影响。     

林下植被和凋落物对寒温带森林生长季土壤CH4通量的影响

为进一步探究林下植被和凋落物管理对我国寒温带森林生长季土壤CH₄通量的影响,采用静态箱-气相色谱法对大兴安岭北部4种林型（白桦林、山杨林、樟子松林和兴安落叶松林）4种处理（自然状态、去除凋落物、去除林下植被以及去除林下植被和凋落物）的土壤CH₄通量排放特征进行观测研究。结果表明：该地区森林生长季土壤均表现为CH₄的汇,4种林型不同处理后土壤CH₄通量表现为单峰变化趋势,吸收峰值出现在7月或8月。自然状态4种林型土壤CH₄平均吸收通量表现为白桦林（-79.23±14.92）μg m^-2 h^-1>山杨林（-64.27±9.60）μg m^-2 h^-1>樟子松林（-62.54±15.48）μg m^-2 h^-1>兴安落叶松林（-48.73±12.26）μg m^-2 h^-1,兴安落叶松土壤CH₄平均吸收通量显著小于其他三种林型（P<0.05）。相比于自然状态,4种林型在去除凋落物后土壤CH₄吸收通量提高了2.12%-12.15%,但变化幅度均没有达到显著水平（P>0.05）。去除林下植被后4种林型CH₄吸收通量提高了0.84%-20.55%,且只有山杨林吸收增加达到显著水平（P<0.05）。同时去除林下植被和凋落物后,对白桦林和樟子松土壤CH₄通量影响不显著（P>0.05）,但对山杨林和兴安落叶松林影响显著（P<0.05）。总之,去除凋落物或林下植被均会提高土壤对CH₄吸收,去除林下植被对土壤CH₄通量的影响要大于去除凋落物的影响,但不同林型不同处理之间还存在差异。     

Community dynamics of evergreen broadleaf forests in southwestern Japan. I. Wind damaged trees and canopy gaps in an evergreen oak forest

The rates of treefall and canopy opening in the evergreen oak forest in southwestern Japan were determined by studying the number and size distribution of overstory trees, wind damaged trees, and canopy gaps in a belt transect in the Kasugayama Forest Reserve in Nara City. Thirty three percent of the overstory trees wereCastanopsis cuspidata. The total area of canopy gaps was about 20% of the total land area in the study area. The ages of the gaps were determined by counting the annual rings of various kinds of trees growing in gaps. By comparing gap ages with meteorological data, it became evident that gap formation was mainly caused by strong typhoons. The mean time interval between strong typhoons visiting the forest reserve, 6.57 years, was determined by applying the MNY method to the meteorological data. The treefall rate and the mean area of canopy openings per year were 0.84 overstory trees/ha·year and 55.6 m²/ha·year, respectively. The mean residence time of the forest canopy was about 180 years.     

油樟幼苗对马尾松林窗面积的光合响应特征

为了解马尾松人工林窗对伴生树种的影响,为马尾松人工纯林的团块状混交提供科学依据,研究了10 m×10 m(T1)、15 m×15 m(T2)、20 m×20 m(T3)、25 m×25 m(T4)、30 m×30 m(T5)、35 m×35 m(T6)和40 m×40 m(T7)马尾松人工林窗中油樟(Cinnamomum longepaniculatum)幼苗叶片形态和光合生理特征的变化,探讨马尾松林窗斑块对混生树种生长的影响。结果表明:1)林窗面积低于20 m×20 m时,油樟幼苗叶片最大净光合速率显著低于旷地对照;2)叶片比叶重随着林窗面积的增大显著升高;林窗内油樟幼苗叶氮含量在小林窗中(10 m×10 m)显著低于旷地对照,但在大林窗中(如20 m×20 m)显著高于对照;林窗内幼苗叶磷含量则与旷地无显著性差异;3)叶氮在光合组分中的总分配系数随着林窗面积的增加而增大,其中叶氮在羧化组分中的分配系数升高尤为明显,而捕光组分的分配系数在林窗面积10 m×10 m—20 m×20 m范围内随林窗面积的增加而显著降低。可见,当马尾松林窗面积低于20 m×20 m时,林窗环境会显著影响油樟幼苗的光合能力,油樟幼苗可以通过调节比叶面积、叶氮含量以及叶氮在光合组分中的分配等形态、生理适应特征来适应林窗环境的变化。     

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。     

马尾松人工林林窗大小对四种凋落叶质量损失和养分释放的影响

马尾松人工林乔木层植物凋落物的分解对林地养分平衡和系统物质循环具有重要意义,并可能受不同大小林窗下微环境差异的影响。采用凋落物袋分解法,以马尾松(Pinus massoniana)人工林人为砍伐形成的7个不同大小林窗(G1:100 m~2、G2:225 m~2、G3:400 m~2、C4:625 m~2、G5:900 m~2、G6:1225m~2、G7:1600 m~2)为研究对象,林下(G0)为对照,研究林窗大小对红椿(Toona ciliata)、桢楠(Phoebe zhennan)、香樟(Cinnamomum camphora)和马尾松4种乡土树种凋落叶质量损失及养分释放的影响。结果显示:1)林窗大小(G0-G7)显著影响林窗中心放置的红椿和桢楠凋落叶N和P释放率、香樟凋落叶失重率和N、P、K释放率以及马尾松凋落叶P和K释放率。相对于林下,中小型林窗(G1-G4)的凋落叶失重率和N、P释放率明显较大,而大型林窗(G6-G7)的凋落叶K释放率明显较大。2)林窗内放置位置显著影响红椿、桢楠和马尾松凋落叶的K释放率及香樟凋落叶的P释放率。红椿和桢楠的凋落叶K释放率从林窗中心到边缘显著减少,而马尾松凋落叶K释放率及香樟P释放率从林窗中心到边缘显著增加。3)4种凋落叶类型中红椿凋落叶分解最快,其分解50%和95%所需时间分别为5.29和23.14个月。上述结果表明,林窗大小和林窗内位置对凋落物质量损失及其养分释放具有显著影响,但影响大小及趋势随物种初始基质质量的差异具有明显变化,研究结果为亚热带低山丘陵区马尾松人工低效林的科学经营及管理提高了一定的科学依据。     

Gap formation, microsite variation and the conifer seedling occurrence in a subalpine old-growth forest, central Japan

To evaluate the effects of canopy gaps and forest floor microsites (soil, fallen logs, root-mounds, buttresses and stumps) on regeneration of subalpine forests, the gap regeneration and seedling occurrence of conifers (Abies mariesii, Abies veitchii, Picea jezoensis var. hondoensis and Tsuga diversifolia) were studied in two stands of a subalpine old-growth forest, central Japan. The percentage of gap area to total surveyed area was 11.2–11.3% in the stands. Gap regeneration was not common for P. jezoensis var. hondoensis and T. diversifolia. In contrast, gap regeneration by advanced regeneration was relatively common for Abies. Seedling occurrence of P. jezoensis var. hondoensis and T. diversifolia was restricted on elevated surfaces such as stumps and root-mounds, while Abies seedlings could occur on soil as well as on elevated surfaces. Rotten stumps were the most favorable microsites for conifer seedling occurrence, which covered small area in the forest floor. Although canopy gaps were not always favorable for seedling occurrence, all conifer seedlings were larger under canopy gaps than under closed canopy. Canopy gaps and forest floor microsites clearly affected seedling occurrence and growth of conifers. This suggests that regeneration of conifers is related to the difference of growth advantage under canopy gaps and favorable microsites for seedling occurrence.     

Size distribution and expansion of canopy gaps in a northern Appalachian spruce-fir forest

Canopy gap area/age distributions and growth mechanisms were examined in a virgin subalpine forest in the White Mountains, New Hampshire, USA. The gap area distribution was negative exponential in form. Whithin gap tree ages varied widely in response to stepwise gap expansion caused by windthrow of peripheral trees or death of standing mature Picea rubens at gap edges. As a consequence, the density of small gaps may have been underestimated and the density of large gaps overestimated. The estimates of canopy turnover time, 303 yr, and of patch birth rate on an area basis, 3.3×10^-3 ha new patches/ha land area/yr, were not affected by the gap expansion phenomenon. However, any estimate of patch birth rate as numbers of new patches formed per year would have been too low. Because of increasingly widespread Picea death, the patch area/age distribution of this forest may not currently be in steady-state.     

The spatial pattern and canopy-understory association of trees in a cool temperate,mixed forest in western Japan

The spatial distribution pattern of trees and the association between canopy and understory individuals were examined with reference to the distribution of tree crowns in a cool temperate, mixed forest in Ohdaigahara, western Japan. Line transect and contact sampling methods were used to examine the pattern over various spatial scales. These methods are useful to detect patterns over a large study area. The dominance ofChamaecyparis obtusa on steep slopes forming large patches suggested that the distribution of this species is a consequence of landslides. UnderstoryFagus crenata showed a clumped distribution, and the relative coverage of this species was larger in canopy gaps than under a closed canopy. Understory individuals ofAbies homolepis showed a positive association with canopy trees ofF. crenata but a negative association with conspecific canopy individuals. These patterns suggested thatF. crenata regenerates in canopy gaps and is replaced byA. homolepis. The dynamics of these two species are consistent with the process of gap dynamics. The effects of both small- and large-scale disturbance must be evaluated to understand the mechanisms of patch formation and the coexistence of forest tree species.     

关帝山天然次生针叶林林隙径高比

林隙径高比(D_EG/H)是指林隙直径与林隙高度的比值。它是林隙的一个主要特征因子,是研究森林动态及评价森林采伐强度的一个重要指标。以关帝山三种天然次生针叶林(华北落叶松、云杉、油松林)林隙作为研究对象,分析了3种林分林隙径高比结构,结果为:云杉林林隙径高比D_EG/H以0.6-1.6之间分布最多,占81.82%,油松林林隙径高比主要分布在0.8-1.6之间,占70.72%。华北落叶松林林隙径高比主要分布在0.4-1之间,占97.06%;通过林隙大小与林隙下幼树数量及林隙敏感度与幼树密度之间的散点分布趋势对林隙大小和林隙敏感度两个特征因子进行比较分析,结果为:林隙大小与林隙下幼树数量之间的散点分布无规律,很难反映各自林隙大小与幼树数量之间的具体关系。而D_EG/H与幼树密度之间的散点分布很有规律,能较好的反映幼树密度与林隙径高比之间的关系;利用线性模型、对数模型以及二阶多项分布模型分别对幼树密度和D_EG/H进行回归分析,并利用各自模型的相关系数、参数P值对它们进行比较,结果为:3种模型都可以用来拟合3种林分的幼树密度和林隙敏感度,其中对数模型拟合效果最好。