海南岛霸王岭热带低地雨林植被恢复动态

热带次生林具有重要的物种保育和固碳功能, 然而高强度的干扰会导致次生林早期出现类似季雨林的阶段, 因而群落恢复速度和方向是当前热带生态学研究中最为关注的议题之一。该文以海南岛在刀耕火种弃耕地形成的不同演替阶段的次生林为研究对象, 比较森林不同恢复时间(12年、25年、55年)群落中的不同年龄(幼树、小树、成年树)个体与低地雨林老龄林的物种组成、多样性和群落结构差异, 探讨刀耕火种弃耕地恢复过程中的群落组配过程。首先, 在海南岛霸王岭林区内建立7个1 hm²(100 m × 100 m)的样地, 并调查样地内所有胸径≥ 1 cm的木本植物个体(不包括木质藤本)的种类、胸径大小和树高。无度量多维标定法(NMS)排序结果表明, 刀耕火种弃耕地恢复群落与老龄林的物种组成存在明显差异, 并且其物种组成差异随着径级增加而逐渐减小。刀耕火种弃耕地群落物种累积速度缓慢, 25年和55年恢复群落的种面积、种个体和种多度曲线无差异, 存在一个明显的停滞阶段。与物种组成相比, 群落结构恢复相对较迅速, 但仍没有形成老龄林阶段中的复杂结构。萌生个体在早期恢复群落中占有较高比例, 其个体密度和胸高断面积分别占总数的39.9%和55.9%, 但在恢复中后期迅速降低。刀耕火种弃耕地恢复群落中以先锋种和非先锋喜光种为主。虽然耐阴种随演替而逐渐增加, 但恢复中后期群落中的耐阴种重要值仅为老龄林的27.7%。这些结果表明, 虽然刀耕火种弃耕地恢复群落缓慢地逐渐接近最终恢复目标, 但仍然存在 很大的不确定性。刀耕火种弃耕地恢复过程中的异速恢复和停滞阶段需要纳入今后群落演替模型构建和森林固碳效益核甘共苦算中。     

古田山不同干扰程度森林的群落恢复动态

森林采伐后次生林的恢复过程对于生物多样性的保护和生态系统功能的重建具有重要意义。作者以古田山不同干扰程度的12个1 ha 森林样地为研究对象, 运用群落多元统计方法, 探讨了自然恢复过程中森林群落组成及物种多样性的动态变化及趋势。结果表明: 不同恢复阶段森林样地的群落组成存在显著性差异, 而同一恢复阶段的样地具有高度的相似性。物种丰富度随恢复进程有增加的趋势, 但各阶段差异并不显著; 物种均匀度除人工林较低以外, 其他恢复阶段之间无显著性差异。不同恢复阶段研究样地的群落组成及物种多样性的差异主要存在于林冠层。灌木及更新层具有各自的指示种, 人工林的指示种为落叶灌木或阳性乔木, 幼龄次生林的指示种为常绿灌木或小乔木, 老次生林的指示种为亚乔木层常绿树种, 老龄林的指示种为林冠层树种。上述结果表明古田山不同人为干扰程度森林群落的物种多样性具有较强的自我恢复能力。尽管物种组成难以预测, 但处于同一恢复阶段的森林, 其幼树的生活型组成呈现出一致的变化趋势。     

普洱季风常绿阔叶林次生演替中木本植物幼苗更新特征

以时空替代的方法,将针阔混交林、季风常绿阔叶林的次生林与成熟林等3个处于同一空间下的群落作为次生演替进程中的3个阶段,研究云南普洱地区次生演替过程中的木本植物幼苗更新特征,分析了次生演替过程中木本植物幼苗的物种组成、密度、高度级及与环境因子的相关性。结果表明:在8个共144 m2的幼苗样地中调查木本植物幼苗101种2014株,其中乔木幼苗是主要组成。随着次生演替的进行,木本植物幼苗、乔木与藤本幼苗密度逐渐增加,灌木幼苗密度无显著变化;藤本植物幼苗的物种丰富度随着次生演替进行而增加,乔木与灌木幼苗则无显著变化,成熟季风常绿阔叶林中木本植物幼苗Shannon-Wiener指数要显著小于针阔混交林与次生季风常绿阔叶林。次生与成熟季风常绿阔叶林木本植物幼苗多度随高度级增加而减少,针阔混交林则呈现偏峰曲线,幼苗密度均集中分布在高度20 cm以内,3个群落演替阶段木本植物幼苗物种丰富度随高度级增加呈现偏锋曲线。相似性系数反映出乔木和藤本幼苗的更新来源与群落的物种组成存在着紧密的联系。乔木幼苗密度分布与样地坡度之间存在着显著的负相关,灌木幼苗密度与土壤pH值之间存在着显著正相关。     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林不同成熟度群落特征的比较

研究不同成熟度群落物种的共存状态,了解群落演替过程中结构的动态变化,对揭示森林不同发育时期的群落构建机制具有重要意义。本研究基于鼎湖山南亚热带常绿阔叶林20 ha固定监测样地(以下简称鼎湖山大样地)2010年植被调查的数据,根据径级与林龄将鼎湖山大样地划分为成熟林和过熟林两个斑块,对其群落物种组成、区系特征及径级结构进行了初步的比较。研究发现:(1)成熟林和过熟林种类组成的群落相似性系数高、物种多样性指数相近,以及锥栗(Castanopsis chinensis)重要值相似,但物种数、密度、总胸高断面积、物种重要值等有所不同;(2)热带区系成分在两个斑块均占优势,但以过熟林的比例较高;(3)两个斑块虽然所有活立木径级结构分布均呈倒"J"型,但在同径级个体群重要值比较中,成熟林中径级个体群重要值较高,而过熟林则是大径级个体群重要值较高。由此可见,鼎湖山大样地的成熟林与过熟林虽属于同一类群落的演替顶极阶段,但群落结构上却存在差异,推测在林窗作用下不同发育时期的群落存在不同的构建过程。     

岷江冷杉林皆伐后次生群落结构和物种多样性的演替动态

为阐明岷江冷杉林皆伐后次生群落的演替过程,采用空间代替时间的方法,在川西米亚罗林区海拔3100—3600 m的阴坡选择岷江冷杉林皆伐后次生演替10、20、30、40和50a阶段的次生群落作为研究对象,对其群落结构和物种多样性的动态进行了研究。不同演替阶段的树木均呈显著聚集分布。按群落中优势种的重要值将该演替序列划分为3个类型:悬钩子-蔷薇灌丛、白桦阔叶林和桦木-岷江冷杉针阔混交林。随次生演替,乔木和灌木种的物种丰富度趋于增加,而草本种的物种丰富度趋于减少;乔木和灌木种的Shannon-Wiener多样性指数趋于增大,而草本的Shannon-Wiener多样性指数趋于减小;乔木、灌木和草本层的Pielou均匀度指数均趋于增大;乔木层的Simpson优势度指数趋于减小,灌木和草本层的Simpson优势度指数在演替0—40年阶段趋于增大,而在演替50a阶段趋于减小。在该演替序列中,乔木、灌木和草本层的物种组成均呈耐荫种替代非耐荫种的趋势。     

长白山森林不同演替阶段采伐林隙土壤种子库特征

对长白山地区不同恢复演替阶段的杨桦次生林、次生阔叶林和阔叶红松林采伐林隙内的土壤种子库进行了研究.结果表明：次生阔叶林林隙内土壤种子库的种子密度最大,为652粒·m^-2.随着森林群落的演替,土壤种子库的多样性指数和均匀度指数逐渐增大,而优势度指数则逐渐降低;红松、臭松和色木槭等顶极种的种子密度逐渐增大,山槐、水曲柳等树种的种子密度逐步降低;种子库的物种组成同更新幼苗的相似性越来越高,相异性则越来越低.在3种林型中,非林隙林分土壤种子库的种子密度,以及同幼苗的相似性均与林隙内种子库相同.说明土壤种子库为群落的恢复演替提供了丰富的种源基础,且随着恢复演替的进行,对地表植被更新的影响越来越强.     

浙江古田山次生与老龄常绿阔叶林群落特征的比较

常绿阔叶林为东亚亚热带地区的地带性植被, 对该地区的生物多样性维持和社会发展具有重要的意义。由于长期人类活动的影响, 目前我国分布的常绿阔叶林绝大部分为次生常绿阔叶林。探究次生与老龄常绿阔叶林群落特征的差异, 有利于了解人类干扰对亚热带常绿阔叶林的影响, 为其保护和恢复提供依据。本研究在古田山老龄与次生常绿阔叶林内共设置了29个0.04 ha样地, 比较两者在优势种组成、物种和功能多样性以及生物量等方面的差异。结果表明: (1)次生林与老龄林优势种组成相似, 二者均以甜槠(Castanopsis eyrei)、木荷(Schima superba)等典型常绿阔叶林优势种为主, 但这些树种在次生和老龄常绿阔叶林中的优势度次序不同。(2)整体而言, 次生林的Shannon-Wiener指数和功能离散度高于老龄林; 次生林与老龄林的物种Bray-Curtis指数和功能Sørensen指数均无显著差别。(3)就垂直层次而言, 次生林与老龄林在Shannon-Wiener指数和Bray-Curtis指数的差异主要体现在乔木层和灌木层。(4)就群落结构而言, 次生林的植株密度高于老龄林, 但群落水平和个体水平的生物量均显著小于老龄林。上述结果表明, 人类干扰改变了古田山常绿阔叶林群落的多个重要特征, 不同群落特征的恢复过程并不同步。因此, 对常绿阔叶林生物多样性和生态系统功能的保护和恢复需要从多个角度着手。     

长白山针阔混交林不同演替阶段群落系统发育和功能性状结构

群落构建一直是生态学研究的热点,基于系统发育和功能性状量化生境过滤、竞争排斥以及随机过程在群落构建中的作用,能够深入理解群落构建机制。本研究以长白山针阔混交林不同演替阶段的3个5.2 hm~2样地(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始椴树红松林)为平台,基于被子植物分类系统Ⅲ(Angiosperm Classification System,APGⅢ)构建的系统发育树和7个关键功能性状(叶面积、比叶面积、叶片厚度、叶片氮含量、叶片磷含量、氮磷比、最大树高),结合环境数据,分析不同演替阶段群落系统发育和功能性状结构。研究表明:(1)各演替阶段7个植物功能性状都表现出显著的系统发育信号,表明植物功能性状受系统发育历史影响;(2)系统发育和功能性状结构在不同演替阶段和不同径级均为非随机状态。随着演替的推进群落系统发育和功能性状结构由聚集走向发散;随着径级的增加,系统发育和功能性状结构的聚集程度减小,表明随着演替阶段的进行和径级增大,竞争性排斥的作用逐渐明显;(3)各演替阶段系统发育和功能性状的周转都为非随机且不同因子对两者的解释力度存在差异。演替早期空间距离的解释力度小于环境距离,说明生境过滤在群落构建中的重要性,而在演替后期空间距离的解释力度大于环境距离,验证了扩散限制在群落构建中的重要性。     

秦岭山地典型次生林木本植物幼苗更新特征

采用样方法调查了秦岭山地5种典型次生林--油松林、锐齿栎林、红桦林、云杉林和华山松林幼苗的更新特征.结果表明: 不同次生林木本植物幼苗物种分化明显,除锐齿栎林和华山松林外,其余次生林幼苗物种相似性系数均较低;油松林和锐齿栎林木本植物幼苗数量、物种丰富度指数、Simpson优势度指数及均匀度指数均较高,红桦林均最低;云杉林和华山松林幼苗数量及物种多样性指数基本一致.不同次生林幼苗和幼树所占比例存在明显差异,除红桦林幼树数量的比例较大外,其余林分幼苗的比例较大,为云杉林＞油松林＞锐齿栎林＞华山松林.不同林分幼苗萌生比例差异明显,为华山松林＞云杉林＞红桦林＞锐齿栎林＞油松林.锐齿栎林和油松林乔木幼苗比例最高,分别占木本幼苗总种数的68%和51.4%,群落处于演替中期,持续更新能力较强;云杉林、华山松林乔木幼苗比例分别为40%和15%,处于演替后期,更新能力较差;而红桦林中幼苗很难发育成幼树,持续更新能力欠缺.     

海南岛热带低地雨林刀耕火种弃耕地恢复过程中落叶树种的变化

落叶是树木适应环境变化的一种方式,水分梯度往往是导致热带森林落叶物种比例产生差异的最主要原因。为研究落叶树种在森林次生演替过程中的变化规律,我们在海南岛霸王岭林区内调查了4个林龄阶段（5年、12年、25年和55年）的刀耕火种弃耕地自然恢复群落样地。在5.25hm2的全部样地内共记录到高H〉0.1m的落叶木本植物24种,隶属于15科21属。其中紫葳科、大戟科、含羞草科是含落叶树种最多的3个科,黄牛木（Cratoxylum cochinchinens）、猪肚木（Canthium horridum）、山柑算盘子（Glochidion fagifolium）是多度最高的3个落叶树种,枫香树（Liquidambar formosana）、黄牛木、山柑算盘子是胸高截面积最大的3个落叶树种。在次生演替过程中,落叶物种比例以5年恢复群落中最高,而后随群落演替进程下降;不同径级大小个体的落叶物种比例也表现出相同的变化趋势,且较大径级个体（DBH≥5cm）比例高于小径级个体（DBH〈5cm）。落叶物种个体密度比例和胸高截面积比例呈现单峰曲线变化：在恢复12年的群落中达到最大,而后随群落演替进程下降。除幼树（H〉1.5m,DBH〈5cm）外,其他各径级个体中的落叶物种密度和胸高截面积比例也表现出相同的变化趋势。我们的研究表明,在海南岛热带低地雨林刀耕火种后的次生演替和自然恢复过程中,落叶物种比例及其密度随恢复过程而发生相应的变化,在一定的恢复时期内呈现一定的季雨林群落特征。     

Resilience of tropical rain forests: tree community reassembly in secondary forests

Understanding the recovery dynamics of ecosystems presents a major challenge in the human-impacted tropics. We tested whether secondary forests follow equilibrium or non-equilibrium dynamics by evaluating community reassembly over time, across different successional stages, and among multiple life stages. Based on long-term and static data from six 1-ha plots in NE Costa Rica, we show that secondary forests are undergoing reassembly of canopy tree and palm species composition through the successful recruitment of seedlings, saplings, and young trees of mature forest species. Such patterns were observed over time within sites and across successional stages. Floristic reassembly in secondary forests showed a clear convergence with mature forest community composition, supporting an equilibrium model. This resilience stems from three key factors co-occurring locally: high abundance of generalist species in the regional flora, high levels of seed dispersal, and local presence of old-growth forest remnants.     

Composition and Dynamics of Functional Groups of Trees During Tropical Forest Succession in Northeastern Costa Rica

We compared the functional type composition of trees ≥10 cm dbh in eight secondary forest monitoring plots with logged and unlogged mature forest plots in lowland wet forests of Northeastern Costa Rica. Five plant functional types were delimited based on diameter growth rates and canopy height of 293 tree species. Mature forests had significantly higher relative abundance of understory trees and slow-growing canopy/emergent trees, but lower relative abundance of fast-growing canopy/emergent trees than secondary forests. Fast-growing subcanopy and canopy trees reached peak densities early in succession. Density of fast-growing canopy/emergent trees increased during the first 20 yr of succession, whereas basal area continued to increase beyond 40 yr. We also assigned canopy tree species to one of three colonization groups, based on the presence of seedlings, saplings, and trees in four secondary forest plots. Among 93 species evaluated, 68 percent were classified as regenerating pioneers (both trees and regeneration present), whereas only 6 percent were classified as nonregenerating pioneers (trees only) and 26 percent as forest colonizers (regeneration only). Slow-growing trees composed 72 percent of the seedling and sapling regeneration for forest colonizers, whereas fast-growing trees composed 63 percent of the seedlings and saplings of regenerating pioneers. Tree stature and growth rates capture much of the functional variation that appears to drive successional dynamics. Results further suggest strong linkages between functional types defined based on adult height and growth rates of large trees and abundance of seedling and sapling regeneration during secondary succession.
Abstract in Spanish is available at http://www.blackwell-synergy.com/loi/btp     

云南新平铁坚油杉森林群落结构特征

摸清珍稀濒危抗旱植物铁坚油杉(Keteleeria davidiana)的种群数量及其分布情况, 能够为珍稀濒危物种保护工作提供基础数据。该文对云南省新平县6个乡镇铁坚油杉群落进行样方调查分析, 每个乡镇设置3个样方, 样方面积为20 m × 20 m, 记录样方生境信息、统计群落物种组成及其数量特征, 对群落类型及其结构特征进行了统计和分析。主要结果: (1)在调查样地内, 共有维管束植物163种, 隶属于58科131属; (2)植物群落区系分布类型有12种, 以热带成分和中国特有种为主, 热带成分占优势; (3)群落内乔木和灌木植物最多, 占62.58%, 其次是多年生草本植物; (4)按照建群种和生活型, 可将18组植被样方数据划分为3个群系17个群落类型; (5)年龄结构不合理, 铁坚油杉种群结构呈衰退趋势, 自然居群已成为小种群。如果铁坚油杉群落没有足够的幼苗进行更新和补充, 铁坚油杉将退出当前的群落。     

黄土高原腹地人工林下草本层群落构建机制

群落构建机制是生态学研究的核心论题。生态位理论和中性理论是阐明群落构建的两种主要理论, 但这两种理论分别强调的环境过滤和扩散限制对群落构建的影响尚存争议。该研究以黄土高原人工林下草本层群落为研究对象, 将群落物种组成数据与地理空间、气候、地形以及生物因子相结合, 运用随机森林模型(RF)和基于距离矩阵的多元回归方法(MRM), 探究了各个因子的重要性, 并通过邻体主坐标矩阵(PCNM)和基于距离的冗余分析(db-RDA)分别筛选显著的空间结构和环境因子, 最后结合筛选出的PCNM特征值和环境变量进行变差分解。研究结果显示: 1)林下草本层群落组成相似性随地理距离和生境差异的增加而减小。2)地理距离与生境差异共同解释了群落组成相似性变化的47.8%。其中, 空间因子和环境因子的独立解释率分别为14.1%和9.8%, 两者的联合解释率为23.9%。3)地理距离和年降水量是引起研究区内物种组成变化的关键因子, 且地理距离的重要性大于年降水量。在黄土高原腹地, 扩散限制与环境过滤共同主导了人工林下草本层群落的构建过程。     

模拟氮沉降对北京东灵山辽东栎林树木生长的影响

传统的元素限制模型认为氮是温带森林生长的限制元素, 不过该结论更多是从地上生物量以及群落水平进行阐述, 忽视了不同物种以及不同径级树木对外源氮的响应差异。辽东栎(Quercus wutaishanica)林是华北地区常见的森林类型, 该研究以北京东灵山辽东栎林为研究对象, 通过设置3个氮添加水平的实验, 即对照CK (0 kg·hm ^-2·a ^-1), N50 (50 kg·hm ^-2·a ^-1)和N100 (100 kg·hm ^-2·a ^-1), 模拟氮沉降对群落和物种水平以及不同径级树木生长的影响。经过7年氮添加, 实验结果显示: 物种水平上, 氮添加明显促进了优势树种辽东栎的生长; 群落水平上, 树木生长随氮浓度增加有不断上升趋势, 但统计学差异不显著; 氮添加显著抑制了辽东栎以及群落内小径级(3-10 cm)树木生长, 中(10-20 cm)、大径级(>20 cm)树木生长随氮沉降水平增加呈上升趋势, 但统计学差异不显著。表明氮是辽东栎以及温带森林树木生长的限制元素; 不同径级的辽东栎和群落内其他植物对氮添加响应不一致, 氮添加抑制了小径级树木生长, 中、大径级树木生长对氮添加响应不明显。     

Community characteristics and spatial distribution of dominant tree species in a deciduous broad-leaved forest of Muzhaling,Henan, China

Aims The objective of this paper is to quantify the species composition and spatial distribution pattern in a deciduous broad-leaved forest in temperate to subtropical ecological transition zone.
Methods In this study, a 3-hm² forest was selected in the temperate to subtropical ecological transition zone to analyze the community species composition, structure of diameter at breast height, community classification and spatial distribution pattern of dominant tree species.
Important findings Our results showed that in the plot there were 85 species, 52 genera and 31 families, mainly composed of Betulaceae, Celastraceae, Caprifoliaceae, Salicaceae and Aceraceae. Quercus aliena var. acuteserrata and Pinus armandii are dominant species of the community tree layer. The rare species and occasional species accounted for 20.0% and 28.24% of total species respectively. Size distribution of all species showed an invert J-shape, which indicates that the community is in a stable and normal growth status. Using multiple regression trees, the community in this plot can be divided into four categories: 1) Quercus aliena var. acuteserrata + Pinus armandii + Litsea tsinlingensis + Cerasus clarofolia + Lindera obtusiloba; 2) Quercus aliena var. acuteserrata + Salix chaenomeloides + Sorbus hupehensis; 3) Quercus aliena var. acuteserrata + Ailanthus altissima + Cerasus clarofolia + Litsea tsinlingensis; 4) Quercus aliena var. acuteserrata + Fraxinus chinensis + Litsea tsinlingensis + Philadelphus incanus. Under the completely random distribution model, the main species in the plot display clustered distributions, with the different species occurring in different habitat types, showing obvious terrain habitat preferences. However, under the heterogeneous Poisson distribution model, these species at different scales are distributed randomly or regularly. This study helps to understand the plant community species composition of the Muzhaling World Geopark, community structure and community distribution. The results show that the terrain habitat heterogeneity is an important factor influencing the spatial distribution of the species. The present work improves the understanding of plant community in Muzhaling World Geopark, and provides technical reference for biodiversity conservation and forest management of this area.     

金华北山南坡主要植被类型的群落特征

浙江省金华北山地处中亚热带北部, 在植被区划上属于中亚热带常绿阔叶林北部亚地带。该区植被是遭砍伐后恢复的次生林, 目前正处于快速的正向演替进程中, 这为研究常绿阔叶林植物群落动态演替机制及受损生态系统的恢复提供了平台。为进一步了解金华北山地区主要植被类型的群落特征, 该文以国际上通用的大样地调查方法, 采用固定样方对其南坡主要植物群落进行了调查, 其中森林样方面积30 m × 30 m, 灌丛样方面积为20 m × 10 m、30 m × 10 m。调查群落物种组成及其数量特征, 记录群落生境信息, 计算木本植物重要值, 分析群落的类型及特征, 并制作每个样方主要木本植物的空间分布图。论文提供了24组详细的群落样方数据(包括21个森林样方和3个灌丛样方), 含有11个群系。     

Key characteristics for facilitating Leucaena leucocephala to successfully invade pioneer communities of tropical rain forests

Aims Due to fast-growing and high drought stress tolerance, Leucaena leucocephala has been widely used for afforestation in degraded tropical forests worldwide, but it is also a global invasive exotic species. Studies have shown that fast-growing can help L. leucocephala successfully invade subtropical forests. In this study, we aimed to investigate whether fast-growing and high drought stress tolerance can help L. leucocephala invade tropical rain forests.Methods The pioneer community of tropical rain forest which had been invaded by L. leucocephala in the Baopoling Mountain, Sanya, China was the research object. Through the t-test, we compared the differences in key functional traits that were related to growth rate (photosynthesis rate, stomatal conductance and transpiration rate) and drought stress tolerance (leaf turgor loss point) in both wet and dry seasons between L. leucocephala and eight dominant native species of pioneer community of tropical rain forest. And the principal component analysis (PCA) was used to investigate whether these functional traits can best discriminate between Leucaena leucocephala and the eight dominant native species.Important findings Leucaena leucocephala could be invariably growing fast (photosynthesis rate, stomatal conductance and transpiration rate much higher than native species) from wet to dry seasons and had higher drought stress tolerance (leaf turgor loss point much lower than native species) in the dry season. The results of PCA showed that these functional traits could significantly discriminate between L. leucocephala and the eight dominant native species. Therefore, invariable fast-growing from wet to dry season and high drought stress tolerance in the dry season make L. leucocephala successfully invade pioneer communities of tropical rain forests. In the future, these functional traits can be used to select many native species to perform biological control of L. leucocephala in other tropical forests.