鼎湖山森林生态系统演替过程中的能量生态特征

以时空替代的方法,将灌草丛、针叶林、针阔叶混交林和季风常绿阔叶林等４个处于同一空间下的群落当作同一样落演替进程中的４个阶段,研究了鼎湖山南亚热带森林演替过程中的能量生态特征。结果表明,鼎湖山南亚热带森林群落演替过程中,其垂直层次、叶面积指数、冠层对太阳辐射能的截获量、叶生物量、总生物量、总初级生产力、总呼吸量、净初级生产力、枯树木现存量和年输入量、昆虫啃食量、群落的能量现存量等随演替的进程而增加,     

粤西南亚热带森林演替过程中的生物量与净第一性生产力动态

以粤西黑石顶自然保护区为对象,探讨了南亚热带森林群落演替系列上3个主要演替阶段的代表类型：针叶林(马尾松群落)、针阔混交林(马尾松+吊皮椎+木荷+枫香群落)、南亚热带常绿阔叶林(粘木+小叶胭脂+光叶红豆+黄果厚壳桂群落)的生物量和净第一性生产力及其分配规律。结果表明,针叶林生物量为246．697t·hm^-2,净第一性生产力为14．715t·hm^-2·yr^-1;针阔混交林生物量为287．367t·hm^-2,净第一性生产力为17．179t·hm^-2·yr^-1;常绿阔叶林生物量为357．976t·hm^-2,净第一性生产力为18．730t·hm^-2·yr^-1,可见黑石顶自然保护区南亚热带3种森林群落的发展阶段已比较接近,即针叶林、针阔混交林较为成熟,常绿阔叶林相对年轻,在不受或低度外界干扰的情况下,随着森林群落的正向演替,其生物量和净第一性生产力均呈增加趋势。     

黑龙江省东部山区森林植物物种多样性的研究

通过对黑龙江省东部山区原始阔叶红松林和次生林物种多样性的比较研究,结合定量化的群落动态和环境梯度,分析论证了演替阶段、环境梯度、生长状况及干扰与物种多样性的相关关系。结论如下：次生林物种多样性高于原始阔叶红松林,但均匀度较原始林小;物种多样性较高的群落其森林生产力中等,森林生产力较大的群落其物种多样性小;中度干扰的群落,其物种多样性较高,而重度和轻度干扰的群落,其多样性低;物种多样性指数从演替初期到中期不断增加,到演替后期逐渐下降。     

小兴空安岭南坡红松林动态模拟

用林窗模型研究了小兴安岭南坡红松针阔混交林长期动态变化过程。通过有效性检验证明所得模型能够合理地预测森林的组成、结构和动态。以经营数据估计模型的参数后，运行模型模拟１２个树种６００ａ的演替动态，结果表明次生裸地的森林在几个世纪后能恢复到以红松为主的针叶树占优势群落，演替呈现为树种组成差别很大的３个阶段：第１个阶段为０到７０ａ，这时阳性先锋树种在群落中占据优势，无论树种组成、生物量，生产力，阳性树种     

森林次生演替和土壤层次对微生物群落结构的影响

森林次生演替与生态系统结构和功能的动态变化密切相关。大多数研究主要关注植物群落以及土壤有机碳(SOC)的变化,然而土壤微生物群落如何响应森林次生演替还需要进一步探究。本研究以长白山森林次生演替序列(20、80、120、200和≥300年)和两个土壤层次为对象,采用磷脂脂肪酸微生物标志物,探究温带森林次生演替过程中地下微生物群落结构变化。森林次生演替改变了土壤微生物群落结构,主要归因于某些特定微生物类群的变化,演替前期革兰氏阴性菌和腐生真菌占主导,而在演替后期革兰氏阳性菌和丛枝菌根真菌占主导。另外,土壤有机质数量和质量差异是影响微生物群落结构和生物量的主要环境因素。森林演替前期和中期增加的SOC含量促进了微生物生物量,而演替后期增加的难分解芳香族有机组分抑制了微生物生物量合成。土壤层次间理化性质的差异导致微生物群落变化,有机质层高的SOC以及氮含量导致更多微生物生物量的合成。微生物群落在时间和空间尺度的变化及其驱动因素反映了生态系统结构和功能对环境变化的响应。     

鼎湖山厚壳桂群落演替过程的组成和结构动态

森林群落的演替是以群落结构的变化为表现特征的。本项研究系统地研究鼎湖山森林群落的不同演替阶段的代表性群落在群落演替过程中的群落结构动态。本文以永久样地１２年的前后调查为基础,并比较１９５５年的调查结果,研究了鼎湖山地带性植被季风常绿阔叶林厚壳桂群落在演替过程中的结构动态。结果表明该群落在演替过程中,其种类结构没有大的变化,但优势种群的个体数量有一定的变化。阳生性的类群更趋于衰亡,中生性类群更趋壮大。在群落的组成结构上,其物种多样性指数较为稳定,而生态优势度指数略微下降和群落均匀度指标略微增加,反映了该群落作为接近地带性气候顶极类型的相对稳定的特征。     

森林次生演替和土壤层次对微生物群落结构的影响

森林次生演替与生态系统结构和功能的动态变化密切相关。大多数研究主要关注植物群落以及土壤有机碳(SOC)的变化,然而土壤微生物群落如何响应森林次生演替还需要进一步探究。本研究以长白山森林次生演替序列(20、80、120、200和≥300年)和两个土壤层次为对象,采用磷脂脂肪酸微生物标志物,探究温带森林次生演替过程中地下微生物群落结构变化。森林次生演替改变了土壤微生物群落结构,主要归因于某些特定微生物类群的变化,演替前期革兰氏阴性菌和腐生真菌占主导,而在演替后期革兰氏阳性菌和丛枝菌根真菌占主导。另外,土壤有机质数量和质量差异是影响微生物群落结构和生物量的主要环境因素。森林演替前期和中期增加的SOC含量促进了微生物生物量,而演替后期增加的难分解芳香族有机组分抑制了微生物生物量合成。土壤层次间理化性质的差异导致微生物群落变化,有机质层高的SOC以及氮含量导致更多微生物生物量的合成。微生物群落在时间和空间尺度的变化及其驱动因素反映了生态系统结构和功能对环境变化的响应。     

科尔沁沙地恢复演替进程中群落物种多样性与地上生物量的关系

生物多样性与生产力的关系是当前生态学中研究的重点之一,以科尔沁沙地为研究对象,研究了沙地植被恢复演替进程中物种多样性与地上生物量的关系。结果表明:(1)科尔沁沙地植被恢复演替过程中,物种数量逐渐增加,从流动沙丘的6种到固定沙丘的30种,增加了4倍。一年生草本植物在各群落中占绝对优势,但随着演替的进行,生活型呈现多样化,多年生植物种类明显增加。藜科植物在流动沙丘阶段优势度明显,之后逐渐下降;禾本科植物的种数和优势度逐渐增加,在群落中的地位逐渐增强。多重比较表明,群落的地上生物量存在显著差异(F=18.926,n=360,P0.001),从流动沙丘到固定沙丘(3个恢复阶段的均值计算)地上生物量增加了580%。(2)随着演替的进行,群落Simpson指数、Shannon-winner指数和均匀度指数均呈现增加的趋势。(3)回归分析显示,群落物种多样性和生物量之间存在显著的负二次函数关系即单峰型函数关系,表明中等生产力水平物种多样性较高。     

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。     

基于FORET模型的北亚热带次生林抚育效果

提升森林的生态服务功能已经成为当前生态文明建设中森林经营的重要目标。本文以江苏省溧水林场4种典型北亚热带次生森林群落为研究对象,利用FORET模型分别对自然状态下与人工抚育条件下的森林动态过程开展模拟研究。通过比较实施抚育措施前后物种重要值和群落生物量的变化,对不同森林抚育措施的效果进行评价。模型模拟结果显示,对于组成接近地带性植被的麻栎(Quercus acutissima)+栓皮栎(Q.variabilis)群落,常用抚育措施下森林群落组成结构的变化与其自然演替相比并无明显差异;而对于处于演替早期阶段的马尾松(Pinus massoniana)+白栎(Q.fabri)群落、冬青(Ilex chinensis)+马尾松群落和麻栎+马尾松群落,综合实施透光伐、补植和除伐等抚育措施有利于其向地带性植物群落的快速演替,同时可促进群落的生物量累积。本研究表明,林隙模型在森林经营辅助决策方面具有潜在的应用价值,可成为森林抚育效果定量评估的有用工具。     

Resorption of foliar nutrients in a regenerating southern Appalachian forest

Summary Leaves were sampled in a successional, southern Appalachian forest to estimate autumn foliar nutrient dynamics. Resorption of N and P in a successional forest equaled, or exceeded, resorption estimates for a more mature control forest. Foliar nutrient leaching was not sufficient to account for changes in autumn leaf N, P, Ca and Mg concentrations. The resorption process conserves nutrients by reducing nutrient losses from leaching and litter-fall, thereby closing the nutrient cycle in successional forests. We hypothesize that rapid recovery of primary productivity early in forest regeneration is the result of maximum nutrient resorption of limiting nutrients. Implications of these results for successional nutrient cycling theory are discussed.     

海南岛热带山地雨林天然次生林的功能群划分

热带林极高的物种丰富度使许多生态分析非常困难,把功能相似的物种划分为不同功能群,将为热带林的生态研究提供新的途径。以物种的7个功能特性因子(生长型、分布的海拔高度、分布的林型、木材密度、喜光性、演替地位和寿命)和9个林分结构因子(相对生物量、相对胸高断面积、相对树高、相对密度、相对频度、相对冠幅、相对更新数、相对死亡数和相对萌生数)为基础,应用数量化分析的方法,对海南岛典型的热带山地雨林天然次生林群落进行了功能群的划分。结果表明:(1)应用CCA分析林分结构因子时,可将山地雨林天然次生林的物种划分为6类功能群,它们的相对生物量、相对密度、相对频度、相对更新数、相对萌生数和相对死亡数等,随胸径和高度的增加而呈现有规律的变化;(2)应用CCA分析物种功能特性因子时,可将山地雨林天然次生林的物种划分为5类功能群,它们的功能特性都随演替过程而呈现有规律的变化;(3)在综合考虑两个不同角度CCA分析的基础上,最后将热带山地雨林天然次生林的物种共划分为11类功能群,它们能充分体现物种随胸径和高度结构的变化特点及其在演替过程中所处的阶段;(4)演替初期的灌木类功能群与各不同演替时期的乔木功能群共同分布于的中下层,但其大多处于死亡状态;(5)演替初期与演替中后期的乔木功能群则共同组成的主层林,但其死亡数量也较高。可见,海南岛热带山地雨林天然次生林目前正处不同功能群的激烈竞争阶段。     

Testing for changes in biomass dynamics in large‐scale forest datasets

Tropical forest responses to climate and atmospheric change are critical to the future of the global carbon budget. Recent studies have reported increases in estimated above‐ground biomass (EAGB) stocks, productivity, and mortality in old‐growth tropical forests. These increases could reflect a shift in forest functioning due to global change and/or long‐lasting recovery from past disturbance. We introduce a novel approach to disentangle the relative contributions of these mechanisms by decomposing changes in whole‐plot biomass fluxes into contributions from changes in the distribution of gap‐successional stages and changes in fluxes for a given stage. Using 30 years of forest dynamic data at Barro Colorado Island, Panama, we investigated temporal variation in EAGB fluxes as a function of initial EAGB (EAGB_i) in 10 × 10 m quadrats. Productivity and mortality fluxes both increased strongly with initial quadrat EAGB. The distribution of EAGB (and thus EAGB_i) across quadrats hardly varied over 30 years (and seven censuses). EAGB fluxes as a function of EAGB_i varied largely and significantly among census intervals, with notably higher productivity in 1985–1990 associated with recovery from the 1982–1983 El Niño event. Variation in whole‐plot fluxes among census intervals was explained overwhelmingly by variation in fluxes as a function of EAGB_i, with essentially no contribution from changes in EAGB_i distributions. The high observed temporal variation in productivity and mortality suggests that this forest is very sensitive to climate variability. There was no consistent long‐term trend in productivity, mortality, or biomass in this forest over 30 years, although the temporal variability in productivity and mortality was so strong that it could well mask a substantial trend. Accurate prediction of future tropical forest carbon budgets will require accounting for disturbance‐recovery dynamics and understanding temporal variability in productivity and mortality.     

What predicts the use by brook trout (Salvelinus fontinalis) of terrestrial invertebrate subsidies in headwater streams?

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Alteration of forest succession and carbon cycling under elevated CO2

Regenerating forests influence the global carbon (C) cycle, and understanding how climate change will affect patterns of regeneration and C storage is necessary to predict the rate of atmospheric carbon dioxide (CO₂) increase in future decades. While experimental elevation of CO₂ has revealed that young forests respond with increased productivity, there remains considerable uncertainty as to how the long‐term dynamics of forest regrowth are shaped by elevated CO₂ (eCO₂). Here, we use the mechanistic size‐ and age‐ structured Ecosystem Demography model to investigate the effects of CO₂ enrichment on forest regeneration, using data from the Duke Forest Free‐Air Carbon dioxide Enrichment (FACE) experiment, a forest chronosequence, and an eddy‐covariance tower for model parameterization and evaluation. We find that the dynamics of forest regeneration are accelerated, and stands consistently hit a variety of developmental benchmarks earlier under eCO₂. Because responses to eCO₂ varied by plant functional type, successional pathways, and mature forest composition differed under eCO₂, with mid‐ and late‐successional hardwood functional types experiencing greater increases in biomass compared to early‐successional functional types and the pine canopy. Over the simulation period, eCO₂ led to an increase in total ecosystem C storage of 9.7 Mg C ha^‐1. Model predictions of mature forest biomass and ecosystem–atmosphere exchange of CO₂ and H₂O were sensitive to assumptions about nitrogen limitation; both the magnitude and persistence of the ecosystem response to eCO₂ were reduced under N limitation. In summary, our simulations demonstrate that eCO₂ can result in a general acceleration of forest regeneration while altering the course of successional change and having a lasting impact on forest ecosystems.     

黄果厚壳桂种群生态学特征

通过对黄果厚壳桂的生态学特征研究表明,黄果厚壳桂是南亚热带季风绿阔叶林中地生性顶极群落中的优势种群,在南亚热带低山区域有广泛的分布,在森林群落演替的过程中,黄果厚壳桂是最早进入群落的中性性树种之一,其具有较高的光合速率和摄取营养物质的能力,一旦获得适应的生境,其生物量和第一生产力将在群落占较大比重．黄果厚壳桂种群为优势种组成的生态系统内小气候相对稳定,各生理,生态特性差异较小,黄果厚壳桂是地带性植     

浙江省松阳县黄山松种群的密度与生物量动态

 本文研究了浙江省松阳县关山源地区黄山松种群的密度与生物量动态以及它们之间的相互关系。黄山松是该地区森林演替中的先锋种群之一。在演替过程中,黄山松种群的动态可分成三个阶段。大约在黄山松种群入侵次生裸地的最初10年期间,种群的密度和生物量迅速增长(阶段Ⅰ)。此后,种群密度达到饱和,由于自疏作用出现以及其他阔叶树种的入侵,种群密度开始急剧下降,个体平均重量和种群生物量迅速增长(阶段Ⅱ),–3/2自疏定律适用于种群动态的此阶段。随着阔叶树种进入林冠层,虽然个体平均重量仍缓慢增长,黄山松种群的密度和种群生物量逐渐下降直至退出群落(阶段Ⅲ)。但在一些特殊生境中(如裸岩陡坡或山脊),黄山松种群可形成稳定的地形顶极群落,其种群密度、个体平均重量和种群生物量可长期维持相对稳定的状态。     

云南松林次生演替阶段土壤细菌群落的变化

土壤细菌多样性是维持森林生态系统功能的关键因子,森林演替是影响其动态变化的重要因素。研究云南松林不同演替阶段土壤细菌群落结构及其多样性的变化规律,有助于深入理解森林生态系统恢复过程的驱动机制。本研究以云南省永仁县皆伐后形成的针叶林、针阔混交林和常绿阔叶林为对象,基于Illumina Hiseq高通量测序技术,分析森林演替过程中土壤细菌群落组成、结构、多样性及其影响因子的变化。结果表明: 土壤细菌的种群分类单元、Ace指数、Chao1指数和Shannon指数均随着演替进行呈减少趋势,演替早期阶段土壤的细菌总数、菌群丰富度及复杂程度最高。不同演替阶段细菌群落结构存在显著差异,其中,针阔混交林的差异最大,变形菌门和酸杆菌门为各演替序列共有的优势类群,放线菌门、绿弯菌门和Patescibacteria是演替早期的优势类群,且随着演替进行呈现减少趋势;变形菌门和WPS-2相对多度随演替进行呈增加趋势。土壤pH和乔木层物种丰富度是驱动次生演替过程中土壤细菌群落组成变化的关键因子。随着演替的进行,土壤细菌多样性减少,群落组成差异加大。     

林火干扰对北方针叶林林下植被的影响

林下植被在北方针叶林植被群落中的物种多样性最高, 且具有较高的生物量周转率和地上部分净初级生产力, 对北方针叶林生态系统功能起着重要作用。火干扰是决定北方针叶林林下植被结构与功能的一个重要景观过程。该文综述了火干扰是如何通过与地形、火前林冠组成的交互作用而影响环境资源和林下植被的。最近的研究表明: 林下植被能够影响火后树木更新苗的定植、重建速率及森林演替轨迹; 林下植被还会通过影响元素的生物地球化学过程(凋落物降解和养分循环)影响林下环境资源的数量与异质性。因此, 研究火后初期北方针叶林林下植被的动态变化, 对于物种多样性保护和森林管理具有重要意义。