神农架国家公园体制试点特色与建议

神农架完好保留了我国北亚热带山地丰富独特的物种多样性和生态系统类型及其生物生态学过程,是公认的全球生物多样性保护关键地区,也是具有地理标志意义的最重要的国家生态安全屏障区之一。神农架自然地域总面积12,837.42km2,其中,湖北省有11,050.60km2,占总面积的86.1%;重庆市有1,498.23km2,占11.7%;陕西省有288.59 km2,占2.2%。海拔1,000m以下的区域有4,618.91 km2,占总面积的36.0%;1,000–1,500m有6,945.75 km2,占54.1%;2,000–3,000 m有1,271.88 km2,占9.9%;3,000m以上仅有0.88km2(徐文婷等,2019)。     

重度砍伐后极小种群野生植物崖柏群落结构动态

砍伐导致濒危植物种群个体数量减少, 群落结构改变, 加剧物种灭绝风险。崖柏(Thuja sutchuenensis)为典型极小种群野生植物, 森林砍伐是导致其种群数量急剧下降的主要原因。但是, 到目前为止, 有关崖柏种群及其群落对砍伐的响应鲜有报道。本研究以重度砍伐后的崖柏群落为研究对象, 基于对崖柏群落固定样地的调查和两次复查, 对比分析了伐后崖柏种群径级结构、种群生存力、物种多样性及其群落结构动态等特征。结果表明: 崖柏残存群落伐后13年崖柏种群个体数量增加了22.58%, 其中幼苗幼树占85.71%, 而崖柏种群生存率下降25.43%, 种群死亡密度和危险率分别增加了24.12%和28.62%。崖柏群落物种丰富度和Shannon-Wiener指数分别增加96.43%和33.35%。研究结果表明, 砍伐使崖柏种群生存力及其在群落中的优势度持续下降, 崖柏占优势的针阔混交林有向阔叶林演替的趋势, 崖柏种群受到严重威胁, 亟需采取紧急保护措施。     

神农架植物物种空间周转的驱动因素

揭示区域物种组成随环境梯度的变化规律, 掌握物种多样性的周转过程及其与环境的耦合关系, 是理解物种多样性形成的生态过程的核心, 也是生物多样性保护和保护地网络构建的科学基础。神农架是众多古老、孑遗和特有植物的关键栖息地, 也是全球落叶木本植物最丰富的地区之一。然而, 我们对影响神农架植物物种周转并形成镶嵌格局的驱动因素知之甚少。本研究基于对神农架长期系统的植物群落物种调查数据, 通过广义相异模型(GDM)和偏回归分析等方法, 分析了气候差异、地理距离、人为干扰等因素对神农架植物物种周转的驱动效应。结果表明, 随着年均温(MAT)、≥ 0℃积温、≥ 10℃积温差异和地理距离增大, 植物β多样性显著增加, 而年均降水量(MAP)、距离道路距离及森林破碎化等人为干扰因素对植物β多样性无显著影响。地理距离、气候差异和人为干扰分别解释了物种相异性变异的28.75%、34.56%和12.55%, 其交互作用解释了变异的8.52%。地理距离、气候差异和人为干扰共同解释了物种相异性变异的43.47%。综上, 地理距离和温度分异是驱动神农架植物物种空间周转过程的关键因素。保护海拔梯度上植被的垂直带谱及复杂多样的地貌异质性, 是维持神农架物种周转生态过程的关键, 也是神农架国家公园建设乃至鄂西北保护地网络构建应关注的重点。     

神农架海拔梯度上4种典型森林的土壤呼吸组分及其对温度的敏感性

量化森林土壤呼吸及其组分对温度的响应对准确评估未来气候变化背景下陆地生态系统的碳平衡极其重要。该文通过对神农架海拔梯度上常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林以及亚高山针叶林4种典型森林土壤呼吸的研究发现: 4种森林类型的年平均土壤呼吸速率和年平均异养呼吸速率分别为1.63、1.79、1.74、1.35 μmol CO₂·m^-2·s^-1和1.13、1.12、1.12、0.80 μmol CO₂·m^-2·s^-1。该地区的土壤呼吸及其组分呈现出明显的季节动态, 夏季最高, 冬季最低。4种森林类型中, 阔叶林的土壤呼吸显著高于针叶林, 但阔叶林之间的土壤呼吸差异不显著。土壤温度是影响土壤呼吸及其组分的主要因素, 二者呈显著的指数关系; 土壤含水量与土壤呼吸之间没有显著的相关关系。4种典型森林土壤呼吸的Q₁₀值分别为2.38、2.68、2.99和4.24, 随海拔的升高土壤呼吸对温度的敏感性增强, Q₁₀值随海拔的升高而增加。     

神农架不同海拔典型森林凋落物的分解特征

采用凋落物分解袋法,研究了神农架不同海拔3种典型森林凋落物的分解动态.结果表明: 依据分解速率,常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林和落叶阔叶林3种典型森林凋落物的分解过程明显分为两个阶段,前期(0～360 d)凋落物的质量损失率为后期(361～720 d)的2.62～4.08倍,前期的分解速率分别为后期的2.71、1.72和2.69倍.凋落物分解95%所需的时间分别为3.84、4.54和4.16 a.分解后期凋落物的分解速率与C/N及N、半纤维素、纤维素、木质素含量均呈显著相关关系.
     

三峡库区不同植被类型土壤养分特征

通过三峡库区8个植被类型370个样地的群落调查和土壤分析,研究了不同植被类型、土壤类型、海拔对表层土壤有机质及全氮、速效磷、速效钾含量的影响.结果表明:(1)三峡库区不同植被类型土壤有机质、全氮平均含量规律为阔叶林＞竹林＞针叶林＞灌丛＞草丛,森林土壤有机质及全氮平均含量丰富;速效磷平均含量表现为草丛＞落叶阔叶林＞灌丛＞暖性针叶林＞常绿落叶阔叶混交林＞温性针叶林＞竹林＞常绿阔叶林,草丛与其他植被类型差异显著;速效钾平均含量表现为常绿落叶阔叶混交林＞落叶阔叶林＞灌丛＞针叶林＞竹林＞草丛＞常绿阔叶林,竹林、草丛、常绿阔叶林与常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、灌丛、针叶林差异显著.(2)不同土壤类型养分含量差异显著,黄棕壤中有机质、全氮含量高,分别为6.83%、0.44%,紫色土中速效磷含量高,达到54.24mg/kg.(3)随海拔升高,有机质、全氮含量呈明显增加趋势,速效磷、速效钾含量变化趋势不明显.     

神农架世界自然遗产地种子植物科属的古老性

为了研究神农架世界自然遗产地的种子植物区系特征,基于Phylomatic建立时间树并综合多学科证据,探讨了该区系种子植物科属起源的时间特征。结果发现,神农架世界自然遗产地裸子植物占中国华中山地分布中心属和种的67%和74%,是中国裸子植物分布中心之一;被子植物科的基部类群科占中国的85%;种子植物单型科（仅含1属1种）占中国的42%;拥有中国特有属56属,占中国特有属总数的23%,很多为古老特有属;神农架世界自然遗产地还分布有中国超过50%的东亚-北美间断分布属。这些事实表明神农架世界自然遗产地种子植物区系起源古老,且有连续的传代线,是神农架世界自然遗产地突出普遍价值的重要体现。     

神农架主要森林土壤CH4、CO2和N2O排放对降水减少的响应

研究降水格局改变后森林土壤温室气体排放格局,可为森林温室气体排放清单制定提供科学依据。以神农架典型森林类型常绿落叶阔叶混交林和2种人工林马尾松和杉木林为研究对象,研究了降水格局改变后,其土壤CH_4吸收、CO_2和N_2O的排放格局和可能机制。结果表明:常绿落叶阔叶混交林吸收CH_4通量为(-36.79±13.99)μg Cm~(-2)h~(-1),显著大于马尾松和杉木两种人工林的CH_4吸收通量,其吸收通量分别为(-14.10±3.38)μg Cm~(-2)h~(-1)和(-7.75±2.80)μg Cm~(-2)h~(-1)。马尾松和杉木两种人工林CO_2排放通量分别为(107.03±12.11)μg Cm~(-2)h~(-1)和(80.82±10.29)μg Cm~(-2)h~(-1),显著大于常绿落叶阔叶混交林(71.27±10.59)μg Cm~(-2)h~(-1)。常绿落叶阔叶混交林N_2O排放通量为(8.88±6.75)μg Nm~(-2)h~(-1),显著大于杉木人工林(5.93±2.79)μg Nm~(-2)h~(-1)和马尾松人工林(1.64±1.02)μg Nm~(-2)h~(-1)。分析3种森林土壤CH_4吸收量与其环境因子之间的关系发现,常绿落叶阔叶混交林的CH_4吸收通量与其土壤温度呈现显著的指数负相关关系(P0.01)。常绿落叶阔叶混交林、马尾松林和杉木林的土壤CO_2排放通量与其空气温度和土壤温度之间均呈现显著的指数正相关关系(P0.01)。常绿落叶阔叶混交林和马尾松林土壤N_2O排放通量与空气温度之间均呈现显著的指数正相关关系(P0.01),而马尾松林与土壤温度之间呈显著正相关(P0.05),与土壤湿度之间均无显著相关。降水减半后,减少降水对常绿落叶阔叶混交林和马尾松林土壤CH_4吸收通量均具有明显的促进作用,但对杉木林土壤CH_4吸收量具有抑制作用,对常绿落叶阔叶混交林和杉木林土壤CO_2平均排放通量均具有明显的促进作用,而对马尾松林土壤CO_2平均排放通量明显抑制作用,对常绿落叶阔叶混交林、马尾松和杉木林土壤N_2O排放量具有明显的抑制作用。     

汶川地震对大熊猫栖息地的影响与恢复对策

 大熊猫是生物多样性保护的旗舰种, 保护大熊猫及其栖息地是保护生物多样性和生态系统功能完整性与稳定性的重要保障体现。汶川地震灾区位于大熊猫重点分布区岷山-邛崃山, 地震及其次生灾害导致该区27个大熊猫自然保护区不同程度受损, 8.3%的大熊猫栖息地因地震而被破坏。地震及其次生灾害对大熊猫栖息地的影响主要表现在: 1) 地震埋没和砸毁大熊猫赖以生存的主食竹, 地震可能诱发主食竹开花, 威胁到大熊猫的健康和食物安全; 2) 地震及其诱发的土壤和山石运动显著影响森林的动态特征, 森林大面积丧失或质量下降; 3) 地震改变大熊猫栖息地生境特征, 大熊猫个体交流的廊道阻断, 形成“生殖孤岛”, 遗传多样性降低, 栖息地破碎化进程加快。应对震后大熊猫栖息地恢复的主要对策有: 1) 重新评估震后大熊猫栖息地质量, 并重新规划现有大熊猫保护区群的布局; 2) 应用地理信息系统、遥感及数学模型等手段与野外实地实证研究相结合的方法, 全面查清震后大熊猫栖息地主食竹资源状况及分布规律并及时监测其动态, 复壮更新大熊猫主食竹; 3) 利用天然植被自然恢复和人工重建等措施恢复因地震而退化或丧失的大熊猫栖息地。     

我国中东部不同气候带成熟林凋落物生产和分解及其与环境因子的关系

在大尺度气候梯度上研究森林凋落物生产分解与气候因子的关系,对于了解森林生态系统碳循环有着重要的作用.在寒温带的黑龙江呼中、温带的吉林长白山、暖温带的北京东灵山、北亚热带的湖北神农架、中亚热带的四川都江堰和浙江古田山,选择典型地带性成熟林,设置72个样地.观测和研究各地点森林凋落物的产量、凋落动态和分解速率,分析三者与环境因子之间的关系,结果表明:不同气候带森林生态系统凋落物年产量为亚热带森林＞暖温带森林＞温带森林＞寒温带森林.随纬度的增加,凋落物产量逐渐减少,凋落物产量与森林类型极显著相关,与年均温显著相关,而与年均降水关系不显著.凋落物生产动态表现为亚热带地区3个类型森林生态系统为双峰型,暖温带、温带、寒温带3个类型森林生态系统为单峰型.凋落物分解速率k表现出了与凋落物产量相似的变化趋势,即随着纬度的增加,分解速率k值逐渐降低,分解速率与年均温极显著相关,与年均降水显著相关.