中亚热带杉木人工林和米槠次生林凋落物添加与去除对土壤呼吸的影响

在未来大气CO₂浓度升高的背景下, 植被净初级生产力的增加将促使森林土壤碳输入增多。凋落物是土壤碳库的重要来源, 对土壤呼吸会产生重要影响。为了模拟植物净初级生产力提高、凋落物产量增加情景下凋落物对土壤呼吸和土壤碳库的影响, 2013年1月到2014年12月, 在福建省三明市陈大镇国有林场, 在杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林和米槠(Castanopsis carlesii)次生林, 通过设置去除凋落物、添加凋落物和对照(保留凋落物, 不做任何处理)处理, 研究了土壤呼吸和土壤碳库的动态变化。研究发现: 土壤含水量在10%-25%范围内, 土壤呼吸温度敏感性指数(Q₁₀)随着土壤含水量的增加呈递增趋势, 当含水量<10%时, 由于干旱胁迫打破了土壤呼吸与温度之间的耦合, 改变了Q₁₀值, 使得Q₁₀值小于1。土壤呼吸与凋落物输入量呈显著的线性正相关关系, 杉木人工林对照和添加凋落物处理及米槠次生林对照处理, 土壤呼吸与2个月前的凋落物输入量相关性最好。而米槠次生林添加凋落物处理, 土壤呼吸与当月的凋落物输入量相关性最好, 不同林分凋落物呼吸对土壤呼吸的贡献率不同, 米槠次生林凋落物层呼吸年通量明显大于杉木人工林, 分别占各林分土壤总呼吸的34.4%和15.1%, 添加凋落物后, 杉木人工林和米槠次生林的土壤呼吸速率增加, 但添加凋落物处理的土壤呼吸年通量与对照的差值小于年凋落物输入量。因此, 在未来全球CO₂升高背景下, 植被碳储量的增加、凋落物增加并没有引起土壤呼吸成倍增加, 更有利于中亚热带地区土壤碳吸存。     

森林砍伐对苦槠种群遗传结构的影响

人类活动严重干扰着自然生态系统,其中砍伐是对森林生态系统最常见的干扰之一,它导致森林退化,植物种群变小,甚至灭绝,遗传多样性也随之下降。当被破坏的森林未被转换性利用时,则会逐渐恢复,但由于瓶颈效应,恢复起来的生态系统中植物种群的遗传结构可能会改变。恢复种群遗传组成的改变一方面与干扰的强度、频度和持续时间有关,另一方面,也受植物生活史特点的深刻影响。然而,我国对于砍伐后恢复起来的森林生态系统中生物多样性的改变,尤其是遗传多样性的改变的研究并不多见。研究在浙江省宁波市天童国家森林公园及周边地区选择了5个苦槠种群,采用SSR微卫星标记来分析砍伐对苦槠种群遗传结构的影响。5对多态SSR引物共得到了29个等位基因。种群内维持了较高的遗传多样性,种群间遗传分化程度较低,基因流达8．68。恢复林和成熟林种群的遗传多样性相差不大,以阿育王寺地区恢复种群的最高;表明砍伐对于苦槠种群遗传多样性的影响不大,这与苦槠较强的萌条能力有关。尽管如此,在恢复种群中观察到近期的种群瓶颈,显示出砍伐对种群遗传组成的影响;而在一个成熟林中也观察到种群瓶颈,这是因片断化导致种群变小之故。植被保存最好的天童国家森林公园内苦槠种群的遗传多样性却较低,这可能与成熟林中苦槠优势度较低有关。     

Glacial bottleneck and postglacial recolonization of a seed parasitic weevil, Curculio hilgendorfi, inferred from mitochondrial DNA variation

Climatic changes during glacial periods have had a major influence on the recent evolutionary history of living organisms, even in the warm temperate zone. We investigated phylogeographical patterns of a weevil Curculio hilgendorfi (Curculionidae), a host-specific seed predator of Castanopsis (Fagaceae) growing in the broadleaved evergreen forests in Japan. We examined 2709 bp of mitochondrial DNA for 204 individuals collected from 62 populations of the weevil. Four major haplogroups were detected, in southwestern and northeastern parts of the main islands and in central and southern parts of the Ryukyu Islands. The demographic population expansion was detected for the two groups in the main islands but not for the Ryukyu groups. The beginning time of the expansion was dated to 39 000–59 000 years ago, which is consistent with the end of the last glacial period. Our data also demonstrated that the southwestern population of the main islands has experienced a more severe bottleneck and more rapid population growth after glacial ages than the northeastern population. At least three refugial areas in the main islands were likely to have existed during the last glacial periods, one of which had not previously been recognized by analyses of intraspecific chloroplast DNA variation of several plant species growing in the broadleaved evergreen forests. Our results represent the first phylogeographical and population demographic analysis of an insect species associated with the broadleaved evergreen forests in Japan, and reveal more detailed postglacial history of the forests.     

格氏栲种群数量动态的谱分析研究

运用谱分析数学方法,研究分析格氏栲林格氏栲种群动态规律．结果表明：格氏栲种群数量动态的周期波动性是明显的,与格氏栲天然更新过程有关;不同生境、人为干扰均对辂氏栲种群数量动态的波动产生影响;格氏栲生长量的周期波动与其种群数量动态的周期波动特征基本一致,表明格氏栲种群数量动态呈周期波浪式发展,即表征格氏栲林优势种群的稳定性。     

古田山国家级自然保护区甜槠林优势种群生态位

采用样方法进行不同资源位群落调查,利用生态位宽度、生态位相似性比例和生态位重叠公式测试了古田山国家自然保护区甜槠林14个优势种群[甜槠(Castanopsis eyrei)、木荷(Schima superba)、马银花(Rhododendron ovatum)、檵木(Loropetalum chinensis)、麂角杜鹃(Rhododendron latoucheae)、虎皮楠(Daphniphyllum macropodum)、马尾松(Pinus massoniana)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、乌饭树(Vaccinium bracteatum)、石栎(Lithocarpus glaber)、赤楠(Syzygium buxifolium)、石楠(Photinia serrulata)、栲树(Castanopsis fargesii)、钩栗(Castanopsis tibetana)]的生态位.结果表明:甜槠和木荷的生态位宽度较大,其Bi、Ba分别为0.8703、0.8528和0.8446、0.7824;而石楠、栲树和钩栗的生态位宽度较小,其Bi、Ba分别为0.2956、0.1359,0.2953、0.1356和0.2684、0.1064.生态位宽度较大的物种之间的生态相似性比例较大,如甜槠与木荷、甜槠与马银花、木荷与马银花的生态相似性比例分别为0.7630、0.7252和0.6452;对生境需求有较大相似性的生态位宽度不同的物种其生态位相似比例也会较高,如木荷与马尾松生态位相似比为0.6866.生态位宽度较大的树种间生态位重叠较大,如甜槠、木荷、马银花等.甜槠林中生态位重叠值大于0.1的有39对,仅占21.4%,生态位重叠值不大,表明甜槠林中因利用相同的资源位而产生的种间竞争并不激烈,是一个稳定的森林群落.     

川西山地主要人工林种群根系生物量与生产力

采用标准地法,对四川西部山地主要人工林的根系进行了研究,结果表明(1)用D2H估测单株林木根系生物量的适合模型均以幂函数模型为最佳,所筛选统计模型的相关系数较高,在0.94～0.99之间;(2)根系总生物量大小排序为日本落叶松＞峨眉冷杉＞四川红杉＞川西云杉,分别为37.832、24.907、18.320t/hm2和15.982 t/hm2,各级根的生物量占总根量的比例各不相同;(3)根系生物量集中在分布土层0.00～40.00cm,川西云杉占97.88%,四川红杉占96.78%,峨眉冷杉占95.65%,日本落叶松占99.72%;尤其在0.00～20.00cm土层分布的根最多,分别占77.13%,77.13%,65.02%和80.66%;在0.00～20.00cm,20.00～40.00cm和40.00～60.00cm的各层根系生物量分配比例,川西云杉为34121,四川红杉为2461,峨眉冷杉为1571,日本落叶松为63141;(4)川西云杉、四川红杉、峨眉冷杉和日本落叶松人工林种群根系的生物量密度分别为10.782t/(hm2·m),8.230t/(hm2·m),14.546 t/(hm2·m)和13.211 t/(hm2·m);(5)川西云杉、四川红杉、峨眉冷杉和日本落叶松人工林种群根系生产力分别为0.57、0.83、0.71 t/(hm2·a)和1.64 t/(hm2·a).     

浙江天童山鼠类对栲树种子的捕食和扩散

在浙江天童山国家森林公园,研究了鼠类在常绿阔叶林、马尾松林和灌丛几种生境内对栲树（Castanopsis fargesii）种子的捕食和扩散的影响.结果表明,社鼠（Niviventer confucianus）和针毛鼠（N.fulvescens）是栲树种子的主要捕食者.种子在刚布下后的几天内消失的最快,随后其日消失率便逐渐降低,在不同生境中,其日消失率也有所不同,在灌丛中日消失率最高（7.54%）,其次是马尾松林（7.29%）,而常绿阔叶林中3条样带的日消失率较低.在损失的种子中,各种种子命运所占比例在样带中存在着差异,灌丛中失踪的种子比例最高,占97.77%,而样带2的则最低,只占8.91%.这与不同样带中的植被组成密切相关.同时,鼠类对栲树种子扩散的距离比较近,观察到的最远扩散距离为12.7 m.     

米槠与杉木细根凋落物是否在自身群落中分解得更快?

本研究应用网袋法对福建省万木林自然保护区米槠（Castanopsis carlesii）、杉木（Cunninghamia lanceolata）细根在米槠林群落和杉木林群落交叉分解进行了为期2年的研究。结果表明,0-1mm、1-2mm米槠细根在米槠群落比在杉木群落分解速率快,而相同径级杉木细根在两群落分解差异较大。0—1mm杉木细根在杉木群落的分解速率高于米槠群落,而1—2mm杉木细根在杉木群落的分解速率只及米槠群落的48％。米槠、杉木细根在两群落分解的差异表明,群落立地条件对细根分解存在较大的影响。     

不同来源可溶性有机物对亚热带森林土壤CO2排放的影响

采用室内培养法, 比较分析了亚热带地区杉木(Cunninghamia lanceolata)和米槠(Castanopsis carlesii)鲜叶及凋落叶浸提得到的可溶性有机物(dissolved organic matter, DOM)组成和化学性质差异对土壤CO₂排放的影响。结果表明: 添加不同来源的DOM后, 土壤CO₂瞬时排放速率在培养第1天内均显著高于对照(添加去离子水) (p < 0.05), 分别比对照增加了91.5% (添加杉木鲜叶DOM)、12.8% (添加米槠鲜叶DOM)、61.0% (添加杉木凋落叶DOM)和113.3% (添加米槠凋落叶DOM), 但培养5天后, 分别下降到对照的24.1%、8.3%、14.6%和13.2%, 随后逐渐趋于平稳。单次添加外源DOM到土壤中, 引起土壤CO₂排放速率增加的强度较大, 但持续时间短暂。培养31天时, 添加不同来源的DOM均对土壤CO₂累积排放量具有显著影响(p < 0.05), 而在培养59天时, 添加杉木鲜叶和凋落叶DOM的土壤CO₂累积排放量均显著高于添加米槠鲜叶和凋落叶DOM的土壤CO₂累积排放量, 但添加相同树种鲜叶与凋落叶DOM的土壤CO₂累积排放量之间差异不显著。培养结束后, 添加杉木鲜叶DOM和杉木凋落叶DOM后增加的土壤碳排放量, 分别是外源添加可溶性有机碳量的1.76倍和2.56倍, 而添加米槠鲜叶DOM和米槠凋落叶DOM后增加的土壤碳排放量只占外源添加可溶性有机碳量的22.5%和50.0%, 表明单次添加不同来源的DOM对土壤总有机碳库的影响是不一致的。