鼎湖山异龄马尾松针叶长度序列元素分布

利用植物体元素化学分析结果来诊断环境污染对森林健康影响和监测环境污染程度已成为诸多生态学家和环境学者广为采用的方法之一。该研究选择广东肇庆鼎湖山健康马尾松(Pinus massoniana)前年生针叶和当年生针叶为研究对象, 将相同年龄针叶分为叶尖、叶中、叶基等长3段, 分析了两种针叶全S、全P、K、Mg、Na、Ca、Al、Mn、Zn、Cu、Fe、Pb、Cr、Cd和Ni15种元素及相应Ca/Al值在叶尖、叶中部、叶基部和叶鞘的分布模式。结果表明: 前年生针叶元素平均值除全S、全P、K和Cd外, 其它元素浓度都高于当年生针叶, Ca/Al值则是当年生针叶小于前年生针叶, 表明当年生针叶受Al毒大于前年生针叶; 在针叶长度序列不同部位间, 元素分布不均匀, 全S、Na、Ca、Al和Mn在两种针叶长度序列上没有显著性差异, K、Mg、Zn、Fe、Cr、Cd、Ni和Ca/Al值差异均达显著水平, 而全P、Cu、Cd和Pb仅在前年生针叶不同部位间差异显著; 针叶Al浓度和Ca/Al值都表明马尾松已经处于严重Al毒胁迫下; 两种针叶各部位Fe、Zn和Cu浓度远超出该地区马尾松元素的背景值, 暗示马尾松针叶已受到严重重金属毒害; 马尾松叶鞘Fe、Cu、Zn、Pb、Cd、Ni和Cr含量显著高于针叶其它部位, 表明叶鞘能累积环境重金属, 可以作为马尾松在污染环境下遭受重金属危害指标加以利用, 是一种有广泛应用前景的生物指示物。该研究所采用的技术和方法对环境监测, 尤其是对利用生物化学方法评价环境污染对森林健康影响评价体系的完善和生物监测指标的利用具有指导意义, 可为今后评估相似环境污染地区森林健康和树木正常生长提供参考。     

南亚热带森林种群分布格局取样技术研究

森林群落中植物种群分布格局测定和分析的结果,密切依赖于野外取样的技术手段及资料的可靠性。本文通过鼎湖山自然保护区三个不同森林群落类型的取样,比较了随机样方、相邻格子样方、中心点四分法、最近相邻法和最近个体法在野外操作、数据整理以及种群分布格局测定分析中的效用,对各方法在南亚热带森林群落中进行种群分布格局研究中的适用性予以客观评价。研究表明,同一样地中不同取样方法和测定方法会导致不同结果。随机样方取样数据的测定结果受样方大小影响,而几种无样地方法在种类复杂的群落中,应用受到限制。相邻格子样方适用于各群落类型中种群分布格局的测定与分析。     

鼎湖山主要森林类型植物胸径生长对氮沉降增加的初期响应

在林地分别喷加0、50、100和150kgNhm^-2a^-1,研究鼎湖山马尾松林、马尾松荷木混交林和季风常绿阔叶林乔木层植物胸径生长(年增长率)对增施氮的响应。结果表明,不喷加N,马尾松林、混交林和阔叶林胸径年增长率分别为4.84％、4．09％和2．99％;外加氮对植物胸径生长的影响因森林类型和植物种而异。马尾松林和混交林,低氮处理(喷加50kgNhm^-2a^-1)没有对胸径生长产生明显影响,中氮处理(喷加100kgNhm^-2a^-1)则分别增加了77、8％和105．6％。外加氮处理均使阔叶林胸径年增长率下降,低氮、中氮和高氮处理(喷加150kgNhm^-2a^-1)分别比对照(不喷N)低36．8％、28．5％和41．0％。这表明外加氮处理促进马尾松生长,但抑制大多数阔叶树种生长。     

Species Abundance in a Forest Community in South China：A Case of Poisson Lognormal Distribution

Abstract: Case studies on Poisson lognormal distribution of species abundance have been rare, especially in forest communities. We propose a numerical method to fit the Poisson lognormal to the species abundance data at an evergreen mixed forest in the Dinghushan Biosphere Reserve, South China. Plants in the tree, shrub and herb layers in 25 quadrats of 20 m× 20 m, 5 m× 5 m, and 1 m× 1 m were surveyed. Results indicated that: (i) for each layer, the observed species abundance with a similarly small median, mode, and a variance larger than the mean was reverse J-shaped and followed well the zero-truncated Poisson lognormal; (ii) the coefficient of variation, skewness and kurtosis of abundance, and two Poisson lognormal parameters (& and μ) for shrub layer were closer to those for the herb layer than those for the tree layer; and (iii) from the tree to the shrub to the herb layer, the α and the coefficient of variation decreased, whereas diversity increased. We suggest that: (i) the species abundance distributions in the three layers reflects the overall community characteristics; (ii) the Poisson lognormal can describe the species abundance distribution in diverse communities with a few abundant species but many rare species; and (iii) 1/α should be an alternative measure of diversity.
(Managing editor: Ya-Qin HAN)     

鼎湖山不同自然植被土壤动物群落结构时空变化

2001年10月~2002年8月采用大型改良干漏斗和手拣法对鼎湖山鼎湖山南亚热带典型常绿阔叶林、河岸常绿阔叶林、山地常绿阔叶林、针阔混交林、沟谷常绿阔叶林和灌木草丛6种自然植被类型土壤动物群落结构时空变化进行初步调查。结果表明,蜱螨目(A carina)和弹尾目(Co llem bo la)为6种自然植被常年优势类群,缨翅目(T hysanoptera)、鞘翅目(Co leoptera)、膜翅目(Hym enoptera)和双翅目(D iptera)幼虫则为常年常见类群。土壤动物群落类群和个体数量的消长规律分别是:10月=6月=8月>4月>2月=12月和4月>10月>6月>8月>2月>12月。土壤动物个体数量总数依次为南亚热带典型常绿阔叶林>河岸常绿阔叶林>山地常绿阔叶林>沟谷常绿阔叶林>针阔混交林>灌木草丛;不同月份、不同植被类型以及不同月份和不同植被类型之间土壤动物群落的组成具有较大变化,组成差异极显著(F=5.63,α=0.0001;F=11.08,α=0.0001;F=2.97,α=0.0001),不同类群之间个体数量差异极显著(F=102.38,α=0.0001),但月份间类群数差异不显著(F=0.50,α>0.05)。多样性分析表明,类群多样性和均匀性指数除南亚热带典型常绿阔叶林、山地常绿阔叶林12月最高外,其它则2月最高,优势度指数则相反;山地常绿阔叶林土壤动物群落多样性指数和均匀性指数最大,针阔混交林则最小。     

鼎湖山针阔叶混交林优势种树干液流特征及其与环境因子的关系

运用Granier热扩散式探针法,于2010年干湿季对鼎湖山自然保护区针阔混交林4种优势树种马尾松、锥栗、木荷和广东润楠的树干液流密度进行连续监测,并同步观测气温、相对湿度和光合有效辐射等环境因子的变化,研究其树干液流特征及其对环境因子的响应.结果表明:在干湿季,4种优势树种的树干液流速率日变化均呈“昼高夜低”的典型单峰曲线,阔叶树锥栗、木荷和广东润楠的平均液流速率和峰值以及日液流量均显著大于针叶树马尾松;马尾松、锥栗、木荷和广东润楠的最大树干液流密度分别为29.48、38.54、51.67、58.32g H2O·m-2·s-1.优势树种树干液流速率的变化与环境因子的昼夜变化存在时滞;液流速率变化与光合有效辐射、水汽压亏缺和气温等环境因子的变化呈显著正相关,其中湿季以光合有效辐射为主导因子,干季以气温为主导因子.     

鼎湖山顶级森林生态系统水文要素时空规律

运用连续7a(1993～1999)的水文观测资料,对南亚热带顶级生态系统鼎湖山季风常绿阔叶林集水区水文要素时空规律进行分析,得到如下一些主要结论：(1)鼎湖山多年平均降水量为1910mm,湿季降水量占年降水量80％,干季仅占20％。6月份的降水量最大,1月份最小。(2)季风常绿阔叶林冠层截留率为31．8％,湿季的截留量占全年截留量的66．7％,截留量最大值和最小值所在的月份分别为7和1月份。各月的截留率差异很大,截留量大的月份,截留率较低;截留量小的月份,截留率较高。(3)季风常绿阔叶林集水区多年平均总径流量953．0mm,总径流系数49．9％,其中地表径流量为252．3mm,地表径流系数13．2％;地表径流与降水量之间存在二次抛物线型回归关系,与降水强度的关系不大,这说明季风常绿阔叶林的产流形式是是蓄满产流。(4)季风常绿阔叶林多年平均蒸散948．2mm,占同期降水量的49．7％;蒸散力1031．4mm,年蒸散系数为0．92,蒸散月变化规律较降水量的月变化规律有所滞后。(5)系统贮水量的月变化很大,2～8月份,系统处于蓄水阶段;9月份至翌年1月份,系统处于失水阶段。蓄水和失水的最大值分别出现在湿季和干季的第一个月,即4月份和10月份。(6)集水区多年平均水量总输入2129．9mm,实际输入1910mm(降水量),其中219．9mm的水量输入是由系统贮水量变化而产生。支出的总水量2129．9mm,实际支出1901．3mm(径流和蒸散量),其中228．6mm的水量支出是由系统贮水量变化引起的。     

鼎湖山黄果厚壳桂、鼎湖钓樟群落主要营养元素的分配和生物循环

较系统地研究了鼎湖山黄果厚壳桂(Cryptocaryaconcinna)-鼎湖钓樟(Linderachunii)群落植物主要营养元素(P、K、Ca、Mg)的分配和生物循环特征。营养元素含量随群落层次、组分(器官)和元素不同而异。群落植物营养元素贮量为(kghm-2):P61.253,K928.764,Ca1212.771和Mg79.349。各元素贮量在不同层次中的大小分布序列为:乔木(94.3%-97.8%)>藤本(1.3%-4.1%)>灌木(0.8%-1.4%)>草本(0.05%-0.15%)。在乔木层,元素贮量则主要分布在树干和树枝两组分(38.6%-61.7%)。各元素在植物组分中的贮量序列为:Ca>K>Mg>P(根、干和皮)和K>Ca>Mg>P(其余器官)。群落植物营养元素年积累量为(kghm-2):P2.677,K41.550,Ca63.309和Mg3.693,其在群落植物中的分配格局与贮量的相类似。群落植物营养元素利用系数为:P0.18,K0.11,Ca0.09和Mg0.28;循环系数:P0.76,K0.61,Ca0.41和Mg0.84;周转期(a):P7.36,K15.12,Ca28.05和Mg4.30。     

Effects of nitrogen deposition on forest biodiversity

Humans have altered global and regional cycles of nitrogen (N) more than any other elements. Increasing N emissions to the atmosphere from accelerating industrialization and production and use of fertilizer N now make N deposition significant not only in densely populated regions of Europe and North America, but also in other parts of the world (e.g., Asia and Latin America). Increased atmospheric N deposition is known to be able to reduce biodiversity in natural and semi-natural ecosystems. It is suggested that N deposition will be the third greatest driver of biodiversity loss on the global scale in this century, after land use and climate change. Based on published study results, we reviewed the impacts of N deposition on forest biodiversity by emphasizing 3 aspects: (1) plant diversity, including arborous plants, understory plants and cryptogam plants; (2) soil microorganism diversity; (3) animal diversity, including underground soil fauna and aboveground herbivores. In general, it was found that N deposition could alter species diversity, and excessive N could reduce species diversity, such as richness and abundance, and even lose special species. We also identified specific mechanisms on how excessive N deposition affected forest biodiversity. Finally, we summarized the current status of research on N deposition in China and in other countries, and proposed potential research activities and recommendations.     

南亚热带阔叶林展叶物候及其种内种间差异探讨

植物的展叶物候与植物的生长和生存密切相关,但未见有定性的研究植物展叶物候的种间和种内差异与验证亚热带常绿阔叶林植物展叶物候系统发育关系的报道。为了更好地理解南亚热带常绿阔叶林物种共存机制和预测不同物种对气候变化的响应,该研究于2013年1月至2014年12月期间,在中国科学院华南植物园鼎湖山自然保护区内对44个树种的展叶物候进行了连续观测,利用变异系数定性分析了气候因子、系统发育关系对展叶始期及其种内和种间差异和展叶期的影响。结果表明:鼎湖山自然保护区植物展叶始期主要集中在3-5月,植物展叶物候受气候因子影响不显著;不同物种的展叶物候种内变异差别较大,其中种内差异最大的是红皮紫棱(Craibiodendron kwangtungense)(变异系数为0.74),最小的是广东润楠(Machilus kwangtungensis)(变异系数为0.09);基于APGⅢ物种数据库构建谱系树,发现植物间的系统发育关系对展叶物候无显著影响,即亲缘关系近的物种,展叶期并不相似。该研究结果对于理解生态系统过程,如碳循环、物质能量流动,以及展叶物候对气候变化的适应性具有重要意义。