南亚热带三种主要森林降雨及其再分配过程中的养分差异规律

马尾松林、针阔叶混交林和季风常绿阔叶林是南亚热带鼎湖山地区由演替初期到成熟森林过程的典型代表,对3种林地的降雨量及其再分配过程进行观测,并测定该过程中养分(N、P、K、Ca、Mg)浓度。结果表明,大气降雨经过冠层再分配后,除Ca外,各养分浓度在穿透雨和树干流中都有所增加,树干流增加的幅度更大。穿透雨中Ca元素浓度低于大气降水,这一现象在3种林型均有表现。穿透雨和树干流中养分浓度在演替系列上没有显示出一致的规律,但比较不同演替阶段的输入量可以看出,树干流养分输入量随演替进行呈增加趋势。经过冠层作用后,雨水带来的养分输入量大于凋落物分解输入量,这种现象在马尾松林和混交林尤为明显。表明大气降雨不仅促使养分元素从冠层向地表迁移,而且提供了演替初期植物生长所需的重要养分。     

Ecosystem respiration and its controlling factors in a coniferous and broad-leaved mixed forest in Dinghushan, China

Accurate estimation of ecosystem respiration (R_eco) in forest ecosysteM_s is critical for validating terrestrial carbon models. Continuous eddy covariance measuremenT_s of R_eco were conducted in a coniferous and broad-leaved mixed forest located in Dinghushan Nature Reserve of southern China. R_eco was estimated and the controlling environmental factors were analyzed based on two years' data from 2003 to 2004. Major resulT_s included that: (1) R_eco was affected by soil temperature, soil moisture, canopy air temperature and humidity, where soil temperature at 5 cm depth was the dominant factor. (2) The exponential equation, Van't Hoff equation, Arrhenius equation and Lyold-Talor equation can be used to describe the relationship between R_eco and temperature factors with similar statistical significance, while Lyold-Talor equation was the most sensitive to the temperature index (Q₁₀). (3) The multiplicative model driven by soil temperature (T_s) and soil moisture (M_s) was more corresponsive to R_eco, which explained that there were more R_eco variations than Lyold-Talor equation, both for higher and lower M_s. However, there was no statistical difference between the two models. (4) Annually accumulated R_eco of the mixed forest in 2003 was estimated as 1100–1135.6 gC m^?2 a^?1 by using daytime data, which was 12%–25% higher than R_eco (921–975 gC m^?2 a^?1) estimated by using nighttime data. The resulT_s suggested that using daytime data to estimate R_eco can avoid the common underestimation problem caused by using eddy covariance methods. The study provides a basic method for further study on accurate estimation of net ecosystem CO₂ exchange (NEE) in the coniferous and broad-leaved mixed forest in southern China.     

增温对鼎湖山混交林中4种优势树种生物量分配和养分积累的影响

为了解未来全球变暖对南亚热带森林生态系统物种组成的影响,在广东鼎湖山采用沿海拔梯度垂直移位的方法,研究了模拟增温对木荷(Schima superba)、红枝蒲桃(Syzygium rehderianum)、红锥(Castanopsis hystrix)和马尾松(Pinus massoniana)等4种优势树种的生物量分配模式和养分(氮和磷)积累的影响。结果表明,增温使大气平均温度增加(1.28±0.60)℃,土壤平均温度增加(1.04±0.30)℃;6 a长期增温使木荷和马尾松的树高增长率分别显著提高83.0%和52.1%,基径增长率分别显著提高37.1%和76.9%,二者的茎质比都显著增加,根质比、叶质比和根冠比都显著降低,养分积累量分别显著增加100.3%和185.7%;但增温对红枝蒲桃和红锥的树高、基径、生物量分配模式和养分积累无显著影响。因此,6 a增温对4种优势树种生物量分配模式和养分积累的影响具有一定的种间差异,木荷和马尾松由于生物量和养分积累量较高,所以在长期增温条件下可能具有较强的适应性,这种差异可能会对我国南亚热带混交林中的群落结构和功能带来潜在影响。     

鼎湖山森林演替序列植物-土壤碳氮同位素特征

植物群落对水分利用和养分利用的优化策略, 土壤碳周转和氮循环过程对演替变化如何响应, 森林土壤有机碳积累机制等都是森林生态学需要解决的关键问题。然而, 这些生态学过程的变化在短时间内通过传统的研究手段难以被精确观测, 碳氮同位素(¹³C、¹⁵N)技术的应用或许能提供更多有价值的信息。该文通过对鼎湖山森林演替序列代表性群落——马尾松(Pinus massoniana)针叶林(PF)、针阔叶混交林(MF)和季风常绿阔叶林(BF)植物-土壤碳氮同位素自然丰度的测定, 分析了叶片稳定碳同位素比率(δ¹³C)和稳定氮同位素比率(δ¹⁵N)与其叶片元素含量的关系, 以及叶片-凋落物-土壤δ¹³C、δ¹⁵N在演替水平和垂直方向上的变化特征。结果显示: 1)主要优势树种叶片δ¹³C与其C:N极显著正相关(p < 0.01), 凋落物和各层土壤δ¹³C均表现为PF > MF > BF, 沿演替方向逐渐降低; 2)叶片δ¹⁵N与叶片N含量正相关(p = 0.05), 凋落物和表层土壤(0-10 cm) δ¹⁵N沿演替方向逐渐增大; 3)不同演替阶段土壤δ¹³C、δ¹⁵N均沿垂直剖面呈现增大的趋势。结果表明: 南亚热带地区植物群落的发展并不一定受水分利用和氮素利用的补偿制约; δ¹³C自然丰度法的应用有助于森林土壤有机碳积累机制, 尤其有助于成熟森林土壤“碳汇”机制的阐释; 植物-土壤δ¹⁵N值可作为评估土壤氮素有效性和生态系统“氮饱和”状态的潜在指标。     

黄果厚壳桂种内与种间竞争的数量关系

采用Hegyi单木竞争指数模型对鼎湖山季风常绿阔叶林建群种黄果厚壳桂的种内、种间竞争强度进行定量分析.结果表明,黄果厚壳桂所受到的竞争强度随着林木径级的增大而逐渐减小.黄果厚壳桂种内竞争较与伴生树种云南银柴的种间竞争弱.黄果厚壳桂种内和种间竞争强度的顺序为:云南银柴>黄果厚壳桂种内>荷木>白颜树>肖蒲桃>锥栗>红车>臀形果>柏拉木>水石梓>窄叶半枫荷>厚壳桂.整个林分及黄果厚壳桂种内竞争木对对象木的竞争强度与对象木的胸径大小之间的关系近似服从幂函数关系,而伴生树种竞争木对对象木的竞争强度与对象木的胸径大小之间的关系近似服从对数函数关系.竞争强度和对象木的胸径大小呈显著负相关关系.     

鼎湖山酸沉降背景下主要森林类型水化学特征初步研究

雨水的水质在通过森林后会发生变化．如果雨水是酸性的,这种变化会更加明显．通过一年多时间在鼎湖山主要森林类型采样分析发现,鼎湖山大气降水pH值低,酸雨频率高;阔叶林穿透雨pH值比大气降水高,树干径流和地表水pH值比大气降水低,土壤自然酸化非常严重;混交林穿透雨和地表水酸度比大气降水低,树干径流酸度则大于大气降水;针叶林穿透雨和树干径流都有进一步酸化趋势,但地表水pH值比大气降水高．3种林型比较,阔叶林林冠缓冲能力最强,针叶林土壤缓冲能力最大．3种林型,林内降水和地表水养分N、P、K、Ca、Mg和Na含量除N外都明显高于大气降水．各林型树干径流对养分富集能力强于穿透水,养分在大气降水中的浓度低于在地表水中的浓度．针叶林林内降水比混交林和阔叶林养分含量高,但地表水中养分浓度比后两者低．从地表水的养分浓度看,阔叶林和混交林养分亏损更为严重．     

基于红外相机技术对广东鼎湖山及其周边林地的鸟兽调查

本研究采用公里网格抽样方案, 在广东鼎湖山国家级自然保护区及其周边林地(烂柯山省级自然保护区和小湘林区)选取3个监测样地, 共设置60个红外相机监测位点, 对区域内大中型兽类和地面活动鸟类开展物种编目清查与评估。2017年1月至2018年12月, 红外相机累计工作34,212个相机日, 共获得独立有效照片11,725份。共记录到75种野生动物, 隶属于13目32科63属, 包括兽类12种、鸟类63种, 其中国家一级重点保护动物有1种, 即中华穿山甲(Manis pentadactyla), 国家二级重点保护动物有9种。兽类中相对多度指数排前三的依次为野猪(Sus scrofa)、鼬獾(Melogale moschata)和赤麂(Muntiacus vaginalis); 鸟类依次为白鹇(Lophura nycthemera)、橙头地鸫(Geokichla citrina)和紫啸鸫(Myophonus caeruleus)。三个监测样地的相对多度指数排前三的物种基本一致, 其中鼎湖山的白鹇相对多度指数最高; 小湘的豹猫(Prionailurus bengalensis)相对多度指数位列第三, 仅次于野猪和鼬獾; 烂柯山相对多度指数排前三的鸟类则依次为画眉(Garrulax canorus)、灰胸竹鸡(Bambusicola thoracicus)和红嘴相思鸟(Leiothrix lutea)。本研究为广东鼎湖山及其周边林地生物多样性监测与评估提供了数据参考。     

微生境对鼎湖山锥表观遗传变异的影响

为了解种群内水平上影响植物的适应机制与空间格局关系的因素,对鼎湖山2个演替阶段林分锥(Castanopsis chinensis)种群通过DNA甲基敏感扩增片段多态性进行表观遗传特征分析,结果表明,微生境对表观遗传变异的贡献由成熟林的20.2%降低为过熟林的15.7%,但地形因素的影响却增大,同时微生境中具体起显著作用的环境因素在两个林分也不同。因此,微生境特征对种群适应机制和分布格局有显著影响,对演替阶段也有影响。     

利用植物DNA条形码构建亚热带森林群落系统发育关系——以鼎湖山样地为例

在群落水平上重建植物系统发育关系是当前植物系统学研究的一项重要内容;DNA条形码技术的出现为这一工作的开展提供了便利。本文选取国际通用的植物DNA条形码（rbcL,matK和psbA trnH）,对鼎湖山大样地的183个物种（隶属于24目51科110属）进行测序;分别利用两位点和三位点DNA条形码组合构建该样地植物群落的系统发育关系,并比较不同位点组合构建出的群落系统发育关系的拓扑结构和节点支持率;最后选出一个具有最好拓扑结构和最高节点支持率的鼎湖山大样地群落系统发育关系。在目、科和属这三个水平上,三位点条形码片段组合构建的群落系统发育关系与APG系统获得较好匹配;有些进化分支在相应的APG系统位置解决得不好,却在条形码序列构建的系统发育关系中得到了较好解决。表明综合使用不同进化速率的DNA条形码片段并采取三位点超级矩阵的组合策略,在未采用APG系统大框架的情况下,也能快速而又相对准确地构建出鼎湖山南亚热带森林植物群落的系统发育关系。     

广东鼎湖山国家级自然保护区爬行动物多样性与保护

2006～2011年采用野外调查和访问调查相结合的方法,对广东鼎湖山国家级自然保护区爬行动物进行了专项调查研究。迄今,该保护区已记录爬行动物2目12科54种,其中6种为本次调查发现的新纪录,分别是截趾虎Gehyra mutilata、丽棘蜥Acanthosaura lepidogaster、棕黑腹链蛇Amphiesma sauteri、黑领剑蛇Sibynophis collaris、细白环蛇Lycodon subcinctus和乌龟Mauremys reevesii。本次调查野外发现爬行动物共38种,其中包括珍稀濒危物种平胸龟Platysternon megacephalum,16种文献有记载的爬行动物在本次调查中未发现。访问调查发现6只四眼斑水龟Sacalia quadriocellata,很可能来自鼎湖山。基于调查结果,对该保护区爬行动物多样性及受胁因素进行了探讨,并提出了4点保护管理建议。