闽江河口红树林土壤微生物群落对互花米草入侵的响应

采用磷脂脂肪酸标记法(PLFA)研究外来入侵植物互花米草对闽江河口湿地红树林土壤微生物群落结构的影响,并探讨其主要影响因素。结果表明:从3种不同植被群落土壤(红树林群落MC、红树林-互花米草混生群落MS、互花米草群落SC)共检测到22种PLFA生物标记,MS土壤微生物PLFA生物标记总量明显高于其他植被群落,3种植被群落土壤理化性质和酶活性的变化趋势为:MCMSSC,表明互花米草入侵后土壤微生物量增加,而理化性质和酶活性均有明显下降,红树林湿地土壤质量发生了明显退化。3种植被群落土壤中含量最高的PLFA生物标记是16:0,16:1w7c,9Me15:0w,18:1w12c。土壤中特征微生物相对生物量存在明显差异,细菌分布量最大,其次是真菌和放线菌,原生动物分布量最小。群落多样性指数呈相似规律,MS土壤微生物类群多样性指数均小于MC,表明互花米草入侵后土壤微生物群落多样性指数均有下降。通过主成分分析,基本能区分出3种不同植被群落微生物群落的特征。土壤理化性质、酶活性间存在相关性,有机碳、全氮、蔗糖酶、过氧化氢酶与革兰氏阴性菌、放线菌呈显著或极显著正相关。研究结果表明互花米草入侵在一定程度上具有影响红树林群落土壤营养代谢循环的潜力,特别是关于碳、氮、磷等的循环及酶活性,改变部分有利于自身生长的土壤环境相关的微生物类群含量,竞争有利环境,迅速扩张实现入侵。     

基于空间生态集合覆盖模型的自学习禁忌搜索算法在保护区空间选址中的应用——以戴云山为例

自然保护区规划是保护生物多样性的有效方式.传统保护区规划方法只能识别物种保护的重点区域,无法科学确定保护区的适宜面积.地块选择方法基于数学模型,从规划区域中选择部分地块组成自然保护区,保护特定物种或生态系统,是缓解生态保护与开发利用矛盾的重要手段.现有地块选择法未考虑各单元生态差异,且最优化算法存在计算效率的瓶颈.本文首先构建适用于森林生态系统的生态值赋分评价体系,据此计算戴云山生态值并绘制其分布图;然后,结合生态值建立生态集合覆盖模型(ESCP),并基于ESCP嵌入空间紧凑性提出空间生态集合覆盖模型(SSCP);最后,利用寻优性能良好的自学习禁忌搜索算法(STS)搜索各保护目标下的近似最优选址方案,给出福建省戴云山现有建成区优化方案.结果表明: 戴云山生态值计算结果在空间分布上存在明显差异;ESCP比原集合覆盖模型(SCP)能产生生态值更高的选址方案;SSCP在ESCP基础上对生态值较高区域有聚集作用,且周长权重越大,聚集效果越明显;建议现保护区可向外拓展136 km²,并将西北向分布长苞铁杉的地块纳入保护区范围.研究结果为实现戴云山保护区可持续发展及土地资源优化配置提供了优化方案,也可为我国森林生态系统类型的自然保护区设计提供新思路.     

格氏栲幼苗叶绿素荧光和非结构性碳水化合物积累对种子散布位置的响应

植物种子从母树掉落形成土壤种子库时,凋落物或土壤是其最初接触的物理环境,种子所处位置(种子在凋落物上层、土壤表层或凋落物下层)影响了幼苗天然更新进程。模拟格氏栲种子在凋落物上层(种子下层铺垫2和4 cm凋落物)、土壤表层(无凋落物)及凋落物下层(种子上层覆盖2、4、6和8 cm凋落物)等3种不同散布位置,探讨种子散布位置对幼苗叶绿素荧光特性、非结构性碳水化合物、比叶面积、叶干物质含量和养分含量的影响。结果表明:不同散布位置的幼苗单位面积的叶氮含量与可溶性糖、非结构性碳水化合物含量呈显著正相关,与比叶面积呈显著负相关。适宜凋落物覆盖(2和4 cm)的幼苗通过提高叶绿素相对含量、可溶性糖含量、非结构性碳水化合物含量、叶干物质含量和单位面积的叶氮含量和叶磷含量,降低比叶面积等的资源获取策略来实现自身快速生长需求。无凋落物和深层凋落物覆盖(6和8 cm)的幼苗采取高单位重量的叶氮含量和比叶面积,低叶干物质含量和非结构性碳水化合物含量的资源保守型策略以截获更多有效光资源,进而弥补深层凋落物带来的郁闭环境,降低幼苗因“碳饥饿”而死亡的几率。下层铺垫凋落物的幼苗通过在叶片储藏淀粉,降低叶片光合组织消耗能量(低PSⅡ最大光化学效率)等维持幼苗生长。熵值法综合分析表明,浅层凋落物覆盖(2 cm)对格氏栲幼苗生长的促进作用最为显著,未来可通过调节天然林凋落物层厚度以促进格氏栲幼苗生长与更新。     

格氏栲天然林林窗植物群落功能性状的变异

林窗是森林更新演替的重要环节, 揭示林窗环境下功能性状变异来源及其相对贡献, 有助于阐明植物对林窗环境的响应。该研究以中亚热带格氏栲(Castanopsis kawakamii)天然林为对象, 设置9个不同大小的林窗样地, 运用方差分解探讨林窗、物种和个体对叶性状变异的相对贡献, 采用线性回归分析不同大小林窗下群落性状变化及种间和种内性状变异的重要性。研究发现: (1)格氏栲天然林林窗植物比叶面积、叶干物质含量、叶厚和叶绿素含量由种间性状变异主导, 叶氮含量由种内性状变异主导, 叶磷含量受林窗大小影响最大。(2)群落叶磷含量与林窗大小具有显著正相关关系, 土壤温度和水解氮含量对群落叶磷含量具有显著正效应, 土壤有效磷含量具有显著负效应。(3)沿林冠开放度的群落叶磷含量变化主要由种内性状变异引起, 优势种扮演着重要角色。结果表明, 格氏栲天然林林窗环境下植物功能性状仍以种间性状变异为主(平均41%), 但沿林窗环境梯度的群落性状变化主要源自种内性状变异, 通过植物表型可塑性响应环境改变, 优势种作用明显。     

格氏栲天然林林窗植物物种多样性与系统发育多样性

林窗环境异质性导致群落物种多样性与系统发育多样性(phylogenetic diversity, PD)存在差异, 研究不同大小的林窗中群落的物种多样性与系统发育多样性有助于揭示林下生物多样性的形成及维持机制。本文以格氏栲(Castanopsis kawakamii)天然林为研究对象, 通过Pearson相关性分析与广义线性模型探讨了林窗内物种多样性与系统发育多样性间的相互关系及其环境影响因素。结果表明: (1)大林窗(面积 > 200 m²)植物种类及多度均高于中林窗(50 m² ≤ 面积 < 100 m²)、小林窗(30 m² ≤ 面积 < 50 m²)和非林窗(面积 = 100 m²)。大林窗群落系统发育结构趋于发散, 中、小林窗和非林窗群落系统发育结构受到生境过滤和竞争排斥综合作用。(2)群落系统发育多样性指数与物种丰富度(species richness, SR)、Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener指数均呈显著正相关, 这与林窗内稀有种种类组成多于优势种有关。(3)林窗面积对物种多样性存在显著正效应; 土壤全氮含量对系统发育多样性和系统发育结构存在显著正效应。林窗形成提高了格氏栲天然林群落物种多样性和系统发育多样性, 林窗面积与土壤全氮共同驱动了格氏栲天然林林窗物种多样性和系统发育多样性的变化。     

戴云山物种多样性与系统发育多样性海拔梯度分布格局及驱动因子

生物多样性的海拔分布格局是生态学研究的热点。海拔作为综合性因子驱动着植物群落的物种、系统发育与功能多样性的空间分布。以戴云山南坡900-1600 m森林植物群落为研究对象,探讨物种多样性、系统发育指数与环境驱动因子的相互关系以及环境因子在群落构建与多样性维持中的重要意义。结果表明：（1）森林植物群落的系统发育多样性与物种多样性沿海拔均呈现中间高度膨胀格局。（2）物种多样性Margalef指数、Shannon-Wiener指数与系统发育多样性指数呈显著正相关,表明物种多样性越高,系统发育多样性也越高。Shannon-Wiener指数与物种多样性指数（Margalef、Pielou、Simpson指数）、系统发育多样性及系统发育结构都存在显著相关性,一定程度上Shannon-Wiener指数可以代替其他指数。Pielou指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数与系统发育结构NRI （Net relatedness index）指数、NTI （Net nearest taxa index）指数存在显著正相关,表明群落优势度、均匀度与系统发育结构相关性较强。（3）土壤全磷含量是影响系统发育多样性和物种多样性的主要驱动因子,土壤含水量是影响Shannon-Wiener、Pielou、Simpson指数的最显著因子,海拔是影响群落系统发育结构的主要因素。海拔是影响系统发育结构变化的主要环境因子,而土壤因子是影响物种多样性与系统发育多样性的主要因素,进一步验证了物种多样性与系统发育多样性的高度相关,结果旨在揭示物种群落空间分布规律。     

林窗对格氏栲天然林更新层物种生态位的影响

采用改进更新生态位宽度和更新生态位重叠模型分析林窗干扰对福建三明市格氏栲天然林更新层物种生态位的影响。结果表明:林窗中格氏栲更新生态宽度值大于林下,林窗在促进格氏栲更新过程中具有重要作用。林窗和林下更新生态位宽度最大的为桂北木姜子,其与格氏栲更新生态位重叠值也较大。林窗中的格氏栲与其它物种更新生态位重叠值低于0.6,林窗微生境的异质性导致格氏栲与其它树种间对资源的利用存在明显的共享趋势,促进了物种间共存。林下的格氏栲与木荷、木荚红豆和短尾越桔的更新生态位重叠值均高于0.6,格氏栲与这些物种相互争夺资源与空间,种间竞争较强。格氏栲天然林未来树种组成中,主要由桂北木姜子、木荷、矩圆叶鼠刺与格氏栲等组成的混交群落,整个群落正向物种组成多样化的方向演变。     

林窗对格氏栲天然林更新层物种多样性和稳定性的影响

采用物种多样性指数和改进的M.Godron稳定性法研究林窗干扰对格氏栲(Castanopsis kawakamii)自然保护区天然林更新层物种多样性和稳定性的影响.结果表明:林窗干扰改善了微环境,表现在林窗和林下乔灌层树种重要值和多样性存在差异.林窗乔木层中丰富度指数R、优势度指数D、Shannon-Wiener指数H、均优多指数Z均高于林下,均匀度指数Js和群落优势度指数C低于林下;灌木层中R、D、H、Js、Z指数均高于林下,群落优势度指数C低于林下,林窗物种多样性更为丰富,生态优势种不明显,群落向复杂化和均匀化方向发展.林窗与林下乔木层Jaccard相似性系数Cj、Sorenson相似性系数CS、Bray-Curtis指数CN相对较低,Morista-Horn指数CmH较高,林窗对树种更新具有促进作用;灌木层相似性系数Cj、Cs、CN、CmH均较高,物种组成基本一致.根据M.Godron稳定性原理拟合出稳定性模型,林窗和林下乔木层分别为对数模型与二次函数模型,林窗和林下灌木层最佳拟合模型均为对数模型.林窗乔木层植物处于稳定状态,林下乔木层植物不稳定;林窗和林下灌木层植物均处于稳定状态.林窗和林下乔木层树种中以桂北木姜子(Litsea subcoriacea)重要值最高,说明其在森林更新中占有重要地位,可能对格氏栲种群更新产生较大影响.林下乔木层中格氏栲重要值较低,格氏栲更新存在困难,而林窗干扰促进了格氏栲的向上生长和重要值的提升,可有效实现格氏栲种群的更新和恢复.     

林窗凋落物化感作用对格氏栲幼苗生长的影响

为探讨林窗凋落物化感作用对幼苗更新的影响，通过模拟林窗与非林窗光照强度，以林窗和非林窗凋落物水浸提液（浓度1 ： 10、1 ： 30、1 ： 50和1 ： 100）为化感物质的主要来源，阐述林窗、凋落物化感作用及二者协同效应对格氏栲幼苗高度、叶绿素荧光参数和渗透调节物质的影响。结果表明：（1）非林窗幼苗的叶绿素相对含量、PSⅡ潜在活力（F_v/F_o）、PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）和可溶性糖含量高于其它林窗，后期幼苗高度和叶片初始荧光（F_o）低于其它林窗。（2）与对照处理相比，不同浓度凋落物浸提液均抑制了幼苗F_v/F_o，而浓度1 ： 50和1 ： 100提高了幼苗后期高度、可溶性蛋白含量和叶绿素相对含量。（3）不同浓度凋落物浸提液中，林窗存在总体上提高了幼苗高度，且小林窗和非林窗幼苗叶绿素相对含量、F_v/F_o和F_v/F_m值高于其它林窗。（4）熵值法结果表明，非林窗格氏栲幼苗生长的综合评价值高于其它林窗，凋落物浸提液浓度对幼苗生长的影响呈"低促高抑"效应，浓度1 ： 50下幼苗生长的综合评价值高于其它浓度。高浓度（1 ： 10和1 ： 30）浸提液下，中林窗幼苗生长的综合评价值高于其它林窗。综上，林窗与凋落物化感作用共同影响格氏栲幼苗，且中林窗（50-100 m²）减弱了高浓度凋落物化感作用对格氏栲幼苗生长的毒害作用。未来，通过人为干扰方式调节林窗面积，适当清理森林凋落物以促进格氏栲幼苗天然更新。     

闽楠林土壤-凋落物-叶片碳氮磷生态化学计量对人为干扰的响应

干扰是影响森林生态系统稳定性和功能的重要因子,干扰程度直接影响天然林的生长进而影响其生态系统能量流动和养分循环过程,为此开展干扰对天然林生态系统影响研究,对于揭示干扰对天然林生态系统养分平衡特征机制具有重要意义。以福建两种人为干扰模式下(重度干扰和轻度干扰)闽楠林为研究对象,通过分析“土壤-凋落物-叶片”三个组分化学计量特征,结合养分利用效率、养分再吸收效率、内稳态理论解析干扰对闽楠林养分资源利用策略和生态适应。结果表明：(1)两种干扰模式下,叶片C、N、P含量均显著高于其土壤和凋落物,且三个组分中N和P含量均表现出重度干扰显著高于轻度干扰,但三个组分C/N、C/P和N/P呈现轻度干扰显著高于其重度干扰。(2)闽楠林叶片N、P养分利用效率表现出：重度干扰<轻度干扰,但P再吸收效率则是重度干扰高于轻度干扰,且两种干扰模式下P养分利用效率和再吸收效率显著高于N。(3)随干扰强度的增加,闽楠林叶片N呈现内稳态弱,而叶片P的内稳态强以适应低P环境。(4)凋落物与叶片两组分P、C/P、N/P存在显著正相关关系,土壤C/N分别与叶片P、C/P、N/P以及凋落物P、C/N和C/P存在显著相关关...