紫柏山亚高山草甸群落的种间关联和相关分析

采用方差比率法、x2检验、Jaccard关联指数以及Pearson相关系数和Spearman秩相关系数研究了秦岭紫柏山亚高山草甸群落20个主要物种的种间关联与相关性.结果表明:种对间呈显著和极显著关联(相关)的种对较少,x2检验、Pearson相关系数检验和Spearman秩相关系数检验的正负关联(相关)比分别为0.85、0.61和1.02,群落总体上接近无关联,处于相对稳定状态;Spearman秩相关星座图将20个物种划分为4个生态种组,各生态种组内的物种具有相似的生态要求和资源利用方式,不同生态种组间呈现明显的演替转化趋势;种对间呈正关联或者正相关,主要是由于具有相近的生物学特性,对生境具有相似的生态适应性;种对间呈负关联或者负相关,主要由于彼此间具有不同的生物学特性,对生境具有不同的生态适应性和相互分离的生态位所致.     

秦岭不同海拔森林土壤-植物-凋落物化学计量特征对土壤氮组分的影响

为探究不同海拔森林土壤氮组分对土壤-植物-凋落物化学计量特征的响应规律,选取太白山1300~2600 m海拔范围内4种典型森林--锐齿栎林(Quercus aliena var.acuteserrata)、辽东栎林(Quercus liaotungensis)、红桦林(Betula albo-sinensis)、牛皮桦林(Betula albo-sinensis var.septen-trionalis)为研究对象,测定土壤、叶片、凋落物、根的碳(C)、氮(N)、磷(P)及土壤铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮,分析不同森林土壤、植物、凋落物的化学计量比值的变化特征及其对氮组分的影响。结果表明:1)4种森林土壤C、N、P含量的变化范围分别为36.77~59.80、2.91~4.76、0.13~0.80 g·kg^-1。C、N含量在不同森林间变化趋势基本一致,均表现为牛皮桦林>红桦林>辽东栎林>锐齿栎林;P含量的变化趋势表现为辽东栎林>牛皮桦林>红桦林>锐齿栎林;2)锐齿栎林叶片N∶P<14,表明锐齿栎林生长较大程度受N限制;辽东栎林、红桦林、牛皮桦林叶片N∶P>16,表明辽东栎林、红桦林、牛皮桦林生长较大程度受P限制;3)不同森林间微生物量氮差异显著(P<0.05),铵态氮含量无显著差异,硝态氮含量表现为锐齿栎林(0.33 mg·kg^-1)>牛皮桦林(0.28 mg·kg^-1)>辽东栎林(0.27 mg·kg^-1)>红桦林(0.17 mg·kg^-1);4)冗余分析结果表明,土壤-植物-凋落物N∶P值是影响土壤微生物量氮的重要因子,土壤C∶N是影响铵态氮、硝态氮含量的重要因子。本研究结果为太白山森林生态系统的保护和氮循环研究奠定基础。     

秦岭锐齿栎林土壤酶活性与化学计量比变化特征及其影响因素

研究微尺度海拔梯度土壤酶活性与化学计量学比值的动态变化及驱动因素对于探讨生态系统养分循环过程具有重要意义。该研究以秦岭太白山6个海拔(分别为1 308、1 403、1 503、1 603、1 694和1 803 m)的锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)林作为研究对象, 测定锐齿栎叶片、凋落物、细根和土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量以及碱性磷酸酶(AKP)、β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、纤维二糖水解酶(CBH)、木糖苷酶(βX)与β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)的活性, 探究不同海拔植物、土壤、酶含量如何变化及驱动土壤酶活性变化的主要因子。结果表明: 5种土壤酶活性在海拔梯度上表现出不同的变化趋势, CBH和βG活性随海拔升高整体呈先增后减趋势, βX与之相反; NAG与AKP活性在1 408-1 694 m呈下降趋势, 在1 803 m处有所升高; 土壤总体酶活性随海拔上升整体表现为降低趋势。相关性分析表明, 土壤酶活性及其化学计量比不同程度上受到植物和土壤C、N、P资源及土壤水热条件等的调控, 其中与土壤有机碳含量的相关性较高, 土壤有机碳含量可被认为是锐齿栎林中影响土壤酶活性变化的主要因子。总之, 土壤酶活性及化学计量比在微尺度海拔梯度上具有差异性, 且受到植物和土壤C、N、P资源的综合影响。     

太白山不同海拔森林根际土壤微生物碳利用效率差异性及其影响因素

探索森林根际土壤微生物碳利用效率(CUE)是权衡森林生态系统微生物合成代谢和分解代谢强弱的关键过程。然而不同海拔森林根际土壤微生物CUE的变化规律与影响因子尚不清楚。该研究选取秦岭太白山6个不同海拔的森林根际土壤为研究对象,测定其理化性质、胞外酶活性、微生物群落与植被特征等指标,利用酶化学计量比计算微生物CUE,分析根际土壤微生物CUE沿海拔梯度的变化规律,定量研究其影响因子。结果表明:根际土壤微生物CUE随海拔升高总体呈上升趋势。CUE从最低海拔的0.505至最高海拔的0.527升高了4.36%,但在海拔1 603和2 405m处出现了下降。海拔梯度内根际土壤微生物CUE变化受多种环境因子综合影响,土壤基质的影响(如可溶性有机碳和铵态氮含量)占主导地位,植被因子次之,二者分别解释了CUE变化的17.0%和5.7%,且二者相互作用解释了CUE变化的31.9%。研究结果可为秦岭森林土壤微生物碳同化能力和固碳潜力,以及全球变化背景下森林土壤碳循环提供科学依据。     

子午岭地区草本药用植物种间联结性研究

该研究以子午岭地区桥山林区最常见的几种药用植物为研究对象,通过种间联结系数(AC)、Ochai指数(OI)、Jaccard指数(JI),结合Pearson系数和以及χ2统计量对研究区内的药用草本植物两两之间及药用草本植物与本区常见优势木本植物间的种间联结性进行分析,以了解子午岭地区野生药用植物资源的分布。结果显示:(1)药用草本物种间白头翁与苦参、黄精与沙参显示出极显著的正联结关系,而穿龙薯蓣与刺儿菜、翻白草、祁州漏芦、茵陈蒿、远志,刺儿菜与玉竹,翻白草与黄精,黄精与茵陈蒿则表现出极显著的负联结关系。(2)木本植物与药用草本植物的关系因物种不同而异,其中刺槐与刺儿菜、辽东栎与穿龙薯蓣、辽东栎与玉竹、辽东栎与黄精、白桦与穿龙薯蓣均具有极显著的正联结关系;而刺槐与穿龙薯蓣、玉竹,辽东栎与刺儿菜、翻白草、茵陈蒿、苦参,槲栎与龙牙草、茵陈蒿,白桦与天南星、茵陈蒿,油松与益母草,野胡桃与黄精均具有极显著的负联结关系。(3)基于物种关联性的不同,将药用草本植物划分为3个生态种组。研究认为,种间联结性的研究结果可以反映物种的生理生态特性,对该区药用经济植物的资源开发与利用具有一定参考价值。     

秦岭太白山不同林带土壤微生物呼吸速率及其影响因素

为探究森林土壤微生物呼吸对温度的敏感性及其影响因素,在太白山选取典型的4个不同海拔的林带（锐齿栎林、辽东栎林、红桦林、牛皮桦林）的0-10 cm表层土壤为对象,分别在15、25、35℃下进行控温培养实验并测量其土壤呼吸速率、微生物量和胞外酶活性等指标。结果表明：1）在1-20 d与20-72 d时的微生物呼吸速率分别呈现波动下降趋势与缓慢下降趋势,相比于其初始速率平均下降了68%与90%;表明高温在短期内促进土壤呼吸;2）太白山地区土壤温度敏感系数（Q₁₀）随温度的升高而降低;3）在培养过程中,出现15℃和25℃下微生物量先增多后减少,35℃下微生物量一直减少的现象,并且胞外酶是影响土壤微生物呼吸的重要因素,其中BG（β-葡萄糖苷酶）是胞外酶中最重要的影响因子;4）培养72 d以后,BG已无法为微生物生长繁殖提供充足的碳,在25℃和35℃下,由BX（β-木糖苷酶）提供的碳已成为微生物生长繁殖的重要碳源之一。在15℃和25℃下,N是培养前期限制土壤呼吸的因素,C是后期限制因素;在35℃下,N一直是限制土壤呼吸的因素。在15℃和35℃下,土壤呼吸不存在P限制;在25℃的培养前期,P是限制土壤呼吸的因子,而在培养后期不存在P限制。本研究结果阐明抑制土壤碳排放的关键在于抑制土壤微生物呼吸,揭示了在胞外酶驱动下的土壤碳循环特征,为准确预测全球未来气候变化的趋势提供理论基础。     

太白山森林群落和林下草本物种变化的环境解释

采用典范对应分析(CCA)、Pearson相关分析、冗余分析(RDA)分别研究了不同环境因子对太白山森林群落及林下草本物种组成、多样性、功能性状等方面的影响。结果表明:(1)9种环境因子对于群落及林下草本物种的组成变化的解释程度不高,分别为23.9%和21.1%,但与海拔和土壤含水量紧密相关的CCA 1轴能大致区分高、中、低海拔样方的群落所有物种和草本植物的组成差异。(2)沿海拔梯度,群落所有物种的α多样性先增加后降低,林下草本物种α多样性沿海拔梯度有下降趋势,但二者都与坡度(Slope)及木本层盖度(WCD)无关。(3)海拔是决定森林群落及林下草本层物种功能性状值变化的主要因子,与海拔密切相关的RDA1轴能解释森林群落和林下草本物种性状值变化的71.2%和54.7%,林下草本植物与群落的最大株高(Hmax)变化模式不一致。     

秦岭太白山不同植被带土壤团聚体碳库变化及温度敏感性

森林土壤碳库对全球变暖的响应是气候变暖下预测CO₂不确定性的潜在主要来源。然而，不同植被带上各粒径团聚体的SOC矿化的温度敏感性(Q10)及机理尚不明确。收集了中国太白山4个不同海拔的植被带的土壤，将土壤按粒径大小筛分为大、中、小3类团聚体，并进行了100天的土壤培养实验，以监测在3个恒定温度(5℃、15℃和25℃)下土壤呼吸速率、微生物量碳和胞外酶活性等指标。研究表明(1)团聚体占全土比例随粒径增大而增大，而有机碳含量随粒径的增大而减小。(2)随着海拔的升高，大团聚体、中团聚体、小团聚体的惰性碳库比例分别从45.11%、36.37%、64.72%升高到45.71%、38.11%、67.12%,缓效碳库比例分别从28.81%、37.20%、14.54%下降到28.41%、36.16%、13.78%,活性碳库比例从26.06%、26.42%、20.73%下降到25.35%、25.72%、19.09%。(3)各团聚体温度敏感性(Q10)表现出随海拔升高而增加，随温度升高而降低(T1Q10>T2Q10),并且具有惰性碳库Q10>缓效碳库Q10>活性碳库...     

华北区域环境梯度上阔叶林构建模式及分布成因

森林群落的构建即多样性维持机制是当今生态学研究的热点问题。然而, 当前群落构建和群落多样性的研究多在间接梯度上进行, 而在水、热等影响物种在区域内定植的关键且直接的环境梯度上研究群落构建和多样性模式则鲜有报道。结合环境因子, 基于物种组成和谱系方法探讨不同群落的分布成因, 有助于解释群落构建过程中的关键问题。该研究基于华北森林群落调查数据和环境数据, 涉及7个省市区的29个以壳斗科、桦木科为优势种的群落, 探讨了直接环境梯度上的群落构建和多样性模式, 同时用典范对应分析研究了不同群落分布的环境解释。结果发现, 相似的群落具有相似的生境偏好, 相似的生境条件会形成物种组成相同或相似的群落。环境热量主导了本区域的谱系关系, 在年平均气温较低的地区, 群落构建主要表现为生境过滤的模式。此外, 随着年降水量的增加, 生境过滤作用逐渐增加。在温度梯度上, 谱系多样性表现为钟形模式, 而降水量的增加能导致谱系多样性的增加。