辽东山区次生林生态系统大、中型土壤动物组成与季节动态

土壤动物是次生林生态系统的重要组成成分.为探讨次生林生态系统不同林型对大、中型土壤动物群落结构特征的影响,于2007年对东部山区次生林生态系统中5个主要林型的土壤动物群落进行了观测和分析.共获取土壤动物36210只,分别隶属于2门8纲32目.优势类群为真螨目(Acariformes)和弹尾目(Collembola).分析结果表明:(1)人工林大、中型土壤动物类群数和个体数波动大于次生林;(2)除落叶松人工林外,其他林型大、中型土壤动物生物量在7月份达到最大值;(3)除胡桃楸林外,其他林型大、中型土壤动物多样性在9月份达到最大值.结果表明,次生林较人工林土壤动物群落在生长季中波动范围小、多样性高.     

辽东山区次生林乔木幼苗组成及其年际动态

为了解辽东山区次生林乔木幼苗组成及其年际动态, 本文以4 ha动态监测样地为平台, 对样地内1,600个 5 m × 5 m样方进行监测。依据2014-2016年连续3年的调查, 对样地内乔木幼苗的组成、高度分布、新增和死亡年际动态、空间分布格局等进行分析。结果表明: (1)调查期间共记录到22种乔木幼苗, 3年间幼苗组成没有发生变化, 但各个样方间出现极大差异, 并且幼苗优势树种组成与样地内优势树种成分保持着一定的相似性。(2)幼苗数量在不同树种和年际间表现出较大的差异: 花曲柳(Fraxinus rhynchophylla)、色木槭(Acer mono)、胡桃楸(Juglans mandshurica)在3年间幼苗数量最多, 占幼苗总数的75.6%; 花曲柳和胡桃楸幼苗数量表现出较明显的年际波动, 其他树种波动较小, 不同树种的幼苗密度差异很大。(3)幼苗新增和死亡存在明显的种间和年际差异: 2014-2015年间幼苗的新增数量(3,888)明显高于2015-2016年间(1,710), 同时2014-2015年间幼苗死亡率(23.7%)也明显高于2015-2016年间(12.7%)。对2015-2016年间新增幼苗和已有幼苗的死亡情况进行比较可以发现, 新增幼苗总体死亡率(18.8%)明显高于已有幼苗(8.1%)。(4)对比幼苗和大树的空间分布可以发现, 样地内优势幼苗都表现出集群分布的特征。在空间分布上, 幼苗与母树保持一定的相似性。     

热带次生林刀耕火种过程中土壤节肢动物群落结构及多样性的变化

通过模拟刀耕火种过程,对热带次生林土壤节肢运动群薄结构及多样性在刀耕火种过程中变化进行了初步研究,结果表明,火烧1周后,土壤节肢运行类群数和个体数从次生林地的14类,564头降为7类,164头,并且在群落组成上发生了较大变化,膜翅目的烧后1天成为突出优势类群,蜱蟥目在烧后1周成为唯一的优势类群,而在多样性方面,土壤节肢运动群落类群数（丰度）,个体数（多度）和DG多样性指数在刀耕火种过程中均降低,土壤节肢运动的垂直分布因刀耕火种干扰发生了很大变化,尚存土壤节肢运动随干扰强度的加剧,出现逐步由土壤表层向深层迁移的现象,一些土壤节肢运动在土层间做垂直迁移活动,说明土壤层在一定程度上减轻了刀耕火种对它们的破坏作用,维持了某些类群数量及群落多样性。     

辽东山区次生林物种多样性的空间分布及尺度效应

以辽东山区次生林为研究对象,分析4 hm²样地Gleason丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数的空间分布特征及其与尺度的关系.结果表明: 4个多样性指数的空间分布均表现出较高的空间异质性;4个多样性指数的方差随尺度的增加其变化趋势有所差异;4个多样性指数的变异系数随尺度的增加呈下降趋势;乔木层的4个多样性指数值高于灌木层,且随尺度增加其变化趋势有所差异.在分析辽东山区次生林物种多样性时应考虑尺度效应.     

有机肥和植被去除管理对人工林土壤节肢动物多样性的影响

施用有机肥和林下抚育（植被去除）是人工林重要的管理措施;土壤节肢动物物种丰富,是土壤生态系统的重要组成成分,对环境变化敏感,可以作为森林管理的指示生物。人工林植被去除和施肥管理影响土壤性质、资源输入量及微生物多样性,从而影响土壤节肢动物多样性,但是相关研究还十分缺乏。以沿海地区杨树人工林为对象,研究了施用有机肥和林下植被去除对土壤节肢动物的数量和多样性的影响。结果表明,有机肥和植被去除管理对不同土壤层土壤节肢动物的数量和多样性指标影响不一致。有机肥增加0-10 cm深度土壤节肢动物总数量、蜱螨目数量,降低土壤节肢动物群落物种丰富度、均匀度和Shannon多样性指数;植被去除减少0-10 cm深度土壤节肢动物总数量和弹尾目数量,降低均匀度指数。两种处理对10-20 cm深度土壤节肢动物群落的数量和各多样性指标影响不显著。总体来说（0-20 cm）,有机肥处理土壤节肢动物的数量显著增加,优势类群前气门亚目（Prostigmata）的数量增长为对照的4倍,但是土壤节肢动物群落的均匀度和Shannon多样性指数显著降低,这可能是土壤节肢动物优势类群前气门亚目密度急剧增加,而物种丰富度没有变化所导致;此外,施用有机肥增加了土壤有机质、总氮、有效磷的含量,降低土壤pH值,并且与前气门亚目密度显著相关。林下植被去除没有影响0-20 cm深度土壤节肢动物的数量和各多样性指标。     

祁连山国家公园煤矿修复对地表节肢动物多样性的影响

高寒山区煤矿覆土回填和种植草本植物能够快速改善环境,强烈影响地表节肢动物多样性及其生态功能,地表节肢动物对煤矿修复的响应还会因海拔及放牧扰动强度的变化而异。选择祁连山国家公园甘肃片区中部西营河和东大河保护站煤矿修复区和毗邻草地(对照区)为研究对象,利用陷阱法调查煤矿修复区及对照区地表节肢动物的种类组成和数量变化,解析地表节肢动物群落及关键类群对煤矿修复的响应模式,确定影响地表节肢动物多样性变化的关键要素。结果表明,煤矿修复缩小了修复区和对照区地表节肢动物群落差异,但煤矿修复区和对照区地表节肢动物群落组成明显不同并存在地域差异。西营河煤矿修复显著提高了地表节肢动物活动密度,而东大河保护站煤矿修复导致地表节肢动物活动密度略有降低,地表节肢动物类群丰富度、多样性和均匀度指数变化与活动密度相反。主要地表节肢动物科对煤矿矿区修复的响应模式不同并存在区域差异,西营河保护站煤矿修复显著提高了平腹蛛科、微蛛亚科和隐翅虫科的活动密度,但显著降低了硬体盲蛛科和象甲科的活动密度;东大河保护站煤矿修复显著提高了步甲科活动密度,但降低了蚁科和狼蛛科的活动密度。pRDA排序结果表明,海拔高度和全氮含量解释了西营河...     

东北黑土区耕作措施对地表节肢动物多样性的影响

【目的】调查不同耕作措施下东北黑土地表节肢动物群落类群多样性以及营养功能群结构, 有利于揭示地表节肢动物多样性对土地管理措施的响应。【方法】本研究于2012年7－9月在黑龙江海伦中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站采用陷阱法对东北典型黑土区免耕、 少耕、 平翻、 旋耕和组合5种耕作措施长期定位试验区的地表节肢动物群落组成、 类群多样性以及功能群结构进行调查, 计算各处理地表节肢动物类群相对多度、 类群丰富度、 Shannon Wiener多样性指数、 Pielou均匀度指数、 Simpson优势度指数、 Cody指数和Srensen指数。【结果】本次调查共收集黑土农田地表节肢动物个体数为2 942, 隶属7目18科。免耕样地收集节肢动物15科, 占所有类群83.34%; 少耕和组合样地均为11科, 占61.12%。所有耕作措施下鞘翅目和蜘蛛目类群相对多度最高, 步甲科为黑土农田优势地表节肢动物类群。免耕样地节肢动物类群丰富度和多样性指数最高, 少耕样地最低。除旋耕样地外, 其他耕作样地地表节肢动物功能群均以捕食性为主。群落相似性指数分析表明, 不同耕作措施间群落相似性不同, 免耕与组合之间相似性较高, 而平翻与组合之间较低。【结论】步甲科是黑土农田地表节肢动物群落中的优势类群。不同耕作措施影响近地表土壤以及植被微生境, 进而影响地表节肢动物群落组成、 数量和营养功能群。免耕样地具有较高节肢动物类群丰富度和捕食性动物类群, 有利于维持黑土农田地表节肢动物多样性。     

辽东次生林木腐菌的物种多样性及其分布特征

2013年7—9月,以清原林场、老秃顶子国家级自然保护区和宽甸白石砬子自然保护区为研究区域,对辽东次生林中木腐菌的物种多样性及其分布特征进行了研究.经过野外调查,共采集和记录木腐菌1062份,经鉴定为92种,隶属于48个属;其中白石砬子国家级自然保护区木腐真菌物种最丰富,Shannon多样性指数为4.04.从物种的地理成分来看,辽东地区的木腐菌以世界性广布和北温带分布为主,具有明显的北温带特征.白腐真菌是该地区倒木的主要分解者;该地区的木腐菌主要生长在腐烂等级为2、3的倒木上,主要优势寄主为槭属倒木,有243份真菌采集于槭属倒木,占总数的23.2%.     

农业景观动态对林地地表节肢动物多样性的影响

以黄河下游典型农区封丘县为研究区,在林地景观中进行地表节肢动物的观测。用物种丰富度和香农多样性指数代表物种多样性,选择代表景观背景的5个竞争模型:生境特性(H1,2012)、基质特性(H2,2012)、生境变化(H3,1984—2012)、基质变化(H4,1984—2012)和土壤-环境条件(H5,2012)从4个空间尺度上(100,250,350和500 m)进行分析,通过运用基于赤池信息量准则(Akaike information criterion,AIC)的多模型推理(Multi-model Inference,MMI)方法,在R软件里用广义线性模型(Generalized Linear Models,GLM)探究了研究区近30年(1984—2012年)景观背景变化对林地地表节肢动物多样性的影响。研究表明,不同景观背景模型对地表节肢动物多样性的影响具有尺度依赖性。在100 m的尺度下,生境特性(H1)最能够解释香农多样性和物种丰富度,但是随着尺度的增加,生境特性变化(H3)在较大(250、350 m和500 m)的尺度对物种丰富度和香农多样性影响最大,而基质特性和土壤-环境条件(H2和H5)的作用不显著。景观背景对地表节肢动物多样性的解释量达到40%。在研究区域,生境特性是表征香农多样性指数和物种丰富度的指标。     

人工固沙植被恢复对地表节肢动物群落组成及多样性的影响

人工绿洲是干旱区主要的自然景观之一,为了维护绿洲稳定而营建的防护林强烈改变地表生态水文过程,进而影响着地上和地下生物多样性。然而,以往的研究对地上植被关注较多,而对土壤动物研究较少。以张掖绿洲外围人工固沙植被群落和天然固沙植被群落为研究对象,探讨人工固沙植被恢复对荒漠地表节肢动物群落组成及多样性的影响及不同动物类群对植被变化的响应模式。研究表明,天然固沙植被群落转变为人工固沙植被群落显著降低了地表节肢动物数量,但提高了地表节肢动物类群丰富度和多样性,这在5月份表现尤为明显。植被类型对地表节肢动物群落的影响不同,8月人工柽柳林群落地表节肢动物活动密度、类群丰富度和多样性均显著高于人工梭梭林群落。人工固沙植被恢复显著降低了适应荒漠环境的拟步甲科甲虫,而蚁科和部分蜘蛛的数量显著增加,它们对人工固沙植被恢复的响应模式不同决定了群落结构及多样性的变化规律。此外,研究还发现一些地表节肢动物类群对不同生境具有强烈的指示作用,如拟步甲科等可指示荒漠生境,潮虫科等可指示梭梭林生境,而蠼螋科和狼蛛科等可指示柽柳林生境。综上所述,人工栽植固沙灌木形成的固沙植被群落导致了一些适应荒漠环境的地表节肢动物类群的数量降低,但也为更多的地表节肢动物类群提供了适应栖居环境和充足的食物资源等,从而提高了地表节肢动物的多样性。     

辽东山区天然次生林的数量分类

结合DCA排序和TW IN SPAN分类结果,将辽东山区天然次生林划分为5个群落类型:花曲柳林、蒙古栎林、阔叶混交林、水曲柳林、胡桃楸林。DCA排序与TW IN SPAN分类产生了较一致的分类结果。DCA第一轴代表的环境意义为坡向。花曲柳林多分布于阳坡的中坡及中上坡,蒙古栎林多分布在中上坡。花曲柳与蒙古栎常混生在一起,随着坡位上升,花曲柳优势度下降,而蒙古栎优势度增加。阔叶混交林多位于阴坡,乔木层没有稳定和绝对优势种,多以假色槭、风桦、色木槭为优势种,但假色槭分布于乔木层第2亚层。水曲柳林多分布在中下坡。胡桃楸分布在山下部,喜潮湿生境。色木槭在辽东山区分布广泛,重要值较高,且更新良好,很可能是群落演替顶级物种。辽东山区天然次生林林下藤本植株数量多,以五味子、软枣猕猴桃、狗枣猕猴桃为主。     

辽东山区落叶松人工林地上生物量和养分元素分配格局

落叶松是我国北方最主要的人工用材林树种,由于人工林树种单一、结构简单等原因,导致土壤养分循环出现失衡.研究落叶松生物量和养分元素分配规律,可以为落叶松人工林的合理经营和养分循环研究提供科学参考.本文以辽东山区19年生二代落叶松人工林(胸径12.8 cm,树高15.3 m,密度2308株·hm^-2)为对象,研究其地上各器官(干、枝、皮、叶)生物量、碳和养分元素含量(N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn)的积累规律和分配格局.结果表明：单株落叶松生物量为70.26 kg,林分水平落叶松生物量为162.16 t·hm^-2,各器官生物量差异显著,排序为：树干>树枝>树皮>树叶;单株落叶松养分积累量为749.94 g,林分水平落叶松养分积累量为1730.86 kg·hm^-2,其中,大量元素和微量元素的养分积累量均为树干显著高于树枝、树皮和树叶.全叶期每砍伐一棵落叶松(19年生),平均从系统中带出749.94 g养分元素;如果将树皮、树枝、树叶留在林地仅仅带走树干,带出的养分元素可减少40.7%.
     

辽东山区次生林不同大小林窗光照特征比较

以辽东山区天然次生林中3种不同大小林窗(G₁,670 m²;G₂,290 m²和G₃,90 m²)为对象,通过对林窗内光强进行连续观测,比较光量子通量密度(PPFD)的时空分布.结果表明：3种林窗的PPFD日变化均呈现北高南低,且面积越大,PPFD高值区范围越广,异质性越明显;3种林窗的PPFD月变化规律为：林窗内各方位PPFD最大值集中在生长季初期(4—5月),最小值出现的月份则有所差异;3种林窗东部和西部的PPFD出现极值的时间基本一致,且春季光强均明显高于夏、秋季(P<0.05);G₁、G₂、G₃中心点的月平均PPFD分别占全光照的66.59%、49.05%和30.37%,在生长旺盛期,中心点光强分别是林内的37.8倍、27.9倍和10.3倍.受林窗面积不同,以及地形、边缘木高度(林窗形状)等因素的影响,不同大小林窗接收的光强及其分布格局不同,这是导致林窗内更新格局、物种组成发生变化的关键因素.     

辽东山区次生林木本植物空间分布

森林木本植物的空间格局有助于揭示群落结构的形成机制与潜在的生态学过程,且对林分经营具有一定指导意义。在0—50 m尺度范围内综合分析了辽东山区4 hm2温带次生林样地多度10的树种空间格局。研究发现:(1)在完全随机零模型下,大部分树种呈现聚集格局,聚集格局树种的比例随尺度增加而降低;在32 m的较大尺度下,随尺度增加,随机和规则格局成为树种分布的主要形式;(2)在异质性泊松过程零模型下,55.9%的树种呈现随机格局,其余大部分树种在10 m的尺度下呈现聚集格局,且随尺度增加,规则格局成为主要形式;(3)在完全随机零模型下,树种属性(林层、径级和多度)显著地影响种群聚集度,而在异质性泊松过程零模型下,树种属性对种群聚集度不存在显著影响。综上,生境异质性、扩散限制和树种属性部分解释了辽东山区次生林木本植物空间分布格局,相对而言,生境异质性的效应更为突出。研究结果有助于揭示次生林群落生物多样性的维持机制。     

辽东山区次生林乔木优势树种幼苗更新动态

以辽东山区次生林4 hm²动态监测样地为平台,2014—2016年连续3年对样地进行乔木优势树种幼苗调查和半球面影像拍摄,分析森林更新过程中林下乔木幼苗和冠层结构的动态,研究幼苗的天然更新规律及其对冠层结构变化(以叶面积指数LAI的变化来表示)的响应.结果表明: 调查期间冠层LAI先减少后增加,且存在显著的年际差异.12种乔木优势树种幼苗对冠层结构变化存在明显的响应,且不同树种幼苗的响应明显不同;中性树种幼苗的相对多度或频度一般会随着冠层LAI的减小而增大;阳性树种幼苗的相对多度或频度一般会随着冠层LAI的增大而减小.2014—2016年乔木优势树种幼苗的多响应置换过程分析表明,优势树种幼苗的数量组成和分布存在显著差异,且年际间的差异逐渐减少.调查期间优势树种幼苗指示种发生明显变化,也反映出其对冠层结构变化的响应.     

辽东山区次生林乔木幼苗分布格局与种间空间关联性

在辽东山区次生林建立4 hm^2样地(200 m×200 m),研究0~50 m尺度范围内乔木幼苗分布格局及种间空间关联性.结果表明:在完全随机零模型下,0~20 m尺度上,95%的树种呈现聚集分布格局;0~16 m尺度上,19个树种呈现聚集分布;随着尺度的增加,聚集分布树种的比例逐渐减少,50 m尺度上,随机分布成为树种分布的主要形式;在异质性泊松过程零模型下,0~24 m尺度上,5%的树种呈现聚集分布,26~50 m尺度上,42%和58%的树种呈现随机和均匀分布.在完全随机零模型下,正相关树种对比例最高,且在50 m尺度下呈现正相关、负相关、无相关3种相关性的树种对比例相同;在异质性泊松过程零模型下,树种对主要呈现负相关,且随尺度增大,负相关的树种对比例逐渐升高.种子扩散限制和生境异质性在某种程度上解释了乔木幼苗的聚集分布格局,乔木幼苗强烈的聚集分布又促使种间空间关联性密切,更新群落稳定性较差.     

干扰对辽东山区次生林植物多样性的影响

依据林分距离居民区和一、二级道路的远近以及郁闭度与受害乔木株数百分比,将人为干扰和自然干扰各划分为低度干扰、中度干扰和高度干扰3个水平.在此基础上,调查分析了干扰对辽东山区次生林植物多样性的影响,初步探讨了人为干扰和自然干扰影响的差异.结果表明,在不考虑次生林类型的前提下,受中度水平人为干扰的次生林总体多样性高于其它两个水平,从低水平干扰到高水平干扰的Simpson 指数分别为0.95、0.96和0.92,Shannon-Wiener指数分别为3.60、3.77和3.36;乔木层多样性有随干扰水平提高而增加的趋势,灌木层和草本层的变化趋势与总体多样性相似;各次生林类型总体多样性随干扰水平的变化存在差异,且乔木层、灌木层和草本层的多样性变化在各次生林类型中未呈一致的趋势,其中灌木层和草本层受干扰影响较大;自然(雪/风)干扰发生近3年后,受到不同程度影响的桦木林总体多样性差异不大, Simpson 指数分别为0.91、0.91和0.92,Shannon-Wiener指数分别为2.30、2.93和2.89;随着干扰水平提高,乔木层和灌木层多样性呈增加趋势,草本层多样性则变化不大.