高山森林林窗和生长基质对苔藓植物氮和磷含量的影响

苔藓在森林生态系统养分富集和循环方面有重要作用,苔藓植物在氮磷循环中的作用可能受到森林更新和生长基质的影响.为理解苔藓在森林生态系统养分循环中的作用,研究了高山森林不同位置(林窗中心、林窗边缘、林下)和不同生长基质(活立木、倒木、枯立木、大枯枝、根桩、地表)上的苔藓植物氮磷含量.结果表明:地表苔藓氮含量(3.12 mg·g^-1)显著低于其他生长基质上的苔藓,尽管枯立木附生苔藓氮含量高达17.41 mg·g^-1,但倒木、大枯枝、枯立木和活立木苔藓氮含量差异不显著;最高(1.09 mg·g^-1)和最低(0.61 mg·g^-1)的磷含量分别出现在森林地表和枯立木的苔藓,且森林地表的苔藓磷含量显著高于其他生长基质上的苔藓,但倒木、大枯枝、根桩和活立木上的苔藓磷含量差异不显著.林窗位置显著影响了倒木和大枯枝上的苔藓氮、磷含量,林窗内倒木和大枯枝上的苔藓氮、磷含量显著高于林窗边缘.粗木质残体的类型、腐烂等级对苔藓氮、磷含量的影响存在差异,两者交互作用的影响显著;第Ⅴ腐烂等级倒木上的苔藓氮含量显著高于其他腐烂等级;第Ⅲ腐烂等级大枯枝上的苔藓氮含量显著高于其他腐烂等级;第Ⅱ腐烂等级倒木上的苔藓磷含量显著高于其他腐烂等级;第Ⅳ腐烂等级枯立木上的苔藓磷含量显著高于其他腐烂等级.可见,森林林窗更新和粗木质残体腐解过程会影响苔藓植物的氮、磷含量,同时影响森林生态系统的养分循环过程.     

高山森林林窗和粗木质残体对木生苔藓生物量和多样性的影响

木生苔藓植物是原始森林的基本组成部分,其生长和分布对林窗和粗木质残体(CWD)等环境因子的响应可能非常敏感,但林窗和CWD对木生苔藓植物群落的影响研究未见报道。因此,我们研究了高山森林不同林窗位置(林窗、林缘和林下)和不同粗木质残体类型(倒木、大枯枝、枯立木和根桩)木生苔藓生物量(储量、单位面积生物量和生物积累量)和多样性(Shannon多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数)特征。结果表明:川西高山粗木质残体木生苔藓植物生物量储量为141.14 kg/hm~2,倒木生苔藓生物量储量最大为78.80 kg/hm~2,枯立木生苔藓生物量储量最小为3.11 kg/hm~2。其中,第III、IV腐解等级粗木质残体木生苔藓生物量储量较高,在I腐解等级时为最低。整体来看不同粗木质残体类型木生苔藓单位面积生物量均在林缘最高,但不同粗木质残体类型单位面积木生苔藓生物量积累量差异显著。木生苔藓生物多样性受林窗位置和粗木质残体类型显著影响。倒木、大枯枝和根桩的苔藓Simpson优势度指数从林窗至林下均为下降趋势。倒木的苔藓Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数在林下最高,在林缘最低。林窗大枯枝木生苔藓三种多样性指标均大于倒木。枯立木和根桩木生苔藓多样性指标随林窗变化表现各异。研究也发现,曲尾藓(Dicranum)和平藓(Neckera)在川西高山苔藓生物量中比重较大。我们的研究结果表明在高山森林生态系统中,林缘效应对木生苔藓生物量具有促进作用,但对木生苔藓生物多样性的影响作用不明显。这也意味着,森林更新导致林窗形成和CWD产生对木生苔藓生长具有显著影响。     

高山森林粗木质残体附生苔藓植物的重金属吸存特征

粗木质残体及其附生苔藓植物是高山森林生态系统中两个相互联系的基本组成部分,二者的相互作用可能影响森林生态系统重金属循环,但有关不同类型和不同腐解等级粗木质残体对附生苔藓植物重金属吸存特征尚不清楚。因此,于2015年7月在川西高山森林调查了岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林内不同类型和不同腐解等级的粗木质残体附生苔藓镉、铅、铜和锌浓度与吸存特征。结果表明:高山森林粗木质残体附生苔藓植物Cd、Pb、Cu和Zn的总吸存量依次为4700mg/hm~2、21236mg/hm~2、6179mg/hm~2和2622mg/hm~2。粗木质残体附生苔藓的4种重金属吸存量都表现为倒木大枯枝枯立木根桩;倒木附生苔藓Cd、Pb、Cu和Zn吸存量分别占高山森林粗木质残体总吸存量的54.53%、66.08%、51.13%和66.30%,根桩附生苔藓重金属吸存量不足总吸存量的3%。粗木质残体的类型和腐解等级都会影响附生植物重金属吸存特征。随着腐解等级的增加,倒木和大枯枝附生苔藓中Cd和Pb呈现\"积累-释放\"的变化特征,其浓度和吸存量在第Ⅱ、Ⅲ腐解等级较高。附生苔藓Cu和Zn浓度和吸存量在不同腐解等级粗木质残体间的差异均不明显。这些结果表明,粗木质残体附生苔藓对重金属元素具有明显的吸存作用,为认识高山森林生态系统重金属元素循环及其迁移过程提供了新的思路,也为进一步了解粗木质残体在高山森林生态系统中的重要作用提供了新的角度。     

高山森林林窗位置和附生植物去除对倒木总酚和缩合单宁含量的影响

倒木分解是森林生态系统中重要的养分循环过程,倒木中的难分解物质对土壤有机质积累具有积极作用。但关于森林林窗和附生植物对倒木难分解物质含量的影响还不清晰。为了理解林窗更新及附生植物生长对倒木总酚和缩合单宁含量的影响,2013年8月在川西高山原始森林进行样地布置,在进行3年附生植物去除处理后,2016年8月在不同林窗位置（林窗、林缘和林下）下两种处理（附生植物去除和保留）不同腐解等级（I-V）进行岷江冷杉（Abies faxoniana）倒木不同结构（心材、边材和树皮）样品采集,分析其总酚和缩合单宁含量。结果表明：树皮总酚和缩合单宁含量显著高于心材和边材,树皮总酚和缩合单宁含量随腐解等级变化差异不显著;森林林窗对Ⅲ-V腐解等级心材和边材总酚含量具有显著影响,但对心材和边材缩合单宁影响差异不显著,林窗对倒木树皮总酚和缩合单宁含量影响差异极显著且两者含量特征均表现为林窗 > 林缘 > 林下;附生植物去除处理降低了心材缩合单宁和边材总酚含量,增加了倒木边材缩合单宁含量。附生植物去除处理对树皮影响和林窗位置存在交互作用,林缘和林下的倒木附生植物去除显著降低了树皮总酚和缩合单宁含量。此外,不同林窗位置的温度差异是导致树皮总酚和缩合单宁含量变化的主要原因,附生植物去除对倒木pH的影响也可能是影响倒木总酚和缩合单宁含量的原因之一。由此可见,高山森林林窗更新及附生植物生长会显著影响倒木难分解物质含量变化特征,为进一步了解倒木分解过程在养分循环及对环境的响应提供了新的角度。     

川西亚高山森林林窗不同时期土壤转化酶和脲酶活性的特征

为了解川西亚高山森林林窗对不同时期土壤生态过程的影响,于2012年6月—2013年5月期间,根据温度动态过程,对比研究了生长季节(土壤完全融化期、生长季节前期和生长季节后期)与非生长季节(冻结初期、深冻期和融化期)川西亚高山粗枝云杉(Picea asperata)人工林林窗中心、林缘和林下土壤有机层和矿质土壤层转化酶和脲酶活性变化过程。结果表明:林窗不同区域中,土壤有机层转化酶活性均高于矿质土壤层;在生长季节,土壤有机层和矿质土转化酶活性表现为:林窗中心林下林缘,而脲酶活性表现为:林窗中心林缘林下。冻结初期和深冻期林窗中心土壤转化酶活性均高于林缘和林下,而在融化期林下转化酶活性高于林窗中心和林缘;冻结初期和融化期林下土壤脲酶活性显著高于林窗中心和林缘,而在深冻期林窗不同区域土壤脲酶活性没有显著差异。林窗不同区域在不同时期对土壤转化酶和脲酶活性的响应有着深刻影响。     

高山森林林窗对凋落叶分解的影响

林窗对降水和光照等环境条件的再分配以及分解者群落的影响可能深刻作用于森林凋落物分解过程,但有关高山森林林窗大小对凋落物分解的影响尚无研究报道。采用凋落物分解袋法,研究了川西高山森林不同大小林窗对非生长季节和生长季节红桦(Betula albo-sinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落叶质量损失的影响。结果显示,经过1a的分解,不同生境下红桦和岷江冷杉凋落叶分别分解了27.25%—30.12%和27.04%—27.96%,其中非生长季节占53.83%—60.18%和50.23%—59.09%。林窗对红桦和岷江冷杉凋落叶质量损失的影响因物种不同而呈现季节差异。总体上,林窗加快了岷江冷杉凋落叶的分解而延缓了红桦凋落叶的分解。与郁闭林下相比,林窗显著增加了2种凋落叶非生长季节的质量损失速率,显著降低了生长季节2种凋落叶的质量损失速率;2种凋落叶质量损失速率在非生长季节随林窗面积增大而加快,在生长季节随林窗面积增大而减慢。林窗显著影响了初冻期、深冻期和融化期岷江冷杉凋落叶的质量损失率,但对红桦凋落叶质量损失率影响不显著。可见,高山森林凋落物分解过程受到林窗的显著影响,并且阔叶和针叶凋落叶在非生长季节和生长季节对林窗的响应具有明显差异。     

冬季森林鸟类对林窗的响应分析

林窗主要指由森林中老龄树死亡或其他偶然因素导致的成熟阶段优势树种死亡,从而造成在林冠层形成空隙的现象。2011年11月—2012年2月,于广西防城金花茶国家级自然保护区,采用定点观察法,就北热带季雨林冬季鸟类对林窗的响应特征及鸟类在林窗和非林窗的分布特征等进行了研究。在林窗记录到鸟类45种,占所有鸟类的84.9%,平均种数为9.6种;在非林窗记录到鸟类39种,占所有鸟类的73.6%,平均种数为5.3种。多元回归表明林窗面积、林窗外10m乔木平均高度、林窗外10m乔木数量、林窗外10m灌木数量、林窗外1m草本平均盖度和裸地比例是林窗影响鸟类多样性的关键因子。总体上,林窗鸟类多样性大于非林窗。另外,林窗对鸟类空间分布影响主要表现在:鸟类的垂直分布以林窗中层和林冠层为主,水平分布以近离和较近离为主,而这种空间分布格局主要是由鸟类取食生态位分化所造成。     

川西亚高山森林林窗对凋落枝早期分解的影响

林窗调控的土壤水热环境和分解者群落结构可能深刻影响凋落物分解过程, 已有的研究结果具有不确定性。为了解高海拔森林林窗面积对凋落枝分解的影响, 采用凋落物分解袋法, 于2012-2016年冬季和生长季节, 研究了川西亚高山森林255-290 m ²(FG1)、153-176 m ²(FG2)、38-46 m ²(FG3) 3种面积林窗和林下对岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落枝质量损失的影响。结果显示: 林窗面积大小显著改变了林窗和林下的雪被厚度、温度和冻融循环频次; 雪被厚度和温度以FG1林窗最高, 林下最低; FG1、FG2、FG3林窗和林下枝条分解4年后的质量残留率分别为59.9%、59.5%、62.1%和55.3%, 分解系数k值分别为0.127、0.131、0.120和0.135, 95%分解时间分别为23.6、22.7、25.0和22.2 a; 与林下相比, 林窗显著增加了第一年和第二年生长季节的质量损失速率, 降低了第一年和第四年冬季的枝条质量损失速率; 林窗大小对质量损失速率的影响随分解时期变化差异明显, 质量损失速率在第一年和第三年冬季随林窗面积增大而增大, 在第三年生长季节随林窗面积增大而降低; 枝条质量损失的比例在第一年最高, 随林窗面积增加而增加, 且冬季高于生长季节。综上所述, 林窗环境变化深刻影响亚高山森林凋落枝分解, 但这种影响随林窗面积和分解时间有所差异。     

四川缙云山森林群落林窗边缘效应的研究

 本文运用Shannon—Wiener物种多样性指数、Simpson生态优势度指标以及边缘效应强度指数,对缙云山亚热带森林群落林窗的边缘效应现象进行了初步研究。29个林窗样地不同部位上述指标的测定表明用物种多样性指数拟合边缘效应测度通式,缙云山亚热带森林群落林窗的边缘效应强度值为1—3左右;而用生态优势度值拟合边缘效应强度测式,则上述边缘效应强度值为0.1一1.2左右。研究表明林窗边缘区由于边缘效应的作用有增大物种多样性的趋势。而林窗面积、所处坡向以及林窗所在的森林群落类型,都对处于不同发育阶段的林窗的边缘效应强度具有影响。在此基础上,本文对林窗边缘效应强度的变化规律、效应性质、测定意义以及对森林营造和优化管理上的作用进行了一定探讨。     

川西亚高山森林木质残体及其附生苔藓持水特性

木质残体及其附生苔藓是森林生态系统的基本结构,在水源涵养、水土保持、生物多样性保育、碳和养分循环等方面具有重要作用。然而,有关亚高山森林木质残体及其附生苔藓的水源涵养功能研究尚未见报道。因此,以川西亚高山针叶林区紫果云杉原始林、岷江冷杉原始林、方枝柏原始林等8种典型森林类型为研究对象,调查研究了木质残体及其附生苔藓持水能力随林型、腐烂等级和径级的变化特征。结果表明：（1）亚高山针叶林木质残体饱和储水量在林型之间变化显著。其中,紫果云杉原始林具有最大的饱和储水量（22.06 mm）,柳树次生林木质残体饱和储水量最小（4.55 mm）,但林型之间木质残体饱和持水率的差异不显著。（2）不同林型的附生苔藓持水能力具有显著差异。其中,紫果云杉原始林木质残体附生苔藓饱和储水量最高（7.01 mm）,方枝柏原始林最低（0.21 mm）。（3）腐烂等级显著影响木质残体饱和储水量,IV腐烂等级的饱和储水量较高（3.77 mm）,II腐烂等级较低（0.75 mm）;木质残体饱和持水率和附生苔藓饱和储水量与腐解程度显著正相关,均符合Q（Q''）=ex²+fx+g的函数关系式。（4）木质残体和附生苔藓的饱和储水量均随径级增大而升高,大径级（D5）的饱和储水量占比分别超过60%和40%。可见,林型和木质残体腐解程度及径级大小是决定亚高山针叶林区木质残体及其附生苔藓持水性能的关键因子,特别是附生苔藓对于提高亚高山针叶林水源涵养具有重要作用。     

树干附生尖叶拟船叶藓性比和有性生殖的比例

通过对贵州梵净山树干附生尖叶拟船叶藓的野外调查和室内研究,结果表明,在44个被调查样方共计1320株植株中,尖叶拟船叶藓单株的性比为8♀∶1♂(N=1320),其中25.0%的单株没有进行性表达;其种群的性比为5♀∶1♀♂(雌性种群:混合种群,N=44),没有发现雄性种群;其单株的有性生殖的比例为10.5%,种群的有性生殖比例为9.3%。结果表明尖叶拟船叶藓种群具有明显的雌性偏向,其种群的自然更新更多的是依赖各种营养繁殖。     

黎平太平山自然保护区树附生藓类植物多样性

为探讨贵州亚热带常绿阔叶林树附生藓类植物多样性,以黎平太平山自然保护区为例,对该区树附生藓类植物进行调查研究,共获得432份标本。鉴定及分析结果显示:该区有树附生藓类植物31科89属197种,较之前人对该区苔藓植物的调查工作,新增3个科32个属128个种;优势科包含蔓藓科(Meteoriaceae)、平藓科(Neckeraceae)、青藓科(Brachytheciaceae)、毛锦藓科(Pylaisiadelphaceae)、灰藓科(Hypnaceae)等5个科,优势属有凤尾藓属(Fissidens)、匐灯藓属(Plagiomnium)、青藓属(Brachythecium)、绢藓属(Entodon)、灰藓属(Hypnum)等5个属;树附生藓类植物区系地理成分组成复杂,划分为12种分布类型,东亚分布成分最为丰富,有76种,占总种数的39.79%,热带亚洲分布成分有26种,与其他大洲热带成分相联系的种类达33种,占比17.28%,中国特有成分有16种,占比8.38%;生活型可划分为6种,交织型占主体地位,有88种,占总种数的44.67%。     

葫芦岛海产品重金属含量及健康风险分析

通过测定葫芦岛海滨常见6种海洋生物体内Cr、Ni、Zn、Cu、Cd和Pb的含量,并与国内其他地区同类生物中的金属含量进行比较,评价了采样物种污染程度。在此基础上,以日摄食量(DI)、目标危害系数(THQ)和目标致癌系数(TR)为考量指标,分别评价了当地居民中成人和儿童摄食此类海产品可能导致的健康风险。结果表明:葫芦岛海滨常见海产品体内重金属平均含量顺序为ZnCuNiCdCrPb,脉红螺(Rapana venosa)和短滨螺(Littorina brevicula)体内Cd污染较为严重,鮻(Liza carinatus)受到了Zn的污染,紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)、海带(Ulvaceae)和日本蟳(Charybdis japonica)体内的重金属含量则低于相关的污染评价标准;对于Cd而言,摄食短滨螺、紫贻贝和脉红螺的DI值大于参考值(1μg·kg~(-1)·d~(-1)),THQ值均大于1,最大可达到7.4;对Pb来说,居民食用海带、短滨螺和脉红螺后的TR值高于可接受水平(10~(-6))。本研究中所调查的部分生物受到了不同程度的重金属污染,当地居民长期食用此类海产品存在潜在的健康风险,其中成人受危害的程度高于儿童,Cd和Pb的摄食风险尤其应当受到重视。     

尾巨桉树干木质部液流密度径向变化特征

目前尾巨桉(Eucalyptus urophylla×Eucalyptus grandis)在中国南部大面积种植,尤其是在广西。其水分利用效率对森林的可持续发展以及水资源管理越来越受到关注。在不了解树干液流径向变化的前提下,将最外层边材液流测定值推广到整树或者林分尺度会产生很大的误差。为了准确测定整树耗水,采用热消散探针法(TDP)研究了南宁七坡林场4年生尾巨桉树干液流的径向变化特征。结果表明:各个深度有相似的日变化规律,0~20 mm深液流占有很大比例,随季节有所变化,20~40 mm深液流保持相对稳定;通过对0~20 mm和20~40 mm两个边材深度的日平均液流密度进行曲线回归分析,两者存在显著的幂指数相关关系(R20.90,P=0.00);同时分析了不同深度的径向分布格局,发现尾巨桉属于4大液流径向分布格局之一的递减型,且递减程度比较陡峭;白天和夜间的径向变化规律不一样,白天液流密度径向变化较明显,夜间则表现稳定。本文的发现有助于通过更精确地计算季节性液流密度来准确估算混种桉树的水分利用效率,对土地管理有重要的意义。