川中丘陵区3个树种的细根形态和功能异质性分析

以川中丘陵区柏木低效林林窗改造初期种植的银木和香椿细根为研究对象,以未改造的柏木纯林为对照,采用LI-8100土壤碳通量测量系统测定银木、香椿和柏木1~5级细根的原位呼吸速率,并探讨细根形态结构和养分元素浓度与细根呼吸的相关关系,以揭示细根结构与功能异质性。结果表明:银木、香椿和柏木细根的直径、根长、组织碳浓度均随着根序级别的增加而增加,而它们细根的比根长、组织氮浓度和比根呼吸速率均随着根序的增加而降低,树种、根序级及其交互作用对3个树种细根形态、养分浓度和比根呼吸均有显著或极显著影响。回归分析显示,3个树种比根呼吸速率均随细根直径、比根长、N浓度变化呈现出系统性的变化,三者分别能解释64.7%、87.6%和、67.6%的比根呼吸变异。可见,细根在形态和功能上存在明显的异质性,且细根的形态特征、组织化学含量和生理功能之间存在着紧密的联系,为理解植物根系结构与功能变异提供了依据。     

柏木根系分泌物对栾树细根形态及N、P含量的影响

为研究混交过程中柏木根系分泌物对栾树细根生长的影响,以一年生栾树盆栽幼苗为研究对象,通过施加1株、2株、4株、8株4个浓度柏木根系分泌物(分别记为G1、G2、G4、G8)于栾树盆栽中,探讨柏木根系分泌物对栾树幼苗1～5级细根形态及N、P含量的影响。结果表明:(1)栾树细根直径随根序的增加而增大,施加根系分泌物显著减小了1～2级细根的直径(P0.05);细根比根长、比表面积均随根序的增加而减小,施加根系分泌物显著增大了1～2级细根的比根长及比表面积(P0.05);随根系分泌物施加浓度的提高,栾树比根长及比表面积先增大,而直径先减小,然后均趋于平缓波动的态势。(2)栾树细根N、P含量均随根序的增加而减小,而N/P在根序间的变化不显著;施加柏木根系分泌物显著增大了栾树1～2级细根的N、P含量(P0.05),但减小了1～5级细根的N/P;随根系分泌物施加浓度的提高,栾树细根P含量增大,N/P减小,而N含量先增加后呈现平缓变化的趋势。(3)栾树细根N、P含量均与其比根长、比表面积和直径等形态特征之间呈显著的相关关系(P0.05)。研究发现,柏木根系分泌物可改善土壤养分的有效性,从而缓解栾树植株的缺P症状,细根通过调整其形态以提高养分利用效率;柏木根系分泌物主要影响栾树1～2级细根的形态及N、P含量;4株柏木根系分泌物的剂量更有利于栾树根系的生长。     

水曲柳根系生物量、比根长和根长密度的分布格局

采用连续钻取土芯法在生长季内对东北林业大学帽儿山实验林场17年生水曲柳人工林根系取样,研究水曲柳不同直径根系现存生物量、比根长和根长密度及垂直分布状况.结果表明,水曲柳人工林根系总生物量为1 637.6 g·m^-2,其中活根生物量占85%,死根占15%.在活根生物量当中,粗根(直径5～30 mm)占的比例最高（69.95%）,其次为活细根（直径<1 mm,13.53%）,小根(1～2 mm)和中等直径的根(2～5 mm)比例较小（分别为7.21%和9.31%）.直径<1 mm活细根的比根长为32.20 m·g^-1,直径5～30 mm粗根的比根长为0.08 m·g^-1.单位面积上活根的总长度为6 602.54 m·m^-2,其中直径<1 mm的细根占92.43%,其它直径等级则不到活根总长度的8%.直径<1 mm的细根生物量与根长密度具显著线性关系（R²=0.923）,但与比根长无显著相关关系（R²=0.134）.     

水曲柳根系生物量、比根长和根长密度的分布格局

采用连续钻取土芯法在生长季内对东北林业大学帽儿山实验林场17年生水曲柳人工林根系取样,研究水曲柳不同直径根系现存生物量、比根长和根长密度及垂直分布状况.结果表明,水曲柳人工林根系总生物量为1 637.6 g·m^-2,其中活根生物量占85%,死根占15%.在活根生物量当中,粗根(直径5～30 mm)占的比例最高（69.95%）,其次为活细根（直径<1 mm,13.53%）,小根(1～2 mm)和中等直径的根(2～5 mm)比例较小（分别为7.21%和9.31%）.直径<1 mm活细根的比根长为32.20 m·g^-1,直径5～30 mm粗根的比根长为0.08 m·g^-1.单位面积上活根的总长度为6 602.54 m·m^-2,其中直径<1 mm的细根占92.43%,其它直径等级则不到活根总长度的8%.直径<1 mm的细根生物量与根长密度具显著线性关系（R²=0.923）,但与比根长无显著相关关系（R²=0.134）.     

柏木低效林不同改造模式下细根分布特征

以四川省德阳市旌阳区低效柏木林改造8年后的3种模式(即:柏木+桤木+杂交竹模式(柏+竹+桤)、柏木+麻栎模式(柏+栎)、柏木+杂交竹模式(柏+竹))作为研究对象,柏木纯林作为对照,调查了柏木低效林不同改造模式的细根生物量。结果表明:不同改造模式与土层对细根生物量的影响非常显著(P0.01),柏+竹与柏+竹+桤模式细根生物量显著高于纯柏模式,柏+栎模式细根生物量最小。在不同改造模式中,柏木细根生物量在土壤层次上的分布也存在显著差异,柏+竹与柏+竹+桤模式中柏木细根生物量随着土层的加深呈上升趋势,而柏+栎模式中则随着土层的加深呈下降趋势,柏+栎模式中柏木死细根的比重明显高于其他模式。几种模式中,柏+竹+桤模式细根生物量分布相对稳定,而柏+栎模式的稳定性较差。     

杨树人工林细根数量和形态特征的季节动态及代际差异

采集欧美杨107Ⅰ代和Ⅱ代人工林细根样品,分析杨树不同根序细根数量特征(根长度、表面积和生物量)和形态特征(比根长、根长密度、根组织密度)对季节波动的响应及其代际差异.结果表明： 杨树各根序细根数量特征(根长度、表面积和生物量)均呈明显的季节变化,且具有明显的根序差异性.低级根序细根数量特征季节差异显著,细根生物量在生长季显著增加而生长季后显著下降.高级根序细根比根长季节波动显著,而根长密度和根组织密度等形态特征波动较小.连作导致人工林杨树1～2级细根长度、生物量、比根长和根长密度在生长季显著增大.1级细根数量特征与土壤温湿度呈显著正相关,与土壤有机质和速效氮含量呈显著负相关;而2级细根数量特征仅与土壤养分显著相关.杨树人工林细根特征的季节动态及代际差异体现了杨树对细根的碳投入变化,因连作引发的土壤养分匮乏可能引发植株对根系的碳投入增加,这种碳分配格局与人工林地上部分生产力形成密切相关.     

瓦屋山常绿阔叶次生林建群种扁刺栲的细根分布及其碳氮特征

四川瓦屋山国家森林公园是我国西部的中亚热带湿性常绿阔叶林的典型代表,具有四川现存的较为完好的扁刺栲(Castanopsis platyacantha)-华木荷(Schima sinensis)群系,该研究利用土钻法探讨了该群系内主要建群种扁刺栲标准木的细根分布及其碳氮特征。结果表明:(1)扁刺栲细根总生物量为173.62 g·m~(-2),其中活根生物量为135.29 g·m~(-2)。(2)随着土层深度的增加,扁刺栲细根生物量、根长密度、根系表面积和比根长呈下降趋势,0~30 cm土层所占比例分别为67.23%、69.53%、69.48%和57.20%;根长密度、根系表面积和比根长均随细根直径的增加而显著下降,直径小于1 mm的根系所占比例分别为58.84%、52.59%和51.36%。(3)扁刺栲细根生物量、根长和表面积消弱系数β均随根系直径的增加而增加。(4)根系C含量在第Ⅰ土层中随细根直径的增加而显著增加,在其他土层则无显著差异;直径小于2 mm的根系C含量在第Ⅰ土层中显著低于其他土层,大于2 mm的根系C含量在各土层间的差异不大。(5)根系N含量随根系直径和土层深度的增加而减少,C/N值则与之相反。该研究结果在一定程度上反映了该次生林地下细根的垂直分布及养分特征,为揭示该生态系统地下生态过程及今后在该生态系统研究环境变化对地下生态过程的影响提供了基础数据。     

树种多样性对亚热带米槠林细根生物量和形态特征的影响

采用土芯法获取福建省三明市米槠人工林、米槠人促更新林和米槠天然更新林的细根(直径2 mm),研究树种多样性对细根生物量、垂直分布及形态特征的影响.结果表明:米槠人工林、米槠人促更新林和米槠天然更新林0~80 cm土层的细根生物量分别为(182.46±10.81)、(242.73±17.85)和(353.11±16.46)g·m-2,细根生物量随树种多样性的增加呈增加趋势.3种米槠林分0~10 cm土层细根生物量占细根总生物量的35%以上,各林分细根生物量均随土层变化显著.林分类型和土层深度对细根分布没有显著的交互作用,表明树种多样性的增加没有引起米槠林细根空间上的生态位分化.3种米槠林细根的根表面积密度和根长密度均以米槠天然更新林最高,米槠人工林最低.比根长的大小顺序为米槠人促更新林米槠人工林米槠天然更新林,比表面积的大小顺序为米槠天然更新林米槠人工林米槠人促更新林,林分类型和土层的交互作用对二者均无显著影响,表明林分水平的细根形态可塑性对树种多样性响应不显著.     

亚热带6种树种细根序级结构和形态特征

以福建省建瓯市万木林自然保护区内占优势的6种天然林树种(沉水樟Cinnamomum micranthum,CIM;观光木Tsoongiodendron odorum Chun,TOC;浙江桂Cinnamomum chekiangense,CIC;罗浮栲Castanopsis fabri,CAF;细柄阿丁枫Altingiagracilipes,ALG;米槠Castanopsis carlesii,CAC)为研究对象,对其1—5级细根的结构,形态特征及生物量进行了分析。结果表明:沉水樟,细柄阿丁枫和米槠细根分支比表现出在1,2级(4倍以上)明显大于其它序级(3倍左右);其余3种树种则是在3,4级的细根分支比最大,其中浙江桂达到8.65倍,其它序级则大致为3倍左右。6种树种1,2级细根数量占到总数的70%—90%。6种树种细根直径,根长,组织密度随序级升高逐渐增大,比根长减小,生物量未表现出一致的变化规律,6种树种生物量主要集中在高级根部分。方差分析表明,树种对细根分支比例有显著影响(P<0.05),浙江桂和米槠细根分支水平对分支比例有极显著影响(P<0.01),其余4种树种分支水平对分支比例有显著影响(P<0.05),树种和分支水平的交互作用对6种树种细根分支比均有极显著的影响(P<0.01);树种对细根根长,直径以及生物量均有极显著影响(P<0.01),对比根长有显著影响(P<0.05),而对组织密度的影响则不显著(P>0.05);树种和序级的交互作用对细根根长,直径以及生物量均有极显著影响(P<0.01),对组织密度有显著影响(P<0.05),对比根长影响不显著(P>0.05)。序级对6种树种细根根长,直径,比根长以及生物量的影响并未达到一致,对6种树种细根组织密度有极显著影响(P<0.01)。树种间1—4级根的比根长变异主要由组织密度引起,而5级根的比根长变异则由直径引起,同时在1级根中组织密度与直径呈现出权衡的关系。6种树种细根数量,直径,根长,比根长,组织密度以及生物量与序级之间回归分析发现它们与序级之间具有指数函数,线性函数,二次函数,三次函数或者幂函数关系。     

弓杠岭不同海拔云杉细根生物量及形态特征

海拔变化是多环境因子的梯度效应,细根作为植物吸收水分与养分的重要器官,其性状特征在指示植物的生长和分布等方面意义重大.该研究以弓杠岭2500～3300 m海拔地的云杉(Picea asperata)细根为研究对象,采用根序分级法对云杉1～5级根序的生物量及细根形态(平均直径、比根长、根长密度、比表面积)进行测定,以明确...     

一种测量林窗面积的改良方法:等角椭圆扇形法

目前测量林窗面积较精确的方法为:测量从林窗中心沿8或16个罗盘方向到林窗林冠边缘的距离,再将林窗近似成等角8或16边形估测其面积(本文称这类方法为等角多边形法)。研究表明,等角8或16边形法均会低估林窗面积,本文提出一种改良方法:等角椭圆扇形法,野外测量与前者相同,计算时将相邻距离间的部分近似为椭圆扇形,以所有椭圆扇形面积之和估测林窗面积。用配对t检验对等角多边形法和等角椭圆扇形法的林窗面积进行比较,结果表明:(1)等角16边形法与等角8或4边形法存在极显著差异(P<0.001),比后两者,分别高10.96%和61.66%,这表明等角条边形法均会低估林窗面积;(2)等角椭圆扇形16分法比等角16边形法大10.16%,且二者之间存在极显著差异(P<0.001),因此,等角16边形法的测量值位于等角椭圆扇形16分法和等角8边形法之间;由(1)和(2)可推断等角椭圆扇形16分法比等角8边形法更准确;(3)等角椭圆扇形8分法与等角椭圆扇形16分法没有显著差异(P=0.715),但与等角8边形法存在显著差异(P<0.05),因此,等角椭圆扇形8分法比等角8边形法更准确。另外,本文的两个等角8边形法(基于两组不同罗盘方位的测量距离)求得的林窗面积之间存在极显著差异(P<0.01),而两个等角椭圆扇形8分法之间却没有差异(P=0.778),这表明等角椭圆扇形8分法的结果更稳定。     

天童常绿阔叶林林窗的地形分布格局

为探究多维地形因素对林窗分布的影响,以天童20 hm²常绿阔叶林动态监测样地内的林窗为对象,结合地理信息系统软件,分析了林窗空隙率、林窗密度以及林窗面积在海拔、坡度、坡向、坡形、坡位5种地形因子下的分布格局.结果表明: 该样地林窗空隙率为13.1%,林窗密度为9.5个·hm^-2,林窗平均面积为137.82 m²;因高海拔台风干扰的强度较大,高海拔段(≥500 m)林窗的空隙率和密度显著大于中低海拔段(<500 m);台风带来的强降雨极易引起小范围滑坡,使得沟谷的林窗空隙率和密度显著大于侧坡,林窗平均面积显著大于侧坡和山脊.台风及其带来的强降雨是造成林窗在海拔及坡位梯度上具有显著性差异的主要原因.     

Study on canopy disturbance regime and mechanism of tree species diversity maintenance in the lower subtropical evergreen broad-leaved forest,South China

ABSTRACT

The canopy disturbance, the gap environment, gap regeneration and maintenance of tree species diversity in the lower subtropical evergreen broad-leaved forest (LSEBF) of South China were studied in this paper. The most common manner of gap formation in the forest was by stem breakage. Most gaps were formed by two gap makers. The sizes of most expanded gaps (EG) and canopy gaps (CG) were in the range of 100 – 300 m² and 50 – 100 m², respectively. The ecological factors in gaps were analysed on the basis of contrasting measurement of the microclimatic regimes in gaps of different sizes and in non-gap stands. Tree species in the LSEBF were classified into 5 ecological species groups on the bases of their changes in order of importance values in gaps and in non-gap stands. Most of the species reached their peak of regeneration density around the gap sizes of 100 m² and 500 m². The curves of regeneration density vs. gap age for major species revealed two types. Regeneration densities of most species, and species diversity indices in gaps were greater than those in non-gap stands.     

Subcanopy gaps in temperate and tropical forests

Abstract We present a model of gaps in the vertical structure of forest vegetation. The traditional model of a forest gap assumes the existence of a ‘hole’ in the uppermost canopy layer, often extending down to near the ground. The present model extends the concept to gaps at any level, including those in lower layers below an intact canopy or subcanopy. It assumes that gaps at any level represent spaces with unused resources, especially favourable for plant growth and survival. Evidence from temperate and tropical forests indicates that gaps in the subcanopy and understorey layers below intact canopies are common, and that plants have higher growth rates in them than in non-gap sites. We also extend this model to below-ground gaps in the root zone.     

森林碳循环模型概述

森林碳循环是陆地碳循环研究的重要内容,碳循环模型是进行森林生态系统碳循环机理研究和碳通量估算的重要手段.本文在总结主要碳循环模型的基础上,将森林碳循环模型归纳为斑块尺度的森林碳循环模型和区域尺度的陆地碳循环模型两大类,并评述了各类型的代表性模型及其特点,最后指出了我国森林碳循环模型研究的未来发展方向.     

Beyond Just Research: Experiences from Southern Africa in Developing Social Learning Partnerships for Resource Conservation Initiatives

There is a well-acknowledged communication or knowledge gap between scientists and decision-makers. Many scientists who take on the challenge of narrowing this gap operate on the understanding that their role is to communicate their findings in a one-way flow of information: from science to decision-makers. However, to be effective scientists must engage in an ongoing social learning process with decision-makers, and regard themselves as facilitators, and also as one among many stakeholders who have valid and important ecological knowledge. The developing world poses some particular challenges in this regard, specifically in terms of the large number of local level subsistence resources users who are important de facto decision-makers. We examine four natural resource management case studies from South Africa that differ in spatial scale and complexity, ranging from a single village to a whole biome. We distil seven lessons to help guide development of social learning processes and organizations in similar situations relating to natural resource planning and management. The lessons pertain to: maintaining 'key individuals' within social learning processes; the role of researchers; the formulation of research questions that social learning processes require adaptive long-term funding and capacity support; that local resource users are key decision-makers in developing countries; some perspectives on knowledge; and the need to measure research success.     

Out of steady state: Tracking canopy gap dynamics across Brazilian Amazon

Canopy gaps are evidence of disturbances on forest landscapes. A forest stand is in constant flux, with long stretches of biomass accumulation punctuated by episodic disturbances. We used multitemporal airborne laser scanning data to compare the gap dynamics of four Amazon forest sites. We assessed gap dynamics over 1.9–3.8 years between 2017 and 2020 at sites in the central, central eastern, southeastern, and northeastern regions of the Brazilian Amazon, over areas ranging from 590 to 1205 ha at each site. Gap size ranged from a minimum of 10 m² to a maximum of about 10,000 m². We analyzed four stages of gap dynamics: formation, expansion, persistence, and recovery based on two consecutive airborne laser scanning surveys. The gap fraction at our study sites varied between 1.26% and 7.84%. All the sites have similar proportion of gaps among gap size classes. What notably differed among sites was not the gap size-distribution, but the relative importance of stages of gap dynamics. Expansion and persistence rates ranged from 12 to 118 m² ha⁻¹. The gap formation rate (formation + expansion) was lower than the recovery rate for three of the four study sites. In contrast, the southeastern site has 1.44 times more area in formation and expansion compared to gap recovery. Over the 2–4 years interval of our study, no site was close to steady state. Multitemporal analyses of large areas over many years are needed to improve our understanding of tropical forest dynamics.     

长白山红松阔叶林林冠木竞争生长及林冠空隙动态研究

以长白山红松阔叶林林冠木的年龄资料为基础,分析林木冠重叠与年轮径向生长的关系;通过林冠空隙边缘人隙边缘株的干扰释压分析,揭示林冠空隙集中形成的动态规律。红松林相邻林木间理论树冠重叠率与年轮径向生长呈显著负相关,不同树种间存在不同的竞争和协同关系;红松林中除个别小空隙是经过一个集中形成期形成外,大部分空隙是经过２－３个集中形成期形成的,１９００－１９２０和１９１０－１９３０是大部分空隙的集中形成期。     

哀牢山中山湿性常绿阔叶林林窗特征研究

本研究以哀牢山中山湿性常绿阔叶林为研究对象,分析了该植被群落林窗的大小结构及干扰形成等空间特征。研究表明,林窗大小取决于林窗形成方式和形成木的种类、大小。实际林窗面积远小于扩展林窗面积,前者的平均面积仅约为后者的33．2％。在数量上,实际林窗和扩展林窗的面积分布均呈以上小林窗为主的偏态分布。但在总的林窗面积比例上,大林窗的所占的面积比更大。实际林窗中,100—200m2的林窗所占面积比达66．4％。扩展林窗中,200—300m2和400—500m2大小的面积比分别为33．1％和20．6％。由于该地区冬季强劲的风力,林窗形成方式以根倒和折干,分虽占形成木总数的35％和28％。风力是哀牢山中山湿性常绿阔叶林林窗形成的主要外部驱动力。多数林窗由1—3株形成木造成的。林窗形成木的种类绝大多数为变色锥、木果柯和硬壳柯三种群范上层的优势树种。这三个树种约占林窗形成木的78％。因此,对于林窗发生这种中小尺度干扰事件,群落上层的成势树种起着决定性的影响作用。其它冠层水平的乔木(如亚冠层)的扰动也可以产生林窗,但所占比例很小。林窗形成木的径级呈明显的偏正态分布,且以21-40、41-60和61-80cm的径级最为普遍,分别占总数的31．6％、20．0％和18．3％。这种径级的偏正态分布于林窗面积偏态分布十分吻合,表明形成木的径级大小与所产生的林窗的面积大小呈正比。