马尾松人工林不同大小林窗植物多样性及其季节动态

人工林目前存在结构单一、土壤退化、生物多样性降低等人类普遍关注的生态问题。马尾松(Pinus massoniana)是长江上游低山丘陵区退耕还林的主要人工林树种。研究采伐林窗对植物物种组成和更新的影响, 对马尾松低效人工林的改造, 提升其生态服务功能具有重要的意义。该文以采伐39年生的马尾松人工林形成的7种不同大小的林窗为研究对象, 分析了不同季节林窗内的植物生活型组成及多样性变化。结果表明: 1)马尾松人工林林下植物以高位芽植物居多, 其次是地面、地下芽植物, 一年生植物较少而缺少地上芽植物。在林窗形成初期, 林窗的高位芽植物比例明显低于林下, 大林窗的高位芽植物比例稍高于小林窗, 地下芽和一年生植物的比例低于小林窗。2)林下的物种丰富度和物种多样性指数显著低于大林窗。不同林窗下植物的丰富度指数、优势度指数、多样性指数也存在显著差异。3)夏季林窗下植物多样性最高, 其次是秋季, 春季多样性最低。1225-1600 m²的大林窗能够促进马尾松人工林植物多样性恢复和植被更新。     

Plant diversity and seasonal dynamics in forest gaps of varying sizes in Pinus massoniana plantations

人工林目前存在结构单一、土壤退化、生物多样性降低等人类普遍关注的生态问题。马尾松(Pinus massoniana)是长江上游低山丘陵区退耕还林的主要人工林树种。研究采伐林窗对植物物种组成和更新的影响, 对马尾松低效人工林的改造, 提升其生态服务功能具有重要的意义。该文以采伐39年生的马尾松人工林形成的7种不同大小的林窗为研究对象, 分析了不同季节林窗内的植物生活型组成及多样性变化。结果表明: 1)马尾松人工林林下植物以高位芽植物居多, 其次是地面、地下芽植物, 一年生植物较少而缺少地上芽植物。在林窗形成初期, 林窗的高位芽植物比例明显低于林下, 大林窗的高位芽植物比例稍高于小林窗, 地下芽和一年生植物的比例低于小林窗。2)林下的物种丰富度和物种多样性指数显著低于大林窗。不同林窗下植物的丰富度指数、优势度指数、多样性指数也存在显著差异。3)夏季林窗下植物多样性最高, 其次是秋季, 春季多样性最低。1225-1600 m²的大林窗能够促进马尾松人工林植物多样性恢复和植被更新。     

滇东南岩溶山地3种人工林群落林下植物群落学特征比较

通过样地法比较了川滇桤木(Alnusferdinandi-coburgii)、墨西哥柏(Cupressuslusitanica)、银荆(Acaciadealbata)3个人工林群落林下植物和次生灌丛的群落学特征。结果发现,3个群落都以高位芽植物为主,其次为地面芽植物;在高位芽植物中又都以小高位芽植物比例较高;其叶型谱以中型叶为主。生活型谱和叶型谱都与滇中亚热带常绿阔叶林的群落相似。从3种人工林的群落学特征看,以川滇桤木林的水热条件最好;川滇桤木林的物种多样性最高,说明川滇桤木林林下植物种类成分复杂,生境优越,群落破坏后恢复能力最强,最有利于向顶极演替发展。     

连栽措施对桉树人工林结构及持水性能的影响

以海南岛4代连栽桉树人工林为研究对象,对比分析了不同连栽措施间,桉树人工林的结构、组成及其林下凋落物和土壤持水性的变化规律,探讨了桉树连栽措施对林地生态系统结构和水文调节功能的影响.结果表明,在桉树林生长特征上,第4代比第1代桉树林在胸径、树高和生物量上分别降低了43.4%、33.7%和42.7%;在生物多样性方面,桉树林下植物种类的数量随着连栽代次增加而呈下降趋势(p<0.05);在凋落物持水性能上,第1代桉树林下凋落物蓄积量和最大持水量最大,要比第4代高30.0%以上,但是最大持水率在不同连栽代次间差异不显著(p>0.05);在土壤持水特征上,随连栽代次增加,桉树林下土壤容重提高,而孔隙度、渗透速率以及持水量明显降低,其中1代桉树和3、4代间存在显著差异(p<0.05).连栽措施明显改变了桉树人工林群落结构特征及其持水功能.     

茂兰喀斯特森林林隙植被恢复的物种组成及生活型特征

以贵州茂兰国家级自然保护区喀斯特森林为研究对象,以群落调查为基础,研究了林隙植被发育过程中物种组成、种间关系及生活型的动态变化规律。结果表明:在林隙发育的10年至30年时,林隙植物的科、属、种组成逐渐增加,至40年时有所下降,科和属组成与非林隙林分基本持平,但物种数继续增加。表征在林隙的恢复过程中,来自不同分类群的物种增加,群落组成更加复杂化和多样化。科、属、种三个等级均表现为林隙发育年龄越相近,相似性系数越大,林隙年龄相差越大时,物种组成的相似性越小,体现了林隙植被恢复的连续性。随林隙年龄的增大,高位芽植物和藤本植物逐渐增多,而地面芽和一年生植物则有减少的趋势,地上芽和地下芽植物随林隙的发育变化规律不明显。随林隙的发育,群落结构趋于稳定,生态功能增强。     

浙江古田山自然保护区甜槠群落特征研究

甜槠林是古田山自然保护区常绿阔叶林主要类型之一。通过对甜槠群落特征进行分析和研究 ,结果表明 :甜槠群落中 ,甜槠的优势明显 ,呈单优势群落。群落外貌以小型和中型叶、单叶、非全缘、革质及草质的小、中高位芽植物组成为特征。群落垂直结构复杂 ,可分为乔木层、灌木层和草本层 ,并有一定数量的层间植物。乔木层物种多样性指数偏低 ,垂直结构各层次间物种多样性大小依次为灌木层 >乔木层 >草本层。     

秦岭火地塘林区华山松人工林与天然次生林群落特征比较

采用样地调查法对秦岭火地塘林区处于中龄阶段的华山松人工林与天然次生林群落特征进行比较研究.结果表明:(1)华山松天然次生林群落有维管束植物38科64属82种,人工林群落有维管束植物30科55属71种,两个群落共有种为53种,相似系数为0.55.(2) 华山松人工林群落灌木层和草本层的Maglef指数、Simpson指数、Shanon-Wiener指数和Pielou均匀度指数与天然次生林群落无显著差异,但人工林乔木层的4个多样性指数显著低于次生林.人工林的4个多样性指数表现为灌木层＞草本层＞乔木层的规律,天然次生林表现出灌木层＞乔木层＞草本层的规律.(3)在生活型谱上,人工林与次生林的高位芽、地上芽、地面芽、地下芽和一年生草本的差异均不显著,但是天然次生林的中小高位芽植物比例显著高于人工林,矮高位芽植物相反.(4)在垂直结构上,天然次生林乔木层的树种组成和灌木层的天然更新幼苗量较人工林丰富,两个群落乔木层华山松种群的平均高度以及乔灌草三层的盖度无显著差异.(5)在水平结构上,人工林华山松种群的空间分布格局为均匀分布,胸径一致,为纯林;天然次生林华山松种群空间分布格局为聚集分布,与华椴和锐齿栎等树种水平镶嵌,形成异龄混交林.(6)天然次生林群落的自然构成系数为3.20,顶极树种比例为34.7%,人工林群落的自然构成系数为1.49,顶极树种比例为22.7%,两个群落差异极显著,且天然次生林群落处于先锋群落的中后期阶段,人工林群落尚处于先锋群落的初期阶段.研究表明,经过40年的恢复,两个群落整体上已具有一定程度的相似性,物种组成已比较接近,灌木层和草本层已无显著差异,两者主要差异在乔木层和演替状态上,天然次生林乔木层树种丰富,群落演替速度较人工林快.     

滇南勐宋热带山地雨林的物种多样性与生态学特征

 研究了鲜为人知的滇南勐宋地区的原始山地雨林植被, 根据分布生境、群落结构和种类组成特征,可将该山地雨林区分为沟谷和山坡两个类型, 分别定义为八蕊单室茱萸(Mastixia euonymoides)-大萼楠(Phoebe megacalyx)林和云南拟单性木兰(Parachmeria yunnanensis)-云南裸花(Gymnanthes remota)林。该山地雨林的外貌仍以单叶、革质、全缘、中叶为主的常绿中、小高位芽植物组成为特征,层间木质藤本植物仍较丰富,草本高位芽植物和附生植物丰富,但板根和茎花现象少见,属于热带山地垂直带上低山雨林或山地雨林植被类型。与该地区的典型热带季节雨林和赤道热带雨林相比, 勐宋的山地雨林群落中的大、中高位芽植物和藤本高位芽植物比例相对减少, 小、矮高位芽植物和草本高位芽植物比例相对增加,单叶、革质、非全缘叶和小叶比例相对增加,板根现象少见。与中国热带北缘-南亚热带地区（季风）常绿阔叶林比较, 勐宋的山地雨林有较多的附生植物和草本高位芽植物,相对较少的小高位芽植物和矮高位芽植物,小叶比例亦较少,非全缘叶和革质叶比例相对较低。故勐宋山地雨林是滇南热带北缘山地的一种较湿润生境的植被类型, 与所谓的季风常绿阔叶林不同。在物种多样性上,勐宋热带山地雨林在单位面积植物种数上并不比该地区的热带季节雨林低, 物种多样性指数与低丘季节雨林相当,比沟谷季节雨林低, 明显高于季风常绿阔叶林。     

福建三明天然米槠林与米槠人工林群落学特征的比较研究

通过设置临时标准地,对天然米槠林皆伐炼山后人工种植１７年生米槠林和自然保护区米槠林进行群落学特征的研究。结果表明：两者都以高位芽植物为主,但人工林的中,小高位芽植物比例较天然林低,而矮高位芽植物比例较天然林高;天然林层次结构复杂,种类较多,而人工林结构简单,种类较少;     

七姊妹山自然保护区黄杉林群落学特征

黄杉为国家Ⅱ级保护植物,是我国特有的第三纪孑遗的珍贵树种,主要分布在我国亚热带的中山地带。采用Braun-Blanquet的植物社会学调查方法并结合典型样方法对七姊妹山自然保护区的原生黄杉群落进行调查,并对其群落特征进行了分析。结果表明:在2300 m~2的调查样地,共有维管束植物52种,隶属24科38属,群落物种组成主要以杜鹃花科、豆科、五加科、壳斗科等种类为主;群落生活型组成分析显示,该黄杉群落高位芽植物占绝对优势,高位芽植物、地面芽植物占比分别为76.9%、13.5%,地上芽和地下芽植物较少,植物的生活型谱大致呈"L"型;群落重要值分析表明,黄杉重要值为53.6,占较大优势,是群落建群种,乌冈栎、石韦分别是灌木层及草本层的优势种,其重要值分别为24.0、54.8;该黄杉群落物种多样性指数整体较低,除均匀度指数外,优势度指数、多样性指数、丰富度指数总体表现出灌木层乔木层草本层,上坡山脊的规律;种群年龄结构分析表明,七姊妹山自然保护区黄杉种群年龄结构呈"L"型分布,属于增长型种群,在一定时间内,表明黄杉仍为该群落的优势种群,林窗的出现使该黄杉群落保持持续更新。     

不同代数杉木林养分积累和分布的比较研究

在全国杉木中心产区,选择不同栽植代数(1、2、3代)、不同年龄阶段(5、10、15、20年)、不同立地(14、16、18地位指数)的杉木人工林,进行不同栽植代数杉木林养分积累和分布的比较研究.结果表明,栽植代数对杉木林养分积累和分布有较大影响.随栽植代数增加,杉木林乔木层养分积累及养分利用效率均呈逐代递减趋势,表现为3代<2代<1代,而林下植被养分积累呈逐代增加趋势,2、3代杉木林乔木层养分积累分别比1代下降17.62%和36.28%,3代比2代下降22.65%,同时多代连栽杉木林养分利用效率下降,生产单位干物质所需养分增加,增加了杉木生长对林地肥力的压力,不利于林地肥力的维持,但有利于其林下植被的养分积累.     

杉木人工林土壤真菌遗传多样性

为探明杉木人工林土壤真菌遗传多样性及其与环境因子的关系,采用454测序技术对土壤真菌的遗传多样性进行了分析,测定了黄丰桥林场杉木人工林土壤真菌的遗传多样性与环境因子的相关性。试验结果表明:①不同代数、林龄的杉木人工林土壤理化性质及林下植被多样性均有显著差异。第1代杉木幼林林土壤肥力较高,有机质、全N、速效K的均值分别为88.02g/kg、2.56 g/kg、84.96 mg/kg均高于第2代和第3代杉木幼林林,速效N和含水量的均值分别为22.86 mg/kg和26.28%低于其他样地。杉木幼林林下植被多样性最为丰富。②通过454测序技术分析发现第1代杉木幼林真菌Ace丰富度指数、Chao丰富度指数及群落遗传多样性指数均大于第2代杉木幼林和第3代杉木幼林。杉木人工林土壤中粪壳菌纲(Sordariomycetes)真菌为优势种群。不同栽培代数杉木人工林的真菌群落存在差异,其中块菌科(Tuberaceae)为第2代和第3代杉木林特有真菌,而不同发育阶段的杉木人工林的真菌群落差异不明显。③经RDA分析,杉木人工林土壤主要真菌群落受含水量、有机质、速效P、速效K影响较大。土壤真菌群落遗传多样性Shannon-Wiener多样性指数与林下植被多样性、土壤全N显著正相关,土壤真菌Chao指数与土壤真菌Shannon-Wiener多样性指数、土壤全N含量显著正相关。本研究表明不同栽培代数杉木人工林的真菌群落存在差异,土壤真菌群落与环境因子之间具有相关性。     

亚热带地区阔叶林与杉木林土壤活性有机质比较

通过对亚热带3个地区地带性阔叶林和杉木林土壤活性有机质的比较,分析森林类型变化及杉木连栽对土壤有机碳和养分含量的影响.结果表明：地带性阔叶林转变为杉木林后,土壤总有机碳含量下降27.8%～52.1%、腐殖酸碳下降32.2%～52.8%、胡敏酸下降36.4%～59.0%、富里酸下降29.7%～50.0%;杉木连栽也使土壤总有机碳和腐殖质含量下降.森林类型改变和杉木连栽对土壤活性有机质的影响更明显.杉木林取代阔叶林后,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为61.8%、38.2%、43.3%和69.0%;与第1代杉木林相比,第2代杉木林土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为34.7%、29.3%、30.4%、18.4%.经相关性分析,除冷水浸提有机氮外,土壤活性有机质与养分含量之间具有密切的相关关系.     

嫩江沙地不同年龄樟子松人工林种群结构与林下物种多样性动态

以嫩江沙地樟子松防风固沙人工林为对象,调查不同发育阶段(24、29、39和43年生)林分的种群结构、林下物种组成以及多样性的变化.结果表明:研究期间,所有樟子松人工固沙林中均未见更新幼苗.不同发育阶段的樟子松人工林在胸径和高度上有显著差异,随着林龄的增加,小径级个体的比例明显降低,大径级个体增多,种群趋于成熟,径级结构除43年生外均呈正态分布.林下物种共计33种,隶属于15科28属,禾本科的狗尾草为林下草本植被的优势种,但其优势程度随林龄增加而逐渐减小;随着林龄的增加,1年生植物的比例减少,多年生植物比例增加;Simpson多样性指数与Pielou均匀度指数差异不显著,39年生樟子松的丰富度指数、Shannon多样性指数和Alatalo均匀度指数均显著高于24年生樟子松,群落的物种多样性有所改善.     

Plant and soil seed bank diversity across a range of ages of Eucalyptus grandis plantations afforested on arable lands

Aims

Plantation forests are often assumed to have reduced biodiversity relative to unmanaged forests. However, existing knowledge is based on studies of rotation-aged tree crops. We investigated how Eucalyptus afforestation of agricultural land affected plant species composition and biodiversity across a range of plantation ages (1–10 years). We also studied whether the soil seed bank could contribute to regeneration of existing vegetation in such plantations.

Methods

We used a chronosequence approach to evaluate plant and seed species composition and diversity in forests and soil seed banks. We also quantified the similarity of seed banks and aboveground vegetation within plantation sites of a given age. Plantation sites were also compared to a nearby, mature pine forest.

Results

Total plant species number, density and diversity in Eucalyptus grandis plantations increased for the first 3 years plantation establishment, then stabilized or decreased for the next 1–2 years and then increase significantly over the following years. Species number and density in soil seed bank increased significantly with plantation age only after an initial 6-year decrease. Shannon–Wiener index of total species diversity did not significantly differ with plantation age. The understory vegetation and soil seed bank were dominated by pioneer species in the first 3 years, but intermediate-successional and shade-tolerant species gradually invaded as plantations developed further. After 7 years, E. grandis plantation understories were composed of mainly shade-tolerant species. Nevertheless, the diversity of the diversity of intermediate-successional in soil seed banks were higher than that of shade-tolerant species in soil seed banks at this age range (7–10 year). Among species successfully germinated from soil seed banks, 48 % were not found in the aboveground plant community. Similarities between the species in the soil seed bank and the aboveground vegetation were low for both plantation and control forests and did not significantly change with plantation ages.

Conclusions

E. grandis likely produces a changing microclimate during plantation development, which in turn drives composition and diversity dynamics in understory vegetation and soil seed banks after the afforestation of agricultural land. The first 4 years after plantation establishment is associated with lower plant and soil seed bank diversity, meriting a greater focus on biodiversity stabilization and possibly longer rotation periods.     

杉木人工林土壤活性有机质变化特征

在中国科学院会同森林生态实验站对第一代、第二代杉木林和地带性阔叶林土壤活性有机质主要组分进行了研究.结果表明,土壤活性有机质各组分含量均为杉木林低于阔叶林,而第二代杉木林又低于第一代杉木.第一代杉木林活性有机质总量、微生物生物量碳、水溶性有机碳和碳水化合物含量分别为18.79 g·kg^-1、421.7 mg·kg^-1、22.2 mg·kg^-1和136.3 mg·kg^-1,上述活性有机质组分在第二代杉木林中的含量分别是第一代杉木林的73.6%、87.9%、66.3%和3.2%,地带性阔叶林则分别为22.31 g·kg^-1、800. mg·kg^-1、361.1 mg·kg^-1和220.1 mg·kg^-1.相关性分析结果表明,土壤活性有机质各组分之间具有不同程度的相关性,其中土壤微生物生物量碳与其它活性有机质组分的相关性相对较高.     

采伐林窗对白云山3种人工林林下植物多样性的早期影响

马尾松、杉木和毛竹是长江流域低山丘陵地区的主要用材树种,其人工林群落结构简单和生物多样性低下是普遍存在的生态学问题.为了解采伐林窗对3种人工林林下植物多样性的影响,选择生境条件基本一致的3种林分,以林下为对照,比较了通过采伐获得的不同大小林窗间植物生活型构成和多样性差异.结果表明: 采伐林窗后2年,3种林分中杉木林的植物种类最多,达57种,其次是毛竹林(53种)和马尾松林(41种).在采伐林窗初期,杉木林和毛竹林林窗内物种数显著高于对照,但马尾松林林窗与对照没有显著差异.500 m²林窗内的高位芽植物比例显著高于其他林窗,250 m²林窗内地面芽和一年生植物比例较高,而50 m²林窗内地下芽植物的比例较高.相同林分不同大小林窗之间物种相似度高于其与对照之间,也高于与其他林分林窗之间;林分林窗与其他林分对照的相似度普遍较低.不同大小林窗下物种丰富度、Simpson生态优势度、Shannon多样性指数均存在显著差异;林分类型对物种丰富度和Shannon多样性指数有显著影响,但对Simpson生态优势度没有影响;林窗大小和林分类型的交互作用对所有指数均无显著影响.通过采伐林窗,林下植物生活型谱发生了变化,植物多样性水平有所提高.     

基于T-RFLP方法的连栽杉木根际土壤细菌群落变化研究

运用末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP),研究福建省尤溪国有林场的多代连栽杉木根际土壤细菌群落变化特征。结果表明:杉木多代连栽后根际微生态失衡,表现为碳循环菌和氮循环菌等有益菌数量减少,病原菌数量增加。在不同代数杉木土壤中,4种内切酶消化后产生的末端限制性片段(T-RFs)数量具有显著差异,第一代杉木(first Chinese fir rotation plantation,FCP)最高,第二代杉木(second Chinese fir rotation plantation,SCP)次之,第三代杉木(third Chinese fir rotation plantation,TCP)最少。土壤理化性质结果表明连栽导致土壤养分逐代降低,除土壤碳氮比与细菌群落多样性呈显著负相关外,土壤养分含量指标与细菌群落多样性呈显著正相关。T-RFLP实验共鉴定出细菌门类12门,其中厚壁菌门、蓝藻门、放线菌门和变形菌门是主要优势菌群。随栽植代数的增加,变形菌门细菌比例递增,而厚壁菌门细菌比例递减。土壤细菌群落多样性指数,表现为随栽植代数增长而减少,呈现FCPSCPTCP趋势,与T-RFs片段数量变化趋势基本一致,表明多代连栽降低了杉木根际土壤细菌群落多样性。依据功能性不同,可将鉴定出的细菌划分为5类:碳循环功能菌、硫循环功能菌、氮循环功能菌、纤维降解菌及病原菌。连栽导致碳循环菌和氮循环菌相对含量降低,硫循环菌和纤维降解菌相对含量提高,病原菌相对含量随栽植代数增加而上升。     

我国南方4种常见人工林林下植物多样性特征及影响因素

为了解长期植被恢复的成熟人工林林下植物组成与多样性特征及其影响因素,基于广东鹤山生态系统国家野外科学观测研究站的南亚热带人工林生态系统,对环境相似(坡度、坡向、海拔)、30 a生4种类型人工林(桉树混交林、马占相思纯林、乡土混交林、针叶混交林)进行调查研究,分析林下植物组成和物种多样性(Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数)特征。结果表明,人工林林下植物类型丰富,均可形成乔-灌-草垂直结构;4种林型林下植物组成既有相似性,也有差异性,桉树混交林与针叶混交林、马占相思纯林与乡土混交林的灌木层组成相似;桉树混交林与马占相思纯林、乡土混交林与针叶混交林的草本层组成相似,而桉树混交林与针叶混交林的草本层组成极不相似。林分类型影响林下植物多样性,马占相思纯林林下灌草多样性显著低于其他3种混交林(P<0.05),灌木物种数、个体数最少;针叶混交林林下物种丰富度最高。林分郁闭度与林下植物多样性呈正相关(P<0.001),林下植物分布与土壤养分含量相关,桉树混交林、马占相思纯林林下植物多样性与不同形态氮含量相关,有效磷、全磷影响乡土混交林林下物种的分布,针叶混交林受土壤酸碱度、全钾的影响较为明显。在4种人工林林下植物群落中,乡土混交林多样性,均匀度最高,优势度最低,具有更佳的保育和维持林下生物多样性功能。因此,乡土树种混交林更适用于生态公益林构建或对一些针叶林及外来树种纯林进行林分改造。     

南亚热带尾巨桉人工林土壤种子库特征研究

为了解桉树人工林土壤种子库特征,对不同林龄尾巨桉(Eucalyptusurophylla×E.grandis)人工林种子库的储量、垂直分布特征及与林下植被的相似度进行了分析。结果表明,土壤活力种子储量最高的为1～2 a生桉林,显著高于其他林型;其次为3～4 a生桉林和马尾松(Pinus massoniana)林;最低的为杉木(Cunninghamia lanceolata)林,显著低于其他林型。随林龄增加,尾巨桉林土壤种子库储量快速下降。土壤种子库中植物种类最为丰富的是杂木林和马尾松林,显著大于其他林型。随林龄增加,尾巨桉林土壤种子库植物种类先增后降。所有林型中,0～5 cm土壤种子库的密度均显著高于5～10 cm土层。杂木林种子库和林下植被共存植物种类最多,其次是马尾松林,杉木林最少。尾巨桉人工林随林龄的增加,共存植物种数呈先升高后下降趋势,土壤种子库Jaccard (CJ)和Sorensens (CS)相似系数也呈先升后降的趋势。因此,在速生桉人工林经营中适当间种(保留)乡土树种,可增加森林生态系统的生物多样性和生态功能的稳定性。