典型热带森林生态系统林冠穿透雨特征及影响因素

【摘要】橡胶林和槟榔林替代原始林或次生林是热带地区主要的土地利用变化类型, 为了探讨土地利用变化对穿透雨的影响, 在海南岛选取橡胶林、槟榔林和次生林三种典型森林生态系统为对象, 比较研究了33次降雨事件中不同森林生态系统林冠穿透雨特征及其影响因素。结果表明: 三种森林生态系统乔木冠幅内穿透雨率差异显著(P< 0.01), 其大小依次为橡胶林(95.9%)>次生林(80.4%)>槟榔林(64.6%), 冠层厚度是影响次生林和橡胶林穿透雨率的主要因素, 均与穿透雨率呈显著负相关(P<0.05), 增加橡胶林林下植被对穿透雨的截留具有重要意义; 在三种林型不同乔木个体的冠幅内部, 仅槟榔林冠幅内穿透雨率树干旁边显著高于冠幅中央和边缘, 冠幅内部叶面积指数和叶片角度是影响槟榔林穿透雨空间异质性的主要因素(P<0.05); 橡胶林的冠层厚度和次生林的叶片角度也对穿透雨率产生显著影响(P<0.05)。上述结果阐明了次生林转换为人工林后, 穿透雨率及其空间分布产生的差异;发现除冠层厚度和叶面积指数外, 叶片形状或角度对改变穿透雨率具有重要影响, 该结果为合理配置冠层结构、有效降低穿透雨率提供参考, 也可为评估热带地区土地利用变化的生态水文效应提供参数。     

热带植物营养器官的生态适应

地球上的热带地区是植物种类最丰富的地区。除了热带荒漠的雨量很少以外,大部分热带地区是高温多雨的,具有植物生长最有利的条件,在这里形成常绿阔叶树组成的热带雨林。海南岛五指山区现在还有一些热带雨林及其次生林,这里植物种类繁多,群落结构复杂,有一些植物具有特殊的适应于当地环境的器官形态和生态习性。诸如板根现象、茎花现象、缠     

线截抽样调查在热带次生林恢复经营中的应用

整合了线截抽样理论及在热带地区国家森林调查和培育中的经验, 并将其应用于热带次生林植被恢复研究的前期调查中。结果显示, 这种方法能够解决热带植被类型多样性和分布不均匀带来的调查困难, 能够实现林分信息的快速获取, 更重要的是能快速了解研究区目标树种的生长和分布状况, 为次生林的恢复性经营提供直观参考。     

喀斯特峰丛洼地不同森林类型植物和土壤C、N、P化学计量特征

研究西南喀斯特峰丛洼地人工林、次生林、原生林3个不同森林类型的6个代表性植物群落C、N、P化学计量特征及其与土壤的关系.结果表明: 不同森林类型植物和土壤C、N、P含量均存在显著差异.土壤C和N含量均为次生林最高,人工林最低,土壤P含量为人工林最高,原生林最低;植物C和P含量变化趋势为人工林>原生林>次生林,植物N含量为次生林最高,原生林最低.土壤C∶P、N∶P以及植物C∶P均为原生林显著高于次生林和人工林,土壤C∶N在不同森林类型间差异不显著;植物N∶P为次生林最高,人工林最低,植物C∶N为原生林>人工林>次生林.在不同森林类型中,乔木叶片N含量与P含量、C∶N与C∶P以及C∶P与N∶P之间均呈显著线性正相关,除了植物叶片C∶N与N∶P以及土壤C∶N与N∶P之间呈显著线性负相关外,植物和土壤的C、N、P、C∶P均无显著相关性,说明土壤C、N、P供应量对乔木叶片C、N、P含量影响不大.     

极端降雨对辽东山区次生林土壤侵蚀与树木倒伏的影响

为了解次生林生态系统在极端降雨后的受灾情况,于2010年7-8月极端降雨后,对中国科学院沈阳应用生态研究所清原森林生态实验站内、不同立地次生林生态系统及无林地进行了全面调查与分析.结果表明:极端降雨对次生生态系统土壤产生了强烈的侵蚀,并造成树木的大量倒伏,同时诱发多处坡面型泥石流;受灾严重区多分布于坡度陡、高差大的林分;侵蚀沟和泥石流的数量与灌木盖度呈显著负相关;凋落物层对土壤侵蚀具有一定的抑制作用;不同树种倒木数量表现不同,其中水曲柳、桦树和落叶松的倒木数量较多;与有林地相比,无林地受灾程度更为严重.基于上述结果,讨论了极端降雨干扰对次生林生态系统结构、立地条件及演替模式等可能造成的影响.     

白蚁活动对中亚热带次生林和人工林的危害差异

中亚热带地区是中国南方重要的木材生产基地, 大量的地带性常绿阔叶林被转换成以杉木(Cunninghamia lanceolata)为代表的人工林。白蚁是森林中最主要的社会性昆虫之一, 其取食行为既对森林类型转换后林中的树木产生危害, 也对林间枯枝落叶的分解具有十分重要的意义, 但对二者缺乏统一的认识。本文以中亚热带典型的米槠(Castanopsis carlesii)次生林、米槠人工林和杉木人工林为研究对象, 调查了不同林分白蚁的活动特点及其范围。结果表明, 米槠次生林与杉木、米槠人工林中均普遍存在白蚁取食现象, 但白蚁对次生林的取食高度和面积均远低于人工林。白蚁对生物多样性较高的米槠次生林树干韧皮部的取食面积仅分别为米槠人工林的1.65%和杉木人工林的0.59‰, 取食高度的11.1%和1.2%。同时, 白蚁对杉木韧皮部的取食显著大于米槠, 对杉木的取食面积和高度分别是米槠的27.7倍和9.2倍。每隔0.5 m为一个统计区间, 白蚁对杉木树干2 m以下韧皮部取食面积比例由低往高为4 : 3 : 2 : 1, 对米槠1 m以下高度部位的取食面积比为99 : 1。此外, 白蚁对次生林地表覆盖的凋落枝和凋落叶的平均取食面积分别为51.7%和46.1%, 而人工林对应均值分别为17.5%和29.4%, 均表现为次生林高于人工林。这些结果表明白蚁对生物多样性较高的次生林危害小于杉木人工林, 且在人工林中可见危害主要体现在白蚁对韧皮部的取食, 在次生林主要体现在白蚁对凋落物残体的分解作用, 这为区域森林经营管理提供理论支撑。     

湘南典型次生林粗木质残体生物量、碳储量和养分特征

对九龙江森林公园次生常绿阔叶林粗木质残体(CWD)进行量化研究,了解亚热带典型次生林CWD的本底数据。以九龙江森林公园典型天然次生林中的6个20m×20m的标准样地为对象,调查并分析样地内不同分解等级CWD的生物量、碳储量和养分特征变化。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在2.8—30.4t/hm~2之间,碳储量在6.10—6.75t/hm~2之间,大量营养元素(N、P、K、 Ca、 Mg)含量相对稳定,化学计量变化不显著,微量营养元素中Pb与Cd元素含量随着分解等级的增加而增加。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在亚热带常绿阔叶林中处于中等水平,CWD主要以分解中后期的倒木为主,反映出该次生林处于中幼龄林阶段,具有较高的碳储量,养分含量相对稳定,并表现出Pb与Cd在CWD中积累的现象,在中度分解和重度分解的CWD中Pb含量分别增加了62.65%和69.88%,Cd含量则分别增加了33.33%和100%,其内在机理有待进一步深入研究。研究结果有助于进一步了解CWD如何参与森林生态系统养分循环、重金属积累等生态过程,比较不同林分干扰历史下CWD储量、分布及养分特征的异质性...     

辽东山区次生林林窗大小对土壤微生物量碳、氮、磷的影响

林窗干扰是次生林更新和演替过程的重要干扰类型,影响土壤的养分供应。为明确温带次生林林窗大小对土壤养分循环过程的影响,以辽东山区典型次生林内形成时间为6年的大、中、小(90~670 m~2)人工林窗为研究对象,测定了生长季不同大小林窗内0~20cm土层土壤微生物量碳、氮、磷。结果表明:与对照样地相比,大、中、小林窗0~10和10~20 cm土层土壤微生物量碳、微生物量磷、微生物量碳/全碳和微生物量磷/全磷无显著差异,且不同大小林窗间土壤微生物量碳、氮、磷以及微生物量碳/全碳、微生物量氮/全氮、微生物量磷/全磷均无显著差异。与对照样地相比,中林窗(290 m~2)10~20 cm土层土壤微生物量氮和微生物量氮/全氮显著升高,表明中林窗促进了10~20 cm土层土壤氮素的循环和有效氮素的供应。     

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.     

晋西黄土区不同植被覆盖流域的水文响应

为了研究不同植被覆盖对流域径流的影响,以晋西黄土区蔡家川流域内的天然次生林流域和人工林流域为对象进行了对比分析。结果表明,天然次生林流域的年径流量、雨季径流量均小于人工林流域,天然次生林流域的年总径流量、雨季径流量分别是人工林流域的58.57%、48.04%,年地表径流量、雨季地表径流量分别比人工林流域减少了82.95%、81.12%;人工林流域的基流量为零;在短历时高雨强的降雨形式下天然次生林流域的削洪效应显著,其单位面积洪峰流量比人工林流域减少了83.41%;不同植被覆盖下径流对不同雨型的响应不同,人工林流域在A型雨条件下的单位面积洪峰流量是B、C型雨的10.08倍、3.35倍,天然次生林流域在A型雨条件下的单位面积洪峰流量是B、C型雨的6.79倍、1.64倍。     

“西双版纳热带山地雨林的植物多样性研究”的一些问题讨论

该文针对“西双版纳热带山地雨林的植物多样性研究”论文中存在的一些问题进行了讨论。原文所依据的6个调查样地, 从其分布海拔、生境、群落的生态外貌特征、植物区系组成及单位面积植物种数的统计上反映出它们并非都属于同样的植被类型,即原文所称的热带山地雨林,而可能分别属于《云南植被》中所应用的热带季节雨林的次生林群落(样地I和II)、季风常绿阔叶林群落(样地V和VI)及类似于苔藓常绿阔叶林(样地III和IV)的群落类型。由于这些样地代表了不同的植被类型, 导致在对这些样地的植物多样性特征的比较上出现较大差异。对原文在资料分析和与其它森林群落植物多样性的比较上存在的一些问题也作了讨论。原文的研究结果显示了西双版纳不同海拔高度上森林植物群落的物种多样性特征,但并不能全部运用于该地区的热带山地雨林这一特定植被类型。     

Sexual Systems and Ecological Correlates in an Azonal Tropical Forests, SW China

Unlike the seriate lowland rain forests in SE Asia, the tropical vegetation of Xishuangbanna (SW China) has developed in habitats with comparatively lower temperatures and precipitation. Consequently, although most of the families and genera of the flora are components of tropical ecosystems, many have reached their distribution limits in latitude. Selection pressures on sexual systems in these environments may be different from that experienced in lowland tropical regions. Here, we examine the sexual systems of 685 species of flowering plants belonging to 109 families and 356 genera based on 42 plots with a total area of 15.4 ha and compare our results with surveys of sexual systems from other tropical ecosystems. Among these species, 60.6 percent were hermaphroditic, 14.3 percent were monoecious, and 25.1 percent were dioecious. The percentage of dioecious sexual system among tree species (26.1%) was similar or higher than that of other tropical tree floras. Monoecy was significantly associated with the tree growth form and was relatively common in seasonal forest vegetation. Sexual systems involving unisexual flowers (dicliny) are particularly well represented in the tropical forests of Xishuangbanna accounting for 39.4 percent of all species surveyed. This pattern may be associated with the prevalence of relatively small inconspicuous flowers in the tropical forests of SE Asia and their correlation with diclinous sexual systems generally.     

西双版纳阳春砂仁栽培的两种模式的比较研究

 阳春砂仁(Amomum villosum)种植对热带湿性季节雨林的影响十分显著,对次生林的影响不大。为保护热带雨林,改变现有阳春砂仁栽培模式,探讨雨林下种阳春砂仁改为次生林下种植阳春砂仁的可行性,比较研究了热带雨林和次生林下阳春砂仁的生长状况和产量。次生林和雨林林下阳春砂仁壮株密度和生物量均明显高于其它株型,同类型林下阳春砂仁笋、苗和衰老株密度差异不显著,但衰老株生物量显著高于笋和苗。次生林和雨林下阳春砂仁笋和苗的密度之和分别为衰老株的1.45和2.18倍,远多于衰老株数量。表明阳春砂仁种群能够维持稳定。值得注意的是阳春砂仁产量很低,茎生物量比很高（0.58以上）,果实生物量比极低（约0.01）,增产潜力较大。在水分较充足的一块次生林样地阳春砂仁果实产量高达211.149 0 kg•hm-2,远高于其它样地。阳春砂仁喜湿可能与其较低的根生物量比和浅根系有关。阳春砂仁叶面积指数、壮株和全部植株生物量与果实产量呈极显著的正相关。次生林和雨林林下阳春砂仁生物量、产量叶面积指数和各株型密度差异均不显著。研究结果表明次生林下可以种植阳春砂仁。     

Forest Structure and Biomass of a Tropical Seasonal Rain Forest in Xishuangbanna,Southwest China1

Xishuangbanna is a region located at the northern edge of tropical Asia. Biomass estimates of its tropical rain forest have not been published in English literature. We estimated forest biomass and its allocation patterns in five 0.185–1.0 ha plots in tropical seasonal rain forests of Xishuangbanna. Forest biomass ranged from 362.1 to 692.6 Mg/ha. Biomass of trees with diameter at 1.3 m breast height (DBH) ≥ 5 cm accounted for 98.2 percent of the rain forest biomass, followed by shrubs (0.9%), woody lianas (0.8%), and herbs (0.2%). Biomass allocation to different tree components was 68.4–70.0 percent to stems, 19.8–21.8 percent to roots, 7.4–10.6 percent to branches, and 0.7–1.3 percent to leaves. Biomass allocation to the tree sublayers was 55.3–62.2 percent to the A layer (upper layer), 30.6–37.1 percent to the B layer (middle), and 2.7–7.6 percent to the C layer (lower). Biomass of Pometia tomentosa, a dominant species, accounted for 19.7–21.1 percent of the total tree biomass. The average density of large trees (DBH ≥100 cm) was 9.4 stems/ha on two small plots and 3.5 stems/ha on two large plots, illustrating the potential to overestimate biomass on a landscape scale if only small plots are sampled. Biomass estimations are similar to typical tropical rain forests in Southeast Asia and the Neotropics.     

16S rRNA gene analyses of bacterial community structures in the soils of evergreen broad-leaved forests in south-west China

Bacterial community structure was studied in humus and mineral soils of evergreen broad-leaved forests in Ailaoshan and Xishuangbanna, representing subtropical and tropical ecosystems, respectively, in south-west China using sequence analysis and terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis of 16S rRNA genes. Clone sequences affiliated to Acidobacteria were retrieved as the predominant bacterial phylum in both forest soils, followed by those affiliated to members of the Proteobacteria, Planctomycete and Verrucomicrobia. Despite higher floristic richness at the Xishuangbanna forest than at the Ailaoshan forest, soil at Xishuangbanna harbored a distinctly high relative abundance of Acidobacteria-affiliated sequences (80% of the total clones), which led to a lower overall bacterial diversity than at Ailaoshan. Bacterial communities in humus and mineral soils of the two forests appeared to be well differentiated, based on 16S rRNA gene phylogeny, and correlations were found between the bacterial T-RFLP community patterns and the organic carbon and nutrient contents of the soil samples. The data reveal that Acidobacteria dominate soil bacterial communities in the evergreen broad-leaved forests studied here and suggest that bacterial diversity may be influenced by soil carbon and nutrient levels, but is not related to floristic richness along the climatic gradient from subtropical to tropical forests in south-west China.     

西双版纳龙脑香林与热带亚洲和中国热带北缘地区植物区系的关系

西双版纳龙脑香林只有与热带亚洲的龙脑香林完全一致的植物科的组成,绝大多数的属也与后者共有,特别是在乔木层的区系组成和数量特征上,二者很类似,表明西双版纳龙脑香林在植物区系性质上归属于热带亚洲龙脑香林,但为后者的一种北缘类型。与中国热带边缘地区的其它一些森林类型相比,西双版纳龙脑香林亦具有与它们基本一致的科的组成,但无论按在群落中的种数,按占科的世界区系百分比,还是按重要值指数,西双版纳龙脑香林中热带科均占有显著地位,并且包含有较高比例的热带亚洲分布属和种,故可认为它是中国热带北缘地区的森林类型中热带性强,在区系组成上接近热带亚洲龙脑香林而作为后者的一个部分的森林类型。     

中国南方生长于不同基质的天然林植物叶片元素含量特征比较

对比中国南方两个热带喀斯特森林、一个热带红树林和来自文献的一个亚热带常绿阔叶林植物叶片元素含量和计量特点。结果表明,受碳酸盐岩的影响,西双版纳和弄岗喀斯特森林植物叶片普遍富含Ca、Mg元素,因岩性差异,含有一定白云岩的弄岗地区的植物富集更多的Mg。西双版纳喀斯特森林存在K、Fe、Na、Zn元素的缺乏状况;由于白云岩矿物成分的特殊性和缓慢的风化速度,弄岗喀斯特植物有更高的叶片K、Zn、S含量。红树林植物富集P、Ca、Mg、Na、S元素,海水环境中大量的离子进入土壤被植物吸收利用,提高了红树的养分含量,并且在高盐环境下Na在叶片中大量富集。但是,红树植物表现缺乏Fe、Si、Zn。亚热带常绿阔叶林植物受酸性土影响大,Mn元素大量富集,P与Na的含量缺乏,并且相比其他生境,常绿阔叶林的N、P、Ca、Mg含量较低。西双版纳和弄岗的喀斯特森林植物叶片N/P比分别为14.27和18.26,说明前者受到N、P的共同限制,后者主要为P限制;红树植物N/P比为13.12,受N限制;常绿阔叶林植物本身严重缺P,N/P比为26.27,表现出明显的P限制。所研究的不同基质上的植物,叶片N与P元素之间均呈显著正相关,这种稳定的协同关系是植物适应环境的普遍规律。Ca与Mg两个二价阳离子元素在喀斯特森林和常绿阔叶林中为协同关系,而在红树林中则不存在相关性,分析表明Na盐胁迫下增加了Mg的吸收,改变了Ca、Mg的平衡关系。N与K元素在红树林和常绿阔叶林中为协同关系,而由于喀斯特环境中Ca、Mg协同影响了K的吸收,改变了N、K的协同关系。P与Zn在喀斯特森林和红树林中都表现出协同关系,这与两种元素在植物代谢过程中都参与了酶的合成有关。红树植物表现K和Mn的拮抗关系,而在喀斯特森林和常绿阔叶林中均未有相关性。S与P元素在弄岗喀斯特森林中表现出正相关,这种协同性可以帮助喀斯特植物缓解缺P的症状,而在高P的红树植物中没有相关性。研究结果对于森林生态系统的生物地球化学循环模拟和生态系统管理有重要参考意义。     

热带森林不同演替阶段蚂蚁巢穴的分布特征及其影响因素

为探明热带森林蚂蚁巢穴的分布特征及其影响因素, 采用样方法研究了西双版纳不同演替阶段热带森林定居巢穴蚂蚁的种类及其巢穴的密度、盖度和空间分布特征, 并分析了土壤理化环境与蚂蚁种类总数、巢穴密度及盖度的相关性。结果表明, 不同演替阶段热带森林蚂蚁种类总数、巢穴的密度及盖度大小顺序为: 小果野芭蕉 (Musa acuminata)群落>白背桐(Mallotus paniculatus)群落>思茅崖豆(Mellettia leptobotrya)群落, 并且热带森林的演替类型显著影响蚂蚁种类总数及巢穴密度, 而对巢穴盖度的影响未达到显著水平; 蚂蚁种类总数、巢穴密度与土壤总有机碳和水解氮显著正相关, 与土壤容重和土壤含水率显著负相关, 但所选择的土壤理化指标与巢穴盖度的相关性均未达到显著水平; 蚂蚁巢穴的空间分布呈随机分布格局。我们的数据表明, 不同演替阶段热带森林所形成的植被类型及土壤环境状况共同影响定居的蚂蚁种类总数与筑巢密度。     

土壤易氧化有机碳对西双版纳热带森林群落演替的响应

土壤易氧化有机碳（Readily oxidizable carbon,ROC）作为土壤中易被氧化且活性较高的有机碳,能够敏感反映群落植被环境与土壤环境的早期变化。为探明土壤ROC时空变化对热带森林次生演替的响应,以西双版纳热带森林不同次生演替阶段（白背桐群落、野芭蕉群落与崖豆藤群落）为研究对象,采用高锰酸钾氧化法测定并分析土壤ROC时空动态特征,探究这些变化与土壤微生物量碳及理化性质之间的相互关系。结果表明：（1）不同次生演替阶段热带森林土壤ROC含量存在显著差异,其大小顺序为：野芭蕉群落（11.38 mg/g） > 崖豆藤群落（10.5 mg/g） > 白背桐群落（9.72 mg/g）;（2）不同次生演替阶段热带森林土壤ROC含量的月份变化趋势基本一致,均表现为6月显著高于12月,且各月份间差异显著;（3）不同次生演替阶段热带森林土壤ROC含量随着土层深度增加而递减,且不同土层间差异显著;（4）土壤有机碳、微生物量碳、全氮、水解氮和铵态氮显著影响土壤ROC含量的时空变化,而pH值与土壤ROC显著负相关。因此,土壤ROC对西双版纳热带森林群落演替具有敏感的响应,土壤总有机碳、微生物量碳、全氮、水解氮、铵态氮及pH是土壤ROC时空变化的主控因素。     

Study on the Dynamics and Rhythms of Midmontane Wet Evergreen Broad-Leaved Forest at Xujiaba,Ailao Mountains,Yunnan

According to data of long-term observation, the dynamics and the rhythms of the wet evergreen broad-leaved forest in respect of seed germination, seedling growth, growth laws, and phenological rhythms of the mature trees of constituent species were analyzed. The species numbers of the seeds, germinable seeds and germinated seeds of the forest in rainy season were larger than those in dry season. The growth rate of the seedlings was faster in rainy season as well indicating a season most favourable for the growth of seedlings. The growth of trees was a process of inter-specific competition, self-regulation and self-thinning. The long and indistinctive phenologieal phases of the mature trees differed from those short and distinctive phenological phases of the broad-leaved forests in the temperate. Its continuous flowering, fruiting and fruit-falling were similar to the phenological rhythms of seasonal rain forests in Xishuangbanna. However, leaf-shedding of the seasonal rain forests in Xishuangbanna, the evergreen broad-leaved forests and the temperate broad-leaved forests was in spring (February ～March), in Winter (November ～ December) and in autumn (September～October) respectively. Based on the characteristics in the phenological rhythms of the species and their responses to the climates, the three eeo-phenological types were divided as: 1. The warm temperate eeo-phenological type, whieh accounts for 82 % of the total species number (50); 2. The temperate ecophenological type, 12%; 3. The cool temperate eco-phenological type, 0. 6 %.