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.     

福建三明不同更新方式的米槠林物种多样性研究

本文从α多样性尺度总结三种不同更新方式的米槠林群落的物种多样性状况。结果表明,不同更新方式的米槠林群落中,物种丰富度、多样性指数和均匀度表现为天然更新> 人促更新> 人工造林。天然更新和人促更新米槠林是在皆伐迹上未经炼山发育起来的群落,而人工造林米槠林是从火烧迹地上发育的。天然更新米槠林处于演替的中级阶段,未达到顶级群落;而人促更新和人工造林米槠林则处于衰退阶段。     

米槠与杉木细根凋落物是否在自身群落中分解得更快?

本研究应用网袋法对福建省万木林自然保护区米槠（Castanopsis carlesii）、杉木（Cunninghamia lanceolata）细根在米槠林群落和杉木林群落交叉分解进行了为期2年的研究。结果表明,0-1mm、1-2mm米槠细根在米槠群落比在杉木群落分解速率快,而相同径级杉木细根在两群落分解差异较大。0—1mm杉木细根在杉木群落的分解速率高于米槠群落,而1—2mm杉木细根在杉木群落的分解速率只及米槠群落的48％。米槠、杉木细根在两群落分解的差异表明,群落立地条件对细根分解存在较大的影响。     

米槠与杉木细根凋落物是否在自身群落中分解得更快？

本研究应用网袋法对福建省万木林自然保护区米槠(Castanopsis carlesii)、杉木(Cunninghamia lanceolata) 细根在米槠林群落和杉木林群落交叉分解进行了为期2年的研究。结果表明, 0~1 mm、1~2 mm米槠细根在米槠群落比在杉木群落分解速率快, 而相同径级杉木细根在两群落分解差异较大。0~1 mm杉木细根在杉木群落的分解速率高于米槠群落, 而1~2 mm杉木细根在杉木群落的分解速率只及米槠群落的48％。米槠、杉木细根在两群落分解的差异表明, 群落立地条件对细根分解存在较大的影响。     

凋落物输入改变对亚热带两种米槠次生林土壤酶活性的影响

酶在土壤有机质分解中起重要作用。为深入了解全球变化背景下森林凋落物产量的改变对森林生态系统过程的影响, 以亚热带米槠(Castanopsis carlesii)人促更新次生林(米槠人促林)和米槠次生林为研究对象, 设置凋落物加倍(DL)、凋落物去除(NL)和对照(CT) 3种处理, 探讨土壤6种胞外酶活性的变化。研究结果表明: 米槠次生林中土壤纤维素水解酶(CBH)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酚氧化酶(PhOx)和过氧化酶(PerOx)活性高于米槠人促林, 而酸性磷酸酶(AP)和β-葡萄糖苷酶(βG)活性没有差异; NL和DL处理均降低了两种不同更新方式森林土壤的AP、βG和NAG活性, CBH和PerOx活性均无显著变化, 而PhOx活性仅在DL处理后降低; 除NAG活性外, 米槠人促林的AP、βG、PhOx活性在凋落物处理后下降的幅度均高于次生林; Pearson相关分析和冗余分析表明, 土壤酶活性与土壤含水量、碳(C)、氮(N)含量和微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量显著相关。因此, 凋落物输入的改变(无论增加和减少), 引起了土壤含水量、C、N以及MBC和MBN含量的下降, 进而可能会导致亚热带米槠次生林和米槠人促林土壤某些胞外酶(如AP、βG和NAG)活性降低。从土壤酶活性角度看, 米槠次生林比米槠人促林更有利于亚热带森林生态系统C、N养分循环。     

中亚热带不同演替阶段的马尾松和米槠人工林的细根生产量研究

对不同演替阶段的树种细根生产动态及其对环境因子响应的差异目前仍缺乏了解。为此, 在福建省三明市选择了中亚热带演替前期的马尾松(Pinus massoniana)和演替后期的米槠(Castanopsis carlesii)两种人工林为研究对象, 采用微根管法对两种人工林的细根根长生产量及其动态进行了为期2年的观测, 并分析了细根生产量的径级和土层分布, 及月生产量动态与气温、降水、土壤温度、土壤含水率等环境因子间的关系。结果表明: 1)两种林分的细根生产量有显著差异, 马尾松人工林细根年根长生产量约为米槠人工林细根年根长生产量的4倍; 两种林分的细根生产量呈现显著的月变化, 峰值均出现在夏季, 且2年内总细根生产量以夏季的细根生产量最大。2)两林分均是直径0-0.3 mm的细根所占细根生产量比例最大; 土层分布上, 马尾松人工林0-10 cm土层细根所占生产量的比例最大, 米槠人工林30-40 cm土层细根所占生产量比例最大。3)偏相关分析表明, 两林分细根月生产量均与气温、土壤温度极显著相关或显著正偏相关, 与降水、土壤含水率的偏相关均不显著; 一元线性回归分析表明, 演替早期马尾松人工林细根月生产量与气温、土壤温度的相关性明显高于米槠人工林。该研究表明, 与演替后期的米槠人工林相比, 中亚热带演替早期的马尾松人工林细根生产量大, 且与温度间的相关性更高。     

武夷山米槠种群生命表分析

根据武夷山国家级自然保护区米槠种群的调查材料,编制其静态生命表,进行生成分析,通过绘制亏损率曲线,存活曲线,死亡率曲线,生存函数曲线,分析种群数量动态变化,结果表明,米槠种群有1个死亡高峰,出现在Ⅱ龄级的年龄阶段,存活曲线趋于Deevey-Ⅲ型,引入生命表中的几个函数能较好地说明种群的结构和动态变化。     

福建武平米槠林恢复生态学研究

从优势种,分布格局,种丰富度和群落间种相似系数角度,探讨不同人为干扰尺度对福建武平米槠林恢复的影响。结果表明,随着人为干扰尺度（A级择伐更新,B级天然更新,C级人工促进天然更新和D级杉木林）的加大,顶极种米槠重要,不同人为干扰群落与天然来桩群落种相似系数随之降低,降至D级分别为0和40％;而米槠分布格局（聚集强度）和种丰富随之上升,升至B级或C级后显著下降,据此可见,A级属于轻度干扰,现已恢复;B级属于中度干扰,将很快恢复;C级虽然顶级种米槠处于第二优势种,阳性树种裂斗锥处于第一优势种,但种丰富度达到最大值,属中度干扰,但恢复时间要较B级略长;D级属于强度干扰,产难恢复到米桩顶极群落。     

中亚热带米槠天然林土壤甲烷吸收速率季节变化

以福建省建瓯市万木林自然保护区米槠天然林为对象,定位观测了土壤甲烷吸收速率(V_CH4)的季节变化.结果表明：米槠天然林土壤V_CH4的季节变化表现出夏秋季高于冬春季的趋势,最大值(95.13 μg·m^-2·h^-1)出现在初秋(9月),最小值(9.13 μg·mμg·m^-2·h^-1)出现在初春(3月).土壤全年均为甲烷汇.随土壤温度和含水量的增加, V_CH4分别呈增加和降低趋势,但V_CH4与土壤温度和土壤含水量的相关性均不显著.米槠天然林土壤甲烷年通量为3.93 kg·hm^-2·a^-1,高于全球天然林土壤甲烷年通量的平均水平(2.4 kg·hm^-2·a^-1)和亚洲地区热带天然林土壤甲烷年通量(2.07 kg·hm^-2·a^-1),低于亚洲地区温带天然林的土壤甲烷年通量(8.12 kg·hm^-2·a^-1).     

米槠次生林和天然林细根养分及化学计量特征

探讨人为干扰对森林养分利用和生物地球化学循环特征的影响,对亚热带米槠(Castanopsis carlesii)次生林和天然林细根化学计量特征及其随土壤深度(0～80cm)的变化趋势进行了研究。结果表明,混合线性模型表明林分和土层深度对细根化学计量特征影响的主效应显著,但是交互作用不显著;米槠次生林细根N和P含量均显著低于天然林,而细根C浓度、C:N、C:P显著高于天然林,天然林1～2mm细根C浓度显著低于次生林;天然林和次生林细根N、P含量均随土层深度增加而呈显著下降趋势,C:N、C:P、N:P均随土层深度增加而呈显著上升趋势,且两林分下降趋势无显著差异;天然林和次生林细根N、P含量及N:P分别与土壤全N、全P含量和N:P存在线性关系,而细根N、P含量和N:P随土层深度变化均与直径显著相关,与细根比根长(SRL)无关。天然林经过人为干扰后,细根化学计量特征随土层深度变化规律虽未发生改变,但细根N和P浓度显著降低。     

林窗对格氏栲天然林更新层物种生态位的影响

采用改进更新生态位宽度和更新生态位重叠模型分析林窗干扰对福建三明市格氏栲天然林更新层物种生态位的影响。结果表明:林窗中格氏栲更新生态宽度值大于林下,林窗在促进格氏栲更新过程中具有重要作用。林窗和林下更新生态位宽度最大的为桂北木姜子,其与格氏栲更新生态位重叠值也较大。林窗中的格氏栲与其它物种更新生态位重叠值低于0.6,林窗微生境的异质性导致格氏栲与其它树种间对资源的利用存在明显的共享趋势,促进了物种间共存。林下的格氏栲与木荷、木荚红豆和短尾越桔的更新生态位重叠值均高于0.6,格氏栲与这些物种相互争夺资源与空间,种间竞争较强。格氏栲天然林未来树种组成中,主要由桂北木姜子、木荷、矩圆叶鼠刺与格氏栲等组成的混交群落,整个群落正向物种组成多样化的方向演变。     

福建三明米槠次生林在不同更新方式下的初期细根产量

福建三明米槠次生林皆伐后形成人促更新幼林(AR)与米槠人工幼林(CC)、杉木人工幼林(CL),以保留的米槠次生林(CK)为对照,利用微根管法比较不同更新方式初期细根(直径≤2 mm)生物量和生产力的差异.结果表明： 1年内,AR、CC、CL和CK细根的年均生物量分别为422.5、253.1、197.2和162.8 g·m^-2.4种林分细根总生产力大小为：AR (284.0 g·m^-2·a^-1)＞CC (182.6 g·m^-2·a^-1)＞CL (136.7 g·m^-2·a^-1)＞CK (15.4 g·m^-2·a^-1).AR和CC春季生产力最大,CL秋季最大,CK冬季最大.CC表现为其他植物细根生产力多于目标树种,CL表现为目标树种细根生产力多于其他植物.AR和CC总细根的月生产力与各月降水量呈显著正相关,CL的其他植物细根月生产力与月均气温呈显著正相关.3种更新方式下幼林细根的年生产力和年均生物量都以20～40 cm土层最大,且以0～1 mm细根占主体.采用人促更新方式的幼林细根生物量和生产力大于人工更新方式的幼林,人促更新方式更有利于增加林地有机物归还、提高土壤肥力、维持较高生产力和降低更新初期林地碳源.     

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.     

运用β多样性探讨不同更新模式对米槠群落高度级和物种多样性的影响

运用β多样性研究了不同更新模式（择伐更新、天然更新和人工更新）对米槠[Castanopsis carlesii（Hemsl．）Hayata]群落高度级和物种组成的影响。结果表明：更新前各米槠林样地均有7个高度级,cody指数（βc）和共有种数随高度级增大迅速减小;更新期各样地的高度级均减少,但随更新期延长高度级有所增加,低（第1至第3）高度级的物种数也有所增加。物种周转主要发生在第1至第3高度级。更新前各样地低（第1至第3）高度级间非共有种数和共有种数均较多,相异性系数较小并随高度级差异增加而增大;但受到干扰（皆伐）后相异性系数急剧增大并呈现先增大后减小的规律。择伐更新导致米槠群落高度级减少但可逐步恢复;天然更新样地中米槠生长很快,在12年更新期内已进入第6高度级;人工更新样地中米槠已不能生存,人工种植的杉木[Cunninghamialan ceolata（Lamb．）Hook．]成为优势种。总体上看,采取不同的更新模式后米槠群落的物种多样性变化明显,但择伐更新和天然更新属轻、中度干扰,有利于群落物种多样性的维持和稳定;而人工更新为重度干扰,导致群落基准高度级物种周转速率和总物种周转速率均大幅下降,使群落演替方向大幅改变。     

栲树种群生态位动态研究

用Levins生态位宽度及重叠、Feinsing等生态位宽度和Petraitis生态位重叠计测方法,处理缙云山森林群落演替系列取样,分析栲树种群的生态位特征及动态.结果表明,栲树种群为缙云山森林群落演替顶极群落常绿阔叶林的优势种群,其生态位宽度随群落演替过程基本呈增长趋势,而资源利用程度却呈“∧”形;对于栲树种群和缙云山森林群落其它14个优势种群间在所有5类群落中的生态位重叠,仅栲树种群与典型针阔混交林中的小叶栲、光叶灰木、川灰木、薯豆、白毛新木姜子、广东山胡椒、大头茶、虎皮楠、杉木、马尾松种群上和针叶林中小叶栲、光叶灰木、杉木种群上,表现出显著完全特定重叠.     

格氏栲自然保护区常绿阔叶林群落特征

在11000m²样地调查材料的基础上,分析了福建三明格氏栲自然保护区常绿阔叶林群落的种类组成、乔木种群的重要值、群落外貌、物种多样性、水平结构和垂直结构特征。该群落计有维管植物223种,隶属于80个科159属,其中单种属占总属数的80.5%,包括藤本在内的高位芽植物占总种数的85.2%。重要值高的乔木种群是格氏栲、木荷、米槠、马尾松、刮槠和山黄皮。主要乔木种群均服从聚集分布。群落垂直结构复杂,可分为乔木层、灌木层和草本层。生活型谱和物种多样性指数介于南亚热带季风常绿阔叶林和中亚热带常绿阔叶林之间。     

西南亚热带典型天然常绿阔叶林的空间结构特征

以西南亚热带分布较广泛的两种典型的天然常绿阔叶林——四川大头茶林和栲树林为研究对象,根据树种组成,采用混交度、大小比数和角尺度3个空间结构参数,对比分析2种林分的空间结构特征。结果显示:(1)四川大头茶林和栲树林群落的乔木层分别有8和9个树种,2种林分内的优势种的密度及每公顷断面积优势明显。(2)2种林分的树种混交程度较高,林分平均混交度分别为0.61和0.73,混交程度均在中等以上;栲树林群落的树种隔离程度优于四川大头茶林;林分内的平均大小比数分别为0.47和0.45,多数林木处于中庸状态,林分内不同径级的林木在各组成的空间结构单元内分布比较均匀。(3)四川大头茶林的平均角尺度为0.523,属于聚集分布;栲树林的平均角尺度为0.517,属于随机分布,且呈现轻微的聚集分布。研究表明,两种林分的混交度差异显著,而大小比数和角尺度差异不显著,栲树林较四川大头茶林的群落结构稳定。     

粤港澳大湾区不同恢复模式植物群落结构与生态系统健康的动态变化

基于长期定位监测数据,量化揭示了红锥纯林（Castanopsis hystrix）、10种与30种乡土树种混交林等3种乡土人工林植物群落的生物量、物种多样性、生物热力学健康水平（eco-exergy）和土壤理化性状在种植后13年内的发展动态,并与尾叶桉（Eucalyptus urophylla）纯林,以及自然恢复系统（灌草坡）进行了比较。结果表明：（1）研究期间,5种恢复模式的植物群落生物量均呈现波动上升趋势,但在发展节率上有所差异。13龄时的尾叶桉纯林与两种乡土树种混交林生物量显著高于其各自1龄时的水平,且显著高于自然恢复灌草坡;相较于其他人工林,红锥纯林生物量增长缓慢,但快于灌草坡;（2）5种恢复模式植物群落的物种多样性（物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数）在6至13龄间均呈下降趋势,且30种乡土树种混交林下降趋势最为显著。13龄时,两种混交林Shannon-Wiener指数略高于两种纯林,显著高于灌草坡;10种乡土树种混交林的Pielou均匀度指数略高于红锥纯林与30种乡土树种混交林,显著高于尾叶桉纯林与灌草坡。（3）4种人工林的植物群落生物热力学健康水平皆在6至13龄间显著增加;13龄时两种乡土混交林群落生态显著高于两种纯林,两种纯林显著高于灌草坡,且该差异主要源自于乔木层生态的差异。（4）不同植被恢复模式中,10种乡土树种混交林土壤养分的累积效果最佳,13龄时其土壤总氮含量显著高于红锥纯林和自然恢复灌草坡,但与30种乡土树种混交林和尾叶桉纯林无显著差异。（5）冗余分析结果显示,研究期间植被与土壤间的相关关系逐步建立,土壤理化性状对地上植被结构变化的解释度由1龄时的73.3%逐步上升至13龄时的82.0%,但只有土壤有机碳含量在13龄时与地上植被结构的相关性达到显著水平。上述结果表明,乡土种人工林与外来种人工纯林群落结构、生物热力学健康水平、及植被与土壤间关系的发展规律相似,且相对而言,混交林优于纯林,纯林优于自然恢复灌草坡。植被恢复的起始物种丰富度并不是越高越好;发展到13龄时,10种乡土树种混交林在植被结构与土壤改良方面均优于30种乡土树种混交林。植被与土壤间相关关系的建立是一个长期的过程,不同植被恢复模式对土壤理化性状的差异性影响难以在短期内有所显现。