秦岭皇冠暖温带落叶阔叶林灌木层结构与物种多样性

灌木是森林生态系统中的重要组成部分,探究灌木层的物种组成、结构和空间分布可以为进一步阐明森林物种共存、生物多样性维持和群落演替机制奠定基础。本研究分析了秦岭皇冠25 hm²森林样地灌木层的物种组成、空间分布以及物种多样性。结果表明: 样地内灌木独立个体共20716株(分枝10463个),隶属于28科45属54种。灌木层优势种的优势度不明显,重要值均＜10。灌木层植被的径级结构为倒“J”型;灌木在样地内呈聚集分布且空间分布存在明显的海拔差异。样地内个体数最多的9种灌木的径级结构和空间分布与灌木层整体情况一致。随着海拔升高,Shannon多样性指数(H)和Simpson优势度指数(D)变化不显著,而Pielou均匀度指数(E)降低。多样性指数H、D、E随乔木层优势种个数增加而降低,E随亚乔木层优势种个数增加而升高。多样性指数H、D、E与土壤全磷呈显著负相关;H与土壤pH呈显著正相关,E与土壤全钾呈显著正相关。本研究区灌木层物种丰富,结构稳定,更新良好;灌木层的物种多样性主要受到乔木层优势种个数和土壤pH、全磷的影响。     

中亚热带不同林龄杉木人工林径级结构与林下物种多样性分析

采用典型抽样法,以位于中亚热带的福建省将乐县的杉木〔Cunninghamia lanceolata ( Lamb.) Hook.〕人工林为研究对象,对10、15、20、25、30和40 a林分的径级结构、林下植被组成以及物种多样性变化进行调查和分析。结果表明：不同林龄杉木人工林的径级结构均呈正态分布,均在接近平均胸径的径级上植株数量最多;径级和密度间的关系可以用3参数的Gaussian函数表征;不同林龄间胸径差异显著。杉木人工林林下分布有45科80属97种植物,其中灌木层69种、草本层28种,物种丰富,但不同林龄的林分内各种类的重要值差异较大,且不同林龄的林分间优势种、共有种和独有种均明显不同。随林龄的增加,林下灌木层和草本层的物种组成、丰富度指数( R0)、Simpson多样性指数( D)和Shannon-Wiener多样性指数( H′)、Pielou均匀度指数( Jsw )和Alatalo均匀度指数( Ea )均有明显变化。10 a林分的林下物种数量最少(18种),而20 a林分的林下物种数量最多(40种)。林下灌木层的D和H′值分别为0.827~0.923和1.956~2.917,且随林龄的增加均呈“上升—下降—平稳”的变化趋势;灌木层的Jsw和Ea值分别为0.876~0.959和0.686~0.890,随林龄增加均呈“降低—升高—降低—升高”的变化趋势,且均在20 a林分中最小、在25 a林分中最大。林下草本层的D和H′值分别为0.639~0.898和1.274~2.435,并随林龄增加均呈波动的变化趋势;草本层的Jsw和Ea值分别为0.775~0.949和0.663~0.896,随林龄增加均呈“降低—升高—降低—升高—降低”的变化趋势,且均在15 a林分中最小、在10 a林分中最大。总体上看,林龄对杉木人工林林下灌木层和草本层的物种丰富度指数和多样性指数以及草本层的均匀度指数均有显著影响。根据研究结果,建议在杉木人工林的经营过程中对林下物种进行合理配置,并进行合理间伐,以促进林下植被的生长发育。     

栓皮栎人工林灌木层植物多样性的空间分布及其与光环境的关系

采用地统计学方法,对栓皮栎纯林和栓皮栎-侧柏混交林2种林分类型灌木层植物物种多样性空间异质性及其与光环境的关系进行研究。结果表明:栓皮栎纯林灌木层植物Shannon(H)、Simpson(D_s)、Margalef(M_a)物种多样性指数均显著小于栓皮栎-侧柏混交林。栓皮栎纯林灌木层植物物种多样性指数的变程和空间自相关距离均大于栓皮栎-侧柏混交林,其空间均一性较差,空间依赖性较强。栓皮栎纯林灌木层植物H、D_s、M_a结构比为44.2%～49.7%,具有中等强度的空间自相关性;栓皮栎-侧柏混交林中H、D_s、M_a结构比为1.5%～3.3%,具有强烈的空间自相关性。栓皮栎纯林灌木层植物物种多样性指数的空间分布主要呈明显的条带状梯度变化,而栓皮栎-侧柏混交林则呈明显的斑块状梯度变化,说明栓皮栎混交林灌木层植物较栓皮栎纯林空间连续性差,空间变异更为显著。相关与逐步回归分析表明,对栓皮栎纯林和栓皮栎-侧柏混交林灌木层植物多样性影响最为显著的光环境指标分别是林下总光照和冠层开...     

青海大通典型林分冠层结构与林下植被物种多样性关系研究

为探究青海高寒山区典型林分冠层结构与林内光环境中维持林下植被物种多样性稳定的关键因素,该研究以青海大通县青海云杉林(Ⅰ)、青杨林(Ⅱ)、华北落叶松-青海云杉混交林(Ⅲ)、青杨-白桦混交林(Ⅳ)和白桦-青海云杉混交林(Ⅴ)5种典型人工林分为研究对象,运用冠层分析仪采集数据,并结合实地调查,研究冠层结构与林内光环境特征及其对林下植被的影响。结果表明:(1)林分Ⅰ、Ⅲ的林冠开度显著低于林分Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ(P0.05),各林分叶面积指数大小顺序为ⅢⅠⅡⅤⅣ,总体表现为阔叶林的林冠开度大于针叶林,但其叶面积指数小于针叶林;林分Ⅱ、Ⅳ的直射辐射、散射辐射及总辐射均显著高于林分Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ(P0.05),其中林下总辐射与散射辐射表现为ⅡⅣⅤⅠⅢ,直射辐射为ⅡⅣⅠⅢⅤ;林分Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ的消光系数均显著高于Ⅰ、Ⅲ,总体上均表现为阔叶林针叶林。(2)相关分析结果表明,林冠开度与林下光照指标呈极显著正相关关系(P0.01),叶面积指数与林下光照指标呈极显著负相关关系(P0.01),且其对林下散射辐射的控制能力最强;典型相关分析表明,纯林的林冠开度对冠层结构的贡献和解释能力较叶面积指数和平均叶倾角大,混交林的叶面积指数对林下光照的影响大于纯林。(3)混交林的林下物种多样性指数(H)及丰富度指数(P)均高于纯林;林下草本层物种多样性指数(H)及丰富度指数(P)与林冠开度及林下光辐射呈显著正相关关系,与叶面积指数呈显著负相关关系(P0.05);物种均匀度(J_(sw))与平均叶倾角呈极显著负相关关系(P0.01),与林下散射辐射呈显著正相关关系(P0.05)。研究认为,在人工纯林改造和结构调整中,对乔木层适当补植伴生树种,并逐步调整为多树种混交林,增加冠层结构和林下光照异质性,将更有利于林下植被物种多样性的维持。     

山西霍山森林群落林下物种多样性研究

在野外获得样方的基础上,采用多样性指数、丰富度指数、均匀度指数等对山西霍山森林群落林下灌木层和草本层的物种多样性进行了研究,结果表明,多数森林群落林下灌木层多样性指数和均匀度指数均高于草本层,而丰富度指数则相反。灌木层和草本层物种多样性指数的顺序为:针阔叶混交林>针叶林>落叶阔叶林,主要是由于针阔叶混交林兼有针叶林和落叶阔叶林的共同特征,因而具有较高的多样性。灌木层和草本层多样性指数、丰富度指数和均匀度指数在海拔梯度上呈单峰曲线变化趋势,即中海拔(1500 m)高度上物种多样性最大,这主要是由于在这一海拔范围内水热条件组合较好,人类活动干扰较少所致。     

湖南栎类天然次生林林分空间结构对灌木物种多样性的影响

林分空间结构会显著影响其林下植被多样性,为明确其影响灌木物种多样性的关键因子,以栎类天然次生林为研究对象,利用Pearson简单相关分析、多元线性逐步回归法与典型相关分析探索乔木层空间结构与林下灌木物种多样性的相关关系,为保护林下植被多样性提供生态经营建议。以混交度、聚集指数和开敞度表达林分空间结构,以Margalef指数、Pielou指数和AuclairGoff指数作为灌木物种多样性评价指标,利用3种统计分析方法分析两者之间的相关关系,研究结果表明:(1)Pearson相关分析结果显示混交度对灌木层Pielou指数和AuclairGoff指数影响显著(P0.05),其余指数均不显著;(2)多元线性逐步回归分析结果显示林下灌木物种多样性受到多个林分空间指标的综合影响,其中Pielou指数受到混交度、聚集指数和开敞度的显著影响,AuclairGoff指数受到混交度与开敞度的显著影响;(3)典型相关分析结果显示,第一对典型相关变量通过显著性检验,典型相关系数为0.5427,林分空间结构与灌木层多样性指标两组变量在整体上相关性较强,其中混交度是影响力最大的变量。因此,欲提高栎类天然次生林下灌木物种多样性,应选择以调整树种结构为主,综合考虑林木空间分布格局的调整方案。     

低丘人工林林下植被物种多样性初步研究

选取江西省泰和县狗丝茅岭低丘荒山人工造林l0a的人工生态系统中8种人工林主要类型和1个对照区,通过比较这些类型林下植被的物种多样性(物种丰富度和Shannon-Wiener指数)和相关的环境因子,揭示林下植被物种多样性的差异及其与环境因子之间的关系。结果显示：人工林类型(造林树种)、林分组成(纯林或混交林)和林分密度对物种多样性的影响较为明显,其中林分密度的影响最为显著：各人工林类型林下植被的Shannon—Wiener指数与物种丰富度具有大体相似的规律,即在相近造林密度下,不同造林树种其林下植被物种多样性以针叶纯林稍占优势,针阔混交林次之,而阔叶纯林相对较低：针叶林林下植被物种多样性虽然最高,但针叶林土壤的持水力相对较差,有机质含量也较低,而阔叶纯林相对较好,针阔混交林则最佳。     

祁连山北坡自然恢复林地灌木层物种多样性及种间关联动态

采用空间代替时间的原则,选择7个主要自然演替群落序列,用多项指标对灌木层物种多样性进行了测度,同时采用2 ×2列联表,通过方差比率法和x2检验对不同演替阶段群落灌木层物种总体关联性和主要优势种的种间联结性进行了分析.结果表明:灌木层Gleason指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数在针阔混交林阶段相对较高,而均匀度指数在银露梅灌丛群落最高,生态优势度指数则在青海云杉林阶段最高;灌木植物间的正负联结比除山杨白桦混交林＞1外,其他群落都＜1,反映了演替序列上群落灌木层各物种间的关系以竞争为主;随着群落的演替,灌木层绝大多数种对间的关系逐渐由关联不显著-显著或极显著关联-无关联或关联不显著的方向转变;总体关联性由恢复初期灌丛群落的负关联-阳生性阔叶纯林的负关联-阳生性阔叶混交林的正关联-针阔叶混交林的负关联-中生性针叶林的正关联变化.演替序列上灌木层物种多样性和种间关系的变化,可能与群落结构分层导致的生态位分离与重叠有关.     

鸟兽物种多样性测度的G-F指数方法

评价物种多样性是目前生物多样性研究中的一项紧迫任务。我们提出一种基于信息测度的G-F指数公式,利用生物普查得到的鸟类和兽类名录计算一个地区的物种多样性。首先计算属间的多样性（G指数）和科间的多样性（F指数）,然后,再利用G指数和F指数的比值进行标准化,得出G-F指数。在这一指数体系中,F指数包括科中和科间的多样性。如果G-F指数趋近1,则代表科间多样性的F指数下降,或者代表属多样性的G指数上升;否则G-F指数趋近零或为负数。信息测度通常也用于生物群落的生态多样性。然而,G-F指数与生态多样性不同。G-F指数测定的一个地区一个生物类群中科属间的物种多样性,而生态多样性指数研究生物群落中物种组成及种间个体的多寡。利用G-F指数研究评估生物多样性保护有如下优点：（1）G-F指数提供了一种简捷有效的生物多样性保护评估方法,因为在许多地点已经进行过生物普查,编写了动物、植物名录;（2）G-F指数是一种标准化指数,可以进行不同地区间生物多样性比较。在动物界,特别是无脊椎动物中,尚未鉴定的物种占多数,而鸟类和兽类中尚未鉴定的物种很少。我们应用鸟类和兽类名录计算了G-F指数,选择了梵净山、大瑶山、伏牛山、凉水、北京—天津、海北、白音锡勒、青海湖和帕米尔高原等9个地区,进行了物种多样性的比较研究。结果表明：在上述地区,鸟类的G指数高于兽类的G指数,但差异并不显著（p=0.11）。鸟类的F指数显著地高于兽类的F指数（p<0.05）。鸟类G-F指数与兽类G-F指数相关(r=0.68, p<0.05)。     

物种多样性指数及其分形分析

提出了一个新的群落α多样性测度方法。定义物种多样性指数DIV =2S -∑Si =1(1/Ni) a,式中S为群落物种数 ,Ni 为种i的个体数 ,a为对个体数敏感程度的控制参数。物种丰富度指数只是DIV指数中参数a =0时的一个特例。在存在自相似性的尺度范围内 ,利用分形维数可以对任意尺度上的群落α多样性进行较为准确地定量描述。以广东黑石顶自然保护区常绿阔叶林作为应用实例进行分析 ,结果表明 ,DIV指数与取样尺度在双对数坐标上的线性相关系数明显高于常用的Shannon指数和Simpson指数。     

不同种植年代油松林植物多样性及土壤养分变化

通过样地调查,以空间代替时间的方法,对黄土高原马栏林区不同恢复阶段油松人工林群落物种多样性和土壤养分的变化进行了研究。结果表明:马栏林区油松人工林物种丰富度、多样性和均匀度都在波动中随着恢复年限的增加逐渐增加,物种丰富度在种植30年左右的油松林内达到最大,物种均匀度指数和优势度指数在种植20年左右的油松林内达到最大;人工种植油松林在很大程度上改变了群落面貌,物种组成和群落结构均与撂荒地有较大不同,撂荒地与油松林群落物种组成相似性较小,种植22年与28年的油松林Sorensen指数最大。油松人工林种植20年后物种组成已经基本稳定,在恢复后期物种组成变化不大;种植油松对恢复土壤肥力有一定的帮助,种植28年油松林土壤的有机质、全氮和碱解氮含量都较其它种植年代高,随着恢复年限的增加,油松人工林腐殖质不断增厚,土壤的pH值也有所增加,土壤越来越偏碱性。     

不同林龄杉木人工林土壤硝化和反硝化作用

对不同林龄杉木人工林(5、8、21、27和40年生)土壤硝化与反硝化过程及功能微生物丰度进行研究。结果表明: 土壤净硝化速率随林龄的增加波动变化,8、27年生杉木人工林土壤净硝化速率显著低于5、21和40年生。27年生杉木人工林土壤氨氧化古菌(AOA) amoA基因丰度显著低于40年生,其他林龄AOA amoA基因丰度之间无显著差异。不同林龄杉木人工林的氨氧化细菌(AOB) amoA基因丰度、反硝化功能基因丰度以及反硝化潜势均无显著差异。逐步回归分析表明,土壤氨氧化微生物AOA amoA基因丰度受土壤理化性质的影响不显著,土壤总碳和土壤pH是影响AOB丰度的重要因子。反硝化功能基因narG、nirK及nosZ随土壤pH的增加而增加,编码亚硝酸盐还原酶(NIR)的功能基因(nirK、nirS)受土壤总碳的影响。林龄可通过影响AOA amoA基因丰度影响土壤净硝化速率。林龄直接作用于反硝化潜势,或间接影响土壤微生物生物量碳、土壤pH及反硝化功能基因丰度(narG和nirK),进而影响反硝化潜势。相较于反硝化过程,土壤硝化作用及AOA amoA基因丰度对杉木林分发育更加敏感,可适当延长轮伐期以降低土壤硝化作用造成的氮流失风险。     

杉木人工林生物量及其分配的动态变化

根据5个年龄(6、16、23、32和50年生)共15块1000 m2样地的调查资料,利用15株不同年龄和径阶的杉木样木数据,建立以胸径(D)为单变量的生物量回归方程.采用样木回归分析法(乔木层)和样方收获法(灌木层、草本层、地上凋落物)获取不同林龄杉木人工林的生物量,并分析了其组成、分配特征及不同林龄生物量的变化趋势.结果表明:林分总生物量除16 ～23年生因间伐略有下降外均随林龄而增加,6、16、23、32和50年生杉木人工林生物量分别为62.73、172.51、141.65、192.30、247.32 Mg·hm-2,其中活体植物占95.76％ ～98.39％;层次分配方面乔木层占绝对优势,为89.77％ ～96.55％,其随林龄的变化与总生物量一致,其次为地上凋落物,占1.61％ ～4.24％,灌木层和草本层生物量较小,分别占0.01％ ～4.26％和0.27％ ～4.07％,分别以6和23年生最大;乔木层器官分配以干所占比例最高,占54.89％ ～75.97％,根占11.91％ ～ 12.66％,均随林龄而增加,枝、叶分别占11.86％～15.19％和4.80％～13.17％,均随林龄而下降;灌木层器官分配除50年生杉木人工林枝相对生物量小于叶,23和50年生杉木人工林根相对生物量大干枝外,其大小顺序为枝＞根＞叶;草本层分配以6和23年生杉木人工林地上相对生物量最大,其他林龄相反;杉木人工林乔木层各器官、各层次及总生物量具有良好的优化增长模型,其32年生人工林总生物量与其他森林类型相比,处于中上等,是一个光合效率高、固碳潜力大的速生丰产优良造林树种.     

杉木火力楠混交林养分归还与生产力

通过对野外试验和室内测试数据的整理分析．比较研究了杉木火力楠混交林和 杉木纯林养分归还、吸收等生态过程的特征以及生产力结果表明混交促进了养分归还过 程．可提高土壤肥力和系统生产力．１５年生混交林技和叶凋落物分别是纯林的２倍和３ 倍,其中容易分解的火力楠凋落物占 ６４％．混交林通过凋落物分解所归还的养分是纯林 的 ２～ ３倍．相当年凋落量 ６５． ９％的混交林根系年死亡量是纯林的 ２倍,在整个系统养分 归还中占有很大的份额．混交林土壤全 Ｎ、 ＮＨ＋４－Ｎ和有效 Ｋ分别比纯林提高 ６４． ３％。 ８２． ３ ％和 ６３． １％．与此同时土壤孔隙组成和水分过程也大为改善．混交林生产力较纯林 提高５２．７％．混交林５种大量元素的归还／吸收比率是纯林的２倍,表明混交林养分循环 效率较高,较少的人为维持可以保持较高的生产力水平．     

米槠和杉木人工林土壤呼吸及其组分分析

区分森林土壤呼吸组分是了解生态系统碳循环的重要环节。该文以福建省三明市格氏栲自然保护区米槠(Castanopsis carlesii)人工林和邻近的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象, 于2012年8月至2013年7月, 采用LI-8100开路式土壤碳通量系统, 通过挖壕沟方法, 测定了土壤呼吸及异养呼吸的速率, 同时测定了5 cm深处的土壤温度和0-12 cm深处的土壤含水量。利用指数模型和双因素模型, 分析土壤呼吸及其组分与土壤温度和土壤含水量的关系, 同时计算了土壤呼吸各组分在土壤呼吸中所占的比例, 并分析了不同森林类型对土壤呼吸及其组分的影响。结果表明: 米槠人工林和杉木人工林土壤呼吸及其组分的季节变化显著, 均呈单峰型曲线, 与5 cm深处的土壤温度呈极显著正相关关系。土壤温度可以分别解释米槠人工林土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸变化的70.3%、73.4%和58.2%, 可以解释杉木人工林土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸变化的77.9%、65.7%和79.2%。土壤呼吸及其组分与土壤含水量没有相关关系。米槠和杉木人工林自养呼吸的年通量分别为4.00和2.18 t C·hm^-2·a^-1, 占土壤呼吸年通量的32.5%和24.1%; 异养呼吸年通量分别为8.32和6.88 t C·hm^-2·a^-1, 分别占土壤呼吸年通量的67.5%和75.9%, 米槠人工林土壤呼吸及其组分的年通量都大于杉木人工林。     

Genetic diversity and biogeography of Cunninghamia konishii (Cupressaceae), an island species in Taiwan: a comparison with Cunninghamia lanceolata, a mainland species in China

Luanta-fir (Cunninghamia konishii), an endemic to Taiwan, is an outcrossing, long-lived conifer. Populations of C. konishii are generally fragmented due to a once high intensity of timber exploitation. C. konishii and Cunninghamia lanceolata are two sibling taxa constituting derivative-progenitor species relationship. The amount of genetic variations within and between 11 and 10 populations of C. konishii and C. lanceolata, respectively, were assessed using amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers in this report. Three AFLP primer pairs generated a total of 357 and 226 markers for C. konishii and C. lanceolata samples, of which 56.1 and 65.3% are polymorphic, respectively. Analysis of molecular variance indicates a 4.78% variation between C. konishii and C. lanceolata. A relatively high value of genetic variation (24.60%) was apportioned between the populations of C. konishii. In contrast, a lower divergence value (12.21%) between populations was found for C. lanceolata. The population with the highest genetic diversity was found in Nantou County, which concurred with the results of many other tree species investigated in Taiwan. The estimates of the number of migrants between populations (Nm), obtained from population pair-wise PhiST, suggest that gene flow in C. konishii is efficient in some adjacent populations but is restricted in the rest. Individual UPGMA tree, generated based on AFLP markers, suggests six evolutionary lineages for C. konishii. All evolutionary lineages of C. konishii were derived from C. lanceolata. In conclusion, the migration patterns of Cunninghamia from mainland China may have been established following multiple sources, migrant-pools, long-distance dispersal events, and via different directions.     

杉木林改造成乡土阔叶林对林下植物物种组成和多样性的影响

把杉木林改造成乡土阔叶林,不仅能提供高价值木材,而且能够提升生态系统服务功能,是我国目前改造退化针叶林最常见的经营模式之一,但这些改变对其林下植物物种组成和多样性的影响及机制我们尚知之甚少。以南亚热带杉木林采伐迹地上重新种植的杉木林、红锥林和米老排林为研究对象,调查研究其灌木层和草本层植物物种组成和多样性,结果表明：（1）和杉木林相比,改造后的红锥林和米老排林灌木层的植物物种丰富度和多样性均呈极显著降低（P<0.01）,但其草本层植物只有物种丰富度极显著降低（P<0.01）,多样性均无显著变化（P>0.05）;（2）主成分分析（PCA）表明改造后的林分灌木层和草本层的植物物种组成发生明显的变化,冗余分析（RDA）确定导致林分灌木层植物物种组成发生变化的主要原因是杉木林改造成红锥林和米老排林后的冠层透光率、土壤碳氮比、土壤含水量和凋落物碳氮比的显著变化,而冠层透光率和土壤碳氮比的显著变化是导致其林下草本层植物物种组成发生明显变异的主要因子;（3）方差分解结果显示微地形、乔木特性和土壤理化性质的独立效应对灌木层和草本层植物物种组成的影响高于它们的交互效应。该研究为科学经营管理人工林和提高人工林生态系统多功能性提供科学依据。     

杉木连栽土壤微生物及生化特性的研究

通过对杂木林、一代、二代及三代杉木人工林的土壤微生物、土壤酶活性及生化作用强度研究表明：随着杉木林取代杂木林及杉木连续栽植代数的增加,土壤微生物总数下降、各主要生理类群数量均呈下降趋势,土壤酶活性减弱,土壤生化作用强度降低。土壤微生物学活性降低是杉木连栽后土壤肥力衰退重要原因之一。