青藏东缘岷江上游亚高山针叶林人工恢复过程中物种多样性动态

通过对不同林龄(10～70年)的人工云杉(Picea asperata)林及自然恢复的桦木(Betula utilis var. sinensis)林和天然原始冷杉(Abies faxoniana)林的调查研究,采用Margalef指数、Simpson指数、McIntosh指数、Shannon-Wiener指数、Pielou的均匀度指数、Hurlbert均匀度指数等多样性指数及物种数、个体数和盖度分析了群落乔木层、灌木层、草本层及总体的物种多样性,结果发现1)人工云杉林的物种多样性随着林龄的增加逐渐上升,林冠郁闭前后上升最快,在50～70年间下降;其中乔木层物种多样性先上升,郁闭后下降;灌木层物种多样性郁闭前下降,郁闭后骤然上升,后来缓慢下降;草本层物种多样性在早期阶段很高,随着郁闭度的增大而下降,郁闭后又缓慢回升.2)均匀度的变化幅度不大,变化的趋势基本上与物种多样性相反. 3)次生桦木林与同林龄的人工云杉林及天然原始林相比,原始冷杉林的物种丰富度、群落总体、乔木层、草本层优势度(Simpson指数和MacIntosh指数)和多样性(Shannon-Wiener指数)最高,灌木层均匀度最低;人工云杉林的物种丰富度、优势度、群落总体、乔木层、草本层多样性最低,但灌木层的均匀度和多样性最高. 4)物种多样性的变化与群落盖度特别是乔木层盖度呈负相关,影响人工云杉林物种多样性恢复的主要因素是其乔木层的盖度过大. 5)人工云杉林的物种多样性不仅低于同龄的自然恢复的桦木林,远远低于天然原始林,而且经过70年的发育,灌木层和草本层的盖度很低,水土保持和水源涵养的生态效益很差.迫切需要调整人工云杉林的群落结构,以恢复其生物多样性,增强其生态效益的发挥.建议在人工云杉林郁闭以后,采取适当的人工干扰如间伐等,降低乔木层的盖度,以促进林下灌草层的发育,既可增强水土保持功能,又可加速物种多样性的恢复.     

川西亚高山次生桦木林恢复过程中的生物量、生产力与材积变化

采用空间代替时间的样地调查方法,利用异速生长方程和一元材积表计算不同林龄桦木林的生物量、生产力与材积,结果表明,桦木林乔木层及平均单株地上生物量均随林龄增加而增加,在50 a时达到最大;生产力则先增加而后逐渐减少,乔木层30 a时生产力为7.88 t.hm-.2a-1,到40 a和50 a时,分别下降到5.17 t.hm-.2a-1和1.19.thm-.2a-1;单株平均生产力在30 a时达到最大值1.13 kg.a-1,40 a时下降为0.96 kg.a-1,50 a时略有上升。林分蓄积量随林龄增加而增加,平均生长量在50 a达到最大值3.78 m.3hm-2,连年生长量在30 a时达到最大值6.07 m.3hm-2。平均单株材积增长速度随林龄增加而增加,50 a时平均生长量和连年生长量达到最大值。     

川西亚高山暗针叶林恢复过程中不同恢复阶段的定量分析

以空间代替时间的方法,运用种间联结测定、主成分分析和最优分割法对川西亚高山箭竹-暗针叶林和藓类-暗针叶林经采伐后自然恢复形成的不同恢复系列(20、30、40和50年),以及未被采伐而保留下来的160~200年生暗针叶老龄林进行恢复阶段的定量分析.结果表明:藓类和箭竹暗针叶次生林向暗针叶老龄林恢复过程中,红桦、卧龙柳、五角槭、疏花槭、康定野樱桃、挂苦绣球、椴树和川滇柳归并为衰退种组;湖北花楸、陕甘花楸和微毛野樱桃归并为过渡种组;岷江冷杉、紫果云杉、铁杉和青扦归并为进展种组.20~40年生的次生林进入以红桦为主的阔叶林阶段,其森林类型分别为藓类-红桦林和箭竹-红桦林;恢复到50年,则开始进入红桦和岷江冷杉组成的针阔混交林阶段,其森林类型分别为藓类-红桦-岷江冷杉林和箭竹-红桦-岷江冷杉林;未被采伐而保留下来的160~200年生暗针叶林是以岷江冷杉为主的暗针叶老龄林阶段,其森林类型分别为藓类-岷江冷杉林和箭竹-岷江冷杉林.     

大熊猫栖息地亚高山针叶林结构和动态特征

亚高山针叶林是大熊猫适宜的栖息环境 ,其结构和动态规律严重影响大熊猫的生存和繁衍及其进化潜力的维持 ,是恢复退化大熊猫栖息地的唯一科学依据。通过样方法和中心点四分法调查了大熊猫栖息地 4个亚高山针叶林样地和该样地所在森林的 6 2个林窗 ,研究了该类森林的结构及其更新与大熊猫主食竹生长、林窗干扰的关系 ,以期揭示亚高山针叶林的动态规律 ,为大熊猫栖息地的恢复提供科学依据。研究结果表明 :岷江冷杉 Abies faxoniana和紫果云杉 Picea purpurea是亚高山针叶林的主体 ,其所构成的森林是大熊猫重要的栖息环境。岷江冷杉种群年龄呈现连续分布格局 ,而紫果云杉种群年龄呈间歇性分布 ,其在 2 5 0～ 5 0 0 a之间没有更新。该类森林中普遍存在着林窗干扰和更新现象 ,90 %的林窗下分布有岷江冷杉和紫果云杉更新的幼苗、幼树和大树。但林窗内不同树种更新密度不同 :岷江冷杉更新幼苗、幼树和大树占所有更新树种的 82 .5 % ,而紫果云杉和糙皮桦的更新幼苗、幼树和大树占 11.3%。岷江冷杉和紫果云杉的更新同时受林下大熊猫主食竹生长状况的影响 :主食竹盖度高 ,更新树种幼苗、幼树的密度低 ,即主食竹的生长抑制了岷江冷杉和紫果云杉的更新。     

川西亚高山针叶林不同恢复阶段土壤的硝化和反硝化作用

 采用气压过程分离(Barometric process separation, BaPS)技术对川西亚高山针叶林不同恢复 阶段土壤的总硝化和反硝化作用速率进行了测定,结果表明：川西亚高山针叶林不同恢复阶段土壤的总硝化和反硝化速率差异不显著(p<0.05),不同恢复阶段土壤总硝化作用的 Q10值 差异不显著(p<0.05);总硝化作用速率与土壤含水量呈显著正相关(p<0.05),与土 壤pH值、 土壤有机质、全氮及C/N相关不显著;不同恢复阶段土壤反硝化速率均维持在一个较低的水 平,反硝化速率与土壤中的C/N显著正相关(p<0.05),与土壤含水量、pH值、有机质及全氮相关不显著。与反硝化作用相比,硝化作用对亚高山针叶林土壤氮损失的影响可能更大     

亚高山针叶林不同恢复阶段群落物种多样性变化及其对土壤理化性质的影响

 研究了亚高山针叶林不同恢复阶段物种多样性的变化,并用逐步多元回归分析法探讨了17种土壤理化指标对多样性变化的响应。结果表明：人工林物种多样性随着恢复年代的增加呈逐渐增加的趋势,乔、灌、草各层物种组成也发生相应的变化,但多样性的恢复十分缓慢。不同土壤理化性质对物种多样性变化的响应不尽相同,其中土壤容重、土壤含水量等表征土壤水源涵养功能的物理指标,随着物种多样性指数的增加而得到改善;枯枝落叶贮量、有机质含量、水解性酸和Ca、Mg、P含量等土壤营养功能指标也随乔、灌层物种多样性的增加而增加,土壤K2O含量随草本层物种多样性的增加而减少;并建立了上述9项指标与物种多样性的相关数学模型。其余8项指标与多样性指数没有直接的线性关系。保护和提高亚高山人工针叶林群落物种多样性能促进部分土壤养分状况的改善和生态功能的恢复。     

贡嘎山东坡亚高山针叶林的林窗动态研究

本文选择贡嗄山东坡亚高山针叶林的代表类型——麦吊杉群落和冷杉群落,从林窗的大小分布、林窗制造者（ＧＭ）的类型与特点、林窗更新的趋势与作用,以及林窗中优势种群的分布格局变化几方面,对亚高山针叶林的林窗动态进行了研究。结果表明：在麦吊杉和冷杉林中,林窗面积所占比例分别为３１．７％和３９．２％;但从林窗的平均大小来看,分别为１５８．５ｍ２和１２５．４４ｍ２,麦吊杉林的林窗要大于冷杉林。通过对４１个林窗的统计,共有ＧＭ９４个,平均每个林窗有２．３个。而林窗的形成主要是由于ＧＭ的根拔、枯朽或折倒作用。林窗的形成促进了优势种群的更新。各立木级分布格局的研究结果表明,林窗中麦吊杉和冷杉在发育过程中分布格局的动态变化是由集群分布过渡到随机分布。     

短期夜间增温对亚高山针叶林云杉幼苗根系分泌物速率和化学成分的影响

以连续7a红外辐射增温处理下的云杉幼苗为对象,定量分析了增温对植物根系碳(C)、氮(N)分泌速率以及主要挥发性化学成分的影响。结果表明:(1)增温显著增加了云杉幼苗根系C分泌速率,而对N分泌速率无显著影响,并伴随着根系分泌物C∶N化学计量比显著增加;(2)不同化学组分输入含量变化对增温的响应具有明显差异,其响应幅度和方向与化学组分种类有关。其中糖类、氨基酸和酚类化合物的含量在增温处理下均显著增加,而酯类、醚类相对含量显著降低;(3)进一步分析表明,同组分中不同化合物成分含量对增温的响应也有所差异。例如,增温仅导致酚类化合物中2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和4-叔丁基杯[4]芳烃含量显著增加(分别比对照增加了88.9%和375.7%),而对其余酚类化合物成分含量无显著影响。结果表明增温可导致植物根系分泌物各组分相对含量发生深刻地变化,这对于进一步认识不同环境变化下根系分泌物输入及其所诱导的特异性土壤微生物养分过程具有重要的理论意义。     

川西亚高山针叶林林窗特征的研究

为探讨川西亚高山针叶林的林窗干扰特征 ,对王朗自然保护区的这一植被类型进行了调查 ,分析了该类型森林中林窗的数量、大小、形状及其成因 ;林窗形成木 (GM )的类型、数量和物种构成。结果表明 ,在川西亚高山原始针叶林林区 ,大多数形成木都是因树木达到一定年龄后衰老等原因引起其抗性下降而死亡的 ;由树木基折形成的林窗最为普遍 ,占 5 1 2 3% ,由干折形成的占 2 0 37% ;单株形成木林窗几乎达到所调查林窗的一半 (占总数的 4 6 99% ) ,平均每个林窗拥有 1 95株形成木。扩展林窗大小多在 10 0～ 4 0 0m2 ,10 0～ 2 0 0m2 所占的数量比例最大 ,占 2 6 5 1% ;而 30 0～ 4 0 0m2 所占的面积比例则最大 ,占 2 2 6 4 %。冠空隙的面积多在 2 0 0m2 以下 ,其中以 5 0～ 10 0m2 所占的数量比例和面积比例均为最大 ,分别为 32 5 3%、17 72 %。冠空隙、扩展林窗的平均面积为 71 6 8m2 、15 4 14m2 。     

亚高山森林生态系统过程研究进展

亚高山森林是以冷、云杉属为建群种或优势种的暗针叶林为主体的森林植被。亚高山森林在庇护邻近脆弱生态系统、保育生物多样性、涵养水源、碳吸存和指示全球气候变化等方面具有十分重要且不可替代的作用和地位,其多样化的植被和土壤组合为研究生态系统过程提供了天然的实验室。亚高山森林的群落演替与更新、生物多样性保育、水文生态过程、生物元素的生物地球化学循环以及亚高山森林生态过程对气候变化的响应等研究已取得了明显的进展。但有关全球变化条件下的亚高山森林土壤生物多样性和冬季生态学过程等研究明显不足。全球气候变化背景下的冬季生态学过程、极端灾害事件对亚高山森林生态系统过程的影响、亚高山森林生物多样性的保育机制、亚高山森林土壤生物多样性与生态系统过程的耦合机制等可能是未来研究的前沿科学问题。     

亚高山针叶林人工恢复过程中物种多样性变化

通过样方调查,以空间代替时间的方法,对亚高山人工针叶林恢复过程中,乔木、灌木和草本层物种多样性的变化进行了研究,探讨了不同恢复阶段各层物种的相关系数．结果表明,亚高山人工针叶林恢复过程中物种的丰富度、多样性和均匀性都在波动中逐渐增加,云杉人工林恢复过程中总体上是朝着有利于物种多样性恢复的方向发展．在人工林恢复序列中群落乔木物种的平均相关系数为41．88％。灌木为50．61％,草本为37．22％,说明在70年的人工林恢复过程中,灌木种类具有较高的连续性和稳定性;草本植物则随着人工林环境条件的改变而出现较大的消亡和更新,显示出较大的波动性．乔木层物种的稳定性和连续性介于灌木和草本植物之间．     

亚高山针叶林人工恢复过程中凋落物动态分析

从森林凋落物入手,采用空间代替时间的方法对不同恢复阶段的10龄、30龄、40龄、50龄及60龄的亚高山人工云杉林的生态学过程进行了研究,并以原始林为对照,比较了人工恢复与自然演替不同恢复途径下森林凋落物动态特征的差异．结果表明,人工林恢复过程中,森林地表枯枝落叶层贮量、养分贮量及最大持水量总体上呈现先减少后增加,在恢复后的50年达到最大,并逐渐趋于平缓或略微减少的变化趋势．60龄人工林枯枝落叶层贮量、养分贮量及最大持水量比原始林存在较大差距,分别为70．21×10^3、4．73×10^3和89．98×10^3kg·hm^-2,仅占原始林枯枝落叶层各特征的48,40％、46．79％和46．99％．人工林和次生林恢复约40年后,森林凋落节律、年凋落量及养分归还量相似;但凋落物组分含量、地表枯枝落叶层贮量及结构、养分贮量及最大持水量差异较大,说明人工林生态功能的恢复滞后于次生林,生物多样性的不同是导致这种差异的主要原因之一．     

Seed rain and soil seed bank of Picea asperata Mast. in subalpine coniferous forest of western Sichuan,China

Abstract

Dragon spruce (Picea asperata Mast.) is widely planted on clear-cuts from natural subalpine coniferous forests in western Sichuan. To assess the natural regeneration potential of this species in spruce plantations of different ages, field studies on the seed rain, seed bank, and seedling recruitment were conducted in 20-year, 30-year, and 60-year plantations, and in a retained natural forest ca. 150 years old for comparison. Moreover, a series of temperature and light regimes were also designed in March 2003 to test germination/dormancy responses of the P. asperata seeds to different conditions. In the plantations considered, both the densities of seed rain and soil seed bank increased with increasing stand age, whereas they were both low beneath the natural forest partially due to low adult density of P. asperata adult trees. P. asperata has a transient seed bank, and ca. 60% of seeds were found in the litter layer. Seed decay and seed predation were the two most important factors affecting soil seed bank dynamics, which caused a number of seed losses from the soil. Only a small fraction germinated and produced seedlings, and the indices of the losses from the seed bank via germination in the 30-year plantation, 60-year plantation and natural forest were 4.75, 5.10, and 2.80%, respectively. High seedling mortality was observed after seedling emergence, and most of the germinated seedlings died out within one growing season. The P. asperata seeds showed a high percent germination and no significant differences under most light and temperature regimes except for full sunlight or temperature below 5°C. In conclusion, despite a substantial number of seed produced, the high depletion of soil seed, the low seedling output, and high seedling mortality may obscure the natural regeneration potential of this tree species.     

光照与温度对云杉和红桦种子萌发的影响

通过在气候箱内模拟迹地环境条件,探讨了不同温度和光照对亚高山针叶林采伐迹地关键种种子萌发的影响．结果表明,云杉和红桦种子萌发的最适温度均为25℃,发芽率分别为88．8±8．4％和30．8±10．4％,多重比较显示红桦对温度的响应比云杉更敏感．云杉在10℃时能萌发而红桦则几乎不能．红桦种子萌发所需要的最低温度比云杉的高．昼夜温差对两类种子发芽影响明显,20℃／15℃条件下两种种子萌发率最高,温差过大不利于红桦种子萌发．光照强度对种子的发芽率也有明显影响。二者在透光20％时种子发芽率最高,分别为83．2±6．6％和29．2±5．5％,云杉种子萌发对光照的响应比红桦种子更为敏感．采伐迹地强烈的光照是限制亚高山针叶林自然更新的重要因素,迹地温度升高有利于云杉和红桦种子萌发,但剧烈的昼夜温差又在一定程度上抑制了种子萌发。     

）种群结构与动态

为了阐明秦岭巴山冷杉（Abies fargesii）种群的结构特征和动态规律,对位于秦岭中段南坡佛坪保护区内不同海拔分布的巴山冷杉种群的年龄结构、生命表以及存活曲线等进行了研究。结果表明: 在海拔2350、2500和2700 m,巴山冷杉种群都表现为衰退型,种群个体主要聚集在中龄级,幼龄级的个体都极度缺乏。在各海拔巴山冷杉种群生命表中,死亡量（d_x）、死亡率（q_x）和消失率（K_x）都为负值,反映了种群幼龄个体的缺乏程度。随着海拔的升高,幼龄级个体数量增加而大龄级个体数量减少。巴山冷杉种群生命表和存活曲线的分析表明,巴山冷杉种群个体存活量最多的年龄级和出现最大死亡率的年龄级都随着海拔的降低而依次后推。随着海拔的升高,巴山冷杉种群的分布格局由随机分布类型过渡为聚集分布类型。     

川西亚高山65年人工云杉林种子雨、种子库和幼苗定居研究

川西亚高山人工针叶林已成为亚高山森林的重要组成部分, 它们是否具有持续的自然更新能力, 是决定川西亚高山针叶林群落演替方向和维持该区针叶林大面积存在的基础。以川西米亚罗亚高山人工云杉(Picea asperata)林(65 a)为研究对象, 对种子雨量年际变化、土壤种子库动态、种子萌发和幼苗定居等更新过程的关键环节进行了连续7年(2002-2008年)的野外观测, 以研究人工云杉林更新潜力及影响其更新的限制因素。结果表明: 该区云杉林种子雨一般从每年的10月初开始下落, 一直到翌年的1月底或2月初结束; 云杉种子散落存在明显的大小年现象, 种子散落周期为4年, 且大小年之间种子产量差异极大; 云杉种子从下落到土壤到种子完全失去活力不到1年时间, 属于Thompson和Grime定义的第II类土壤种子库类型。腐烂死亡和动物取食是土壤种子库损耗的主要因素, 而种子通过萌发真正转化为幼苗的比例非常低, 仅占2002年下落种子总量的3.6%。种子萌发后, 环境筛的作用导致云杉幼苗大量死亡, 尤其是在种子萌发后的一个生长季节内, 其死亡率高达78%。凋落物和苔藓是构成人工云杉林下地表的两种主要地被物类型, 二者占所有调查幼苗数量的93%左右; 两种地被物类型上0-2 cm层幼苗存活率最高, 分别占存活幼苗总数的76.07%和86.72%, 随地被物厚度增加, 幼苗存活率呈明显下降趋势, 而幼苗死亡率呈明显升高的趋势, 表明林下地被物厚度也是影响云杉幼苗定居的重要因素。两种地被物对幼苗生长的影响不同, 除株高之外, 分布在苔藓上的云杉幼苗生长参数(地径、分枝数、干重以及干重年增长率)明显高于分布于凋落物上的幼苗, 表明苔藓地被物更有利于云杉幼苗定居。尽管该区大量云杉种子下落, 但由于种子的高损耗率、幼苗的低输出率以及萌发幼苗的高死亡率, 使得人工云杉林下种子通过萌发转为实生幼苗的数量非常少, 最终真正能补充到云杉种群的个体数量非常有限。     

溴氰菊酯连续暴露对罗非鱼血清乙酰胆碱酯酶活性的影响

以罗非鱼为受试生物,研究了不同水温(23℃～27 ℃)对罗非鱼血清中乙酰胆碱酯酶活性的影响,并在此基础上研究了不同浓度(1.0、2.0、3.0、5.0和10.0 μg·L-1)溴氰菊酯暴露下,罗非鱼血清中乙酰胆碱酯酶活性的动态变化.水温分别为23℃和27℃时,乙酰胆碱酯酶的活性分别为(2.75±0.21)和(2.73±0.26)U·ml-1,活性波动范围分别为-12.0%～13.1%和-11.0%～14.2%.水温为(25±1)℃,染毒10 d时,2.0μg·L-1以上浓度的溴氰菊酯对罗非鱼血清中乙酰胆碱酯酶具有明显的抑制作用;染毒20 d时,2.0μg·L-1以上浓度的溴氰菊酯对其抑制率均超过40%;染毒25 d时,5.0 μg·L-1的溴氰菊酯对其抑制率达到最大,为62.3%.实验结果表明:水温在23℃～27℃的波动不会对罗非鱼血清中乙酰胆碱酯酶的活性产生显著影响;水温为(25±1)℃时,高浓度溴氰菊酯(≥2.0 μg·L-1)会对罗非鱼血清中乙酰胆碱酯酶的活性产生抑制作用,而且抑制率随染毒时间的延长呈增加趋势.     

卧龙自然保护区亚高山暗针叶林林隙特征研究

以卧龙亚高山暗针叶林为研究对象,分析了森林群落林隙的大小结构、形成方式及林隙形成木(GM)的结构特征．结果表明,林隙密度为18．5个·hm^-2冠林隙和扩展林隙分别占森林面积的28．4％和60．0％;冠林隙的大小变化在10～1134．7m^2之间,平均面积为153．45m^2;扩展林隙的大小变化在84．11～1646．3m^2之间,平均面积为324．34m^2;平均每个林隙的形成木为5．14株,单株形成木形成的林隙只占8．1％．不同形成木类型对林隙形成的贡献大小次序为：折干>掘根>枯立>断梢;暗针叶林林隙大多由岷江冷杉、铁杉、糙皮桦形成．径级在60～70cm,高度在30～35m之间的林冠上层的岷江冷杉,发生折倒形成林隙的可能性最大．     

长白山暗针叶林苔藓植物生物量的研究

在长白山北坡暗针叶林对地面和树附生苔藓植物的生物量进行了测定．地面生苔藓采取样带调查取样法测定,树附生苔藓应用McCune方法对树干和树枝的附生苔藓生物量都做了细致的测定．结果表明,长白山暗针叶林中的苔藓植物分布很不均匀,随海拔变化差异很大,海拔1100m最低,仅为543kg·hm^-2;海拔1250m最高,达5097kg·hm^-2．苔藓植物生物量的变化对生境有很好的指示作用,特别是塔藓和拟垂枝藓的生物量随海拔的变化与森林系统的群落学特点有一定的相关性：在海拔1100～1700m,塔藓的生物量与臭冷杉的重要值变化趋势相近,随海拔升高而减少;拟垂枝藓的生物量与鱼鳞云杉重要值的变化趋势相似,随海拔升高而增加．此外,生物量随海拔的变化表明了不同苔藓植物对环境条件要求的差异,拟垂枝藓比塔藓水分条件要求更高．因此,生物量的研究在植物生理上也有一定的指示作用．