哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤含水量变化规律及其影响因子

利用ChinaFlux设置在哀牢山亚热带常绿阔叶林内的通量观测系统的土壤含水量数据,分析了哀牢山亚热带常绿阔叶林内土壤含水量的时间变化及其影响因子,以期了解哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤含水量特征及其变化规律,为森林固碳能力、潜力和速率研究提供支撑.结果表明:(1)哀牢山亚热带常绿阔叶林不同深度土壤含水量大致呈单峰曲线分布,各层土壤含水量基本上随着土壤深度的增加而降低,波动范围也逐渐减小,最小值均在3月,最大值集中在7、8、9三个月.(2)0 ～ 100 cm各层深度的土壤含水量在17.7％～39.5％波动,其中100 cm深度的土壤含水量值最低、波动范围最小,总体来看,土壤含水量雨季高于旱季.(3)土壤含水量主要受降雨量、地温和相对湿度等要素的影响(P＜0.05),哀牢山亚热带常绿阔叶林5 cm深度的土壤含水量最大,约为38％.     

哀牢山亚热带常绿阔叶林乔木碳储量及固碳增量

为了解哀牢山亚热带常绿阔叶林的乔木碳储量及其固碳增量,利用2005和2008年的植被调查数据,对哀牢山3种主要常绿阔叶林的乔木碳储量及其固碳增量进行了分析。结果表明:原生的中山湿性常绿阔叶林、滇山杨次生林和旱冬瓜次生林的乔木碳储量分别为257.90、222.95和105.39tC·hm-2;中山湿性常绿阔叶林乔木碳储量主要存储在DBH≥91cm的乔木中(34.68%);而次生林的乔木碳储量主要分布在径级21cm≤DBH41cm的乔木中(滇山杨林77.29%;旱冬瓜林69.28%)。由此可见,哀牢山地区原生的中山湿性常绿阔叶林乔木层在碳蓄积方面占主导优势。哀牢山亚热带常绿阔叶林的3个森林类型乔木层均具有固碳增量,即使是原生的中山湿性常绿阔叶林,其乔木层年平均固碳增量也达2.47tC·hm-2·a-1;次生林乔木层的年平均固碳增量约为原生林的2倍,显示了哀牢山亚热带常绿阔叶林乔木层具有较强的碳汇增量。初步估算,哀牢山亚热带常绿阔叶林林区内每年乔木固碳增量为8.52×104tC·a-1。     

哀牢山亚热带常绿阔叶林森林土壤温湿特征及其对温度升高的响应

为把握土壤温度对未来全球气候变暖的响应程度,评估气候变暖对亚热带森林土壤呼吸的影响,利用在哀牢山亚热带常绿阔叶林中设置的土壤增温和土壤呼吸人工控制实验2011—2013年的实测数据,通过分析,得到如下结果:环境温度的升高不会改变林内的近地层气温、土壤温度和土壤含水量的年变化和日变化规律;冬季和夜间增温效应大于夏季和昼间;增温会导致土壤含水量降低,雨季的效应大于干季;增温导致的升温效应和降低土壤水分效应具有一定的年变化,但是基本没有日变化;所设置的人工增温控制实验的年平均增温在2.0℃左右,所设置人工控制实验可以达到5 cm土壤增温2.0℃的设计要求,可为其后探讨土壤呼吸对温度升高的响应提供良好的基础保证。     

西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林雾特征研究

以西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林为研究对象,利用PWS100天气现象仪获取两种森林类型的能见度数据。基于2014年西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林的能见度数据,对两种森林类型雾的特征进行定量研究。研究结果表明:(1)西双版纳热带雨林全年雾日数为196 d,占全年的53.7%,哀牢山亚热带常绿阔叶林全年雾日数为100 d,占全年的27.4%,热带雨林全年雾日数几乎为亚热带常绿阔叶林雾日数的两倍;(2)热带雨林雨季和干季各占28.06%和71.94%,而亚热带常绿阔叶林雨季和干季各占72%和28%;(3)热带雨林一日内雾持续的最长时间为10.5 h,而亚热带常绿阔叶林雾生成和消散时间不定,一日内雾最长持续时间可达24 h,但雾发生的频率低于西双版纳热带雨林。两种森林类型全年雾日特征有明显的差异性,通过定量评价地处过渡带上的两种多雾森林生态系统雾特征,可为未来气候变化对不同森林生态系统碳水交换影响提供数据支撑。     

哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤温度时空分布对模拟增温的响应

为把握森林不同深度的土壤温度对区域气候变暖的响应,评估气候变暖对亚热带森林土壤呼吸的影响,利用在哀牢山亚热带常绿阔叶林中设置的土壤增温和土壤呼吸人工控制实验,对2011—2013年的对照样地和增温样地不同深度的土壤温度实测数据进行了分析,结果表明:区域气候变暖导致的温度升高不改变土壤温度的年变化和日变化特征;干季的增温效应大于雨季;同一深度增温效应具有一定的年变化,但日变化不明显;增温效应在土壤表层较大,1—4月明显,2月最高,增温可达3℃;5 cm深度的平均增温效应在2℃左右,且年变化较小;随着深度的增加,增温效应呈现对数降低趋势;如果以0.5℃为增温效应的阈值,推算可得出:干季的影响深度为3.82 m,雨季可达12.04 m,年均为6.58 m。     

哀牢山中山湿性常绿阔叶林林窗特征研究

本研究以哀牢山中山湿性常绿阔叶林为研究对象,分析了该植被群落林窗的大小结构及干扰形成等空间特征。研究表明,林窗大小取决于林窗形成方式和形成木的种类、大小。实际林窗面积远小于扩展林窗面积,前者的平均面积仅约为后者的33．2％。在数量上,实际林窗和扩展林窗的面积分布均呈以上小林窗为主的偏态分布。但在总的林窗面积比例上,大林窗的所占的面积比更大。实际林窗中,100—200m2的林窗所占面积比达66．4％。扩展林窗中,200—300m2和400—500m2大小的面积比分别为33．1％和20．6％。由于该地区冬季强劲的风力,林窗形成方式以根倒和折干,分虽占形成木总数的35％和28％。风力是哀牢山中山湿性常绿阔叶林林窗形成的主要外部驱动力。多数林窗由1—3株形成木造成的。林窗形成木的种类绝大多数为变色锥、木果柯和硬壳柯三种群范上层的优势树种。这三个树种约占林窗形成木的78％。因此,对于林窗发生这种中小尺度干扰事件,群落上层的成势树种起着决定性的影响作用。其它冠层水平的乔木(如亚冠层)的扰动也可以产生林窗,但所占比例很小。林窗形成木的径级呈明显的偏正态分布,且以21-40、41-60和61-80cm的径级最为普遍,分别占总数的31．6％、20．0％和18．3％。这种径级的偏正态分布于林窗面积偏态分布十分吻合,表明形成木的径级大小与所产生的林窗的面积大小呈正比。     

云南省哀牢山中山湿性常绿阔叶林萌生现象的初步研究

在森林树木受到人为或自然破坏以后,残留植物体的萌生是一个普遍存在的现象。据Kauffman〔1〕和Khan〔2〕等人在热带地区的研究,通过萌生形成的植株与通过种子萌发形成的植株相比,前者具有更快的生长速度,而且通过其原有的强大根系,能更有效地利用土壤中的养分资源,同时对环境也具有更强的适应能力。这些都构成了萌生植株在生长上的优势,使其在种群竞争中处于有利的地位。由此可见,萌生过程在植被恢复和自然更新中起到了重要的作用。近年来,关于植被萌生的研究在国外已得到越来越多的重视〔3～8〕,而在国内至今还未见到这方面的正式报道。…     

中国亚热带常绿阔叶林净第一性生产力的估算

中国亚热带常绿阔叶林净第一性生产力的估算倪健（中国科学院植物研究所生态室,北京１０００９３）ＥｓｔｉｍａｔｅｏｆｔｈｅＮｅｔＰｒｉｍａｒｙＰｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒＳｕｂｔｒｏｐｉｃａｌＥｖｅｒｇｒｅｅｎＢｒｏａｄｌｅａｖｅｄＦｏｒｅｓｔｉｎＣｈ...     

云南哀牢山中山湿性常绿阔叶林生物量的初步研究

 中山湿性常绿阔叶林是云南省亚热带山地植被垂直带的主要类型,其中分布在哀牢山上的木果石栎、景东石栎、腾冲栲林(Lithocarpus xylocarpus、 L. chintungensis、Castanopsis wattii forest)尤其具有代表性。本文用收获法、相关曲线法测定并估算了该群落近熟林和成过熟林的生物量与年平均净积累量,结果分别为508.57t/hm2,12.1051t／(hm2·a);293.04t／hm2,7.7443t／(hm2·a),对产生差异的原因作了分析。林分的叶面积指繰果分别为508.57t/hm2,文中还提出了群落乔木优势种各器官生物量估测的回归模型,并从生物量的角度阐明建群种在群落中的地位。     

云南哀牢山徐家坝中山湿性常绿阔叶林动态和节律的研究

根据多年定位观察资料,包括从组成种的种子萌发、幼苗生长及成年物种的生长规律和物候节律对湿性常绿阔叶林动态和节律的研究,结果表明：林地种子贮量、可萌发种子量和萌发种数,雨季大于旱季。幼苗生长雨季快于旱季。表明雨季是种子萌发、幼苗生长的最佳季节。立木生长是种间竞争、自我调控、自疏的过程。成年物种各物候期长、不明显与温带阔叶林各物候期短、明显不同,而开花、结果、落果终年进行与西双版纳季节雨林物候节律相似。三者的不同在于季节雨林春季（２～３ 月）落叶,常绿阔叶林冬季（１１～１２ 月）落叶,温带阔叶林秋季（９～１０ 月）落叶。依据物种物候节律特点及其对气候环境的反应区分出３ 种生态物候型：１．暖温生态物候型（占总种数（５０）的８２％ ）;２．温性生态物候型（占１２％ ）;３．温凉生态物候型（占０．６％ ）     

南亚热带常绿阔叶林林隙形成方式及其特征的研究

分析了广东黑石顶自然保护区南亚热带常绿阔叶林林隙的形成方式及其特征．结果表明,在南亚热带常绿阔叶林中,由树木折干形成的林隙最为普遍,占５１．８６％,其次是由于掘根风倒而形成的,占３８．９８％．林隙大多由两株树木形成,平均每个林隙拥有形成木２．６３株．扩展林隙的大小多在１００～３００ｍ２之间,其中以２００～３００ｍ２者所占的面积比例最大,而以１００～２００ｍ２者所占的数量比例最大．冠空隙的大小多在１００ｍ２以下,其中以５０～１００ｍ２所占面积比例最大,而以５０ｍ２以下的所占数量比例最大．大部分林隙是在大约４０年前形成的,其中以１０年前形成的林隙最多．林隙形成木分布最多的径级在２０～３０ｃｍ之间,高度在２０～３０ｍ之间．每株形成木所能形成的扩展林隙面积为７２．９４ｍ２,冠空隙面积为２５．０６ｍ２．     

哀牢山不同类型亚热带森林地表凋落物及土壤节肢动物群落特征

分别于2005年4月（干热季）、6月（雨季）和12月（干热季）,采用样线法对哀牢山中山湿性常绿阔叶林、山顶苔藓矮林和滇山杨次生林地表凋落物及其中的土壤节肢动物群落进行了调查.结果表明： 凋落物现存总量、C储量和C/N在干、湿季均表现为苔藓矮林＞滇山杨林＞常绿阔叶林,N储量差异不大.蜱螨目和弹尾目是3林地凋落物层节肢动物群落的优势类群,双翅目幼虫、鞘翅目、蚁类和同翅目为常见类群,3林地凋落物层土壤节肢动物群落相似性系数极高.3林地凋落物层土壤节肢动物群落密度(ind·m^-2)没有显著差异,但相对密度(ind·g^-1)呈现出常绿阔叶林和滇山杨林显著高于苔藓矮林;土壤节肢动物密度季节变化呈现干季（4月和12月）显著高于雨季（6月）,群落香农多样性指数差异不显著.干热季(4月)3林地枯枝落叶现存量与其土壤节肢动物群落和主要类群密度呈显著正相关关系,而在干冷季(12月)凋落物总现存量与其土壤节肢动物群落及蜱螨目相对密度则呈显著负相关关系;弹尾目和鞘翅目密度与地表凋落物层的N储量也有显著的正相关关系.哀牢山亚热带森林凋落物及其土壤节肢动物群落的发展与森林植被结构密切相关, 其群落个体数量和多样性受森林地表凋落物的调控, 但林内其他环境因素如温湿度对森林凋落物层土壤动物个体数的季节变动也有明显影响.     

亚热带常绿阔叶林89种木本植物一级根直径的变异

细根直径变异是根系形态变化的常见形式, 对细根变异研究具有重要意义。为了揭示亚热带天然常绿阔叶林一级根直径变异特征, 该研究选取福建省建瓯市万木林自然保护区天然常绿阔叶林的89种木本植物进行研究。每个树种选取胸径或地径相近的3株, 用完整土块法进行根系取样, 用根序法对根系进行分级。采用单因素方差分析分别检验叶片习性(常绿、落叶树种)、生长型(乔木、小乔木或灌木、灌木)和主要科之间一级根直径的差异; 通过计算Blomberg’s K值以检验系统发育信号; 利用线性回归方法, 分析科水平的分化时间与一级根直径的相关性。结果显示: 1)亚热带常绿阔叶林一级根直径变异系数为23%; 2)常绿树种与落叶树种一级根直径没有显著差异, 但灌木一级根直径显著小于小乔木或灌木、乔木; 3)一级根直径系统发育信号不显著, 科水平分化时间与一级根直径呈正相关关系。研究结果表明, 亚热带天然常绿阔叶林木本植物一级根直径变异受系统发育影响较小, 但受生长型影响, 表现为一定的趋同适应。     

南亚热带常绿阔叶林不同大小和发育阶段林隙的树种多样性研究

分析了南亚热带常绿阔叶林不同大小和发育阶段林隙内树种多样性的变化规律.结果表明,在南亚热带常绿阔叶林中,多样性指数在<400m²的林隙中变化不大,但在400～500m²的林隙中达到最大,而在500～600m²的林隙中最小,在>600m²的林隙中又有所增大.树种多样性指数随林隙年龄的变化趋势是中间高两端低,即在20～50年期间的多样性最大,其次是20年以下的,50年以后的多样性相对最小.林隙更新层中树种多样性指数在500～600m²的林隙中达到最大,在>600m²和200～300m²的林隙中最小.林隙更新层树种多样性指数在林隙形成最初的10年内达到最大值,但随着林隙年龄的增加,总体上表现出下降趋势,在30～40年和50～60年左右又分别形成两个相对的峰值.物种丰富度的变化趋势总体上与树种多样性指数相一致.不同大小和发育阶段的林隙通过其生态因子的改变,对不同树种的更新起到了不同的作用,从而使得不同大小和发育阶段的林隙中树种的多样性特征不同.林隙是维持南亚热带常绿阔叶林树种多样性的一个重要机制.     

氮磷添加对亚热带常绿阔叶林土壤微生物群落特征的影响

为了探讨氮磷添加对土壤微生物特点的影响,选择安徽省池州仙寓山常绿阔叶老龄林,设定了4个水平的氮磷添加试验,即对照(CK,0 kg N/hm~2)、低氮(LN,50 kg N/hm~2)、高氮(HN,100 kg N/hm~2)、高氮+磷(HN+P,100 kg N/hm~2+50 kg P/hm~2)。利用氯仿熏蒸法和Biolog微平板技术,分析不同水平氮磷添加对不同土层(0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm)土壤微生物生物量C(MBC)、N(MBN)和微生物群落功能多样性的影响。结果表明:MBC、MBN随土层加深而降低,且差异性极显著,MBC与MBC/MBN比在氮磷添加后均表现出显著性差异;土壤微生物群落的代谢活性随土层加深而降低,HN与LN处理的土壤微生物活性最高;Mc Intosh、Shannon和Simpson多样性指数在不同土层和不同N、P添加水平上都存在差异,表层土壤微生物多样性指数差异性较为显著。土壤微生物对羧酸类、氨基酸类和碳水类碳源利用率最高;主成分分析显示不同土层的土壤微生物碳源利用上有明显的变化,表层土壤微生物碳源利用在不同N、P添加水平上有明显的空间变异性,其他土层分布较为集中,空间差异性主要表现在对碳水类与羧酸类碳源的利用上。土层与氮、磷添加剂量对土壤微生物生物量C、N及功能多样性都有显著影响,其中高氮处理对表层土壤微生物影响最大。     

哀牢山中山湿性常绿阔叶林土壤氮转化的海拔效应

采用树脂芯法将哀牢山中山湿性常绿阔叶林内土壤分别移植到中海拔的次生林和低海拔的人工林下培养,并以原地培养为对照,对土壤氮素转化的海拔效应进行了研究.土壤氮素的净矿化速率、净硝化速率和淋溶速率受季节和海拔的影响极为显著(P＜0.01).海拔的影响在雨季前期最显著,高海拔土壤的净矿化和净硝化速率分别为-5.81和-4.18mg N·kg-1·60d-1,移植到中、低海拔培养后,净矿化速率分别为20.92和44.15 mgN·kg-1· 60 d-1,净硝化速率分别为17.07和20.38 mgN· kg-1 ·60d-1,淋溶量也分别增加了0.37倍和2.77倍.由于雨季中后期反硝化作用增加导致净矿化和净硝化速率降低,导致高、中海拔培养的土壤净氮矿化速率在雨季中期达到最高值,雨季后期降低.由此可推断,未来的气候变暖很可能会加快哀牢山中山湿性常绿阔叶林土壤氮素的转化速率和气态损失量.     

哀牢山湿性常绿阔叶林和次生林木质物残体的组成与碳贮量

研究了哀牢山山地湿性常绿阔叶林和3个主要次生演替类型(栎类萌生林、滇山杨林和旱冬瓜林)木质物残体的组成和碳贮量特征.结果表明:哀牢山徐家坝地区原生森林(常绿阔叶林)木质物残体的碳贮量达36.56t.hm-2,树种组成以腾冲栲、木果石栎和景东石栎等为主,多数是直径≥10cm的大径级、处于中等分解状态的倒木.这主要是由于该区常年潮湿温凉,木质物残体中占优势的壳斗科倒木的材质坚硬,难以分解.3类次生林木质物残体的碳贮量在1.2～5.0t.hm-2,为栎类萌生林>滇山杨林>旱冬瓜林,表现出木质物残体碳贮量随群落演替进程而逐渐增加的趋势.     

古田山亚热带常绿阔叶林树皮厚度的变异特征

树皮是木本植物茎干最外层结构,具有保护茎干、养分储存与运输等重要作用。因此,树皮厚度是一项非常重要的功能性状,其变异不仅影响树皮的各种生态功能,还能影响群落构建与物种共存。然而,以往对树皮厚度的研究集中于火灾易发生态系统,对火灾不易发生的亚热带常绿阔叶林的研究仍较缺乏。测量了古田山国家级自然保护区亚热带常绿阔叶林内树种的树皮厚度,并检验了总树皮厚度、内树皮厚度与外树皮厚度在各分类群间以及功能群间的差异。结果发现：1）39个树种807个个体的总树皮厚度、内树皮厚度与外树皮厚度均值分别为1.90 mm、1.38 mm和0.54 mm。漆树科（Anacardiaceae）、杨梅科（Myricaceae）以及亚热带常绿阔叶林代表类群壳斗科（Fagaceae）、山茶科（Theaceae）的树皮厚度较大。短柄枹（Quercus serrata）、木荷（Schima superba）、小叶青冈（Cyclobalanopsis myrsinifolia）等树种的树皮厚度较大。2）种间、科间的各树皮厚度差异均显著。不同功能类群间,乔木类群的各树皮厚度均较灌木类群大,常绿类群的各树皮厚度均较落叶类群大（内树皮厚度除外）。本次研究结果表明,相对于火灾易发生态系统中的树皮厚度,古田山亚热带常绿阔叶林群落内的树皮厚度相对较薄,表明这些森林树种对当地湿润气候的适应性。同时,树皮厚度在各种分类水平与功能群水平间的显著变异,反映了群落内不同生态策略的共存。