鼎湖山不同演替阶段森林土壤细菌多样性

[目的]了解鼎湖山早、中、后3个演替阶段的3类森林(针叶林、混交林、阔叶林)土壤细菌群落结构及其多样性,为下一步研究不同演替阶段森林土壤微生物的功能及其与植物的相互作用提供依据.[方法]在代表性林区采集土样,从中提取总DNA,利用细菌通用引物27F和1492R PCR扩增16S rDNA并构建文库.从所构建的3个文库中各挑取150个阳性克隆子并对插入片段进行测序,利用Mothur软件对所得序列进行分析.[结果]从针叶林、混交林和阔叶林文库中分别得到122、118和120条有效16S rDNA序列,各代表70、64、72个OTUs(operational taxonomic units,以97％相似性为划分标准).分析结果显示,共检测到8个细菌门类,其中酸杆菌门(Acidobacteria)在针叶林、混交林和阔叶林土样中分别占53.3％,67.8％和60％ ;变形杆菌门(Proteobacteria)分别占29.5％,20.3％和32.5％ ;其它如厚壁菌,放线菌等均不超过10％.3类森林土壤细菌群落结构差异显著(P＜0.05),3者两两间共有的OTU数量占检测到的OTU总数的比例均低于25％,其中阔叶林土壤细菌有着最高的Chao指数(414.2)和Shannon指数(3.90),及最低的Simpson优势度指数(0.0249).[结论]鼎湖山针叶林、混交林和阔叶林3类林区土壤细菌在种群构成上差异显著,其中阔叶林土壤细菌丰富度及多样性相对较高,但3者在大类组成方面比较相似,均为酸杆菌占绝对优势,变形杆菌次之.     

鼎湖山森林群落不同演替阶段优势种叶生态解剖特征研究

对南亚热带鼎湖山森林群落不同演替阶段8种优势树种进行了叶生态解剖学研究。观察的叶片解剖特征有：叶腹角质膜厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、叶背角质膜厚度及叶总厚度等。马尾松（Pinus massoniana)在针叶林群落和针阔叶混交林群落生境中,针阔叶混交林中叶片厚度变小,主脉管胞、树脂道平均直径变小。从针阔叶混交林演替阶段到季风常绿阔叶林演替阶段,锥栗（Castanopsis chinensis)叶片厚度、海绵组织厚度增加,栅栏组织厚度、P／S值（栅栏组织与海绵组织厚度比）减少;荷木（Schima superba)和黄果厚桂（Cryptocarya concinna)叶片厚度、栅栏组织厚度、叶腹及叶背角质膜厚度差异显著;从针阔叶混交林演替阶段到季风常绿阔叶林演替阶段,锥栗、荷木、黄果厚寺叶片厚度和栅栏组织厚度等差异均显著。不同生境下林内气温、相对湿度、光合有效辐射等小气候特征是叶片结构特征差异的主要影响因子,叶片结构差异反映了叶片结构在一定程度上对生境的适应。     

鼎湖山3种演替群落凋落物及其水分特征及对比研究

对鼎湖山3种演替群落凋落物及其水分特征研究表明,凋落物现存量为针叶林＞混交林＞阔叶林,年凋落量阔叶林＞混交林＞针叶林,说明针叶林凋落物分解较阔叶林迟缓,针叶林凋落物中叶所占的比例最大,而阔叶林最小,枝和花果所占的比例以阔叶林最大,针叶林最小,与它们的林木分枝多少以及林冠幅度大小有关,凋落物的最大持水率为针叶林＞混交林＞阔叶林,但差异不明显,凋落物含水量以阔叶林最大,混交林次之,针叶林最小,与凋落物最大持水率恰恰相反,说明凋落物的含水量受林地环境条件的制约,凋落物饱和含水时相对自由水面蒸发率阔叶林为78．95％,混交林为82．45％,针叶林为91．22％,说明在相同的环境条件下,阔叶林凋落物水分损失较难,而针叶林凋落物水分损失较容易,这也是阔叶林具有较小的最大持水量而却有较大叶林凋落物态含水量的原因之一。     

鼎湖山自然保护区不同演替阶段森林土壤中有效微量元素状况研究

三种森林表层土壤中有效微量元素的平均含量顺序为 :Fe >Zn>Mn>B >Cu >Mo,马尾松林的含量顺序为 :Fe>Zn>Cu >B >Mn >Mo,混交林和阔叶林与平均含量一致。三种森林有效Fe的含量均极高 ,表现出富铁状况 ,而有效Mn含量甚微 ,表明该区森林均严重缺Mn,有效Cu和Zn的含量处于中等水平 ,均高于其临界值。但处于演替初期阶段的马尾松林还缺B和Mo,混交林也略缺Mo。相关分析结果表明 ,土壤pH值与所考察的所有微量元素有效量之间均呈负相关 ,且与有效B、Cu和Fe相关极显著 (P <0 .0 1 ) ,与有效Mo相关显著 (P <0 .0 5 ) ;有机质与所考察的所有微量元素有效量之间均呈正相关 ,且与有效B和Fe相关极显著 ,与有效Mn相关显著     

鼎湖山演替系列中代表性森林凋落物研究

研究鼎湖山演替毓中代表性森林－－季风常绿阔叶林（简称阔叶林）、针地混交林（简称混交林）和针叶林（或马尾松林）的调落物产量、组成特征和季节动态变化及其分解速率,结果表明：其年均调落物量（ｔ／ｈｍ＾２）分别为８．２８（７．５７～９．１２）、８．５０（７．８５～９．２６）和３．３１（２．４５～３．７４）;叶、枝和花果杂物的比例（％）分别为６１：１７：２２、６７：１６：１７和７８：４：１８;调落物的调落高     

鼎湖山森林生态系统演替过程中的能量生态特征

以时空替代的方法,将灌草丛、针叶林、针阔叶混交林和季风常绿阔叶林等４个处于同一空间下的群落当作同一样落演替进程中的４个阶段,研究了鼎湖山南亚热带森林演替过程中的能量生态特征。结果表明,鼎湖山南亚热带森林群落演替过程中,其垂直层次、叶面积指数、冠层对太阳辐射能的截获量、叶生物量、总生物量、总初级生产力、总呼吸量、净初级生产力、枯树木现存量和年输入量、昆虫啃食量、群落的能量现存量等随演替的进程而增加,     

鼎湖山森林群落演替之研究

鼎湖山森林群落在自然状态下遵循一定的客观规律向更优化的气候顶极群落演变。本文分析其1955年至1989年(35年)来的演替结果,总结出鼎湖山森林群落演替的进程和模式,进一步应用植物群落演替系统的线性模型和非线性模型对演替进程进行定量研究,并做出相应的演替进程的数量预测。     

鼎湖山森林群落演替之研究(英文)

鼎湖山森林群落在自然状态下遵循一定的客观规律向更优化的气候顶极群落演变。本文分析其1955年至1989年(35年)来的演替结果,总结出鼎湖山森林群落演替的进程和模式,进一步应用植物群落演替系统的线性模型和非线性模型对演替进程进行定量研究,并做出相应的演替进程的数量预测。     

鼎湖山马尾松群落演替过程物种变化之研究

在永久样地定位调查的基础上,研究鼎湖山森林植被马尾松群落在十几年演替中种群结构和群落结构的变化．研究结果表明,随着演替的进展,其群落中的乔木种类增多,由４种增至７种．群落的组成结构趋向优化：群落的多样性趋于增加,物种多样性指数由０．５８增到１．６０;群落增加其均匀度,均匀度指数由０．２９增大至０．６９;生态优势度指数由０．８３变为０．３８．十四年的演变明显地改变群落中的优势种的种群结构．先锋性的群落发生种马尾松种群尽管仍是优势种,但消亡的趋势明显;地带性的顶极建群种,如荷木等大大的发展,群落加速向混交林的方向发展演变．     

鼎湖山厚壳桂群落演替过程的组成和结构动态

森林群落的演替是以群落结构的变化为表现特征的。本项研究系统地研究鼎湖山森林群落的不同演替阶段的代表性群落在群落演替过程中的群落结构动态。本文以永久样地１２年的前后调查为基础,并比较１９５５年的调查结果,研究了鼎湖山地带性植被季风常绿阔叶林厚壳桂群落在演替过程中的结构动态。结果表明该群落在演替过程中,其种类结构没有大的变化,但优势种群的个体数量有一定的变化。阳生性的类群更趋于衰亡,中生性类群更趋壮大。在群落的组成结构上,其物种多样性指数较为稳定,而生态优势度指数略微下降和群落均匀度指标略微增加,反映了该群落作为接近地带性气候顶极类型的相对稳定的特征。     

秦岭火地塘林区油松林土壤呼吸时空变异

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的关键生态过程,土壤呼吸的时空变异及其影响因子已成为生态学研究的主要内容之一。采用红外线开路气室法和便携式微气象站,连续测定了秦岭火地塘林区天然次生油松林地不同部位土壤呼吸速率和不同土层深度土壤温度和土壤体积含水率,结果表明:(1)植物生长季,试验地上部与中部、中部与下部,土壤呼吸日均值间存在显著差异。植物休眠季,全坡面土壤呼吸日均值差异不显著。同一观测部位植物生长季与休眠季,土壤呼吸日均值差异显著。观测期内全样地土壤呼吸日均值为(38.64±6.43)gm-2d-1;(2)同一地形部位不同观测月中和不同地形部位同一观测时间,土壤呼吸月均值大多存在显著差异,植物生长季和休眠季,全样地土壤呼吸均值分别为(46.98±2.21)gm-2d-1和(35.94±1.01)gm-2d-1,全样地土壤呼吸月均值为(1.18±0.20)kgm-2月-1,休眠季土壤日均呼吸约为整个观测季的43.34%;(3)当土壤温度9.0℃时,土壤温度与土壤呼吸速率间均存在显著的指数关系。回归模型的决定系数均大于0.87,均方差根不超过0.21,模型有效性系数不小于0.85,残差系数的绝对值不超过0.007。(4)植物生长季0-5cm和5-10cm土层及植物休眠季0-5cm土层,土壤呼吸日累积值均值与相应土层深度土壤体积含水率均值间存在三次函数关系,回归模型的决定系数分别为0.456,0.513和0.143;植物休眠季5-10cm土层,土壤呼吸日累积值均值与土壤体积含水率均值间存在幂函数关系,回归模型的决定系数为0.650。     

华北地区土壤水分的时空变化特征

土壤水分是重要的水文参数,也是水循环、气候变化等研究的基本要素.本研究利用中国气象局新一代自动土壤水分观测网逐小时土壤水分观测数据,分析2013-2019年间华北地区土壤水分的时空分布和变化趋势及其与降水和温度的关系.结果 表明:研究期间,华北地区10～100 cm土层土壤水分整体呈波动下降趋势,尤以100 cm根区土...     

鼎湖山不同自然植被土壤动物群落结构时空变化

2001年10月~2002年8月采用大型改良干漏斗和手拣法对鼎湖山鼎湖山南亚热带典型常绿阔叶林、河岸常绿阔叶林、山地常绿阔叶林、针阔混交林、沟谷常绿阔叶林和灌木草丛6种自然植被类型土壤动物群落结构时空变化进行初步调查。结果表明,蜱螨目(A carina)和弹尾目(Co llem bo la)为6种自然植被常年优势类群,缨翅目(T hysanoptera)、鞘翅目(Co leoptera)、膜翅目(Hym enoptera)和双翅目(D iptera)幼虫则为常年常见类群。土壤动物群落类群和个体数量的消长规律分别是:10月=6月=8月>4月>2月=12月和4月>10月>6月>8月>2月>12月。土壤动物个体数量总数依次为南亚热带典型常绿阔叶林>河岸常绿阔叶林>山地常绿阔叶林>沟谷常绿阔叶林>针阔混交林>灌木草丛;不同月份、不同植被类型以及不同月份和不同植被类型之间土壤动物群落的组成具有较大变化,组成差异极显著(F=5.63,α=0.0001;F=11.08,α=0.0001;F=2.97,α=0.0001),不同类群之间个体数量差异极显著(F=102.38,α=0.0001),但月份间类群数差异不显著(F=0.50,α>0.05)。多样性分析表明,类群多样性和均匀性指数除南亚热带典型常绿阔叶林、山地常绿阔叶林12月最高外,其它则2月最高,优势度指数则相反;山地常绿阔叶林土壤动物群落多样性指数和均匀性指数最大,针阔混交林则最小。     

荒漠人工固沙植被区土壤水分的时空变异性

表层土壤水分具有高度的时间和空间变异性.研究的目的:(1)揭示沙坡头人工固沙植被区浅层土壤水分的时空变异性特征;(2)确定驱动土壤水分变异的主要环境因子.在人工固沙植被区内一个4500m2的网格样地上每隔10m设置取样点,在连续7个月的时间内 (2005年4～10月),每隔15d用时域反射仪测量各样点表层以下15cm和30cm深度的土壤容积含水量.结果表明,该区网格尺度上浅层土壤水分的分布具有明显的空间变异性,其变异性随着土壤水分含量的降低而减小;相对海拔是驱动土壤水分空间变异的主要环境因子,其作用在降雨后尤为显著,且其对土壤下层的影响比上层更明显;植被和土壤水分含量的相关性时间序列与相对海拔一致--降雨使其相关性增加;土壤质地(土壤粒径分布)和土壤水分含量的相关性时间序列特征与植被和相对海拔相反,且其对土壤上层的影响比下层更明显.因此,在沙坡头荒漠人工固沙植被区,降雨后的短暂湿润期,地形和植被是驱动浅层土壤水分变异的主要影响因子,而随着降雨之后土壤逐渐变干,土壤质地的影响变得更加明显.     

小兴安岭5种林型土壤呼吸时空变异

原始阔叶红松林、谷地云冷杉林、阔叶红松择伐林、次生白桦林、人工落叶松林是小兴安岭乃至东北地区的重要森林类型。采用红外气体分析法比较测定了这几种森林类型的土壤呼吸及其相关环境因子,分析探讨了这几种森林类型土壤呼吸的时空变异。结果表明:各林型土壤呼吸与5 cm深土壤温度(T5)呈显著的指数相关,并且土壤呼吸与土壤温度、土壤湿度及其相互作用的回归模型可以解释各林型土壤呼吸约71%的季节变异。生长季平均土壤呼吸速率为次生白桦林(3.59μmolCO.2m-.2s-1)>谷地云冷杉林(3.52μmolCO.2m-.2s-1)>阔叶红松择伐林(3.44μmolCO.2m-.2s-1)>原始阔叶红松林(2.58μmolCO.2m-.2s-1)>人工落叶松林(2.29μmolCO.2m-.2s-1),说明土壤呼吸对原始阔叶红松林人为干扰的响应是不同的。各林型Q10值介于1.84(人工落叶松林)—2.32(次生白桦林)之间。在整个生长季,各林型之间土壤呼吸的变异系数变化幅度为19.74%—37.39%,而各林型内土壤环间其变化幅度为32.13%—60.20%,显著大于样地间的变化幅度14.28%—35.70%(P<0.001),说明土壤呼吸在细微尺度上的差异更大。土壤湿度可以解释各林型(阔叶红松林除外)内部土壤呼吸15.8%—33.5%的空间异质性。     

喀斯特典型坡地旱季表层土壤水分时空变异性

基于网格(10 m×10 m)取样,用地统计学方法研究了桂西北喀斯特地区典型灌丛与草灌两种植被类型坡地(90 m×120 m)旱季(2011年10月至2012年3月)表层(0—16 cm)土壤水分含量的空间变异特征。结果表明:整个采样期灌丛坡地的土壤水分含量明显要高于草灌坡地,两种类型坡地的表层土壤水分含量均属于中等程度的变异(10%Cv100%),且灌丛坡地的变异系数大于草灌坡地。两种植被类型坡地的土壤水分含量与降雨量的波动变化趋势相同,而与土壤水分变异系数的变化趋势整体相反。土壤水分含量均具有明显的空间依赖性和空间结构。两种类型坡地土壤水分的变程与块基比的变化趋势都大致相反,灌丛坡地土壤水分的变程与土壤水分含量均值的变化趋势在采样前期和中期趋势相反,在采样后期趋势相同,而草灌坡地土壤水分的变程与土壤水分含量均值的变化趋势大致相同。两块样地土壤水分的变异系数、变程与块基比均随土壤水分含量的变化有一定的季节变化规律,说明平均土壤水分含量对土壤水分空间格局的主导作用是持续存在的,结合研究目标可以有效指导后续的土壤采样。虽然两块样地表层土壤水分含量整体沿坡面自上而下呈递增趋势,但土壤水分含量最大值均分布在样地下坡位右侧地段,这主要与该地段坡度较缓、土壤厚度较大且碎石含量较低有关。     

喀斯特山区洼地表层土壤水分的时空变异

研究用地统计学方法在桂西北典型喀斯特洼地研究了表层土壤水分（0～15cm）的时空变异特征及其分布格局。结果表明在取样时段内洼地表层土壤水分总体不高（15．0％～27．5％）,呈现弱至中等变异特征,并且中等变异一般与含水量较低相对应。洼地表层土壤水分的半变异函数参数及其影响因素产生一定的季节变化;块金值、基台值和变程的变化范围分别是0．01～2．74,2．04～7．52和6．0～36．8。块金值和基台值的变化大致与平均含水量呈相反变化趋势;变程在采样初期和中期与土壤水分的变化趋势相反,在后期变化趋势相同,结果说明平均含水量对表层土壤水分的时空变异具有持续主导作用,结合研究目标可以有效指导后续的土壤采样。在剔除趋势效应后,表层土壤水分呈明显的斑块或条带状分布,样块土壤水分不仅具有空间分布的差异而且具有明显季节变化,其中旱、雨季的土壤水分分布特征明显不同。在喀斯特山区特殊地貌中,土壤平均含水量、地形、微地貌（石丛）和人为管理等因素是造成洼地表层土壤水分时空变异及其分布差异的主要影响因素。     

中国典型森林生态系统土壤水分时空分异及其影响因素

森林土壤水分作为物质与能量循环的载体影响林木生长与发育,并通过影响水分在陆气之间的循环与分配影响区域气候。基于我国不同气候带的9个森林生态系统定位观测站的长期观测数据,探究了2005-2016年中国典型森林生态系统土壤水分的空间分异及其时间动态,并进一步分析了影响其时空分异的环境因素。主要研究结论如下：（1）9个森林生态系统的土壤水分多年均值介于12.45%-36.30%之间,空间上呈现中温带、亚热带、热带土壤水分较高,暖温带土壤水分较低的分布特征。降水蒸散差（降水与蒸散的差值）可以解释我国森林生态系统土壤水分空间分异的62%（P<0.05）;（2）我国北部与东部季风区森林区域土壤水分呈上升趋势,降水上升是主因,其中暖温带北京、南亚热带鼎湖山与鹤山森林土壤水分上升趋势显著,增幅分别为0.67%/a、1.72%/a与0.69%/a;西南地区森林生态系统土壤水分呈下降趋势,该趋势由降水下降与蒸散上升共同导致,其中中亚热带贡嘎山及哀牢山森林生态系统土壤水分下降趋势显著,降幅分别为-1.77%/a与-0.94%/a;土壤水分时间分异与降水蒸散差的相关性最高（R=0.59,P<0.01）;（3）土壤水分呈下降趋势的森林生态系统中,春季土壤水分变化主导了年际变化,土壤水分上升的森林生态系统中,年际变化则是由秋、冬季主导。（4）与ERA-interim土壤水分再分析数据比较得出,两者在空间格局与变化趋势上均具有较高的一致性。CERN土壤水分观测数据反映了无人为干扰的自然条件下森林土壤-植被-气候之间的反馈作用,可为基于模型的土壤水分研究提供长时序的验证数据。     

鼎湖山三种主要林型水文学过程中总有机碳浓度对比

为了解碳在森林内部以及群落演替过程中的转运动态 ,对鼎湖山 3种主要林型 (马尾松林 ,马尾松针阔混交林和季风常绿阔叶林 )森林水文学过程中总有机碳 (total organic carbon,TOC)浓度进行了一个雨季的观测 ,结果发现 :(1)穿透水中 TOC浓度相对大气降水中 TOC浓度的增量为 :季风常绿阔叶林 >马尾松针阔混交林 1>马尾松针阔混交林 2 >马尾松林 ;(2 )树干茎流平均 TOC浓度为 :马尾松林 >马尾松针阔混交林 2 >马尾松针阔混交林 1>季风常绿阔叶林 ;(3)各林内土壤水 TOC浓度差异不明显 ,但根系层 (2 5～ 30 cm)土壤水 TOC浓度均大于母质层 (5 0～ 80 cm) TOC浓度 ;(4 )马尾松林的溪水具有较高的 TOC浓度和较大的月际波动 ;(5 )总体上 ,整个森林水文学过程中 ,3种林型 TOC浓度变化趋势相似 ,均为 :树干茎流 >穿透水 >根系层土壤水 >母质层土壤水 >溪水 ,但变化幅度不同 :马尾松林的变化幅度最大 ,季风林的最小 ,而两个混交林居中。这表明 ,(1)森林演替过程中 ,林冠层结构、树种构成等的改变可能引起森林水文学过程中 TOC浓度的变化 ;(2 )森林水文学过程转运的碳主要储存在森林内部 ;(3)成熟森林的抗干扰能力高于先锋群落     

Temporal and spatial variability in soil nutrient status of a former beach plain

As part of a research project on the variation in life-history characteristics within a population of Plantago major L. ssp. pleiosperma, seasonal and spatial variability in the availability of macronutrients (N, P, and K) were examined on a small scale in the 0–25 cm soil depth at a primary beach plain site, embanked since 1966. On the basis of distinct differences, among other things, in plant biomass, an a priori division into three different types of microhabitat occurring in a mosaic distribution pattern was made: an overall low-lying area (subsite 1) with slightly elevated patches of 0.5 to 1.5 m in diameter (subsite 2) and rather large patches, 20 to 40 m in diameter, of sea buckthorn shrubs, with small and relatively open spots (subsite 3) in the transitional zone from lower area into scrub. All three subsite types were studied within a total area of approximately 2000 m². Three methods of analysis were applied: an inventory survey (sampling once at the start of the growing season), an analysis of the seasonal variation (sampling at approximately monthly intervals during the period April-November), and an assessment of nitrogen mineralization potentials in the laboratory (sampling once at the beginning of the growing season). All three procedures clearly demonstrated the occurrence of differences in the availability of nutrients over very short distances, i.e. a pronounced spatial variability among subsites. Particularly the availability of N and P appeared to have increased at the subsites 2 and 3, when compared to subsite 1. This small-scale differentiation in soil properties has occurred in an essentially homogeneous parent material (e.g. in texture and carbonate content) over a period of about 20 years. Besides a spatial variability, statistically significant temporal fluctuations were observed in the availability of N, P, and K. Relative fluctuations of mineral N (as indicated by the range/mean ratio) were especially large at the subsites 2 and 3.