2006—2017年长白山阔叶红松林木本植物种子雨的时空动态

种子是森林更新的基础.为研究长白山阔叶红松林种子雨组成及时空变化,在长白山阔叶红松林25 hm²样地内设置150个面积为0.5 m²的收集器.自2006年5月至2017年12月收集252次,共收集到成熟、未成熟种子764299粒,隶属12科17属27种,其中,主林层树种13种704231粒,占总数的90%以上.种子最多的4个树种依次为紫椴、水曲柳、色木槭、假色槭,每年各个收集器都收集到这4个树种的种子;种子雨大爆发现象在各林层树种均存在,次林层和林下层较主林层树种滞后1~2年;各林层树种集中在秋季产生种子,各树种的种子雨都存在较大的时空变异性,相对而言,多数树种的空间变异性大于时间变异性;与科罗拉多岛(BCI)热带森林样地和浙江古田山亚热带常绿林样地种子产量的年际变异系数相比,长白山阔叶红松林种子产量年际变异系数较大,支持高纬度地区种子产量变异性高于低纬度地区的假说.     

雨雪冰冻灾害干扰对杉木人工林土壤动物的影响

2008年1月中国南方遭受了一场罕见的雨雪冰冻灾害,对基础设施、生态与环境造成了严重影响.为了分析雪灾对森林生态系统的长期影响,在以往定位观测的基础上,开展了土壤动物调查.根据湖南会同林区杉木(Cunninghamia lanceolata)纯林和杉木-桤木(Alnus cremastogyne)混交林在受到大规模雨雪天气干扰停止40 d以后的土壤动物调查数据,并利用2007年同期的监测数据作为灾前正常水平的参照,选择土壤动物群落的2个主要参数（多度和群落组成）作为评价指标,初步评估了土壤动物对于灾害性天气干扰表现的弹性和抗性.结果表明：相对于灾前水平, 灾后土壤动物发生了明显变化,微型土壤动物如线虫出现了爆发性增长,在纯林中线虫多度从2007年的12216.9 ind·m^-2增加到目前的118343.9 ind·m^-2,在混交林中线虫多度从2007年的25435.9 ind·m^-2增加到目前的84573.0 ind·m^-2;大型土壤动物的多度大幅下降,纯林和混交林分别下降27.0%和85.6%;纯林凋落层中型土壤动物多度显著下降,但纯林土壤层及混交林无显著变化.在土壤动物类群多度方面,从大到小的功能群恢复进程由慢到快,表明土壤动物类群多度可以作为评估干扰和其后恢复的一个敏感指标;在群落组成方面,利用群落排序没有检测到群落组成的明显变化,表明群落组成对于雪灾干扰有很高的抗性.     

福建闽清福建青冈天然林种子雨和种子库

对福建闽清黄楮林自然保护区的福建青冈(Cyclobalanopsis chungii)天然林的种子雨和土壤种子库进行了观测和分析.结果表明,福建青冈种子雨持续2个月,其高峰期在11月下旬～12月上旬,总量为12.44个m~(-2),在种子散布过程中完好种子、虫蛀种子、败育种子、霉烂种子和萌发种子的比例差异明显,其中虫蛀种子是萌发种子的19.44倍.土壤种子库中虫蛀种子占53.79%,与种子雨相比,完好种子和萌发种子数量分别减少2.15个m~(-2)和0.20个m~(-2).土壤种子库种子存活率仅13.51%,动物捕食率达45.90%,说明动物的捕食和搬运是福建青冈种子缺失的原因之一.福建青冈天然林土壤种子库有69种植物种子,但种子数量较少,且分布不均匀,种子库中78.42%种子分布在2～5 cm土层中.福建青冈天然林中实生幼苗少与福建青冈种子本身特性及其生长环境密切相关,福建青冈种子发育成熟后因动物侵扰、虫蛀、霉烂和败育等情况发生,难以在土壤中长期保存,以致福建青冈林分天然更新严重受阻.     

毛红椿天然林种子雨、种子库与天然更新

2008-2011年,调查江西九连山国家级自然保护区毛红椿天然林的种子雨、种子库及林下幼苗数量.结果表明:在毛红椿天然林,种子雨散布时间为10月下旬至12月下旬.2010年不同样地的种子雨强度为虾公塘气象观测站(320.3±23.5粒·m-2)＞虾公塘保护站(284.7±24.2粒·m-2)＞大丘田保护站(251.6±24.7粒·m-2),分别以222.0、34.3和22.6粒·m-2完好种子供土壤萌发更新;毛红椿种子储量取决于结实量、鸟类取食和种子活力等因素,鸟类取食是其种子储量大幅下降的首要因素;由于种子不耐储藏以及大量腐烂,种子有效贮藏期不足1个月.12月天然林种子库平均萌发数≤2株·m-2,次年1月土壤种子库种子量最少,为6.7～11.8粒·m-2,平均仅萌发0.4～0.6株·m-2,与林下实生幼苗分布极少相吻合.毛红椿种子雨储备、种子库种子活力保存及幼苗建成等因素影响其天然更新.     

凋落物的树种多样性与杉木人工林土壤生态功能

通过模拟试验和野外调查对凋落物的树种多样性与杉木人工林土壤生态功能之间关系进行了研究。林分取样调查的结果表明 ,有两个树种凋落物覆盖的几个杉阔混交林土壤脲酶和蔗糖酶活性均明显高于只有杉木凋落物覆盖的杉木纯林土壤 ,酸性磷酸酶活性也呈现相同的变化趋势 ,这 3种土壤酶活性均以具有凋落物种类最多的次生常绿阔叶林土壤最高。除了土壤酶活性升高之外 ,杉阔混交林的土壤有机质和全氮含量也明显高于仅有一种杉木凋落物覆盖的杉木纯林土壤。采用杉木叶凋落物与不同阔叶树种凋落物处理土壤的模拟试验结果表明 ,在凋落物投放量和 (1 5NH4 ) 2 SO4 施用量相同的控制条件下 ,随着投放的凋落物树种组成的增加 ,土壤中 1 5N的残留量也随之增加 ,而其损失量却随之减少 ;土壤中杉木幼树对于 1 5N的吸收量以及杉木幼树的单株鲜重也随着处理凋落物组成树种的增加而增加 ,具有不同树种数量的凋落物处理之间差异显著 (p<0 .0 5 )。可见随着凋落物树种多样性的增加 ,不仅土壤有机质和全氮含量这两个基本的质量指标得到明显改善 ,而且土壤酶活性、土壤养分保蓄功能以及保证幼树良好生长等的生态功能明显改善     

种子雨研究进展

种子雨是指在特定的时间和特定的空间从母株上散落的种子量。种子雨的组成和大小具有时空异质性。种子雨的空间异质性表现在种子雨的组成和大小因群落而异,种群间的种子雨因种群而异,种群内部的种子雨因个体而异;种子雨的时间异质性表现在不管是群落、种群还是种群内部的个体,其种子雨既具有季节动态,又具有年际变化。种子雨、种子库、幼苗库和地上植被相互联系、相互作用。种子雨的研究对更好地了解种群和群落动态等具有重要意义。应用现代的分子遗传标记技术、同位素标记法和荧光染料法等研究种子雨的散布过程和种子命运将是未来种子雨研究的热点,种子雨和种子库的结合研究及其与动植物关系的研究尚需加强。     

野生大豆种子雨的研究

对野生大豆种子雨的时空动态及其与外界天气情况关系的初步研究表明,在野 生大豆整个种子雨的历程中,出现３个较为明显的炸荚和种子散落的高峰,并且峰的出现 与天气晴朗（相对湿度）相关,而与气温相关性不大．野生大豆种子雨的空间分布格局主要 是野生大豆种子炸荚的自身习性（炸荚弹力）和荚本身在植株上的空间分布有关,而与风 向（风力≤７级）关系不大．     

野生大豆种子雨的研究

对野生大豆种子雨的时空动态及其与外界天气情况关系的初步研究表明,在野生大豆整个种子雨的历程中,出现3个较为明显的炸荚和种子散落的高峰,并且峰的出现与天气晴朗(相对湿度)相关,而与气温相关性不大.野生大豆种子雨的空间分布格局主要是野生大豆种子炸荚的自身习性(炸荚弹力)和荚本身在植株上的空间分布有关,而与风向(风力≤7级)关系不大.     

黄土高原子午岭油松林的种子雨和土壤种子库动态

对黄土高原区子午岭不同林龄(18a、29a、40a、54a)油松(Pinus tabulaeformis carr.)人工林及天然林(约75a)的种子雨和土壤种子库进行了研究.结果表明,该区油松种子雨一般从每年9月初开始,一直到11月底结束,种子雨降落历程与林龄大小有关,种子雨发生时间和降落高峰期有所不同.不同林龄的油松种子雨强度不同,种子雨总量大小顺序为:40a人工林((489 9±8.64)粒· m-2)＞29a人工林((346.8±7.45)粒· m-2)＞54a人工林((327.1±8.13)粒· m-2)＞天然林((146.9±5.25)粒· m-2)＞18a人工林((78.1±2.72)粒· m-2).种子雨总量随林龄的增加而增加,约40a时达到高峰,种子雨活力也以40a时最高.不同林龄油松林土壤种子库存在显著差异,其中18a人工林种子库最小,40a人工林种子库最大.从种子雨降落到次年4月,5种林分土壤种子库总量下降了42.34%～53.59%,空粒种子增加了26.72%～48.69%;从4月到8月份种子腐烂率由10.28%～13 62%增加到57.25%～63.28%.动物的搬运、取食和种子腐烂死亡是种子库损耗的主要因素.土壤种子库中的油松种子主要集中在枯枝落叶层,其次为0～2cm层,2～10cm层种子最少.到8月中旬,土壤中98.26%的油松种子都已丧失活性.不同林分下油松幼苗的密度差异较大,40a人工林下幼苗最多,其余依次为29a人工林、54a人工林和天然林,18a人工林下的实生苗极少,幼苗死亡率极高.在一定龄级范围内,人工林结实能力和更新潜力随林龄增加而增加,40a时更新潜力最大.虽然有大量种子下落,但由于种子大量损耗和幼苗死亡,通过环境筛作用而最终可以成熟的个体数量十分有限.     

木麻黄海防林种子雨的时空动态

为了解木麻黄(Casuarina equisetifolia)种子雨的时空间分布格局和萌发性能对其天然更新的影响,对海口木麻黄海防林种子雨的时空分布特征和种子雨的萌发动态进行了研究。结果表明,木麻黄种子落雨时间始于7月中旬,结束于次年4月中旬,持续长达9个月,期间种子雨年际平均密度为1 764.63 grain m~(-2)a~(-1);种子雨高峰期在12月上中旬,落种量占总散落量的43.38%;种子雨呈聚集分布,且种子雨密度与附近球果数量呈极显著正相关;种子雨萌发率较低,仅为11.31%,但由于种子雨密度较大,可萌发的种子雨密度仍然较大,为199.58grainm~(-2)a~(-1)。因此,种子数量和质量均不是制约木麻黄天然更新困难的主要障碍因子,但聚集分布特征使木麻黄种子在林内扩散能力十分有限。     

氮沉降下杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林凋落叶分解过程中C、N元素动态变化

在12年生的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林中开展模拟氮沉降试验,分N0(对照)、N1、N2、N3等4种处理,N沉降量依次为0、60、120、240 kg N hm-2 a-1,每处理重复3次.通过2 a的监测和分析发现,经N0、N1、N2、N3处理后,凋落物分解过程中C平均含量分别为46.47%、46.35%、46.79%、46.6%,各处理之间无显著差异,但均随着分解时间的增加呈下降趋势.氮沉降明显增加了凋落物中的N含量,且随着沉降水平的增加而增加.各处理凋落物C的分解系数依次为0.739、0.744、0.936、0.708,周转期为4.26 a、4.26 a、3.46 a、4.41 a;而N的分解系数分别为0.458、0.543、0.776、0.565,周转期为6.26 a、5.44 a、3.91 a、5.20 a.N1处理表现出促进N释放的作用,但对C释放影响不明显;N2处理促进了凋落物C、N元素的释放,而N3处理则表现出一定的抑制作用.氮沉降处理也明显降低了凋落物的C/N比,N1、N2、N3处理使C/N比分别比N0下降8.59%、14.20%和17.54%.     

香草醛对杉木幼苗生长的影响

为了解杉木连栽土壤中有毒化感物质对杉木幼苗毒害作用 ,采用水培杉木幼苗方法 ,通过投加不同浓度香草醛 ,发现 1mg·kg- 1 香草醛显著抑制杉木种子胚根的伸长 (P<0 .0 5) ,只为对照的 70 % ;香草醛浓度达 1 0mg·kg- 1 时 ,叶绿素总量明显下降到对照的80 % ;超过 2 0mg·kg- 1 对杉木幼苗地径与高度生长产生明显抑制作用 ;50mg·kg- 1 以上将明显影响地上部分枝叶的正常生长发育 ,及至植株冠层的生长 ;超过 1 0 0mg·kg- 1 ,整个植株的生长受到显著抑制 .香草醛是连栽土壤中毒性较大的一种有毒化感物质 ,是杉木存活率低的重要原因之一 .     

秦岭壳斗科四种植物种子雨组成及其动态变化

种子雨组成及其动态变化是植物种群自然更新的一个关键阶段。2011年和2012年8-12月,在秦岭南坡佛坪国家级自然保护区内对壳斗科的四种优势植物(板栗、锐齿栎、栓皮栎和小橡子)的种子雨组成及其动态变化进行了调查研究。结果表明:(1)壳斗科四种植物的种子雨均起始于8月中上旬,至11月中下旬结束,种子掉落高峰集中在9月下旬至10月中旬之间,其中板栗的各类型种子雨掉落高峰均要早于其它三种植物;(2)无论2011年还是2012年,锐齿栎、栓皮栎和小橡子的各种子雨类型在时间动态上均存在极显著差异,而板栗的各种子雨类型在时间动态上则差异并不显著;(3)四种植物的种子雨动态在年际间存在显著差异,2011年各类型种子雨掉落密度远远大于2012年(栓皮栎除外),推测2011年可能是种子产量的相对丰年。     

长白山阔叶红松(Pinus koraiensis)林种子雨组成及其季节动态

为了解阔叶红松(Pinus koraiensis)林的种子雨组成及其在时间和空间上的动态变化,在长白山阔叶红松林25 hm2样地内,设置了150个种子收集器,收集掉落于种子收集器中的果实、种子等.所有收集到的样品分别鉴定其种类并分为成熟种实、未成熟种实、花序和果实或种子碎片及其附属物4类,计算各类别的数量,而后分别烘干秤重.从2005年6月到2006年11月,共收集到隶属11科12属20种的种实及其生殖器官残体.累计收集到121291粒种实,其中成熟种实23147粒,仅占所有种实总个体数的19.1%.种实数最多的树种是紫椴(Tilia amurensis)和水曲柳(Fraxinus mandshurica),两个树种种实的个体数占总个体数的90%.对2006年5月～11月种子雨季节动态的分析发现:种实在7月中旬至10月下旬数量极大,但主要由未成熟种实组成;在10月中旬出现成熟种实散落高峰,但未成熟种实仍占一定的比例.按每个收集器收集到的成熟种实数统计,成熟种实数量在100～200之间的收集器数量最多.按每个收集器收集到的树种数统计,收集器中最多收到的树种数为7,树种数为3和4的收集器个数最多.对6个主要树种成熟种实所在收集器的空间分布进行分析发现,紫椴和水曲柳的成熟种实在整个样地都有分布,春榆(Ulmus japonica)、糠椴(T. mandshurica)、色木槭(Acer mono)和假色槭(A. pseudo-sieboldianum)则只在样地的局部区域收集到成熟种实.成熟种实的空间分布与母树的空间分布大都表现出明显的相关性,表明这些树种的成熟种实并没有扩散到离母树较远的距离.     

Composition and seasonal dynamics of seed rain in broad-leaved Korean pine (Pinus koraiensis) mixed forest in Changbai Mountain, China

To explore the composition and spatio-temporal dynamics of seed rain in broad-leaved Korean pine (Pinus koraiensis) mixed forest, 150 seed traps were set up in a 25 hm2 plot in Changbai Mountain. Seeds, fruits, anthotaxy and others in seed traps were collected, identified and divided into 4 types. From 2005 to 2006, we collected 47 different types. Total number of seeds and fruits was 121291, including 23147 mature seeds and fruits (19.1% of the total). Tilia amurensis and Fraxinus mandshurica, with the most seeds and fruits, accounted for 90% of the total. The analysis on seasonal dynamics of seed rain showed that there were the largest number of seeds and fruits between July and October, which were composed of immature seeds and fruits. In mid-October, mature seeds and fruits reached their peak, but immature seeds and fruits still accounted for high proportion. There were 91 traps that contained 100–200 mature seeds and fruits, and one trap without any mature seed or fruit. The largest number of species found in a trap was 7, and usually 3 or 4 species were found in most of the traps. There were obvious relationships between spatial patterns of mature seeds and fruits and their parent trees, indicating that their mature seeds and fruits were not dispersed far from their parent trees.     

杉木(Cunninghamia lanceolata)连栽地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用

收集了有关杉木连栽的地力退化和连栽杉阔混交林的对比研究文献,并进行分析表明,杉阔混交林土壤容重平均比杉木纯林降低5％;连栽杉木人工林随代数的增加呈现容重变大的趋势,2代比1代平均增加6％,3代比2代平均增加9％。这种容重的变化使看似具有可比性的对比样地之间失去了可比性,可能导致对杉木连栽人工林地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用的评价产生偏差。通过对这种容重变化产生的影响进行校正,对杉木连栽人工林地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用进行了重新评估。结果表明,采用固定深度采样的杉阔混交林与对照的杉木纯林、多代连栽杉木人工林不同代次问土壤有机碳和全氮贮量的相对变化均出现不同程度的低估现象。固定深度采样时,与对照的纯林相比,杉阔混交林对土壤的改良作用被低估,土壤有机碳和全氮贮量的相对变化平均低估6％和5％;杉木连栽引起的地力退化也被低估,土壤有机碳和全氮贮量从1代到2代分别低估5％和7％,从2代到3代分别低估7％和8％。经t-检验表明,杉阔混交林与对照的杉木纯林、多代连栽杉木人工林不同代次间土壤有机碳和全氮贮量的相对变化在土壤容重影响校正前后有明显差异（P=0．05）。     

Composition and seasonal dynamics of seed rain in broad-leaved Korean pine (Pinus koraiensis) mixed forest in Changbai Mountain, China

To explore the composition and spatio-temporal dynamics of seed rain in broad-leaved Korean pine (Pinus koraiensis) mixed forest, 150 seed traps were set up in a 25 hm2 plot in Changbai Mountain. Seeds, fruits, anthotaxy and others in seed traps were collected, identified and divided into 4 types. From 2005 to 2006, we collected 47 different types. Total number of seeds and fruits was 121291, including 23147 mature seeds and fruits (19.1% of the total). Tilia amurensis and Fraxinus mandshurica, with the most seeds and fruits, accounted for 90% of the total. The analysis on seasonal dynamics of seed rain showed that there were the largest number of seeds and fruits between July and October, which were composed of immature seeds and fruits. In mid-October, mature seeds and fruits reached their peak, but immature seeds and fruits still accounted for high proportion. There were 91 traps that contained 100–200 mature seeds and fruits, and one trap without any mature seed or fruit. The largest number of species found in a trap was 7, and usually 3 or 4 species were found in most of the traps. There were obvious relationships between spatial patterns of mature seeds and fruits and their parent trees, indicating that their mature seeds and fruits were not dispersed far from their parent trees.     

杉木人工林土壤有机质研究

土壤有机质在养分循环、土壤理化性质等方面具有重要作用,是陆地生态系统重要的碳库,对全球碳素循环的平衡起着重要作用．本文详细阐述了杉木林地土壤有机质的性质与组成。杉木连栽对土壤有机质含量、腐殖质结合形态的影响以及林分发育过程中土壤有机质的变化,炼山、整地、施肥等经营活动对杉木林地土壤有机质的影响．杉木纯林有机质含量和质量均低于混交林,且随栽植代数的增加有机质含量和质量呈下降趋势,林地土壤肥力下降．最后提出应加强对土壤有机质周转模型、有机质组分,尤其是活性有机质以及有机质与全球碳循环关系的研究．     

Carbon mineralization of Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) soils under different temperature and humidity conditions

Burned and unburned mineral soils (0–10 cm) from a 40-year-old Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) forest in Nanping, Fujian, China were incubated for 90 days at different temperatures (25 °C and 35 °C) and humidity [25%, 50%, and 75% of water holding capacity (WHC)] conditions. Carbon (C) mineralization of all soils was determined using CO₂ respiration method. The results showed that CO₂ evolution rates of the burned and control soils exhibited similar temporal patterns, and similar responses to temperature and moisture. CO₂ evolution rates for all soil samples decreased with incubation time. At different humidity conditions, average rate of C mineralization and cumulative mineralized C from burned and control soils were significantly higher at 35 °C than at 25 °C. This implied that C mineralization was less sensitive to soil moisture than to temperature. In both soils at 25 °C or 35 °C, the amount of soil evolved CO₂ over the 90 days incubation increased with increasing moisture content from 25% to 75% WHC. A temperature coefficient (Q₁₀) varied with soil moisture contents. The maximum values recorded for Q₁₀ were 1.7 in control soil and 1.6 in burned soil both at 25% WHC. However, there were no significant differences in Q₁₀ values between the control and burned soils over all moisture ranges (P > 0.05). The data of cumulative C–CO₂ released from control and burned soils were fitted to two different kinetic models. The two simultaneous reactions model described mineralization better than the first-order exponential model, which reflected the heterogeneity of substrate quality. Based on these results, it is possible to conclude that temperature and moisture are important in the controls of C mineralization, and the combined effects of these variables need to be considered to understand and predict the response of CO₂ release in subtropical ecosystems to climate change.