川西亚高山三种天然次生林土壤微生物多样性变化特征

开展川西亚高山相似土壤母质背景下天然次生林土壤微生物群落结构及其多样性探究,可加深次生林更新过程中土壤微生物群落结构变化的认知。选取川西米亚罗林区20世纪60年代采伐后经自然更新恢复形成的3种天然次生林（槭-桦阔叶林,ABB;桦-槭-冷杉针阔混交林,BAA;岷江冷杉林,AFF）,分析林下表层（0-20 cm）土壤微生物群落结构变化及其影响因素,结果显示：（1）3种林型土壤细菌Chao1和Shannon指数均极显著高于真菌,但仅真菌群落的Shannon指数差异显著,表现为BAA > ABB > AFF;（2）细菌群落优势门主要为变形杆菌门、酸杆菌门、疣微菌门、拟杆菌门、绿弯菌门,相对丰度占比超过82%;真菌群落则为子囊菌门和担子菌门,占比超过85%,AFF担子菌门相对丰度最高而子囊菌门最低。（3） RDA分析显示,土壤pH和乔木物种多样性（Shannon指数）是影响微生物群落结构变化的主导因子;土壤养分元素对细菌群落影响不显著,真菌群落主要受TN、TP含量显著影响。总体上,林型间乔木层物种多样性、土壤酸碱度及其氮磷含量是导致微生物群落结构变化的关键因素。     

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.     

川西亚高山针阔混交林乔木层生物量、生产力随海拔梯度的变化

川西亚高山针阔混交林是该地区云冷杉暗针叶林大规模采伐后自然恢复形成的主要次生林类型之一,是由采伐迹地向顶极暗针叶林演替过程中的重要阶段。采用样地调查与异速生长模型相结合的方法,研究了川西亚高山林区4个海拔梯度(A:2900—3050m;B:3150—3300m;C:3300—3450m;D:3450—3550m)40a生针阔混交林的生物量与生产力变化。结果表明,林分乔木层生物量、生产力随海拔上升而不断下降,分别由A梯度的157.07t/hm2、3.43t·hm-·2a-1下降到D梯度的54.65t/hm2、1.36t·hm-·2a-1,气温的海拔间差异以及林分密度的递减是影响林分生物量、生产力变化的主要原因;阔叶类树种单株平均生物量、生产力随海拔升高而显著下降,由A梯度的200.55kg、4.96kg/a下降到D梯度的47.86kg、1.19kg/a;而针叶类树种单株平均生物量、生产力则逐渐上升,由A梯度的51.57kg、1.28kg/a上升到D梯度的73.88kg、1.84kg/a,但未达显著水平,阔、针叶类树种生物量、生产力变化分异是物种的生物学特性和林分环境共同作用的结果。相关分析显示,该地区阔叶类树种对海拔梯度的响应比针叶树种更为敏感和显著。     

不同经营模式对川西亚高山天然次生林林地水文效应的影响

天然次生林是川西亚高山林区经历大规模砍伐后形成的主要森林类型之一,是我国西南林区水源涵养林的重要组成部分。以不同经营模式(抚育经营、清林+补植经营以及封育经营)的川西亚高山次生桦木林和桦木、岷江冷杉混交林为研究对象,通过样方取样法获取和分析了林地苔藓、枯落物和土壤的水文指标。结果表明,与封山育林经营相比,抚育经营下的两种林型的苔藓最大持水率均显著升高(F=8.147,P=0.010;F=15.525,P=0.006)、桦木林的蓄积量显著降低(F=4.979,P=0.022),而苔藓最大持水量变化不显著;混交林则均无显著变化。在清林+补植经营下,混交林苔藓水文效应变化不显著(F=2.280,P=0.183),而桦木林虽然苔藓最大持水率无显著变化(F=4.072,P=0.098),但蓄积量的显著降低(F=3.536,P=0.044)导致了其最大持水量的降低(F=3.782,P=0.042)。两种经营方式基本上促进了天然林的枯落物最大持水率、降低了林下枯落物蓄积量;其中抚育经营效果更显著,但两种经营方式下枯落物最大持水量变化不显著。两种经营方式下,桦木林和混交林的林下土壤容重均降低(F=10.715,P0.01;F=5.148,P0.05),同时桦木林土壤最大持水量增加(F=4.499,P0.05),其中抚育经营的影响程度都更显著。从4年来的短期效应来看,两种经营方式均对天然林的林地持水能力具有促进作用,抚育经营较清林+补植经营更显著,但这仅是短期的结果,两种经营方式对于退化天然林水文以及其他生态功能恢复的长期影响还有待于进一步的观测研究。     

川西亚高山暗针叶林不同恢复阶段红桦、 岷江冷杉土壤种子损耗特征

在川西亚高山米亚罗林区海拔3 100—3 600 m阴坡、半阴坡,以立地条件基本一致的箭竹和藓类林型不同恢复阶段(20—40年生的箭竹-阔叶林、藓类-阔叶林,50年生的箭竹-针阔混交林、藓类-针阔混交林、160—200年生的箭竹-暗针叶老龄林、藓类暗针叶老龄林)的群落为研究对象,于种子成熟散落前(8月)采集土壤样品,应用网筛分选法结合体视显微镜挑选种子,实验室发芽试验法和四唑染色法对种子生活力进行测定,分析了土壤内先锋树种红桦(Betula albo-sinensis)和顶极树种岷江冷杉(Abiesfaxoniana)的残余种子总数、组分及其分布格局;采用样方法调查了红桦和岷江冷杉的1年生幼苗密度。结果表明:1)随着森林的恢复,红桦的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数呈减少的趋势,而岷江冷杉则相反。箭竹林型不同恢复阶段红桦的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数总体上大于藓类林型相应恢复阶段。岷江冷杉的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数、腐烂种子数的最大值均出现在藓类-暗针叶老林龄;2)在阔叶林和针阔混交林阶段,红桦和岷江冷杉的种子组分所占比例最高的分别为腐烂种子和发育不全种子,在暗针叶老龄林阶段,红桦的腐烂种子和空粒种子的比例位居前列,而岷江冷杉的外形完整种子比例最大;3)随着土层深度的增加,红桦和岷江冷杉的外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数均呈减少的趋势。红桦和岷江冷杉不同组分的种子在枯枝落叶层所占地比例在72.85%—94.28%;4)红桦的1年生幼苗密度随着森林的恢复逐渐减小,而岷江冷杉的1年生幼苗密度随着森林的恢复逐渐增大。在8月份,土壤中已经不存在红桦和岷江冷杉有生活力的种子,两种植物的种子只能形成短暂土壤种子库。     

川西亚高山不同森林生态系统碳氮储量及其分配格局

森林采伐和恢复是影响森林碳氮储量的重要因素。以川西亚高山岷江冷杉原始林、粗枝云杉阔叶林、天然次生林和粗枝云杉人工林为研究对象,采用样地调查和生物量实测的方法,研究了不同森林生态系统各组分碳、氮储量及其分配特征。结果表明岷江冷杉原始林、粗枝云杉阔叶林、天然次生林和粗枝云杉人工林生态系统碳储量分别为611.18、252.31、363.07 tC/hm~2和239.06 tC/hm~2;氮储量分别为16.44、12.11、15.48 tN/hm~2和8.92 tN/hm~2。恢复林分与原始林碳储量在土壤—植被的分配格局发生了变化,而氮储量未发生变化。岷江冷杉原始林以植被碳储量为主,恢复林分以土壤为主,氮储量均以土壤为主。乔木层碳储量分别占生态系统总储量的56.65%、17.63%、13.57%和22.05%,土壤层(0—80 cm)分别占32.03%、69.87%、76.20%和72.12%;土壤层氮储量占生态系统总储量的76.80%—92.58%。植物残体碳氮储量分别占生态系统总储量的4.40%—9.83%和2.94%—7.08%,林下植被所占比例最小。空间格局上,岷江冷杉原始林植被部分具有较高的碳储量,应进行保护。3种恢复林分具有较高的碳汇潜力,且地上/地下碳储量较低,表明其碳汇潜力尤其表现在地上部分。天然次生林利于土壤有机碳的积累,而人工林乔木层碳储量较高。     

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。     

川西亚高山三种森林恢复途径对土壤生物有效磷的影响

土壤生物有效磷在提高森林生产力和生物地球化学循环中起着至关重要的作用,研究不同森林恢复途径对土壤生物有效磷的影响对于退化森林的适应性恢复和可持续经营具有重要意义。选取川西亚高山不同恢复途径下形成的3种森林类型,即粗枝云杉人工林（人工种植,PF）、岷江冷杉-红桦天然次生林（自然更新,NF）和粗枝云杉阔叶混交林（人工种植后自然更新,MF）,采用基于生物有效性的土壤磷分级方法测定土壤生物有效磷（CaCl₂-P、Citrate-P、Enzyme-P和HCl-P）,探究不同森林恢复途径对土壤生物有效磷的影响。结果表明：不同森林恢复途径对土壤生物有效磷影响显著（P<0.05）,NF和MF的土壤Citrate-P和Enzyme-P显著高于PF（P<0.05）,而PF的土壤HCl-P显著高于NF（P<0.05）。自然更新是3种森林恢复途径中最能提高土壤生物有效磷的方式。3种森林恢复途径下的土壤生物有效磷组分与速效磷均呈现显著的正相关关系,且NF的土壤速效磷与生物有效磷的相关性更强（CaCl₂-P除外）。显著影响NF土壤生物有效磷的土壤理化性质有全钾、铵态氮含量和pH值,且全钾对NF的土壤生物有效磷变异的解释程度最高（r²=0.63,P=0.001）。土壤pH值、钙和可溶性有机碳含量是显著影响MF土壤生物有效磷的主要土壤理化性质（P<0.05）。对PF的土壤生物有效磷具有显著影响的土壤理化性质是土壤有机碳、铁和可溶性有机碳含量。土壤理化性质对3种恢复途径下森林土壤生物有效磷的解释率均超过了80%,森林恢复途径对土壤生物有效磷的影响与土壤理化性质有关。     

改变凋落物输入对川西亚高山天然次生林土壤呼吸的影响

2019年5月-10月,采用LI-8100A土壤碳通量自动测量分析仪对川西米亚罗林区20世纪60年代采伐后经自然更新恢复形成的岷江冷杉（Abies faxoniana）次生针叶林（针叶林）、红桦（Betula albo-sinensis）+青榨槭（Acer davidii）+岷江冷杉次生针阔混交林（针阔混交林）和青榨槭+红桦+陕甘花楸（Sorbus koehneana Schneid）次生阔叶林（阔叶林）的土壤呼吸及土壤温湿度因子（对照、去除凋落物和加倍凋落物）进行观测。结果显示：去除和加倍凋落物对土壤温湿度的影响不显著,且3种林型之间的土壤呼吸速率差异不显著。与对照相比,去除凋落物使针叶林、针阔混交林、阔叶林的土壤呼吸速率分别降低了17.65%、21.01%和19.83%（P<0.05）;加倍凋落物则分别增加6.76%、7.28%、8.16%（P>0.05）。3种林分土壤呼吸速率均与土壤温度极显著指数相关,与土壤湿度不相关。对照Q₁₀值变幅为2.01-3.29,去除凋落物降低了3种林型的Q₁₀值;加倍凋落物分别提高了针叶林和降低了针阔混交林和阔叶林的Q₁₀值。土壤呼吸速率仅表现在天然次生林对照处理中受到土壤pH、有机质、可溶性有机氮和草本Pielou均匀度指数的显著影响。研究结果表明,天然次生阔叶林和针阔混交林凋落物对土壤呼吸的贡献及Q₁₀值高于天然次生针叶林,说明在未来CO₂浓度及温度升高背景下,地表凋落物增加并未引起天然次生林土壤呼吸速率成倍增加,更有利于该区域天然次生林尤其是针叶林的土壤碳吸存。     

温度对川西亚高山3种森林土壤氮矿化的影响

川西亚高山森林群落土壤氮循环对全球气候变化非常敏感。采用室内培养法,研究川西3个森林群落(天然针叶林、云杉人工林和桦木次生林)土壤有机层和矿质土壤层无机氮含量在两个培养温度(20℃和10℃)下4周内动态变化。结果表明:培养4周后,在20℃培养条件下天然针叶林、云杉人工林和桦木次生林硝态氮含量比在10℃培养条件下分别高出104.32%、52.11%和25.57%;而铵态氮含量仅高出10.18%、24.06%和44.82%。有机层土壤氨化速率、硝化速率和净氮矿化速率大多表现为20℃显著高于10℃;相反,温度对矿质土壤层氮转化速率影响大多不显著。此外,天然林土壤净氨化速率、硝化速率和净氮矿化速率均高于桦木次生林和云杉人工林。实验期间,3个森林群落土壤净硝化速率20℃比10℃高79.03%—128.89%,而净氨化速率仅高37.81%—63.33%。综上所述,温度变化对川西亚高山森林土壤氮矿化具有显著影响,而温度效应因森林类型、土壤层次和氮形态而不同。与矿质土壤层相比,土壤有机层氮矿化对温度变化更为敏感。     

择伐强度对天然次生林乔木层6种优势种群生态位的影响

为探讨择伐强度对天然次生林乔木优势树种生态位的影响,运用定量分析方法对不同强度择伐下6种乔木优势树种[马尾松(Pinus massoniana)、木荷(Schima superba)、虎皮楠(Daphnipyllum oldhamii)、米槠(Castanopsis carlesii)、甜槠(C. eyrei)、黄瑞木(Adinandra millettii)]的生态位宽度、生态位相似性比例和生态位重叠进行了测定。结果表明：择伐干扰下,优势种群的生态位宽度随择伐强度增大呈下降趋势;除黄瑞木外,其余5种优势树种的生态位宽度均大于0.5;生态位重叠值大于0.8的种对比例,也随择伐强度增大而下降。在皆伐干扰下,优势种群的生态位宽度均小于0.5,生态位重叠值大于0.8的种对比例仅占46.7%。这说明适度择伐(弱度和中度择伐)干扰,有利于保持优势种群在群落中的较大生态位宽度和较强生态适应性。因此,合理择伐有利于中亚热带天然次生林的保护和利用,择伐强度应以弱度或中度为宜。     

海南岛次生低地雨林棕榈藤伴生群落优势种生态位研究

以海南岛甘什岭自然保护区次生低地雨林群落优势种及棕榈藤为试验材料,通过重要值筛选群落优势种,利用生态位宽度、相似性比例和生态位重叠探究棕榈藤与各林层优势种对资源的作用机制,为棕榈藤资源保护和利用提供理论参考。结果显示:(1)青梅(Vatica mangachapoi)和铁凌(Hopea reticulata)为群落建群种,5种棕榈藤在整个群落中具有相对较高的重要值,但差异较大,其中杖藤(Calamus rhabdocladus)最大(0.286),小钩叶藤(Plectocomia microstachys)最小(0.053),其排序为:杖藤大白藤(C.faberii)黄藤(Daemonorops jenkinsiana)白藤(C.tetradactylus)小钩叶藤。(2)5种棕榈藤在群落中具有较大的生态位宽度,其中杖藤最大(Bi和Ba分别为2.900和0.612),且明显大于草本层,但与其他林层优势种差异小。(3)棕榈藤种间与优势种均表现出较低的生态位相似性比例,除黄藤与亮叶鸡血藤(Callerya nitida)外,各林层优势种与所有棕榈藤种相似性比例最高的物种相同,为益智(Alpinia oxyphylla)、百足藤(Pothos repens)、铁凌和青梅;藤种间,杖藤与各其它棕榈藤具有较高的生态位相似性比例,小钩叶藤最小。(4)林层优势种和棕榈藤的Lik和Lki值总体较低,均低于0.1,且生态位宽度大的不一定重叠程度越高;其中0~0.023的重叠数量占总数的63.5%,0.023~0.046为36.0%,0.046的仅占0.5%。研究认为,棕榈藤在群落中具有相对较高的资源利用能力,但种间差异较大,棕榈藤种间及其与优势种间均表现为生态位分化,物种间倾向于资源共享。     

季风常绿阔叶林不同恢复阶段群落优势物种的空间分布格局

运用相邻格子法及聚集度指标测定法,在植被调查的基础上,对云南普洱不同恢复阶段(恢复15a、30a和老龄林)季风常绿阔叶林的刺栲(Castanopsis hystrix)、短刺栲(Castanopsis echidnocarpa)和红木荷(Schima wallichii)3个优势物种进行种群空间分布格局研究,以阐明种群分布格局与生境条件、种群年龄结构的动态关系,揭示种群发育过程中空间动态与生物学机理。结果发现:在所有恢复阶段内,刺栲、短刺栲、红木荷均为聚集分布。在不同尺度下,刺栲在原始林中10m×10m尺度下为均匀分布,而在恢复15年中20m×20m尺度为随机分布;红木荷在10m×20m尺度下为均匀分布,在其它所有恢复阶段和尺度下3个物种均为聚集分布。研究结果表明,不同恢复阶段和不同尺度下刺栲、短刺栲和红木荷3个优势物种绝大多数为聚集分布,说明聚集分布为3个优势种的基本属性。     

东北山地次生林鸟类多样性的研究

山地次生林是东北地区半山区重要的生态环境。随着森林的采伐,次生林越来越多,与人类的关系也越来越密切。有关次生林鸟类多样性的研究,国内报道甚少。我们于1983—1984年4—7月在吉林省蛟     

川西亚高山不同林龄粗枝云杉人工林土壤微生物生物量及酶活性

林分结构随林龄增加发生变化,致使土壤微环境变化,进而对土壤微生物生物量和酶活性产生直接或间接影响。以川西亚高山米亚罗林区25、40、50、60年生粗枝云杉（Picea asperata）人工林表层（0-20 cm）土壤为研究对象,分析不同林龄表层土壤微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）和酶活性的变化以及驱动土壤酶活性变化的主要环境因子,为人工林生态系统恢复效果评价及经营管理提供科学依据。结果表明：随着林龄的增加,MBC和MBN先上升后下降,在40年生达到最大;β-葡萄糖苷酶（βG）、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和多酚氧化酶（PHO）活性与微生物生物量碳氮变化趋势相似,其中βG、NAG活性在50年生人工林达到最大,PHO活性于40年生人工林达到最大;50年生人工林过氧化物酶（PEO）活性显著低于其他林龄人工林;纤维素水解酶（CBH）活性随林龄增加而显著增加。冗余分析显示,碱解氮（AN）、pH和可溶性有机碳（DOC）是影响土壤酶活性变化的主导因子,分别解释了土壤酶活性变异的65.4%、9.7%和7.6%。综上可知,林龄对粗枝云杉人工林表层土壤微生物生物量和酶活性变化产生了显著影响,60年粗枝云杉林地力呈现衰退态势。为此,可对近60年的粗枝云杉人工林增加碳氮元素（尤其是氮素）的输入,以提升土壤质量和酶活性。