鄂西南亚热带常绿落叶阔叶混交林土壤空间异质性

大样地是监测森林生物多样性及生态因子动态变化的重要平台,以湖北木林子国家级自然保护区常绿落叶阔叶混交林为对象,依托15 hm2动态监测样地,对每个400 m2样方进行取样并测定7个化学性质指标,运用地统计与多元统计方法,分析了该大样地内不同土壤因子的富集程度、空间格局、变异性、相关性。结果如下:1)研究区土壤酸性较强,有机质、有效氮、全氮、有效钾丰富,有效磷、全磷亏缺;2)有效氮、全氮、有效磷呈东高西低,p H呈西高东低,有效钾呈斑块状分布,有机质呈中间高,西北与东南低的"凸"型分布,其中以有效钾空间结构最复杂(A=50 m,D=1.96),p H空间结构最简单(A=180 m,D=1.83);3)土壤因子的块基比范围为0.14—0.69,14对因子显著相关(P0.05),其中以全磷的空间自相关最强,并与其余因子显著相关;4)土壤因子的变异系数范围为0.05—0.34,其中全磷、有效磷变异系数最高,分别为0.29和0.34,p H变异系数最低(0.05),土壤全磷在主成分中具有最大载荷(2.27)。结果表明:1)木林子常绿落叶阔叶混交林土壤酸性较强,除了磷素亏缺,其余土壤养分富集;2)土壤的变异性不强,空间分布具有明显的自相关特征,并具有一定的尺度效应;3)除了土壤有效磷以外的土壤因子之间存在较为普遍的相互联系;4)土壤全磷对于土壤的综合变异最具代表性。     

水杉原生种群核心种质资源的繁殖特性

水杉(Metasequoia glyptostroboides)原生种群天然更新困难, 为探究其原因是否与繁殖特性有关, 本文以其核心种质资源(40株个体)为对象, 通过对生境、母树个体和种子性状的调查, 并结合田间播种试验, 分析其繁殖特性。以方差分析检测不同母树个体间种子性状、发芽率和幼苗生长特征的差异; 采用相关性分析和多元线性回归模型分析个体性状对其种子、发芽率及幼苗生长的影响; 通过Logistic模型拟合, 分析幼苗生长的节律参数。结果显示: (1) 40株母树个体仅有7株产种, 产种率仅为17.50%, 且不同母树个体间产种量差异显著(P < 0.05)。(2)不同母树个体间的种子千粒重、种子发芽率、幼苗存活率和基径生长量均存在显著差异(P < 0.05)。(3) 7株母树个体种子的平均发芽率为19.73%, 幼苗平均存活率为73.42%, 不同母树之间差异显著(P < 0.05)。(4)母树个体的胸径与种子千粒重、种子发芽率呈显著负相关(P < 0.05), 种子发芽率与幼苗存活率呈极显著正相关(P < 0.001), 树高与幼苗存活率呈显著正相关(P < 0.05)、与幼苗基径呈极显著正相关(P < 0.001)。(5)母树树高对幼苗存活率有显著正效应(P < 0.05), 胸径对种子发芽率有显著负效应(P < 0.05)。(6)苗高、基径的生长符合“S”型生长曲线(R ² ≥ 0.928)。水杉原生种群产种量低, 种子发芽率低、幼苗存活率较低, 且不同母树之间差异显著可能是造成其天然更新困难的原因。     

水杉原生种群结构及空间分布格局

水杉(Metasequoia glyptostroboides)是我国特有濒危极小种群物种, 其种群的状态一直被国内外学者广泛关注。分析现存水杉原生种群结构和空间分布格局及其空间关联性, 可以从空间格局角度深入认识水杉原生种群结构和分布格局及可能的形成机理。本文基于湖北利川境内水杉原生种群的野外调查数据, 分析其径级和高度级结构, 同时运用点格局分析中的成对相关函数g(r)以及3个零模型(完全空间随机模型、异质泊松模型、先决条件模型)分析水杉原生种群空间分布格局、各龄级空间分布格局及空间关联性。结果表明: (1)分布于研究区域内的水杉原生种群个体数共5,663株, 已死亡33株, 现存活5,630株, 其中40株濒临死亡, 465株处于衰弱状态, 部分个体呈现不同的形态特征和生长状况, 断梢和蚁害最为常见, 雷击是最致命的危害。(2)水杉原生种群结构分析显示, 其径级结构和高度级结构均呈纺锤型, 自然更新不良。(3)基于完全空间随机模型, 水杉原生种群在各尺度下均呈现聚集分布, 中龄树在较小尺度(r < 3,300 m)上呈现聚集分布, 成年树和老龄树在较大尺度(r < 4,700 m)上呈现聚集分布; 排除生境异质性影响后, 聚集尺度均减小, 所以种群及不同龄级的聚集尺度分别为0-3,000 m、0-2,100 m、0-2,900 m和0-2,500 m, 随后呈现为微弱的随机分布和均匀分布。(4)基于完全空间随机模型, 3个龄级之间在所有尺度均为正关联; 在排除生境异质性影响后, 不同龄级的正关联尺度减小, 均在0-2,800 m呈正关联。综上, 水杉原生种群个体数量正呈现逐步减少的趋势, 种群主要呈聚集分布, 各个龄级间具有正向的关系, 从现有的空间格局来看, 生境异质性、扩散限制和种内竞争是导致该格局的主要原因。     

鄂西南亚热带山地常绿落叶阔叶混交林物种多度分布格局

基于七姊妹山自然保护区内6 hm~2监测样地多度数据,通过累计经验分布曲线(ECDF)表征该样地内不同生活型功能群的物种-多度分布格局,并采用6种模型对各功能群不同取样尺度物种等级-多度曲线进行拟合并检验其拟合效果,分析多度格局与模型拟合在不同尺度间的差异,探讨其背后的生态学过程与机制。结果表明:(1)各尺度下落叶种比常绿种的物种数多,物种多样性指数更大,但个体数相对较少;不同功能群稀有种比例排序为:落叶种所有种常绿种。(2)6种模型中的断棍模型的拟合效果较差;中大尺度(50 m×50 m、100 m×100 m)上不同生活型树种多度分布能接受的模型较少,除大尺度的常绿树种外,拟合最优模型均为对数正态分布模型,大尺度的常绿树种拟合最优模型为中性模型;小尺度上(20 m×20 m)常绿树种的最优模型为对数正态分布模型,落叶树种最优模型为生态位优先模型,所有树种在小尺度最优模型为Zipf-Mandelbrot模型。研究认为,随着尺度逐渐扩大,中性过程较生态位过程对物种-多度格局的解释力度更大,落叶树种物种多度格局的形成机制较常绿树种更接近于样地所有树种物种-多度格局的形成机制。     

黑角直缘跳甲的生物学及其防治

黑角直缘跳甲是五倍子夏寄主盐肤木和红肤杨的重要食叶害虫,一年一代,以卵及卵块在寄主枝干上越冬,次年4月当寄主幼芽萌发达3cm,叶片尚未完全展开时孵化。幼虫期4—5月,蛹期5—6月,成虫期6—10月,卵期9至次年4月。幼虫始见期随不同年份和不同海拨而异,物候期明显。数量消长与天敌和降雨密切相关。本文首次报道了该虫的生物学特性,并提出人工灭虫和保护天敌的防治措施。     

鄂西南两个自然保护区亚热带常绿落叶阔叶混交林类型及其常绿和落叶物种组成结构分析

为深入研究亚热带常绿落叶阔叶混交林的生物多样性维持机制, 合理保护与利用此类森林植被, 以鄂西南两个自然保护区——星斗山和木林子典型的亚热带常绿落叶阔叶混交林为研究对象, 在野外样方调查的基础上进行了群落数量分类和排序, 分析了常绿和落叶物种比例随群落类型及环境因子变化的规律。研究结果表明: (1)将鄂西南两个自然保护区的亚热带常绿落叶阔叶混交林划分为5个群落类型: 即青冈-翅柃+尖连蕊茶(Cyclobalanopsis glauca-Eurya alata + Camellia cuspidata)群落(I)、川陕鹅耳枥+青冈-翅柃(Carpinus fargesiana + Cyclobalanopsis glauca-Eurya alata)群落(II)、川陕鹅耳枥+青冈-水马桑(Carpinus fargesiana + Cyclobalanopsis glauca-Weigela japonica)群落(III)、光叶水青冈+多脉青冈-翅柃(Fagus lucida + Cyclobalanopsis multinervis-Eurya alata)群落(IV)和川陕鹅耳枥+交让木+包果柯-翅柃(Carpinus fargesiana + Daphniphyllum macropodum + Lithocarpus cleistocarpus-Eurya alata)群落(V); (2)常绿和落叶物种的丰富度、多度、胸高断面积及重要值等指标随群落类型而变化。在群落II、III和V中落叶物种占优势, 而在群落I和IV中二者无显著差异; (3)各类型群落在小径级(1-5 cm)内落叶物种的丰富度大于常绿物种, 但多度、胸高断面积和重要值大都小于常绿物种。在中径级(5-10 cm)内, 群落I和群落IV的各项指标都表现为常绿物种大于落叶物种, 而群落II、群落III和群落V的则相反。在大径级(≥ 10 cm)内, 各群落类型的落叶物种都占显著优势, 其各项指标大于常绿物种; (4)海拔、坡度、坡向、土壤氮含量和土壤磷含量是影响各群落类型内常绿和落叶物种比例变化的主导因子。     

鄂西南木林子常绿落叶阔叶混交林恢复过程中优势树种生态位动态

运用Shannow-wiener生态位宽度指数和Pianka生态位重叠指数,分析了鄂西南木林子常绿落叶阔叶混交林恢复过程中优势树种生态位动态。结果表明:大穗鹅耳枥(Carpinus fargesii)、四照花(Cornus kousa var.Chinensis)、青冈(Cycloblanopsis glauca)生态位总宽度较大,且在5个不同恢复时期均有分布。恢复期14a、35a、60a、85a和110a生态位宽度最大的树种分别为白马桑(Weigela japonica var.sinica)、大穗鹅耳枥、四照花、光皮桦(Betula luminifera)和尾叶冬青(Ilex wilsonii)。随着群落的恢复,优势落叶树种生态位宽度表现出下降趋势,优势常绿树种则呈上升趋势。当恢复到顶极群落阶段,乔木层常绿和落叶树种生态位接近,灌木层常绿灌木占据较大生态位。随着群落的恢复,优势落叶树种与其它树种的生态位重叠值呈波动性下降趋势,优势常绿树种表现为波动性上升趋势,群落全部树种间生态位重叠程度呈小幅度波动性下降趋势。相同或相似生活型的演替早期种间的高生态位重叠,意味着种间对资源利用的相似性和竞争关系,演替后期种与其它树种间的生态位重叠的增加,意味着不同生活型树种在水平空间重叠而在垂直空间分化,这是不同树种对有限环境资源充分利用的一种机制。     

湖北星斗山地形变化对不同生活型植物叶功能性状的影响

探究地形变化对不同生活型植物叶功能性状的影响有助于深入理解森林群落物种组成的维持特征。该研究以湖北星斗山常绿落叶阔叶混交林为研究对象, 测量了50个样地中224种木本植物的叶面积、叶厚度、叶干质量、叶干物质含量和比叶面积, 运用单因素方差分析揭示了乔木、灌木和木质藤本的叶功能性状变异特征, 并采用偏曼特尔检验分别从群落水平和物种水平分析了地形变化对不同生活型木本植物叶功能性状的影响。研究发现: 不同生活型植物叶性状变异系数分布范围为23.42%-110.45%; 不同生活型之间的植物叶功能性状差异明显。群落水平上, 海拔与乔木叶干质量、灌木叶面积和木质藤本叶厚度显著正相关, 坡度仅对灌木和木质藤本比叶面积具有显著影响, 坡向与灌木叶厚度、叶干质量和比叶面积显著正相关。物种水平上, 海拔比坡度和坡向对植物叶功能性状影响更为显著, 且不同物种对地形变化的敏感度不一致; 在控制空间结构影响后, 地形因子对植物叶功能性状的影响降低。该研究结果表明, 不同生活型植物的叶功能性状对地形变化的响应格局不同, 这可能是星斗山常绿落叶阔叶混交林植物多样性的主要维持机制。     

不同温度条件下PEG模拟干旱胁迫对水杉种子萌发的影响

水杉原生种群天然更新极差,林下鲜见幼苗和幼树,种子萌发率低是造成天然更新困难的重要因素。为探究其种子萌发率低是否与水杉母树原生地春季低温有关,该文利用恒温培养箱设置3种恒温处理(15、20、25℃)和1种变温处理(12℃/12 h和24℃/12 h,每24 h交替),并设置5种不同浓度的聚乙二醇(PEG-6000,0、0.05、0.10、0.15、0.20 g·m L^-1)模拟干旱胁迫,来研究干旱胁迫对水杉种子萌发的影响。结果表明:(1)实验所设置的温度对水杉种子萌发无显著影响(P>0.05),变温条件下的水杉种子平均发芽率和发芽势均为最高,分别为46.75%和21.25%;(2)不同浓度的PEG-6000溶液对其种子萌发产生显著影响(P<0.05),水杉在15℃或25℃下,低浓度的PEG-6000溶液(0～0.10 g·m L^-1)对水杉种子的发芽势和发芽指数有促进作用,高浓度(>0.10 g·m L^-1)的PEG-6000溶液对水杉种子的萌发有抑制作用,且随着浓度的增大抑制作用也随之增强,直到浓度增...     

湖北木林子保护区山矾属植物空间分布格局及其关联性

物种共存机制是生态学研究的重要问题。以同属物种山矾、光叶山矾为研究对象,分析其空间分布格局和种内、种间关联性特征。将山矾、光叶山矾分为4个径级,分别归属幼树、小树、中树和成年树4个生长阶段。采用单变量成对相关函数分析空间分布格局特征;双变量成对相关函数分析种内、种间关联性。结果显示:山矾和光叶山矾径级结构基本一致,均属增长型种群。在完全空间随机模型下,山矾和光叶山矾主要呈聚集分布,逐渐过渡为均匀分布;在异质泊松模型下,只在小尺度上聚集,较大尺度范围呈随机分布。种内关联上,山矾各生长阶段主要呈正关联,逐渐向无关联过渡,光叶山矾除小树与成年树外,其余均呈正关联;排除生境异质性影响后,小尺度呈正关联,其余尺度无关联。种间关联上,在幼树、小树物种对中主要呈负关联,中树、成年树物种对中多为无关联。研究表明,同属物种山矾和光叶山矾呈种内聚集、种间分离的空间构型,在竞争排除作用下实现同属共存,有利于亚热带常绿落叶阔叶混交林群落结构稳定和物种多样性维持。