秦巴山地NPP及对气候变化响应的多维地带性与暖温带-亚热带界线

秦巴山地位于我国的南北过渡带,对我国生态地理格局产生重要影响。为了探索秦巴山地植被净第一性生产力(NPP,Net Primary Productivity)的时空格局及其气候响应的多样性和复杂性,为我国暖温带-亚热带界线的具体分布提供新的佐证,基于2000—2015年的MOD17A3的地表植被NPP数据和秦巴山地93个气象站点数据,从经度、纬度、海拔、坡向多个维度研究了秦巴山地地表植被NPP的分布及与气候因子的关系。结果表明:从2000—2015年,(1)秦巴山地中低山地区,自北向南随纬度降低,地表植被多年平均NPP呈现增加的趋势,体现了纬度地带性;年均NPP与温度的关系由负相关变为正相关,转折点出现在汉江;与降水的相关性减弱。(2)自西向东多年平均NPP值先增加后减少,秦岭一线地表植被年均NPP与温度由正相关变为负相关,与降水主要呈正相关,相关性先增加后减少。(3)随高度的增加,秦巴山地多年NPP值及增长率均呈现先增加后减少的趋势。(4)秦岭和大巴山多年平均NPP均呈现增加趋势,但是秦岭增长较大巴山更明显;2000m以下,秦岭南坡增长率明显高于北坡,大巴山北坡增长率明显高于南坡;2000—3000m,秦岭南北坡差异较小,但是大巴山差异明显;中山地区(1000—2500m),秦岭年均NPP与气温呈负相关,而大巴山则呈现正相关或弱相关;秦岭地区年均NPP与降水的相关性整体强于大巴山地区。这就意味着全球变暖、气温升高对秦岭植被尤其是中低山地区的植被产生不利影响,但是对大巴山则有利,而前者植被生长主要与降水增加有关。这也说明了基于汉江为界的秦岭和大巴山无论是地表植被NPP的均值还是其南北坡差异以及对气候因子的响应呈现了明显的差异,而汉江作为中山地区植被NPP与气温相关性由正相关性到负相关的转折点,与降水的关系由弱相关到正相关的转折点,更合适作为南北分界线。     

Leaf traits from stomata to morphology are associated with climatic and edaphic variables for dominant tropical forest evergreen oaks

热带森林优势种青冈叶片气孔、解剖和形态性状与气候、土壤因子的关联 了解优势树种叶片多水平的功能性状沿海拔梯度的变化及其内在关联,有助于预测优势种应对气候变化的响应与适应。本文研究了青冈属树种叶片气孔、解剖和形态性状沿海拔梯度的变化及其与环境调控因子的关联,探究了其生态策略是否随海拔发生改变。在海南尖峰岭热带森林,沿海拔梯度(400–1400 m)采集了6种常绿青冈：竹叶青冈(Cyclobalanopsis bambusaefolia)、雷公青冈(C. hui)、托盘青冈 (C. patelliformis)、饭甄青冈(C. fleuryi)、吊罗山青冈(C. tiaoloshanica)和亮叶青冈(C. phanera)叶片,用于气孔、解剖和形态性状的测定。研究结果表明,随海拔升高,青冈树种叶片气孔密度、气孔孔隙度指数和叶面积显著增加,但海绵组织厚度比和干物质含量则显着降低。叶片气孔、解剖和形态性状沿海拔梯 度的变化主要受年均温、年降水量和土壤pH 值调控。在低海拔和高海拔处,青冈属采取“耐受”和“竞 争”策略,而在中海拔处,则是“竞争”策略。土壤磷含量和土壤pH 值随海拔的变化可能是驱动其生态 策略转变的主要原因。该结果揭示,热带森林优势树种青冈可通过从气孔细胞-组织解剖结构-叶片水平功能性状的改变来响应环境变化。     

喀斯特季节性雨林蚬木种群的增长模型

蚬木是喀斯特季节性雨林的优势种和特征种,研究蚬木种群的增长过程将为深入理解喀斯特季节性雨林动态提供基础。根据一个15hm2固定样地的调查数据,采用logistic模型及其4种改进模型对蚬木种群的增长过程进行了拟合,用残差平方和、决定系数和AIC准则对拟合的模型进行评价。结果表明:李新运模型和刘金福模型的拟合效果较好,但综合考虑模型的拟合效果和模型的简洁性,logistic模型和S形增长过程模型为较优模型。用logistic模型对蚬木种群的增长过程进行深入分析发现,种群增长最快的时期为50a左右,而在150a后,种群逐渐进入增长饱和期。种群目前接近增长饱和期,所以应加强保护,以维持蚬木群落的稳定发展。     

岷江上游山地牧道与锥花小檗种群特征的关系

以干旱河谷/山地森林交错带的锥花小檗灌丛为对象,采用跟踪放牧和野外调查的方法获取家畜生境利用和牧道分布特征,并使用RDA排序筛选出影响牧道分布的主要因子,探讨牧道特征与锥花小檗盖度、大小级和分布格局的关系.结果表明:牧道分布能够直观反映家畜的生境利用特点,并与跟踪放牧结果一致;5 m尺度的Morisita指数能客观地反映牧道的分布类型,样地1、2和6呈集群分布,其他样地呈均匀分布;在坡面尺度上,灌丛盖度、灌丛高度与牧道特征呈负相关,为显著影响因子;锥花小檗种群盖度和牧道面积呈显著负相关;种群结构与牧道分布密切相关,锥花小檗灌木长轴和短轴比平均为1.29,灌木形状趋近于圆形,牧道景观及牧道上的放牧家畜对灌木具有塑形作用;锥花小檗种群和牧道Morisita指数指向性一致,但实际上两者呈反向分布,灌木斑块或集聚或均匀分布于偏离牧道的区域.     

马尾松和苦槠林根际土壤矿化和根系分解CO2释放的温度敏感性

以中亚热带马尾松林和苦槠林为对象,原位收集根际和非根际土壤、树木不同生态功能的根系,开展15℃、25℃、35℃和45℃恒温培养模拟试验,采用密闭气室碱液吸收法测定53 d内CO2释放的动态变化.结果表明:两种森林类型不同温度下土壤矿化CO2释放速率的根际效应介于1.12 ～3.09,且培养前期高于培养后期;15℃下马尾松林和苦槠林差异不显著,25℃和35℃下前者低于后者,45℃下则相反.不同培养温度下两树种吸收根分解的CO2释放速率均高于过渡根和贮存根,且马尾松均低于苦槠.两种森林类型CO2释放的Q10值均为土壤(1.21 ～1.83)显著高于根系(0.96 ～1.36).两种森林类型土壤矿化CO2释放的Q10值差异不显著,而马尾松根系分解CO2释放的Q10值高于苦槠.推断全球变暖导致的土壤矿化CO2释放的增量将远远高于根系分解,且马尾松林高于苦槠林;地带性顶极群落应对气候变化的抵抗力强于先锋树种群落.     

《基因组学与应用生物学》征稿启事

《基因组学与应用生物学》由中国农业大学教授李宁院士任主编,北京大学教授朱玉贤院士和海南省热带农业资源研究所所长方宣钧博士任执行主编。本刊设置固定栏目和随机栏目。固定栏目常设研究论文和研究报告,主要发表最新的原始研究成果。随机栏目根据稿源可能设研究资源、数据分析、技术专题和评述与展望等栏目,还可能设置刊登有关科学新闻、科技简讯、专利、短评和书评等方面的栏目。今天特向您征集:研究论文:报道相对比较完整、全面的原始研究工作,其结论代表着在一个重要问题的认识上有了实质性进展,并且具有及时而深远的影响。     

基于Farquhar改进模型的北亚热带森林常见树种光合限速因子研究

为探讨北亚热带地区植物的光合限速因子,利用改进的Farquhar模型研究了9种常见树种的光合特性。结果表明,与常绿树种相比,落叶树种枫香(Liquidambar formosana)和乌桕(Sapium sebiferum)的最大净光合速率(Pmax)和表观羧化速率(CE)较大;核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性是他们的光合限速因子。地带性树种青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)的Pmax和CE在常绿木本植物中最大,青冈较强的光合能力可能是来源于Vcmax和TPU。耐阴灌木八角金盘(Fatsia japonica)和美人茶(Camellia uraku)的Pmax较小,其光合限速因子是叶肉细胞导度和呼吸速率。低光照下植物较低的光合能力是由于较小的叶肉导度(gm)和TPU导致的;有效光合辐射短时间的降低使得物种的gm平均减少了60.14%。因此,不同树种在不同环境条件下的光合限速因子不尽相同,应根据树种不同的光合生理特性来合理布局,科学育林。     

Soil organic carbon density and influencing factors in tropical virgin forests of Hainan Island,China

Aims
Estimating soil organic carbon (SOC) density and influence factors of tropical virgin forests in Hainan Island provide new insight in basic data for SOC pool estimation and its dynamics study.
Methods
The main distribution areas of tropical virgin forests in Jianfengling (JFL), Bawangling (BWL), Wu- zhishan (WZS), Diaoluoshan (DLS), Yinggeling (YGL) of Hainan Island were selected, and soil samples (0-100 cm) were sampled and analyzed. SOC density was estimated by soil vertical fitting method and soil stratification method to discover the distribution characteristics of soil organic carbon in tropical virgin forests of Hainan Island.
Important findings
Results showed that: (1) The average SOC density using soil vertical fitting method in JFL, BWL, WZS, DLS and YGL was 14.98, 18.46, 16.48, 18.81, 16.66 kg·m^-2, respectively, which was significantly higher (p < 0.05) than the estimated average SOC density using soil stratification method in these areas (14.73, 16.24, 15.50, 16.91, 15.03 kg·m^-2, respectively). It is better to use soil vertical fitting method for SOC density estimation when the soil was natural without disturbance. (2) The proportion of SOC content in the first 0-30 cm depth interval out of SOC in the whole 0-100 cm soil profiles in JFL, BWL, WZS, DLS and YGL was 50.50%, 48.56%, 43.49%, 47.37%, 42.88%, respectively. (3) SOC density was significantly negative correlated with Shannon-Wiener index, Simpson index, species richness, and soil bulk density; and was significantly positive correlated with altitude, soil porosity, and soil nitrogen. However, SOC density was not significantly correlated to slope, biomass, average diameter at breast height, or average height. (4) Our study area Hainan was located in low latitude area with high rainfall and high temperature, which accelerated the decomposition of organic matter and nutrient recycling, resulting in significantly lower SOC densities in this tropical virgin forests of Hainan Island than the average value in China.     

桂西南喀斯特季节性雨林枯立木的空间格局及生境关联性分析

枯立木是森林生态系统物质循环和能量流动的重要组成部分,对森林群落动态和演替具有重要作用。该研究以位于桂西南的弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 hm~2森林动态监测样地为平台,以样地中2011年第一次植被调查数据胸径(diameter at breast height,DBH)≥1 cm的枯立木为研究对象,在充分考虑空间自相关的基础上分析其不同径级(小径级,1 cm≤DBH5 cm;中径级,5 cm≤DBH15 cm;大径级,15 cm≤DBH)的空间分布格局、枯立木多度与环境因子的相关性及生境关联性等。结果表明:枯立木所有个体和小径级分别在0~4 m和0~5 m尺度上表现为聚集分布,其它尺度为随机分布;中径级和大径级在0~30 m尺度上均为随机分布。大径级与凹凸度表现为显著负相关,所有个体和小径级与干旱度指数和样方内所有植株个体数为显著正相关,所有个体和小径级与样方内最大胸径和平均胸径呈显著负相关。所有个体和小径级与3种生境类型间的关联性并不显著;中径级与山坡呈正关联性、与山脊呈负关联性、与山谷无显著关联性;大径级与山谷呈正关联性、与山坡无显著关联性、与山脊呈负关联性。在喀斯特季节性雨林中,枯立木空间分布格局总体表现为随机分布,仅小径级在小尺度内聚集分布,而较大径级在样地中表现出一定的生境关联性;树木死亡过程可能是小尺度内密度制约、大尺度内生境过滤和个体自然衰老等生态学过程形成的。     

石灰岩山地优势种淡竹生物量分配的影响主因研究

该研究在江西省瑞昌市设置9个淡竹林样地,调查和测定了淡竹林密度、淡竹各构件的生物量和总生物量,以及土壤含水率、土层厚度、林下裸岩率、pH、电导率、全氮和全磷等7个土壤环境因子,并对竹林密度、土壤环境因子和淡竹生物量分配指标进行了相关分析和回归分析。结果表明：(1)密度与淡竹蔸比重相关系数r达0.66( P＝0.02<0.05),而与叶比重、枝比重、秆比重、鞭比重、根比重及根冠比均无显著相关关系;土壤环境因子与生物量分配指标有密切相关,环境主成分Z1与叶比重、秆比重及蔸比重均显著相关(P<0.05),Z2与鞭比重显著相关(P＝0.034<0.05)。(2)密度与土壤环境因子密切相关(P<0.05),控制土壤环境因子的偏相关分析显示密度与淡竹生物量分配不显著相关( P>0.05),而控制密度时,土壤环境因子与淡竹生物量分配仍有显著相关关系(P<0.05);逐步回归分析也验证了偏相关分析的结果,密度被排除出回归方程。分析认为,土壤含水率、土层厚度及土壤养分等环境因子是影响石灰岩山地优势种淡竹生物量分配的主因,密度对生物量分配的影响实为土壤环境因子的间接作用。该研究结果为石灰岩地区植被恢复提供了理论支撑。