基于红外相机监测的福建武夷山国家公园哺乳动物物种多样性初步研究

2018年12月—2021年9月采用公里网格法从福建武夷山国家公园内选取的125个公里网格中布设了162台红外相机进行调查监测。累计42 078个相机工作日内获得有效探测照片9 225张,鉴定出6目13科23种哺乳动物,有中华穿山甲Manis pentadactyla和黑麂Muntiacus crinifrons 2种国家一级重点保护野生动物和6种国家二级重点保护野生动物。赤麂Muntiacus vaginalis、小麂Muntiacus reevesi、野猪Sus scrofa和藏酋猴Macaca thibetana的相对多度和网格占有率较高。人类活动对区内哺乳动物多样性的空间分布存在一定影响,物种相对多度指数沿海拔梯度从低到高呈中峰模式。本研究初步掌握了园内大中型哺乳动物的物种组成、空间分布和相对多度,完善了园内哺乳动物编目信息,为国家公园的保护管理和规划制定提供了重要的基础资料。

武夷山国家公园甜槠林主要树种生态位与种间联结分析

为探明武夷山国家公园甜槠〔Castanopsis eyrei(Champ.ex Benth.)Tutcher〕林主要树种的生态位和种间联结情况,在海拔800、900、1000、1100和1200 m各设置1个样地,并基于样方调查结果,采用Levins指数、Pianka指数(O_(ik))、方差比率、χ^(2)检验、相关性系数和Ochiai指数(OI)对甜槠林主要树种的生态位特征和种间联结进行分析。结果显示:甜槠重要值在5个样地中均排名前3,而其Levins指数在P1、P2、P3、P4、P5样地中的排名分别为3、2、4、2、9。P1和P4样地中O_(ik)值小于0.5的种对数较多,而P2、P3和P5样地中O_(ik)值大于或等于0.5的种对数较多;P1至P4样地中,甜槠与其他树种间的O ik值多大于或等于0.5,而P5样地则相反。P1至P4样地主要树种的总体联结性为显著正联结,P5样地主要树种的总体联结性为不显著正联结。χ^(2)检验结果显示:5个样地主要树种以正联结为主,但联结性多不显著。相关性分析结果也显示各样地主要树种间多呈不显著正联结。5个样地中OI值大于或等于0.5的种对占多数,且甜槠与其他树种的OI值均大于0.5。综合分析认为,武夷山国家公园甜槠林生态系统稳定,整体朝顶极群落方向演替;甜槠作为地带性植被具有重要的生态指示作用。

武夷山国家公园(福建片区)黄腹角雉季节性生境选择

了解动物生境选择的时间动态,可掌握其生态适应策略及季节性变化。利用红外相机监测黄腹角雉各季节生境,采用广义线性模型探讨影响其生境选择的关键因子,通过主成分分析和方差分析探讨生境选择的季节性差异。研究发现:灌木种数、落果丰富度、坡向对黄腹角雉栖息地选择存在显著正效应;灌木高度、胸径、坡度存在显著负效应;不同季节的栖息地选择具有差异性,随季节有垂直迁徙现象。黄腹角雉偏爱坡度>40°的地形,相比繁殖期和育雏期的隐蔽需求,越冬期对生境食物有更高要求,海拔、灌木种数、乔木高度、草本盖度和胸径这5个生态因子构成了黄腹角雉生境选择季节性差异的判别变量。

武夷山国家公园马尾松林改为茶园后影响表层土壤碳含量的林缘效应

【目的】探究马尾松林改为茶园的土地利用/覆盖变化对土壤碳含量的影响,明确林缘形成对森林土壤碳含量的作用,为准确估算森林土壤碳储量和固碳功能提供科学依据。【方法】在武夷山国家公园选择马尾松纯林转为茶园的典型地点,研究马尾松林内不同林距(距“林—茶”接壤边缘1、20和50 m)及接壤茶园内4处位置的表层土壤(0~20 cm)总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量变化及影响因素。【结果】马尾松林改为茶园16~28年后,土壤TOC、DOC和MBC含量分别比原马尾松林下降了57.1%、48.8%和16.9%。在马尾松林内至林缘方向上,TOC和DOC含量呈下降趋势,而MBC含量无显著差异(P>0.1),为TOC含量均值在林距50 m、20 m、1 m和毗邻茶园处依次为31.08、30.67、22.26和13.25 g·kg^(-1),DOC含量均值依次为269.7、259.8、226.5和135.5 mg·kg^(-1)。TOC和DOC含量与解释变量(土壤理化性质、土地利用/覆被类型和林缘年龄)的逐步回归方程拟合优度好,自变量分别解释了各自变异的87.7%和76.6%;但MBC的拟合效果很差。其中,土地利用/覆被类型和土壤氮组分含量对TOC和DOC产生不同程度的作用;而林缘年龄仅对DOC含量产生影响。【结论】马尾松林改为茶园的土地利用/覆盖变化使土壤碳含量下降(TOC和DOC最为明显),且随离开林缘的距离增加而降低。因此,需要考虑土壤碳含量的林缘效应,以降低景观尺度的森林土壤碳库和碳汇估算中的不确定性。

武夷山国家公园植物群落物种多样性沿海拔梯度的变化分析

为了解武夷山国家公园沿海拔梯度不同类型植物群落的分布格局,在海拔800~2100 m间设置14个固定样地,进行群落学调查以及群落的物种多样性和相似性分析。结果表明:武夷山国家公园调查样地内共有维管植物89科228属450种,其中,国家一级重点保护野生植物1种;国家二级重点保护野生植物12种;近危(NT)以上等级植物11种,其中极危(CR)和濒危(EN)等级各2种;中国特有物种180种。随着海拔的升高,武夷山国家公园海拔800~2100 m的植被类型划分为常绿阔叶林(800~1200 m)、针阔混交林(1300~1700 m)、矮曲林(1800~1900 m)和中山草甸(2000~2100 m)。在海拔800~1200以及1300~1700 m样地,乔木层中甜槠〔Castanopsis eyrei(Champ.ex Benth.)Tutch.〕和黄山松(Pinus taiwanensis Hayata)分别具有明显优势。武夷山国家公园植物群落物种多样性的垂直分布存在一定的规律,乔木层和灌木层的Shannon-Wiener指数和Margalef丰富度指数整体随海拔的升高而降低,垂直地带性特征明显。不同海拔区间植物群落的物种相似性差异较大,海拔800~1200 m常绿阔叶林群落的Jaccard相似性指数总体较高,海拔1800~1900 m矮曲林群落的Jaccard相似性指数最低。综上所述,武夷山国家公园植物物种丰富,珍稀濒危植物种类较多,植被垂直带谱较明显,利于森林多样性监测以及山地森林群落稳定性维持。

基于Landsat影像研究全球气候变化对武夷山国家公园垂直带谱上各植被群落的影响

全球气候变暖对全球植被的影响巨大,主要表现在植被群落往高海拔和高纬度的迁移。研究垂直分带上的植被群落的迁移有助于理解植被群落对气候变化的响应机制。而垂直植被带谱上的植被分类是研究垂直分带上植物群落迁移的基础,特别是常绿阔叶林的垂直植被带谱上的植被分类在研究上是一个难点。因此,本研究基于Landsat影像,通过主成分分析的方法,提取出影响分类的主要波段,融合不同季节的波段数据及DEM数据,并根据结果进行监督分类的方法,对1986—2018年武夷山垂直带谱上的各个植被群落进行准确的分类和监测,并结合期间的气候变化探讨影响植被变化的主要原因。主要的研究成果显示:利用经过主成分分析的数据来分类山体植被类型的方法具有一定的可行性,可以较好的分类出草甸,竹林,针叶林,针阔混交林和常绿阔叶林,总体分类精度为93.3%,Kappa系数为0.91;1986—2018年期间,武夷山地区气候变暖明显,针阔混交林和常绿阔叶林的面积受气候变暖的影响呈增加趋势,针叶林及草甸面积呈减少趋势,植被的迁移和面积变化受气温的影响较大,尤其是针阔混交林对气候变化响应最为明显;针阔混交林的分布海拔上限有所上升,草甸和针叶林的分布海拔无明显变化。利用主成分分析结合不同植被类型的物候特征和海拔分布特征能很好地识别亚热带常绿阔叶林的垂直带谱,为气候变化对武夷山国家公园的影响提供技术和理论依据。

武夷山国家公园白鹇和小麂活动节律及其影响因素

探究武夷山国家公园野生动物的活动节律及其影响因素可为园区野生动物的保护提供科学参考。基于2020年武夷山国家公园的红外监测数据,对白鹇和小麂的活动节律及影响因素进行分析。结果表明:白鹇(Lophura nycthemera)属于三峰型昼行鸟类,活动峰值出现在6:00—8:00、8:00—10:00和16:00—18:00,夜间和凌晨活跃程度较低;与夏秋季节相比,白鹇冬春季节活动强度较高,活动峰值出现在1月,相对丰富度指数季节差异较大;小麂(Muntiacus reevesi)有1个日活动高峰,活动峰值出现在18:00—20:00,凌晨活动强度降低;与秋冬季节相比,小麂春夏两季的活动强度较高,活动高峰期出现在8月,相对丰富度指数季节差异较大;受自然因素和人为干扰的共同作用,白鹇和小麂在海拔较高、温度适宜、坡度较高的地区相对丰富度指数较高,在距离农田较近的区域活跃程度较高。

加强平台建设 提高国家公园科研监测水平

一、科研监测平台武夷山国家公园科研监测平台以福建武夷山森林生态系统国家定位观测研究站(以下简称"武夷山森林生态站")为主体,经过国家公园试点期间开展的生态监测设施建设项目、管护与监测工程、森林生态信息平台等项目建设,得以加强和完善。

武夷山国家公园针阔混交林群落结构与多样性研究

为了解武夷山国家公园核心区内针阔混交林群落结构与多样性变化规律,于2018和2023年进行群落结构与物种多样性调查,并分析其物种组成、重要值变化、群落结构及多样性变化。结果表明,相较于2018年,2023年乔木层种类组成由32科66属116种减少至32科65属116种,个体数7474株减少至6515株;灌木层种类组成由36科56属84种增加至36科57属87种,个体数2980株减少至855株;草本层种类组成由20科28属33种减少至7科8属12种,个体数4947株减少至528株。乔木层与灌木层重要值排名前5的物种变化较小,草本层物种变化较大;群落及优势种胸径级与树高级结构均呈倒“J”型。群落区系成分复杂,以泛热带和北温带成分为主。乔木层多样性变化不明显,灌木层仅Simpson指数有所下降,而草本层仅Simpson指数有所上升。综上所述,该群落还处于发展中阶段,未成为顶级群落。

武夷山国家公园甜槠林群落结构和物种多样性动态

研究武夷山国家公园代表性植被甜槠(Castanopsis eyrei)林的群落结构和物种多样性,为该地区生物多样性保护和生态恢复提供一定的科学依据。分别于2018和2023年对其群落结构进行调查,从物种组成、重要值、胸径级和树高级结构、物种多样性以及区系特征等方面进行分析。结果表明,5年间,乔木层物种数增加、个体数量减少,灌木层物种数和个体数量均减少,草本层物种数减少;群落中物种重要值无显著变化,乔木层建群种仍是甜槠,灌木层和草本层的第一优势种发生变化;群落中胸径级与树高级的个体分布均呈现倒“J”形;5年间,乔木层、灌木层和草本层的物种多样性上升,且灌木层的物种多样性高于乔木层和草本层;群落区系成分复杂,具有一定的古老性,热带性质显著,科、属的R/T值均降低。5年间,武夷山国家公园甜槠林群落结构和物种多样性发生了一定程度的变化,但总体上表现出稳定性。

封育年限对武夷山毛竹细根功能性状的影响

自然封育是培育森林资源重要且有效的途径,细根作为植物体重要的资源获取型器官,在森林群落发挥生态功能中扮演重要角色。为明晰自然封育对毛竹细根功能性状的影响,采用空间代替时间的研究方法,以武夷山国家公园内正常经营和封育年限为3、5、10、15年和40年的毛竹林作为研究对象,揭示不同封育年限下毛竹细根功能性状的差异以及对土壤理化性质变化的适应规律。结果表明:(1)封育年限对毛竹细根的功能性状具有显著影响。随着封育年限的增长,毛竹细根的比根长、比根面积、全碳、全氮和全磷含量均呈现先上升后下降的变化趋势,组织密度、碳氮比和碳磷比呈现先下降后上升的趋势,同其他封育毛竹林群落相比,封育10和15年的毛竹林群落中细根比根长、比根面积和养分含量得到显著提高。土壤层次和细根径级对细根功能性状同样具有显著影响。(2)毛竹细根功能性状间随封育年限的变化存在显著的相关性。比根长、比根面积、全碳含量、全氮含量和全磷含量彼此之间存在显著的正相关关系,与碳氮比、碳磷比和组织密度存在显著的负相关关系。(3)随着封育演替进程,毛竹林群落中土壤因子的变化驱动着细根功能性状发生改变,土壤容重同细根养分含量呈显著的负相关关系,土壤碳磷含量与细根比根长和比根面积存在显著的正相关关系,土壤养分含量与细根养分含量呈现极显著正相关关系。综上,自然封育促使毛竹细根通过自身表型可塑性合理权衡不同功能性状之间的资源配置,当封育10—15年,毛竹细根将更多养分集中于资源获取型性状的构建,吸收能力和效率显著提高,林分生产力和生态功能较优,在封育10—15年后适当进行科学的人为经营活动有助于毛竹林的可持续健康发展。

武夷山不同海拔对9种常见木本植物叶片性状和氮磷含量的影响

比较武夷山常绿阔叶林的9种不同常见树种在500 m、700 m、1000 m等3个海拔下的叶片功能性状和叶片氮含量、磷含量随海拔变化的规律和特征,同时通过研究性状指标之间的相关性进一步探究植物对环境变化的适应策略。结果表明,同一树种叶片比叶重(LMA)、叶片厚度(LT)、长宽比(LW)在不同海拔之间均存在显著差异;总叶绿素含量中树参、鹿角杜鹃、菝葜及红楠叶片随海拔梯度上升显著下降,而箬竹与甜槠随海拔升高显著上升(P≤0.05);叶片面积氮含量(N_(area))能够较好地反映海拔差异,9个树种中除甜槠外均随海拔升高显著增大。调查的3个梯度叶片N∶P值变化范围为12.45~29.64,叶片质量N含量主要集中在7.38~19.62 g·kg^(-1);相关性分析表明,LMA与LT和叶片质量N含量之间分别有极显著正相关和负相关关系(P≤0.01),同时叶片质量N含量与总叶绿素含量存在显著的正相关关系(P≤0.05)。综上,海拔变化显著影响了叶片的LMA、LT和LW,不同植物叶片性状在3个海拔之间表现出了较明显的叶片性状可塑性和环境变化适应性。

武夷山地区生物多样性研究进展

武夷山地区拥有同纬度保存最完整的中亚热带森林生态系统,生境异质性高,生物多样性资源丰富,是世界自然与文化双遗产地。通过梳理武夷山生物多样性研究的简要发展过程,并基于植物、动物和土壤微生物3个方面对武夷山生物多样性研究进行了综述。武夷山国家公园的成立,为该地区生物多样性保护与研究带来了新的发展机遇。因此,建议未来可重点关注不同海拔、不同林分类型的生物多样性,并利用红外相机和多种监测传感器等新型手段开展生物多样性动态监测和控制试验,以期为武夷山生物多样性保护提供坚实的基础数据支撑。

高光谱与拟合多光谱植被指数反演武夷山亚高山草甸LAI的对比研究

植被叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)是重要的生态学参数,被广泛用于指示植被密度、生物量、碳、氮物质循环以及气候变化对生态系统的影响,也作为生态过程模型的重要输入参数。地面实测高光谱遥感数据能以更高的空间分辨率及更高的光谱分辨率监测植物的光谱特征,为精准反演LAI提供了基础。本项研究以武夷山国家公园黄岗山顶的亚高山草甸为研究对象,通过建立多种高光谱植被指数和拟合多光谱植被指数反演叶面积指数的统计模型,并比较高光谱与多光谱对叶面积指数反演的效果,阐明用于反演高覆盖率亚高山草甸的最适高光谱和拟合多光谱植被指数。结果表明:高光谱新植被指数(NVI)对于反演LAI有最好的效果,R^(2)=0.85,P<0.01;依据高光谱NVI拟合而成的多光谱NVI反演结果次之,R^(2)=0.82,P<0.01。几种常用比值植被指数NDVI、MSR、RVI和GNDVI在高光谱和拟合多光谱反演结果中相差不大,表现较好,R^(2)都在0.65以上。通过对比高光谱和拟合Sentinel-2A和Landsat-8两种多光谱卫星波段的反演结果发现,光谱响应函数中具有更窄波段范围的近红外、红、绿、蓝波段构成的植被指数可以得到更好的反演结果,而固定波段的高光谱植被指数未必在每种植被指数中都具有最好的反演效果。同时,发现当某种植被指数反演LAI的线性回归方程的斜率越大,说明这种植被指数越有可能随LAI的增大而出现饱和现象,相反的,斜率越小则说明该种植被指数没有出现饱和现象。此外,在研究区内使用高光谱和拟合多光谱波段植被指数法反演LAI,NDVI都获得了较好的效果,存在很好的线性关系,之前的很多研究和判断都认为NDVI不适用于反演高覆盖植被的LAI,这个发现是具有意义的,表明高覆盖植被的叶面积指数在一定范围内是能够被NDVI(应用最广泛的植被指数)较好的反演,进一步扩展了NDVI反演LAI的适用性和可能性。

武夷山保护区不同封育年限毛竹林的土壤特性

以封育年限为0、3、5、10、15、40 a毛竹混交林作为调查对象,对不同土层的土壤理化性质进行分析和评价.结果表明:土壤密度随着封育年限的增加不断降低;不同封育年限的非毛管孔隙度之间不存在显著差异(P>0.05);随着封育年限的增加,不同土层的含水率、毛管孔隙度以及有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的质量分数逐步提高,土壤pH值与全钾质量分数无明显变化,有机质质量分数在封育第40年达到最高,为61.92 g·kg^(-1);6个封育年限毛竹林群落土壤肥力质量由高到低表现为40 a>15 a>10 a>5 a>3 a>0 a.武夷山封育状态下的毛竹林土壤理化特性受封育年限的影响显著,封育40 a的毛竹林群落土壤肥力质量最好,正常经营的毛竹林群落土壤肥力质量最差,土壤肥力质量随封育年限的增加而提高.

武夷山常绿阔叶林冠层特性的海拔梯度变化

2018年,在武夷山国家公园内选取典型的常绿阔叶林,在海拔800~1200 m区间内每隔100 m设置1个样地进行群落学调查和光特性测定。结果表明:平均树高、枝下高和冠层面积随海拔上升有增大的趋势,而胸径、冠幅体积、冠层厚度随海拔升高呈先上升后下降的趋势,叶面积指数随海拔升高有下降的趋势,叶倾角随海拔升高有增大的趋势且均以水平略向下的叶为主。各样地的无截取散射值都很小,且各海拔段没有明显差异。树高、冠幅半径与叶面积指数主要呈现为负相关性,冠层厚度与叶面积指数主要呈现为不显著的负相关性,胸径、冠层体积与各冠层光特性指数之间的相关性不显著。

武夷山茶园种植与土壤属性关系的研究进展

依托中国知网平台,采用文献计量法对1981—2021年武夷山茶园种植及生态环境影响关系相关研究文献进行梳理,结果表明:2009年前武夷山茶园方面文献较少,随后则有较高的文献发表量。研究内容主要集中在茶区(园)土壤理化性质、养分与肥力、金属元素含量,茶园品质的影响因素等方面;研究采样区主要集中在武夷山国家公园和双遗产地坐落的星村镇和武夷街道两处。研究发现武夷山茶园土壤存在部分酸化现象;正岩区、半岩区和洲茶区3大茶区在养分元素、有机质含量和金属元素分布方面差异明显。土壤属性、养分肥力状况、重金属含量、茶园栽培和管理方式共同影响了茶叶产量和品质。通过梳理武夷山茶园研究现状,可为武夷山茶叶的深化研究及武夷山区域综合规划提供参考。

武夷山自然保护区苔藓植物研究现状及展望

武夷山自然保护区是我国第一个国家级自然保护区,其显著的地理位置和独特的生态环境孕育了丰富的苔藓植物。整理武夷山自然保护区苔藓植物研究的文献,发现相关文献数量少且年代久远,某些研究领域尚有空白。进一步开展武夷山苔藓植物多样性研究,完善苔藓植物标本库及数据库,为将来进行苔藓植物化学、生理学、生态学方面的研究奠定基础,也为保护和合理利用苔藓资源提供理论依据。

福建武夷山地区土壤可培养放线菌多样性分析

采用培养法连续两年对福建武夷山地区24个定位观测点土壤放线菌进行分离培养和纯化,并应用16S rRNA基因进行物种鉴定及其多样性分析.结果表明:(1)分离获得的109株放线菌可包含了5个目、6个科、10个属,10个属分别为链霉菌属(Streptomyces)、节杆菌属(Arthrobacter)、假节杆菌属(Pseudarthrobacter)、类节杆菌属(Paenarthrobacter)、北里孢菌属(Kitsatospora)、小单孢菌属(Micromonospora)、中国单胞菌属(Sinomonas)、拟诺卡氏菌属(Nocardiopsis)、类诺卡氏菌属(Nocardiodies)和野野村菌属(Nonomuraea).(2)分离获得链霉菌属菌株最多(79株),有42个种,是武夷山地区土壤可培养放线菌的优势菌属;其次是北里孢菌属(17株),有5个种.慧苑坑土壤分离获得的放线菌物种最多(9种),而麻粟样地海拔1280 m处只分离到1种.(3)黄溪洲海拔1200 m和鬼洞处土壤中放线菌群落的Simpson和Shannon指数均为最高,茶洞的Simpson和Shannon指数均最低.

武夷山国家公园福建片区新物种

武夷山国家公园福建片区通过强化科研监测,持续推进为期3年的生物资源本底调查,自武夷山国家公园体制试点以来,新发现14个物种。随着调查监测的深入,武夷山的生物多样性记录还在不断刷新。