Selective logging enhances ecosystem multifunctionality via increase of functional diversity in a Pinus yunnanensis forest in Southwest China

Background:The impacts of selective logging on ecosystem multifunctionality(EMF)remain largely unexplored.In this study,we analyzed the response of nine variables related to four ecosystem functions(i.e.nutrient cycling,soil carbon stocks,decomposition,and wood production)to five selective logging intensities in a Pinus yunnanensisdominated forest.We included a control group with no harvest to evaluate the potential shifts in EMF of the P.yunnanensis forests.We also assessed the relationship between above-and belowground biodiversity and EMF under these different selective logging intensities.Additionally,we evaluated the effects of biotic and abiotic factors on EMF using a structural equation modeling(SEM)approach.Results:Individual ecosystem functions(EFs)all had a significant positive correlation with selective logging intensity.Different EFs showed different patterns with the increase of selective logging intensity.We found that EMF tended to increase with logging intensity,and that EMF significantly improved when the stand was harvested at least twice.Both functional diversity and soil moisture had a significant positive correlation with EMF,but soil fungal operational taxonomic units(OTUs)had a significant negative correlation with EMF.Based on SEM,we found that selective logging improved EMF mainly by increasing functional diversity.Conclusion:Our study demonstrates that selective logging is a good management technique from an EMF perspective,and thus provide us with potential guidelines to improve forest management in P.yunnanensis forests in this region.The functional diversity is maximized through reasonable selective logging measures,so as to enhance EMF.

西双版纳热带雨林不同生长型木本植物功能多样性

[目的]通过分析西双版纳热带雨林不同生长型木本植物功能性状的差异,揭示热带雨林不同生长型木本植物功能多样性的变化规律以及影响因素。[方法]本文基于西双版纳国家级自然保护区勐仑、补蚌和尚勇等片区3块1 hm2动态监测样地的调查数据和木本植物功能性状数据,利用单因素方差分析、主成分分析、Pearson相关分析、冗余分析以及多元线性回归分析等方法,分析西双版纳热带雨林不同生长型木本植物功能多样性的差异,阐明热带雨林木本植物群落的功能特征及主要影响因子。[结果](1)乔木的叶面积、叶碳含量、叶干物质含量的群落加权平均值均显著高于灌木和藤本,而藤本叶氮含量和比叶面积的群落加权平均值显著高于乔木和灌木。(2)乔木功能丰富度和功能离散度高于灌木和藤本,而灌木功能均匀度和功能分异度均高于乔木和藤本。(3)乔木和藤本功能丰富度以及藤本功能离散度随物种丰富度、多度和系统发育多样性的增加而显著增大;乔木功能均匀度和功能分异度随土壤肥力的增大而显著增大,而灌木功能离散度随物种丰富度的增加而增大。(4)植物多度是影响乔木和灌木功能性状群落加权平均值的主要因素,而系统发育多样性、物种丰富度和土壤肥力是影响藤本功能性状群落加权平均值的主要因素。[结论]表明西双版纳热带雨林不同生长型木本植物群落在功能性状和功能多样性之间存在显著差异性,且植物多度和土壤肥力在热带雨林植物群落功能多样性维持机制中起到重要作用。

云南3种松树径向生长的气候因子响应异质性

【目的】探究云南高原高山松、云南松和思茅松3种松树径向生长对区域气候因子的响应和适应性特征,为预测气候变化背景下西南林区树木生长动态及各树种地理分布区变化提供指导,为区域森林保护和管理提供理论依据。【方法】根据树木年轮学方法,采集各树种分布区内树轮样本,构建树轮宽度年表,结合各采样点1958—2018年的气温、降水、帕尔默干旱指数等气象资料,利用响应分析、多元回归分析和滑动相关分析等方法,确定影响3种松树径向生长的关键气候因子及其对气候变化的响应差异。【结果】3种松树采样点的气候均呈暖干化特征。限制松树径向生长的关键因子对高山松为当年5月降水量和1月平均气温,其对回归模型方差解释率的贡献分别达59.8%和27.5%;对云南松为上一年10月、12月和当年1月降水量,其对回归模型方差解释率的贡献分别达38.8%、15.4%和25.4%;对思茅松为当年生长季(7月)、上一年和当年生长季后期(9月)降水量,其对回归模型方差解释率的贡献分别达53.8%、30.9%和15.3%。云南松径向生长对干旱的敏感性高于高山松和思茅松。气候暖干化使高山松对生长季初期(5月)气温和降水量的敏感性增强;使云南松对生长季初期(5月)降水量的敏感性减弱,对生长季(8月)气温的敏感性增强;使思茅松对7月平均气温、平均最高温度的敏感性减弱,对上一年生长季后期(9月)降水量的敏感性增强。气候变暖使3种松树径向生长与气候因子的响应关系变得不稳定,主要发生在各采样点气候突变时间段,与区域气候波动同步,且不同树种具有一致性。【结论】高山松和思茅松对干旱的适应性强于云南松。气候变暖使气温对高海拔区高山松径向生长的促进效应减弱,使云南松对生长季初期低降水敏感转变为对生长季低温敏感;气候变暖抑制思茅松生长季充足水分条件的促生长作用,增强气候因子对径向生长影响的滞后效应,使3种松树对气候因子响应的敏感性变得不稳定。

金沙江流域不同海拔处云南松生态弹性及生长衰退过程

【目的】研究影响金沙江流域云南松生长的关键气候因子及不同海拔处云南松的生态弹性和生长衰退历史,为预测未来极端干扰事件对云南松生长动态的影响提供依据,为该区森林保护提供理论支撑。【方法】用生长锥钻取金沙江流域永仁县不同海拔处云南松树轮样芯,建立不同海拔树轮年表。利用树木径向生长变化百分率研究云南松生长衰退历史,用抵抗力和恢复力指标判断云南松的生态弹性,用响应分析和冗余分析方法研究不同海拔云南松生长与气候因子的关系。【结果】限制云南松径向生长的主要气候因子在低海拔区(1845 m)和中海拔区(2340 m)为生长季初期3—5月的月平均气温、降水量、干旱强度以及生长旺季的降水量及干旱强度,在高海拔区(2740 m)为生长季初期的干旱强度及生长旺季7月的平均气温;过去近150年中,研究区域云南松在1884—1886、1897—1900、1903—1906、1947—1949和2009—2011年间发生了生长衰退;相同时段的径向生长衰退现象在低海拔区域最明显,高海拔区次之,中海拔区较弱;不同海拔的云南松对相同年份极端干旱事件的生态弹性不同,抵抗力表现为中海拔>高海拔>低海拔,恢复力表现为低海拔>高海拔>中海拔;随年份后延,低海拔区云南松应对极端干旱事件的抵抗力在增强,恢复力在下降,中海拔区云南松的抵抗力稳定,恢复力在2012年极端干旱事件时增强,高海拔区云南松的抵抗力和恢复力在研究期内稳定。【结论】接近云南松林分布气候界限环境的树木更易发生径向生长衰退,位于水热条件适宜环境下的云南松抵抗极端事件干扰的能力更强,接近云南松林生长极限环境的树木受极端事件干扰后的恢复能力更强。

不同种源多油辣木的形态变异分析

为揭示不同种源多油辣木(Moringa oleifera Lam.)的形态多样性、变异程度以及各种源的表型特点。对云南省引种栽培的世界范围内10个种源多油辣木的15个表型数量性状和质量性状进行差异性研究。结果表明,不同种源多油辣木的形态学特征存在广泛的变异,其中复叶长变异幅度最大,变异范围为6.052~14.325 cm,变异系数为25.192%,其次为种子千粒重、小叶长、种子长和小叶宽,而小叶对数的变异幅度最小,变异范围为4~6,变异系数为9.420%,侧脉数目和可育花药数量无表型变异;主成分分析显示多油辣木种源间的形态差异主要来源于小叶面积、小叶长、花瓣颜色、小叶叶型和种子长;UPGMA聚类分析表明,10个种源可以归为两大类群,其中中国台湾、缅甸实皆与印度南部班加罗尔的种源归为一个类群,缅甸木各具、肯尼亚、美国、古巴与印度北部新德里的种源归为另一个类群。不同种源地的多油辣木在其种源地因人为筛选或环境适应而形成了在叶片和种子的形态指标上较高的形态分化,因此,建议不同种源在良种选育时可根据利用部位的不同而选择培育方向。

以桉树皮为原料的有机基质育苗效果

为了以环保的方式提高桉树皮的利用价值,利用微生物腐熟发酵,使其成为理化性质与泥炭土相似的有机基质。通过培育经济植物辣木、青花、生菜、番茄、烟草和生石花,探讨桉树皮原料基质的育苗效果。研究不同腐熟程度桉树皮的主要养分含量,以及复配不同比例珍珠岩(10%、20%、30%)对6种供试植物种子发芽率,苗期株高、冠幅和地径的影响。结果表明:腐熟60 d的桉树皮内速效氮磷钾的含量都高于泥炭土,且6种供试植物的生长量都显著高于生料(未经腐熟)与腐熟40 d的桉树皮(P<0.05)。其中腐熟60 d的桉树皮作为基质培育青花、番茄与生菜的效果均优于对照泥炭土,并以复配30%珍珠岩的效果为佳。而生石花的发芽率,以及辣木和烟草的生长量显著低于泥炭土(P<0.05),推测其受桉树内源生长抑制物的影响。研究结果表明腐熟60 d的桉树皮可作为基质代替泥炭土适用于青花、生菜和番茄育苗。而桉树皮腐熟程度与抑制物含量的关系,以及在辣木、烟草与生石花等抑制物耐受性较低植物上的应用,还有待进一步研究。

云南普洱季风常绿阔叶林幼苗的群落构建机制

幼苗是森林生物多样性保育的重点关注对象,以往研究对云南普洱季风常绿阔叶林幼苗的关注较少。为探究该地幼苗的群落构建机制,该研究利用30hm2季风常绿阔叶林动态监测样地野外幼苗调查数据,分析幼苗的物种组成,划分不同优势种样方,根据逐步群落构建模型分析群落构建机制,进一步分析幼苗的群落功能性状。结果表明:季风常绿阔叶林幼苗以短刺锥(Castanopsis echidnocarpa)和枹丝锥(C.calathiformis)为优势种,根据优势种是否出现将样方划分为4种类型:短刺锥样方、枹丝锥样方、混合优势种样方及非优势种样方。幼苗的群落构建过程均包含随机扩散构建(贡献率43.1%-61.3%)、生境过滤(贡献率27.4%-33.9%)及限制相似性(贡献率5.7%-27.2%)机制。短刺锥样方和枹丝锥样方以确定过程为主,贡献率分别为56.9%和54.6%,而混合优势种样方及非优势种样方则以随机过程为主,贡献率分别为60.4%和61.3%。在非优势种样方中Rao二次熵(Rao’Q)最高,而在混合优势种样方中最低。短刺锥样方具有最低的比叶面积和较高的叶厚度、比茎长度、根质量分数及潜在株高,而枹丝锥样方及非优势种样方有更大的比叶面积。不同幼苗样方中,比茎长度和潜在株高变异系数较大,而其他功能性状变异水平较低。多元回归分析显示,不同幼苗样方中,比叶面积和潜在株高均和Rao’Q显著正相关,除了非优势种样方外,其他样方叶厚度和生活型均与Rao’Q显著正相关。因此,季风常绿阔叶林幼苗的群落构建同时包含随机过程和确定过程,两种过程的贡献率随群落类型的不同而不同。

云南普洱30 hm^2季风常绿阔叶林动态监测样地群丛数量分类

季风常绿阔叶林是我国南亚热带典型的地带性植被,建立森林动态监测样地是研究生物多样性维持和群落构建机制的重要平台。该文以普洱30 hm^2森林动态监测样地为研究对象,采用多元回归树、重要值、主成分分析与指示种相结合的方法对样地内750个样方进行群丛数量分类,以获取季风常绿阔叶林森林植被群丛类型。结果表明:森林动态监测样地共发现木本植物271种,隶属于78科178属,群落类型为短刺锥(Castanopsis echidnocarpta)群系,可划分4个群丛类型,分别是珍珠花+毛银柴-短刺锥+泥柯群丛(Lyonia ovalifolia+Aporosa villosa-Castanopsis echidnocarpa+Lithocarpus fenestratus Association)、云南瘿椒树+耳叶柯-短刺锥+西南木荷群丛(Tapiscia yunnanensis+Lithocarpus grandifolius-Castanopsis echidnocarpa+Schima wallichii Association)、大果杜英+黄药大头茶-短刺锥+西南木荷群丛(Elaeocarpus sikkimensis+Polyspora chrysandraCastanopsis echidnocarpa+Schima wallichii Association)、西桦+尼泊尔桤木-短刺锥+枹丝锥群丛(Betula alnoides+Alnus nepalensis-Castanopsis echidnocarpa+Castanopsis calathiformis Association)。群丛间物种分布存在较多过渡重叠,指示物种是区分群丛类型的主要依据,海拔与坡向对群丛分类有较大的影响,坡度对群丛分类影响较小。

云南松林次生演替阶段土壤细菌群落的变化

土壤细菌多样性是维持森林生态系统功能的关键因子,森林演替是影响其动态变化的重要因素。研究云南松林不同演替阶段土壤细菌群落结构及其多样性的变化规律,有助于深入理解森林生态系统恢复过程的驱动机制。本研究以云南省永仁县皆伐后形成的针叶林、针阔混交林和常绿阔叶林为对象,基于Illumina Hiseq高通量测序技术,分析森林演替过程中土壤细菌群落组成、结构、多样性及其影响因子的变化。结果表明:土壤细菌的种群分类单元、Ace指数、Chao1指数和Shannon指数均随着演替进行呈减少趋势,演替早期阶段土壤的细菌总数、菌群丰富度及复杂程度最高。不同演替阶段细菌群落结构存在显著差异,其中,针阔混交林的差异最大,变形菌门和酸杆菌门为各演替序列共有的优势类群,放线菌门、绿弯菌门和Patescibacteria是演替早期的优势类群,且随着演替进行呈现减少趋势;变形菌门和WPS-2相对多度随演替进行呈增加趋势。土壤pH和乔木层物种丰富度是驱动次生演替过程中土壤细菌群落组成变化的关键因子。随着演替的进行,土壤细菌多样性减少,群落组成差异加大。

云南普洱季风常绿阔叶林不同种子扩散方式的优势种空间点格局分析

物种的空间分布格局和种群结构受生境过滤、扩散限制、种内和种间相互作用等多重过程的影响。研究物种的空间分布格局、物种关联及其与环境因子的关系,有利于揭示生物多样性维持机制,探索群落稳定演替的生态过程。季风常绿阔叶林作为我国热带-亚热带交错区典型的地带性植被类型,是研究交错区物种空间分布格局的重要平台。本研究基于普洱30ha季风常绿阔叶林动态监测样地的调查资料,采用点格局分析的方法,对3种不同种子扩散方式的优势种即短刺锥(Castanopsis echidnocarpa)、茶梨(Anneslea fragrans)、西南桦(Betula alnoides)的空间分布格局及其随尺度的变化进行研究,分析了生境过滤和扩散限制对物种空间分布格局的影响以及不同生活史阶段间的种内和种间关联。结果显示:短刺锥和茶梨在山脊和山坡分布居多,而在沟谷较少,西南桦则主要分布于山坡。3种优势种在完全随机模型下所有尺度上均表现为聚集分布,且聚集强度随空间尺度的增大而减小。排除生境异质性后,所有优势种只在小尺度上表现为聚集分布,大尺度上为随机分布或规则分布。扩散限制对短刺锥和茶梨的分布格局影响较小,而对西南桦的分布格局影响较为显著。在种内不同径级的空间关联上,短刺锥和茶梨种内不同生长阶段树木之间存在相关性,但西南桦则相关性不明显;在种间关联上,短刺锥和茶梨为正相关,和西南桦为负相关,茶梨和西南桦则正、负相关都存在。本研究表明,物种的空间分布格局是物种本身属性和环境条件的综合反映,其中生境过滤和扩散限制的关联效应是影响物种空间分布的主要原因。