不同林龄马尾松人工林优势种径级结构及物种多样性分析

采用空间代替时间的方法,以黔中山地孟关林场10a、20a、30a和36a的马尾松人工林为研究对象,通过设置12块20 m×20 m的典型样地,分析了马尾松人工林发育过程中径级结构与物种多样性的动态特征。结果表明:(1)马尾松人工林不同林龄阶段,优势种径级结构存在一定差异,10a林分呈单峰型结构,20a、30a、36a林分呈多峰型结构。(2)林下共有植物种类35科53属53种,其中灌木16科24属24种,草本20科29属29种,物种较丰富;不同林龄林分物种组成种类为:20a林分>10a林分>30a林分>36a林分。(3)随林龄增加,马尾松人工林物种丰富度指数先增大后减小,Shannon-Wiener指数和Simpson指数以及Pielou均匀度指数和Alatalo均匀度指数在10a～30a之间变化趋势相反,30a～36a之间变化趋势一致。

不同林龄马尾松人工林碳、氮、磷、钾养分含量及其生态化学计量特征

【目的】探讨林龄及器官对马尾松(Pinus massoniana)碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)生态化学计量特征的影响,可为马尾松人工林的合理养分管理提供数据支持。【方法】以黔中地区孟关林场不同林龄(幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林)马尾松人工林为研究对象,采用空间代替时间的方法,在不同年龄林分中分别设3个20 m×20 m的典型样地,采集叶、茎和根样品,并测定各器官C、N、P、K含量及化学计量比,分析它们在不同器官中的分布特征及随林龄的动态变化。【结果】1)各器官的元素含量及化学计量比随林龄增加呈现一定变化。叶片C、N含量随林龄增加呈上升趋势,P、K含量先上升后下降;茎中C含量随林龄增加呈上升趋势,N、K含量先下降后上升,P含量变化不显著(P>0.05);根中C含量随林龄变化不显著(P>0.05),N含量呈先下降后上升趋势,P含量先上升后下降,K含量呈"下降—上升—下降"的趋势。叶C∶N随林龄增加呈下降趋势,N∶P先下降后上升,P∶K先上升后下降再略上升;茎C∶N随林龄增加变化不显著(P>0.05),N∶P先下降后上升,P∶K先上升后下降;根部C∶N、P∶K随林龄增加先上升后下降,N∶P先下降后上升。各器官C∶P、C∶K、N∶K随林龄变化均不显著(P>0.05)。2)不同器官C含量436.6~468.2 g/kg,茎>叶>根;N含量1.45~2.90 g/kg,茎>根>叶;P、K含量分别为0.14~1.05、0.53~5.06 g/kg,均为叶>根>茎;C∶N为165.4~311.4,叶>根>茎;C∶P、C∶K、N∶P、N∶K分别为440.1~3745、92.14~1311、1.48~23.4、0.31~7.97,均为茎>根>叶;P∶K为0.20~0.36,茎>叶>根。3)叶、茎和根中C∶N与N含量,C∶P与P含量,C∶K与K含量均呈极显著负相关(P<0.01),C∶N、C∶P、C∶K与C含量相关性均不显著(P>0.05)。【结论】与亚热带同纬度地区相比,本研究区域马尾松植株C、N、K含量相对较低,P含量相对较高;不同林龄阶段马尾松不同器官养分含量及化学计量比存在差异;在调查区域,马尾松针叶片中N∶P计量特征值处于1.11~1.85范围,表明其生长过程中主要受氮素限制。因此,在幼、中龄林阶段,建议施用氮肥满足其健康生长,也可辅以施少量钾肥以增强植株光合作用及抗逆性,不需施磷肥。

气候变化背景下基于MaxEnt模型的刺梨潜在适生区分布预测

为阐明气候变化背景下刺梨(Rosa roxburghii)在中国的潜在适生区分布,该研究基于刺梨的自然分布数据及当代(1960~1990)、未来(21世纪50年代及70年代)气候因子数据,采用最大熵(MaxEnt)模型模拟了当前和未来气候情景下刺梨在中国的潜在适生区,并确定影响其地理分布的主要气候因子。结果表明:(1)温度因子是影响刺梨分布的关键气候因子,尤其是最冷月份最低温度(BIO06)对模型的百分比贡献率和排列重要性分别为66.7%和53.4%。(2)在当代气候条件下,刺梨的总适生区面积为3.50×10^(6)km^(2),占中国陆地面积的36.44%。其中,高度适生区面积为2.05×10^(5)km^(2),占总适生区面积的5.87%,主要分布在贵州西部、四川中部及川渝陕边境。(3)未来气候变化情景下,刺梨的总适生区和低度适生区面积将增加,而中、高度适生区面积将减小。在21世纪70年代RCP4.5气体条件下,中、高度适生区面积均出现最小值,分别为7.07×10^(5)km^(2)和2.80×10^(4)km^(2),仅占当代中、高度适生区面积的53.30%和13.65%。研究发现,刺梨的适生区随着气候变化略增加并有向高纬度地区迁移的趋势,但在四川中部及川渝陕边境的高度适生区显著减少,将来主要分布于贵州省。

贵州高原山地马尾松人工林土壤碳、氮、磷生态化学计量特性

采用空间代替时间的方法,选取贵州中部高原山地8,18,26,36年生4个林龄的马尾松人工林为研究对象,通过测定林下土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量,分析不同发育阶段林分土壤养分变化规律及化学计量比特征。结果表明:马尾松人工林土壤SOC、TN、TP平均值分别为12.24,1.94,0.35g/kg,C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为6.58,38.70和13.65,C∶N∶P的平均值为39∶6∶1,其养分含量总体不高。随土层深度增加,4个林龄土壤SOC、TN含量降低,但C∶N增加,TP、C∶P和N∶P无明显变化规律。随林龄增加,土壤SOC、TN、N∶P先降低后升高,而TP则持续降低;C∶N除在36年生林分中显著降低外,其余各林分均无显著差异;C∶P无明显变化规律。相关分析表明,SOC、TN是调控马尾松人工林土壤生态化学计量比的主要因素。研究结果可为进一步明确贵州高原山地马尾松人工林土壤养分循环特征提供重要参考。

马尾松林下4种灌木植物叶片与土壤生态化学计量特征

【目的】植物-土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及生态化学计量关系反映其土壤养分利用效率及林下光环境对植物的养分限制状况。针对17年生马尾松Pinus massoniana人工林林下4种灌木叶片与土壤全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)养分含量及生态化学计量特征进行研究,探索马尾松林下灌木养分状况,为马尾松林下复层经营提供理论基础和实践参考。【方法】以马尾松林下4种灌木(荚蒾Viburnum dilatatum、檵木Loropia chinense、南烛Vaccinium bracteatum、油茶Camellia oleifera)为研究对象,测定叶片和土壤的TC、TN、TP含量,分析马尾松林下4种灌木植物叶片和土壤TC、TN、TP含量及其化学计量特征以及相关性。【结果】植物叶片TC含量大小顺序表现为南烛>油茶>荚蒾>檵木,叶片N、P表现为荚蒾>檵木>南烛>油茶,TC与TN、TC与TP表现为油茶>南烛>檵木>荚蒾,TN与TP表现为南烛>油茶>檵木>荚蒾。线性拟合表明,植物叶片TC与TN、TP含量及化学计量呈负相关关系,TN与TP呈正相关关系。相关性分析表明,植物叶片与土壤TC、TN、TP含量及计量比无显著关系,表明植物的化学计量特征受植物自身遗传影响较大,同时也反映了4种灌木对林下环境的适应与响应。【结论】植物叶片TC、TN、TP含量对生长有显著影响,更适合作为林下灌木生长变化指标,而土壤TC、TN、TP含量对生长影响不大。

马尾松人工林发育过程中林下灌草群落优势种生态位动态分析

该研究以贵州省孟关林场不同林龄马尾松人工林为研究对象并开展典型样地调查,采用空间代替时间的方法,根据Shannon、Levins公式和Pianka公式分析不同发育阶段林下灌草群落优势种生态位动态特征。结果表明:(1)同一优势种重要值在不同林分中存在差异,8a、18a林分中槲栎重要值分别为50.89%、47.32%,28a林分中铁仔重要值为50.49%,36a林分中菝葜重要值为50.62%,芒萁重要值在各发育阶段始终排第一。(2)槲栎和菝葜生态位宽度占绝对优势,南烛、茅栗随着年龄的递增生态位宽度值增大,芒萁生态位宽度值随林分林龄的增加而递增,边缘鳞盖蕨和野青茅随林分林龄的增加呈先增加后减少的趋势,灌草重要值与生态位宽度不存在绝对的正负关联关系,同一物种在不同时期对环境的适应及资源的利用能力不同。(3)槲栎与菝葜、铁仔与茅栗、乌蕨与边缘鳞盖蕨、野青茅与荩草等物种种对间表现出极强的生态学或生物学特性相似性,生态位宽度值大的物种与其他物种生态位重叠值并不同步。

黔东南3种林型土壤碳氮磷生态化学计量特征

【目的】探究黔东南不同林型土壤碳氮磷生态化学计量特征,为揭示森林土壤养分分布规律及养分管理提供理论依据。【方法】以马尾松林、杉木林和灌丛林3种林型为研究对象,分别采集0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层土壤样品,测定不同土层土壤碳(SOC)、氮(TN)、磷(TP)含量并分析其化学计量比。【结果】3种林型在0~60 cm土层土壤SOC、TN和TP含量的变化范围为10.24~25.72 g/kg、0.49~1.23 g/kg和0.10~0.40 g/kg,整体均表现为灌丛林>马尾松林>杉木林;随土层深度的增加,3种林型土壤SOC、TN和TP含量均呈下降趋势,其中土壤SOC和TN含量在各土层间均存在显著差异(P<0.05,下同)。3种林型在0~60 cm土层土壤C∶N、C∶P和N∶P的变化范围为21.94~30.16、65.72~154.81和2.80~10.55,不同林型土壤C:N表现为杉木林>灌丛林>马尾松林,土壤C∶P和N∶P均表现为马尾松林>杉木林>灌丛林;随土层深度的增加,3种林型的土壤C∶N和C∶P均呈先增后减趋势,其中杉木林土壤C∶P在各土层间存在显著差异,土壤N∶P在马尾松林和杉木林中均呈上升趋势,在灌丛林中呈下降趋势,且均无显著差异(P>0.05,下同)。冗余分析表明,坡度是影响土壤C、N、P化学计量特征的主导因子,解释量达到18.7%,电导率也对其有显著影响,解释量达10.0%,而土壤温度对其影响不显著,解释量为3.1%。【结论】研究区土壤有机质矿化快,C含量高,在养分供应方面受N和P元素限制,坡度是主要限制土壤N和P供给的主要因素。

不同马尾松林下光环境中油茶叶片和光合特征比较及其与主要环境因子的相关性

以光下无遮挡处为对照(光照强度1719μmol·m^(-2)·s^(-1)),对马尾松(Pinus massoniana Lamb.)林缘(光照强度859μmol·m^(-2)·s^(-1))和林内(光照强度181μmol·m^(-2)·s^(-1))10年生油茶(Camellia oleifera Abel)的叶片和光合特征进行研究,对3种林下光环境中气温、空气水汽压亏缺和光合有效辐射的日变化进行比较,并对油茶叶片和光合特征指标与上述3个主要环境因子的相关性进行分析。结果表明:林缘油茶叶片的面积、周长、厚度、比叶面积、气孔密度和叶绿素含量均最高,且基本上显著(P<0.05)高于林内和对照,但气孔面积却显著低于林内和对照。在光合有效辐射为300~1800μmol·m^(-2)·s^(-1)时,林缘油茶叶片的净光合速率也明显高于林内和对照。供试3种林下光环境中,油茶叶片的最大净光合速率、表观量子效率、光饱和点和暗呼吸速率均在林缘最高、在林内最低,而光补偿点则在对照最高、在林内最低,且这5个指标在不同林下光环境间差异显著。从油菜叶片光合参数的日变化看,林内油茶叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率在多数时刻最低,且3种林下光环境中这些指标的日变化趋势各异;3种林下光环境中油茶叶片胞间CO_(2)浓度和气孔限制值在不同时刻无明显规律,且其日变化趋势恰好相反。3种林下光环境中气温、空气水汽压亏缺和光合有效辐射的日变化总体上表现为先升高后降低的趋势。相关性分析结果表明:油茶叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔限制值与3个主要环境因子均呈显著或极显著正相关,其胞间CO_(2)浓度和水分利用效率基本上与3个主要环境因子呈显著或极显著负相关,另外,比叶面积和气孔面积与光合有效辐射呈极显著正相关。综上所述,马尾松林缘油茶的叶片生长较好且光合能力较强。