岷江上游干旱河谷−山地森林交错带土壤碳氮含量及同位素的空间异质性

【目的】探究岷江上游干旱河谷−山地森林交错带土壤碳氮循环的空间异质性及其影响机制,为该地区科学管理提供理论依据。【方法】于岷江上游干旱河谷与山地森林的过渡区选取具有典型代表性的橿子栎(Quercus baronii)灌木林为研究对象,基于拉丁超立方体抽样设计对样地土壤进行取样,采用经典统计学和地统计学相结合的方法分析了样地土壤碳氮含量和碳氮同位素的描述性统计特征、空间异质性、空间相似性及其相关关系。【结果】岷江上游干旱河谷−山地森林交错带橿子栎灌木林土壤δ^(13)C和土壤δ^(15)N分别呈现弱变异和中等程度的空间变异。土壤δ^(13)C和土壤δ^(15)N均呈现正的空间自相关关系,并且土壤δ^(13)C的空间聚集性高于土壤δ^(15)N。土壤δ^(13)C的空间异质性由结构性因素主导,土壤δ^(15)N的空间异质性受结构性因素和随机性因素共同影响。土壤δ^(13)C与土壤δ^(15)N的空间分布具有很强的相似性,并且都与土壤碳氮含量具有较强的空间关联。土壤δ^(13)C与土壤δ^(15)N具有很强的相关关系,并都受到土壤水分、碳氮含量及其比值的直接或间接影响。【结论】岷江上游干旱河谷−山地森林交错带橿子栎灌木林具有不同的土壤碳氮同位素空间变异程度和耦合的碳氮同位素关系。

基于GIS空间技术和MaxEnt模型预测川西松材线虫病入侵风险

【目的】松材线虫在我国主要以松墨天牛和云杉花墨天牛为传播媒介,感染林木后常导致森林毁灭性破坏。预测松材线虫病入侵风险不仅对森林保护与质量提升具有重要参考价值,还关乎我国生态安全与碳中和目标的实现。【方法】本文基于川西理县24个云杉花墨天牛和55个枯死松树(云杉花墨天牛羽化前载体)地理分布点以及20个生物与非生物因子数据,利用GIS分析工具和最大熵模型(MaxEnt)对该县云杉花墨天牛适生区和枯死松树潜在分布区进行预测,并通过MaxEnt软件内建的刀切法剖析影响云杉花墨天牛适生区与松树分布区的主要因子。考虑到松材线虫病发生至少需同时具备传播媒介(云杉花墨天牛)和载体(松树)二要素,将云杉花墨天牛适生区和枯死松树分布区数据进行加权求和,预测松材线虫病发生的潜在分布区,评估其入侵风险。【结果】研究发现MaxEnt模型对云杉花墨天牛适生区和枯死松树分布区的预测工作特征曲线的下面积值分别为0.993和0.969,表明模型的预测结果为优,可用于松材线虫病潜在入侵风险预测。松材线虫病潜在入侵风险评估发现距居民点1.5 km内、年均气温为7.8~10.1℃、最湿季降水量为345~358 mm时松材线虫病潜在发生风险最高。模型预估理县松材线虫病潜在发生高风险区面积为10616 hm^(2),沿道路呈带状分布于各乡镇,占县域针叶林总面积7.1%。【结论】基于GIS空间技术和MaxEnt模型有助于预测川西林区松材线虫病入侵风险。但是,随着经济建设与气候变化,川西松材线虫传播与发生存在较大不确定性,应加强居民点、公路沿线松材线虫及其传播媒介的监测,完善防控应急预案,保障川西林区生态安全。

川西亚高山岷江冷杉原始林物种组成与群落结构特征

【目的】研究青藏高原东缘林线附近的亚高山暗针叶林物种共存与生物多样性维持机制,为气候变化背景下川西亚高山森林生态系统的保护与管理和区域天然林保护与修复提供科学依据。【方法】于青藏高原东缘林线附近选取在亚高山暗针叶林中具有典型代表性的岷江冷杉(Abies fargesii var.faxoniana)林为研究对象,按照美国史密森热带森林研究中心(CTFS)的建设标准,在四川省黑水县的四川雅克夏国家森林公园建立1块面积1 hm^(2)(100 m×100 m)的岷江冷杉原始林动态监测样地。对样地内胸径(DBH)≥1 cm的所有木本植物进行了调查和统计,分析其物种组成、区系成分、物种优势度、垂直和径级结构以及群落稳定性。【结果】样地内DBH≥1 cm的木本植物存活个体有3325株,隶属于7科9属11种。温带区系成分的科和属分别占总科数和总属数的57.143%和88.889%,温带区系特征明显。重要值>1%的木本植物有7种,占木本植物总物种数的63.636%,其重要值之和为99.570%。重要值排名前3的物种分别为岷江冷杉、黄毛杜鹃(Rhododendron rufum)和陕甘花楸(Sorbus koehneana),3者的重要值之和达到了87.635%。样地中植物群落垂直结构分层明显,岷江冷杉占据林冠层并在亚林层、下木层和灌木层均有分布。样地内全体木本植物个体平均胸径为7.877 cm,所有木本植物径级分布(DBH≥1 cm)呈明显的倒“J”形,小径级个体较多,群落更新良好。物种数和取样面积存在极显著的幂函数关系,当样方面积超过0.8 hm^(2)时,曲线斜率趋于稳定,物种数随取样面积的增加而缓慢增加。本样地基本符合Raunkiaer频度分级定律且E级频度远高于E级标准频度,群落稳定性较高。【结论】川西亚高山岷江冷杉原始林动态监测样地木本植物区系构成以温带成分为主,前3优势种分别为岷江冷杉、黄毛杜鹃和陕甘花楸,群落垂直结构分层明显,岷江冷杉占据林冠层并在亚林层、下木层和灌木层均有分布,群落更新良好且群落稳定性较高。

尖峰岭热带山地雨林林冠层乔木某些功能性状的系统发育信号、关联性及其演化模式

热带雨林林冠层具有丰富的物种、功能和系统发育(谱系)多样性,能够显著影响生态系统生物地球化学循环,调节大气水热平衡,缓解气候变化与人为干扰的负面作用。因此热带雨林林冠层功能和谱系生态学研究是目前群落生态学研究的热点之一。选取海南尖峰岭热带山地雨林3个1 hm2样地的林冠层为研究对象,利用样地林冠树种清查数据基于APG III系统发育结构重建样地林冠层系统发育树。利用Blomber's K对和Pagel'sλ指标结合系统发育独立性比较法对组成林冠层乔木树种的结构、化学计量和水力学功能性状(11个性状)的系统发育信号、关联性和演化模式进行研究,以探讨物种亲缘关系对尖峰岭热带山地雨林林冠层多维功能性状关联性及其动态演化的影响。结果表明,有8个功能性状(叶面积、叶厚度和潜在最大高度除外)具有显著的系统发育信号(通过P<0.05的显著性检验),Blomber's K值和Pagel'sλ值分别介于0.202—0.392和0.277—0.847之间,表明尖峰岭热带山地雨林林冠层功能性状普遍存在系统发育保守性。在系统发育背景下,林冠层乔木树种结构、化学和水力学功能性状在物种水平普遍存在显著关联性(P<0.05),表现出趋同或趋异进化;而且林冠层乔木随物种分化其功能性状分化模式大致呈水平"漏斗"状,姐妹类群功能性状间差异性在物种分化早期(大约1亿2千万年前至6000万年前)明显小于其在中后期(大约6000万年前至今)的差异性,导致了林冠层性状空间在中后期迅速膨大。然而林冠层主要功能性状在系统发育树内部每一节点上姊妹类群分化产生的系统发育独立性比较值绝大部分与零模型随机模拟值并无显著性差异。了解系统发育背景下林冠层功能性状的权衡关系及其随物种演化的分化模式与时间动态为进一步探究热带雨林林冠生态系统功能发挥奠定基础。

川西亚高山不同森林恢复方式对土壤团聚体稳定性的影响

【目的】研究川西亚高山不同森林恢复方式对土壤团聚体稳定性的影响,为退化森林的适应性恢复和可持续经营提供科学依据。【方法】选取川西亚高山不同恢复方式下的3种森林类型,即岷江冷杉−红桦次生林(自然恢复,SF)、云杉阔叶混交林(人工种植后自然恢复,MF)和云杉人工林(人工恢复,PF),采用干筛法测定了6个粒级(>5、2~5、1~2、0.5~1、0.25~0.5和<0.25 mm)土壤团聚体的分布特征,计算平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、大于0.25 mm团聚体含量(R>0.25)和土壤可蚀性因子(K)等团聚体稳定性参数,探究不同森林恢复方式对土壤团聚体稳定性的影响。【结果】研究发现,SF和MF的团聚体分布以>2 mm团聚体为优势粒级,而PF的团聚体在各粒级分布较均匀。不同恢复方式对土壤团聚体稳定性参数(MWD、R>0.25、K)影响差异显著(P<0.05),其中SF和MF的土壤MWD和R>0.25均高于PF,而土壤可蚀性因子K低于PF。不同恢复方式的土壤团聚体稳定性与土壤有机碳、全氮含量和碳氮比及细根周转率显著相关,且细根周转率能解释超30%的土壤团聚体稳定性变异,说明森林恢复方式对土壤团聚体稳定性的影响与土壤有机质的周转过程密切相关。【结论】主要受不同森林的细根周转差异对土壤有机碳输入的影响,自然恢复形成的混交林较人工种植的针叶纯林更有利于土壤团聚体的稳定。因此,在川西亚高山地区退化森林恢复中,宜采用自然恢复或营建混交林的方式,有利于土壤结构的稳定。

三峡水库巫山-秭归段典型消落带植被空间分异研究

消落带植被是三峡水库生态系统的重要组成部分,对于确保水库安全和库岸社会经济发展起着重要作用。消落带植被的空间分布及优势植物组成是消落带治理植物材料选择的重要依据。本研究基于三峡水库干流巫山—秭归段典型消落带的植被调查,研究消落带植被的物种多样性、植物生活型、优势植物的空间分布特征及其变化规律。结果表明:随着海拔的下降,消落带植被的物种多样性减少;1年生草本植物在群落中所占比例增加,多年生草本植物所占比例因地而异(巫山消落带为增加,秭归消落带为减少),木本植物所占比例减少。淹水较深区段消落带植被的优势植物主要是莎草科的莎草和禾本科的狗牙根、毛马唐、狗尾草及菊科的鬼针草等;淹水较浅区段的优势植物种类有所增加,但处于优势的仍然是莎草科、禾本科和菊科植物。能够在淹水区段存活的植物大多具有发达的通气组织、特殊的繁殖特性及对淹水和干旱环境有较强的适应能力。

中国特有濒危植物崖柏扦插繁殖研究

在重庆市城口县咸宜乡苗圃和中国林科院温室开展崖柏扦插繁殖试验,研究采穗母树年龄、不同激素种类及其组合、激素浓度、扦插基质、物理促根等不同处理方式下崖柏扦插生根效应。结果表明:(1)在咸宜乡苗圃,采用自动喷雾设施,以蛭石-泥炭土-珍珠岩(1∶1∶1)为扦插基质,用3种激素和清水处理崖柏幼树1年生枝条,扦插后160 d的生根率为74.76%96.70%,不同处理组合生根效应具有显著差异,2 000 mg.L-1IBA>清水对照(CK)>1 000 mg.L-1IBA>1 000 mg.L-1IBA+500 mg.L-1 NAA;(2)在林科院温室用2种激素和清水处理崖柏幼树1年生枝条,扦插于蛭石-泥炭土-珍珠岩(1∶1∶1)的基质,搭塑料拱棚,扦插后120 d的生根率远低于咸宜乡苗圃,为25.93%45.37%,激素处理后的枝条与对照差异显著,1 000 mg.L-1IBA+50 mg.L-1NAA=2 000 mg.L-1IBA>清水对照(CK);(3)在咸宜乡苗圃用不同激素和物理促生根方法组成的27种组合处理的成年崖柏枝条,最高生根率仅为20.83%。生根率超过10%的处理组合是:清水处理,泥炭土:蛭石:珍珠岩(1∶1∶1);1 000 mg.L-1IBA+500 mg.L-1NAA,泥炭土∶珍珠岩(2∶1);1 000 mg.L-1IBA,泥炭土∶蛭石∶珍珠岩(1∶1∶1),流水冲洗。

世界级极危物种——崖柏的球果和种子性状研究

崖柏（Thuja sutchuenensis Franch．）为中国特有、世界级极度濒危物种。天然分布在大巴山山脉重庆市的城1：7县和开县山区。由于分布区域狭窄，种群数量有限，亟待进行拯救繁育。球果和种子是物种繁殖系统的重要特征。研究不同采种期崖柏的球果和种子性状，不仅可丰富崖柏球果和种子生物学知识，而且还可为崖柏适宜采种期的确定和种子繁殖提供科学依据。本研究在崖柏结实丰年，区分不同采种期（8月28日、9月20日、10月25日）采集崖柏球果，并分期测定和比较不同采种期崖柏球果、种鳞、种子的形态特征，种子生活力、发芽率、千粒质量等种子质量特征，结果表明：10月25日与8月28日和9月29日的球果及种子特征比较，除种鳞数量外，其它各项测定指标均存在显著差异（P〈0．05）。10月25日采集的崖柏球果平均长8．34mm，宽4．54mm。单果出种量4．5个，种鳞5对，顶部和基部种鳞发育不全，中间的第2对和第3对种鳞长4．89mm，宽3．15mm，长宽比1．59。每片种鳞腹部着生种子1～2粒，种子长3．25mm，宽1．13mm，厚0．96mm；种翅长4．04mm，宽0．39mm。种子千粒质量1．4962g。在光照培养箱（温度25℃，相对湿度75％，光照强度2000lx，日持续光照8h）中萌芽培养，从第7天开始种子萌发，第18天基本结束，发芽率24％，发芽指数2．19。采用四唑法（TTC）测定的种子生活力为29．25％。没有生活力的种子大多是胚发育不全或空粒种子。8月28日和9月20日采收的种子不具萌芽能力。崖柏的种子成熟期在10月下旬左右。

珍稀濒危树种峨眉含笑种群结构与动态特征

珍稀濒危植物峨眉含笑是中国特有树种,国家二级重点保护野生植物。为摸清其种群生存现状,了解其种群结构、动态及空间分布格局,首次对分布于中国四川省峨眉山、沐川县国有林场和平武县宽坝林场3个现存地点的峨眉含笑天然种群进行野外调查。依据空间代替时间理论和匀滑技术,建立各种群的年龄结构和静态生命表、绘制种群存活曲线、死亡率曲线和损失度曲线等阐明其种群结构特征,通过种群动态量化分析方法量化种群结构动态变化规律,并基于种群空间格局分析的多种方法分析各种群的空间分布特征。结果表明:峨眉和平武种群属于增长型,沐川种群属于衰退型;峨眉和沐川种群的存活曲线为Deevey-Ⅲ型,平武种群的存活曲线为Deevey-Ⅱ型。同一种群死亡率曲线和损失度曲线的变化趋势一致。平武种群密度最大,但小树的死亡率最高;沐川种群密度最低,幼苗严重不足,幼树、小树缺乏,中树死亡率最高,种群存在衰退的风险。峨眉种群密度介于沐川和平武之间,但幼苗、幼树的死亡率最高。因此,需针对不同分布点的种群,采取不同的保护措施。建议对峨眉种群进行人工育苗,获得该种群的实生幼苗,待幼苗长成小树后将小树移植回该种群;对沐川种群,宜采用人工优化生境及人工辅助育苗相结合的措施,促进种群更新;对平武种群应制订适宜的保护栖息地的有力措施,并呼吁当地相关部门及村民加强对该树种的保护。

四川省森林火灾与气象因子的关系

【目的】研究四川省近30年森林火灾重灾区火灾发生与气象因子的关系。【方法】对四川省21个地区的森林火灾发生情况进行统计分析,将其划分为重度火灾、中度火灾和轻度火灾3个火灾区域;基于1979-2008年的森林火灾数据和气象数据,通过相关性分析、主成分分析、回归分析,探讨重灾区火灾发生与各气象因子的关系。【结果】四川的森林火灾主要集中在凉山州、攀枝花市和甘孜州,其年均火灾面积分别为2 866.99,1 141.84和1 129.00hm2,发生火灾次数占到全省的61.6%,火灾面积占到全省的92.4%;在火灾重灾区,风速、日照时数、降水量与林火的发生呈显著相关;各个地区森林火灾的发生都有各自的主导气象因子,并且随时间的发展随机变化,在某些年份火灾的发生可能是某些极端气候所导致。【结论】四川省森林火灾的发生总体上随时间推移呈现下降的趋势,重灾区森林火灾与风速、日照时数、降水量呈显著线性相关。

干旱和复水对崖柏光合特性及水分利用效率的影响

以4年生崖柏(Thuja sutchuenensis Franch.)盆栽实生苗为材料,试验干旱和复水对崖柏光合特性及水分利用效率的影响。结果显示,在自然干旱处理过程中,叶片相对含水量(LRWC)在土壤相对含水量(SRWC)降至30%之后开始出现下降;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、光饱和点(LSP)和最大光合速率(Pmax)随着土壤可利用水分的减少而逐渐降低;而表观量子效率(Q)、表观量子需要量(1/Q)及光补偿点(LCP)未发生明显变化;水分利用效率(WUE)则随着SRWC的下降而逐渐提高。在停止浇水50 d后(SRWC下降约95%),叶片萎蔫,净光合速率接近零,复水后3 d,净光合速率(Pn)恢复至对照的88.59%,WUE降至对照的88.63%。通过干旱-复水一系列生理指标的变化分析认为,崖柏为干旱避免型植物。

北京山区主要针叶林可燃物空间连续性研究——可燃物水平连续性与树冠火蔓延

以北京市山区主要针叶林(侧柏林和油松林)为研究对象,通过对林分树冠可燃物的负荷量、结构、理化性质及火行为特征进行分析,建立了树冠可燃物水平连续性指数D和评估等级,并对侧柏林和油松林的可燃物水平连续性进行评估与分析。研究结果显示:可燃物负荷量对火蔓延速度的影响显著,随可燃物负荷量增大,火蔓延速度增加,增加幅度受到可燃物紧密度的影响;风速对火蔓延速度的影响十分明显,对可燃物水平连续性的影响程度大于坡度;相同风速下,油松林树冠火的蔓延速度大于侧柏林;侧柏林D的平均值为1.470(高度连续),油松林D的平均值为0.933(中度连续),侧柏林树冠火蔓延的危险性大于油松林,一旦发生火灾,侧柏林比油松林更容易形成大面积高强度树冠火;D的主要影响因素是针叶树种树冠负荷量及其空间分布,以及风速和坡度及其协同作用。

川西米亚罗亚高山暗针叶林岷江冷杉和糙皮桦空间格局及其关联性分析

基于2019年9月完成的川西米亚罗亚高山暗针叶林9.6 hm^(2)动态样地的调查数据,分析了主要优势种岷江冷杉(Abies fargesii var.faxoniana)与糙皮桦(Betula utilis)的径级结构,并运用O-ring统计中的成对相关函数g(r)和g_(12)(r),研究了两个优势种的空间格局及其种内、种间的关联性。结果表明:岷江冷杉与糙皮桦径级分布连续,均呈倒“J”型。岷江冷杉与糙皮桦的不同径级个体主要呈现由聚集分布向随机分布发展的趋势。岷江冷杉的小树对幼树、中树对幼树、中树对小树以及大树对中树的种内相关性在所有空间尺度上均为显著正相关(P<0.05),而相同径级糙皮桦的种内相关性则表现为由显著正相关(P<0.05)逐渐向无显著相关(P>0.05)变化。随着空间尺度的增大,岷江冷杉的大树对幼树、大树和小树由无显著相关(P>0.05)逐渐向显著正相关(P<0.05)变化,糙皮桦的大树对幼树由显著负相关(P<0.05)逐渐向无显著相关(P>0.05)变化。岷江冷杉大树对糙皮桦所有径级个体的种间相关性主要呈现由为显著负相关(P<0.05)逐渐向无显著相关(P>0.05)变化,糙皮桦大径级个体对所有径级的岷江冷杉主要呈现出显著负相关(P<0.05)。岷江冷杉和糙皮桦的空间格局及其关联性随径级、空间尺度的不同而变化。

保定市8种乔灌木开花始期对气候变化响应的积分回归分析

基于1986—2011年保定市气象和物候观测资料,运用积分回归法研究常见的8种乔灌木开花始期对气候变化的响应,并建立开花始期积分回归预测模型。结果显示：保定市8种乔灌木的开花始期受气温、降水量和日照等3种气候要素的共同影响,但各气候要素影响作用的大小不同,总体表现为气温〉降水〉日照。不同气候要素对各树种开花始期的影响方式、＂驱动＂力度与时俱变。在开花始期前几个月,各气候要素对物候影响的正负效应同时出现;除榆树和栆外,其他6个树种开花始期前几天的气温对开花始期的影响均为负效应。利用积分回归法建立的多变量预测模型具有较高的精度。对开花始期模拟的结果显示,当3月中旬气温改变1℃,降水量改变1 mm,日照时长改变1 h,8种乔灌木开花始期将改变约0.1~1.6 d。

崖柏幼苗光合作用与叶绿素荧光参数对自然降温的响应

以从原生地(30°43′N,108°50′E,海拔1 585.2m)迁入中国林科院(39°57′N,116°17′E,海拔57.5m)的崖柏幼苗为对象,研究其叶片形态、光合作用和叶绿素荧光参数对迁入地秋冬季节性自然降温的响应。结果表明:在迁入地持续低温降到日均温-7.77℃,最低温度-13.96℃时,大部分崖柏幼苗叶片卷曲,出现明显地冻害症状;在叶片受害症状出现之前,随着温度的不断下降,叶片的净光合速率(Pn)、最大光合速率(Pmax)、表观量子效率(Ф)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、叶绿素含量、PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ有效光量子产量(Fv′/Fm′)、光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)等均呈下降变化趋势。胞间CO2浓度(Ci)总体呈现增加趋势,暗呼吸速率(Rd)逐渐增强。当持续低温降至日平均气温-6.40℃,日最低气温-10.46℃时,崖柏幼苗的净光合值接近于0。光合机构受损是崖柏幼苗在迁入地秋冬季节性自然降温过程中光合能力下降的主要原因。

川西亚高山暗针叶林土壤温度和水分动态及其与气象因子的关系

暗针叶林是川西亚高山林区的主要森林类型,但目前亚高山暗针叶林气象因子与土壤温度、水分的相关性及其对土壤温度、水分的影响程度尚不清晰。本文运用Pearson相关分析和随机森林模型,分析了2019年川西亚高山暗针叶林土壤温度和体积含水量的动态变化特征及其与气象因子的关系,探讨了气象因子对土壤温度、土壤体积含水量的影响大小。结果表明:(1)5、20和40 cm深度处的土壤平均温度分别为3.97℃、3.82℃和3.80℃,土壤平均体积含水量分别为18.74%、25.08%和12.82%。三个深度处的土壤月平均温度均为1月最低、8月最高,而土壤月平均体积含水量的变化趋势则随深度而不同。(2)在气象因子风速风向、空气温湿度、太阳辐射、光合有效辐射、大气压、降雨量、饱和水汽压差中,除土壤温度与降雨量、土壤体积含水量与风向无显著性相关性(P>0.05)外,三个深度处的土壤温度、体积含水量与其他气象因子均显著相关(P<0.05)。(3)依据随机森林模型的增长均方误差大小,极显著影响5、40 cm深度处土壤温度和三个深度处土壤体积含水量的前四个气象因子均为空气温度、风速、空气相对湿度、大气压(P<0.01),而空气温度、空气相对湿度、风速、大气压则排在极显著影响20 cm深度处土壤温度的前四位(P<0.01)。研究结果可为认识亚高山暗针叶林小气候特征及其对未来环境变化的响应提供参考。

川西亚高山暗针叶林及其采伐次生林林下分层谱系结构

【目的】研究川西亚高山不同演替阶段森林群落的林下乔灌草层次谱系结构及对其驱动的生态学过程,为川西林区森林生物多样性保护与生态系统修复提供理论依据。【方法】利用川西亚高山原始暗针叶林(以下简称原始林)及其在1950—1969年和1970—1989年采伐后形成的天然次生林(以下简称次生林)的林下(不包括主林层,因其树种组成相对单一)乔灌草群落生态学调查资料,基于APGⅢ谱系框架,构建不同演替阶段森林群落的乔灌草系统发育树,选用广泛使用的谱系多样性指数——净亲缘指数(NRI)和最近类群指数(NTI),量化和评估不同演替阶段林型的乔灌草分层谱系结构及对其驱动的生态学过程。【结果】原始林亚林层物种组成谱系离散(NRI<0;NTI<0),即共存物种亲缘相疏,而原始林其他层次(草本层、灌木层与小乔木层)物种组成倾向于谱系聚集(NRI>0;NTI>0),即共存物种亲缘相近;2个不同采伐年代形成的次生林的草本层和亚林层的谱系结构呈现出林型间相似但层次间相反的模式(草本层:谱系离散;亚林层:谱系聚集),灌木层和小乔木层则表现为层间相似但林型间相反的模式(1950—1969年:谱系聚集;1970—1989年代:谱系离散);不同演替阶段森林群落的林下乔灌草NRI与NTI均极显著正相关(0.698≤R2≤0.769,P<0.001);不同演替阶段森林群落的林下乔灌草分层谱系结构(NRI与NTI)与物种多样性(香侬多样性指数H′)的关联分析绝大部分未通过显著性检验,但林下乔灌草谱系结构与H′的局部多项式回归分析发现,原始林和1970—1989年采伐后次生林中的H′与NRI、H′与NTI的相关变化趋势表现出相似的波峰-波谷变化模式。【结论】川西亚高山原始暗针叶林及其采伐次生林的林下乔灌草层次谱系结构在层次间和林型间存在差异性。环境过滤是驱动原始林中草本层、灌木层和小乔木层物种谱系组成的主要生态学过程,竞争互斥则塑造亚林层中的物种谱系组成。次生林的林下乔灌草层次谱系结构及对其驱动的生态学过程大致与原始林相反,表现为环境过滤主导亚林层的谱系结构,竞争互斥主导草本层的谱系结构。川西亚高山不同演替阶段森林群落的林下乔灌草层次谱系多样性与物种多样性相互独立。

川西米亚罗亚高山暗针叶林土壤pH和养分空间异质性分析

【目的】对川西米亚罗亚高山暗针叶林土壤pH和养分空间异质性进行研究,可为深入了解川西亚高山林区土壤质量以及区域生态恢复提供科学依据。【方法】依托在四川米亚罗省级自然保护区建立的亚高山暗针叶林9.6 hm2(400 m×240 m)动态样地,采用野外布点采样、实验室测定、经典统计学、地统计学分析相结合的方法,分析了动态样地表层0~10 cm土壤pH和养分的空间异质性。【结果】(1)亚高山暗针叶林动态样地的土壤pH均值为4.85;有机碳、全氮、全磷、全钾含量均值分别为50.05、3.40、0.53、24.97 g/kg,土壤铵态氮、硝态氮、有效磷含量均值分别为11.44、2.24、8.12 mg/kg;(2)p H低值主要分布在动态样地西侧,有机碳、全氮、全磷、铵态氮高值主要分布在动态样地东侧,全钾高值主要呈南北走向的条带状分布,硝态氮和铵态氮的分布则呈斑块状;(3)土壤pH和养分的变异系数在11%~86%之间,其中pH的变异系数为11%,硝态氮和有效磷的变异系数均为86%。土壤pH和养分的块基比值范围为0.11~0.50,硝态氮和有效磷表现出强烈的空间自相关性,其他土壤性质呈现中等程度的空间自相关性;(4)除pH与全氮和全钾、有机碳与铵态氮、全氮与有效磷、全磷与全钾和硝态氮、全磷与有效磷外,其余21对土壤性质之间的偏相关系数均达到显著(P<0.05)或极显著水平(P<0.01)。【结论】川西米亚罗亚高山暗针叶林土壤呈酸性,各土壤养分含量富集程度较高。土壤性质的空间分布表现出明显的空间自相关特征。土壤性质之间具有较为普遍的相互联系,土壤有机碳在本文研究的8个土壤性质的综合变异中最具有代表性。

川西米亚罗亚高山原始暗针叶林土壤微量元素的空间变异性分析

[目的]探究川西米亚罗亚高山原始暗针叶林土壤微量元素的空间异质性,为评价川西亚高山林区土壤质量、保护区域生态环境和研究生物多样性维持机制提供科学依据。[方法]在四川米亚罗省级自然保护区亚高山原始暗针叶林9.6 hm2(400 m×240 m)动态样地,采用野外布点采样、实验室测定、经典统计学和地统计学分析相结合的方法,分析动态样地表层0~10 cm土壤微量元素铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)的空间异质性及其与土壤pH、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)之间的相关性。[结果](1)米亚罗亚高山原始暗针叶林动态样地的土壤Fe含量均值为17.22 g·kg^(-1),Mn、Cu、Zn含量均值分别为423.09、4.33、47.91 mg·kg^(-1);(2)土壤Fe、Mn、Cu、Zn含量的高值主要呈斑块状分布在动态样地东侧高海拔区域,土壤Zn的空间分布较简单,连续性较强;(3)土壤微量元素含量的变异系数为29.76%~63.84%,其中,Fe含量的变异系数为29.76%,Mn含量的变异系数为63.84%。土壤微量元素含量的块基比值范围为0.08~0.50,土壤Mn、Cu呈现强烈的空间自相关性,土壤Fe、Zn呈现中等程度的空间自相关性;(4)除了土壤Cu与pH、土壤Zn与SOC、土壤Zn与TK之间的相关性不显著(P>0.05)外,其它17对土壤性质之间均呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关。[结论]川西米亚罗亚高山原始暗针叶林土壤微量元素Fe、Mn含量丰富,Cu、Zn含量较低。土壤微量元素Fe、Mn、Cu、Zn的空间分布表现出明显的空间自相关特征。土壤微量元素Fe、Mn、Cu、Zn与土壤pH、SOC、TN、TP、TK之间呈较为普遍的显著相关。

生态系统多功能性驱动因子及机制研究进展

近年来,生态系统多功能性(ecosystem multifunctionality)成为生态学研究的热点问题,开展生态系统多功能性与生物和非生物因子的研究有助于更深入地理解生态系统多功能性形成机制。通过回溯生态系统多功能性的研究历程,总结了3个不同维度水平的生物多样性,即物种多样性、功能多样性、系统发育多样性,尤其是植物功能多样性与生态系统多功能性的研究进展;分析了全球变化背景下,生态系统多功能性对土地利用变化、降水、氮沉降、温度升高的响应机制。最后提出了未来生态系统多功能性研究需重点关注的领域:1)生态系统多功能性的功能指标选择和计算方法;2)不同维度水平的生物多样性对生态系统多功能性的影响机制;3)生态系统多功能性对植物地上−地下功能多样性的响应;4)土壤微生物多样性对生态系统多功能性的影响;5)全球变化多因子及交互作用对生态系统多功能性的影响。为更深入认识生态系统多功能性及其维持机制、优化生态系统功能、保障其稳定性和可持续性提供科学参考。