海岛大径级树木健康评价指标体系构建——以上海大金山岛为例

大径级树木是维持森林群落结构稳定性的主体。海岛由于特殊的生物地理环境蕴育着数量可观的大径级树木。本文以上海大金山岛168株大径级树木为对象,调查了影响树木生长的生物和非生物因素,根据敏感性分析筛选出12个反映海岛大径级树木健康的关键指标;利用层次分析法构建了海岛大径级树木健康评价指标体系,并评价每株个体的健康程度。结果显示:(1)大金山岛大径级树木中,25株为古树,37株为古树后续资源。朴树(Celtis sinensis Pers.)、桑(Morus alba L.)、麻栎(Quercus acutissima Carr.)和乌桕(Triadica sebifera(L.)Small)是上海市现存的最大古树;山合欢(Albizia julibrissin Durazz.)、野鸦椿(Euscaphis japonica(Thunb.ex Roem.et Schult.)Kanitz)、红楠(Machilus thunbergii Siebold et Zucc.)、鸡桑(Morus australisPoir.)、豆梨(Pyrus calleryanaDecne.)、柃木(Eurya nitidaKorth.)、青冈(Cyclobalanopsis glauca(Thunb.)Oerst.)是未纳入上海市古树名录中的最大古树。(2)指标体系中,准则层权重大小为生物因素>立木状况>生长环境;指标层中叶片病害程度、攀援藤本盖度、树干病害程度、邻体空间挤压程度和枯枝比权重较大,各占约10%。(3)54%的大径级树木存在不同程度的健康问题。豆梨、楝(Melia azedarach L.)、丝棉木(Euonymus maackii Rupr.)、构树(Broussonetia papyrifera(L.)L’Hér.ex Vent.)、白檀(Symplocos paniculata(Thunb.)Miq.)、野鸦椿、黄檀(Dalbergia hupeana Hance)和算盘子(Glochidion puberum(L.)Hutch.)的健康状况相对较差。

2008-2018年天童常绿阔叶林不同演替阶段凋落物月和年回收量数据集

凋落物生产是森林生态系统物质循环的重要组成部分,在维持森林土壤肥力、促进生态系统养分循环中起着重要作用。凋落物生产量也是衡量森林生产力等生态系统功能和碳平衡的重要指标。本数据集采自浙江天童森林生态系统国家野外科学观测研究站木荷林辅助观测场和栲树林综合观测场。上述两样地群落演替类型分属于常绿阔叶林演替中后期和顶级阶段。每个观测样地投影面积50 m×50 m,样地内各设27个0.5 m2凋落物框,分凋落物组分(枯枝、枯叶、花(果实)、树皮和杂物)进行收集和统计。数据集包含了两个样地2008–2018年凋落物各组分及总量的月和年回收量,已经过原始纸质记录比对、同期数据动态趋势比较等数据质量控制和评估。本数据集可以为理解常绿阔叶林演替进程中生态系统结构与功能的变化提供基础信息,也能为研究区域气候变化对森林生态系统的影响和常绿阔叶林分布区碳平衡评价提供数据支撑。

上海大金山岛植被功能组成对草本植物、土壤动物和细菌多样性的影响

揭示植物群落对土壤动物和微生物多样性的上行调控效应有助于理解不同营养级生物多样性的维持机制。以往的研究主要集中在植物物种多样性对土壤动物和微生物多样性的影响,而关于植被功能组成自下而上的影响研究较少。以上海大金山岛13个植物群落为对象,在分析落叶木本植物占比与树木和草本物种多样性,以及土壤动物和细菌多样性的关系基础上,利用结构方程模型区分了落叶木本植物占比对土壤动物和细菌多样性的直接与间接影响效应。结果显示:落叶木本植物占比不仅分别对草本物种多样性和土壤动物多样性分别产生直接正效应和负效应(P<0.01;P<0.05),也会通过草本物种的级联效应间接的降低地下土壤细菌多样性(P<0.10)。然而,木本植物多样性仅与草本物种多样性显著正关联(P<0.10),与土壤动物和细菌多样性无显著关联(P>0.10)。该研究结果表明,相较于木本植物多样性,落叶植物占比在中亚热带北缘森林生态系统不同营养级生物多样性维持格局中扮演着更为重要的角色。

浙江天童常绿阔叶林、常绿针叶林与落叶阔叶林的C:N:P化学计量特征

以浙江天童常绿阔叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林为对象,通过对叶片和凋落物C:N:P比率与N、P重吸收的研究,揭示3种植被类型N、P养分限制和N、P重吸收的内在联系。结果显示:1)叶片C:N:P在常绿阔叶林为758:18:1,在常绿针叶林为678:14:1,在落叶阔叶林为338:11:1;凋落物C:N:P在常绿阔叶林为777:13:1,常绿针叶林为691:14:1,落叶阔叶林为567:14:1;2)常绿阔叶林和常绿针叶林叶片与凋落物C:N均显著高于落叶阔叶林;叶片C:P在常绿阔叶林最高,常绿针叶林中等,落叶阔叶林最低,常绿阔叶林和常绿针叶林凋落物C:P显著高于落叶阔叶林;叶片N:P比也是常绿阔叶林最高、常绿针叶林次之,落叶阔叶林最低,但常绿阔叶林凋落物N:P最低;3)植被叶片N、P含量间(N为x,P为y)的II类线性回归斜率显著大于1(p<0.05),表明叶片P含量的增加可显著提高叶片N含量;凋落物N、P含量的回归斜率约等于1,反映了凋落物中单位P含量与单位N含量间的等速损耗关系;4)常绿阔叶林N重吸收率显著高于常绿针叶林与落叶阔叶林,落叶阔叶林P重吸收率显著高于常绿阔叶林和常绿针叶林。虽然植被的N:P指示常绿阔叶林受P限制,落叶阔叶林受N限制,常绿针叶林受N、P的共同限制,但是N、P重吸收研究结果表明:受N素限制的常绿阔叶林具有高的N重吸收率,受P限制的落叶阔叶林并不具有高的P重吸收率。可见,较高的N、P养分转移率可能不是植物对N、P养分胁迫的一种重要适应机制,是物种固有的特征。

天童常绿阔叶林演替系列植物群落的N:P化学计量特征

土壤氮磷养分对植物生长的限制性可通过植被的N:P化学计量特征来反映。该研究以常绿阔叶林演替系列为对象,将N:P作为诊断指标,揭示常绿阔叶林次生演替过程中植物群落的N:P化学计量特征和养分限制作用。结果显示:1)物种水平的N:P大小不一,但演替系列总体的变化特征表现出了较高的一致性。2)在群落水平上,次生演替初期的灌草丛N:P极小(7.38),远远低于14,当演替进入灌丛阶段,N:P显著增高到19.96,在进入演替中期的针叶林(14.29)和针阔混交林(14.21)时,N:P显著下降到14～16之间,演替中后期的木荷(Schimasuperba)群落(18.77)和栲树(Castanopsisfargesii)群落(20.13)的N:P发生了显著的升高过程。根据以往对N:P临界值的确定,可以认为,常绿阔叶林次生演替初期的植物群落生产力主要受到氮素的限制作用;演替中期的针叶林和针阔混交林主要受氮磷的共同限制,但以氮素的限制作用更为强烈;演替中后期植物群落主要受到土壤磷素的限制作用。

天童常绿阔叶林不同退化群落的凋落物特征及与土壤养分动态的关系

该研究以浙江天童常绿阔叶林及退化群落的凋落物特征为内容,探讨了养分归还和土壤养分动态之间的联系。结果显示:1)常绿阔叶林退化显著降低了凋落物的年凋落量,从成熟常绿阔叶林的13.03Mg.hm-2下降到灌丛的6.38Mg.hm-2。2)凋落物氮含量在成熟群落至灌丛阶段下降显著,而磷含量无明显递减规律;氮磷归还量均随常绿阔叶林退化显著下降。3)凋落物特征(年均值)与土壤养分的相关分析表明,土壤氮磷含量与凋落物凋落量间呈显著线性正相关;土壤氮含量与凋落物氮含量间无显著线性关系,而与氮归还量呈显著线性正相关(p<0.05);土壤总磷含量与凋落物磷含量和磷归还量间均呈显著线性正相关(磷含量:p<0.01;磷归还量:p<0.001);土壤无机氮含量与凋落物各特征间无显著相关关系;土壤氮素硝化速率与凋落物凋落量和氮归还量间呈显著线性正相关(凋落物凋落量:p<0.01;氮归还量:p<0.005),而与凋落物氮含量无显著线性关系,与之相比,土壤氮素矿化速率与凋落物特征间均不存在显著线性关系。可以认为,在常绿阔叶林退化过程中,由于不同植物在养分归还特征上的差异,导致了养分归还量的下降,从而使土壤养分库的物质来源减少,但是,群落结构简化而导致的非生物要素的改变,对控制土壤生物过程发挥着更大的作用。

浙江天童雨雪冰冻灾后林木机械受损与相关功能性状的关联

为探讨冰冻雨雪灾后林木机械受损与功能性状间的联系,调查了浙江天童盘山8种人工林的灾后受损状况,并对主要常绿林木的抗雨雪冰冻功能性状进行了测定,结果显示:①柳杉Cryptomeria fortunei受损指数最大(0.54),木荷Schima superba次之(0.45),金钱松Pseudolarix kaempferi最低;木荷和红楠Machilus thunbergii幼树在纯林中的受损指数大于混交林。②几种常绿阔叶林木的抗机械损伤功能性状表现各异:叶面积和比叶面积最大的是木荷,其次是红楠,最小的是小叶青冈Cyclobalanopsis myrsinaefolia;树枝干物质质量分数和树枝密度的表现格局相反,即小叶青冈最高,木荷最低,红楠中等。③受损指数与叶面积和比叶面积间显著正相关(P<0.05),与枝条干质量和枝条密度间显著负相关(P<0.05)。常见常绿林木抗雨雪冰冻功能性状与林木受损指数间具有重要关联。

浙江天童生态公益林养分循环生态服务价值评估

为完善生态服务价值定量评价方法,并推动绿色国民生产总值(GDP)纳入国民经济核算体系,分析了浙江天童生态公益林氮磷养分的储存和流通特征,并对其生态服务价值进行了计算。结果表明:区域尺度上,分布面积是主要决定因素,木荷Schima superba林和木荷-米槠Castanopsis carlesii林总价值最高(分别为673.46和576.05万元·a-1),栲树Castanopsisfargesii林、木荷-石栎Lithocarpusglaber群落和毛竹Phyllostachys pubescens林介于中等(分别为219.52,140.65和111.84万元·a-1),马尾松Pinus massoniana林、马尾松-木荷林和杉木Cunninghamia lanceolata林最低(分别为30.16和44.30万元·a-1)。单位面积内,林木生产力和群落结构完整性是决定养分循环服务价值的影响因子,竹林最高(13.01万元·a-1),栲树林次之(7.62万元·a-1),其他类型较低。

基于树种功能性状改造浙东沿海低山抗风雪冰冻防护林的效果

如何选择恰当的目标树种，营造具有抗风和抗寒能力的防护林一直是沿海山区造林实践面临的难题之一。以浙江天童盘山台风和冰冻雨雪灾后受损的柳杉林为改造对象，依据林木功能性状，筛选出抗机械受损和抗寒能力优良的树种作为目标功能种，通过补植，在坡面和坡谷立地上营建抗风雪冰冻防护林，并分析7年后目标功能种的生长和林分结构变化。结果表明：小叶青冈、赤皮青冈、细叶青冈和木荷等树种抵抗风雪冰冻灾害能力较高。目标功能种在改造群落形成树高5～6 m、盖度达15%以上的乔木亚层；灌木层高度达到2～4 m，盖度达70%。综合重要值在乔木层达50%以上，在灌木层达70%以上。坡面乔木层蓄积量比对照增长51.8%，坡谷乔木层蓄积量比对照增长59.6%。研究结果表明由功能目标种构建的抗风雪冰冻防护林可快速形成复层群落结构，林分蓄积量显著增加，起到有效的防风雪冰冻作用。

浙江天童常绿木本植物的叶片相对电导率及抗寒性

以浙江天童常绿阔叶林59种常见木本植物为研究对象,通过比较其叶片在低温胁迫下的相对电导率差异,揭示该地区常绿阔叶林常见常绿植物的抗寒性,旨在为营建具有较强抗雨雪冰冻灾害能力的人工林提供参考.结果显示:(1)各植物叶片对0℃低温普遍具有较好的抗性,未产生显著伤害;在-5℃低温处理下相对电导率显著增大,均造成了不同程度的伤害;(2)研究区域内樟科与壳斗科植物对-5℃低温耐受性最好,其次为山茶科植物;(3)常绿阔叶树种抗寒性强于针叶树种.建议在该地区营建抗雨雪冰冻人工林时,应优先选择具有较强耐寒性的樟科与壳斗科植物.

浙江天童土地利用方式对土壤有机碳矿化的影响

以浙江天童地区的栲树群落为参照,选择了木荷林、灌丛、马尾松林、杉木林、金钱松林、竹林、茶园和裸地等土地利用类型,测定了土壤有机碳含量,以及在25℃和60%饱和含水量条件下培养33d的有机碳矿化速率。结果表明:土壤有机碳含量与矿化速率均以常绿阔叶林最高,针叶林、竹林和茶园次之,裸地最低;相反,土壤有机碳矿化释放的CO2-C比例以栲树林最低。可见,常绿阔叶林土壤的固碳能力高于其它类型,常绿阔叶林被改为其它类型后,土壤有机碳含量和矿化速率显著下降。

浙江天童太白山不同群落植物构型比较

植物构型是植株构件在空间上的分配方式,反映了植物对环境的响应策略。通过对浙江天童太白山海拔差异很小的栲树(Castanopsis fargesii)、小叶青冈(Cyclobalanopsis gracilis)和云山青冈(Cyclobalanopsis sessilifolia)群落类型中所有植株的树高、树冠厚度、树冠面积、叶片聚集度、枝下高和距地45 cm基径等植物构型性状,以及树冠曝光指数、土壤含水率、空气温湿度、土壤p H值和风速6个环境因子的测定,分别分析乔灌木层植物构型性状及性状关系在3个群落间的变化规律。结果表明:(1)从栲树到小叶青冈至云山青冈群落,灌木层的树高、树冠厚度、枝下高和距地45 cm基径增加,叶片聚集度减小;乔木层的树高、树冠厚度、树冠面积、枝下高和距地45 cm基径均减小,叶片聚集度增大;(2)3个群落灌木层构型性状间显著相关(P<0.001),而乔木层只在中低海拔群落存在相关性;(3)从栲树到小叶青冈至云山青冈群落,乔灌木层的冠层曝光指数显著增加(P<0.05);(4)多元逐步回归表明,树冠曝光指数对灌木层构型性状变异的贡献最大,而风速、土壤含水率和p H值对乔木构型性状的变异起主导作用。综上得知,天童太白山乔灌木植物在不同群落间存在构型分异,植物对光资源的竞争是引起灌木构型在不同群落间变化的主要驱动因子,而对乔木植物,其构型变化更多受到风速和土壤含水量的影响。

浙江天童植物叶片氮磷含量的群落内变异

探索植物叶片氮(N)、磷(P)的种间、种内变异及其群落学特征,对于揭示群落构建机制具有重要意义.本研究在浙江天童地区常绿阔叶林内,选择一个40m×40m的样地,逐一测定了46种植物共554株个体叶片的N和P含量,从群落物种组成与内部环境特征方面分析了植物叶片的N和P化学计量关系.结果表明:①植物叶片N含量的平均值为(16.7±5.11)mg.g-1,P含量的平均值为(0.44±0.25)mg.g-1,N/P平均值为44.99±23.53;②利用个体多度较高物种的加权平均值可以较好地反映群落水平叶片的N和P化学计量特征;③叶片N含量的变异主要发生在物种之间,而叶片P含量的变异主要发生在种内;④群落内叶片N、P含量随光照程度增强而上升.可以认为:叶片N、P含量变异都受到遗传与环境因素的双重影响,在P限制条件下,叶片P含量变异受到环境因素影响更为强烈.

天童国家站的野外教学平台建设与实践

高等院校如何利用高水平学科平台建设的优势,实现教学、科研和服务三大职能的相互促进,是一个迫切需要深思的现实问题。结合我校实际,以天童国家站为依托,利用平台多学科综合观测技术、先进的仪器设备、经验丰富的教师队伍、长期的研究成果积累以及教学经费投入,探索建立了科研反哺教学的野外教学实践平台。平台在以学生为主体参与科研的野外实习过程中发挥重要作用,并积极组织开放和创新实践活动,对创新人才的培养具有重要意义;同时,台站开放共享,为其他高校的野外实习提供很好的示范和辐射作用。

天童常绿阔叶林主要演替阶段的土壤剖面及碳密度特征

选择浙江天童常绿阔叶林次生演替的四个主要阶段:灌草丛、马尾松林、木荷林与栲树林,研究其土壤剖面特征和碳密度的变化规律。结果显示:(1)随演替进行,演替后期土壤机械组成的细颗粒比例增加,土壤容重显著降低,pH值略有降低(但不显著),有机质含量显著增加, 10～20 cm层含水率显著增加;(2)碳密度在演替前期和后期高于演替中期,而在剖面中间层(10～20cm)最低;(3)土壤细颗粒比例与含水率显著正相关,与土壤容重显著负相关,土壤有机质与碳密度显著正相关(P<0.01)。可以认为,随着常绿阔叶林次生演替进行,土壤剖面理化性质明显改善。

浙江天童森林退化和受损对土壤呼吸的影响

以常绿阔叶林顶级群落为参照,选择了常绿阔叶林亚顶极群落、针叶林、灌丛和灌草丛代表不同退化类型;同时,以4种人工采伐处理代表常绿阔叶林不同受损程度,分别研究了不同退化和受损程度影响下,土壤的呼吸速率及影响因素.结果表明:(1)土壤呼吸速率具有明显的季节动态;(2)土壤呼吸速率分别在常绿阔叶林顶极群落与灌草丛最高,其次分别为针叶林和灌丛,常绿阔叶林亚顶极群落最低;(3)不同受损程度常绿阔叶林土壤呼吸速率无显著差异;(4)影响土壤呼吸速率的决定性因子为土壤C/N和pH,但在退化初期为土壤C/N,在退化后期为土温.可以认为,常绿阔叶林退化过程中控制土壤呼吸速率变化的主要因素逐步由生物因素向非生物因素转变.

中国东部10个海岛植被近自然度评价

植被近自然度评价是森林近自然恢复的重要理论基础。海岛因特殊的生物地理环境,其植被结构和功能有别于陆地植被,当前还未有从植物生理生态角度,联合植物功能性状的海岛植被近自然度评价指标体系。基于中国东部10个典型海岛的74个植物群落,以植被信息、土壤属性和多样性特征(物种和功能多样性)构建海岛植被近自然度评价指标体系。利用敏感性分析筛选出13个反映海岛植被近自然度的中、高敏感性指标,基于筛选指标用层次分析法初次构建了中国东部海岛植被近自然度评价指标体系,并计算典型海岛的植被近自然度综合指数和划定植被近自然度等级。结果显示:海岛植被近自然度综合评价指标的权重:植被信息>多样性特征>土壤属性,其中植物自然构成系数、土壤含水量、Shannon-Wiener指数、Rao二次熵指数的权重较大;典型海岛的植被近自然度综合指数在0.345—0.611间,其中大金山岛的植被近自然度最高,属半天然林,北长山岛最低,为近人工林,其他海岛为远天然林;中亚热带的海岛植被近自然度较高,暖温带和南亚热带的海岛植被近自然度较低。本研究基于陆地植被近自然度评价指标,联合植物功能多样性对我国东部海岛植被近自然度进行综合评价,为海岛植被的生态状况提供定量依据,以及为海岛植被保护与管理和近自然恢复提供理论支撑。

浙江普陀山岛植被区划方案

植被是海岛生态系统的重要组成部分。因海岛植被特征与大陆植被迥异,现有的陆域植被区划方案不能完全适用于海岛植被,亟须研究海岛植被区划方案,为海岛资源开发与管理、生物多样性保护、生态可持续发展提供重要依据。以浙江省普陀山岛为例,基于123个样地的群落调查、全岛地形地貌普查以及5类微生境的长期气象观测数据,综合提出海岛植被区划需遵循地域分异的相对一致性、植被类型和植物区系相统一、生物因子与非生物因子相结合的原则。制定了海岛植被区划的3级指标体系:一级指标为山体走势和气候;二级指标为海拔或地貌、植被类型;三级指标为微地形、群丛或群落。依据此方案将普陀山岛植被划分为东南坡温暖湿润区和西北坡冬季寒冷干旱区2个大区域,森林、灌丛、草丛等5个二级区域以及13个群落或群丛等三级区域,并详细阐述了每一级区域划分的依据,包括微气候、地形地貌、群落结构和物种组成等。针对区划结果,依据每一级区域中植被的特征提出相应的经营、管理措施,主要包括间伐、抚育、封育、自然演替等。

浙江洛迦山岛的植被类型及特有植物群落的物种和功能多样性

舟山群岛因面积变化、地理隔离和人类高强度干扰而蕴育着丰富的植被和海岛特有植物群落。基于洛迦山岛30个植被样地划分其植被类型,分析特有植物群落的物种和功能多样性。结果表明,1)洛迦山岛植被可划分为常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、常绿灌丛和灌草丛;按优势种和植物区系特征划分出10种群丛或群落类型;按群落年龄和外貌划分出10种演替阶段的群落类型。2)红楠-普陀樟群落和滨柃-海桐灌丛的胸径级结构均呈“L”形分布,胸径在0~5 cm的个体占比最高。3)红楠-普陀樟群落的平均密度显著低于滨柃-海桐灌丛(P<0.05),其他物种多样性在2种群落间无显著差异(P>0.05);仅红楠-普陀樟群落的功能离散度和Rao二次熵指数显著大于滨柃-海桐灌丛(P<0.05)。综合发现洛迦山岛植被类型丰富,海岛特有植物群落结构完整、物种和功能多样性高。研究结果有助于深入理解陆桥型海岛植物群落的构建机制和提升海岛特有植物群落的保护。

基于近自然理念的风景林构建与实践——以东钱湖旅游度假区为例

针对当前风景林构建中缺乏近自然理念的现象,以东钱湖旅游度假区为例,提出基于近自然理念的风景林构建原则:包括依托地形构建风景林;适地适树,以乡土树种为主;增加风景林的视觉、嗅觉冲击力;四季布景;注重风景林的垂直层次配置和在风景林中构建人文专题观赏园。该风景林构建原则的提出,可弥补当前风景林构建理念的不足,也可为其他风景林的构建提供参考。