华西箭竹对岷江冷杉林主要乔木树种幼苗结构及分布格局的影响

在亚高山岷江冷杉林中选取≤50m^2、50—150m^2和〉150m^2的林窗，每种类型内都包含3种华西箭竹盖度（≤20％、20％-50％和〉50％），共调查林窗9个。通过野外群落学调查，研究林窗内岷江冷杉、糙皮桦和川滇长尾槭这3种主要乔木树种幼苗的结构和分布格局。结果表明：1）在华西箭竹盖度大的林窗中，3个树种的各高度级幼苗都不多，林窗形成后，绝大多数林窗被华西箭竹植株定居，竹盖度对主要树种幼苗总密度以及岷江冷杉幼苗密度的影响显著（P〈0．05）；2）华西箭竹盖度对岷江冷杉幼苗密度的影响最明显，主要是由于3个树种的生态学特性存在差异，岷江冷杉在没有华西箭竹分布或箭竹盖度小的地方优先更新；3）3种幼苗在9个林窗几乎全为聚集分布，这主要取决于幼苗生物学特性及林窗环境。林窗大小和华西箭竹盖度的综合作用对优势树种幼苗的结构和分布格局产生影响。

岷江冷杉林林窗小气候及其对不同龄级岷江冷杉幼苗生长的影响

对川西亚高山原始岷江冷杉（Abies faxoniana）林林窗内和林冠下小气候及岷江冷杉幼苗生长和生物量进行了两个生长季的连续观测.结果表明：6月林窗内与林冠下太阳辐射的日积累量没有显著性差异,而7～8月的日积累量则有显著性差异.整个生长季节,林窗内太阳辐射的平均积累量为8.10×MJ·m^-2,而林冠下太阳辐射的平均积累量为5.02×MJ·m^-2,两个位点太阳辐射积累量的显著差异主要来自7～8月日积累量的不同;林窗内5和15 cm层土壤的日平均温度比林冠下相应深度分别高2.1和2.7℃,差异显著.林窗内和林冠下3～8年岷江冷杉幼苗高增长率分别为1.2±0.3 cm·a^-1和1.1±0.3 cm·a^-1,差异不显著;9～20年岷江冷杉幼苗高增长率分别为6.2±2.4 cm·a^-1和3.0±0.9 cm·a^-1,差异显著.林窗内岷江冷杉幼苗根、主茎和总生物量与林冠下幼苗根、主茎和总生物量没有显著差异.不同年龄的岷江冷杉幼苗叶和侧枝生物量积累对林窗微环境的响应不同.

增温对川西亚高山针叶林内不同光环境下红桦和岷江冷杉幼苗生长和生理的影响

川西亚高山针叶林是青藏高原东部高寒林区的重要组成部分,也是研究全球变化对森林生态系统影响的重要森林类型。开展亚高山针叶林不同树种对气候变暖响应差异的研究,可为预测未来气候变暖背景下亚高山针叶林植被组成和森林动态提供科学依据。我们以川西亚高山针叶林两种主要树种——红桦(Betula albo-sinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)为研究材料,采用开顶式增温法(Open-top chamber,OTC)模拟气候变暖,研究了增温对全光条件和林下低光环境中(约为全光的10%)生长的红桦和岷江冷杉幼苗生长和生理的影响。在人工林环境下,OTC使增温框内平均气温和地表温度分别升高了0.51和0.33℃;而在林外空地处,OTC使二者分别升高了0.69和0.41℃。研究结果显示,增温总体上促进了两种幼苗的生长和生理过程,并促使幼苗将更多的生物量投入到其同化部位——叶,使幼苗的根冠比(R/S)显著降低。增温通过增加叶片的光合色素含量和表观量子效率等光合参数,促进了幼苗的光合过程和生长。然而,增温对两种幼苗生长和生理的影响效果与植物种类及其所处的光环境有关。增温仅在林外全光条件下显著影响红桦幼苗的生长和生理过程。岷江冷杉幼苗对增温的响应与红桦相反,即增温仅在林下低光环境下对岷江冷杉幼苗的生长和生理过程有明显促进作用。这种响应差异可能赋予这两种植物在未来气候变暖背景下面对外界环境变化时具有不同的适应能力和竞争优势,从而对亚高山针叶林生态系统物种组成和森林动态产生潜在影响。

川西高山森林林隙特征及干扰状况

了解高山森林林隙结构与形成机制对认识气候变化情景下的森林群落更新具有重要意义,但一直缺乏必要关注.通过典型样地法研究了川西高山岷江冷杉林隙结构特征和干扰状况.结果表明,林隙大小以中小型为主,密度为14.67个/hm-2,63.64%以折干形成.扩展林隙(EG)和林冠林隙(CG)分别占森林景观面积的12.60%和23.05%,干扰频率分别为115.25 m2 hm-2 a-1和63.02 m2 hm-2 a-1,林隙周转率为260.30 a.形成木径级集中于40-60 cm,树高主要在25-30 m,由单株形成木形成的林隙占50.09%;每个林隙约1.52株形成木,每株形成EG和CG面积分别为103.20 m2和56.43 m2.边界木平均胸径为50.16 cm,胸径结构分布曲线尖峰左偏,平均胸径和高度与EG和CG面积呈幂函数相关.综上所述,相对于亚高山针叶林,高山森林近20 a形成的林隙比例更高,形成木和边界木的高度更低但胸径更大,折干比例也更高,恶劣的环境条件(如风雪)可能是高山森林群落更新的主要原因.

季节性冻融期间土壤动物对岷江冷杉凋落叶质量损失的贡献

冬季凋落物的质量损失是中高纬度和高海拔地区凋落物分解的关键,但冬季凋落物分解是否与土壤动物的贡献有关,不同冻融时期(冻融初期、深冻期和融化期)的土壤动物对凋落物分解的贡献是否存在差异?对这两个问题仍缺乏必要的关注。为了解季节性冻融期间土壤动物对岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落物分解的贡献,采用凋落物分解袋法,调查了季节性冻融期间(2010年10月底至2011年4月中旬),不同网孔(0.020mm、0.125mm、1.000mm和3.000mm)凋落物分解袋内的岷江冷杉凋落叶质量损失,分析了微型、中型和大型土壤动物对岷江冷杉凋落叶分解的贡献。在季节性冻融期间,0.020mm、0.125mm、1.000mm和3.000mm分解袋内的岷江冷杉凋落叶质量损失率分别为12.13%、13.07%、14.95%和18.74%。不同体径的土壤动物对季节性冻融期间岷江冷杉凋落叶质量损失的贡献率总共为35.28%;不同孔径凋落物袋内土壤动物的类群和个体相对密度与凋落叶的质量损失率呈现相对一致的变化趋势。在季节性冻融的3个阶段中,土壤动物对岷江冷杉凋落叶质量损失的贡献率均为:微型土壤动物<中型土壤动物<大型土壤动物。其中,微型、中型和大型土壤动物分别在深冻期、冻融初期和融化期表现出最高的贡献率,分别为6.56%、11.77%和21.94%。然而相对于其他冻融时期,深冻期中型和大型土壤动物对岷江冷杉凋落叶质量损失的贡献率最低。这些结果清晰地表明了川西高山季节性冻融期间土壤动物调控着凋落物分解的生态过程,是高山冬季凋落物分解的重要因素之一。

青藏高原东缘红桦-岷江冷杉次生林中大径级保留木对其他林木的影响

为了研究森林采伐后保留木在次生群落恢复过程中对其他林木的影响,采用Hegyi单木竞争指数(CI)和标记相关点格局kd(r)函数对4 hm2红桦-岷江冷杉(Betula albosinensis-Abies faxoniana)次生林样地中大径级保留木与其他林木的空间关系进行了分析。结果表明:1)优势树种红桦(Betula albosinensis)与岷江冷杉(Abies faxoniana)的种间、种内竞争中,种间Hegyi单木竞争指数(CI)(2.484)>红桦种内CI(1.711)>岷江冷杉种内CI(1.548);2)大径级保留木与其他径级林木间的竞争指数中,红桦大径级保留木与红桦小树的竞争指数最大,红桦大径级保留木与岷江冷杉小树、岷江冷杉大径级保留木与红桦小树和岷江冷杉小树这三组的竞争指数之间无显著差异,且三者的值最小;3)在14.5–15.5 m尺度上,红桦大径级保留木与岷江冷杉幼树呈显著的空间正关联;在6.5–7.5 m的尺度上,岷江冷杉大径级保留木与岷江冷杉幼树呈显著的空间负关联;0–100 m尺度上,岷江冷杉幼苗(树龄≥4年)与两种大径级保留木均呈相互独立的空间关系。

川西高山森林倒木不同分解阶段的微生物群落变化特征

微生物是倒木分解的积极参与者,而不同分解阶段的倒木也为微生物群落提供了重要的生长基质,可能形成差异显著的微生物群落结构.为了解高山森林倒木分解过程中微生物群落演变特征,采用磷酸脂肪酸(PLFA)分析技术研究一个分解序列的川西高山森林岷江冷杉(Abies faxoniana)倒木心材、边材和树皮微生物生物量及群落结构特征.结果表明,随着腐烂等级增加,微生物总生物量、真菌生物量和细菌生物量均表现出相对一致的变化规律,但不同结构组分微生物生物量随腐烂等级增加的变化特征具有一定的差异.其中,心材微生物生物量在Ⅰ-Ⅳ随腐烂等级的增加缓慢升高,但在Ⅴ腐烂等级快速增加;边材和树皮在Ⅱ和Ⅲ腐烂等级微生物生物量最低;除Ⅲ腐烂等级树皮,整个分解序列的倒木真菌/细菌比值在0.22-0.73之间,随腐烂等级增加而降低.PLFA单体尤其是优势脂肪酸单体含量变化显著(P<0.05)影响微生物群落多样性指数,且与倒木不同结构组分在各分解阶段的理化特征密切相关.此外,聚类分析表明Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ腐烂等级心材,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ腐烂等级边材,Ⅰ-Ⅴ腐烂等级树皮微生物群落结构相似度较高;Ⅰ、Ⅱ腐烂等级心材与Ⅰ、Ⅱ腐烂等级边材微生物群落结构具有较高的相似度.可见,高度腐烂的倒木表现出相对较高的微生物生物量及丰富的群落类群,但不同结构组分在腐解过程中微生物群落结构特征具有相对独立的变化趋势,这对深入了解高山森林倒木分解与微生物群落演替的相互关系具有重要意义.