人工促进更新米槠次生林群落α多样性分析

于2022年,以福建省尤溪国有林场经不同间伐强度(强度间伐、中度间伐、弱度间伐)实施人工促进更新40 a的米槠(Castanopsis carlesii)次生林为研究对象,探讨人工促进更新的米槠群落结构特征和物种多样性。结果表明:物种—样方累积曲线分析表明研究区域内抽样充分,群落总体的物种—样方累积曲线选择4种数学模型进行拟合,最优拟合模型选用对数平方函数,方程为S=(2.9804+1.7418log A)2。物种组成较为丰富,群落总体共有39科58属102种;米槠重要值最高,形成乔木层优势树种;随着定向干扰强度的增加,对目的物种重要值的影响也逐渐增大。物种丰富度、Shannon指数、Simpson指数和稀疏度不同间伐强度之间差异不显著;而乔、灌、草层次之间差异显著,物种丰富度、Shannon指数、Simpson指数和稀疏度排序为灌木层>乔木层>草本层。研究结果可为该地区地带性常绿阔叶林植被恢复和物种配置提供参考。

中亚热带杉木人工林和米槠次生林树干茎流和穿透雨磷的动态特征

磷(P)伴随树干茎流和穿透雨输入到森林,成为补充亚热带森林生态系统P流失的一个重要途径,但其在不同类型生态系统中的动态特征缺乏必要的关注。以中亚热带杉木人工林和米槠次生林为研究对象,通过测定2015年6月至2018年8月间树干茎流和穿透雨中P浓度,探讨了2个林分树干茎流和穿透雨P浓度的差异、季节变化特征及影响因素。结果表明,杉木人工林树干茎流和穿透雨P浓度变化范围分别为0.002~0.026,0.003~0.024 mg/L,米槠次生林树干茎流和穿透雨P浓度变化范围分别为0.003~0.024,0.003~0.031 mg/L,2个林分树干茎流和穿透雨P浓度均在夏季表现出显著差异。2个林分的树干茎流P浓度均为夏季高于冬季,杉木人工林穿透雨P浓度在季节上无显著差异,而米槠次生林夏秋季较高,冬春季偏低,树干茎流P浓度略微高于穿透雨。2个林分的树干茎流量在4个季节均具有显著差异,米槠次生林均高于杉木人工林,而穿透雨量在季节上无差异。杉木人工林P浓度与树干茎流量和穿透雨量均呈负相关关系,而米槠次生林P浓度与树干茎流量和穿透雨量均呈正相关关系。表明不同林分林冠结构和形态学特征的差异能显著影响亚热带森林生态系统降水中P的再分配。研究结果为深入认识森林生态系统P随水文过程的动态特征提供基础数据。

中亚热带杉木人工林和米槠次生林凋落物添加与去除对土壤呼吸的影响

在未来大气CO2浓度升高的背景下,植被净初级生产力的增加将促使森林土壤碳输入增多。凋落物是土壤碳库的重要来源,对土壤呼吸会产生重要影响。为了模拟植物净初级生产力提高、凋落物产量增加情景下凋落物对土壤呼吸和土壤碳库的影响,2013年1月到2014年12月,在福建省三明市陈大镇国有林场,在杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林和米槠(Castanopsis carlesii)次生林,通过设置去除凋落物、添加凋落物和对照(保留凋落物,不做任何处理)处理,研究了土壤呼吸和土壤碳库的动态变化。研究发现:土壤含水量在10%–25%范围内,土壤呼吸温度敏感性指数(Q10)随着土壤含水量的增加呈递增趋势,当含水量<10%时,由于干旱胁迫打破了土壤呼吸与温度之间的耦合,改变了Q10值,使得Q10值小于1。土壤呼吸与凋落物输入量呈显著的线性正相关关系,杉木人工林对照和添加凋落物处理及米槠次生林对照处理,土壤呼吸与2个月前的凋落物输入量相关性最好。而米槠次生林添加凋落物处理,土壤呼吸与当月的凋落物输入量相关性最好,不同林分凋落物呼吸对土壤呼吸的贡献率不同,米槠次生林凋落物层呼吸年通量明显大于杉木人工林,分别占各林分土壤总呼吸的34.4%和15.1%,添加凋落物后,杉木人工林和米槠次生林的土壤呼吸速率增加,但添加凋落物处理的土壤呼吸年通量与对照的差值小于年凋落物输入量。因此,在未来全球CO2升高背景下,植被碳储量的增加、凋落物增加并没有引起土壤呼吸成倍增加,更有利于中亚热带地区土壤碳吸存。

凋落物输入改变对亚热带两种米槠次生林土壤酶活性的影响

酶在土壤有机质分解中起重要作用。为深入了解全球变化背景下森林凋落物产量的改变对森林生态系统过程的影响,以亚热带米槠(Castanopsis carlesii)人促更新次生林(米槠人促林)和米槠次生林为研究对象,设置凋落物加倍(DL)、凋落物去除(NL)和对照(CT)3种处理,探讨土壤6种胞外酶活性的变化。研究结果表明:米槠次生林中土壤纤维素水解酶(CBH)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酚氧化酶(PhOx)和过氧化酶(PerOx)活性高于米槠人促林,而酸性磷酸酶(AP)和β-葡萄糖苷酶(βG)活性没有差异;NL和DL处理均降低了两种不同更新方式森林土壤的AP、βG和NAG活性,CBH和PerOx活性均无显著变化,而PhOx活性仅在DL处理后降低;除NAG活性外,米槠人促林的AP、βG、PhOx活性在凋落物处理后下降的幅度均高于次生林;Pearson相关分析和冗余分析表明,土壤酶活性与土壤含水量、碳(C)、氮(N)含量和微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量显著相关。因此,凋落物输入的改变(无论增加和减少),引起了土壤含水量、C、N以及MBC和MBN含量的下降,进而可能会导致亚热带米槠次生林和米槠人促林土壤某些胞外酶(如AP、βG和NAG)活性降低。从土壤酶活性角度看,米槠次生林比米槠人促林更有利于亚热带森林生态系统C、N养分循环。

皆伐火烧对中亚热带米槠次生林生态系统碳贮量的影响

通过对中亚热带米槠次生林皆伐、火烧前后生态系统（乔木层地上部分和地下部分、林下植被层、枯枝落叶层及0～100 cm矿质土壤层）碳贮量变化进行研究,探讨皆伐火烧对中亚热带米槠次生林生态系统碳贮量的影响.结果表明,米槠次生林皆伐前生态系统碳贮量为278.6 t·hm-2,其中乔木层占64%,而林下植被层与枯枝落叶层碳贮量较低;皆伐后,树干（包含树皮）及粗枝被移出生态系统,其中包含97.5 t·hm-2的碳,相当于生态系统碳贮量的35%.火烧后2 d,采伐剩余物（包含枯枝落叶层物）碳贮量损失31.9 t·hm-2,损失率高达87%,而土壤表层（0～10 cm）碳贮量为（20.0 t·hm-2）,较火烧前下降了18%.由此可见,皆伐和火烧均造成生态系统碳贮量显著下降。

闽北米槠天然次生林乔木层群落竞争关系分析

在顺昌县典型米槠天然次生林林分中进行树种调查,在计算群落乔木层优势树种重要值的基础上,运用V-Hegyi竞争指数分析米槠天然次生林群落优势种群竞争关系,从而为闽北米槠天然林的更新与保护提供理论参考.结果表明:在米槠天然次生林中,米槠占据优势主导地位.群落中主要树种米槠、木荷、榉木表现出强烈的种内与种间竞争关系,而其他如拟赤杨、青冈栎、槠木、红楠、黄瑞木、黄楠等次要树种的种内与种间竞争关系均较微弱.

米槠天然更新次生林皆伐地采伐剩余物叶分解及其化学组成变化

对三明35年生米槠天然更新次生林皆伐地采伐剩余物叶的分解速率以及化学组成的年变化进行研究.结果表明:2012年5月至2013年4月,叶分解速率随时间呈指数变化趋势,干质量损失率>80%.K发生净释放,残留率<5%;N先累积后释放,P呈现先释放后累积再释放的趋势,N和P的残留率分别为19%和16%.养分释放速率以K最大,其次为P,N最小.木质素浓度在2012年5—10月呈先降低后上升再降低的趋势,从2012年11月至试验结束无明显变化,而在整个分解过程中纤维素浓度变化不显著.采伐剩余物叶分解过程中,N/P先上升后下降再上升,比值由18.6上升到21.1,木质素/N在分解前期波动较大,后期变幅较小.

中亚热带森林两种林型对4种盐基离子随降水分配动态的影响

盐基离子随穿透雨和树干茎流的迁移成为森林元素输入的重要组成部分.在迁移过程中,冠层淋溶、树干冲刷等改变了盐基离子含量,而不同林型的林冠特征、树皮性质等存在差异,因此盐基离子含量在不同林型中可能存在差异对米槠次生林和杉木人工林穿透雨、树干茎流进行为期4年的监测,对比研究4种盐基离子(K+、Ca2+、Na+、Mg2+)浓度和输入量的动态特征.结果显示:(1)米槠次生林树干茎流Ca2+、Mg2+浓度显著低于杉木人工林而K+浓度显著高于杉木人工林;穿透雨除Na+浓度外均为米槠次生林显著高于杉木人工林.穿透雨和树干茎流Na+浓度林型差异不显著.(2)两种林型盐基离子季节动态变化基本一致,在雨季旱季各有一个峰值,雨季浓度普遍低于旱季.米槠次生林盐基离子浓度稳定性普遍高于杉木人工林.(3)分析盐基离子浓度与降雨强度的关系发现:Ca2+、K+、Mg2+浓度随雨量级的增加而降低,Na+浓度随雨量级的增加而增加.(4)观测期间米槠次生林穿透雨累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为47.97、35.17、7.15和12.94 kg/hm2,树干茎流累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为11.38、6.21、1.54和3.00 kg/hm2;杉木人工林穿透雨累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为47.24、26.63、6.43和11.55 kg/hm2,树干茎流累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为4.11、1.20、0.50和0.83 kg/hm2.米槠次生林的林内雨盐基离子输入量大于杉木人工林.总体而言,米槠次生林比杉木人工林有更高的养分输入,能更好地维持生态系统养分的供应;上述结果有助于进一步认识森林物质随水文过程的流动,可为人工林经营管理提供一定科学基础数据.(图6表1参36)