中亚热带不同林龄杉木人工林径级结构与林下物种多样性分析

采用典型抽样法,以位于中亚热带的福建省将乐县的杉木〔Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook.〕人工林为研究对象,对10、15、20、25、30和40 a林分的径级结构、林下植被组成以及物种多样性变化进行调查和分析。结果表明：不同林龄杉木人工林的径级结构均呈正态分布,均在接近平均胸径的径级上植株数量最多;径级和密度间的关系可以用3参数的Gaussian函数表征;不同林龄间胸径差异显著。杉木人工林林下分布有45科80属97种植物,其中灌木层69种、草本层28种,物种丰富,但不同林龄的林分内各种类的重要值差异较大,且不同林龄的林分间优势种、共有种和独有种均明显不同。随林龄的增加,林下灌木层和草本层的物种组成、丰富度指数（R0）、Simpson多样性指数（D）和Shannon-Wiener多样性指数（H＇）、Pielou均匀度指数（Jsw）和Alatalo均匀度指数（Ea）均有明显变化。10 a林分的林下物种数量最少（18种）,而20 a林分的林下物种数量最多（40种）。林下灌木层的D和H＇值分别为0.827-0.923和1.956-2.917,且随林龄的增加均呈“上升—下降—平稳”的变化趋势;灌木层的Jsw和Ea值分别为0.876-0.959和0.686-0.890,随林龄增加均呈“降低—升高—降低—升高”的变化趋势,且均在20 a林分中最小、在25 a林分中最大。林下草本层的D和H＇值分别为0.639-0.898和1.274-2.435,并随林龄增加均呈波动的变化趋势;草本层的Jsw和Ea值分别为0.775-0.949和0.663-0.896,随林龄增加均呈“降低—升高—降低—升高—降低”的变化趋势,且均在15 a林分中最小、在10 a林分中最大。总体上看,林龄对杉木人工林林下灌木层和草本层的物种丰富度指数和多样性指数以及草本层的均匀度指数均有显著影响。根据研究结果,建议在杉木人工林的经营过程中对林下物种进行合理配置,并进行合理间伐,以促进林下植被的生长发育。

亚热带10个树种人工幼林凋落物量及养分归还量特征分析

为了评估凋落物在亚热带森林养分循环中的生态作用,选择亚热带10个树种人工幼林为研究对象,分析不同树种间凋落物年产量的差别,以及碳、氮、磷养分归还量的特征和影响因素。结果表明:米老排年凋落物量、碳归还量、磷归还量最高,分别为676.24、416.77、0.27 g·m^(-2);福建柏年凋落物量、碳归还量和磷归还量最低,分别为105.23、53.49、0.03 g·m^(-2);闽粤栲凋落物氮归还量最高,为6.17 g·m^(-2);马尾松凋落物氮归还量最低,为0.73 g·m^(-2)。亚热带人工幼林凋落物碳归还量随着凋落物碳、氮含量的增加而降低;凋落物氮归还量随着凋落物碳、磷含量的增加而降低,随着凋落物氮含量的增加而增加;凋落物磷归还量随着凋落物碳含量的增加而降低。研究显示亚热带人工幼林凋落物碳、氮、磷养分归还量受到凋落物碳、氮、磷养分元素含量的共同调控。

亚热带12种人工幼林凋落层水文效应分析

为了探讨亚热带人工幼林不同林型、树种凋落物层持水能力的规律,以亚热带地区12个树种的人工幼林为研究对象,通过野外调查和室内浸水法对各林型和树种凋落物层的持水能力进行对比分析。结果表明:(1)米老排的最大持水率(293.05%)和最大持水量(20.73 t·hm^(-2))最高,柳杉最大持水率(147.63%)和最大持水量(0.7 t·hm^(-2))最低。3个林型中,落叶阔叶树种的最大持水率显著的高于针叶树种,与常绿阔叶树种无显著差异;林型之间的最大持水量无显著差异。(2)米老排的有效拦蓄率(236.87%)和有效拦蓄量(11.28 t·hm^(-2))最高,柳杉有效拦蓄率(106.49%)和有效拦蓄量(0.26 t·hm^(-2))最低。在3个林型中,阔叶树种的有效拦蓄率显著高于针叶树种;不同林型之间的有效拦蓄量无显著差异。综合分析,在亚热带人工幼林阶段米老排、枫香、樟树、木荷凋落物层的持水能力较强。因此,在亚热带进行造林可以考虑选择以上这些凋落物层持水能力较强的树种,减少幼林阶段的水土流失。

亚热带人工幼林树种功能性状与凋落物现存量的关系分析

凋落物作为森林生态系统的重要部分,是生态系统物质循环的重要环节。以选择亚热带常见28个人工林幼林树种的叶片、茎功能性状与凋落物现存量为研究对象,旨在探讨亚热带人工幼林树种功能性状与凋落物现存量的关系。结果表明:常绿阔叶树种的凋落物现存量最高(均值123.73 g·m^(-2)),其次是落叶阔叶树种(均值57.08 g·m^(-2))和常绿针叶树种(均值54.61 g·m^(-2))。南方枳椇、红豆树、江南桤木等落叶树种具有高比叶面积、叶氮含量,较低叶片单宁含量、木质密度的特点,说明这些树种在资源利用上表现出获取性的策略。而桂花、石栎、深山含笑、苦槠等常绿树种则具有相反的特点,表现资源保守型的策略。在亚热带人工林幼林中凋落物现存量与叶片氮含量、叶片非结构性碳水化合物为显著的负相关关系。研究结果说明植物功能性状不仅通过影响植物生长速率,还会通过分解速率影响凋落物现存量。因此,在造林树种选择时,需要考虑树种的叶片功能特性。

中国亚热带杉木人工林不同林分发育阶段的群落构建机制

【目的】杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林作为中国亚热带地区最重要的生态系统形式与木材来源之一,其群落构建的过程对于解释人工林物种共存与生物多样性的维持至关重要。本研究旨在揭示中国亚热带杉木人工林群落的构建过程及其机制,为杉木人工林在经营过程中提升局域生物多样性的稳定提供理论基础。【方法】通过文献检索和野外抽样调查,收集了中国亚热带地区林龄跨度较大(3~100 a)的143个杉木人工纯林的样方数据。根据群落系统发育结构随种植时间、胸径的变化趋势,探究环境过滤、竞争排斥和随机过程在林分发育过程中的变化。【结果】整体上,杉木人工林随着林龄的增加,植物群落的净种间亲缘关系指数(NRI)和净最近种间亲缘关系指数(NTI)均表现为先降低后平缓,系统发育结构由聚集转为随机后最终趋向于发散。这一过程NRI比NTI变化更显著:在幼龄林前期阶段,NRI和NTI均大于0、系统发育结构表现为聚集;随后在林分成熟前,NRI<0,NTI>0,在群落整体水平上表现为发散,而在进化树末端上表现为聚集;在林分成熟后,NRI和NTI均小于0,系统发育结构表现为发散。系统发育结构随胸径的变化趋势与林龄基本一致。【结论】随着林分生长发育,亚热带杉木人工林群落构建主要动力由环境过滤,经过一段随机作用,最终由生物间相互作用主导。对于不同林龄阶段采取合理的营林措施有利于杉木人工林局域物种共存和植物多样性的维持。