毛竹扩张过程中竹与树空间关系的点格局分析

毛竹与树木相互作用关系是解释毛竹扩张的关键。在井冈山自然保护区选取典型竹阔界面样地(50×100 m)调查样地内毛竹和树木的植株空间分布距离,采用Programita软件对树木与毛竹、毛竹母竹与新竹的空间关联性进行O-ring统计分析:结果发现:(1)0—100 m的整个界面区域,毛竹与树木在0—10 m任何尺度都是负关联。由毛竹纯林向混交林过渡,毛竹与树木的负相关距离加大,由2—3 m增加到2—9 m;(2)毛竹与不同生态型树木的空间关联性表现出较大差异,无论在任何区域,从0—10 m尺度上毛竹与落叶树都无关联,但在0—100 m整个界面区域,除<1.0 m尺度外,毛竹与常绿树是负关联;扩张前期(前沿区)毛竹与乔木的负相关距离比与灌木树的大;(3)毛竹母竹与新竹在不同时期不同区域的空间关联性有较大差异,在0—40 m区域内,仅2013年在1 m尺度下母竹与新竹呈正关联,在40—80 m区域内,随扩张年份增加,母竹与新竹关联尺度距离由2007年的6—7 m下降到2013年1 m和3—6 m。结果表明毛竹与树木间存在明显的相互排斥作用,竹与树的作用强弱与树木的生态型特征、扩张阶段和二者相对密度有关。毛竹扩张方式可表现为前期远距离放置新竹,扩张后期进行密度填充。研究结果可为竹子扩张程度判定及扩张预测、防控提供参考。

Changes in Soil Carbon Pools Induced by Substitution of Plantation for Native Forest

Changes in soil carbon pools under Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) andbamboo (Phyllostachys pubescens) plantations substituted for a native forest (Quercus acutissima,Cyclobalanopsis glauca, Cas-tanopsis sclerophylla, Platycarya strobilacea, Lithocarpus glaber) werestudied on the hills with acid parent rock and soils classified as red soils (Ferrisols) in Huzhou,Zhejiang Province of east China. It was found that total soil organic carbon (TSOC), easilyoxidisable carbon (EOC) and water-soluble organic carbon (WSOC) under bamboo plantation wereincreased, but microbial biomass carbon (MBC) was decreased. On the contrary, Chinese fir induceddeclines of all fractions of C including TSOC, EOC, WSOC and MBC. The percentages of the activefractions of soil C (EOC and WSOC) were increased in the plantations as compared to the nativebroad-leaved forest, but proportions of soil organic C as MBC were decreased. It could be concludedthat bamboo plantation had a great ability of not only fixing C but also accelerating soil C poolcycle, improving nutrient and microorganism activity; therefore, it is a good ecosystem and could berecommended for wide development. Chinese fir would shrink the soil C pool and deteriorate soilbiological fertility, so it did not benefit CO2 fixing and land sustainable utilization.

竹子扩张生态学研究:过程、后效与机制

竹子是竹亚科植物的总称,在人类文化与经济活动中扮演着重要角色,然而竹子也会向其邻近的生态系统不断入侵扩张,引发一系列生态环境问题。该综述试图从竹子扩张过程、扩张后效、扩张机制等方面,总结竹子扩张生态学方面取得的研究进展,以期为生态系统保护提供参考。综述认为:(1)竹子扩张过程主要包括地下渗透、地上成竹、竞争排斥和优势维持4个阶段;(2)竹子扩张不同程度地会影响邻近生态系统的群落组成与结构、生物多样性、土壤性质、生态过程与功能,并造成生态景观的破坏;(3)竹子扩张既与其生长快速、繁殖力强、形态多样、集团协同等内禀优势有关,也与邻近生态系统可入侵性有关;竹子可通过遮光、机械损伤、凋落物抑制、养分竞争与化感作用等直接或间接的竞争方式排斥其他植物,且自然或人类干扰有利于竹子扩张。因此,竹子扩张机制符合"内禀优势-资源机遇-干扰促进"的生物入侵假说。建议在未来环境变化背景下,加强竹子对环境变化的响应与适应、竹林-阔(针)叶林界面特征、竹子扩张过程与格局、扩张生态效应评价、竹子扩张防控与合理利用等领域的研究。

毛竹扩张对次生常绿阔叶林物种组成、结构与多样性的影响

毛竹(Phyllostachys edulis)向邻近次生常绿阔叶林扩张现象明显,极大地影响了常绿阔叶林的生态功能,但关于其扩张对常绿阔叶林的群落结构与生物多样性影响的后效研究较少。本文采用时空替代法,在江西井冈山国家级自然保护区沿毛竹扩张方向,依次设置毛竹林、竹阔混交林和常绿阔叶林样地,比较分析了扩张前后群落物种相似性、群落结构和多样性指数等特征。结果表明:(1)毛竹林与常绿阔叶林乔木层、灌木层和草本层的Bray-Curtis相似性指数很小,分别为0.003、0.046和0.030。(2)毛竹林的垂直结构呈">"型,高度12–14 m区间的多度百分比达33.3%,径级结构集中分布于5–10 cm区间,达总数的90.0%;常绿阔叶林的垂直结构为"L"型,高度2–4 m的物种数占54.3%,径级分布范围较广,4个较大径级区间的平均百分比为10.3%。(3)乔木层的Shannon-Wiener指数由常绿阔叶林的2.56降至毛竹林的0.06,降幅高达98%;灌木层也由2.58降至2.03,降幅21%。以上结果说明,毛竹扩张会导致次生常绿阔叶林群落组成和结构简化、物种多样性下降,对森林生态系统功能产生负面影响。

细根对竹林-阔叶林界面两侧土壤养分异质性形成的贡献

土壤养分异质性是竹林-阔叶林界面(bamboo and broad-leaved forest interface,以下简称竹阔界面)的重要特征,细根生长、周转和分解影响土壤养分供应能力,但其在竹阔界面养分异质性形成中的贡献尚不清楚。该文选取竹阔界面两侧的毛竹(Phyllostachys pubescens)林和常绿阔叶林为研究对象,开展土壤养分(C、N、P)含量、细根生物量及周转、细根分解及养分回归等指标的对比研究。结果表明:(1)竹阔界面两侧毛竹林和常绿阔叶林土壤养分差异明显,毛竹林0-60cm土壤有机碳(SOC)和土壤总氮(STN)含量分别为20.51和0.53g·kg-1,常绿阔叶林0-60cm土壤有机碳(SOC)和土壤总氮(STN)含量分别为13.42和0.26g·kg-1,前者比后者分别高出34.53%和50.35%,但毛竹林土壤全磷(STP)含量低于常绿阔叶林25.54%;(2)竹阔界面两侧细根生物量、养分密度及养分回归量差异明显,毛竹林细根生物量高达1201.60g·m-2,是常绿阔叶林的5.86倍;养分密度分别为591.42g C·m-2、5.44g N·m-2、0.25g P·m-2,分别是常绿阔叶林的6.12倍、3.77倍和3.11倍;年均养分回归量分别为278.54g C·m-2·a-1、2.36g N·m-2·a-1、0.11g P·m-2·a-1,是常绿阔叶林的6.93倍、4.29倍和3.67倍;(3)细根对界面两侧土壤SOC、STN异质性形成的年均潜在贡献分别为76.79%和28.33%,但对STP异质性形成起减缓作用,贡献率为6.17%。这些结果说明毛竹扩张可以改变常绿阔叶林土壤的养分状况,且细根对不同养分的异质性形成贡献不一致,是土壤SOC、STN异质性形成的重要原因。