云南普洱季风常绿阔叶林152种木本植物叶片C、N、P化学计量特征

季风常绿阔叶林是亚热带地区结构最复杂、生产力最高、生物多样性最丰富的地带性植被类型之一,研究其化学计量学特征对于认识生态系统养分循环特征和限制状况以及系统稳定机制具有重要意义。本文基于云南普洱地区29块30 m×30 m的典型样地调查与取样,测定了152种木本植物叶片C、N、P含量,分析了其化学计量特征。结果表明,该区域季风常绿阔叶林叶片C、N、P含量算术平均值分别为458.17、20.88和1.42 mg·g-1,变异系数分别为7.12%、34.89%和51.81%;C/N、C/P及N/P算术平均值分别为24.96、394.74和16.50,变异系数分别为33.46%、38.79%和51.44%。相关分析表明,C含量和N含量呈极显著负相关(P=0.005),C含量和P含量负相关程度不明显(P=0.078),N含量和P含量呈极显著正相关(P<0.001)。不同科植物叶片除C含量整体变异较小外,N、P及C/N、C/P、N/P变异较大。乔木与灌木,以及乔木与藤本之间,叶片除C含量的差异不显著外,N、P、C/N、C/P、N/P的差异均达显著水平(P<0.05),其中乔木的N、P含量均显著低于灌木和藤本。152种木本植物叶片N/P算术平均值为16.50,说明普洱季风常绿阔叶林植物总体受P元素限制。

择伐对思茅松自然种群结构和空间分布格局的影响

思茅松是云南省重要的材脂兼用树种,而择伐是思茅松天然林管理的有效手段,也是获取木材的重要途径。基于对云南省景谷县思茅松天然林的样地调查数据,采用种群径级结构代替年龄结构、Ripley的L函数点格局等方法,对思茅松天然林在不同强度择伐10a后的种群结构和空间分布格局及其不同发育阶段在不同尺度下的相互关系进行了系统研究和分析。结果表明:择伐10a后3种类型的思茅松自然种群的胸径、树高之间呈显著的正相关且可用幂指数模拟预测模型。未择伐的思茅松种群呈衰退型,轻度择伐(12.9%)后种群呈稳定型,中度择伐(29.3%)后的种群属增长型,适当的中度择伐有利于自然种群的更新;未择伐与中度择伐后的思茅松种群分布格局整体呈随机型,但后者较前者更趋向于均匀分布,轻度择伐后的思茅松种群分布格局随着尺度的增加由随机转向聚集分布。择伐对不同径级思茅松天然林种群空间分布格局有重要影响,未择伐的思茅松自然种群随着发育阶段的发展,多数尺度上由随机分布逐渐转变为聚集分布,至大树则又以随机分布为主;轻度择伐和中度择伐的思茅松自然种群则随着发育阶段的发展而由完全的随机分布逐渐转变为聚集分布,中度择伐的聚集分布则更为明显。思茅松不同发育阶段间在所有尺度上基本都呈显著正相关,表明思茅松种群种内竞争弱,有利于种群的维持。

林龄对思茅松人工林根系生物量的影响

[目的]以云南省普洱市主要植被思茅松人工林为研究对象,探讨不同林龄思茅松人工林根系生物量的大小分布及变化特征。[方法]分别在5、8、15、25、36年生思茅松人工林内,利用内径为8.5 cm的根钻分3层(0~10、10~20、20~30 cm)获取思茅松与其它物种的细根、粗根及死根生物量数据。[结果]表明:随着思茅松人工林林龄的增长,思茅松细根生物量呈减少的趋势,而其它物种细根生物量呈增加趋势,细根生物量最大出现在36年生思茅松人工林。不同林龄思茅松人工林的思茅松粗根和死根生物量之间无显著差异,而其它物种及林分的粗根生物量和根系生物量则随林龄增长而增加。思茅松人工林的细根生物量主要分布在土壤深度0~10 cm内,其中,思茅松、其它物种、林分细根生物量以及根系生物量随土层深度的增加呈减少趋势。林龄和土壤深度对思茅松与其它物种的细根生物量有显著影响,林龄与土壤深度的交叉作用对思茅松细根生物量有显著影响,林龄对死根生物量有显著影响,林龄、土壤深度及林龄与土壤深度的交叉作用对粗根与根系的生物量有显著影响。[结论]思茅松人工林随着林龄增长,群落结构与树种组成随之发生变化,从而对根系生物量产生较大影响。

思茅松自由授粉家系遗传参数与早期选择分析

[目的]通过对思茅松自由授粉子代测试林的生长与形质性状遗传参数的估计,进行优良家系选择,为建立思茅松高世代种子园及培育优良无性系苗木提供种质资源。[方法]采用随机区组试验设计,在214个思茅松自由授粉家系子代测试林中选择胸径、地径、树高、枝下高、冠幅、通直度、树干圆满度、树冠圆满度、材积及地上生物量等生长与形质性状,利用线性混合模型进行遗传参数的估计,进行优良家系筛选。[结果]思茅松自由授粉子代测试林生长与形质性状的遗传参数在家系间差异极显著。各性状的家系遗传力较高,其中,地径的家系遗传力最大(1.105)。材积的预期遗传增益高于地上生物量,利用家系/家系内选择方法进行优良家系的筛选,材积的预期遗传增益为60.75%,入选家系为60个;地上生物量的预期遗传增益为44.22%,入选家系为66个。轮盘数、通直度和树干圆满度对材积和地上生物量都有显著影响。[结论]在早期选择中,形质性状的遗传变异对思茅松自由授粉优良家系的选择有重要参考作用,4年生思茅松自由授粉家系子代测试林中各性状存在着丰富的遗传变异,在早期选择中可以筛选出适合不同培育目标的优良家系,最大限度挖掘其遗传潜力。

林分密度对思茅松人工林根系生物量空间分布的影响

以云南省普洱市思茅松人工林中14a龄林为研究对象,对5种造林密度(1m×1m、1.5m×1.5m、2m×1m、2m×2m、2m×3m)的思茅松人工林的林分特征及其根系生物量空间分布进行调查分析,以明确林分密度对思茅松人工林细根生物量空间分布的影响,为思茅松人工林经营管理提供理论依据。结果表明:(1)树高和胸径随着林分密度的减少呈增大趋势,而生物量呈减少趋势。(2)14a思茅松人工林的细根生物量随林分密度的增大而减少,单株细根生物量随林分密度的减小而增大,但粗根与死根生物量在5个林分密度之间无显著差异。(3)细根生物量主要分布在土壤上层,其中40.21%~54.73%的细根集中在0~10cm土壤深度,不同林分密度的细根生物量随土层深度的增加而减少的趋势较为明显,随着林分密度的减小,土壤上层的细根生物量比例呈先增加后减少的趋势。(4)林分密度和土壤深度对细根生物量有显著影响,而且乔木个体大小差异与细根生物量具有极显著的负相关关系,而单株细根生物量与林分密度、乔木个体大小差异、地下生物量及胸高断面积之间呈显著或极显著的负相关关系,而与树高和胸径之间呈显著正相关关系。

思茅松人工林土壤有机碳和氮储量变化

以思茅松人工林中龄林、近熟林和过熟林及附近区域思茅松天然林和常绿阔叶林为研究对象,探讨造林对思茅松人工林土壤有机碳和氮储量大小与空间分布的影响。结果表明:各林地类型土壤有机碳、氮含量与C:N随着土层厚度增加而减少,过熟林土壤有机碳和氮含量随土层加深则显著高于其它林地类型,近熟林土壤表层有机碳和氮含量显著低于中龄林和过熟林。思茅松人工林乔木层碳储量随林龄增大而增加,过熟林乔木层碳储量最高。造林对思茅松人工林土壤氮储量的影响不显著,而土壤有机碳储量随林龄增大先减少后增加至过熟林恢复至常绿阔叶林和思茅松天然林水平,土壤有机碳与氮储量随土层加深而减少。与常绿阔叶林和思茅松天然林相比,思茅松人工林的中龄林与过熟林土壤有机碳和氮储量的年变化量高于近熟林,近熟林年变化量呈净减少;在思茅松天然林中,人工更新与在常绿阔叶林中造林相比,思茅松人工林可以累积更多的土壤有机碳和氮储量。此外,土壤含水量越大,土壤有机碳储量则越高。

地形因子对思茅松人工林土壤有机碳储量的影响

[目的]以思茅松人工中龄林为研究对象,探讨不同坡向、坡度和坡位对思茅松人工林SOC储量的影响,为精确评估思茅松人工林碳储量提供科学依据。[方法]对不同坡向、坡度和坡位不同土壤层次的SOC含量、全氮、土壤密度、C:N和SOC储量进行T检验和单因素方差分析,对不同土层的SOC储量和全氮、土壤密度、C:N之间进行Pearson相关分析。[结果]思茅松人工中龄林,SOC含量、全氮和C:N随着土层加深而减少,土壤密度随着土层加深而增加。不同的坡向和坡度显著影响SOC储量大小,阳坡的SOC储量要显著高于阴坡,坡度为20 30°的SOC储量要显著低于10 20°和0 10°,坡位对SOC储量大小无显著影响。在0 100 cm土层中,随着土层深度的增加,不同立地条件的思茅松人工中龄林的SOC储量呈减小趋势,不同坡向、坡位和坡度0 20 cm土层SOC储量均显著高于其它土层。坡向和坡度显著影响0 20 cm土层的SOC储量(P<0.05);坡位对各层SOC储量均无显著影响(P<0.05)。0 20 cm土层中SOC储量和土壤密度呈极显著负相关,和坡向、坡度呈显著负相关关系;除2040 cm土层外,其它土层的SOC储量与全氮之间呈极显著正相关;SOC储量和坡位与C:N在任一土层均无显著相关关系。[结论]立地条件差异影响SOC储量的大小与分布,尤其是坡向和坡度的不同会造成思茅松人工中龄林SOC储量的差异。

集合种群理论及其在野生植物保育中的应用

[目的]探索集合种群理论研究现状及其在生物多样性保育中的应用。[方法]通过查阅国内外相关资料,对集合种群理论的形成与发展、国内外研究现状、存在的问题及其在生物多样性保育中的应用进行归纳总结。[结果]集合种群概念产生于1970年,主要指占据非连续生境斑块、局域种群间存在个体或繁殖体交流的复合体。集合种群主要包含5种结构类型,不同的结构类型具有不同的动态特征及保护主体。目前,国外集合种群理论已在生态学研究方面形成较完善的体系,但在遗传学与适应性进化研究方面尚处于起步阶段;中国的集合种群研究以文献研究为主,基于数学模型的集合种群动态、生态位、Allee效应等纯理论的研究较多,经验性、实证性研究案例较少。植物集合种群的研究还存在植物种子散播、定居等移殖过程分析难题,制约着植物集合种群研究的发展。将数学方法、相关软件与传统生态学手段结合是解决以上难题的主要途径和方法。集合种群理论能够很好的分析濒危物种的空间分布、局域种群间的基因流强度、散布、定居等种群动态,从而为濒危物种保护策略制订和保护技术开发提供理论依据和数据支持。[结论]今后的研究中,应加强集合种群理论在遗传学方面的研究和濒危物种保育中的应用。

思茅松天然群体种实表型变异

以云南省思茅松(Pinus kesiya var.langbianensis)天然分布区的11个种群的16个种实性状为研究对象,采用巢式方差分析、变异系数、相关分析和非加权配对算术平均法(UPGMA)等多种分析方法,探讨思茅松种群间和种群内的表型变异。结果表明:思茅松种实表型性状在种群间和种群内均存在着较丰富的差异,种群内的变异(54.76%)大于种群间的变异(10.44%),种群间平均分化系数为11.95%,分化程度相对较小。球果总种子数的平均变异系数最高(35.51%),其次是球果质量(35.1%),种子大小的平均变异系数最小(8.86%),成为最稳定的种实性状;景谷县的表型多样性最丰富,景洪市则最小。球果和种子大部分表型性状之间存在显著或极显著相关,其中球果长和球果质量越大,种鳞长、种子长、种翅长、千粒重、球果总种鳞数和球果总种子数就越大。生态因子中,年平均气温对表型性状影响最大,其次是1月平均气温和>5℃积温。利用种群间聚类分析可以把思茅松的11个种群分为2类4个亚类,表型性状依据地理距离进行聚类,聚类结果与年降水量和>5℃积温相关性显著。

云南省思茅松林群落数量分类及物种多样性与自然环境的关系

通过对云南省中南部和西南部9个县天然分布的思茅松林群落的调查,应用双向指示种分析(TWINSPAN)对群落进行数量分类,采用主成分分析(PCA)、冗余分析(RDA)和广义可加模型(GAM)等方法对群落类型进行排序,分析群落类型、物种分布及物种多样性与环境因子的关系。结果表明:(1)研究区域的思茅松林可分为8个主要群落。(2)对群落和物种分布产生显著影响的主导因子是海拔,其次是年均气温、年均降雨量和坡度。RDA的排序轴反映思茅松林群落物种尤其是优势物种分布随海拔、年均气温、年均降雨量和坡度的变化而变化,思茅松的分布与海拔和年均降雨量有显著的负相关,与年均气温和坡度有显著正相关。(3)GAM拟合结果显示,海拔和年均降雨量对物种丰富度的影响达极显著水平(P<0.001)。

择伐对思茅松天然林乔木种间与种内关系的影响

通过分析不同择伐强度下思茅松(Pinus kesiya)天然林乔木种群的生态位、种间联结、种内与种间竞争和群落稳定性,探讨干扰强度对思茅松天然林乔木种群种间与种内关系的影响。结果表明:(1)择伐干扰改变了大多数乔木树种在群落中的优势地位,思茅松优势地位未受影响,随着择伐干扰强度的增加,思茅松在群落中的生态位宽度逐渐变大,在重度干扰的群落中与红木荷(Schima wallichii)一起成为生态幅度最大的树种。(2)通过种间联结与生态位重叠分析发现,随着干扰强度的加剧,乔木种群的种间关系发生变化,中度干扰群落中物种之间的生态位重叠明显高于未干扰和重度干扰群落,而在三类群落中,思茅松与其他种群之间的重叠值较小。随着干扰强度增加,种群间正联结与负联结的种对所占的比例逐渐增加。(3)Hegyi竞争指数表明,三类群落中思茅松种群的竞争压力主要来自种间,而干扰强度进一步增加了思茅松种群的种间竞争强度,其种内平均竞争指数随着对象木胸径的增加而减少。(4)林窗是思茅松种群种间和种内关系变化的主要原因,三类群落都处于较不稳定的阶段,但中度干扰群落的物种丰富度与稳定性都高于未干扰和重度干扰的群落。择伐原则依据森林管理的目的而确定,如以木材培育为主或森林生态系统服务功能为主。

思茅松人工林根系特征与生物量分配

通过研究不同径级思茅松人工林根系特征、地上部分各器官以及根系生物量分配特征,构建以胸径和树高为变量的思茅松人工林各器官生物量的异速生长方程,为思茅松人工林乔木层碳储量的准确测算提供科学依据。结果表明:思茅松的粗根(根径>2.0 cm)、大根(1.0~2.0 cm)、中根(0.5~1.0 cm)和小根(0.2~0.5 cm)的根长和比根长随径级增加而增大,细根(<0.2 cm)的比根长降低;中根、小根和细根在根生物量中所占的比例随径级增大先减小后增加,粗根和大根先增加后减小;同一径级中,细根的比根长远高于其他根系类型;思茅松各器官生物量分配大小比例为干>枝>根>叶>果,树干生物量均占全株生物量50%以上,各器官生物量随着径级的增大而增加,地上生物量和地下生物量之间呈显著正相关。思茅松单株地上部分生物量在2.23~324.95 kg,根生物量在0.52~41.80 kg,根颈、主根和侧根的生物量随径级增加而增加,根颈/主根、根颈/总根、侧根/主根与胸径和树高呈显著正相关,主根/总根与胸径和树高呈显著负相关;思茅松人工林各器官和总生物量异速生长模型的非线性回归与对数转换后的线性回归的AIC差值都大于2,误差为相乘型,选用线性模型更合适。各器官和总生物量线性模型的R_(adj)~2为0.661~0.992,除球果外,加入树高的模型能较好地拟合各器官与全株生物量。

云南松林次生演替阶段土壤细菌群落的变化

土壤细菌多样性是维持森林生态系统功能的关键因子,森林演替是影响其动态变化的重要因素。研究云南松林不同演替阶段土壤细菌群落结构及其多样性的变化规律,有助于深入理解森林生态系统恢复过程的驱动机制。本研究以云南省永仁县皆伐后形成的针叶林、针阔混交林和常绿阔叶林为对象,基于Illumina Hiseq高通量测序技术,分析森林演替过程中土壤细菌群落组成、结构、多样性及其影响因子的变化。结果表明:土壤细菌的种群分类单元、Ace指数、Chao1指数和Shannon指数均随着演替进行呈减少趋势,演替早期阶段土壤的细菌总数、菌群丰富度及复杂程度最高。不同演替阶段细菌群落结构存在显著差异,其中,针阔混交林的差异最大,变形菌门和酸杆菌门为各演替序列共有的优势类群,放线菌门、绿弯菌门和Patescibacteria是演替早期的优势类群,且随着演替进行呈现减少趋势;变形菌门和WPS-2相对多度随演替进行呈增加趋势。土壤pH和乔木层物种丰富度是驱动次生演替过程中土壤细菌群落组成变化的关键因子。随着演替的进行,土壤细菌多样性减少,群落组成差异加大。