武夷山米槠群落优势种群生态位与种间联结

以武夷山米槠(Castanopsis carlesii(Hemsl.)Hay.)群落为研究对象,采用生态位测定与种间联结方法,分析了米槠种群乔木层25个优势种群生态位与种间联结。结果显示:米槠、树参(Dendropanax dentiger(Harms.)Merr.)、弯蒴杜鹃(Rhododendron henryi Hance.)和少叶黄杞(Engelhardtia fenzlii Merr.)的生态位较大。群落生态位相似性和重叠性平均分别为0.36和0.42。优势种群间生态位低度重叠占71%,而高度重叠仅9.67%。乔木层总体联结性呈不显著正联结。Pearson相关系数和Spearman秩相关系数检验结果均发现相关性显著的种群占比较低,不显著种群占绝大多数,负联结种对大于正联结。根据主成分分析排序和种间联结关系分析结果,本研究将25个优势物种划分为4个生态种组。总的来说,米槠群落总体呈相对稳定的阶段,多数种对呈不显著相关或无相关性,独立性相对较强。

森林粗木质残体分解因素的研究进展

森林中的粗木质残体(CWD)不仅是生态系统重要的碳和养分储存库,同时也在森林更新、养分循环以及维持生物多样性等方面起到重要的作用。其结构性质随着环境和时间的变化而发生改变,有诸多因素影响其分解过程。为此,概述CWD的概念,将影响其分解的因子分为三大部分,探讨环境变化、分解者以及木材特性对CWD分解的影响以及作用机制。结果表明,在全球尺度上,气候因子是影响分解的主要原因,而局域尺度上则取决于分解者群落和木材特性。土壤动物通常在分解早期通过破碎CWD来促进分解,而微生物群落则在CWD分解的全过程中产生积极(或消极)影响。此外,木质素、萜类、酚类等化合物含量越高的木材分解越缓慢。最后对未来研究进行展望,以期在全球气候变化的环境下,能够完善全球碳循环模型并为生态环境保护提供理论依据。

武夷山不同海拔对9种常见木本植物叶片性状和氮磷含量的影响

比较武夷山常绿阔叶林的9种不同常见树种在500 m、700 m、1000 m等3个海拔下的叶片功能性状和叶片氮含量、磷含量随海拔变化的规律和特征,同时通过研究性状指标之间的相关性进一步探究植物对环境变化的适应策略。结果表明,同一树种叶片比叶重(LMA)、叶片厚度(LT)、长宽比(LW)在不同海拔之间均存在显著差异;总叶绿素含量中树参、鹿角杜鹃、菝葜及红楠叶片随海拔梯度上升显著下降,而箬竹与甜槠随海拔升高显著上升(P≤0.05);叶片面积氮含量(N_(area))能够较好地反映海拔差异,9个树种中除甜槠外均随海拔升高显著增大。调查的3个梯度叶片N∶P值变化范围为12.45~29.64,叶片质量N含量主要集中在7.38~19.62 g·kg^(-1);相关性分析表明,LMA与LT和叶片质量N含量之间分别有极显著正相关和负相关关系(P≤0.01),同时叶片质量N含量与总叶绿素含量存在显著的正相关关系(P≤0.05)。综上,海拔变化显著影响了叶片的LMA、LT和LW,不同植物叶片性状在3个海拔之间表现出了较明显的叶片性状可塑性和环境变化适应性。

武夷山米槠林群落凋落物动态及与气象因子的关系

为探索森林凋落物动态及与气象因子间的关系,选择武夷山米槠林群落为研究对象,于2016—2019年对其凋落物量和气象因子开展为期4a的定位监测,探索凋落物量的季节格局及其气象影响因子。结果表明:米槠林群落年均凋落物量为(487.24±11.63) g/(m^(2)·a),其中落叶是米槠林群落凋落物中的绝对优势组分,占凋落物总量的(77.03±1.93)%;其次为落枝和碎屑组分,繁殖器官仅占(1.15±0.17)%。米槠林群落凋落物总量和落叶年内动态模式呈双峰曲线,峰值和次峰值分别出现在4月和11月。而落枝和凋落碎屑年内出现3次峰值,谷值均出现在8月;凋落繁殖器官主要集中在4—7月和10—12月,这与其物候节律相关。除凋落繁殖器官与落叶、落枝未达到显著相关,其他凋落物不同组分间均显著相关。月凋落物量与当月降水量、日最大降水量及其太阳辐射显著相关,而与当月气温和风速无显著相关。然而,月凋落物量与当月前2~4个月的最高气温、最低气温和平均气温显著正相关。因此,基于长期凋落物动态的数据分析有利于更好地理解在气候变化背景下森林生态系统功能变化。

武夷山黄溪洲常绿阔叶林植物多样性及群落结构特征分析

采用相邻格子法对武夷山黄溪洲常绿阔叶林植物多样性进行调查,分析该群落植物组成及群落植物多样性。结果表明:该群落分层明显,草本层和层间植物种数较少,共有维管植物41科63属116种,乔木层、灌木层和草本层分别有39、66和11种。乔木层重要值排名前5的植物为少叶黄杞(Engelhardtia fenzlii)、甜槠(Castanopsis eyrei)、赤楠(Syzygium buxifolium)、米槠(Castanopsis carlesii)和小叶青冈(Cyclobalanopsis myrsinifolia);灌木层重要值前5位的植物为箬竹(Indocalamus tessellatus)、少叶黄杞、黄丹木姜子(Litsea elongata)、赤楠和绒毛润楠(Machilus velutina);草本层重要值前5的植物为里白(Hicriopteris glauca)、狗脊(Woodwardia japonica)、常春油麻藤(Mucuna sempervirens)、莎草蕨(Schizaea digitata)和长序链珠藤(Alyxia yunkuniana)。灌木层数量、多样性指数和丰富度指数均居首位;乔木层和灌木层优势种突出,植物种分布不均匀;草本层植物种数少,均匀度指数最大。

地役权管理对毛竹林群落结构和林下植物多样性的影响

为探讨地役权管理对毛竹林群落结构和林下植物多样性的影响,以武夷山国家公园非地役权和地役权管理的毛竹林为研究对象,对毛竹林分结构和林下植物多样性进行全面调查。结果表明:非地役权和地役权管理毛竹林的总体密度差异显著(<0.05),其中1度竹密度差异不显著,而2度及以上活立竹差异显著(<0.05),表明二者之间密度的差异主要源于2度及以上活立竹数量的不同。地役权管理的毛竹林胸径略低于非地役权,但两者差异不显著(>0.05)。排名前15的林下灌木中,在非地役权和地役权管理毛竹林中共同出现的有7种,其优势灌木分别为黄绒润楠和过路惊;而排名前15的林下草本植物中共同出现的有11种,其优势草本植物分别为淡竹叶和华里白。非地役权和地役权管理林下灌木和草本的多样性均无显著差异,这可能与地役权管理开展年限较短有关。

基于Sentinel-2影像的武夷山国家公园海拔梯度上不同植被类型的水源涵养能力

全球水资源问题日趋严重,森林水源涵养功能对可持续发展的作用进一步突出。然而,不同时间尺度上各植被类型水源涵养能力变化的规律仍未完全厘清。本研究以武夷山国家公园沿海拔梯度的不同植被类型(常绿阔叶林、草甸、针叶林和矮林、针阔混交林)为对象,以2017—2020年Sentinel-2影像为数据源,构建水源涵养能力指标模型,将不同植被类型的垂直结构指数与归一化植被指数(NDVI)结合,以其与坡度(Slope)的比值为指标,分析研究区4种植被类型的水源涵养能力,并探讨其季节性变化规律、空间分布特征等。结果表明:基于Sentinel-2影像水源涵养能力指标模型对不同季节各植被水源涵养能力监测具有可行性;4种植被类型不同季节的水源涵养能力强弱均为秋季>夏季>春季>冬季;水源涵养能力的空间分布与垂直带谱上植被分布大体一致,不同季节武夷山国家公园4种植被类型涵养水源能力大小为常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林和矮林>草甸。

武夷山不同海拔土壤呼吸对变暖和变冷的响应

由于人类活动,我国亚热带地区正面临剧烈的气候变化,这可能对土壤呼吸有潜在影响。本研究选择武夷山国家公园内针叶林(1442 m)和常绿阔叶林(645 m)为对象,通过土柱置换试验模拟变暖(针叶林置换到常绿阔叶林)和变冷(常绿阔叶林置换到针叶林),探讨模拟变暖和变冷对土壤碳过程的影响,测定两个海拔样地的原位和置换处理的微气候环境、土壤呼吸、土壤碳氮及活性碳。结果表明:模拟变暖经历了升高的土壤温度和减少的土壤湿度;相反,模拟变冷经历了减少的土壤温度和增加的土壤湿度;与针叶林原位培养土柱相比,模拟变暖显著增加土壤呼吸99.6%,且显著减少温度敏感性(Q_(10));与常绿阔叶林原位培养土柱相比,模拟变冷显著减少土壤呼吸43.3%,显著增加温度敏感性(Q_(10));土壤温度是解释土壤呼吸动态变化的控制因素,土壤湿度与土壤呼吸的关系未达到显著水平(P>0.05);置换试验结束后,常绿阔叶林和针叶林土壤有机碳含量分别增加12%和10%,这可能与死根及凋落物的分解有关;变暖和变冷处理土壤有机碳均略有减少,这可能由土壤呼吸强度差异来解释;置换试验结束后,变暖使土壤微生物量碳减少,但可溶性有机碳增加;变冷使土壤微生物量碳增加,而可溶性有机碳减少,表明活性有机碳对变暖和变冷不一致的响应。因此,在涉及变暖和变冷的气候场景下,在构建气候变化响应模型时应该考虑土壤呼吸对变暖和变冷的响应。

干湿交替对武夷山不同海拔土壤碳矿化的影响

干湿交替(DW)对土壤有机碳矿化作用、养分循环和微生物生长代谢有着重要的影响。本文选择武夷山不同海拔0~10 cm的表层土壤作为研究对象,分别在5、15和25℃温度下培养,模拟DW循环,并设置恒湿处理(CW)作为对照,研究干湿循环对不同海拔土壤碳矿化作用的影响。结果表明:与CW处理相比,土壤变干时显著减少土壤有机碳矿化速率。重新变湿后,土壤有机碳的脉冲效应被观察,且变湿的脉冲效应随着DW数的增加而逐渐降低。重复的DW处理土壤累积碳矿化量显著低于CW处理,表明湿润引起的激发碳矿化量不足以抵消干旱期间减少量。DW处理的温度敏感性Q10显著低于CW处理。在DW循环中,湿度敏感性k值随海拔的升高而增加,表明高海拔土壤矿化更强的水分依赖性。DW处理微生物生物量碳含量高于CW处理,而冷水和热水浸提的可溶性有机碳含量则低于CW处理。

干旱对土壤剖面不同深度土壤CO_2通量的影响

由于全球气候变化,预计未来我国亚热带地区干旱频率和持续时间将会增加。森林土壤CO_2的释放是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,然而,有关不同深度土壤CO_2通量对干旱响应的理解仍相当有限。选择武夷山针叶林(Coniferous Forest,CF)和常绿阔叶林(Evergreen Broadleaved Forest,EBF)为研究对象,于2014年6月至2015年12月,采用梯度法计算10、30 cm和50 cm深度各层土壤CO_2通量,探讨模拟干旱对其影响。结果表明:CF和EBF样地土壤CO_2浓度均随土壤深度的增加而升高。CF和EBF样地对照(CK)处理10 cm深度土壤CO_2生产量分别占总CO_2生产量的53.5%和55.7%,表明土壤CO_2生产量主要来源于浅层土壤,这可能与浅层土壤有高的有机碳含量及细根生物量主要分布区有关。干旱处理使CF和EBF样地不同深度土壤CO_2通量均显著减少。在两个样地土壤CO_2通量的温度敏感性(Q_(10))值均随着土壤深度的增加而减少。干旱处理显著减少了CF样地浅层土壤的Q10值(P=0.02),对深层土壤影响不显著(30 cm:P=0.30; 50 cm:P=0.23);而在EBF样地干旱处理显著减少了深层土壤的Q_(10)值(30 cm:P=0.02; 50 cm:P=0.01),对浅层土壤影响不显著(P=0.32)。