江西九连山不同恢复模式林分的物种多样性特征

[目的 ]分析人工恢复和自然恢复两种恢复模式下林分结构、物种组成与原始林的差异,了解不同恢复模式下森林生物多样性的变化规律,为森林生态系统人工恢复和重建提供理论和实践依据。[方法 ]选择九连山境内由人工种植杉木自然恢复36年形成的针阔混交林、皆伐后自然恢复32年的亚热带次生常绿阔叶林和未受人为干扰的原始森林(以下分别简称为杉木林、次生林、原始林)为研究对象,分析3种林分不同生长发育阶段(幼树1 cm≤DBH5 cm、小树5 cm≤DBH10 cm和成年树DBH≥10 cm)的物种组成、物种多样性及优势度、群落结构和功能群变化等,探究不同恢复模式下亚热带森林物种多样性恢复的特征变化。[结果 ]杉木林共有木本植物4 983株,隶属于29科75种;次生林共有2 879株,隶属于26科73种;原始林共有4 770株,隶属于38科126种。原始林与杉木林幼树的胸高断面积为次生林的2倍;小树阶段3种林分无显著差异;次生林和杉木林成年树的胸高断面积分别为原始林的37%和70%。杉木林与次生林在种-面积、种-多度及种-物种等级上的变化趋势大致相同;幼树阶段,次生林物种数随着抽取个体数增加积累速度高于杉木林;成年树阶段,杉木林物种个数的积累速度要快于次生林。杉木林和次生林总体的物种丰富度比较接近,约为原始林的55%,但次生林幼树及成年树的物种丰富度少于杉木林。总体上次生林的Shannon-Wiener指数显著地高于杉木林,各生长阶段并无显著差异。次生林在幼树、小树阶段的DBH和树高均显著大于杉木林,成年树阶段的DBH则显著小于杉木林。次生林各生长阶段的先锋种重要值均为最大,杉木林成年树的耐荫种重要值最小。[结论 ]人工恢复与自然恢复群落的物种组成、物种多样性、物种个数都能朝着当地顶级群落演替。相对于自然恢复的次生林,人工恢复的杉木林在短期恢复中有利于物种个体数及生物量的积累,能更快的形成复杂垂直结构的森林群落;但自然恢复的次生林更有利于物种多样性的恢复。     

辽东栎林演替过程中的土壤细菌群落结构和多样性变化

【目的】土壤微生物在维持森林生态系统功能中起着重要作用,研究辽东栎林演替过程中森林土壤微生物群落结构和多样性在演替过程中的变化规律,深入认识森林土壤细菌群落结构恢复和驱动机制。【方法】以太岳山地区皆伐后形成的30、80和150年生次生辽东栎林为对象,于2015年6月每个林型设置为20 m×20 m的森林动态监测样地20个,合计60个,用直径10 cm土钻采集0～10 cm表层土样,利用16S rRNA基因高通量测序技术,测定皆伐后自然恢复过程中森林土壤细菌群落的组成、结构和多样性变化。【结果】在辽东栎林自然恢复过程中,随演替阶段进行,变形菌门和绿弯菌门的相对丰度逐渐增加,而放线菌门和酸杆菌门的相对丰度逐渐降低,疣微菌门和浮霉菌门的相对丰度没有明显变化。拟杆菌门和厚壁菌门的相对丰度在80年生中龄林显著低于30年生幼龄林,而在150年生老龄林和80年生中龄林间却无显著差异。基于weighted Uni Frac距离的主坐标分析表明,幼龄林、中龄林和老龄林的细菌群落结构有显著差异。基于OTU水平的Bray-Curtis相似性进一步证明,幼龄林与老龄林的平均细菌群落相似性为37. 9%,中龄林与老龄林的相似性增加到47. 2%,表明皆伐后自然恢复过程中不同演替阶段的细菌群落结构表现出逐渐向老龄林恢复的趋势。土壤细菌物种丰富度和系统发育多样性在自然恢复过程中呈递减趋势,幼龄林的土壤细菌物种丰富度和系统发育多样性显著高于老龄林,而中龄林和老龄林的土壤细菌多样性差异并不显著。Chao1指数和种系型多度则表现为幼龄林和中龄林间差异不显著,老龄林则显著降低。方差分解表明,皆伐后不同演替阶段的细菌群落变化和土壤有机质、可溶性碳、土壤总氮和有效氮含量等土壤因子显著相关,其中土壤碳和氮含量对细菌群落结构变化的解释量分别为20. 2%和26. 3%,未解释的部分为43. 4%。【结论】皆伐后辽东栎林演替过程中不同恢复阶段土壤细菌群落结构具有显著差异,幼龄林和老龄林细菌群落结构差异最大,中龄林细菌群落结构与老龄林相似。土壤细菌多样性随着演替的进行呈逐步降低的趋势,幼龄林细菌多样性显著高于中龄林和老龄林,中林龄多样性则更加接近老龄林水平。这说明土壤细菌群落结构和多样性在次生演替过程中具有可预测性。     

川西亚高山暗针叶林恢复过程中群落物种组成和多样性的变化

以立地条件相似的原始暗针叶老龄林作为对照,采用空间代替时间的方法,在海拔3 100～3 600 m 的阴坡、半阴坡,对50块标准地进行调查,对川西亚高山箭竹原始暗针叶老龄林和藓类原始暗针叶老龄林经采伐后形成的不同恢复系列(20、30、40 和50 年) 次生林群落物种组成和多样性动态进行研究.共记录维管植物167 种,隶属于44 科117 属;次生林物种种类差别不大,但优势种重要值随森林恢复不断发生变化,20、30、40和50年生次生林群落的优势种为红桦,而160～200 年生的原始暗针叶老龄林优势种为岷江冷杉;随着森林的恢复,物种丰富度显著增加,30～40 年之间物种丰富度上升最快,到原始暗针叶老龄林时显著下降,不同生长型物种丰富度为草本层＞灌木层＞乔木层;均匀度指数在40 年生次生林最大,箭竹红桦林40 年后均匀度指数相对稳定,藓类红桦林在50 年时有所下降,到藓类原始暗针叶老龄林略有增大,乔木与灌木层以及乔木与草本层之间均匀度指数差异显著,而灌木与草本层间差异不显著;Shannon 指数随次生林恢复时间的增加呈增大的趋势,箭竹红桦林最大值出现在50 年生的林分中,为3.796 7, 藓类红桦林最大值出现在30 年生的林分中,为3.654 3, 原始暗针叶老龄林Shannon 指数大小介于次生林之间;群落优势度指数先是随着恢复年限增加而减小,随后又逐渐增大,乔木层与群落优势度指数变化趋势相似,但变化的幅度较大,藓类红桦林比箭竹红桦林乔木层优势度提前20 年降低到最小值;除优势度指数以外,其他指数在不同恢复系列间差异显著,而在2 种次生林类型间差异均不显著;随着林龄的增大,次生林与原始暗针叶老龄林间的Bray-Curtis 指数也有增大的趋势.     

采伐方式对海南岛霸王岭热带山地雨林恢复的影响

比较3种采伐方式(重复采伐、径级择伐和采育择伐)对海南岛霸王岭热带山地雨林恢复群落中物种多样性、群落结构和功能群组成的影响。结果表明:3种方式采伐后(20～25年)的山地雨林恢复群落物种丰富度呈增加趋势,主要表现为小径级(胸径<10cm)的长寿命先锋种增加;与老龄林相比,径级采伐和采育择伐没有增加伐后林中成年树的物种丰富度;3种采伐恢复林中幼树和小树的物种累积速度低于老龄林;森林采伐后恢复群落中的个体密度显著高于老龄林,但胸高截面积显著低于老龄林;伐后林群落中胸高截面积减少最多的为采育择伐,其次为径级择伐和重复采伐;森林采伐恢复群落内长寿命先锋种的物种丰富度、个体密度和胸高截面积均增加,而后期耐荫种物种丰富度变化较小;采育择伐在短期降低了森林木材蓄积量,但没有显著改变群落中功能群组成,因而能够在相对较短的时间内恢复到干扰前的水平。     

冀北山区不同植被恢复类型根际土壤细菌群落结构及多样性

【目的】研究冀北山区不同植被恢复类型对根际土壤细菌群落结构特征和多样性影响,探索自然和人工恢复对土壤微生物的作用机制,为该区域植被恢复与管理提供理论依据。【方法】以自然恢复的灌草丛、灌木林、次生林以及人工恢复的人工林根面、根际和非根际土为研究对象,通过Illumina Miseq平台对细菌16S rRNA的V3—V4片段进行高通量测序,分析土壤细菌α、β和功能多样性、群落结构组成以及与环境因子的关系。【结果】1)各恢复类型细菌α多样性差异显著(P0.05),次生林土壤细菌丰度和多样性均高于人工林,灌草丛多样性高,丰度最低;灌木林丰度高,多样性最低。不同根际范围土壤细菌α多样性差异不显著(P0.05),整体表现为根面和根际土高于非根际土。2)次生林和人工林土壤细菌群落结构有一定相似性;次生林与灌草丛、灌木林土壤细菌群落结构差异较大。根际土与非根际土细菌群落结构有一定相似性,根面土与根际、非根际土细菌结构差异较大。3)变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门和厚壁菌门为优势类群。各样地有机质分解菌群(变形菌门、放线菌门和拟杆菌门)丰度差异显著,灌草丛和次生林显著高于其他样地,根面和根际土显著高于非根际土。固碳和固氮菌群(芽单胞菌门和厚壁菌门)分布较均匀。4)土壤田间持水量、有机质和全磷、植被分布均匀度、Simpson多样性指数和丰富度指数是影响土壤细菌群落的主要因素。土壤因子(田间持水量、有机质和全磷)对灌木林和灌草丛非根际土细菌影响极显著,对根面和根际土细菌作用较小;植被因子(植被分布均匀度、Simpson多样性指数和丰富度指数)对乔木林(次生林和人工林)不同根际范围土壤细菌群落影响均达到极显著水平。5)新陈代谢功能在KEGG上的编码基因数量最多,是土壤细菌的优势功能。各土样细菌群落KEGG功能基因序列数量和多样性差异显著,说明各植被恢复类型根际土壤中有许多具有各自独特功能的菌种,但土壤和植被不能决定土壤细菌功能多样性。【结论】恢复方式、植被类型和根系对冀北山区土壤细菌群落结构和多样性均有影响,其中恢复方式对土壤细菌多样性作用更明显,植被类型对土壤细菌群落结构影响更显著。距离根系越近,土壤细菌多样性越高,土壤细菌群落结构与非根际土差异越大。此外,环境因子如土壤养分、水分含量及植被分布状况等均与土壤细菌群落结构及多样性有关。     

开化王山采种基地森林群落数量分类与多样性研究

在浙江开化王山阔叶林采种基地群落学调查基础上,根据每个样地内重要值大于1.0的102种木本植物的具体数据,对3 1个样地群落类型进行聚类分析,并对各样地木本植物的物种多样性和物种丰富度指数进行分析.结果表明:(1)王山采种基地木本植物群落类型主要可分为甜槠林、拟赤杨林、短尾柯林、乌楣栲林、木荷林、马银花林、红楠林、钩栲...     

伐藤对五指山市低海拔次生林群落特征的影响

【目的】探究藤本植物过度干扰对低海拔次生林群落特征的影响,为是否需要对五指山地区的藤本植物进行防治提供参考。【方法】以五指山市低海拔次生林几乎被藤本植物覆盖的区域为研究对象,采用样方法分别对未伐藤、伐藤2 a、伐藤4 a、对照4种处理的样地进行植被调查,研究其物种多样性与群落特征。【结果】1)研究区域次生林群落乔、灌、草层共出现264种植物,隶属于119科205属,4种次生林群落的攀援藤本和匍匐藤本中,金钟藤、葛、榄形风车子重要值均较大,仅对照中榄形风车子重要值较小,伐藤后重要值最大的藤本植物由金钟藤变为葛。2)伐藤后乔木层冠幅、胸径增长显著;灌木层的盖度、冠幅、多度出现显著增长;草本层的多度,匍匐藤本的径粗、多度,攀援藤本的地径、多度则出现了先增加后减少的趋势。3)随着伐藤后恢复时间的增长,阳性树种的重要值之和逐渐降低。4)伐藤后4种次生林群落乔木层、灌木层、草本层、匍匐藤本、攀援藤本的物种丰富度指数、多样性指数均出现显著增长。5)相关性分析表明,攀援藤本的径粗和攀爬高度与草本层的物种多样性指数、丰富度指数呈正相关关系,攀援藤本的多度则对乔灌木的物种ShannonWienner指数、Pielou指数表现为抑制作用。【结论】藤本植物是五指山地区低海拔次生林群落中不可缺少的一部分,控制其多度有助于提高次生林群落物种丰富度和多样性,有利于推动该地区次生林群落向顶级群落演替。     

长白山阔叶红松林林层群落结构与生产力的关系

【目的】探究长白山阔叶红松林不同林层群落结构与林分生产力的关系,分析林分生产力的影响因素,为温带森林的恢复与可持续经营提供科学依据。【方法】基于长白山自然保护区阔叶红松林40 hm2固定监测样地2年（2014和2019年）植被调查数据,以样地内胸径（DBH）≥5 cm的木本植物为对象,根据胸径将阔叶红松林群落划分为优势木层、亚优势木层、中等木层和被压木层,运用R4.0.3软件计算各林层物种多样性、结构多样性和林分密度,与生产力进行相关性分析并构建结构方程模型,探讨不同林层物种多样性、结构多样性和林分密度对生产力的影响。【结果】1）林分密度与生产力显著正相关（P<0.05）,且相关关系随林层上升而下降。2) Pearson相关性分析结果显示,生产力与代表物种组成α多样性的香农威纳指数显著正相关（P<0.05）,且随林层上升相关关系减弱;反之,代表物种组成β多样性的香农熵指数与生产力存在显著负相关（P<0.05）,但该相关关系在中等木层和亚优势木层不显著。此外,物种均匀度指数与生产力显著负相关（P<0.05）,相关系数随林层上升先增大后减小;胸高断面积基尼系数和胸径...     

巨桉林和天然次生林枯落物层蚂蚁多样性及指示种

[目的]探讨巨桉林中蚂蚁群落的生态状况及植被变化后蚂蚁群落的响应,为今后土地利用方式的选择优化及生态恢复策略的制定提供依据。[方法]于2012年10月和2013年4月采用Winkler袋法调查云南省绿春县的巨桉人工林和天然次生林中枯落物层蚂蚁群落。[结果]共采集枯落物层蚂蚁5亚科34属66种2 118头。四个样地间枯落物层蚂蚁的物种丰富度有显著差异(GLM,t=-2.068,P=0.039),相对多度无显著差异(GLM,t=-0.174,P=0.863),其中巨桉林E1蚂蚁物种丰富度最高,N2最低;天然次生林N1蚂蚁多度最高,E2最低。巨桉林枯落物层蚂蚁群落结构与天然次生林无显著差异(ANOSIM Global R=0.5,P=0.333)。巨桉林中的指示物种为菱结大头蚁和东方小家蚁,天然次生林中的指示物种为红足厚结猛蚁。枯落物层厚度与蚂蚁物种丰富度显著负相关,枯落物层其它指标与蚂蚁物种丰富度和多度均无显著相关性。[结论]干扰少、林下植被丰富的人工巨桉林对枯落物层蚂蚁群落多样性的保护具有积极意义。     

大荫山米槠林的群落物种多样性研究

在浙江省衢州市大荫山的米槠林中分设了10个调查样地.对各样地乔木、灌木、草本不同层次的物种丰富度、物种多样性指数和群落均匀度所进行的分析,结果表明:大荫山米槠林木本植物的物种丰富度(99种)和物种多样性指数明显大于草本植物(18种).在该米槠林的分层结构上,其灌木层的物种丰富度指数、物种多样性指数和群落均匀度指数均大于乔木层,此两层的物种丰富度和物种多样性差异显著.其林分灌木层的物种丰富度指数和物种多样性指数均大于草本层,此两层的物种丰富度和Shannon -Wiener指数差异极显著,Simpson指数差异显著;其米槠林乔木层和草本层的物种多样性差异不明显.该林分各层次间的群落均匀度差异不显著.     

抚育措施对热带天然次生林群落结构与物种多样性的影响

[目的]通过对海南霸王岭林区的热带天然次生林抚育技术试验,了解抚育对次生林群落组成和结构的影响。[方法]通过对30个热带天然次生中龄林(60年)固定样地(50 m×50 m)进行抚育前后的森林调查数据,利用配对t检验、非维度多尺度标定(NMS)和指示种分析等统计方法,比较个体数量、物种多样性、群落物种组成、指示种、优势种和群落径级结构在抚育后的变化特征。[结果]表明:经过抚育后群落上层物种(胸径≥5 cm)和下层(1 cm≤胸径5 cm)个体密度显著减少了24.9%和59.9%,胸高断面积显著减少了13.1%和54.9%。抚育前后上层和下层树木径级分布结构均没发生显著变化,但呈随径级增加抚育比例减小的趋势。与抚育前的群落物种相比,抚育后的次生林上层和下层的物种组成无显著变化,上层树木物种密度减少了15.1%,但物种丰富度(排除密度效应后的物种密度)和香农指数无显著变化。抚育对下层树木的影响更加显著,其中,物种密度、物种丰富度、香农指数显著减少了40.3%、15.1%和11.1%。经过抚育后,上层指示种多度平均减少了85.6%,优势种多度平均减少了6.4%;下层指示种多度平均减少了85.9%,而优势种多度平均减少了35.1%。[结论]通过中幼林综合抚育措施,热带低地雨林次生林中短寿命先锋种数量显著减少,降低了抚育后先锋种对保留目的种的竞争强度,从而为加快热带次生林的生态功能恢复和实施森林经营管理奠定了重要基础。     

川西龙门山5种典型林型的中小型干生土壤动物群落特征

【目的】为了解和比较川西龙门山脉5种典型林型下的夏季中小型土壤动物群落特征,为生态恢复及生态效益评估提供参考。【方法】于2017年7月,用Tullgren干漏斗法对川西龙门山的同年龄段的杉木Cunninghamia lanceolata林、柳杉Cryptomeria fortunei林、人工混交林、人天混林、天然次生林5种林型的土壤动物进行调查。【结果】这5类林分的中小型干生土壤动物以蜱螨类和弹尾类为主,共占捕获总量的81.31%;人天混林的土壤动物密度显著高于其它林分(P 0.05),其土壤环境具有一定优越性,这对林业近自然经营可能具有参考意义。除在人工混交林的土层中呈显著逆分布(P 0.05)外,其余林分中的中小型干生土壤动物表聚性均极显著(P 0.01),但深层土中逆分布也并不罕见,其具体影响机制还需深入研究。天然次生林的土壤动物优势度指数(0.19)最高,其中小型土壤动物个体更集中于优势种群,群落稳定性较高。杉木林丰富度指数(5.2)较明显高于其它4种林分,其个体在种群中的分布较均匀,各林分的多样性指数和均匀度指数无较大差异;杉木林与其它林分的土壤动物群落相似性均较低(0.35～0.41),柳杉林与人天混林间的群落相似性达极相似(0.77),柳杉根系、根系分泌物及凋落物等相对杉木可能对土壤动物类群建成有更大影响。【结论】土壤动物群落特征与林型密切相关。     

吉林蛟河不同演替阶段针阔混交林木本植物α多样性评价

以吉林省蛟河市林业实验区管理局针阔混交林不同演替阶段群落(中龄林、近熟林、成熟林和老龄林)为研究对象,调查16块1 hm2样地内所有胸径大于1 cm的木本植物相关信息,分别计算物种丰富度指数、物种多样性指数、物种均匀度指数和生态优势度指数,并采用方差分析和Duncan多范围检验方法对不同群落的各项指数进行比较分析.结果表明:除Gleason指数外,各群落的物种丰富度指数(Margalef指数、Menhinick指数)间均存在显著性差异;物种多样性方面,各群落的Shannon-Wiener指数、Simpson (Gini)指数和McIntosh指数均具有显著性差异;各群落的Pielou均匀度指数存在显著性差异,而Simpson生态优势度指数在不同群落间也具有显著性差异;Simpson生态优势度指数与Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均呈负相关关系,相关系数分别为-0.779 6,-0.967 0和-0.962 1.综合来看,中龄林的物种丰富度指数、多样性指数、均匀度指数要低于其他群落,而生态优势度指数显著地高于其他群落.     

塞罕坝自然保护区物种丰富度对植被景观破碎化的响应及其空间尺度差异

【目的】探讨物种丰富度对各种环境因子的响应并确定是否存在空间尺度差异,以期为物种多样性保护提供帮助。【方法】在塞罕坝自然保护区选取38个天然植被斑块,其中包括12个草地、11个灌木林和15个天然次生林斑块,共记录物种360种,分属196属,54科。根据生长型将植物物种划分为1年生草本、多年生草本、灌木和乔木4个功能群。分别采用一阶刀切法和面积加权平均法计算斑块尺度与样方尺度的功能群物种丰富度。通过广义线性模型(GLM)分析斑块尺度和样方尺度的不同植物功能群的物种丰富度与景观结构、地形、土壤因子间的关系;并用冗余度(RDA)分析法,在2个空间尺度对环境因子进行定量分解。【结果】景观结构、地形、土壤因子可解释功能群物种丰富度格局的60%以上;各植物功能群的物种丰富度对景观破碎化的响应由强到弱依次为乔木、灌木、多年生草本和1年生草本;在斑块尺度,木本植物(灌木和乔木)受景观结构因子(如斑块面积、形状指数、隔离度和斑块类型)的影响较大(P0.05),而在样方尺度则更多受土壤因子(如p H值、有机质含量、全磷含量和全钾含量)的影响较大(P0.05);多年生草本物种丰富度在斑块尺度与斑块面积、斑块类型、p H值和全磷含量显著相关(P0.01),而在样方尺度主要受斑块类型和海拔的影响(P0.05);1年生草本物种丰富度在斑块尺度受斑块类型、全氮含量和全钾含量的影响显著(P0.01),而在样方尺度主要受斑块类型和土壤有机质含量的影响(P0.01)。【结论】植物功能群的物种丰富度对景观破碎化的响应机制存在斑块尺度与样方尺度的差异,物种丰富度的分布是不同空间尺度和环境因子共同作用的结果。物种丰富度在斑块尺度主要受景观结构因子与少量土壤因子的影响;在样方尺度主要受斑块类型与土壤因子的影响。因此,阐明物种丰富度的环境因子响应机制时需先明确特定的功能群和空间尺度。     

关帝山针叶林土壤细菌群落结构特征

【目的】分析环境与空间因素在寒温性针叶林土壤细菌群落构建中的作用,为区域森林生态系统管理措施的制定提供理论依据。【方法】利用Illumina高通量测序技术分析关帝山庞泉沟自然保护区华北落叶松林(Lp)、青杄林(Pw)以及油松林(Pt)4个土壤细菌群落(LpMC1、LpMC2、PwMC和PtMC)的结构,同时测定土壤理化性质和土壤酶活性,探讨细菌群落结构与森林类型和土壤环境因子的相关性。【结果】1)在该区域的森林土壤细菌群落中,变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、疣微菌门、浮霉菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门、衣原体门和硝化螺旋菌门为优势细菌群。2)优势细菌类群相对丰度和土壤环境因子的RDA分析表明,土壤含水率、碳氮比、pH以及土壤酶活性是影响土壤细菌群落结构的重要因子。其中,变形菌门中的大部分类群和拟杆菌门更适于生活在酸性、湿度大、营养状况良好的土壤中,主要碳源是易分解性碳;放线菌门、浮霉菌门和绿弯菌门则在碱性、干旱、营养贫瘠的土壤中更占优势,主要分解顽固性碳。3)Alpha多样性分析结果表明,土壤细菌群落多样性在4个样地间存在差异,在营养贫瘠的油松林样地土壤中细菌群落(PtMC)丰富度低,多样性高;而在营养丰富的高海拔华北落叶松样地中细菌群落(LpMC1)丰富度高,多样性低。4)细菌群落Beta多样性分析结果表明,青杄林和油松林的土壤细菌群落(PwMC与PtMC)、高海拔华北落叶松林和低海拔华北落叶松林的土壤细菌群落(LpMC1与LpMC2)结构分别具有相似性。【结论】受环境选择和扩散限制的共同影响,不同针叶林土壤细菌群落结构和物种多样性具有显著差异。据此,可通过制定不同的育林措施,改变林下土壤环境,进而优化土壤细菌群落结构;提高土壤碳汇,促进土壤氮、硫、磷等营养物质的循环,提高土壤肥力。     

青海不同林分土壤微生物群落结构(PLFA)

【目的】研究青海省7种林分类型土壤微生物群落组成的变化规律,从微生物的角度为该区森林土壤资源的科学管理与评价以及林分结构调整和生态系统更新、恢复与重建提供科学依据。【方法】利用常规实验室分析和磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acids,PLFAs)分析法对青海省云杉、白桦、落叶松和山杨组成的7种不同林分类型(大通青海云杉天然林A、大通白桦次生林B、湟中白桦青海云杉天然混交林C、乐都落叶松白桦天然混交林D、民和山杨人工林E、循化山杨白桦次生林F、尖扎青海云杉天然林G)表层土壤(0~20 cm)的土壤理化特征和微生物量及微生物群落结构的组成进行分析,并探索土壤微生物各菌群与土壤理化特性间的相关性。【结果】研究区不同林分类型土壤中共检测到17种PLFA生物标记,且PLFA生物标记的种类不尽相同,在A和B林分种类最多,而G林分种类最少;7种林分类型土壤中含量最高的PLFA生物标记是16:0,最丰富的脂肪酸种类是饱和脂肪酸;土壤微生物PLFA总量表现为B林分最高,G最低;细菌PLFA含量总体表现为阔叶林最高、针阔混交林其次,针叶林最低,真菌的PLFA含量明显表现为阔叶林混交林针叶林,且细菌的分布量显著大于真菌;7种林分类型土壤微生物多样性指数Simpson指数和Shannon-Wiener指数在F和G林分中显著小于其他类型,而McIntosh指数表现为A,B和D显著大于其他处理;主成分分析表明广义细菌和革兰氏阳性菌是土壤微生物群落类群的主要成分;冗余分析表明pH值、土壤含水量和细根生物量对土壤微生物群落的影响最大,其次为土壤有机碳含量、土壤密度和凋落物现存量。【结论】不同林分类型土壤微生物群落特征及其影响因子存在显著差异,在管理和利用森林生态系统时应考虑土壤微生物群落的变化特征,以便制定出合理的森林管理利用措施。     

采伐强度对东北针阔混交林林分生长和物种多样性的短期影响

【目的】在东北次生针阔混交林开展不同强度采伐试验,探讨采伐强度对林分生长和物种多样性的影响,以期为该地区针阔混交林合理地开展营林活动提供科学依据。【方法】2011年7月在吉林省蛟河林业实验区管理局次生针阔混交林内建立4块面积1 hm~2的标准地,于2011年冬季对其进行采伐处理,采伐强度(胸高断面积强度)分别为0%(对照,CK),17.24%(弱度采伐,LT),34.74%(中度采伐,MT)和51.87%(强度采伐,HT),从每块标准地中分别选取5块20 m×20 m样地,采伐2和4年后测定并分析林分胸径、树高、胸高断面积、蓄积量、物种多样性和群落相似性,探讨采伐强度对其影响。【结果】采伐处理4年后,林分平均胸径增长量与对照相比均呈增加趋势,除LT处理显著增加外(P0.05),其他处理与CK无显著差异(P0.05);林分平均树高及其增长量与CK相比均降低,但各处理无显著差异(P0.05);林分总胸高断面积和总蓄积量均比对照小,随着采伐强度的增大而降低,但LT和MT处理提高了单株胸高断面积增长量和单株蓄积增长量,HT处理降低了单株胸高断面积增长量和单株蓄积增长量,各处理间无显著差异(P0.05);采伐2和4年后,灌木层和草本层以及总体多度均有明显增加,但HT处理降低了乔木层多度;与采伐2年后相比,采伐4年后草本层多度降低;采伐未改变乔木层物种丰富度、多样性及均匀度,但显著提高了灌木层和草本层Shannon-wiener指数和Simpson指数,其中MT处理对物种多度、丰富度和多样性的增加影响最为明显;各处理间群落相似性指数较高,为中度相似或极相似水平。【结论】短期内,采伐对林分胸径生长有一定的促进作用,但未能促进林分树高的生长;采伐虽未对林分总胸高断面积和总蓄积量的增长有促进作用,但合理的采伐强度能提高单株胸高断面积和单株蓄积增长量,同时能够促进林分灌木层和草本层物种多样性提高。综合考虑林木生长和维持物种多样性两个方面,东北近熟针阔混交林的最适宜采伐强度为34.74%。     

不同海拔高度对周公山柳杉人工林植物多样性及土壤养分的影响

【目的】研究海拔高度对周公山柳杉人工林林下植物多样性及土壤养分的影响,对人工林的抚育及合理经营有着重要意义,旨在为人工林近自然改造以及利用山地造林、恢复森林生态提供科学依据。【方法】采用代表性样地法和随机取样法相结合的方法,在800、1 000和1 200 m 3个海拔高度对周公山柳杉人工林林下的物种组成、物种重要值、物种多样性和土壤养分进行了初步研究和对比分析。【结果】1)林下草本层共发现植物33种,属于19科32属;林下灌木层共发现植物49种,隶属于39属26科。2)草本群落Shannon-Wiener多样性指数(H)、Simpson优势度指数(H’)和Pielou均匀度指数(JSW)均随着海拔的升高表现为先升高后降低的趋势,符合"中度膨胀"理论,而草本层物种丰富度指数(D)以及灌木层群落各多样性指数则符合负相关关系理论。3)林下植被0~40 cm深度土壤养分随土层深度增加,全氮、全磷、有效磷、速效钾、有机碳、有机质含量均降低。4)物种多样性指数与有机质、全氮(TN)、全磷(TP)、有效磷(AP)的含量呈显著负相关。【结论】应控制人为干扰的强度,保持合理的林分密度,改善柳杉人工林的物种组成和群落结构,使人工林处于一种天然更新状态。     

长白山北坡云冷杉阔叶混交林的物种多度格局

【目的】研究长白山北坡云冷杉阔叶混交过伐林乔木层物种多度格局,阐明过伐林群落冠层结构维持的生态过程,探讨生境异质性、密度依赖、种间关联、扩散限制、更新限制和物种分化在针阔混交林群落装配中的作用,为揭示过伐林恢复过程中的物种多度分布机制提供理论指导。【方法】采用经验统计模型、生态位模型、群落中性理论模型以及复合生态位模型,对长白山北坡12块云冷杉阔叶混交过伐林样地进行物种多度格局分析。【结果】经验统计模型中对数正态模型和泊松对数正态模型拟合效果最佳,对数级数模型拟合效果较差,对数级数模型参数T和对数正态模型参数λ可作为表征群落多样性的重要参数;生态位模型中断棍模型拟合效果最佳,其次是生态位重叠模型和几何级数模型,再次为Zipf模型和Zipf-Mandelbrot模型,最后为随机分配模型和优势优先模型;复合生态位模型拟合效果较传统生态位模型有较大提高,复合模型可能在群落丰富种和稀有种呈现竞争等级多度分布时拟合效果最佳;以胸高断面积为指标的物种多度分布拟合与以个体数为指标的经验统计模型和生态位模型物种多度分布拟合表现基本一致,而在群落中性理论模型和复合模型拟合表现方面有一定差异,可能与稀有种断面积比重较大有关。【结论】复合模型可能成为连接经验模型、生态位模型和中性理论模型的纽带,为研究物种多度格局提供数学途径和思路。云冷杉阔叶混交过伐林群落物种等级多度分布某种程度上是生态位过程和随机干扰生态过程共同作用的结果。     

马尾松人工林干扰对土壤微生物群落结构的短期影响

【目的】揭示马尾松林土壤微生物群落结构对不同干扰的响应特征,初步探究响应机制,评估不同干扰方式对地下生态系统的影响。【方法】对马尾松人工林样地分别采取除灌、轻度干扰(清除少量非马尾松乔木)、重度干扰(清除较大胸径马尾松),以未经处理的样地为对照。对每个样地多点混合采集0～10 cm表层土壤,采用Illumina Miseq高通量测序方法,获取并分析了不同干扰方式下土壤微生物群落组成与结构的响应特征,并结合相似性和系统发育指数初步探究微生物响应机制。【结果】1)马尾松人工林土壤中细菌的优势菌群主要是变形菌门、酸杆菌门和放线菌门等;真菌的优势菌群是担子菌门、子囊菌门、接合菌门。在门水平上对细菌群落相对丰度进行组间差异显著性检验表明,拟杆菌门、β-变形菌门、δ-变形菌门和γ-变形菌门相对丰度的组间差异显著(P0.05)。不同干扰方式分别与对照样地的土壤微生物比较:轻度干扰样地的变形菌门、β-变形菌门、δ-变形菌门和γ-变形菌门相对丰度显著降低;重度干扰样地的拟杆菌门、δ-变形菌门相对丰度显著降低(P0.05);而除灌样地在门和纲水平上都无显著变化。2)主成分分析结果表明不同样地的土壤微生物(细菌和真菌)群落结构能够明显分开,非参数多元方差分析表明不同样地的土壤细菌与真菌的群落结构整体差异显著(P0.05);不同样地土壤微生物的群落结构与对照相比,只有除灌样地土壤的细菌群落无显著差异,而轻度干扰和重度干扰样地有显著差异(P0.05);除灌、轻度干扰和重度干扰样地土壤的真菌群落结构与对照均有显著差异(P0.05)。3)与对照相比,细菌的相似性在轻度干扰和重度干扰时显著降低(P0.05),真菌的相似性在除灌、轻度干扰和重度干扰均产生显著差异(P0.05)。4)基于零模型的差异分析表明,只有轻度干扰样地土壤的微生物群落谱系多度和谱系多样性变化达到显著水平(P0.05)。【结论】马尾松人工林的干扰措施显著影响土壤微生物群落的组成和结构特征,降低了土壤养分有效性;显著降低了土壤微生物群落的相似性,导致土壤微生物群落稳定性下降;改变了土壤微生物谱系多样性,即土壤微生物的养分含量和生态位多样性,降低了生态系统的稳定性。轻度干扰和重度干扰都显著降低了土壤质量,导致土壤养分含量下降,因此,不宜进行轻度和重度干扰。