秦岭中段锐齿槲栎天然次生林群落的物种多样性研究

【目的】对秦岭中段锐齿槲栎群落的物种多样性分布格局及其生态因子影响特征进行分析,为类似分布区域锐齿槲栎天然次生林的保护及可持续经营提供科学依据。【方法】采用样方调查法,在陕西周至及太白山2个研究区依据不同海拔、坡向等设置20个20m×30m的样地,调查锐齿槲栎群落乔木层、灌木层、草木层物种的组成和数量,分析其重要值、多样性及环境因子对物种多样性的影响。【结果】锐齿槲栎天然次生林群落乔木层树种共有33种,其中锐齿槲栎优势显著,重要值为42.10%,为该群落的建群种;其次是鹅耳枥,其重要值为10.20%,为该群落的优势种。该群落灌木层共有物种89种,其中乔木29种,占总物种的32.58%;灌木60种,占总物种的67.42%,灌木层中物种繁多,但单个物种的优势度不高。草本层有物种71种,呈随机分布,均具有荫生性特点。该群落不同林层的物种丰富度排序为灌木层草本层乔木层。当海拔从1 083m上升到1 547m时,灌木层和草本层的物种丰富度指数、优势度指数、多样性指数和均匀度指数均升高,在海拔为1 547m时达到最大值;当海拔由1 547m上升到1 882m时,物种多样性各指数又逐渐降低。林地光环境的改善有利于林下层物种的更新发育,其物种多样性各指数总体在阳坡相对较高。【结论】海拔、坡向对锐齿槲栎群落物种多样性影响作用明显,海拔1 083～1 547m的阳坡是锐齿槲栎次生林较为适宜的生长环境。     

小陇山林区锐齿栎原始林的径级结构与物种多样性

【目的】研究甘肃小陇山林区锐齿栎原始林的径级结构与物种多样性特征,为小陇山林区锐齿栎次生林经营提供参考。【方法】以小陇山林区的锐齿栎原始林为研究对象,在研究区测设面积为100m×100m的样地,运用样地每木定位调查和小样方调查方法,统计分析乔木层树种的重要值和主要树种的径级结构,并调查乔木层、灌木层、草本层的物种组成及数量,计算各林层的多样性指数。【结果】锐齿栎原始林群落物种组成丰富,主要伴生树种有鹅耳枥、地锦槭、光叶泡花树、鄂椴等;林分直径结构为典型的倒J型分布,锐齿栎种群的径级结构呈典型的正态分布;该群落乔木层容纳物种数53种,Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和优势度指数分别为3.130,0.955和0.063;灌木层有物种数46种,Shannon-Wiener指数1.395,优势度指数0.547,Pielou均匀度指数0.462;草本层共有物种数58种,Shannon-Wiener指数1.899,优势度指数0.358,Pielou均匀度指数0.653。【结论】小陇山锐齿栎原始林群落物种组成丰富,径级结构呈典型异龄林特征,群落中乔木层树种多样性较高,树种分布均匀且优势树种集中性低;草本层和灌木层物种多样性低,物种分布不均匀且优势树种集中性高。     

秦岭锐齿栎林叶内营养元素含量的时空分布

通过固定标准木、定期采样和化学测定,分析了秦岭锐齿栎林叶内营养元素含量的径阶、冠向、冠层、海拔和生长季节变化规律。结果表明:不同径阶、冠向叶内营养元素含量差异不大;N、P、K含量自冠顶向冠基递减,Ca 的变化相反,Mg 的变化不明显;叶内N、P、K、Ca 的含量随海拔上升而降低,Mg 的变化不大。展叶初期,叶内N、P、K、Mg 含量很高,随叶龄增加而降低,展叶期和落叶前期显著下降;Ca 的变化相反,且在落叶前达到峰值。叶内N、P、K、Mg 间存在显著的正相关,而Ca 与N、P、K、Mg 间呈显著的负相关;叶内N/P、N/K 较高,随叶龄增加而上升,且比N、P、K含量的季节变化更稳定;K/Ca 在展叶初期很高,继而迅速降低,随叶龄的增加降低趋于缓慢;K/Mg 在整个生长季节逐渐降低。叶内营养元素积累量与叶的生长发育有着密切的关系。同时给出了测定叶内营养元素含量的采样部位、时间和样本数量的建议。     

秦岭锐齿栎林的生物量和生产力

根据36块标准地250株伐倒水的资料，通过建立锐齿栎各器官生物量、材积和叶面积的估计方程，研究了秦岭锐齿栎林的生物量和生产力。结果表明：秦岭南坡的锐齿栎林生长普遍优于北坡，在南坡以中段分布区生长最好，在北坡以西段分布区生产力最高。在同一分布区内，锐齿栎的生物量和生产力随林分类型、叶面积、林龄、密度及海拔等因素而变化。在秦岭林区锐齿际林的平均蓄积量为181．2m3／hm2；平均现存量为208．4t／hm2；叶面积指数5．631；平均生产量17．97t／hm2。秦岭林区的锐齿栎林具有很高的生产力。     

秦岭林区锐齿栎林木个体生长分析

应用植物生长分析方法,通过破坏性取样,对锐齿栎林木的光合器官、非光合器官的生长过程以及物质生产效率进行了研究。结果表明,光合器官的增长过程与非同化器官的生长过程并不同步,锐齿栎在展叶的前２０ｄ内,主要靠消耗树体先年贮存的营养物质维持生长;展叶２０ｄ以后,生长则依赖当年的光合产物。     

秦岭主要林区锐齿栎林营养积累和分布的特点

秦岭锐齿栎林包括0～60 cm土层的营养元素总储量为182.644 7～394.199 0 t/hm2,土壤层的占97.96～99.39.林分的生物量为131.360～503.822 t/hm2,乔木层占92.1～99.2;植被层营养元素积累量为1 495.016～5 531.803 kg/hm2,乔木层占85.3～98.0.凋落物层现存量和营养元素积累量分别为2.897～33.999 t/hm2和104.339～1 136.536 kg/hm2.在一定范围内,随着林分密度的增加,其生物量和营养元素积累量     

环境因子对伏牛山南麓栓皮栎群落物种组成及多样性的影响

在伏牛山南麓栓皮栎群落内设置30块样地,对物种组成、多样性及环境因子进行了系统调查,采用RDA和偏RDA排序法分析了环境因子对群落物种组成的影响,多元线性逐步回归分析探讨了群落物种多样性与环境因子的关系。结果表明：6个环境因子共解释了栓皮栎群落物种组成变异的45.38%,其中坡向和土壤碱解氮含量的净效应达显著水平（P<0.05）,为影响物种组成的主要环境因子;作为建群种的栓皮栎在热干坡向、土壤碱解氮含量低的生境有最多的分布;坡向、枯落物厚度、灌木盖度、土壤pH和碱解氮含量能够显著（P<0.05）影响栓皮栎群落的物种多样性,较冷湿坡向、枯落物较厚、灌木盖度较高、土壤酸度较大且碱解氮含量丰富的生境具有较高的物种多样性。     

秦岭林区锐齿栎林水文效应的研究

采用水量平衡定量研究方法,对秦岭林区不同密度锐齿栎林的水文效应进行了系统研究．结果表明,锐齿栎林林冠截持能力占降水的１１．９％～１５．５％,凋落物截持量为４．２～５．８ｍｍ,林地土壤含蓄量为５８．０～６８．８ｍｍ．壤中流是秦岭林区最主要的产流形式,也是评价锐齿栎林水文效应最直观的指标．林冠截持量、凋落物持水量和林地土壤含蓄量随着林分密度和郁闭度的增加而增加,林地壤中流量随林分密度和郁闭度的增加而呈下降趋势．这说明密度大郁闭度高的林分在水源涵养方面有非常显著和独特的作用．     

小陇山林区锐齿栎原始林群落的空间结构特征

【目的】研究甘肃小陇山林区锐齿栎原始林群落的空间结构特征,为小陇山林区锐齿栎次生林的经营提供参考。【方法】在小陇山林区选择锐齿栎原始林建立100m×100m的固定样地,运用每木定位调查数据和林分空间结构分析软件,分析锐齿栎原始林群落的林木分布格局、树种隔离程度和大小分化程度。【结果】锐齿栎原始林群落的平均角尺度为0.531,建群种锐齿栎种群的平均角尺度为0.526,主要伴生树种鹅耳枥、地锦槭、光叶泡花树、鄂椴、小叶鹅耳枥、川鄂鹅耳枥、水榆花楸的平均角尺度依次为0.586,0.535,0.604,0.556,0.604,0.634和0.559;该群落平均混交度为0.71,修正混交度为0.475;群落中主要树种的平均大小比数排序为辽东栎锐齿栎桦椴鄂椴鹅耳枥地锦槭水榆花楸小叶鹅耳枥川鄂鹅耳枥光叶泡花树;树种优势度排序为锐齿栎辽东栎鹅耳枥桦椴地锦槭鄂椴小叶鹅耳枥川鄂鹅耳枥水榆花楸光叶泡花树。【结论】锐齿栎原始林群落林木分布格局为轻微的团状分布,林内各树种高度混交,锐齿栎在林分中占绝对优势,该群落的空间结构特征可作为小陇山林区锐齿栎次生林目标林分的参考依据。     

宝天曼自然保护区锐齿栎种群空间分布格局研究

为了揭示宝天曼自然保护区锐齿栎种群空间分布格局的形成机制和分布规律,采用离散分布理论拟合、方差/均值比率法和聚集强度测定的方法,对宝天曼锐齿栎种群在不同取样尺度上、不同发育阶段和不同海拔梯度的空间分布格局进行了研究.结果表明:不同取样尺度下,种群反映出不同的聚集程度,聚块性指数(m*/m)和扩散型指数(Iδ)基本上随取样尺度的增大而减小,样方大小对宝天曼自然保护区锐齿栎种群分布格局的测定结果具有显著影响;不同发育阶段的锐齿栎种群的空间分布格局存在差异,幼树和中径树均表现为聚集分布,但聚集程度不同,幼树的聚集程度比中径树的高,大树的空间分布格局表现为随机分布类型;不同海拔梯度的锐齿栎种群空间分布格局存在差异,聚集程度不同.     

抚育间伐对秦岭南坡锐齿栎天然次生林碳密度的影响

【目的】探索森林抚育间伐强度对秦岭南坡锐齿栎天然次生林不同碳库的影响,为秦岭林区锐齿栎林合理抚育间伐提供参考。【方法】在陕西省宁东林业局沙沟林场,按照不同坡向(阴坡和阳坡)和抚育间伐强度设置锐齿栎天然次生林标准地24块,间伐强度分别为林分蓄积量的5%,15%和25%,并设置不间伐的对照样地。通过样地调查,研究不同强度间伐3年后锐齿栎天然次生林植被层、枯落物层以及土壤层有机碳密度的变化规律。【结果】5%间伐对阳坡和阴坡乔木层碳密度均无显著影响,而阳坡15%,25%间伐的林分乔木层碳密度分别比对照低10.53%和21.00%,阴坡分别低14.91%和23.39%;阳坡5%,15%间伐的林分乔木层有机碳密度增加量分别比对照高19.03%和21.19%,而25%间伐的林分与对照无显著差异;阴坡5%间伐的林分乔木层有机碳密度增加量比对照高16.76%,而15%和25%间伐的林分均与对照无显著差异;阳坡、阴坡林下灌木和草本植物碳密度均随抚育间伐强度的增加而增大;不同抚育间伐强度对枯落物层和土壤层有机碳密度均没有显著影响;5%间伐对2个坡向的锐齿栎次生林总有机碳密度均无显著影响,15%,25%间伐分别使阳坡林分总有机碳密度降低7.10%和13.64%,使阴坡林分总有机碳密度降低8.84%和13.66%。【结论】抚育间伐在一定程度上降低了秦岭南坡锐齿栎天然次生林的碳储量,然而合理的抚育间伐强度能够提高其乔木层单位面积碳吸存量;秦岭南坡锐齿栎天然次生林在阳坡采取15%间伐强度、阴坡采取5%间伐强度短期内有利于提高林分的固碳能力。     

秦岭中段南坡锐齿栎林碳密度研究

【目的】量化秦岭中段南坡锐齿栎林碳密度,并分析其与林龄、地形因子的关系,为秦岭及全国森林碳储量与碳汇研究提供数据支持。【方法】在秦岭中段南坡不同立地条件下,设置锐齿栎林调查样地50块,通过样地调查和室内分析,推算秦岭锐齿栎林碳密度,并比较不同林层(乔木层、灌木层、草本层、枯落物层)和乔木层不同器官(干、根、皮、枝、叶)、林龄、地形因子(海拔、坡度、坡位、坡向)对锐齿栎林碳密度的影响及差异。【结果】秦岭中段南坡锐齿栎林碳密度平均值为101.40t/hm2,其中乔木层、灌木层、草本层、枯落物层碳密度所占比例分别为97.82%,0.60%,0.30%和1.28%,乔木层是锐齿栎林碳库的最重要组成部分;乔木层各器官碳密度占乔木层总碳密度的比例分别为:树干51.85%、树根22.36%、树枝14.77%、树皮7.61%、树叶3.41%,树干是锐齿栎乔木碳的主要贮存器官;锐齿栎林乔木层碳密度随林龄的增大而提高,幼、中龄林碳密度平均值分别仅为近成熟林碳密度的52.21%和59.91%。锐齿栎林乔木层碳密度随海拔升高呈先增后减的变化趋势,在海拔≥1 500~1 700m达到最大;另外,其随坡度的增加显著减小;不同坡位、坡向相比,以上坡位最大,下坡位最小,且以阳坡高于阴坡。【结论】秦岭中段南坡锐齿栎林植被层碳密度显著高于全国森林碳密度平均值;由于该区锐齿栎林以幼龄林和中龄林为主,因而仍有较大的固碳潜力;为了提高锐齿栎林的碳汇能力,应加强科学经营和管理,尽量减少对锐齿栎林的不必要人为干扰。     

秦岭南坡森林抚育对锐齿栎林光合特性的影响

【目的】研究不同抚育强度对锐齿栎林光合特性的影响,为秦岭南坡锐齿栎林的森林抚育间伐提供理论依据。【方法】在秦岭南坡火地塘林区锐齿栎林内设置13块样地进行间伐,其中抚育强度5%,10%,15%,20%的样地各3块,对照样地1块,测定不同间伐强度样地内的环境因子及锐齿栎的光合生理生态因子,并进行方差分析、回归分析和相关分析。【结果】抚育后的林内环境因子和光合生理生态因子都发生了变化,抚育强度15%,20%的林内光强(PAR)、大气温度(Ta)、大气CO2浓度(Ca)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)、水分利用效率(WUE)有极显著或显著提高,而相对湿度(RH)极显著或显著降低,气孔导度(Gs)在抚育强度15%的林内极显著降低,胞间CO2浓度(Ci)经抚育后显著降低,但在不同抚育强度间无明显差异;通过光合光响应曲线拟合可知,抚育强度15%和20%的林内最大净光合速率(Pmax)较高;通过假设检验可知,Pn与环境因子PAR、Ta、Ca、RH在α=0.01的水平上存在显著的回归关系;Pn与PAR、Ta呈极显著正相关,而与Gs、Ci呈极显著负相关;抚育后林内的光合同化量有所提高,其中抚育强度15%的林内光合同化量最高。【结论】秦岭南坡锐齿栎林的抚育强度设置在15%为宜。     

间伐对秦岭南坡锐齿栎林土壤腐殖质及微生物的影响

【目的】以秦岭南坡锐齿栎林为研究对象,探讨间伐对锐齿栎林地土壤腐殖质及土壤微生物的影响,为秦岭林区锐齿栎林抚育经营提供理论依据。【方法】2012年3月,在秦岭南坡陕西省宁东林业局沙沟林场林地阳坡的中下部选择生长状况接近、林分密度基本一致的锐齿栎天然次生林,设置锐齿栎天然次生林样地12块,间伐强度分别为林分蓄积量的0(CK)、5%(T1)、10%(T2)、15%(T3)、20%(T4)和25%(T5),2018年7月采集0～30 cm土层土样,测定土壤腐殖质及其组分(胡敏酸、富啡酸和胡敏素)含量以及土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)数量,并分析土壤胡敏酸、富啡酸和胡敏素含量与细菌、真菌、放线菌数量的相关性。【结果】(1)间伐6年后,在0～30 cm土层,各间伐强度处理土壤腐殖质含量平均值均大于CK,且T1处理的土壤腐殖质含量最高,为(60.78±10.53) g/kg。各间伐强度下土壤胡敏酸含量平均值较CK均有明显减少,不同处理土壤胡敏酸含量平均值由大到小依次为CKT4T3T5T2T1。除T3处理外,其余间伐强度处理土壤富啡酸含量平均值均高于CK,富啡酸含量平均值由大到小依次为T2T1T5T4CKT3。与CK相比,除T1处理外,其余各间伐强度处理土壤胡敏素含量平均值均增加,各间伐强度处理土壤胡敏素含量平均值由大到小依次为T2T3T4T5CKT1。(2)不同间伐强度下土壤胡敏酸/腐殖酸含量比值(PQ)由大到小依次为CK15%20%25%10%5%。(3)间伐6年后,在0～30 cm土层,土壤微生物总量随着间伐强度的增加呈先增加后减少的趋势,微生物总量在间伐强度为10%时达到最高;土壤细菌、放线菌数量在间伐强度为5%～10%时较高,真菌数量在间伐强度为15%～20%时较高。(4)土壤细菌、真菌和放线菌数量均与土壤胡敏酸、胡敏素含量呈极显著正相关,土壤真菌数量与富啡酸含量呈显著正相关。【结论】土壤微生物各种群数量可以显著影响土壤腐殖质的积累,合理的抚育间伐可以显著增加土壤腐殖质含量及微生物数量,选择10%～15%的间伐强度作为提高林地土壤腐殖质的参考指标较为合理。     

秦岭山地华山松和锐齿栎典型林分化学计量特征分析

为了解树种和林龄对乔木叶片、枯落物和土壤化学计量特征的影响,以及N、P养分的限制特征,以秦岭山地典型林分华山松和锐齿栎4个龄组的天然林为研究对象,分析了各林分乔木叶片、枯落物和土壤的C、N、P化学计量特征。结果表明：C、N、P含量在2种林分各龄组中表现为叶片>枯落物>土壤,华山松针叶中C含量高于锐齿栎叶片,而N含量、P含量均低于锐齿栎叶片; 树种对植物叶片生态化学计量特征、枯落物的C、N含量及C : N和N : P、土壤P含量和N:P有极显著影响,对枯落物和土壤的C : P有显著影响; 林龄对植物叶片和枯落物的C含量有显著影响,对土壤的P含量、C : P和N : P有极显著影响; 该地区N : P为7.47~12.50,N成为限制研究区林分正常生长的主要元素。     

平潭海岛黑松群落特征与多样性研究

为探究平潭海岛黑松（Pinus thunbergii）群落特征、多样性水平,科学管理黑松防护林,保护物种多样性,在2018—2020年内,采用样方法对平潭地区8个小型海岛黑松群落进行调查,研究其物种组成、植物区系、群落类型和多样性水平,并采用冗余分析对多样性指数与环境因子关系进行分析。结果发现：(1)研究区域共有54科117属138种维管束植物,裸子植物与蕨类植物种类较少。(2)生活型中,高位芽植物(68种)与一年生植物(30种)数量较多。生长型中,乔木8种,灌木39种,草本76种,藤本15种,草本与灌木的植物种类多于乔木。(3)在地理区系方面,科与属均呈现较强热带性质,但均缺少中国特有分布类型。(4)通过组间聚类可将黑松样方的植被类型划分为3个群系,9个群丛。(5)在群系多样性对比中,黑松+台湾群系高于黑松+滨柃群系与黑松群系。在不同层片多样性对比上,草本层与灌木层高于乔木层。(6)多样性指数与环境因子的冗余分析中,土壤全磷、全钾含量以及坡向对多样性影响显著,总解释量为42.3%。总之,在构建以黑松为主的海岛植物群落时需要注意混交和磷肥使用,根据地区微气候状况合理配置。     

秦岭中段油松天然次生林群落物种多样性研究

【目的】研究秦岭中段油松天然次生林群落的物种多样性,为其生态系统管理、生物多样性保护以及生态功能优化提供理论依据。【方法】采用样方调查法,在陕西太白山和周至自然保护区,分别依据环境因子(海拔、坡向等)选取发育阶段一致的有代表性的油松典型群落类型,共建立20m×30m样地20个,记录乔木层、灌木层和草本层的物种数量,分析秦岭中段油松次生林群落各层次物种的重要值、物种多样性,以及环境因素对物种多样性的影响。【结果】秦岭中段油松天然次生林群落不同层次物种丰富度为灌木层草本层乔木层,灌木层物种多样性高,乔木层优势种明显;其中乔木层以优势种油松的重要值最高,而灌木和草本优势种重要值较低;灌木层和草本层的物种丰富度指数、多样性指数、优势度指数以及均匀度指数均随着海拔增高呈现先增后减的趋势,且基本呈正态分布;在坡向对物种多样性的影响中,除了均匀度指数外,其余各指数在阳坡相对较高,物种较为丰富;相对于草本,坡向对灌木层物种的影响更为明显。【结论】秦岭中段油松天然次生林群落物种较为丰富,多样性较高,海拔、坡向对群落物种多样性均有影响。