鼎湖山亚热带季风带绿阔叶林的生物量和光能利用效率

报道鼎湖山自然保护区黄果厚壳桂群落的生物量、生产力和光能利用效率。根据群落的种类成分和结构特征,分层选主要树种,用样本收获法和红外线ＣＯ２气体分析法,测定了群落的生物量、光合速率和呼吸速率,计算了群落的生产力和光能利用效率。结果表明,群落的生物量为２０８ｔ·ｈｍ＾－２;总生产力为１２８７０４ｋＪ·ｍ＾－２·ａ＾－１,净生产力为３０４５１ｋＪ·ｍ＾－２·ａ＾－１;由总生产力计算光合有效辐射能的呼吸利     

利用植物DNA条形码构建亚热带森林群落系统发育关系——以鼎湖山样地为例

在群落水平上重建植物系统发育关系是当前植物系统学研究的一项重要内容;DNA条形码技术的出现为这一工作的开展提供了便利。本文选取国际通用的植物DNA条形码（rbcL,matK和psbA trnH）,对鼎湖山大样地的183个物种（隶属于24目51科110属）进行测序;分别利用两位点和三位点DNA条形码组合构建该样地植物群落的系统发育关系,并比较不同位点组合构建出的群落系统发育关系的拓扑结构和节点支持率;最后选出一个具有最好拓扑结构和最高节点支持率的鼎湖山大样地群落系统发育关系。在目、科和属这三个水平上,三位点条形码片段组合构建的群落系统发育关系与APG系统获得较好匹配;有些进化分支在相应的APG系统位置解决得不好,却在条形码序列构建的系统发育关系中得到了较好解决。表明综合使用不同进化速率的DNA条形码片段并采取三位点超级矩阵的组合策略,在未采用APG系统大框架的情况下,也能快速而又相对准确地构建出鼎湖山南亚热带森林植物群落的系统发育关系。     

利用植物DNA条形码构建亚热带森林群落系统发育关系——以鼎湖山样地为例

在群落水平上重建植物系统发育关系是当前植物系统学研究的一项重要内容;DNA条形码技术的出现为这一工作的开展提供了便利。本文选取国际通用的植物DNA条形码（rbcL,matK和psbA trnH）,对鼎湖山大样地的183个物种（隶属于24目51科110属）进行测序;分别利用两位点和三位点DNA条形码组合构建该样地植物群落的系统发育关系,并比较不同位点组合构建出的群落系统发育关系的拓扑结构和节点支持率;最后选出一个具有最好拓扑结构和最高节点支持率的鼎湖山大样地群落系统发育关系。在目、科和属这三个水平上,三位点条形码片段组合构建的群落系统发育关系与APG系统获得较好匹配;有些进化分支在相应的APG系统位置解决得不好,却在条形码序列构建的系统发育关系中得到了较好解决。表明综合使用不同进化速率的DNA条形码片段并采取三位点超级矩阵的组合策略,在未采用APG系统大框架的情况下,也能快速而又相对准确地构建出鼎湖山南亚热带森林植物群落的系统发育关系。     

亚热带次级森林演替过程中模拟氮磷沉降对土壤微生物生物量及土壤养分的影响

氮（N）沉降深刻影响着森林生态系统的生物多样性、生产力和稳定性。亚热带地区森林土壤磷（P）的有效性较低,N沉降将更突显P的限制作用。N、P输入对亚热带次级森林土壤的影响是否依赖于森林演替阶段知之甚少。选取两种不同演替年龄阶段（年轻林：<40 a;老年林：>85 a）的亚热带常绿阔叶林,设置模拟N和/或P沉降（10 g m^-2 a^-1）4个处理（Ctrl、N、P、NP）,连续处理4.5年后采集表层、次表层和下底层（0-15、15-30、30-60 cm）土壤样品,综合分析了土壤微生物生物量碳（MBC）氮（MBN）和多种土壤养分含量。结果表明,MBC、MBN及土壤养分含量均随土壤深度增加而降低。N添加对两种演替阶段森林土壤中MBC和MBN均无显著影响。施P相关处理（P和NP）对年轻林表层土壤MBC和MBN无显著影响,但显著增加了老年林表层土壤MBC和MBN（P<0.05）,表明老年林可能比年轻林更易受P限制。N添加显著增加了两种演替森林表层土壤可溶性有机氮（DON）、氨态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）的含量（P<0.05）;P相关处理（P和NP）显著增加两种演替阶段表层和次表层土壤速效磷（AP）以及表层土壤全磷（TP）的含量（P<0.05）。土壤MBC和MBN与土壤中各养分指标（可溶性有机碳DOC、DON、NH₄⁺-N、NO₃^--N、AP、全碳TC、全氮TN和TP）呈显著正相关关系,土壤TC、TN和DOC是影响土壤微生物生物量的主要因子。研究可为评估和揭示未来全球环境变化背景下不同演替林龄亚热带森林的土肥潜力及土壤质量的演变提供一定的科学理论依据。     

沱江流域亚热带次生植被生物量及其模型

 本文采用标准地法、标准木及回归分析法(乔木)和样方收获法(灌木和草本)研究了沱江流域清水河支流次生植被生物量及其分配规律,并从生物量协调性角度探讨了主要树种的适宜性。 1．应用11种回归模型研究沱江流域主要次生植被类型优势种生物量与胸径或材积因子的关系,表明以y＝aXb模型相关性最好,应用性强,其相关系数范围在0.946～0.999。 2. 不同群落类型地上部分生物量的大小排序为柏木、栓皮栎林>桤木、柏木林>柏木林>铁仔、黄荆灌丛>马桑灌草丛,其地上部分生物量分别为95.721、77.546、38.719、11.969和4.073t·hm-2。另外两类墨西哥柏林的地上部分生物量分别为21.065和16.810t·hm-2。 3．乡土树种和墨西哥柏根桩及粗根的生物量占各自总根量的比例分别为80.42％和62.09％,其地下部分生物量占各自总生物量的比例分别为23.89％和7.44％,占各自地上部分生物量的比例分别为17.67％和6.9％,表明引入沱江流域的墨西哥柏地上部分和地下部分生物量的不协调,存在潜在的易倒趋势。 4．对比分析和评价了主要次生植被类型及树种生物量分配及垂直结构,生产潜力和防护效能,提出较高演替阶段的群落为该区域多功能的优化模式。     

亚热带森林乔木树种DNA条形码研究——以哀牢山自然保护区为例

作为新一代植物志iFlora的重要组成部分,DNA条形码已经成为物种鉴定中重要且有效的方法。本研究以亚热带森林的乔木树种为研究对象,开展了DNA条形码的尝试性工作。为评估DNA条形码对鉴定亚热带森林树种的有效性,收集并研究了来自哀牢山自然保护区内5l科111属中204个树种的525个乔木个体。结果显示,所选4个DNA片段（rbcL,matK,trnH-psbA和ITS）的PCR扩增成功率都超过90％;测序成功率rbcL和matK最高,分别为90．7％和90．5％,trnH-psbA次之（83．6％）,ITS最低（73．5％）,表明4个片段在亚热带森林乔木中都具有较好的通用性。应用BLAST与NJ Tree两种方法,对物种和属水平的鉴别成功率进行统计,发现单片段中ITS最高,分别为68．4％-81．3％和99．0％～100％,核心条码rkL和matK组合的成功率是52．8％～60．2％和86．7％～90．5％,再与补充条码trnH-psbA和ITS联合,可以成功鉴别74．7％～79．6％哀牢山自然保护区亚热带森林中的乔木物种。由于ITS片段在亚热带森林部分重要树种类群（樟科和壳斗科等）中的测序成功率较差,所以对这些植物类群采用trnH-psbA作为DNA条形码是一个更好的选择。     

亚热带常绿阔叶林9个常见树种的生物量相对生长模型

生物量相对生长模型作为一种简便且有效的生物量估算方法,已得到广泛应用.国内偏重于针叶林或阔叶纯林的生物量相对生长模型研究,而在估算多树种阔叶林的生物量时,一般选用混合物种的生物量相对生长模型,这会导致估算结果产生较大误差.本文在亚热带常绿阔叶林典型分布区随机设置了33块样地,针对栲树、鹿角锥、钩锥、石栎、猴欢喜、虎皮楠、赤杨叶、乳源木莲和少叶黄杞9个常见的树种,构建了单物种及混合物种的生物量相对生长模型,并探讨了单物种模型及混合物种模型间估算误差的差异.结果表明:以D(胸径)和D2H(胸径的平方乘以树高)为自变量,分别构建混合物种模型,其中树枝、树叶、树根、地上和整株生物量是以D为自变量的模型为优,但树干生物量是以D2H为自变量的模型为优.将树高引入以D为自变量的单物种模型后,6个树种单物种模型的解释能力呈不同程度的下降趋势,最高下降5.6%(猴欢喜).与以D和D2H为自变量的混合物种模型相比,8个树种单物种模型的SEE(估计值的标准差)出现下降;对不同器官而言,其单物种模型的SEE不同程度地下降,最高达13.0%和20.3%(树枝).不考虑种间和模型形式间的差异,将会严重影响生物量碳库及其动态评估的准确性.因此,为提高生物量估算的准确性,应综合考虑种间和模型形式间的差异.     

模拟酸雨对七种森林植物生物量的影响

马尾松(pinus massonina Lamb.)、杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamh.) hook)、青冈(Cyclobananopsis glauca Thumb. Oeret)、油茶(Camelia oleifera Abel)、木荷(Schima superba Gardn,et Ghamp. )、黄樟(Cinnamomum porrectum(Roxb)Kosterm)、火力楠(Michelia macclurei)属亚热带森林植物,在我国南方林业生产中占居十分重要的地位。为了探讨酸雨对植物生长和森     

我国森林植被的生物量和净生产量

利用森林蓄积量推算森林生物量和净生产量的方法,系统研究了我国森林植被的生物生产力。结果表明,我国森林生物生产力的地理分布规律与世界总趋势一致,但量上有差异,具体表现在：我国森林生物量的平均值小于世界平均水平,而净生产量却显得较高;我国森林的总生物量是９１０２．８７×１０６ｔ,其中,林分为８５９２．１３×１０６ｔ,经济林３２５．７２×１０６ｔ;竹林１８５．０２×１０６ｔ,疏林、灌木林７９０．５４×１０６ｔ;森林和疏林（含灌木林）的总生产力分别是１１７７．３１×１０６ｔ／ａ和４５８．１６×１０６ｔ／ａ。研究结果还显示,用材积推算的生物量（材积源生物量）比用平均生物量计算的结果更符合实际。分析中国森林在中国及全球陆地碳库中的作用发现,与其他区域和世界平均水平相比较,中国森林在中国陆地植被中所起的主导作用较弱,它的生物量不足全球森林总生物量的１％,然而,它在保护中国土壤碳库功能方面起着其他植被类型所无法替代的作用。     

温度和降水对森林生物量分配的影响研究进展

森林生物量分配策略是全球变化背景下群落保持生产力的重要机制.温度和降水会影响森林生物量的分配格局.文章基于文献分析,总结了增温、低温和降水对森林地上、地下生物量分配的影响机制,以及温度和降水对森林生物量分配的交互作用,并对未来温度和降水影响森林生物量分配的研究进行了展望,提出该领域今后的研究重点为:(1)加强生物量分配...     

南亚热带森林土壤微生物量碳对氮沉降的响应

研究了鼎湖山自然保护区3种森林生态系统土壤微生物量碳对氮沉降增加的响应.选取南亚热带代表性森林类型马尾松林、混交林和季风常绿阔叶林(季风林)建立野外模拟氮沉降试验样地.2003年7月开始每月进行氮处理.这些处理分别为对照、低氮处理、中氮处理和高氮处理,即0、50、100 kg N hm-2 a-1 和150 kg N hm-2 a-1.在2004年11月和2006年6月用氯仿熏蒸浸提法分别测定土壤微生物量碳和土壤可浸提有机碳.土壤微生物量碳和可浸提有机碳含量均表现为2006年6月高于2004年11月;季风林高于马尾松林和混交林.随着氮沉降增加季风林土壤微生物量碳减少,但可浸提有机碳含量则增加,且此趋势在高氮处理下表现明显.然而,氮沉降增加对马尾松林和混交林土壤微生物量碳和可浸提有机碳含量的影响不显著.以上结果表明,氮沉降增加可能提高季风林土壤有机碳的固持能力.     

凋落物输入对中亚热带不同森林细根生物量及分布的影响

在全球变化背景下,植物凋落物输入的改变对森林生态系统地下生态过程具有重要的影响。中亚热带森林中,细根进入凋落物层生长是一种常见现象,然而凋落物量的改变对细根生长影响的研究较少。通过对中国中亚热带针叶林、针阔混交林及常绿阔叶林这3种典型森林进行地上凋落物添加和去除实验,研究不同凋落物处理水平下细根生物量、垂直分布及形态特征的变化。结果表明:与对照(CK)相比,地上凋落物去除(LR)分别导致针叶林和针阔混交林细根总生物量显著降低40.3%和37.5%,而凋落物添加(LA)使常绿阔叶林中的细根总生物量明显提高了19.4%。不同层次的细根生物量对凋落物处理的响应不同,从针叶林到常绿阔叶林,凋落物量的改变对细根的垂直分布的影响加剧。LA处理明显提高常绿阔叶林凋落物层的细根生物量百分比(相比对照提高了10.6%)以及降低7.5—15 cm土层的细根生物量百分比(相比对照降低了10.4%)。凋落物层中生长的细根生物量和凋落物层厚度呈高度线性相关(R~2=0.742,P0.01),并且和凋落物层生物量也呈显著线性相关(R~2=0.521,P0.01)。3种森林类型细根的根长密度(RLD)和比根长(SRL)变化趋势与细根所处的层次紧密相关,而不同凋落物处理对它们的影响均不明显,说明细根对养分的获取策略表现为在养分丰富的凋落物层和表土层投资更多的生物量和更活跃的代谢,而不是改变细根形态的表型可塑性。     

我国亚热带次生林乔木地上生物量估算的适宜样地面积初探

我国亚热带森林生物量估算研究常基于400~900 m²的小面积样地,但到底多大面积样地才较为适宜却鲜有探究。该文以浙江九龙山国家级自然保护区内三个1 hm²样地亚热带次生林为研究对象,利用生物量回归方程估算木本植物(胸径≥1 cm)的地上生物量,分析地上生物量的空间分布格局,并利用移动窗口法探讨三个次生林地上生物量估算的适宜样地面积。结果表明:(1)三个次生林木本植物的地上生物量分别为63.75 Mg·hm^-2(大岩前)、84.70 Mg·hm^-2(八通岭)和128.20 Mg·hm^-2(屁股窟),地上生物量集中分配在个体数量较少的大径级个体;屁股窟次生林的地上生物量空间变异程度高于大岩前和八通岭次生林。(2)利用移动窗口法确定的三个次生林木本植物地上生物量估算的适宜样地面积分别为2025 m²(大岩前)、2500 m²(八通岭)和3600 m²(屁股窟),森林地上生物量越高且空间变异程度越高,所需调查的样地面积越大。该研究结果可为我国亚热带森林地上生物量估算的样地面积设置提供证据,并为该区域森林生物量与碳储量的估算提供基础数据。     

冬麦田臭氧干沉降过程的观测

地表臭氧作为近地层最主要的大气污染物之一,其不断上升的浓度及其对粮食作物的影响受到越来越多的关注.本研究利用微气象学观测方法,探明自然条件下冬麦田的臭氧沉降过程,分析了影响臭氧沉降过程的环境因子.结果表明: 观测期内(小麦生长旺期)臭氧通量均值为-0.35 μg·m^-2·s^-1(负号表示沉降方向指向地面),臭氧沉降平均速率为0.55 cm·s^-1,空气动力学阻力均值为30 s·m^-1,粘性副层阻力均值为257 s·m^-1,冠层阻力均值为163 s·m^-1,且均存在明显的日变化趋势.臭氧沉降阻力大小受摩擦速度、太阳辐射强度、温度和相对湿度等因素的影响.     

鼎湖山主要森林土壤CO2排放和CH4吸收特征

研究了鼎湖山生物圈保护区马尾松林、混交林和季风常绿阔叶林(季风林)在2000~2001年期间土壤CO2排放和CH4吸收特征。季风林、混交林和马尾松林土壤CO2排放速率在研究期间的平均值分别为(kgCO2-C·hm-2·d-1):18.6±2.6,20.5±3.7和17.8±3.8,土壤CH4吸收速率则分别为(gCH4-C·hm-2·d-1):-5.5±1.8,-3.3±1.6和-7.7±1.8。土壤CO2排放速率和土壤CH4吸收速率在三种森林类型中均表现明显的季节性变化,且其季节性变化根据森林类型和年份不同而异。总的来说,土壤CO2排放速率在所有森林中均呈现夏季最高而冬季最低的变化,土壤CH4吸收速率的季节性变化则相反,基本上表现为冬季最高而夏季最低的变化。三种森林土壤的CO2排放速率和CH4吸收速率在两观测年间的差异均不显著。土壤CO2排放速率在不同森林类型间的差异也不显著,但土壤CH4吸收速率在马尾松林显著高于混交林。在两观测年中,土壤CO2排放速率与土壤CH4吸收速率之间在季风林呈现显著的负相关关系,在混交林和马尾松林中它们之间也趋向呈负相关关系,但未达显著水平。土壤CO2排放速率与土壤温度之间在季风林呈现显著的指数正相关关系,但在其余森林(混交林和马尾松林)中它们之间的关系则不明显。     

Effects of biodiversity,stand factors and functional identity on biomass and productivity during the restoration of subtropical forests in Central China

恢复梯度上华中亚热带森林生物多样性、林分因子及功能特性对生物量、生产力的影响 草地群落上进行的控制实验大都发现生物多样性对生态系统功能有显著促进作用。然而,在天然林中,多样性与林分因子、群落功能特性的相对作用大小仍存在争议。本文在森林恢复梯度上,研究这3类因素对生物量和生产力的相对影响。我们在湖北神农架设置了处于不同恢复阶段的24块(600 m²)亚热 带森林样地,计算了林分生物量和生产力。选择5个关键的植物功能性状,并计算了群落的功能多样性(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)和性状的加权平均值(CWM)。使用一般线性模型(GLMs)、变异分离等方法探究林分因子(密度、林龄、群落最大树高等)、功能特性、物种和功能多样性对生物量和生产力的相对重要性。研究结果表明,随着森林恢复,林分生物量和生产力显著增加,群落物种丰富度显著增加,而功能离散度显著降低。变异分离结果表明,多样性对生物量和生产力的单独效应不显著,但可能通过与林分因子和功能特性的协同效应来影响生物量和生产力。总体而言,我们发现林分因子对亚热带森林生物量和生产力的影响最大,功能特性显著影响生产力,但不影响生物量。这些结果说明,在森林经营中,调整林分结构和群落物种特性是提高森林碳储量和固碳潜力的有效途径。     

哀牢山亚热带常绿阔叶林乔木碳储量及固碳增量

为了解哀牢山亚热带常绿阔叶林的乔木碳储量及其固碳增量,利用2005和2008年的植被调查数据,对哀牢山3种主要常绿阔叶林的乔木碳储量及其固碳增量进行了分析。结果表明:原生的中山湿性常绿阔叶林、滇山杨次生林和旱冬瓜次生林的乔木碳储量分别为257.90、222.95和105.39tC·hm-2;中山湿性常绿阔叶林乔木碳储量主要存储在DBH≥91cm的乔木中(34.68%);而次生林的乔木碳储量主要分布在径级21cm≤DBH41cm的乔木中(滇山杨林77.29%;旱冬瓜林69.28%)。由此可见,哀牢山地区原生的中山湿性常绿阔叶林乔木层在碳蓄积方面占主导优势。哀牢山亚热带常绿阔叶林的3个森林类型乔木层均具有固碳增量,即使是原生的中山湿性常绿阔叶林,其乔木层年平均固碳增量也达2.47tC·hm-2·a-1;次生林乔木层的年平均固碳增量约为原生林的2倍,显示了哀牢山亚热带常绿阔叶林乔木层具有较强的碳汇增量。初步估算,哀牢山亚热带常绿阔叶林林区内每年乔木固碳增量为8.52×104tC·a-1。     

鼎湖山主要森林植物凋落物分解及其对N沉降的响应

研究了鼎湖山森林主要植物凋落物分解及其对模拟 N沉降的响应。凋落物分解速率随林分、树种和分解阶段不同而异。分解试验 3个月后 ,季风常绿阔叶林、混交林和马尾松林分解物残存量占起始量的比例平均分别为 0 .5 0 ,0 .80和 0 .87,且它们的差异均达显著水平 (p<0 .0 5 ) ;6个月后 ,这 3种林分的分解物残存量占起始量的比例平均分别为 0 .4 1、0 .73和 0 .70。试验 3个月后 ,所有试验树种中凋落物分解最快的树种是季风常绿阔叶林的锥栗 (Castanopsis chinensis,残存量占起始量的比例为0 .34)最慢为马尾松林中的马尾松 (Pinus massoniana,残存量占起始量的比例为 0 .87) ;经 6个月后 ,最快的树种是季风常绿阔叶林的华润楠 (Machilus chinensis,残存量占起始量的比例为 0 .2 5 ) ,最慢为混交林中的马尾松 (残存量占起始量的比例为0 .75 )。 N沉降对凋落物分解的影响也随林分、树种和分解阶段不同而异。在马尾松林中 ,N沉降仅在试验开始 3个月对马尾松针叶凋落物分解存在明显的促进作用 (p<0 .0 5 )。在混交林中 ,经 6个月试验后 ,低 N处理对马尾松针叶凋落物分解仍无明显作用 ,中 N处理则明显促进其分解 (p<0 .0 5 ) ,但在两次取样中 N沉降处理对荷木 (Schima superba)凋落物的分解均无显著影响。 N沉降增     

氮沉降对中亚热带米槠天然林微生物生物量及酶活性的影响

氮沉降对土壤微生物的扰动可能会影响土壤的养分循环,然而关于中亚热带天然林土壤微生物及酶活性对氮沉降的响应鲜有报道。通过3 a的氮沉降模拟实验,研究中亚热带米槠天然林土壤的理化性质、土壤微生物量及土壤酶活性的响应。结果表明:氮沉降并未引起土壤的有机碳和总氮显著性变化;高氮(80 kg N hm~(-2)a~(-1))处理下,土壤p H下降,出现酸化现象;低氮(40 kg N hm~(-2)a~(-1))处理促进淋溶层(A层)中土壤纤维素分解酶(β-葡萄糖苷酶和纤维素水解酶)和木质素分解酶(多酚氧化酶和过氧化物酶)活性升高,同时促进土壤微生物生物量碳、氮的积累。冗余分析(RDA)表示,可溶性有机碳(DOC)是驱动A层土壤酶活性的重要环境因子;而在淀积层(B层),这4种酶活性并未发生显著性差异。施氮处理后,A、B层中土壤的酸性磷酸酶活性增加(P0.05)。研究表明:低水平氮沉降增加了土壤微生物生物量碳氮含量以及土壤有机碳分解相关酶活性,从而加速了土壤碳周转;这为未来氮沉降增长背景下,探索中亚热带天然林土壤碳源汇问题提供了依据。     

基于高分辨率遥感影像的北亚热带森林生物量反演

以北亚热带湖北省太子山林场为研究对象,基于高空间分辨率GF-2与SPOT-6卫星影像,提取不同窗口大小下的纹理信息与光谱信息,利用随机森林回归算法,并结合野外实测106块样地的生物量数据,建立不同影像下的太子山林场森林生物量反演模型。结果显示：（1） GF-2和SPOT-6虽然空间分辨率有差异,但是从其不同波段反射率的相关系数（0.75、0.78、0.73、0.61）发现,两种影像的波段反射率具有较高的相关性,说明两者的辐射性能相近;（2）通过分析不同纹理特征对生物量模型的影响,发现均值和对比度纹理参数对生物量反演具有很好的效果。（3）高分辨率的遥感数据在生物量反演中具有较好的表现,且GF-2生物量模型精度（R²=0.88,RMSE=27.11 Mg/hm²）与SPOT-6生物量模型的精度（R²=0.89,RMSE=23.93 Mg/hm²）相近。（4）两种影像对不同森林类型的生物量预测值不存在显著差异,都适合对不同林分类型的生物量进行预测。