为了调整低效马尾松(Pinus massoniana,P)人工纯林的林分结构,探明其与乡土阔叶树种凋落叶混合分解过程中的可溶性有机碳(DOC)释放规律,该研究以马尾松、香樟(Cinnamomum camphora,C)和香椿(Toona sinensis,T)的凋落叶为研究对象,将其按照不同树种和质量比例组合为 15 个处理(3 个单一树种处理+12 个混合处理)后进行野外凋落叶分解实验,并探讨DOC释放最佳的凋落叶树种组合以及混合比例.结果表明:(1)马尾松和大部分混合处理凋落叶(除了PT64)在分解初期(0～6 个月)的DOC含量均显著升高,出现富集现象,之后随着分解时间的延长而降低,在分解中后期(12～18 个月)或分解末期(18～24 个月)再次出现小幅度的碳富集现象.阔叶所占比例越高,其后期DOC含量越低.(2)分解前期(0～6 个月)凋落叶DOC释放的拮抗效应较强(58.33%),仅有 8.33%(1/12)的混合处理表现出协同效应.之后(6～18个月)其协同效应逐渐增强(91.67%),分解末期(18～24 个月)凋落叶的协同效应有所减弱(66.67%).在所有混合处理中,PT64 在整个分解期间均出现协同效应,其次为PT73、PCT622 和PCT613 在大部分分解时期(3/4)出现协同效应.(3)偏最小二乘法(PLS)回归分析表明,凋落叶初始质量因子中N含量、P 含量、木质素含量、缩合单宁含量、C/N、C/P、木质素/N以及木质素/P是影响该研究区域中凋落物DOC释放的重要因素.总体而言,马尾松与阔叶凋落叶混合后的DOC释放受到树种、混合比例及分解时间的共同影响.相对于其他混合处理,阔叶占比大于等于 30.00%且含有香椿(T)的凋落叶混合处理(PT64、PT73、PCT622和PCT613)更能促进DOC的释放.

土壤微生物是参与陆地生态系统生物地球化学循环过程的重要成员.造林可以显著影响土壤微生物群落结构与功能,但造林初期驱动的土壤理化因子变化对土壤微生物结构与功能的影响尚不清楚.通过分析由珍稀乡土树种组成的三种新造混交林(BB:银杏 Ginkgo biloba-桢楠 Phoebe zhennan;CB:香椿 Toona sinensis-红豆杉 Taxus wallichiana-桢楠 Phoebe zhennan;MB:鹅掌楸Liriodendron chinense-乐昌含笑 Michelia chapensis-香椿 Toona sinensis-玉兰 Yulania denudata)表层(0-20 cm)土壤真菌群落组成、功能类群及其土壤理化因子,并以草灌化未造林地作对照(CK),研究土壤真菌群落结构和功能对不同林型造林初期的响应.结果表明:(1)不同林型土壤真菌群落丰富度、多样性指数高于CK,表现为MB＞BB＞CB＞CK,主要受到土壤孔隙度、水解性氮的影响.(2)土壤真菌门水平优势类群在不同处理间无显著差异,其中子囊菌门占绝对优势,MB中的被孢霉门相对丰度显著高于CK(P＜0.05).与CK相比,球囊菌门与Leptodiscella相对丰度在各林型中均降低.(3)通过非度量多维尺度(NMDS)与置换多元方差(Adonis)分析表明,造林初期,造林土壤真菌群落结构与CK存在显著差异(P＜0.01).冗余分析(RDA)分析表明全钾、水解性氮、土壤容重及土壤碳氮比是影响真菌群落指示种的主要土壤理化因子;被孢霉门与水解性氮、碳氮比、全氮、非毛管孔隙度、含水率均呈正相关,与全钾呈负相关.(4)真菌群落主要以腐生营养型为主,病理营养型次之;造林后腐生营养型真菌相对丰度降低,而土壤腐生菌的相对丰度在BB与MB处理中反而显著增加(P＜0.05);MB处理中动物病原菌的相对丰度显著增加(P＜0.05);真菌优势功能类群主要受到土壤pH、土壤孔隙度、土壤碳氮比(C/N)、土壤有机质、全氮、全钾的影响.造林初期土壤真菌群落结构与功能类群发生了显著改变,阔阔混交林较针阔混交林变化更加明显,其中多种阔叶树混交林病原菌相对更高.

川西亚高山森林作为西南林区主体,是长江上游的生态屏障,该区域植被恢复方式主要为人工恢复和自然恢复,比较不同恢复方式下森林的物种组成和群落结构动态变化,对于川西亚高山森林恢复与重建有重要的意义,可以为制定合理的森林管理策略提供科学依据.基于茂县山地生态系统定位研究站不同恢复模式形成的的华山松人工林、油松人工林和自然恢复的次生林野外调查数据,分析了 2005-2020年乔、灌、草三个层次的群落结构特征和多样性.结果表明:(1)不同恢复途径下,乔木层物种数都呈现增加趋势,华山松人工林、油松人工林、自然恢复的次生林乔木层物种数分别增加了 11种、7种、8种;(2)华山松人工林中华山松重要值从48.06％降低到31.1％,乡土阔叶树种四川蜡瓣花进入乔木层,2020年重要值增大至21.62％,油松人工林中油松重要值逐渐降低,从43.59％降至29.76％;自然恢复的次生林中,乡土树种锐齿槲栎逐渐成为第一优势种,2020年重要值增至19.9％.(3)华山松人工林、油松人工林和自然恢复的次生林中,温带区系成分分别占总属数的71.43％,80.77％和84％,温带区系特征明显.(4)华山松人工林和油松人工林乔木层径级结构均为偏正态分布;而自然恢复的次生林径级分布呈倒"J"形,以小径级个体为主.(5)不同林型的乔木层高度在15年间呈现增加的趋势,具体表现为油松人工林＞华山松人工林＞自然恢复的次生林.(6)乔木层Shannon-wiener指数和Simpson指数均表现为自然恢复的次生林显著大于两个人工林,丰富度指数和均匀度指数表现为油松人工林最大;灌木层4个多样性指数均表现为油松人工林最大;草本层的丰富度指数、Shannon-wiener指数和Simpson指数均表现为油松人工林较大,均匀度指数没有显著差异.结论:人工林恢复速度大于自然恢复的次生林,但自然恢复的次生林更新能力更强,且更有利于多样性的保存.两个人工林逐渐由常绿针叶林演替为以常绿针叶树为主的针阔混交林,自然恢复的次生林演替为以常绿阔叶树为主的针阔混交林.

川中丘陵区柏木纯林存在生物多样性降低、水土保持能力减退、生产力低下、地力衰退等问题,已成为亟待改善的低产低效林分.通过开窗补植银木进行乡土阔叶树种的针阔混交,以柏木纯林和银木林窗区域林分的植物-凋落物-土壤为研究对象,对比分析C、N、P元素含量及比值,讨论阔叶树种引入后林分生态化学计量特征的变化情况.结果表明:(1)柏木叶片C∶N在12月份为132.79,而在次年的4月下降到了84.91,银木叶片年均C∶N为52.6,低的C∶N体现出银木在幼龄阶段快速生长的特点.(2)柏木与银木叶片N∶P分别为10.77,10.64都明显处于N限制的阈值以下,生长过程主要受到了N元素的限制.(3)林窗中银木凋落物N含量高于柏木,C∶N、N∶P小于柏木,土壤与“植物-凋落物”间的相关性增加.因此,阔叶树种的引入有利于提高分解的相对速率,触发森林土壤养分循环过程.

为认识四川盆地西缘亚热带典型阔叶混交林的凋落物产量模式与养分动态特征,通过直接收集法收集凋落物,对四川盆地西缘乡土珍贵树种峨眉含笑-喜树混交林凋落物产量、碳氮磷含量及归还量月动态进行了为期1年(2016)的观测和分析.结果显示:混交林中叶的年凋落物总量为2 853.36 kg/hm2,其中含笑1 644.82 kg/hm2,喜树1208.54 kg/hm2.两种林木凋落叶产量季节动态明显,含笑凋落叶量最大值在出现4月(476.03 kg/hm2),最小值出现在9月(43.73 kg/hm2);而喜树最大值和最小值分别出现在11月(534.41 kg/hm2)和6月 (21.58 kg/hm2).含笑和喜树凋落叶中碳氮磷含量在夏季相对较高.含笑凋落叶碳氮磷归还量高峰均在4月和11月;喜树凋落叶碳氮磷归还高峰均在11月.混交林凋落叶的碳氮磷年总归还量分别为1 186.11、38.78、1.76 kg/hm2.总之,该区域混交林凋落物产量月动态模式主要受控于林木生物学特性,且凋落物碳氮磷含量和归还量存在明显季节性变化;结果可为区域生态系统相似混交林的保护和恢复提供理论依据.

营建乡土阔叶树种人工纯林和针阔混交林是我国亚热带地区森林经营的发展趋势,但对人工纯林和针阔混交林土壤细菌群落结构及功能知之甚少.本研究以南亚热带乡土针叶树种马尾松、阔叶树种红椎人工纯林及二者的混交林为对象,运用细菌16S rRNA基因高通量测序技术和PICRUSt基因功能预测,分析了3种人工林不同土层(0～ 20、20～40和40 ～ 60cm)土壤细菌群落的结构与功能.结果 表明:混交林和马尾松林土壤细菌群落结构相似,但与红椎林差异显著,红椎林土壤细菌群落多样性、生物通路代谢功能和氮循环功能低于马尾松林和混交林;土壤全氮、硝态氮和C/N是导致红椎林与马尾松林和混交林土壤细菌群落结构及功能差异的主要土壤理化因子.就土壤细菌群落结构与功能而言,在该地区营造红椎和马尾松针阔混交林要优于红椎纯林.

自然恢复形成的次生林和人工恢复的人工林是西南山地分布面积最大、最为典型的森林植被类型.本研究以川西茂县大沟流域自然恢复的次生林以及人工恢复形成的华山松和油松人工林为对象,分析2005-2015年不同恢复途径下森林演替过程中乔木层结构特征、物种组成与群落动态变化,探索不同恢复模式下乔木层群落发展趋势,为区域人工林和次生林的经营管理提供科学依据.结果显示:(1)随着演替进程,油松人工林内乔木层密度增加,径阶和高度分布范围也呈增加趋势,乔木层树种幼苗更新较弱,大径级个体增加,群落演替趋于稳定;华山松人工林和自然恢复下的次生林,乔木层密度先降低后增加,径阶和高度变化趋向处于不稳定状态,表现为先增加后降低的态势,幼龄个体增加,处于增长状态.(2)3种森林乔木层物种数都呈增加趋势,其中华山松人工林增加最为明显,从12种增加到23种,人工栽种树种的重要值降低,保留带内残留的乡土阔叶树种重要值增加,成为华山松人工林从针叶林向针阔混交林演替的主要驱动因子;油松人工林内造林密度较高,乡土阔叶物种更新与生长受到抑制,林窗是促使其物种增加的主要原因;自然恢复下的次生林内乡土树种重要值之和从2005年的35.48％增加至2015年的81.12％,锐齿槲栎等乡土阔叶树种成为其优势种,是其演替的主要驱动因子.(3)不同恢复途径下,油松人工林丰富度指数和多样性指数明显低于次生林,华山松人工林多样性随着时间进程显著增加,与次生林多样性指数接近.从长期来看,低密度“等高交错配置造林模式”形成的华山松人工林对多样性恢复和保护效果与自然恢复相似.

古墓葬器所用木材是我们了解当时植被、气候以及社会状况的重要材料.本文利用木材解剖学和树木年代学方法,对沈阳浑南水家村墓葬群出土的木质葬具进行树种识别与树木年轮定年研究.结果表明:16个木质葬具样本中有7个为松科松属油松木材,有8个为松科落叶松属木材,很可能为长白落叶松,有1个为槭树科槭树属木材.这些树种至今在辽宁地区仍广泛分布,说明该地区森林结构(树种组成)相对稳定,在一定程度上反映了当时气候与现在相似.也表明清代盛京(今沈阳)地区平民墓葬木质葬具所用木材存在区域性的植物地理特征,并反映出当时的生产力发展水平,即均是低成本、易获得的乡土树种,且这些木材以针叶树为主,也有少量阔叶树.这些木材很可能来源于沈阳当地或辽东山区森林,浑河水道是木材运至沈阳的重要途径.部分油松和落叶松葬具木材可以较好地交叉定年,确定树木生长年代在1680s-1770s(清朝早期至中期).这些样本的年轮宽度变化具有较好的一致性和较高的气候敏感度,反映出区域气候环境的一致性.这些木质葬具对清朝早期至中期的气候条件具有一定的指示潜力.

为了解森林凋落叶分解过程中木质素的释放规律,对马尾松(Pinus massoniana,P)、檫木(Sassafras tzumu,S)、香樟(Cinnamomum camphora,C)和香椿(Toona sinensis,T)凋落叶分解过程中的木质素降解率进行了研究.结果表明,大部分混合凋落叶的木质素在分解过程中出现富集现象,PT和PC组合的木质素含量在第1年较高,之后降低.而PS、PST、PSC、PCT和PSCT组合在0～6、0～9和15～18个月表现出富集现象,其余时期降低.在不同分解时期,部分混合凋落叶组合的木质素降解率表现出非加和效应,呈协同效应,以春季和夏季的协同效应较强,秋冬季较弱.此外,PSCT6121、PSC622、PS64和PC64的木质素降解率在大部分分解时期(≥6/8)表现出协同效应.因此,马尾松与乡土阔叶树种凋落叶混合后促进了木质素的降解,在马尾松人工林改造过程中,与乡土阔叶树种适当混种,可促进凋落叶中木质素的降解.

植物功能性状种间性状变异反映不同物种的生活史对策,种内性状变异反映了同一物种不同个体应对不同环境的性状应答.人工林均一的环境有利于深入分析不同树种种内和种间变异.该研究以南宁良凤江林场的四种乡土珍贵阔叶树种[观光木(Tsoongiodendron odorum)、红锥(Castanopsis hystrix)、灰木莲(Magnolia blumei)和望天树(Parashorea chinensis)]为研究对象,对其叶功能性状的种内和种间变异进行研究.结果表明:(1)同一高度的不同种植物大部分叶功能形状差异显著,只有极少数叶功能性状差异不显著.相较于其他三种植物,红锥的叶鲜重、叶厚度、叶面积、叶干重、比叶面积和叶含水率较小,但红锥的比叶重、叶干物质量和叶组织密度较大.(2)不同高度的同一树种叶功能性状存在差异,不同的树种差异表现不同.高度对叶功能性状的影响为灰木莲>望天树>观光木>红锥.随着高度的变化,9种叶功能性状中,叶厚度和叶组织密度表现最稳定,叶面积和叶干重变化较大;比叶面积呈下降趋势,比叶重呈上升趋势.(3)随着树龄的增大,灰木莲的叶功能性状变化最大,红锥的叶功能性状表现最稳定,树龄对叶功能性状的影响为灰木莲>观光木/望天树>红锥.9种叶功能性状中,受到树龄影响最大的是叶厚度和叶组织密度,影响最小的是叶鲜重、叶干重和叶面积;四种树种的叶功能性状随树龄的变化差异显著,但不具有明显规律性.(4)叶干物质量与叶厚度相关性不显著,叶含水率与叶厚度、叶面积、叶干重和比叶重相关性不显著,其余各功能性状存在一定的相关性.综上结果可知,植物各功能性状之间存在一定的相关性,彼此相互协调适应环境的变化.该研究结果对于乡土珍贵阔叶树种的人工林种植具有一定的指导意义.