根际微生物在植物养分获取以及碳、氮循环中发挥着重要作用,而植物细根(包括吸收根和运输根)与根际微生物群落关系密切.阐明火后森林恢复过程中先锋树种细根性状的变化与根际微生物群落的关系,可为基于细根和根际微生物动态的火后植被恢复管理提供理论支持.该研究以大兴安岭30年时间序列火烧迹地先锋树种白桦(Betula platyphylla)为研究对象,利用16SrRNA高通量测序技术,分析了火后恢复过程中白桦根际细菌群落结构与土壤性质和细根性状的关系.结果表明,火后恢复时间显著影响土壤pH、吸收根性状和根际细菌α多样性.随火后时间的增加,土壤pH呈先升高后下降再升高的趋势,吸收根比根长和比表面积呈先升高后下降的趋势.火后9年是白桦根际细菌α多样性逐渐回升的转折点.不同火后恢复时间根际细菌群落主要优势门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)和酸杆菌门(Acidobacteriota),主要优势属为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium).玫瑰弯菌属(Roseiarcus)、酸球菌属(Acidipila)以及分枝杆菌属(Mycobacterium)等优势属的相对丰度在不同火后恢复时间中差异显著.根际细菌α多样性主要受土壤pH和吸收根比根长的显著影响,细菌群落结构变化受细根的碳、氮含量和运输根磷含量的影响.综上,细根、土壤和微生物之间的互作共同影响了根际细菌的群落结构及多样性,从而塑造了根际环境,促进火后生态系统的恢复.

为探究湘西石漠化区湿地松-马褂木人工混交林林分结构及土壤理化性质,该研究以湘西石漠化地区湿地松-马褂木人工针阔混交林为对象,利用植物群落学分析和野外取样检测的方法,分析林分结构和土壤理化性质,运用Winklemass 1.0计算林分空间结构参数,并用三维离散随机变量分析了优势种的空间分布格局.结果表明:(1)林分内胸径(DBH)≥2 cm的林木株数为897 plants·hm-2,隶属于15科16属.主林层为湿地松,平均DBH为32.3 cm,重要值为44.2％;次林层为阔叶树,中幼龄林木居多,其中樟树、马褂木为优势树种,重要值分别为17.1％和13.2％.此外,还存在较多处于劣势生态位的天然更新种.(2)林木的水平分布格局偏向于随机分布((W)=0.503);林分整体趋向于中庸偏劣势过渡的态势((U)=0.505);种间隔离程度较高(M=0.689),林木混交状况良好.空间结构参数的三维离散随机变量表明,湿地松87.3％为优势和亚优势,马褂木41.7％为亚优势、26.9％为中庸态势,樟树23.5％为中庸态势、56.8％为劣势和绝对劣势.(3)林分土壤pH值趋于中性;与撂荒地相比,林分土壤的容重、持水量、孔隙度、有机碳、全钾、全氮、全磷等因子均明显改善,但整体而言,林分土壤仍然较为贫瘠,局部土壤紧实,保水能力差.综上表明,湿地松、马褂木作为先锋树种生长43年后,林分有向异龄林、强度混交林演替的趋势;林分内中幼龄阔叶树株数占比较大,近熟林出现断层,老龄针叶树占据优势生态区位,需抽针补阔、间针育阔,择伐劣势木,促使林分向阳生性阔叶树为主、中生性和耐阴性阔叶树为次的林分结构演替.该研究结果为湘西石漠化区的植被恢复、人工林结构优化和土壤改良提供了理论依据.

基于2019、2021年浙江省森林资源连续清查数据,选取天然阔叶混交林样地,运用多项式回归等统计方法,分析地形和林分空间结构对主要先锋树种年均胸径生长量的影响.结果表明:木荷、青冈、白栎、柯、甜槠和苦槠胸径分别介于5～50.8、5～41.5、5～50.8、5～43.9、5～55.5和5～46.1 cm,划分为小径级(6～12 cm)、中径级(14～24 cm)和大径级(＞26 cm)3个径级.木荷和青冈的年均胸径生长量分别以半阴坡和阴坡最高,各径级增幅分别为2.9％～15.7％和1.1％～41.2％.随坡度的增加,大径级木荷、柯、甜槠和苦槠年均胸径生长量均降低,木荷降幅最高,为27.0％;而各小、中径级林木整体上无显著差异.坡位对各小径级林木年均胸径生长量整体上无显著影响,而中、大径级木荷、青冈和大径级白栎、柯年均胸径生长量随着从下坡、中坡、上坡到山脊的坡位变化整体上均降低,其中柯降幅最高,为28.1％,甜槠的变化则相反.适当提高混交度有利于中、大径级林木年均胸径生长量的增加,木荷以中度混交为宜,青冈、白栎和柯以低、中度混交为宜,而苦槠和甜槠以强度混交为宜;小径级林木各混交度下无显著差异.大小比数仅对大径级青冈、白栎和柯年均胸径生长量有显著影响,表现为亚优势-中庸下林木年均胸径生长量显著高于中庸-劣势.研究区林木年均胸径生长量主要受到坡向和混交度的影响.

沙枣(Elaeagnus angustifoliaL.)是我国北方生态脆弱地区造林绿化的一个先锋树种,为进一步揭示其耐盐生理机制,本文采用温室水培方法,研究了0(CK)、100和200mmol·L-1 NaCl胁迫下沙枣实生幼苗不同部位(根、茎、叶和地上部分)Na、Cl、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Mn、NO3--N、SO42--S、P等11种主要矿质元素含量、含量比值以及转移系数的变化.结果表明:(1)与对照相比,盐胁迫沙枣幼苗根、茎、叶以及地上部分Na和Cl含量急剧增加,转移能力显著降低.200 mmol·L-1盐胁迫植株根、茎、叶和地上部分离子含量分别为对照的16.2、7.2、9.6和8.7倍(Na)以及4.8、2.7、3.7和3.4倍(Cl),Na和Cl转移系数分别为对照的53.6％和69.6％.根系成为Na和Cl含量最高的器官,200 mmol·L-1盐胁迫幼苗根Na含量分别是茎、叶Na含量的4.3和2.9倍,根Cl含量分别是茎、叶Cl含量的3.7和1.5倍;(2)盐胁迫沙枣幼苗根、茎、叶和地上部分K、Ca、Mg、Fe、Cu、NO3--N、SO42--S、P含量均低于或显著低于对照,K/Na、Ca/Na、Mg/Na比值均大幅低于对照,而Mg、Fe、Cu、SO42--S、P的转移系数则不同程度的高于对照;(3)Ca和Mn的转移系数随着盐胁迫浓度的升高而依次显著升高,K和Ca的转移系数始终维持在较高水平(分别为1.07～1.14和1.03 ～ 1.42),且植株体内的K、Ca和Mn优先向叶片分配.综合分析推测,沙枣耐盐主要是通过根系对Na和Cl的聚积与限制作用以及茎有效地限制Na向功能叶片运输来实现的,同时也与沙枣具有较强的K、Ca和Mn转移能力有关.

西伯利亚白刺(Nitraria sibirica)是我国荒漠及盐碱地的先锋树种,为典型的稀盐型盐生灌木.为探讨盐胁迫对西伯利亚白刺不同组织矿质元素含量及分布的影响,在水培条件下,以一年生实生苗为材料,分别研究了0、100、200、300和400 mmol·L-1 NaCl处理1和14 d后不同组织中矿质元素含量、K/Na比及K、Ca选择性运输能力.结果表明:西伯利亚白刺各组织中矿质元素含量对不同时间及不同浓度NaCl处理的响应存在着差异,且Na为第一主成分主要差异因素.随着NaCl处理浓度的升高及处理时间的延长,各组织中Na含量显著增加,400 mmol·L-1 NaCl处理14 d后叶部Na含量高达20.37 mg·g-1(DW).K含量在各处理中变化相对平稳,随着NaCl处理浓度的升高,叶中K含量受影响最大.高浓度NaCl处理同样影响Ca、Mg、Fe、Cu元素的吸收与运输,但在低浓度或中浓度NaCl处理下,K、Ca、Fe、Mn元素含量增加.西伯利亚白刺各组织中K/Na与Ca/Na比值随NaCl处理浓度的升高而降低,K/Na与Ca/Na比值在不同组织大小顺序为根>茎>叶.证明西伯利亚白刺具有较强的耐盐性可能是由于其作为稀盐盐生植物将Na运输到叶片并转运到液泡中以降低细胞中Na的毒害及维持渗透平衡,并调节K、Ca、Fe、Mn元素的吸收、运输与分配,确保各种新陈代谢顺利进行.

以广西北仑河口国家级自然保护区4种红树植物秋茄(Kandelia obovata)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、白骨壤(Avicennia marina)和木榄(Bruguiera gymnorrhiza)为研究对象,在野外样地调查的基础上,采用高度级和大小级结构、静态生命表、存活曲线、时间序列分析和7种聚集强度指数等方法对4种红树植物的种群结构和动态进行了分析和预测,旨在阐明红树植物种群与群落的结构特征和动态变化规律以及潜在的驱动机制,为广西红树林生态系统的保护与恢复提供基础资料和科学依据.研究结果表明:木榄和秋茄种群更新良好,桐花树更新受到一定阻力,种群相对稳定,白骨壤种群更新不良,呈现明显的衰退趋势;4种红树植物种群不同龄级的存活量差别较大,存活量和生命期望一般随龄级的增加逐渐减少;白骨壤种群的存活曲线属于Deevey Ⅰ型,其种群个体均能达到其平均生理寿命,木榄和秋茄种群属DeeveyⅡ型,各龄级个体具有相对一致的死亡率,而桐花树种群介于Deevey Ⅰ型和DeeveyⅡ型之间,其幼龄期死亡率偏高,中龄期后死亡率逐渐接近;时间序列分析同样表明,白骨壤未来种群数量将明显降低,种群逐步衰退,桐花树未来种群数量将表现为稳中有降,而木榄和秋茄未来种群数量将趋于增加.4种红树植物不同龄级种群多呈现聚集分布,聚集强度往往随种群龄级的增加而趋于降低.上述结果表明,北仑河口4种红树植物的种群动态与群落所处演替阶段息息相关,先锋植物白骨壤种群处于较快衰退阶段,演替前中期的桐花树种群稳中有降,而演替中后期的秋茄和木榄种群出现不同程度的增长,反映出本次调查的红树林群落正处于演替的中期阶段,白骨壤和白骨壤+桐花树群丛将逐步演替为以木榄为优势种的群丛.此外,红树植物的种群动态受到自身繁殖特性、生境条件、种内和种间竞争、虫害等多种因素的调控.

青冈(Cyclobalanopsis glauca)是南方喀斯特区地带性森林植被比较常见而重要的建群种或优势种,对石漠化山区有较强的适应性.本研究调查了桂西南石漠化区环境下,茶条木(Delavaya toxocarpa)、银合欢(Leucaena leucocephala)和任豆(Zenia insignis)等3种先锋树种对定植1～3年青冈幼苗生长及枝叶性状的影响.结果表明:3个先锋树种对青冈幼苗的成活和生长均具有比较明显的保育作用,并且这种保育作用随青冈幼苗年龄增长而增强,对株高的影响要大于对基径的影响,茶条木的保育作用明显大于任豆;与同一坡位冠外空地相比,先锋树种冠下的青冈幼苗主干的高茎比(株高/基径)及平均节间长度、叶片SPAD值和平均单叶面积等较大,叶片N含量较高和C/N值较低,其中茶条木下和银合欢下与冠外空地之间的差异显著(P＜0.05),茶条木下的比叶面积(SLA)明显大于冠外空地(P＜0.05).根据本次及以往研究结果,在桂西南石漠化山区,茶条木、银合欢和任豆可作为青冈的保育植物,以提高其幼苗定居成功率和植被修复效果.

先锋树种马尾松种群的生存状态是南方红壤侵蚀退化区开展水土流失治理措施的关键前提.通过对长汀水土流失区侵蚀劣地“小老头松林”的样地调查,基于种群统计的方法,建立年龄结构图和静态生命表、绘制存活曲线和生存分析函数、应用时间序列模型,对侵蚀退化生境马尾松种群动态变化过程开展研究.结果表明:马尾松种群年龄结构呈基部极宽、顶部狭窄的金字塔型,幼龄个体数量丰富但续存率低,成年个体很少,种群增长性低;死亡在各个生活史阶段均有出现,个体存活曲线属于Deevey-Ⅱ型,种群处于动态稳定状态;种群在幼龄期和壮龄期的生存状况不稳定,新生苗和壮龄期个体死亡密度大;种群时间动态预测显示,未来成年个体数量将增多,种群呈增长趋势.今后的森林生态管理中,可针对幼龄个体和壮龄成年个体采取抚育措施,提高小老头松林的生态效益.

以亚热带红壤侵蚀退化区先锋树种马尾松(Pinus massionana Lamb.)和木荷(Schima superba Gardn.et Champ)为研究对象,设置4个不同恢复水平样地,构建Voronoi图确定林木生长空间和邻近竞争木,采用V_Hegyi竞争指数定量分析亚热带红壤丘陵生态恢复早期不同生境恢复阶段先锋树种竞争特征.结果显示:对象木个体竞争强度与其胸径服从幂函数关系(CI=ADB);随着个体胸径的增大,个体受到的竞争压力逐渐减弱.林木竞争结构和竞争强度在不同样地间具有显著差异(P＜ 0.005),其全林分个体平均竞争强度依次为中等恢复水平样地(3.839 63)＞强度侵蚀水平样地(2.315 83)＞阔叶树进入样地(2.019 12)＞较高恢复水平样地(1.084 75).本研究表明从马尾松占优势的针叶林阶段向针阔混交阶段的生态过程中,林木竞争指数呈现先升后降的趋势,竞争在驱动群落发生演替的同时又受到群落结构变化和个体生长状况的影响而不断调整;因此针对不同生境恢复水平应采取相应措施,以减小竞争对生境恢复带来的不利影响.

2006年5月于吉林省抚松县露水河林业局实验林场布设了人工模拟氮沉降控制试验,共设置3个氮(N)添加梯度,分别为对照(CK0g·N·m-2·a-1)、低N(LN 2.5g·N·m-2·a-1)和高N(HN 5.0g·N·m-2·a-1),旨在探讨N沉降对天然次生林先锋树种白桦(Betula platyphylla)和山杨(Populus davidiana)鲜叶、凋落叶化学计量特征、养分重吸收的影响,以及鲜叶光合特性的变化和各性状之间的相互关系.结果 表明:(1)模拟N沉降处理下白桦、山杨鲜叶的C含量较对照均无显著影响,LN处理显著降低了山杨鲜叶N、P含量(P＜0.05),显著增加了C∶N、C∶P和N∶P(P ＜0.05);HN处理显著增加了白桦鲜叶N含量和N∶P,显著降低了C∶N(P ＜0.05).(2)白桦、山杨鲜叶N、P重吸收率在两个梯度N添加下均显著下降(P＜0.05),且均为负值.山杨鲜叶N重吸收率与P重吸收率呈显著正相关关系(P＜0.05),与鲜叶C∶N呈显著负相关关系(P＜0.05).(3)N添加可以提高2种树木叶片氮素光合利用效率(PNUE)(P＜0.05)、净光合速率(Pn)(P＜0.05).白桦鲜叶N含量与Pn、PNUE呈显著正相关(P＜0.05);白桦、山杨鲜叶比叶重(LMA)与N含量呈显著负相关(P＜0.05);Pn与PNUE呈显著正相关(P＜0.05).本试验研究表明:在生长季,白桦、山杨鲜叶中N、P均表现为富集状态,土壤养分及外源N可供林木较快吸收并促进其生长,无需从凋落叶中吸收养分.N添加可以增强白桦、山杨鲜叶的光合性能,进而促进植物养分吸收和叶片发育.HN对长白山天然次生林的生长有促进作用.