神农架落叶阔叶林是中亚热带北缘山地保存较好的典型森林植被类型.为探究中亚热带落叶阔叶林的物种多样性维持机制和森林动态,中国科学院武汉植物园按照全球森林生物多样性监测网络(Forest Global Earth Observatory,ForestGEO)和中国森林生物多样性监测网络(Chinese Forest Biodiversity Monitoring Network,CForBio)的建设标准,于2022年在神农架南坡建设了一个25 ha的落叶阔叶林森林动态监测样地.本文基于样地内所有胸径≥1cm的木本植物(不含竹、藤)调查数据,分析了其物种组成、植物区系特征、群落结构.结果表明:该样地海拔落差334m,含木本植物149种(包含变种),61,054个独立个体(包括分枝共有97,664个体),隶属于44科79属,其中常绿和落叶树种分别为28种和121种;稀有种(＜1株/ha)有44种(29.5％);有萌枝的个体占总个体数的26.8％,其物种数占样地物种总数的93.3％.样地科的分布以热带分布(19科,43.2％)占优势,属的分布以北温带分布(35属,44.3％)占优势.该群落乔木层以锐齿槲栎(Quercus aliena var.acutiserrata)和米心水青冈(Fagus engleriana)为优势种,其重要值分别占7.5％和6.6％.样地树种的平均胸径为7.71 cm,胸径≤ 10 cm的个体占优势(76.7％).群落径级结构整体上呈倒"J"型,优势物种的径级结构主要呈现类倒"J"型和正态分布型.神农架中亚热带山地落叶阔叶林具有丰富的物种多样性,相较于纬度相近的样地,其物种多样性更高;植物区系多样;群落结构稳定,根萌比例高,物种更新良好.

喀斯特地区森林的空间结构演变规律是全球森林研究的关键科学问题之一.为探究喀斯特常绿落叶阔叶林空间结构动态,研究以木论国家级自然保护区内喀斯特常绿落叶阔叶林2 hm2固定监测样地为研究对象,以2007、2012、2017年3次调查数据为基础,利用空间结构参数角尺度(Wi)、混交度(Mi)与大小比数(Ui)对群落空间结构特征动态变化进行分析.结果表明:(1)空间结构参数的一元分布结果表明,2007-2017年林分随着林龄增大逐渐向轻微团状分布状态演变;混交度处于强度混交水平,呈向极强度混交方向演变的趋势;从大小比数来看,林分呈中庸状态,随林分增长表现为向亚优势的方向转变.(2)不同径级林木空间结构研究结果表明,径级为1～15 cm的树木角尺度、大小比数、混交度随林分生长逐渐增大;随径级增大,大小比数取值呈逐渐降低趋势,混交度呈逐渐升高趋势.(3)主要优势树种空间结构研究结果表明,2007-2017年间5个优势树种组均呈现轻微团聚分布;大小比数呈现亚优势偏向于中庸分布状态,混交水平处于强度混交水平,逐渐向极强度混交方向演变.综上所述,目前木论喀斯特常绿落叶阔叶林林分呈现轻微团聚分布,混交程度较强,林分偏向于亚优势分布状态,群落较稳定,林分更新状况良好,正向顶极群落方向逐渐演替.该研究关于喀斯特常绿落叶阔叶林植被结构动态变化的分析对预测森林未来发展的变化趋势具有重要参考借鉴意义.

开展林窗空间格局与林下木本植物多样性关系的研究,对于认识森林物种共存、生物多样性维持以及生态系统可持续发展具有重要意义.本研究以广西金钟山自然保护区24 hm2永久森林动态监测样地为对象,采用机载激光雷达获取样地点云数据,通过R语言提取林窗并计算各林窗的形状复杂指数,利用相关分析量化林窗特征与林下木本植物多样性的关系.结果表明:该研究区林窗空隙率为6.16％,密度为15.5个·hm-2,平均面积为39.72m2,整体以微小和中型林窗为主;林窗空间分布格局存在地形分异特征,多分布于低海拔和缓坡区域;林窗形状复杂指数与香农指数、物种丰富度指数均呈正相关,且在低海拔和陡坡处表现更加明显.本研究揭示了亚热带森林林窗植被更新特征,对区域生物多样性保护具有一定指导作用.

林分结构可以表征森林群落光的可利用性和光环境的异质性,对群落物种组成的变异具有重要驱动作用.然而,目前还鲜有研究将林分结构用于解释群落物种组成的变异.本研究以哀牢山亚热带中山湿性常绿阔叶林20 ha森林动态监测样地及其周边区域按公里网格设置的19个1 ha森林动态样地为研究对象,将林分结构参数、环境因子和空间结构变量共同作为解释变量,采用基于冗余分析的变差分解和层次分割方法,在局域和区域尺度上同时解析群落物种组成变异的驱动因素.结果表明,在局域和区域尺度上,纳入林分结构后均提高了对物种组成变异的解释率.在局域尺度上,加入林分结构作为解释变量后,单纯的空间结构的解释率明显下降,林分结构与环境因子累计贡献了41.0％的解释率.在区域尺度上,林分结构与环境因子累计贡献了23.0％的解释率.从局域到区域尺度,环境过滤的相对作用明显增强.林分结构指示的光的可利用性对林冠下方的树种组成具有较强的塑造作用,今后的研究应进一步探讨林分结构对亚热带常绿阔叶林物种组成变异的驱动机制.

矿质元素是土壤养分的重要组分,关系着森林生态系统的群落组成和生物地球化学循环.喀斯特局域尺度内地形异质性较高,目前尚缺乏地形等非生物因子和生物因子如何影响喀斯特地区土壤矿质元素空间分布方面的研究.本文在弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha森林动态监测样地中沿海拔梯度设立的100个凋落物收集器所在位点进行土壤取样,对样品中的K、Ca、Mg 3种矿质元素含量进行测定,并基于空间回归模型和变差分解等方法对喀斯特季节性雨林中土壤K、Ca、Mg与生态因子之间的关联进行定量分析,探讨非生物因子和生物因子与其空间分布特征的内在关联,以期为北热带喀斯特生物地球化学循环研究和脆弱喀斯特生态系统保护提供科学依据.结果表明,研究区内土壤K、Ca、Mg均存在空间自相关性,Ca与海拔和凹凸度显著正相关,主要聚集在山脊区域;K与地形湿润度指数显著正相关,主要在洼地聚集;Mg在中坡位表现出聚集特征.变差分解显示生态因子对土壤K、Ca、Mg空间分布的驱动作用强于空间结构,单个生态因子中海拔的解释度最高,并且非生物因子的解释度总体上高于生物因子,生物因子中物种丰富度解释度最高,同时Mg的聚集伴随着较高的物种丰富度水平.

幼树是维持森林生态系统物种多样性的重要组分,关系着森林的群落结构和生长动态.因此,开展幼树更新的空间分布格局及其潜在机制研究对森林群落动态至关重要.本文以广西弄岗桂西南喀斯特季节性雨林15 ha森林动态监测样地为研究对象,选取2011-2016年的调查数据,采用空间点格局和冗余分析方法对5年间样地内新增幼树(DBH ≥ 1 cm)的个体数量、空间格局特征和影响因子等进行分析.结果表明:5年间样地内新增幼树共101种,占2011年调查物种的45.3％,幼树密度为196.5株/ha.新增幼树在0-7 m和10-16 m尺度上呈聚集分布,在16 m尺度以上主要呈随机分布.海拔是影响幼树更新的主要因素,其次是地形湿润度,而生物因子对幼树更新的影响较弱.幼树数量与海拔呈负相关,与地形湿润度呈正相关.成树个体与幼树更新中度正相关.在喀斯特季节性雨林中,幼树更新及其空间分布格局受多种影响因子协同作用,可能与种子扩散限制和生境异质性有关.

以雌雄异株植物东北鼠李(Rhamnus schneideri var.manshurica)为研究对象,分析不同繁殖阶段雌雄植株叶片元素含量的性别差异和动态变化,可为雌雄异株植物性别特异性资源需求及利用策略提供理论参考.该研究在吉林蛟河天然针阔混交林内建立1块23.76 hm2的永久性固定监测样地,于2019-2021年花期和果期(共5个繁殖阶段)选择样地内一定数量的东北鼠李雌雄植株,测定每株的叶片营养元素(氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼)含量,比较东北鼠李雌雄植株在不同繁殖阶段叶片各营养元素含量的差异及动态变化;并计算各个繁殖阶段雌雄植株的花、果生物量,利用方差分析方法检验雌雄植株各个繁殖阶段的花果生物量差异,以分析雌雄植株叶片营养元素出现性别差异及动态变化的背后机制.结果表明:(1)东北鼠李雌雄植株的叶片营养元素含量具有显著的性别差异,但这种性别差异仅在某些繁殖阶段存在.在2019年花期,雌雄植株的各叶片元素含量均无显著差异,2021年花期,雌株叶片的磷含量显著小于雄株.在2019年果期,雌株叶片的磷、钾含量显著小于雄株;而在2020年果期,雌株叶片的氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼含量均显著大于雄株;在2021年果期,雌株叶片的磷、钾、镁含量均显著大于雄株.(2)无论2019年还是2021年花期,雄株的花生物量及花数均显著大于雌株.(3)果期雌株果数和果生物量大小排序为:2020年>2021年>2019年.对不同繁殖阶段叶片营养元素含量进行分析,发现东北鼠李雌雄植株的叶片各营养元素含量存在性别差异,然而这种性别差异在不同繁殖阶段表现不同.在花期,雌雄植株叶片元素含量性别差异不明显,表明雄株并不会因为大量开花造成的高繁殖投入增加叶片元素含量储存;而在果期,雌株的叶片营养元素含量受其繁殖活动影响,在结实较为丰厚的年份增加元素储存,雌雄植株叶片营养元素含量的性别差异会更为显著.表明东北鼠李雌雄植株营养元素含量的性别二态性表现程度可能受植物个体所处繁殖阶段的影响和限制,并且雌性个体繁殖资源投入越大,这种性别二态性的表现就会越明显.

目的 通过对辽宁省海城市中药资源的普查,掌握海城市药用植物资源现状及部分重点品种的蕴藏量,为海城市中药资源的保护及可持续开发利用提供理论参考.方法 以第四次《全国中药资源普查技术规范》要求为标准制定普查方案,采用传统野外调查与现代技术相结合的方法,对海城市药用植物资源进行调查及数据分析.结果 研究共完成了36个样地、180个样方套、1080个样方的调查,调查到药用植物452种,涉及86科290属;其中2020版《中华人民共和国药典》收载的重点调查品种112种,辽宁省新纪录植物2种.结论 海城市药用植物资源较为丰富,县域内大部分中药物种种群处于稳定状态,少数种群呈减少趋势,政府应采取措施加强动态监测与保护,普查工作的开展有助于县域内中药文化知识的推广普及,亦为海城市中药资源的可持续发展及开发利用提供科学依据.

该研究以秦岭皇冠暖温性落叶阔叶林25 hm2森林动态监测样地为研究平台,以样地内4个优势树种(锐齿槲栎(Quercus aliena var.acutiserrata)、栗(Castanea mollissima)、油松(Pinus tabuliformis)、华山松(Pinus armandii))为研究对象,运用数量分析等方法对4个优势树种的年龄结构和数量动态特征进行分析,以期揭示种群的生存现状,预测种群的发展趋势.结果显示:锐齿槲栎、油松和华山松种群个体数随胸径增大而减少,幼龄林木个体数较多,自然更新能力较强;栗种群的径级结构呈"正态"分布,幼龄个体少,后期结构较稳定.栗种群小径级个体的存活率是该种群更新和发展的关键,初步推断种子的留存情况主要受到动物取食和人为影响,进而影响种群的更新,因此需进一步了解栗种群种子的留存情况,加强对小径级个体的生长监测,提高其存活率和生存质量.锐齿槲栎、油松和华山松3个优势树种的存活曲线均更符合Deevey-II型,其幼龄个体数具有一定优势,但个体死亡率也较高.3个优势种群不同的生存状况反映了其生存能力的差异,总体上表现为幼龄个体在整个种群中占据优势,但随着时间的推移,个体的生长存活受到周围生物与非生物环境的影响.该研究对秦岭优势树种种群数量特征等进行了详细描述,为进一步探讨种群发展提供数据支持.

森林动态监测样地是研究群落构建和物种多样性维持机制的重要平台.半湿润常绿阔叶林是滇中高原的地带性植被类型.但由于人类活动的长期影响,半湿润常绿阔叶林天然群落当前仅呈片断化状态,零星分布于偏远山地.参照美国史密森热带研究院热带森林研究中心的样地建设标准,我们分别在云南省曲靖珠江源(ZJY)、楚雄雕翎山(DLS)和大理鸡足山(JZS)建立了面积为 10 ha(500 m × 200 m)、8.24 ha(1 个260 m × 240 m的小样地和2个 100 m × 100 m的小样地)和20.16 ha(720 m × 280 m)的3个森林动态监测样地.本文以这3个样地的植物群落为研究对象,运用背包式激光雷达、激光测距仪等获取相关基础数据,并对各样地的植物群落进行物种鉴定、区系分析、群落分类及群落结构分析.结果表明:(1)3个样地共发现维管植物619种,隶属于120科355属,其中珠江源样地70科120属157种,雕翎山样地92科224属319种,鸡足山样地100科255属353种;(2)DBH＞1 cm的木本植物存活个体共有103,951株,其中珠江源样地24,932株、雕翎山样地25,222株、鸡足山样地53,797株,活个体密度分别为2,493.2株/ha、3,060.9株/ha、2,689.9株/ha;(3)样地群内所有维管植物在属和种水平上的温带区系成分合计占比分别为51.3％和24.7％,中国特有种的比例为33.0％;(4)样地群内的植物群落可分为8个群系,分别为元江栲(Castanopsis orthacantha)群系、高山栲(C.delavayi)群系、白穗石栎(Lithocarpus craibianus)群系、滇石栎(L.dealbatus)群系、云南松(Pinus yunnanensis)群系、黄毛青冈(Cyclobalanopsis dfelavayi)群系、光叶石栎(L.mairei)群系和灰背栎(Quercts senescens)群系;雕翎山样地群系类型最多、珠江源样地最少;(5)鸡足山样地和雕翎山样地乔木树种的径级结构呈倒"J"型,珠江源样地呈单峰型;鸡足山样地在80-100年以前经历过一次局部性的严重干扰,雕翎山样地在50-80年前后经历过一次普遍性的轻中度干扰迹象,珠江源样地在37年前曾经历过一次覆盖性的火干扰,样地间森林群系类型和径级结构的差异主要取决于群落演替程度和地形差异.