因生态位的高度重叠,森林更新早期草本植物同更新幼苗间存在着激烈的光能、养分及水分竞争,由此显著影响到森林更新过程.以山西省庞泉沟自然保护区蒙古栎更新幼苗为研究对象,设置4种草本竞争模式(无竞争、全竞争、地上竞争、地下竞争),2种土壤养分梯度(4 g/m2、32 g/m2),2种土壤养分分布模式(均质、异质),进行草本竞争盆栽试验.结果表明:1)草本竞争、土壤养分状况对幼苗更新均存在显著影响(P＜0.05).其中,幼苗各生长指标在无竞争、地下竞争处理间的差异,显著表明地下竞争效应的存在性,地上竞争效应同理.2)基于线性模型,对幼苗苗高、叶片总面积、叶片总生物量、三个细根亚径级根系表面积而言,草本竞争主效应的贡献率分别为80.66％、67.49％、49.39％、40.26％、59.09％、53.26％,同土壤养分浓度相比,草本竞争的森林更新效应更高;在土壤养分异质条件下,二者交互效应甚至显著大于土壤浓度主效应;草本竞争各组分分析结果表明地下竞争效应的贡献率始终处于主导地位.3)基于结构方程模型,揭示草本竞争森林更新效应及其内在组分的具体作用途径.在无竞争与全竞争处理下,幼苗更新潜力对光能吸收及养分吸收的标准化回归系数分别为0.61、0.46,表明草本竞争主要通过光能吸收影响幼苗的更新过程;草本竞争内在组分的群组分析中,地上竞争与地下竞争相应的标准化系数分别为0.31、0.74,表明后者是主要的作用途径.在定量评价草本竞争及其内在组分森林更新效应的基础上,深入探讨其作用机理,加深了人们对其在森林更新早期生态效应的认识,为森林更新实践提供理论指导.

[目的]明确新疆野扁桃土壤种子库及幼苗更新特征,探究影响野扁桃种群更新受限因子.[方法]以新疆塔额盆地的野扁桃为对象,通过野外样地调查、土样采集及母株下幼苗数量、级别统计等方法对新疆野扁桃土壤种子库及幼苗更新进行研究.[结果](1)野扁桃土壤种子库种子平均密度为96.45粒/m2,托里居群完整种子密度最大,裕民居群被啃食种子密度最大,虫蛀种子仅在塔城居群出现;(2)野扁桃种子主要分布在枯枝落叶层,占种子总量的56.29％,S2(0-5 cm)土层占29.07％,S3(5-10 cm)土层占14.65％,土壤种子水平扩散距离与野扁桃所处坡度成正比;(3)调查的野扁桃幼苗中未发现实生苗,Ⅰ级苗占幼苗总数的51.12％,母株基部50 cm内的范围是野扁桃幼苗集中分布区域.[结论]野扁桃土壤种子库分布特征表现为近母株及地表,幼苗更新也为近母株分布.自然条件下,被啃食种子、虫蛀种子和生态位缺失是野扁桃实生苗无法萌发、实生更新受限转而进行萌生更新的主要原因.

对光环境的灵敏响应使得森林中常见的光照异质性成为影响植物自我更新的关键因素,然而植物地下根系结构对光照的响应较为难测而缺乏深入研究.为探究不同光强下木麻黄根系响应策略,以一年生木麻黄(Casuarina equisetifolia)幼苗为试验材料,模拟森林幼苗生长的林外(CK)、林缘(L1)、林窗(L2)和林下光环境(L3)设置4种光照强度,测定及分析木麻黄幼苗的生长、根系形态、细根解剖结构及碳氮含量等指标.结果表明:(1)L1下,幼苗采取维持高度,降低横向生长的方式,保证正常累积生物量,随光照强度的下降,株高、地径、叶片生物量及地上部分生物量逐渐下降.(2)在根系表型上,幼苗随光限制的加重呈现抑制纵伸但促进根系的横向生长,其中总根长、根平均直径及根体积达到显著差异.在径级结构上,细根发育程度随光照减弱而下降;而适当的遮光(L1)促进粗根生长但L3时除根尖数较CK上升外,根长度、根表面积、根体积均显著下降.(3)1-3级细根解剖变化较大,相较CK,1级细根皮层细胞面积显著增加,但根半径、维管柱结构、表皮厚度等指标则显著下降,2级细根根半径、皮层细胞面积、表皮厚度明显减少,但维管柱结构仅在L2、L3时显著下降;3级细根根半径、皮层细胞面积和维管柱面积均较CK显著增大,L1时维管柱结构下降,但随光照减弱加重,维管柱面积和中柱占比均明显增加.(4)在碳氮含量上,CK与L1无显著差异,TC在L2时显著下降,TN则在L2时显著上升,TC、TN均在L3达到最大,而C∶N随光强降低逐渐下降.综上所述,光限制时,木麻黄生物量及碳分配稳定根茎部分生长,采取"弱化吸收,强化储存"收缩型生长策略;当限制加重时,光合和呼吸作用失衡导致植物对细根投入养分的浪费,并最终造成林木死亡.研究结果为林下植被的更新提供理论参考.

为实现大兴安岭地区落叶松天然林的全周期可持续经营,以新林林业局翠岗林场3块100m×100m不同演替阶段(白桦林、落叶松-白桦混交林和落叶松林)的天然林固定调查样地数据为基础,采用统计模型(对数正态模型)、生态位模型(断棍模型、生态位优先占领模型、Zipf模型、Zipf-Mandelbrot模型)和中性模型(群落零和多项式模型、Volkov模型)对不同演替阶段天然林的乔木层、幼苗层和由乔木层划分的不同林层的物种多度格局进行拟合,并用x2检验和Kolmogorov-Smirnov检验选择最佳模型.结果表明:(1)在大兴安岭地区不同演替阶段的落叶松天然林群落中,Zipf-Mandelbrot模型的拟合效果均最好.(2)对数正态模型对于稳定的演替阶段白桦林和落叶松林的群落相较于过渡阶段群落落叶松-白桦混交林的物种多度分布的拟合效果更好.(3)在大兴安岭地区落叶松天然林中,生境过滤主导群落构建,随着群落不断演替生境过滤和中性过程减弱.(4)天然林群落乔木层的群落构建过程与乔木层内不同生长阶段林层的构建过程不同,生境过滤过程在落叶松林乔木层中逐渐减弱,而在落叶松林不同生长阶段的林层和更新层中增强.

[目的]分析不同生境下龙棕种群结构及动态特征,探究其主要影响因素,为该区龙棕种群的保护、恢复和更新提供基础的理论依据.[方法]通过对楚雄州大尖山自然保护区内3种不同生境(阔叶林、针阔混交林、灌丛)龙棕种群调查,编制龙棕种群的静态生命表和绘制其存活曲线和生存分析函数曲线,并利用时间序列模型对种群的数量动态做出相应的预测,以深入了解不同生境下龙棕种群结构及动态特征.[结果](1)在3种生境中龙棕种群均处于衰退状态,对外界干扰较为灵敏,存活曲线呈现Deevey-Ⅲ型,龙棕个体在幼苗阶段出现大量死亡.(2)3种不同生境下龙棕种群都分布不均,呈聚集分布,说明龙棕种子传播以母株为中心扩散.[结论]从种群密度大小上来看,阔叶林中的龙棕种群密度最大,其次是针阔混交林,最小的是灌丛.结合对种群年龄结构的研究,进一步证明水分条件较好的阔叶林和针阔混交林更有利于龙棕种群的生存.

红豆树(Ormosia hosiei)是我国南方特有珍稀濒危植物,具有极高的经济价值和人文价值.为了解红豆树种群在川黔山区的生存现状及制约种群发展的原因,该文以川黔4个区域红豆树自然种群为调查对象,采用典型样地调查的方法,根据不同种群的分布特征,每个种群分别设置2个面积为20 m×20 m的具有代表性的样地进行调查,通过编制种群静态生命表、绘制存活曲线、计算数量动态指数、利用生存函数及时间序列模型分析了川黔山区不同红豆树种群的结构与动态特征.结果表明:(1)河株村和干耳盘村种群龄级结构呈倒"J"型结构,陈家湾村和绒春村种群呈不规则"哑铃"型结构,红豆树种群自然更新能力强,但中龄级个体容易缺失.(2)4个种群均为增长型,存活曲线接近于Deevey-Ⅱ型,其中河株村、陈家湾村和绒春村种群消失率和死亡率呈"多峰型",种群在生长中期容易受到外界干扰.(3)红豆树种群数量动态变化表现为幼龄级个体死亡率高,成熟龄级个体数量动态稳定的特点,其形成原因与山区地形特点和红豆树种子传播特性有关.(4)RDA排序结果显示,海拔和坡度是影响幼龄个体数量结构的主导因子,干扰强度是影响种群中高龄个体数量结构的主要因素.综上表明,川黔山区红豆树天然种群结构与数量特征的形成受制于山区地形特点、红豆树自身繁殖特性以及环境压力;通过对种群幼龄个体密度控制和中龄个体生长空间进行管理,可以提高种群幼苗存活率,促进中龄个体健壮生长,维持红豆树天然种群稳定性.

探讨大苞山茶(Camellia granthamiana)的野外种群结构,揭示大苞山茶种群的更新过程及发展趋势,可为其保护及可持续利用提供科学依据.该研究以广东省紫金县内的两个大苞山茶种群作为研究对象,通过编制静态生命表,计算数量动态指数,绘制存活曲线和种群生存力函数曲线,并采用种群数量时间序列预测的方法对大苞山茶种群的结构和动态特征进行分析.主要结果如下:1)两个大苞山茶的种群均为幼龄个体占比高的金字塔型结构,鹿子嶂种群和杨梅坝种群的幼龄个体(I、II龄级)分别占总数的71.48%、64.32%,但幼苗死亡率高;2)两个种群的存活曲线均趋近于Deevey-II型,说明大苞山茶各龄级死亡率基本相同;3)两个种群在忽略外部干扰时的数量动态指数(Vpi)和考虑外部干扰时的数量动态指数(V'pi)均大于0,而V'pi趋近于0,属于不稳定的增长型种群,其中,杨梅坝种群的稳定性相对较好;4)生存函数分析表明,两个种群的生存率和累计死亡率在I、II龄级达到了平衡,V龄级后生存曲线变化幅度变小,有限的个体开始进入生理衰退期;5)时间序列预测的结果为:在经历未来2、4、6、8龄级后,每个龄级的个体数量均有不同程度的增加.综上所述,大苞山茶种群幼龄个体死亡率高,但仍有一定的更新潜力.野外调查中发现人为干扰对大苞山茶种群的影响较大,应避免人为砍伐破环,同时对幼苗进行迁地或就地保护,提高幼苗存活率.

为探究雪岭云杉(Pinus schrenkiana)更新幼苗数量在不同腐解等级倒木上的差异性以及影响不同腐解等级的倒木上更新幼苗数量具体因素,研究了不同腐解等级倒木上雪岭云杉幼苗数量和高度级组成与倒木含水量、倒木表面积、坡向、坡度及海拔的关系.结果表明:不同腐朽等级倒木上幼苗的出现概率不同,但随着倒木腐解等级的增加,幼苗的存活率也越大.不同腐解等级倒木幼苗高度级结构均为明显的增长型特征,以高度(h)为0＜h≤5 cm幼苗最多.倒木含水量对Ⅰ级和Ⅱ级腐解倒木上幼苗数量有显著影响(P＜0.05),倒木表面积对Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级倒木上的幼苗数量有显著影响(P＜0.01),坡度及海拔对各腐解等级倒木上更新幼苗的数量影响均不显著(P＞0.05).进一步对不同高度级幼苗数量的影响因素分析表明,含水量对Ⅱ级腐解的倒木上的A1(0＜h≤5 cm)、A2(5 cm＜h≤10 cm)高度级幼苗的数量有极显著影响(P＜0.01),倒木表面积对Ⅱ级和Ⅲ级腐解的倒木上A1高度级幼苗的数量有显著影响(P＜0.05);在Ⅳ级腐解的倒木上,这些因素对不同高度级幼苗数量的影响均不显著(P＞0.05).倒木表面积和倒木所处坡向对倒木上死亡幼苗的数量有显著影响.低等级腐解倒木上含水量是影响更新幼苗数量的主要因素,对高等级倒木而言则是表面积,相比之下,高度越低的幼苗,越容易受到影响.

根据对全球降雨格局的预测,降雨的季节分配和强度已发生明显变化.为探讨降雨季节分配对热带次生林幼苗生长及根系形态的影响,于广东省茂名市电白区的热带次生林开展短期人工模拟降雨实验,设置雨季推迟(DW)、雨季增雨(WW)和对照(CT,正常自然降雨)3种处理,探究2种固氮树种幼苗铁刀木(Cassia siamea)、大叶相思(Acacia auriculiformis)和 3 种非固氮树种香樟(Cinnamomum camphora)、红车(Syzygium hancei)、蒲桃(Syzygium jambos)不同功能型树种幼苗细根形态特征对降雨季节分配改变的响应.结果表明:雨季增雨显著增加了 5种幼苗细根的根长、根表面积、根体积、根生物量及比根长;显著降低香樟细根的根长和比根长,同时降低香樟粗根的比根长;显著增加红车粗根根长、根表面积、根体积和生物量,显著增加大叶相思粗根体积和根平均直径;雨季增雨处理显著增加了两种固氮树种铁刀木和大叶相思细根根长、根表面积、根体积和生物量,也显著增加了铁刀木细根的平均直径;雨季增雨处理显著增加红车细根根长、蒲桃粗根体积、香樟和红车的细根生物量;雨季推迟对幼苗根系的影响较小,仅显著降低香樟幼苗根长、大叶相思粗根表面积、蒲桃的粗根和香樟细根的比根长,仅显著增加红车的粗根体积和平均直径、铁刀木的粗根体积和蒲桃粗根平均直径;固氮树种在雨季推迟以及雨季增雨情况下,根系生物量、根体积等指标高于自然降雨;热带次生林5种幼苗根系对干旱(雨季延迟)具有一定的忍受性,细根对雨季增雨的响应更加敏感,雨季增雨对固氮树种细根形态特征的改变比非固氮树种更大,固氮树种对于异常降雨适应性更强;热带次生林林下幼苗根系形态能够较好地适应降雨季节分配的改变,进而维持群落的更新及稳定性.

亚热带半湿润常绿阔叶林是中国西南地区独特的森林类型,研究群落优势种更新的时空格局和策略对理解其动态特征和驱动机制具有重要意义.基于云南鸡足山半湿润常绿阔叶林动态监测样地第一次群落调查数据,我们对5个优势树种的幼苗、幼树数量特征进行统计,比较其种群结构,用概率密度函数g(r)分析了更新种群与成树种群的多尺度空间格局,运用普通最小二乘回归模型和多尺度地理加权回归模型评估了优势树种更新密度的影响因素.结果表明:(1)阔叶树种元江栲(Castanopsis orthacantha)、高山栲(C.delavayi)、银木荷(Schima argentea)以及白穗石栎(Lithocarpus craibianus)具有增长型种群的径级结构;而针叶树种云南松(Pinus yunnanensis)种群具有衰退型种群结构.(2)5个优势树种的更新种群与成树种群格局在小尺度(0-50 m)上均呈聚集分布,随着尺度增大聚集强度下降,转为随机分布或均匀分布.其中4个阔叶树种更新种群和成树种群的分布在小尺度上显著正关联,而云南松的更新种群与成树种群分布呈显著负关联.(3)对于种群更新密度变化,多尺度地理加权回归模型对幼苗和幼树的解释量(R2)比普通最小二乘回归模型分别提升了58.7％和26.9％,显示了空间自相关的影响.模型结果表明,幼苗密度格局受生境因子的限制较弱,而受种子扩散等随机过程的影响更大;相对地,幼树密度格局受生境因子的限制更强.研究结果为理解这一植物群落类型的动态和构建机制提供了科学证据.