访花和传粉昆虫对于维持生态系统功能具有重要作用,但我国相关昆虫类群的本底数据非常缺乏.作为基于特定基因序列的物种划分方法,DNA条形码在标本鉴定、新物种发现、生物多样性保护、种群遗传和进化等研究领域具有重要的应用价值.本文报道了福建戴云山国家级自然保护区双翅目、膜翅目和鞘翅目3个类群访花昆虫的815条线粒体COI条形码数据,并详细提供了所获样品的海拔分布信息.该数据集可为地区性昆虫多样性的DNA条形码数据库构建、隐存种发现、海拔梯度物种遗传多样性和生物多样性保护等方面研究提供帮助.

通过对福建三明格氏栲保护区野外植物采集和资料查阅,编制该区域种子植物名录进行植物区系的分析,并与相邻地区比较.结果表明:保护区植物区系起源古老,中新世以来一直保持着其原有的物种组成,构成了完整种子植物进化系列.境内地形条件复杂,植物种类丰富,有149科603属1303种.森林中多建群种优势科为樟科(Lauraceae)和壳斗科(Fagaceae)等,科属区系地理成分复杂,以热带分布型为主,泛热带分布科属占首位,同时兼容了大量温带成分;通过与福建邻近地区比较,其与戴云山相似性最大,随纬度北移或南移,相似系数下降,与中国邻近地区比较,其与岭南山地区种相似性最大.这说明保护区种子植物区系不隶属于华东地区,而隶属于岭南山地区.在中国植物区系中,以格氏栲(Castanopsis kawakamii)为优势植物的保护区隶属于东亚植物区、中国—日本森林植物亚区属、岭南山地区、粤北亚地区,并通过其与相邻以苦槠(C. scleiophylla)为优势的浙南山地亚地区、以红锥(C. hystrix)为优势的南岭东段亚地区和两种植物都不占优势的闽北山地亚地区比较,讨论了各个亚地区科属种的分布状况及特有程度.

基于国家主体功能区划的自然保护区被界定为禁止开发区域,必然要对其科学有效地实施生态补偿.如何协调自然保护区生态保护和社区社会经济发展之间的关系,是目前自然保护区研究学者、决策者和社区共同关注的问题.建立有效的生态补偿机制是自然保护区取得生态保护和社区社会经济发展的关键.从生态补偿主体、客体、标准、方式等方面,进行自然保护区生态补偿机制框架的设计,提出完善自然保护区生态补偿的具体建议.以福建省戴云山国家级自然保护区为例进行实证研究,以期为构建可行性的自然保护区生态补偿机制提供参考.

自然保护区规划是保护生物多样性的有效方式.传统保护区规划方法只能识别物种保护的重点区域,无法科学确定保护区的适宜面积.地块选择方法基于数学模型,从规划区域中选择部分地块组成自然保护区,保护特定物种或生态系统,是缓解生态保护与开发利用矛盾的重要手段.现有地块选择法未考虑各单元生态差异,且最优化算法存在计算效率的瓶颈.本文首先构建适用于森林生态系统的生态值赋分评价体系,据此计算戴云山生态值并绘制其分布图;然后,结合生态值建立生态集合覆盖模型(ESCP),并基于ESCP嵌入空间紧凑性提出空间生态集合覆盖模型(SSCP);最后,利用寻优性能良好的自学习禁忌搜索算法(STS)搜索各保护目标下的近似最优选址方案,给出福建省戴云山现有建成区优化方案.结果表明:戴云山生态值计算结果在空间分布上存在明显差异;ESCP比原集合覆盖模型(SCP)能产生生态值更高的选址方案;SSCP在ESCP基础上对生态值较高区域有聚集作用,且周长权重越大,聚集效果越明显;建议现保护区可向外拓展136 km2,并将西北向分布长苞铁杉的地块纳入保护区范围.研究结果为实现戴云山保护区可持续发展及土地资源优化配置提供了优化方案,也可为我国森林生态系统类型的自然保护区设计提供新思路.

研究了戴云山常绿阔叶林、针阔混交林和针叶林3种植被类型土壤磷组分、微生物生物量磷以及酸性磷酸单酯酶(ACP)和磷酸双酯酶(PD)的活性.结果表明:3种植被类型土壤易分解态磷仅占总磷(TP)的1.0％ ～4.5％,且碳(C)与有机磷(Po)的比例＞200,表明本研究区受到磷限制.Po是土壤磷库的主要组分,在淋溶层(A层)和淀积层(B层)土壤中分别占TP的44.8％ ～47.1％和28.6％ ～ 30.6％.冗余分析表明,A层土壤磷组分主要受PD影响,而B层主要受ACP调控,且PD和ACP均与Po呈显著负相关.亚热带地区3种植被类型土壤均缺磷,PD和ACP对有机磷的分解可能是该地区森林生态系统对磷限制的适应机制.

磷是亚热带地区植物生长必需的养分元素之一,海拔梯度可能会改变土壤-植物-微生物系统并影响土壤磷形态及有效性.了解不同海拔土壤磷组分状况,对维持山地森林生态系统可持续发展具有重要的意义.以戴云山地区不同海拔梯度(1300m和1600 m)黄山松林为研究对象,分析了土壤磷组分、微生物群落特征和磷酸酶活性.结果显示:海拔显著影响黄山松林土壤磷组分,与海拔1300 m相比,海拔1600 m处土壤总磷含量减少了48.4％-49.8％,且各磷组分(易分解态磷、中等易分解态磷和难分解态磷)含量也显著降低,淋溶层(A层)土壤的降低程度分别为45.7％、58.6％和38.7％,淀积层(B层)为82.6％、59.9％和31.1％.海拔对土壤微生物群落特征和酶活性亦有显著影响,各类微生物群落和总微生物磷脂脂肪酸含量(PLFAs),以及磷酸双酯酶(PD)活性均表现为海拔1600 m＜1300 m,但酸性磷酸单酯酶(ACP)活性呈相反的趋势.冗余分析(RDA)表明,土壤磷组分主要受有机碳(SOc)调控,且SOC与有机磷组分(NaHCO3-Po和NaOH-Po)呈显著正相关;磷酸酶和外生菌根真菌(EMF)也是影响土壤磷组分变化的重要因素.研究表明,土壤有机质含量和微生物群落结构及功能的变化可能是不同海拔黄山松林土壤磷有效性的关键调控因素.

2017年2月至2018年3月,我们在福建省德化县戴云山国家级自然保护区和德化石牛山森林公园内设置红外相机监测位点60个,调查戴云山地区野生哺乳动物和鸟类生物多样性.本次调查累计19,924个相机工作日,拍摄到独立有效照片3,499张,可准确鉴定哺乳动物4目10科17属18种,鸟类5目11科21属24种,家畜3种.其中,国家Ⅰ级重点保护野生动物2种,国家Ⅱ级重点保护野生动物5种,且白颈长尾雉(Syrmaticus ellioti)为戴云山自然保护区新记录种.在野生哺乳动物中,相对多度指数最高的前5种依次为小麂(Muntiacus reevesi)、野猪(Sus scrofa)、赤麂(Muntiacus vaginalis)、赤腹松鼠(Callosciurus erythraeus)、猪獾(Arctonyx collaris);在鸟类中,相对多度指数最高的前5种依次为白鹇(Lophura nythemera)、紫啸鸫(Myophonus caeruleus)、黑领噪鹛(Garrulax pectoralis)、白眉山鹧鸪(Arborophila gingica)、灰胸竹鸡(Bambusicola thoracica).此外,红外相机还拍摄到大量的家畜及人类活动照片,显示区内存在较强的人为活动干扰.本次调查结果提供了较为全面的戴云山区哺乳动物和鸟类的本底信息,填补了闽中地区大中型哺乳动物观测的空白,为后续的保护管理和长期监测工作建立了基础.

温度、水分等多种环境因子随海拔梯度发生变化,会直接或间接影响土壤微生物生物量、群落结构以及土壤酶活性.然而关于中亚热带地区山地森林生态系统土壤酶活性变化响应的研究还是相对匮乏.戴云山山脉是中国最大的黄山松种质基因基地,本研究以中亚热带戴云山1300 m(L)、1450 m(M)、1600 m(H)的黄山松(Pinus taiwanensis)为研究对象,探究不同海拔下土壤微生物生物量和土壤酶活性如何变化及驱动土壤酶活性变化的主要的环境因子.结果 表明:海拔梯度对淀积层(B)土壤的酶活性影响整体较小,在淋溶层(A)土壤中,随海拔升高,纤维素水解酶(β-葡糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH))显著降低,因此使土壤可溶性碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)随海拔升高有下降趋势.尽管酸性磷酸酶活性(ACP)随海拔升高显著增加,然而有效磷(AP)无显著变化.此外随海拔升高,微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)显著降低.冗余分析(RDA)结果发现,MBP和碳/氮比(C/N)是影响A层中土壤酶活性变化最重要的因子,而在B层中,土壤含水量(WC)和MBP对土壤酶活性起主要作用.研究表明,磷限制的亚热带地区,无机磷很容易被铁铝固定,MBP可以对土壤中的有效磷进行补充,成为影响本地区酶活性的主要因素.随海拔海拔降低,土壤有机碳、氮分解相关酶活性较高,从而加速了土壤碳、氮周转.因此,探究不同海拔梯度酶活性变化为预测中亚热带亚山地森林生态系统土壤碳、氮、磷养分循环提供了重要的理论依据,也为戴云山自然保护区黄山松林管理提供一定的科学依据.

海拔梯度可能通过多种环境因子影响土壤有机质,土壤有机碳库是土壤有机质的重要组成部分,其微小变化将会产生极其重要的影响.因此海拔差异可能导致海拔间土壤碳库差异.土壤有机碳是反映土壤肥力的重要指标,可能受土壤理化性质和微生物等多种因素的影响.黄山松是高山地绿化和用材的优良树种,近年来戴云山自然保护区内高海拔地区的黄山松群落呈现衰退趋势.研究戴云山黄山松林土壤有机碳组分沿海拔梯度的变化情况,不仅可以为该区域碳库估算提供科学依据,而且有助于揭示影响黄山松生长变化的机理.因此,选取戴云山不同海拔[1300 m(L)、1450 m(M)和1600 m(H)]梯度的黄山松林,对其土壤基本理化性质、有机碳组分及微生物特征进行测定和分析.研究发现,海拔梯度下土壤养分含量呈先升高后降低的变化趋势,土壤碳组分含量与其变化一致,且微生物生物量碳和微生物生物量氮均在M海拔处最高,海拔梯度对碳水解酶没有显著影响.冗余分析表明,总氮是影响土壤有机碳变化的最主要因素,其次是碳氮比.因此在海拔跨度不大的情况下,土壤有机碳动态可能主要受氮素而非温度的影响.高海拔地区土壤惰性碳占比高,未来可能会持续加剧该地区黄山松的生长困境,使该区域碳库受到影响.

生物多样性的海拔分布格局是生态学研究的热点.海拔作为综合性因子驱动着植物群落的物种、系统发育与功能多样性的空间分布.以戴云山南坡900-1600 m森林植物群落为研究对象,探讨物种多样性、系统发育指数与环境驱动因子的相互关系以及环境因子在群落构建与多样性维持中的重要意义.结果表明:(1)森林植物群落的系统发育多样性与物种多样性沿海拔均呈现中间高度膨胀格局.(2)物种多样性Margalef指数、Shannon-Wiener指数与系统发育多样性指数呈显著正相关,表明物种多样性越高,系统发育多样性也越高.Shannon-Wiener指数与物种多样性指数(Margalef、Pielou、Simpson指数)、系统发育多样性及系统发育结构都存在显著相关性,一定程度上Shannon-Wiener指数可以代替其他指数.Pielou指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数与系统发育结构NRI(Net relatedness index)指数、NTI(Net nearest taxa index)指数存在显著正相关,表明群落优势度、均匀度与系统发育结构相关性较强.(3)土壤全磷含量是影响系统发育多样性和物种多样性的主要驱动因子,土壤含水量是影响Shannon-Wiener、Pielou、Simpson指数的最显著因子,海拔是影响群落系统发育结构的主要因素.海拔是影响系统发育结构变化的主要环境因子,而土壤因子是影响物种多样性与系统发育多样性的主要因素,进一步验证了物种多样性与系统发育多样性的高度相关,结果旨在揭示物种群落空间分布规律.