物种丰富度对生态系统的稳定和健康有着重要意义,菌根类型是影响生态过程的一个重要因素,目前缺乏对菌根类型影响林下草本植物物种丰富度及其对环境变化响应的认识.本研究基于美国1604个丛枝菌根(AM)森林、4654个外生菌根(ECM)森林和5568个AM+ECM型森林的草本植物群落物种丰富度和环境因素数据,探讨菌根类型对物种丰富度及其对环境变化响应的影响.结果表明:不同菌根类型森林的草本植物群落物种丰富度间有显著差异,含有AM优势植物越多的森林的草本植物丰富度越高,这一结果为菌根介导假说提供了有力的证据.环境因子(纬度、温度、降水、氮沉降及土壤性状)对森林草本植物群落物种丰富度的影响也随菌根类型的不同而有着较大差异.在AM型、ECM型和AM+ECM型森林植被中,林下草本植物群落的物种丰富度分别受氮沉降、温度和土壤pH的影响最大,这些因素的相对重要性高达42.3％、41.1％和48.7％.森林优势植物的菌根类型在调节林下草本植物群落物种丰富度方面有着重要作用,且影响着群落物种丰富度对环境变化的响应.

云南独特的地理和气候特点为史前人类演化与发展提供了良好的自然条件.通过对云南巍山云岭横断山脉南延部分发现的三鹤洞地点进行试掘,在地层中发现丰富的动物骨骼,且数量从早到晚有逐渐增多的趋势;AMS 14C测年结果表明,该地点文化层时代属于旧石器时代晚期;孢粉分析结果表明,研究区域MIS 3早期以针叶林为主,含有一定量铁杉,林下生长水龙骨科和凤尾蕨等蕨类植物晚期植被仍然以针叶林为主,林下草本植物增多,气候温和湿润;对探沟内出土和地表采集的共15件石制品进行分析,表明该地点为简单的石核-石片技术体系,与华南地区旧石器时代晚期的砾石石器传统较为接近.综合分析结果表明,MIS 3阶段气候温和湿润,三鹤洞古人类活动逐渐增强,动物性食物是三鹤洞地点古人类重要的食物来源;MIS 2寒冷期人类活动中断,说明末次冰期气候波动引起的生态环境变化对古人类活动有较大影响.三鹤洞地点的发现和综合研究对于探讨旧石器时代晚期西南地区古人类的环境适应策略能提供重要参考.

东北作为我国重要农产品基地,其黑土有机质含量可达普通土壤的十倍.近年来由于过度的开发与利用,导致黑土质量下降,因此研究农田防护林对土壤质量的改善具有战略意义.为探讨农田防护林对黑土质量的改善效果,以不同林龄(Y1:林龄是1 a的小黑杨;Y5:林龄是5 a的小黑杨;Y6:林龄是6 a的小黑杨;Y8:林龄是8 a的小黑杨)小黑杨林下土壤为研究对象,通过测定小黑杨防护林样地的土壤理化性质,分析不同林龄小黑杨林下土壤理化性质的差异,并通过最小数据集方法对林下土壤质量进行评价.结果显示:(1)不同林龄土壤质地为:Y1:砂质土壤;Y5:壤土;Y6:粉砂质土壤;Y8:粉砂质土壤.(2)土壤透气保水性随林龄增长向良性方向演化,表层土壤容重由1.33 g/cm3减小到1.17 g/cm3,不同土层间差异不显著,且土壤物理指标与树木生长量及其他土壤因子具有较强的相关性.(3)土壤pH随林龄减小,随土层呈波动性变化,范围在6.19-6.58之间.土壤养分随林龄呈波动性变化,垂直变化差异显著,除速效钾外均富集在表层,各土壤养分元素之间相关性较弱.(4)土壤微量元素有效态含量在不同林龄及土层均差异显著,且各元素之间相关性较强.(5)基于最小数据集的构建发现,影响不同林龄小黑杨土壤质量的最小数据集指标包括全氮、全钾、饱和持水量、速效磷、钙、锰,经总数据集验证所构建的最小数据集可体现小黑杨林下土壤质量有效信息.(6)小黑杨不同林龄土壤质量指数介于0.358-0.667,土壤质量综合得分排名为Y8＞Y6＞Y5＞Y1.基于以上发现,小黑杨作为农田防护林对黑土区土壤质量改善效果明显,土壤保水透气性显著提升,土壤化学养分及微量元素含量部分提高,且不同林龄小黑杨对养分的循环利用效果差异显著.为实现黑土资源的合理利用,本研究建议随防护林林龄增加,更改林下套种作物以提高土壤质量及作物产量,为幼龄防护林对黑土区耕地的可持续利用提供科学依据.

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.

研究了四川米仓山自然保护区的水青冈(Fagus)天然林林下野扇花(Sarcococca ruscifolia)和箭竹(Far-gesia spathacea)群落不同土壤(h)深度(0

[目的]探究乔木树种组成及林分因子对不同路域人工林群落物种多样性的影响,为成都路域人工林营造与管理提供参考.[方法]采用典型样地法对成都绕城高速路域现种植的5种不同树种组成人工林群落(Ⅰ,加杨纯林;Ⅱ,樟树、加杨混交林;Ⅲ,樟树纯林;Ⅳ,樟树、巨桉混交林;Ⅴ,巨桉纯林)的林分因子及林下植被物种多样性进行全面调查.[结果](1)研究区共记录林下植物190种,隶属于71科131属.林下记录到植物科属种数量均为草本层多于灌木层,其中樟树纯林记录到的林下物种数最多.(2)构树(Broussonetia papyrifera)和藻草(Humu-lus scandens)重要值占比大,分别占据不同人工林群落灌木层与草本层的优势地位.(3)樟树纯林的灌木物种丰富度指数(D)显著高于其他群落(P＜0.05);草本层的Shannon-Wiener指数(H)、Simpson指数(H')和D指数大小变化趋势一致,表现为群落m＞Ⅳ＞Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅴ,其中樟树纯林的H指数显著高于樟树、巨桉混交林外其他群落(P＜0.05).(4)乔木层平均冠幅与灌木层的D指数和H指数、草本层的H指数、H'指数、D指数、Pielou均匀度指数(Jsw)均呈显著正相关(P＜0.01),与灌木层的H'指数和Jsw指数均呈显著负相关(P＜0.01);乔木层平均枝下高与灌木层的H指数、H'指数、D指数、Jsw指数均呈显著正相关(P＜0.01).[结论]乔木层的树种组成、平均枝下高和平均冠幅显著影响路域人工林群落的物种多样性,因此,选择合适树种并定期修枝管理,有利于路域人工林乔灌草群落结构的形成和林下植被物种多样性维持.

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.

森林土壤碳库是森林生态系统碳库的重要组成部分,对于调节陆地生态系统碳循环和大气CO2浓度变化起着非常重要的作用.以往的研究主要探究了各种因素(如地形、植被、土壤理化性质等)与森林土壤碳之间的单因子或多因子关系.然而,对于多因子中的关键因子识别及其相互作用机制尚不清楚.本研究利用陕西省商洛市丹凤县50块油松(Pinus tabuliformis)飞播林标准地调查数据,采用结构方程模型探究土壤有机碳密度的影响因素.选取了林分结构、物种多样性、生物量、土壤理化性质等方面的23个指标作为观测指标,形成乔木特征,林下灌、草及凋落物特征,其他土壤理化性质和土壤有机碳密度4个潜变量,构建偏最小二乘法的结构方程模型.结果表明:(1)最终的结构方程模型筛选出12个观测变量,其他土壤理化性质中筛选出3个观测变量,分别为土壤全氮、土壤全磷、土壤含水量;林下灌、草及凋落物特征潜变量中筛选出5个观测变量,分别为灌木Simpson指数、草本Simpson指数、草本Margalef指数、草本生物量、凋落物层厚度;乔木特征潜变量中筛选出3个观测变量,分别为乔木Simpson指数、林分大小比数、乔木物种数.(2)其他土壤理化性质是土壤有机碳密度的直接影响因素(路径系数为0.877,P＜0.01),林下灌、草及凋落物特征与乔木特征是土壤有机碳密度的间接影响因素(路径系数分别为0.552和-0.299,均P＜0.01).(3)林下灌、草及凋落物特征通过直接影响其他土壤理化性质(路径系数为0.630,P＜0.01)进而影响土壤有机碳密度,乔木特征通过直接影响林下灌、草及凋落物特征(路径系数为-0.541,P＜0.01)进而影响土壤有机碳密度.本研究为揭示不同驱动因素之间的关系提供了新的见解,对于理解飞播林土壤有机碳调节有重要意义.

为研究木本植物自然恢复过程中生态系统碳密度对群落结构变化的响应机制,选取百山祖国家公园高、中、低3种杉木萌条保留密度(1154、847和465株·hm-2)下自然恢复初期林分为研究对象,分析生态系统碳密度及其组分与树种多样性、林分结构多样性(胸径变异系数)、林分空间结构参数(混交度、角尺度、大小比数、密集度)之间的关系.结果表明:随杉木萌条保留密度减少,树种多样性(物种丰富度指数、Shan-non 多样性指数)增加;林分结构参数中胸径变异系数、林分密度和混交度随杉木萌条保留密度减少呈升高趋势,不同杉木保留密度处理林分分布格局均为均匀分布,林木生长状态均为亚优势,林分密集程度均为比较密集.高、中、低3种杉木萌条保留密度处理乔木层碳密度分别为57.56、56.12和46.54 t·hm-2,土壤层碳密度分别为104.35、122.71和142.00 t·hm-2,生态系统碳密度分别为164.59、182.41和190.13 t·hm-2,林下植被层和凋落物层碳密度在不同处理之间变异较小.不同杉木保留密度处理生态系统碳密度分配特征均为土壤层(63.4％～74.7％)＞乔木层(24.5％～35.0％)＞林下植被层与凋落物层(0.8％～2.0％).方差分解结果表明,乔木层碳密度变化主要受林分结构多样性影响,土壤层碳密度受树种和结构多样性共同影响,而生态系统碳密度主要受树种多样性影响,林分空间结构参数对生态系统碳密度及其组分影响相对较小.在试验区杉木人工林向天然林转变过程中,杉木萌条保留密度显著影响生态系统碳积累,保留较低的杉木密度(500株·hm-2左右)更有利于林分固碳增汇.

为了解桉树人工林土壤种子库特征,对不同林龄尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)人工林种子库的储量、垂直分布特征及与林下植被的相似度进行了分析.结果表明,土壤活力种子储量最高的为1～2 a生桉林,显著高于其他林型;其次为3～4 a生桉林和马尾松(Pinus massoniana)林;最低的为杉木(Cunninghamia lanceolata)林,显著低于其他林型.随林龄增加,尾巨桉林土壤种子库储量快速下降.土壤种子库中植物种类最为丰富的是杂木林和马尾松林,显著大于其他林型.随林龄增加,尾巨桉林土壤种子库植物种类先增后降.所有林型中,0～5 cm土壤种子库的密度均显著高于5～10 cm土层.杂木林种子库和林下植被共存植物种类最多,其次是马尾松林,杉木林最少.尾巨桉人工林随林龄的增加,共存植物种数呈先升高后下降趋势,土壤种子库Jaccard(CJ)和Sorensens(CS)相似系数也呈先升后降的趋势.因此,在速生桉人工林经营中适当间种(保留)乡土树种,可增加森林生态系统的生物多样性和生态功能的稳定性.