[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.

揭示亚热带森林土壤有机碳流失规律是制定相应措施以巩固和维持森林生态系统碳汇的关键.然而已有研究存在的监测对象单一、频率过低、时间过短等问题,导致对这一规律的认识仍然不足.选择亚热带典型的常绿阔叶林和杉木人工林为研究对象,每次降雨过后监测其径流量、泥沙量,分析径流和泥沙中的可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)含量以及颗粒有机碳(Particle organic carbon,POC)含量.旨在比较两种森林DOC和POC流失量的差异,并分析二者与降雨量、降雨强度、5 min最大雨强和降雨侵蚀力四个降雨特征值的关联.拟验证以下两个问题:(1)杉木人工林的DOC和POC流失量是否高于常绿阔叶林;(2)降雨侵蚀力对DOC和POC的解释是否优于降雨量、降雨强度和5 min最大雨强.研究结果发现常绿阔叶林径流量、泥沙量、径流水中DOC浓度和POC浓度、DOC和POC流失量均显著高于杉木人工林.回归分析表明常绿阔叶林和杉木人工林DOC和POC流失量与降雨量、降雨强度和降雨侵蚀力呈显著的线性或幂函数相关,其中降雨量与DOC和POC流失量之间的拟合关系最优.常绿阔叶林产流和产沙量高于杉木人工林可能与前者的林下植被生物量较低有关,前者径流水中DOC浓度和POC浓度较高可归因于其较高的总生物量和土壤有机碳含量.在未来森林经营过程中应合理管理林下植被,尽量减少和避免林下植被的抚育伐,从而能够降低有机碳的水土流失,达到巩固和维持森林碳汇的目的.在未来气候变暖导致降水变化背景下,利用降雨量作为预测指标能够较好评估我国亚热带森林有机碳流失的风险.

植被和土壤的耦合协调关系可以用来衡量生态系统的一致性和协调性程度.研究以河北省临城县太行山东麓丘陵坡地为研究区,以原生灌草地、不管理的人工核桃林、人工核桃林下清除灌草、人工核桃林下清除灌草并施肥等4种不同管理措施的植被-土壤系统为研究对象,建立由4个植被因子(Shannon-Wiener、Simpson、Margalef、Pielou等指数)和7个土壤因子(土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、pH、电导率、含水率等)组成的评价指标体系,采用层次分析法和熵权法确定各因子权重,以耦合协调度模型评价二者的协调程度.结果表明:(1)不同管理措施下,除植被因子Pielou指数外,其余植被和土壤因子均存在显著差异性(P＜0.05).(2)土壤有机碳与Simpson指数呈显著正相关(P＜0.05),与Shannon-Wiener、Pielou、Margalef指数呈显著负相关(P＜0.05),土壤全氮与Shannon-Wiener和Margalef指数呈显著负相关(P＜0.05).(3)不同管理措施下植被-土壤系统耦合协调程度总体处于失调发展状态,原生灌草地为严重失调发展模式的植被-土壤同步发展型,不管理的人工核桃林和林下清除灌草并施肥均属于中度失调发展模式的土壤滞后发展型,林下清除灌草属于轻度失调发展模式的植被滞后发展型.综上,种植人工核桃林并清除林下灌草有利于提升植被-土壤系统耦合协调度,但尚未达到最佳的协调状态.

森林群落的物种多样性和结构多样性是影响野生动物栖息地选择的重要因子,以往针对黑麂(Muntiacus crinifrons)栖息地特征的研究多探讨森林类型对黑麂出现概率的影响,而针对反映森林群落特征的微生境因子的研究相对匮乏.本研究基于钱江源国家公园164个位点的红外相机监测数据和20 m × 20 m植物长期监测样方数据,从物种多样性和结构多样性两个维度研究了4种主要森林类型(常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔叶混交林、针叶林)的木本植物群落特征及其对黑麂出现概率的影响.结果表明:常绿阔叶林木本植物的物种多样性显著高于针叶林(P＜0.05),其结构多样性显著高于常绿落叶阔叶混交林、针阔叶混交林和针叶林(P＜0.05),其余森林类型间的物种多样性和结构多样性均无显著差异.样地内木本植物的物种多样性和结构多样性之间无明显相关关系.对黑麂微生境特征的分析结果显示,黑麂偏好常绿阔叶林和常绿落叶阔叶混交林,且海拔和坡度越高其出现概率越高;木本植物胸径Shannon多样性指数越大、胸径＜5 cm木本植物平均胸径越大时,黑麂的出现概率越高,表明黑麂偏好结构多样性高、林下植被个体长势良好的森林.本研究结果对钱江源国家公园黑麂的栖息地恢复和管理、廊道选址和建设有一定的指导意义.

植被和土壤微生物是生态系统的重要组成部分,研究二者之间的联系对森林经营管理和生态恢复实践具有重要的指导意义.目前相关研究主要集中于乔木层对土壤微生物的影响,林下植被层对土壤微生物的潜在作用常被忽视.本文从林下植被对土壤微生物群落组成与结构的影响及其作用机理两个方面进行总结:(1)林下植被对土壤微生物有重要的影响,其作用结果有正面、负面和没有影响几方面;(2)作用途径为通过分泌物和凋落物归还的质与量等直接影响土壤微生物群落结构和组成,也通过影响土壤微气候环境、土壤营养有效性和pH、改变乔木层和其他土壤微生物类群而间接影响土壤微生物;(3)在林下植被对土壤微生物影响的研究中,试验方法多采用磷酸脂肪酸(PLFA)法,而最新土壤微生物的测定方法(如高通量测序等)应用较少.今后林下植被影响土壤微生物群落的研究重点在于(1)提高土壤微生物测定方法的准确性;(2)扩展研究方向;(3)与应用方面相联系.

林下植被是森林生态系统的重要组成部分,恢复林下生物多样性是森林经营管理的重要目标之一.黄土高原地区地理环境特殊,抚育措施有限,以往对抚育后林下植被多样性变化的研究也多是从物种多样性的角度来探讨,从功能多样性的角度进行探讨的研究较少.本文以黄土高原抚育和未抚育油松(Pinus tabuliformis)人工林为研究对象,比较研究了林下草本层和灌木层功能多样性(功能丰富度、功能均匀度、功能离散度)的差异.结果显示:(1)抚育林下土壤温度、湿度、盐分以及散射光立地系数(ISF)显著提高;(2)抚育林草本层的叶面积(LA)、叶干物质含量(LDMC)和叶片厚度(Lth)显著大于未抚育林,比叶面积(SLA)显著小于未抚育林;灌木层Lth显著大于未抚育林;(3)一元功能多样性指数中,抚育林草本层LA、SLA和Lth的功能丰富度指数(FRci)显著大于未抚育林,SLA和LDMC的功能均匀度指数(FRO)显著小于未抚育林;灌木层SLA的功能离散度指数(FDvar)和Lth的FRci显著大于未抚育林;(4)多元功能多样性指数中,抚育林草本层功能丰富度指数(FRic)显著大于未抚育林,功能均匀度指数(FEve)和功能离散度指数(FDiv)显著小于未抚育林;抚育林灌木层FEve显著大于未抚育林.研究结果暗示了黄土高原进行林下卫生伐这种抚育方式在一定程度上改善了林下的环境条件,对林下草本层影响较大,但对灌木层影响效果较小,适当提高抚育力度可能会进一步提高林下植被的功能多样性.

残落物和林下植被在维持森林关键过程和人工林经营管理中具有重要地位,但目前针对亚热带人工林残落物如何影响林下植被的研究较少,相关机制尚不清楚.基于杉木(Cunninghamia lanceolata)中龄林布设的残落物去除和对照两种处理4次重复的野外试验平台,在连续4年处理后选取2种优势草本(鳞毛蕨Dryopteris chinensis、淡竹叶Lophatherum gracile)和2种优势灌木(毛冬青Ilex pubescens、紫珠Callicarpa bodinieri)为对象,于生长季测定其根际和非根际土壤中NH4+-N、NO3--N、矿质氮、有效磷含量和植物体叶和根N、P含量,分析不同林下植物根叶响应的异同.结果表明:残落物去除显著提高了4种林下植物根际和非根际土壤有效磷含量(P＜0.05),而矿质N因物种不同而响应各异;残落物去除除降低紫珠叶P含量外,对林下植物叶养分含量影响不显著,却显著提高了除淡竹叶根P之外植物根N和P含量;残落物去除提高了鳞毛蕨和淡竹叶根N/P以及紫珠叶N/P.可见,残落物去除短期内可提高表层土壤养分供应能力,并且林下植物根系对土壤养分及环境变化的响应显著强于和先于叶,叶养分平衡内稳性强于根.

所研究的风水林和荒山属于喀斯特地貌.喀斯特森林是一种脆弱的低生物量生态系统,土壤贫瘠,自我修复能力低,易受人为因素干扰.风水林指人们居住地附近的一片茂盛的森林,认为有神居住而崇拜,严禁被砍伐和破坏.荒山是喀斯特森林植被在人为干扰后出现岩石裸露产生的石漠化现象.该研究通过野外调查、实验室分析、数理统计等对广西罗城喀斯特风水林和荒山生态系统碳储量进行对比性研究.结果表明:喀斯特风水林植被、土壤和枯落物碳储量分别是荒山的7.42倍、5.9倍和1.1倍,风水林和荒山生态系统碳储量分别为137.06、93.73 t·hm-2,其中土壤碳库贡献率最高,而林下植被和枯落物却较低,表明风水林森林生态系统碳储量明显高于荒山.通过风水林和荒山的碳储量比较研究,为评价风水林碳汇提供依据,为制定森林管理政策、保护村社水平的植被提供数据参考.此外,还探讨了少数民族朴素的生态伦理思想在保护森林和增汇方面的作用,丰富了生态伦理学内容,对传承和弘扬少数民族传统文化、恢复生态具有重要意义.

为了深入探讨人工林内不同植物根际效应的差异,为人工林生态系统林下植被管理提供理论依据,该研究以江西泰和千烟洲站区杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)和湿地松(Pinus elliottii)3种人工林(1985年前后营造)为研究对象,测定林内乔木及其林下常见灌木檵木(Loropetalum chinense)、杨桐(Adinandra millettii)和格药柃(Eurya muricata)的根际和全土土壤碳、氮、磷含量及pH值,比较不同林分类型下优势乔灌树种的根际效应.结果发现:(1)乔木根际土壤大部分化学性质指标显著高于或低于全土(p＜0.05),而林下灌木根际土壤与全土土壤化学性质的差异与物种有关,如檵木根际土壤大部分化学性质显著不同于全土,而格药柃根际土壤大部分指标与全土无显著差异.(2)除硝态氮(NO3--N)外,林下灌木不同物种之间的根际效应有别,具体表现为檵木pH值、铵态氮(NH~-N)、可溶性有机碳(DOC)、全氮(TN)、全碳(TC)、碳氮比(C/N)、有效磷(AP)和全磷(TP)的根际效应显著高于格药柃,TN、TC、C/N和AP的根际效应也显著高于杨桐,但杨桐与格药柃间的根际效应无显著差异.(3)杉木的根际效应显著强于林下3种灌木;马尾松和湿地松的根际效应与檵木无显著差异,而马尾松的根际效应显著高于杨桐和格药柃,湿地松的根际效应显著高于格药柃.该研究表明相对于林下灌木(尤其是格药柃),乔木具有较强的根际效应,暗示了乔木具有更高的养分捕获能力.但林下灌木与乔木根际效应的差异与灌木种类和林分类型有关.因此,人工林林下植被管理除了考虑适量保留林下灌木外,可依据人工林类型,充分考虑灌木种类选择,进而最大地发挥人工林生态系统的生产和生态功能.

揭示竹林与其林下植被细根单独和混合分解特征,探讨竹林细根与其林下植被细根之间相互影响的潜在机制,为毛竹林林下植被的合理经营管理提供理论参考.采用原位分解袋法研究了四川长宁毛竹(Phyllostachys edulis)与林下植被芒箕(Dicranopteris pedata)细根分解和养分释放过程,试验周期为1年.结果表明(1)毛竹和芒箕细根初始化学组分有着明显差异,碳(C)含量、碳氮比(C/N)和碳磷比(C/P)毛竹显著高于芒箕(P＜0.05),而氮(N)含量、磷(P)含量和氮磷比(N/P)均芒箕高于毛竹(P＜0.05).(2)毛竹和芒箕细根分解系数(k)分别为0.66±0.04和0.42±.0.41,毛竹细根分解速率显著高于芒箕;土壤温度与分解速率呈显著正相关,是影响细根分解速率的关键环境因子.(3)毛竹和芒箕细根碳(C)、氮(N)、磷(P)养分释放均表现为净释放,毛竹细根碳(C)释放速率高于芒箕,但细根氮(N)和磷(P)释放率均低于芒箕.(4)混合分解的实测值和期望值对比结果表明毛竹和芒箕细根混合对分解速率和磷(P)元素的释放没有显著影响,但显著促进了碳(C)元素的释放,抑制了分解初期氮(N)元素的释放.毛竹与林下植被芒箕单独细根分解和养分释放特征均表现不同;细根混合分解速率无显著混合效应,但养分释放的混合效应表现出不同阶段性和不同方向(正或负),说明林下植被通过影响细根养分释放而影响竹林生态系统的养分循环.