"栽针保阔"是恢复我国东北阔叶红松林的有效途径,透光抚育能促进冠下红松生长并加快演替进程,但目前有关透光抚育如何影响次生林内红松生长过程仍不清楚.以长白山"栽针保阔"红松林为对象,构建含双哑变量(透光抚育强度和林木分级)的红松胸径和树高生长模型来预测不同透光抚育强度[即对照(未透光)、轻度透光抚育(保留上层郁闭度0.6)、中度透光抚育(0.4)、强度透光抚育(0.2)和全透光(伐除全部上层阔叶树)]林分中红松三级木的生长过程,揭示透光抚育强度对林内红松胸径和树高及高径比的影响规律.结果表明:6个基础模型中,Gompertz为红松胸径(R2=0.46)和树高(R2=0.81)最优基础模型,在基础模型中引入透光抚育强度单哑变量、双哑变量后胸径模型的R2分别提高至0.65和0.89,树高模型的R2分别提高至0.84和0.94;双哑变量模型为预测红松生长的最适模型.被压木胸径生长在整个模拟预测期间(树龄0～80年)均随透光抚育强度增大而递增(增幅为145.8％～933.3％),而平均木和优势木在中期(42年)、中后期(60年)呈此规律.在初期(20年)和中期,全透光与强度透光抚育对红松优势木(64.8％～68.5％)、平均木(100.0％～144.2％)和被压木(138.5％～183.9％)树高生长的影响程度相近,中度透光抚育和轻度透光抚育对其影响相近(24.3％～35.1％、56.0％～92.3％和84.6％～103.2％);在中后期(62年)和后期(80年),红松三级木树高生长均随透光抚育强度增大而递增.各透光抚育强度下红松优势木、平均木和被压木的高径比变化幅度依次增大,分别为0.50～0.95、0.64～1.23和0.73～4.33;仅被压木在树龄0～80年随透光抚育强度增大而递减.因此,透光抚育约40年后,其对红松的胸径生长的促进作用减弱而对树高的促进作用却增强,而且高径比提高,故此时为缓解林木竞争,对轻度透光抚育、中度透光抚育的林分应进行二次透光抚育以进一步促进红松生长,而对全透光和强度透光抚育林分应进行间伐.

小粒绒盾小蠹Xyleborinus saxesenii是一种钻蛀多种林木的高危险性检疫害虫,对我国林业安全造成了极大威胁,研究其潜在适生区分布格局变化规律,对其监测与早期防控策略的制定具有重要参考意义.利用最优MaxEnt模型,以当前获得的593个小粒绒盾小蠹分布位点,预测当前和未来气候情境下小粒绒盾小蠹的全球及中国潜在适生区,再基于适生分布面积增长率和生境质心变化程度比较小粒绒盾小蠹在中国的地理变化.结果显示:小粒绒盾小蠹当前在全球的适生区主要位于欧洲大部分区域、北美西部高山区域和东部沿海、南美东南部沿海、大洋洲东南沿海和亚洲东部;小粒绒盾小蠹当前在我国的潜在适宜区主要分布在胡焕庸线以南,未来气候变化条件下其生境质心将向我国西北方向迁移,建议各地区的林业部门可依据小粒绒盾小蠹的适生等级,尤其是中、高适生区,构建一套"分级管控"的检疫与监测管理措施.

磷是限制植物生产力的重要养分之一,但土壤磷组分随林木生长发育阶段的变化特征仍不清楚.本研究以四川盆地华西雨屏区洪雅林场7个林龄(6、12、23、27、32、46、52a)柳杉人工林为对象,采集0～20 cm 土壤样品,运用Hedley磷分级法测定土壤磷组分含量,探究不同林龄柳杉人工林土壤磷组分的差异.结果表明:柳杉人工林土壤全磷含量为231.93～370.27 mg·kg-1,在幼龄林(6 a)最低,中龄林(12 a)最高;土壤总无机磷和总有机磷含量随林龄增加呈先增后降和增加的趋势.总无机磷占全磷的比例随林龄增加呈下降趋势,而总有机磷则相反.活性无机磷组分、活性有机磷组分和中等活性有机磷组分含量随林龄增加而增加,可能与pH降低和有机碳增加有显著关联.中龄林(12a)和成熟林(32a)的中等活性无机磷组分含量显著高于其他林龄.稳定态磷组分含量随林龄增加呈先增加后降低趋势,土壤容重增加和土壤含水率降低是重要影响因素.多元线性回归模型与Pearson相关性分析表明,活性无机磷与林龄无显著相关,中等活性有机磷随林龄增加而升高能正向影响活性无机磷生成.本研究发现表层土壤磷组分会随着林龄增加发生变化,这有助于对相应林龄土壤磷素出现的问题提出解决措施,为柳杉人工林提质增效与土壤肥力维持提供理论依据.

通过林木根系研究中不同吸收根的判定标准下根系空间分布特征的差异对比,阐明根系分级标准对吸收根空间分布格局的影响,提升根系研究精度,明确林木根系有效"觅食"区域.在7年生毛白杨林分中于5株样树周围挖取780个土柱,选取根系形态指标:根系平均直径(RD)、根系表面积密度(RAD)、根长密度(RLD)和根系体积密度(RVD)研究其垂向与径向的分布动态,并分析不同吸收根判定标准对毛白杨细根空间分布以及各形态指标的影响.结果表明:选取2 mm作为吸收根判定标准确实会导致运输根被误判为吸收根,但其空间分布特征仍能反映吸收根的真实空间分布格局.而且在该判定标准下,判定标准对于实际的细根形态和空间分布情况是否会产生的影响由于监测指标的不同以及研究位置的变化而不同.其中RAD、RLD和RVD的空间分布特征基本相同,但RVD的差值比例远高于其他指标,且深土层的差值比例普遍高于浅土层.因此,以2 mm为吸收根判定标准时,选取RLD和RAD更能准确反映吸收根的真实空间分布格局,且该标准更适用于在进行相对较浅的土层中开展研究,采用2 mm为阈值划分吸收根研究细根垂直分布特征时建议以各形态指标在各个土层所占比例来进行描述.本研究仅针对毛白杨开展,研究结果在不同树种间是否存在普适性仍有待后续开展类似研究进一步验证.

在贵州赤水桫椤国家级自然保护区的亚热带常绿阔叶林中设置0.96 hm2的固定样地进行调查,将2299株乔木按树高分级(林木下层、中层、上层),进行空间定位并记录胸径和冠幅等个体指标.采用基于个体间距离的对数相关函数(Pair-correlation functions,PCF)和基于个体胸径、冠幅的标记点格局分析(Marked correlation functions,MCF)空间统计方法检测不同高度层内和层间的空间分布格局和潜在的竞争,结果表明:(1)样地内上层树种呈现随机分布,中下层树种在0-6 m的小尺度内呈聚集分布,在层间关系上表现为0-1 m尺度下显著的正相关关系.(2)在群落内上层个体中没有检测到显著的层内竞争,也未发现其与中、下层树种存在层间竞争关系.(3)群落中、下层树种的层内和层间竞争对两者间空间分布格局和个体大小均产生了一定影响,其相邻个体的胸径和冠幅呈现显著负相关关系.这说明在贵州赤水地区常绿阔叶林中群落中不同层次个体处于不同演替阶段,群落内层内和层间竞争对个体较大的林木上层物种的影响已经非常微弱,而主要发生在中、下层树种内,导致了个体较小的中下层更新树种在层间和层内都出现了小尺度下聚集分布格局,这解释了研究地内不同高度级别树种间竞争关系与共存策略,也验证了标记点格局分析方法在检测植物群落竞争中的敏感性.

基于根系发育分级标准分析不同等级根系的形态特征和各级根系的生长发育策略,可以为未来成熟林木根系预测和模型构建提供参考.该研究以30多年生的两个毛白杨(Populustomentosa)和一个刺槐(Robinia pseudoacacia)的根系系统为研究对象,通过全挖法获取研究材料,以Rose (1983)提出的发育分级标准作为根系分级标准,分析了不同等级根系的基径、根长、连结长度、根系数量等形态特征以及不同等级根系间的拓扑关系.研究结果表明:1)3个根系系统的修正拓扑指数qa、qb均接近于0,拓扑指数Tl均接近于0.5,说明3个根系系统均呈现叉状分支;3个根系系统垂直分布最深达到5.7-6.4 m,水平分布最长达到7.6-13.5 m;同一树种根系存在连生关系.2)3个根系系统能够分支到7-8级根;一级根基径和长度显著高于后几级根,一级根基径是后几级根的5.79-36.92倍,一级根长度是后几级根的1.45-9.11倍;根系数量随着根系等级增加先增后减,在三级根上达到最大值.3)在前三级根中,各级根上的连结长度从根基到根尖变化不大,说明子级根在母级根上分布均匀,能够充分高效地吸收土壤资源.4)母级根对子级根的基径拟合线性方程斜率,一级根最小(平均斜率0.15),二级根和三级根的斜率相差不大(平均斜率0.34、0.35),说明一级根优先发育自身直径,达到锚固和支撑的作用,二、三级根则会优先发育子级根,通过不断增强子级根以达到高效占领土壤空间的目的.5)基径对长度的拟合线性方程斜率随着根系等级增加而增加(平均斜率从10.46增长至90.43),说明高级别根系会倾向于发展根系长度来达到探索资源、拓展空间的目的.

非生长季林地土壤的磷素形态和转化直接影响次年林木萌发阶段的磷素供应,而林下植物的种类和多样性则可通过改变林地微环境以及凋落物的组成和质量,影响非生长季林地土壤的磷素转化过程.本研究通过在杨树(Populus deltoides' Nanlin3804')人工林中设置清除林下植被、保留物种多样的自然林下植被、保留1种主要林下植物和林下种植固氮植物等4种处理,于处理1年后采样分析非生长季林地表层(0～5 cm)土壤的磷素形态,并采用原位埋袋培养法研究土壤磷素的转化过程,探讨林下植物种类与多样性对非生长季土壤磷库形态特征及有效性的影响.结果 表明,保留自然植被处理的土壤总活性磷含量显著高于清除林下植被和保留1种植物处理,有效提高了非生长季土壤磷素有效性.林下种植固氮植物处理土壤的中等活性磷含量显著低于保留1种植物处理,但其活性磷和活性有机磷的生成速率显著高于保留1种植物处理.清除林下植被处理的土壤稳定态磷含量显著高于3种有林下植物的处理,土壤磷素的有效性最低.4种处理的土壤全磷中,总无机磷所占比例(43.4％～48.1％)都高于总有机磷所占比例(26.9％～34.5％),其中种植固氮植物处理的总无机磷含量显著高于保留1种植物处理.总体而言,杨树人工林林下植被的存在显著减少了非生长季土壤中稳定态磷的含量,促进了磷的有效性;多样性的林下植物显著增加了土壤活性磷含量;此外,林下种植固氮植物也可以有效促进活性磷的生成,提升土壤磷素有效性.

中龄林的马尾松受松材线虫侵染后,林木生长、生理生化指标、群落多样性等会发生异质性变化,但是,针对患病林木地下细根的响应尚不清楚.本研究以松材线虫疫区患病马尾松和健康马尾松为研究对象,采用土柱法,分0-15 cm和15-30 cm土层,对细根进行分级研究,定量分析1-5级细根的形态、生物量以及养分元素,探讨松材线虫侵染的马尾松人工林细根形态、生物量以及养分元素的分异特征.结果表明:(1)患病马尾松人工林细根的健康状态与根长密度、生物量呈极显著正相关(P＜0.01),低级根(如1级根)患病后,响应会更加强烈.(2)马尾松人工林患病后,细根有效磷、速效钾浓度会显著降低(P＜0.05),而全氮、钙浓度会显著升高(P＜0.05).(3)松材线虫病使林分的土壤有机质含量显著高于健康林分(P＜0.05),而土壤速效钾含量会显著低于健康林分(P＜0.05).以上结果表明,松材线虫侵染的马尾松人工林会在细根形态、细根养分和土壤养分上会发生特异性响应,揭示了松材线虫病对马尾松人工林地下细根的影响,旨在为松材线虫病防治提供一定参考.

树木作为城市绿色基础设施重要组分,其健康直接影响城市生态系统服务及人居环境质量.城市化进程加快导致生态土地缺失,同时缺乏合理养护加之极端自然条件干扰对树木健康造成严重威胁.为揭示城市树木健康风险及影响因素,对乌鲁木齐市核心城区117个样地绿化树木进行健康评估,从4个维度12个指标构建树木健康分级体系,基于样地调查结果,分析树木组成、结构、关联性、健康状况及影响因素,揭示乌鲁木齐市不同功能区树木健康差异.旨在为研究区树木健康保护、城市绿地可持续经营及城市生态文明建设提供理论依据和数据支撑.结果表明:(1)乌鲁木齐市城市园林树木乔灌比为8.3:1,树木多样性与种间关联程度较低.榆树占比高达43.87％,其中白榆占比22.62％,是主要优势树种;(2)不同树种健康程度呈现差异性,榆树类健康状况呈现圆冠榆>大叶榆>白榆>垂枝榆特征;(3)城市不同功能区树木健康也呈现异质性;以公园和居住小区树木健康分值较高,而行道树和学校庭院树木健康分值相对较低,且冗余分析进一步揭示地面铺装、林木配置结构、生长空间和胸径对树木健康影响程度最为显著.未来优化城市树木生境条件、提升物种丰富度、加强古树名木保育和提高园林绿化管理水平是维护和提升绿洲城市树木健康的重要举措.