林隙(forestgap,FG)是森林干扰中的一种常见形式.作为森林景观流动镶嵌结构的基础,林隙对森林群落更新和物种共存具有重要作用.本文基于2022年对云南大理鸡足山半湿润常绿阔叶林动态监测样地的植物群落调查结果,统计了所有活立木和粗木质残体(coarse woody debris,CWD)的物种组成和径级结构,分析了样地内所有木本植物胸高断面积和林隙形成木(forest gap maker,FGM)数量的空间格局,并利用广义线性回归模型结合方差分解对林隙形成木定义的林隙干扰强度进行了定量环境解析.结果表明:(1)样地内粗木质残体的数量和胸高断面积之和分别相当于全部活立木的13.6％和15.8％;全部粗木质残体属于57种木本植物,共计12,317株;形成林隙形成木的有12个物种,共计2,280株.(2)活立木和粗木质残体的径级结构均呈倒"J"形,即小径级数量多、大径级数量少,反映了样地群落中的树木死亡主要源自群落演替前期的自疏过程.(3)林隙形成木的数量和平均密度按折干木、枯倒木、枯立木、活倒木依次减少.活立木、粗木质残体和林隙形成木的胸高断面积之和在样地内的分布差异显著:沟谷两侧的山坡较高,底部较低;各类林隙形成木均在浅沟沟谷侧坡数量最多,沟谷最少,除活倒木外其余3类在深沟沟谷及侧坡上均有分布.(4)环境因子对枯立木、枯倒木、折干木、活倒木的数量的解释率依次为16.7％、25.6％、37.2％和76.0％;生物竞争和自疏过程主导了枯立木和枯倒木的形成,对活倒木数量贡献最大的因子是土壤养分,而折干木的形成则由地形因子和生物因子共同驱动.

为揭示倒木腐烂等级及其形成的微立地类型对土壤理化性质的影响,分析了小兴安岭凉水国家级自然保护区谷地云冷杉林由倒木形成的林隙内不同腐烂等级倒木形成的3种微立地(丘顶、坑底和倒木下)的土壤理化性质(容重、毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量、饱和持水量、土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷、速效钾和pH值)和化学计量特征(C/N、N/P和C/P)的差异.结果表明:倒木腐烂等级对土壤物理性质的影响不显著,而倒木形成的微立地类型对其影响显著.除土壤饱和持水量外,倒木下的其他土壤物理性质均最好,坑底最差;随着倒木腐烂等级的上升,除有效磷外的其他土壤养分含量呈显著上升趋势;3种微立地中,坑底土壤养分含量最低,pH最高;随倒木腐烂等级的上升,3种微立地浅层土壤C/N、N/P和C/P下降,而丘顶和坑底深层土壤C/N上升,N/P和C/P下降,C/P的变化趋势与土壤有效磷的一致.综上,随倒木腐烂等级的提高,土壤养分含量显著增加,且不同类型微立地之间差异明显,其中坑底始终最低.

对森林空间结构的研究一直是生态学重要研究内容之一,林分中大径级个体直接影响周围林分的空间格局,当大径级个体成为倒木或枯立木时会造成较大林隙,这也将导致周围空间格局发生变化.利用小兴安岭凉水自然保护区内10.4 hm2样地的调查数据,统计了样地内乔木树种组成,分析计算样地内树木个体间的分布规律,探究大径级个体对周围邻木空间分布的影响.研究结果表明:样地中共有乔木24种,共计7412株(去除分株),隶属于11科18属,林分中大径级个体周围存在由小径级树木聚集生长形成的环形结构,该环形结构随着邻木径级的变化而变化,2级邻木(5.0 cm≤DBH＜ 10.0 cm)主要在距离大径级个体3-7m范围内形成环形结构,3级邻木(10.0 cm≤DBH＜30.0 cm)主要在距离大径级个体3-6 m范围内形成环形结构,而1级邻木(1.0 cm≤DBH＜5.0cm)与4级邻木(30.0 cm≤DBH＜50.0 cm)并未形成环形结构,经分析环形结构的产生与林分内个体间的竞争存在密切关系,并且该结构与林隙斑块动态理论间存在内在联系,该结构是森林动态变化的一种表现形式,会伴随林木的生长产生或消失.研究表明大径级个体胸径的变化对邻木的环形结构分布范围也有一定影响,当大径级个体胸径增加时邻木的聚集范围有收缩的趋势.

该研究综合运用野外调查和室内分析的方法,评估桉树人工林林下植物功能群的组成、分布及更新方式和相关环境因子之间的关系.结果表明:林分更新5 a后,除了非禾本科杂草功能群外,其他林下植物功能群的物种丰富度均呈现不同程度的增加,但与对照组(砍伐迹地)相比,其差异程度均不显著(P＞0.05);与对照组相比,藤本和蕨类功能群的相对多度也出现增加趋势,但禾本科草本功能群显著减少(P＜0.05);木本、藤本和蕨类功能群的相对盖度也呈现增加趋势,但禾本科草本功能群与对照组相比显著减少(P＜0.05);主成分分析(PCA)发现萌芽更新或植苗更新林的林下植物功能群组成和分布与对照组相比均发生了显著的变异,但不同更新方式(萌芽和植苗)下其林下植物功能群组成和分布差异不明显;通过冗余分析(RDA)确定了冠层透光系数、土壤孔隙度、坡向和土壤氮磷比是影响该林地林下植物功能群的主要因子,它们的叠加效应能解释大于75％的林下植物功能群的变异,最终模型通过排序得到冠层透光系数是影响该林地林下植物功能群的最主要因子.短期的研究发现萌芽和植苗这两种不同的更新方式对桉树林下植物功能群的影响有限,这可能与这两种更新方式形成的林冠结构和土壤理化性质差异性较小有关.

亚高山森林自采伐后,迹地上灌木迅速扩张形成的"灌丛岛"对土壤肥力、幼苗更新等有重要作用.为揭示川西亚高山采伐迹地上灌丛岛土壤持水性能及其影响因素,选择亚高山采伐迹地上4种典型灌丛(高山柳、鲜卑花、绣线菊和杜鹃)为研究对象,以草丛为对照,测定灌丛岛下土壤持水性能,并结合灌丛特征和土壤理化性质进行分析,结果显示:(1)采伐迹地上灌丛岛的形成明显影响土壤持水性能,杜鹃和高山柳灌丛土壤持水量与草丛差异显著.其中杜鹃灌丛土壤持水量和毛管持水量最高,分别较草丛增加了24.5％和23.0％;高山柳灌丛土壤非毛管持水量最高,较草丛增加了51.02％.(2)灌丛岛的形成也影响了土壤容重和孔隙度等物理特征,其效应大小依赖于灌丛岛类型.如与草丛相比,杜鹃与高山柳灌丛土壤容重分别显著降低25.7％和18.6％,总孔隙度分别显著增加5.4％和5.2％.(3)通过结构方程模型分析发现,灌丛岛土壤持水性能除受土壤物理结构特征(如容重和孔隙等)影响外,也与灌丛岛类型和大小等因素有关.因此,亚高山采伐迹地灌丛岛的形成通过影响土壤理化性质,进而导致土壤的持水性能差异;研究结果可为评估亚高山森林生态系统土壤生态功能提供科学参考.

采用凋落物分解袋埋藏法,将采集的红松(Pinus koraiensis)、紫椴(Tilia amurensis)和色木槭(Acer mono)凋落叶按自然比例混合装入袋中,于2019年7月将其埋入云冷杉红松林中不同腐烂等级(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级)的掘根倒木(UT)及其形成的坑底(PB)与丘面(MF)以及对照(包括林隙(FG)和林分(IS))等11种微立地下.8-10月每月从每种微立地取回3袋,处理后测定凋落叶的质量、碳、氮、磷含量.采用相关分析和方差分析的统计分析方法,探究不同微立地下凋落叶的质量、分解速率与养分元素之间的相关性和差异显著性.结果表明:(1)微立地和分解时间对凋落叶质量具有极显著影响(P＜0.01).凋落叶分解90天后,各微立地的凋落叶质量残留率排列为:PB(85.64％)＞MF(83.09％)＞FG(81.33％)＞IS(80.93％)＞UT(80.27％);(2)各微立地的凋落叶分解速率排列为:kIS=kUT＞kFG＞kMF＞kPB;Olson指数模型能够较好的模拟各微立地的凋落叶分解动态;年分解速率k为0.61-1.42,分解50％和95％所需时间分别为0.49-1.14 a和2.10-4.92 a.(3)各微立地的凋落叶C残留率总体呈下降趋势,表现为释放模式;UT和MF微立地的N、P残留率持续下降,表现为释放;PB微立地的N、P变化模式分别为释放-富集-释放、富集-释放模式,释放均大于富集,最终表现为释放模式.微立地对凋落叶P释放具有极显著影响(P＜0.01),对N释放具有显著影响(P＜0.05);微立地与掘根倒木腐烂等级的交互作用对C、N释放均具有极显著的影响(P＜0.01).(4)凋落叶质量残留率与P的残留率在所有微立地中均存在显著或极显著正相关关系,与N的残留率仅在Ⅱ级UT、PB微立地、Ⅲ级UT微立地、Ⅳ级UT、PB和MF微立地以及FG对照中呈显著或极显著的正相关关系,与C的残留率仅在Ⅱ级UT、PB微立地、Ⅳ级PB、MF微立地中存在极显著或显著正相关关系,与C/N在Ⅱ级UT微立地、Ⅲ级UT、MF微立地和FG对照中呈显著或极显著负相关关系.可见,与不同腐烂等级的掘根倒木相比,掘根倒木形成的微立地环境对凋落叶分解和养分释放的影响较大.