探讨亚热带地区常见树种凋落叶的酸缓冲能力差异及其控制因子对森林恢复与管理具有重要意义和应用价值.本文以12种亚热带森林常见树种凋落叶为试材进行模拟酸雨浸提实验,通过测定凋落叶的物理化学初始性状以及浸提液的pH值和盐基离子含量,分析凋落叶初始性状与酸缓冲能力的关联性,确定凋落叶缓冲酸雨的主要调控因子.结果发现:凋落叶均显著提高了模拟酸雨溶液的pH值.大部分阔叶树种,如香椿、檫木以及油桐酸缓冲能力(＞4)明显优于针叶树种的杉木和马尾松.山乌桕虽是阔叶树种,但其酸缓冲能力最弱(＜1).浸提时间也显著影响不同凋落叶的酸缓冲能力.除马尾松凋落叶在浸提1 d时缓冲能力最高外,其他物种均在浸提5 d时缓冲能力达到最高.酸缓冲能力与凋落叶初始pH值呈正相关(浸提1 d、5d、15d时相关系数分别为0.84,0.80,0.83;P＜0.05),与木质素含量呈负相关(浸提1 d、5d、15d时相关系数分别为-0.68,-0.75,-0.69;P＜0.05).逐步回归分析也证实了凋落叶初始pH值是最主要的酸缓冲能力控制因子.研究表明,凋落叶的初始性状可以很好地预测不同物种的酸缓冲能力,建议未来从酸缓冲能力角度筛选物种时优先考虑pH值.

气候变化是影响物种分布和多样性的主要原因之一,越来越受到人们的关注.本研究从世界气候网站下载了19个气候因子数据,通过网上查阅和实地考察获取檫木(Sassafras tzumu Hemsl.)分布数据共233个,使用ArcGIS 10.2和MaxEnt 3.3.2对檫木不同时期分布格局进行模拟,推测檫木末次冰期和2070年分布格局.研究结果显示,檫木当前分布主要受最干季度降水量、最湿月降水量、温度季节变化和最湿季度平均温度影响.此外,横断山脉、武夷山、天目山和大巴山周边是檫木末次冰期的4个主要分布地区.对当前和2070年模拟结果表明,檫木的适生区整体缩小并向北方移动.表明随着当前气候变化及工业快速发展,在短短几十年时间内对檫木分布格局的影响与过去两万年的相当.

采用凋落物分解袋法,研究四川低山丘陵区马尾松与檫木、香椿、香樟3种阔叶树种的混合凋落叶及纯马尾松凋落叶分解过程中总酚和缩合单宁的变化特征.设置马尾松∶檫木质量比为6∶4、7∶3、8∶2,马尾松∶香椿质量比为6∶4、7∶3、8∶2,马尾松∶香樟质量比为6∶4、7∶3、8∶2混合处理.结果表明:经过180 d的分解,纯马尾松凋落叶缩合单宁的降解率为84.4％,混合凋落叶缩合单宁的降解率均高于纯马尾松凋落叶.在所有组合中,马尾松∶香樟6∶4混合凋落叶的缩合单宁和总酚降解率最高,分别为90.3％和68.6％,凋落叶的混合促进了马尾松凋落叶缩合单宁和总酚的分解.随着分解时间的延长,马尾松与3种阔叶凋落叶所有混合处理缩合单宁的降解率均呈现先上升后趋于稳定的趋势.而纯马尾松凋落叶、马尾松∶香樟(7∶3)和马尾松与香椿的所有混合处理总酚的降解率呈现在分解前90 d上升此后下降的趋势;马尾松与檫木的所有混合处理及马尾松∶香樟6∶4和8∶2混合处理总酚降解率呈现上升趋势.混合凋落叶分解过程中,单宁和总酚的变化特征还与凋落物基质质量、凋落物分解相关酶(多酚氧化酶、过氧化物酶、亮氨酸氨基肽)的活性有关.

酶是凋落物养分释放过程中必不可少的催化剂,酶活性能迅速响应凋落物分解条件的改变,并在一定程度上反映分解快慢.以四川省低山丘陵区马尾松人工林为对象,研究马尾松(M)与香樟(X)、檫木(S)、香椿(T)阔叶树种混合凋落叶(MX、MS、MT;MSX、MXT、MST;MSXT)分解初期与碳(C)、氮(N)、磷(P)循环相关酶活性的变化特征,包括β-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶(C循环水解酶),β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶(N循环水解酶),酸性磷酸酶(P循环水解酶)以及多酚氧化酶和过氧化物酶(C循环氧化酶).结果显示:(1)树种组合对酶活性影响显著,相比单一M,MT、MXT、MST、MSXT组合有助于提高C、N循环水解酶活性,而MX、MS、MSX组合则对酶活性具有一定的抑制作用;(2)混合比例对酶活性影响显著,无论一针一阔、一针两阔还是一针三阔混合模式,皆在马尾松与总阔叶量之比为6∶4时,C、N循环水解酶活性较高;(3)相比单一M,混合处理降低了P获得水解酶及C获得氧化酶活;MT6∶4和MXT6∶1∶3、MST6∶3∶1及MSXT(6∶1∶1∶2、6∶1∶2∶1)处理则有助于C、N循环水解酶活性整体提高,其中又以MT6∶4和MSXT6∶1∶2∶1处理更佳,且分别提高了63.34％、22.12％、11.93％、105.80％和53.91％、50.94％、29.10％、140.93％;(4) CCA分析表明,酶活性对树种组合、混合比例、凋落叶初始质量及微环境因子的响应不同,其中树种组合对酶活性影响最大,凋落叶初始N、N/P次之,说明凋落叶化学组成及其物理性质的某些方面共同作用于酶活性.综上,MT6∶4和MSXT6∶1∶2∶1混合更利于C、N循环水解酶活性在分解初期的稳定及提高.

植被生境是群落乃至整个生态系统的物质基础,生态位宽度、生态位重叠、种间关系在群落生态学研究领域也具有重要地位,因此在植被生境基础之上展开的生态位、种间关系研究对了解生态系统功能具有重要意义.主成分分析表明:土壤养分和海拔因子对檫木生长分布起着重要的限制性作用;通过重要值对环境因子趋势拟合得出檫木在浙江省的典型生境为:海拔400--800 m,坡度20°-40°,阴坡半阴坡,土壤厚度大且肥沃的区域;在出现檫木的189个监测样地中,共出现的乔木树种有149种,主要优势树种(以重要值排序)为杉木Cunninghamia lanceolata、马尾松Pinus massoniana Lamb.、木荷Schima superba、枫香Liquidambar formosana Hance、青冈Cyclobalanopsis glauca(Thunb) Oerst、苦槠Castanopsis sclerophylla、石栎Lithocarpus glaber (Thunb.) Nakai、檫木Sassafras tzumu (Hemsl.) Hemsl.等.生态位宽度大小依次为杉木、檫木、马尾松、木荷、枫香、青冈、苦槠、板栗Castanea mollissima等,可见杉木、檫木、马尾松、木荷对外部环境有较强的适应能力,在各个资源位中出现较多,对资源的利用优势比较明显,檫木的生态位宽度达到了61.65,仅次于杉木的89.64,甚至大于马尾松的57.28,也说明檫木能在研究区拥有较好的群落地位;檫木与野樱桃Cerasus serrula(Franch.)Yüet L的生态位重叠值高达0.9以上,和浙江楠Phoebe chekiangensis C.B.Shang、构树Broussonetia papyrifera、鸡爪槭Acer palmatum Thunb.的生态位重叠值分别达0.831、0.785、0.531,说明檫木和野樱桃、浙江楠、构树、鸡爪槭对生境要求比较相近,在生态资源充足的情况下可尝试混交造林;通过监测样地中11个优势树种的种间联结分析,显示檫木与杉木、马尾松、木荷的种间具有显著的正联结关系,与枫香、苦槠和青冈也存在正联结关系,可见在研究区内檫木能够与这些树种互相吸引.

开展古树群落生态位特征及动态变化研究,可以了解物种对环境资源的利用和适应,为古树资源的保护和管理提供科学依据.本文基于九华山古树群落固定样地的动态监测,分析了2007-2017年间古树群落主要种群物种重要值、生态位宽度和生态位重叠等变化.结果 表明:2007年样地中有物种230种,到2017年,有39种从群落中消失,12种进入群落;从重要值变化看,10年间细叶青冈(Cyclobalanopsis myrsinaefolia)、枫香(Liquidambar formosana)、灯台树(Comus controversa)、檫木(Sassafras tzumu)等古树种群优势地位进一步增强,而马尾松(Pinus massoniana)、金钱松(Pseudolarix amabilis)、白玉兰(Magnolia denudate)等古树种群的优势地位逐步减弱;在生态位宽度的变化上,细叶青冈依然是乔木层宽度最大物种,但灌木层生态位最宽物种阔叶箬竹(Indocalamus latifolius)被细叶青冈幼树和常春藤(Hedera nepalensis var.sinensis)取代,细叶青冈种群对环境资源的利用进一步增强.而优势种中,古树种群金钱松、白玉兰、马尾松生态位宽度变窄,对资源的利用能力以及对环境的适应能力有所下降.Bray-Curtis聚类分析将各群落层次优势种分为3组,其中,古树种群灯台树、细叶青冈、枫香、白玉兰聚为一类,生态位宽度相似性高;10年间生态位重叠值超过0.2的种对所占比例增加明显,群落优势种可能因利用相同资源而产生的种间竞争趋于激烈,亦可能是不同物种可以从不同的角度和侧面利用资源,形成相对稳定又处于相互竞争的动态平衡.在九华山风景区,古树种群细叶青冈、枫香、灯台树等在群落中较为稳定,但金钱松、马尾松等的优势地位存在被环境适应能力强的其他树种替代的可能.

为了解释环境因子对红楠生存群落的影响,根据64个样方数据,选用多元回归树(MRT)和典范对应分析(CCA)方法,对江苏龙池山自然保护区内红楠生存群落进行分类、排序以及物种多样性垂直分布格局研究.结果 表明:(1)群落物种有72科129属153种,生存群落属中亚热带常绿阔叶林,红楠是重要优势种;乔木层占绝对优势,红楠幼苗生长处于劣势地位;(2) MRT将该地区群落划分为4个群丛:Ⅰ)麻栎+化香树-冬青+油茶-沿阶草+淡竹叶群丛,Ⅱ)红楠+蓝果树-山鸡椒+格药柃-金星蕨+淡竹叶群丛,Ⅲ)青冈+栓皮栎-窄基红褐柃+木莓-金星蕨+狗脊群丛,Ⅳ)米槠+檫木-光亮山矾+马银花-紫金牛+沿阶草群丛,分类结果在空间上反映了龙池山红楠生存群落演替变化趋势;(3) CCA排序结果验证了MRT的分类结果,并显示海拔和土壤含水量是影响龙池山自然保护区红楠生存群落分布与扩张的重要影响因子;(4)红楠生存群落物种多样性随海拔的升高呈现上升再下降的单峰格局,在海拔150 m达到最大值.

火干扰是通过改变土壤理化性质而影响土壤生态系统功能的重要因素之一.探讨火干扰强度对不同森林类型下土壤理化性质的影响,为利用火干扰促进林分更新及经营提供理论指导.2014年在湖南省株洲市和湘潭市4种次生林(枫香次生林、马尾松-木荷混交林、杉木-木荷混交林及檫木-杉木混交林)内设置16块20 m×20 m样地进行试验,研究了火干扰强度(对照、低强度、中强度、高强度火烧)和林分类型对土壤容重(BD)、土壤斥水性(SWR)、有机质(SOM)、pH、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)的影响.通过描述性统计分析、单因素方差分析和Fisher LSD检验研究各土壤性质在同一林分不同火干扰间,以及同一火干扰下不同林分间的显著性差异和变化趋势(P<0.05).研究发现BD、SWR、pH、TK都随火强度的增大呈上升的趋势,而SOM、TP随火强度增大而减少,TN则随火强度增大没有规律性变化.在同一林分内与对照组相比,低强度火烧对BD、SWR、pH和SOM的影响不显著,中强度有一定影响,而高强度火烧影响显著;而TN、TP、TK在火烧前后均无显著性差异.火干扰后,TN和TP在同一火强度下不同林分间均存在显著性差异(P<0.05),而BD、pH值和TP在同一林分内不同火强度间均存在显著性差异(P<0.05).BD、SOM、pH、TK在枫香次生林内普遍显著大于其他林分.结果 说明火干扰强度和林分类型在影响土壤理化性质方面起着重要作用.高强度火干扰对土壤性质影响最大,枫香次生林中土壤理化性质与其他混交林相比普遍存在显著性差异.BD、pH和TP受火强度影响显著,BD、SOM、pH、TN、TK和TP受林分类型影响显著.

混交是人工林近自然经营的重要措施,探究混交度和树种配置对杉木人工林群落稳定性的影响可以为构建可持续经营的杉木混交林提供依据.本研究以3种不同混交度(纯林/低度0.051、中度0.297、高度0.598)的杉木人工林为研究对象,以林内优势种的更新潜力、林地生产力、土壤肥力和物种多样性等4类指标12个因子为评价标准,对不同人工林的群落稳定性特征进行分析.结果 表明:与杉木纯林相比,混交林的林下更新潜力分别提高了32％(中混交度)和100％(高混交度),更新幼苗的种类也更为丰富.其次,混交林的草本生物量和物种丰富度均高于纯林,但乔木树种的生物量却分别仅有纯林的58％(中混交度)和66％(高混交度).此外,混交林较高的物种丰富度和林下更新能力,增加了对土壤养分的需求,其土壤肥力较纯林略低.应用模糊数学中隶属函数方法对各林地群落稳定性进行综合评价,结果表明,中度混交林地的群落稳定性最高(0.909),其次为高混交度林地(0.882),而纯林的稳定性最低,仅为0.856.因此,构建密度适宜的杉木-檫木-栎属树种中度混交林可以使杉木人工林朝着健康的森林演替方向发展,使森林群落的经济和生态效益得到持续发挥.

采用盆栽控制土培试验的方法,探讨不同浓度Cd胁迫对檫木(Sassafras tzumu Hemsl.)光合特性的影响.试验共设置5个镉处理水平(CK:0 mg·kg-1,T1:5 mg·kg-1,T2:20 mg·kg-1,T3:50 mg·kg-1,T4:100 mg·kg-1).分别测定每个处理下檫木叶片叶绿素含量、光合气体交换参数及光合—光响应曲线.结果表明:①随着处理Cd浓度的升高,檫木叶片叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量先增加后下降,T2处理下取达到最大值;②随着Cd浓度处理升高,叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)均呈现下降趋势,各处理间胞间二氧化碳浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)差异不显著,檫木叶片光合速率主要受非气孔因素限制;③随着Cd浓度升高,檫木叶片的Pnmax(最大净光合速率)呈现显著下降趋势;T1处理条件下,檫木叶片的初始量子效率(α)值最大;檫木叶片的暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)总体呈现下降趋势.综上表明,在不同浓度Cd胁迫条件下,檫木叶绿素含量先增后减,在T1、T2处理下高于CK,体现了Cd胁迫"低促高抑"的效应;随着Cd浓度处理升高,光合气体交换参数及光合—光响应参数较CK总体上均呈现下降趋势,表明Cd胁迫对檫木光合作用产生了明显的抑制作用.