根际是植物根系和土壤微生物进行物质交换和能量流动的重要场所,根际固氮微生物对植物获取氮素具有重要作用.本研究以闽西三明市森林生态系统与全球变化研究站(SM)、龙岩市上杭白砂国有林场(BS)和南平市武夷山国家森林公园(WYS)3个典型林场的杉木人工林根际土壤为对象,利用荧光定量PCR和高通量测序,以nifH基因为标靶,研究杉木人工林根际土壤固氮菌丰度和群落特征及其环境驱动因子.结果表明:SM的土壤pH值及C∶N和C∶(N∶P)均显著低于BS和WYS.SM的nifH基因丰度为6.38× 108 copies·g-1,显著低于 BS 的 1.35×109 copies·g-1 和 WYS 的 1.10×109 copies·g-1;SM 的根际土壤固氮菌群落的α多样性指数也低于BS和WYS.BS和WYS根际土壤固氮菌群落结构具有较大的相似性,但与SM显著不同.3个采样点获得的固氮菌序列分属5门8纲15目23科33属,且均以变形菌门、α-变形菌纲、慢生根瘤菌属为优势类群.土壤pH值、有效磷、硝态氮和C∶(N∶P)是影响nifH基因丰度和群落特征的重要因素,其中土壤pH值是主控因素.综上,杉木人工林根际土壤的固氮菌丰度和群落结构在空间上存在较大差异,土壤pH值是最重要的调控因子.

我国自然保护区经过 60 余年建设,在维护国家生态安全、保护生物多样性、保存自然遗产和改善生态环境质量等方面发挥着重要作用.研究系统整理了我国现有 2672 个自然保护区空间分布数据,形成了较为完整的空间信息数据库,从发展历程、保护类型、建设规模等方面进行了特征统计.运用地理集中指数和核密度指数等方法,对全国自然保护区从海陆分布、省级分布、时空分布、集聚分布等不同维度进行了空间分布特征分析.结果表明:(1)我国自然保护区数量和类型丰富,大致经历了"起步-停滞缓慢发展-稳步发展-快速发展-稳固完善"的 5 个发展阶段,以中小型的森林生态系统、野生动物、内陆湿地和水域生态系统自然保护区为主;(2)空间上为集聚分布,省域分布差异悬殊,沿"胡焕庸线"呈"西少东多、西聚东散"的特点;(3)不同类型和管理级别的自然保护区分布集群态势差异明显,形成了黄山-怀玉山、粤东北丘陵、南岭、武夷山等 11 个显著聚集区;(4)建设规模和连片聚集效应自西向东呈递减趋势,与我国地形的三级阶梯构造变化趋势存在紧密联系.最后,本文讨论了形成我国现有自然保护区空间格局的主要原因,包括客观自然条件及主观人为等因素,并结合我国自然保护区空间分布和建设发展中存在的问题进行了分析,从建立布局完善和海陆统筹的保护区网络,科学界定保护地类型,逐步优化自然保护区边界及稳步提升科研监测成效等方面提出了发展建议.在我国自然保护地体系由自然保护区向国家公园为主体的全面深化改革阶段,本研究弥补了现有研究成果的局限性和时效性问题,以期为未来自然保护区的空间布局优化及发展提供科学参考.

2018年12月—2021年9月采用公里网格法从福建武夷山国家公园内选取的125个公里网格中布设了162台红外相机进行调查监测.累计42 078个相机工作日内获得有效探测照片9 225张,鉴定出6目13科23种哺乳动物,有中华穿山甲Manis pentadactyla和黑麂Muntiacus crinifrons 2种国家一级重点保护野生动物和6种国家二级重点保护野生动物.赤麂Muntiacus vaginalis、小麂Muntiacus reevesi、野猪Sus scrofa和藏酋猴Macaca thibetana的相对多度和网格占有率较高.人类活动对区内哺乳动物多样性的空间分布存在一定影响,物种相对多度指数沿海拔梯度从低到高呈中峰模式.本研究初步掌握了园内大中型哺乳动物的物种组成、空间分布和相对多度,完善了园内哺乳动物编目信息,为国家公园的保护管理和规划制定提供了重要的基础资料.

为了探讨不同生境香果树光合特性的差异,采用室内试验和野外试验相结合的方法,研究了香果树幼苗光合特性和宝天曼自然保护区、青苔关林场、武夷山国家公园三种生境下香果树自然种群的光合及荧光特性.结果表明:(1)香果树幼苗光饱和点为400 μmol·m-2·s-1,CO2饱和点为1 200 μmol·mol-1,日变化为双峰曲线,存在有明显的"午休"现象;(2)纬度越高香果树净光合速率越低,树龄越大香果树净光合速率越高;蒸腾速率随树龄增加呈增加趋势;3～10年龄香果树的气孔导度最高;(3)随纬度增加香果树PSⅡ有效光化学效率增加,电子传递效率和非光化学淬灭减少;青苔关林场和武夷山国家公园香果树光化学淬灭系数显著高于宝天曼自然保护区.纬度高低显著影响香果树光合特性是导致香果树种群年龄结构不同的关键因子,高纬度地区可以采用栽植种苗增加种群幼苗数量,低纬度地区可以通过间伐降低冠层遮荫促进幼苗生长,保证香果树自然更新.

地形起伏度(RDLS)通过影响生态系统的格局、过程和功能而作用于生态系统服务,揭示二者间的作用关系对提升生态系统服务认知具有重要意义.综合运用地形起伏度模型、InVEST模型、K-mean聚类分析、生态系统服务变化指数(ESCI)及权衡协同度指数(ESTD)等方法,探究2009-2016年武夷山国家公园武夷山九曲溪流域主要生态系统服务、生态系统服务簇及其权衡/协同关系对地形起伏度的响应规律.结果表明:①2009-2016年生物多样性维持、固碳、水源涵养和水质净化服务及其增益面积均随着RDLS等级的升高而增加.②生态脆弱型服务簇聚集在RDLS较低地方,生态调节型服务簇则聚集在RDLS较高区域,而生态保育型服务簇无明显分布规律.2009-2016年,RDLS较低和较高区域分别有19％、18％的生态保育型服务簇转变为生态脆弱型服务簇和生态调节型服务簇.③生态系统服务权衡/协同关系对RDLS的响应模式有两种模式,即以二级或四级RDLS为峰值的倒U型曲线(固碳与生物多样性维持的权衡关系,固碳与水源涵养的协同关系)和以二级、四级RDLS为拐点的N型曲线(水质净化与固碳、水源涵养的协同关系,水质净化与生物多样性维持的权衡关系).

结合“公共池塘资源”、“环境权利”和“社会-生态系统”意义认知理论,从话语分析入手研究社会-生态系统中,制度如何作用于社区行为而最终影响生态系统,并以提供政策建议为终点,形成一个针对保护地社区资源利用的社会情境分析工具.研究以武夷山国家公园体制试点区社区为对象,从社区主体认知和研究者外部观察的知识合作入手,首先分析社区资源禀赋和环境权利的实现.研究发现,影响资源权属和使用的关键制度包括宏观层面的土地政策,中观层面的保护地规划和管理,以及微观层面的乡规民约,凸显了法律与民间规范的共同作用.影响生态产品和服务获取以及福利转化等环境权利的关键因素是中观层面的正式制度,包括市场机制和信用体系,以及非正式制度,主要是长期形成并与时俱进的社区集体行动机制等.其次,分析影响社区权利可得性的协商机制.协商需要注意程序合法,重视社区环境自主权;在内容上尊重历史和传统,提供充分信息;在实施上有明确的成本-收益分析.这样才能推动社区认知与保护管理目标相一致,以制度变迁促进生态系统服务持续.研究表明,这一社会情境分析工具以国家公园体制试点为契机,可以帮助提出改善社区的资源禀赋和完善环境权利的专门政策,促进自然生态系统和社区福利双赢.

在对福建武夷山国家公园的植被进行调查时,样地附近发现猫科Felidae动物脚印及华南兔Lepus sinensis被捕食后的毛发,经查询相关资料,认为该脚印可能是除豹猫Prionailurus bengalensis以外的猫科动物留下的,因此尝试在脚印附近的兽道布设1台红外相机(Bestok-M330).其于2019年5月2日拍到1种鸟类(图1).经查阅《中国鸟类野外手册》(约翰·马敬能等,2000)、《中国鸟类分类与分布名录(第三版)》(郑光美,2017)、《中国鸟类图鉴》(赵欣如,2018)、《福建鸟类图鉴》(杨金,2018),确认为雀形目Passeriformes鸫科Turdidae鸫属Turdus的灰翅鸫Turdus boulboul,为福建省鸟类新记录.

建立国家公园旨在保护生态系统完整性并为民众提供多样化的使用机会,保障利益相关者利益分享的公平与可持续性.对国家公园社区居民的资源使用而言,需要他们认可保护地管理中的利益分享规则,从而规范行为,促进系统的稳健性.影响规则认可与相应行为的关键在于各个资源使用者如何评估资源价值,以及如何形成价值共识.基于社会-生态系统理论,研究利用一个界定资源价值与形成使用规则的分析框架,通过对资源价值界定的情境认知、对生态系统的意义认知和对可能规则的态度进行分析,研究武夷山国家公园体制试点建设进程中社区对“利益”的动态认知与形成原因、潜在行为变动对系统“稳健性”的影响和促进利益分享规则形成的路径.分析发现,①在保护地管理发展过程中,社区认为其以往存在和国家公园的出现有利于资源的生计带动;②武夷山生态系统的意义首先在于其多样化的物质供给,其次是作为文化遗产和商品所带来精神满足,同时具有生态保护价值;③社区对利益分享规则的态度取决于规则在时空上的应用是否影响他们对生态系统意义所认定的优先次序.因此,研究提出一个用于规则形成的协商空间,从不同资源使用者利益认知角度引导其认知趋同,最终提高社区对规则的接受程度与行为规范,保证社会-生态系统的稳健性.

科学地规划游客的数量与时段已经成为当前国家公园迫切需要解决的问题.基于2000-2018年MODIS 250 m NDVI数据、土地覆盖/利用数据、90 m高程(DEM)数据、地理信息数据和气象资料等,分析研究了武夷山国家公园不同景区活动类型(保护区、景区和过渡区)森林植被的生长季、NDVI年际变化趋势和脆弱性.结果 表明:(1)相对于保护区植被生长季10月份结束,景区植被生长季结束期提前,最早提前到9月份.(2)2000-2018年气候变化和景区活动均带来植被指数的增加,但景区活动影响大于气候变化影响.(3)景区活动加重森林植被的脆弱性,其脆弱性程度呈景区＞过渡区＞保护区.(4)景区活动对森林植被呈负作用,但正在发生的气候变暖和景区有效管理可在一定程度上补偿这一负作用.研究结果可为武夷山国家公园制定旅游时间和游客数量提供决策依据.

森林可燃物是森林火灾燃烧的物质载体和必要条件.以武夷山国家公园4种森林类型中的7种林分下地表可燃物为研究对象,分析地表可燃物热值特征及其内部差异.结果表明:4种森林类型地表可燃物热值在阳坡和阴坡上多数无显著差异(P ＞ 0.05),不同龄级马尾松林活地表可燃物、阔叶林死地表可燃物和马尾松近成熟林10 h时滞可燃物(10 hr)在阳坡和阴坡存在显著差异(P＜0.05).同一森林类型下活地表可燃物和死地表可燃物之间的热值多数差异显著,同一大类地表可燃物内部差异不显著(除毛竹林外).地表可燃物在7种林分间热值存在差异,活地表可燃物(17.95-19.87 kJ/g)和死地表可燃物(18.09-20.09 kJ/g)热值较高.马尾松林不同演替阶段,10 hr无显著差异,灌木、草本和1 hr在不同演替阶段存在显著差异.马尾松幼龄林和马尾松中龄林热值高灰分低;毛竹林、马尾松成过熟林热值低灰分高.可见地表可燃物热值受地形、林分、林龄等因素的综合影响,结果可为该区域森林林火模型构建和森林可燃物精准管理提供参考.