为揭示植被恢复对土壤有机碳(SOC)库的影响机制,采用空间代替时间的方法,以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致的檵木(Loropetalum chinense)-南烛(Vaccinium bracteatum)-杜鹃(Rhododendron simsii)灌草丛(LVR)、檵木-杉木(Cunninghamia lanceolata)-白栎(Quercus fabri)灌木林(LCQ)、马尾松(Pinus massoniana)-柯(又名石栎)(Lithocarpus glaber)-檵木针阔混交林(PLL)和柯-红淡比(Cleyera japonica)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林(LAG)作为一个恢复演替序列,设置固定样地,采集0-10、10-20、20-30、30-40 cm土层土壤样品,测定不同恢复阶段SOC含量(CSOC)和SOC密度(DSOC),通过主成分分析方法和逐步回归分析方法分析影响CSOC、DSOC变化的主要因子.结果表明:(1)各土层CSOC、DSOC随着植被恢复呈增加趋势,且LAG显著高于其他3个恢复阶段.LAG 0-40 cm土层CSOC分别比LVR、LCQ、PLL增加12.5、9.3和4.7g.kg-1,分别提高了248.5％、113.1％和58.5％;DSOC分别增加67.1、46.1和32.5 t C.hm-2,分别提高了182.0％、79.7％和45.6％.(2) CSOC、DSOC与群落植物多样性指数、群落总生物量、地上部分生物量、根系生物量、凋落物层现存量、凋落物层全氮(N)含量、凋落物层全磷(P)含量、土壤全磷(TP)、土壤有效磷(AP)含量、土壤C/N(除CSOC外)、C/P、N/P、＜0.002 mm黏粒百分含量呈显著或极显著正相关关系,与凋落物层C/N(除DSOC外)、凋落物层C/P、土壤pH值和土壤容重呈极显著负相关关系,表明CSOC、DSOC随着植被恢复的变化受到植被因子和土壤因子诸多因子的影响.其中,土壤C/P、土壤pH值和凋落物层C/P对CSOC、DSOC影响显著;此外,＜0.002 mm黏粒百分含量也显著影响着DSOC,而土壤C/P对CSOC和DSOC影响最显著.植被恢复过程中,凋落物层C/P和土壤C/P、pH值、质地的变化是影响SOC库变化的重要因素.

为揭示不同程度的人为干扰对中亚热带森林生物量及其空间分布格局的影响机制,在湘中丘陵区4种处于不同程度的人为干扰、地域相邻的植物群落:檵木-南烛-满山红灌草丛(LVR)、檵木-杉木-白栎灌木林(LCQ)、马尾松-石栎-檵木针阔混交林(PLL)、石栎-红淡比-青冈常绿阔叶林(LAG)设置固定样地,结合植物群落调查,采用收获法和建立主要树种各器官生物量相对生长方程,测定和估算群落生物量.结果表明:(1)随着人为干扰程度减弱,群落总生物量呈显著的指数函数增长(p＜0.05),地上部分、地下部分生物量表现为异速生长,LAG与PLL乔木层生物量差异不显著(P＞0.05),4个群落灌木层生物量及其各器官、地上部分、地下部分生物量均呈先增加后下降的变化特征,草本层生物量及其地上部分、地下部分生物量先下降再增高,凋落物层现存量总体上呈增加趋势;(2)不同程度的人为干扰,群落生物量的空间分布格局不同,LVR群落灌木层、草本层生物量相当,LCQ群落灌木层生物量占明显优势,草本层生物量下降,PLL和LAG群落乔木层生物量占绝对优势,灌木层、草本层和凋落物层生物量占群落总生物量低于10％;(3)群落总生物量与树种多样性指数呈显著的正相关(P＜0.05),与土壤有机碳、全氮、水解氮、有效磷含量呈显著的正相关(P＜0.05),表明不同程度的人为干扰造成群落树种多样性、土壤养分含量的变化,是导致群落生物量变化的主要因素.

为阐明中亚热带植被恢复对土壤有机碳(SOC)稳定性的影响机制,采用空间代替时间方法,在湘东丘陵区选取檵木(Loropetalum chinense)-南烛(Vaccinium bracteatum)-杜鹃(Rhododendron simsii)灌草丛(LVR)、檵木-杉木(Cunninghamia lanceolata)-白栎(Quercus fabri)灌木林(LCQ)、马尾松(Pinus massoniana)-柯(Lithocarpus glaber)-檵木针阔混交林(PLL)、柯-红淡比(Cleyera japonica)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林(LAG)作为一个恢复系列,采用室内恒温培养(碱液吸收法)测定SOC矿化速率及其累积矿化量(Cm),结合主成分和逐步回归方法分析Cm、SOC矿化率与植被因子和土壤因子的关系.结果表明:(1)不同植被恢复阶段SOC矿化速率随着培养时间呈现基本一致的变化趋势,培养初期矿化速率较高,且快速下降,培养中后期缓慢下降并趋于平稳,倒数方程能很好地拟合不同植被恢复阶段SOC矿化速率与培养时间的关系.(2)植被恢复显著提高各土层SOC矿化速率和Cm,LAG显著高于其他3个植被恢复阶段,LAG 0-40 cm土层Cm比LVR、LCQ、PLL分别高出359.06％-716.31％、112.38％-232.61％、94.40％-105.74％.(3)4种植被恢复阶段0-10、10-20、20-30、30-40 cm土层SOC矿化率分别为2.13％-4.99％、3.42％-4.18％、4.05％-4.64％、4.02％-5.64％,但不同植被恢复阶段之间差异不显著.(4)植被恢复过程中,Cm的变化主要受土壤全氮(TN)含量、根系生物量的驱动,土壤TN含量、根系生物量可分别解释Cm变异的96.9％、0.9％.而土壤C:N是SOC矿化率的主要调控因子,可单独解释SOC矿化率变异的49.4％.表明植被恢复促进了SOC矿化,降低了SOC中矿化C的比例,有利于提高土壤固C能力;随着植被恢复,土壤TN含量和根系生物量增加是影响Cm的主要因子,而土壤SOC的质量差异是影响SOC矿化率的主要因子.

在位于亚热带丘陵区的长沙县大山冲林场选取地域毗邻、环境条件(立地、土壤、气候)基本一致的杉木人工林(CL)和3种次生林:马尾松-柯(又名石栎)针阔混交林(PM-LG)、南酸枣落叶阔叶林(CA)、柯-青冈常绿阔叶林(LG-CG),每种林地随机设置5个20 m× 20 m的样地,分别采集表层(0-15 cm)和亚表层(15-30 cm)土壤样品,测定土壤微生物生物量碳(BC)、氮(BN)、磷(BP)和蔗糖酶(INV)、脲酶(URE)、酸性磷酸酶(ACP)、过氧化氢酶(CAT)活性,分析4种林地土壤微生物生物量和酶活性及其与土壤化学性质的关系.结果 表明:表层和亚表层土壤BC、BN、BP和ACP活性依次为:CA＞LG-CG＞PM-LG＞CL,INV和URE活性依次为:LG-CG＞CA＞PM-LG＞CL,CAT活性依次为:CA＞PM-LG＞ LG-CG＞ CL,说明森林植被恢复对土壤微生物生物量和酶活性有明显的促进作用.通径分析表明,土壤BC、BN、BP的直接影响因素和主要影响因素分别为SOC和TN/TP,TN和TN/TP,TP和SOC/TP,而TN/TP与BC之间,TN与BN之间具有较强的负相关;INV、ACP活性的直接影响因素主要是TN、TN/TP,其中TN/TP与INV、ACP活性具有较强的负相关;URE、CAT活性分别为BP/TP和BP,BC/SOC和SOC,其中BP与URE活性具有较强的负相关,BC/SOC、SOC两者与CAT活性具有较强的正相关.此外,土壤BC、BN、BP以及INV、URE、ACP、CAT活性的剩余余项通径系数较低,说明土壤化学性质对土壤微生物生物量,以及土壤化学性质和微生物生物量对土壤酶活性具有较大的影响.土壤BC、BN、BP之间及其与土壤酶活性呈显著正相关.

为揭示植被恢复过程中生态系统的养分循环机制及植物的生存策略,根据亚热带森林群落演替过程,采用空间代替时间方法,以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致的檵木(Loropetalum chinensis)+南烛(Vaccinium bracteatu)+杜鹃(Rhododendron mariesii)灌草丛(LVR)、檵木+杉木(Cunninghamia lanceolata)+白栎(Quercus fabri)灌木林(LCQ)、马尾松(Pinusmassoniana)+柯(Lithocarpus glaber)+檵木针阔混交林(PLL)、柯+红淡比(Cleyera japonica)+青冈(Cyclobalanopsis Glauca)常绿阔叶林(LCC)作为一个恢复系列,设置固定样地,采集植物叶片、未分解层凋落物和0-30 cm土壤样品,测定有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)含量及其化学计量比,运用异速生长关系、养分利用效率和再吸收效率分析植物对环境变化的响应和养分利用策略.结果 表明:(1)随着植被恢复,叶片C∶N、C∶P、N∶P显著下降,而叶片C、N、P含量和土壤C、N含量、C∶P、N∶P显著增加,其中LCC植物叶片C、N含量,土壤C、N含量及其N∶P,PLL植物叶片P含量,土壤C∶P显著高于其他3个恢复阶段,各恢复阶段植物叶片N∶P＞ 20,植物生长受P限制;凋落物C、N、P含量及其化学计量比波动较大.(2)凋落物与叶片、土壤的化学计量特征之间的相关关系较弱,叶片与土壤的化学计量特征之间具有显著相关关系,其中叶片C、N、P含量与土壤C、N含量、C∶N(除叶片C、N含量外)、C∶P、N∶P呈显著正相关关系;叶片C∶N与土壤C、N含量、C∶P、N∶P,叶片C∶P与土壤C含量、C∶N、C∶P,叶片N∶P与土壤C∶N呈显著负相关关系.(3)植被恢复过程中,叶片N、P之间具有显著异速生长关系,异速生长指数为1.45,叶片N、P的利用效率下降,对N、P的再吸收效率增加,LCC叶片N利用效率最低,PLL叶片P利用效率最低而N、P再吸收效率最高.(4)叶片N含量内稳态弱,而P含量具有较高的内稳态,在土壤低P限制下植物能保持P平衡.植被恢复显著影响叶片、凋落物、土壤C、N、P含量及其化学计量比,叶片与土壤之间C、N、P含量及化学计量比呈显著相关关系,植物通过降低养分利用效率和提高养分再吸收效率适应土壤养分的变化,叶片-凋落物-土壤系统的N、P循环随着植被恢复逐渐达到“化学计量平衡”.

为揭示亚热带森林植被自然恢复过程中,凋落物层现存量及其养分元素储存能力的演变,采用空间代替时间的方法,在位于亚热带丘陵区的长沙县选取地域相邻、生境条件基本一致的檵木+南烛+杜鹃灌草丛(Loropetalum chinense+Vaccinium bracteatum+ Rhododendron simsii scrub-grass-land,LVR)、檵木+杉木+白栎灌木林(L.chinense+Cunninghamia lanceolata+ Quercus abri shrubbery,LCQ)、马尾松+柯+檵木针阔混交林(Pinus massoniana+Lithocarpus glaber+L.chinense coniferous-broad leaved mixed forest,PLL)、柯+红淡比+青冈常绿阔叶林(L.glaber+ Cleyera japonica+ Cyclobalanopsis glauca evergreen broad-leaved forest,LAG)作为一个恢复序列,设置固定样地,采集未分解层(U层)、半分解层(S层)、已分解层(D层)凋落物样品,测定凋落物层现存量和主要养分元素含量、储量及其释放率,分析植物多样性指数与凋落物层现存量、养分元素含量的相关性.结果 表明:1)凋落物层及各分解层凋落物现存量随着植被恢复而增加;同一恢复阶段D层凋落物现存量最高,占凋落物层现存量的41.59％-51.02％,不同分解层凋落物现存量的差异随着植被恢复而增大;各恢复阶段凋落物分解率为0.44-0.61,周转期为1.65-2.28 a.2)凋落物层及各分解层凋落物主要养分元素含量均表现为:N＞Ca＞Mg＞K＞P,随着植被恢复呈现出不同的变化特征,其中N、P含量总体上呈增加趋势,K含量LAG(除U层外)最高,PLL最低,Ca含量LCQ最高,PLL最低,Mg含量LAG(除U层外)最高,LVR最低;同一恢复阶段N、P(除PLL、LAG外)、K、Ca、Mg含量随着凋落物的分解而下降.3)不同恢复阶段凋落物层主要养分元素的储量依次为:N＞Ca＞Mg＞K＞P;凋落物层及各分解层凋落物主要养分元素总储量及各种养分元素的储量总体上随着植被恢复而增加;同一恢复阶段随着凋落物的分解,N、P储量增加,而K、Ca、Mg储量变化不大;随着植被恢复,凋落物层养分元素储存能力和转化归还能力提高,特别是N,养分元素总释放率下降,有利于养分的固持.4)乔木层、灌木层、草本层的植物多样性指数对凋落物层现存量和主要养分元素含量的影响不同,其中乔木层的影响最明显.

[目的]明确草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J.E.Smith)迁入河南的路径和虫源地,为河南草地贪夜蛾的异地预测提供基础信息.[方法]根据2019和2020年河南省88个监测点的草地贪夜蛾高空灯诱蛾数据,借助基于WRF模式的昆虫轨迹分析方法,阐释河南草地贪夜蛾的迁入路径和虫源地.[结果]草地贪夜蛾经东、西两条迁飞路线迁入河南.东线主要从广东和江南丘陵区迁入河南,主迁入期在6-8月,8-9月也会有少量来自安徽、江苏的虫群迁入;西线为主要虫源区,从云贵高原经西南山地玉米种植区(包括川东、重庆、桂西、湘西、鄂西山地和陕南山地)迁入到河南中西部,最早4月就有源自广西的成虫迁入,主迁入峰集中在7-8月.特定天气系统和天气过程影响草地贪夜蛾迁入期的年际变化,2020年河南省草地贪夜蛾迁入峰期推迟,是因为当年6月中下旬江南长时间、大范围降水对迁出种群的阻滞作用.[结论]河南草地贪夜蛾的异地预测可用3月份广西、云南和4-5月份重庆、贵州、湖南的田间虫量作为迁入量的预测因子,用5-6月份湖南、湖北的发蛾期和6月份的降水作为迁入期的预测因子.

氮(N)、磷(P)是影响生态系统生产力的主要养分因子,为科学评估植被恢复对生态系统N、P积累、分配及其耦合关系的影响,采用时空互代法,以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致,且处于不同恢复阶段的4个植物群落(4-5年灌草丛、10-12年灌木林、45-46年马尾松针阔混交林和＞90年常绿阔叶林)作为一个恢复序列,设置固定样地,采用收获法和建立主要树种各器官生物量相对生长方程估算群落生物量,采集植被层(叶、枝、干、根)、凋落物层(未分解层、半分解层、已分解层)、土壤层(0-10、10-20、20-30、30-40 cm)样品,测定全N、全P含量,估算生态系统各组分(植被层、凋落物层、土壤层)全N、全P储量.结果 表明:植被层全N、全P储量均随植被恢复增加,全N储量增长速率呈先慢后快的特征,而全P储量则呈慢—快—慢增长,地上(叶、枝、干)、地下(根)部分表现为异速增长;随植被恢复,凋落物层全N、全P储量先增加后下降,增长速率为先快后慢,4-5年灌草丛全N、全P储量最低;土壤层全N、全P储量随植被恢复显著增加(P＜0.05),全N储量增长速率呈快-慢-快特征,而全P储量呈先慢后快特征;从4-5年灌草丛到＞90年常绿阔叶林,生态系统全N、全P储量分别增加了6031.5、454.7 kg/hm2,增幅分别为231.5％、41.1％;不同恢复阶段生态系统全N、全P均主要存储于土壤中,分别占生态系统全N、全P储量的87.3％--99.0％、96.5％-99.9％;生态系统全N、全P储量的垂直分配格局随植被恢复而变化,植被层全N、全P储量贡献率增加,而土壤层全N、全P储量贡献率下降,凋落物层变化较小;植被层、凋落物层、土壤层全N、全P含量之间呈极显著正相关关系(P＜0.01),随植被恢复,植被层、凋落物层、土壤层N、P含量协同发展,P变化滞后于N.因此,可通过合理的经营管理措施促进植被恢复,提高植被层生物量以及N、P间的耦合协调性,以提高生态系统养分固持潜力和促进养分间的高效协调利用.

物种多样性及其地理分布是制定野生动物保护对策的重要依据.两栖、爬行动物在生物演化的历史上占据着重要地位,又是脊椎动物分类体系变动较大的类群.为了掌握湖南省两栖、爬行动物物种多样性现状,促进湖南省生物多样性保护和野生动物管理工作,我们参考分类学及分子生物系统学的最新研究成果,系统地收集了近10多年来有关湖南省两栖、爬行动物分类的文献资料,结合团队长期以来的野外调查数据,对湖南省两栖、爬行动物名录进行了整理与更新(截止到2021年10月31日).结果表明:湖南省已记录两栖动物2目10科30属86种(含亚种),爬行动物2目22科55属105种(含亚种),其中中国特有种分别有62种和30种,湖南省特有种分别有10种和4种.列入《国家重点保护野生动物名录》(2021)的两栖动物有11种,爬行动物有10种;列为《中国生物多样性红色名录》(2021)受威胁等级的两栖动物有20种,爬行动物有30种.此外,湖南省两栖、爬行动物区系特征明显,以东洋界种类为主(81.2％),广布种较少(18.8％),无古北界种.在地理分布上,湘南山地丘陵区、湘西北山地区是湖南省两栖、爬行动物物种丰富度较高的地区.