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热带不同土地利用方式林下植被多样性和生物量分配特征及其季节动态

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生态学报 2024年

作者：林方美姜川曾小玲任燕金艳强冯德枫陈远洋刘成刚陈殊洁中国科学院西双版纳热带植物园中国科学院热带植物资源可持续利用重点实验室中国科学院华南植物园中国科学院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室中国科学院大学中国林业科学研究院高原林业研究所

林下植被在维持生物多样性和生态系统功能以及对森林生物量的贡献等方面发挥着重要作用，而热带地区典型的土地利用方式和季节变化势必会对林下植被多样性和生物量产生影响。以西双版纳地区的常规管理胶林（CR）、自然恢复胶林（NR）、... 详细信息

林下植被在维持生物多样性和生态系统功能以及对森林生物量的贡献等方面发挥着重要作用，而热带地区典型的土地利用方式和季节变化势必会对林下植被多样性和生物量产生影响。以西双版纳地区的常规管理胶林（CR）、自然恢复胶林（NR）、人工恢复胶林（AR）、香蕉林（BP）以及次生林（SF）五种典型土地利用方式的林下植被为研究对象，探究了林下植被物种组成结构、多样性指数及生物量分配对不同土地利用方式及季节的动态响应。结果表明：1）五种土地利用方式共调查到灌木50种，分属于31科41属；草本88种，分属于45科79属，且多年生草本植物居多，占草本总种数的60%以上。灌木主要以豆科植物为优势类群，草本则以禾本科和菊科植物为主。2）相比SF和人为干扰较少的NR及AR，人为干扰较大的CR和BP显著改变了旱季和雨季林下植被的物种组成和优势类群的分布，并降低了林下植被群落的平均高度、盖度、多样性及总生物量和地上与地下部分生物量。同时，CR灌木的地下/地上生物量比显著高于SF、NR和AR，而草本的地下/地上生物量比在不同土地利用方式间无显著差异。3）草本群落结构、多样性及生物量相较于灌木更容易受季节变化的影响。CR草本群落的盖度和高度雨季显著高于旱季，而SF多年生草本的Pielou指数和一年生草本多样性雨季显著低于旱季。此外，所有橡胶林分的林下植被及其草本层的各生物量组分雨季显著高于旱季，而BP则呈相反趋势。灌木和草本的地下/地上生物量比无明显季节变化，但雨季一定程度上提高了草本植物的地下/地上生物量比，这得益于多年生草本的较大贡献。综上所述，热带土地利用方式转变及季节变化对林下植被多样性及生物量分配具有一定影响。本研究将为热区人工经济林生物多样性保护和可持续经营管理提供科学依据。

关键词：热带地区土地利用方式林下植被多样性生物量分配季节动态

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白蚁对土壤与植物影响的过程及机制

应用生态学报 2024年

作者：姜川曾小玲金艳强冯德枫林方美陈远洋唐建维刘成刚云南大学资源植物研究院中国科学院西双版纳热带植物园中国科学院热带植物资源可持续利用重点实验室中国林业科学研究院高原林业研究所中国科学院大学中国科学院华南植物园中国科学院退化生态系统植被恢复与管理院重点实验室

白蚁作为一种巢居式社会性昆虫，其部分类群具有重大破坏作用，常被人们混淆为世界性“害虫”。然而，绝大多数白蚁能够通过参与生物地球化学循环来调节植被和土壤的重要生态功能和服务，被誉为“生态系统工程师”。本文综述了白蚁对巢... 详细信息

白蚁作为一种巢居式社会性昆虫，其部分类群具有重大破坏作用，常被人们混淆为世界性“害虫”。然而，绝大多数白蚁能够通过参与生物地球化学循环来调节植被和土壤的重要生态功能和服务，被誉为“生态系统工程师”。本文综述了白蚁对巢穴土壤物理、化学、生物特性及其周边植物群落组成和多样性等的影响。白蚁可以形成独特的土壤“生物团聚体”和“资源异质性斑块”，影响微生物群落结构、胞外酶活性、土壤理化性质和温室气体排放等，进而影响植被生长发育、组成结构及生产力水平。这种效应在不同白蚁类群和功能群间存在差异，且受区域土壤环境和微气候条件等影响。白蚁巢穴可通过上述过程有效提高区域生态系统适应或抵御外界环境胁迫的能力。今后研究需重点关注以下方向：1）从微观尺度（团聚体水平）到宏观尺度（景观水平），探索以白蚁为核心的土壤生物营养级联效应过程及其对生物地球化学循环的驱动机制；2）探究将白蚁巢穴土壤开发为热带地区土壤肥力改良剂的潜力，并挖掘巢穴有益微生物功能基因用于病害防治等产品研发。

关键词：白蚁巢穴土壤生物结构养分循环水气交换微生物互作植物群落

土壤碳氮磷化学计量比时空格局及影响因素研究进展

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应用与环境生物学报 2017年第2期23卷 400-408页

作者：冯德枫包维楷中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室中国科学院成都生物研究所成都610041 中国科学院大学北京100049

土壤碳氮磷化学计量比(C:N:P)可以反映有机质质量和含量,其研究对于理解生态学过程和生态系统对气候变化与干扰的响应十分重要.综述了土壤C:N:P随土层深度、海拔、纬度和演替梯度上的时空变化格局及其影响因素:土壤N:P和C:P随土壤深度... 详细信息

土壤碳氮磷化学计量比(C:N:P)可以反映有机质质量和含量,其研究对于理解生态学过程和生态系统对气候变化与干扰的响应十分重要.综述了土壤C:N:P随土层深度、海拔、纬度和演替梯度上的时空变化格局及其影响因素:土壤N:P和C:P随土壤深度而递减,但土壤C:N随土层深度的变化趋势还有争论;土壤C:N随海拔变化并非呈现简单的线性关系而是复杂多变的;在全球和区域尺度上,土壤C:N随纬度增加而增大,而土壤C:P则减小;在演替过程中,受到所选择的演替阶段及其时间序列范围和环境特征等因素影响,土壤C:N:P的演替变化趋势存在明显的争论.综合分析表明:1)对土壤C:N关注多,而N:P与C:P研究较贫乏;2)土壤C:N:P的时空变化格局规律还不完全清楚;3)土壤C:N:P受气候、土壤、植被以及人为活动的影响是清楚的,但其机制并不清楚.因此,未来需要更多地聚焦土壤N:P与C:P的变化格局规律,关注土壤C:N:P变异的多种(生物、物理与化学)作用机制研究及其与生态系统结构和功能动态变化的关系,并通过整合植物-凋落物-土壤系统的化学计量学研究,为深入揭示营养元素的生物化学耦合循环规律提供新证据.

关键词：土壤碳氮磷计量比时空变化格局土层深度海拔纬度演替

干热河谷新银合欢人工林土壤颗粒态有机碳氮特征

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林业科学研究 2022年第1期35卷 40-47页

作者：罗明没毛姣艳师睿李玮胡斌冯德枫云南大学生态与环境学院云南省高原山地生态与退化环境修复重点实验室云南昆明650091 云南大学国际河流与生态安全研究院云南昆明650091 中国林业科学研究院高原林业研究所云南昆明650233

[目的]探究人工林恢复过程中的土壤颗粒态碳氮含量变化特征,为研究土壤碳氮动态对人工林恢复的响应机制提供依据。[方法]选择金沙江元谋干热河谷天然灌草丛(对照样地,CK)和不同林龄阶段的新银合欢林地(新银合欢幼龄林(SL)、中龄林(ML)... 详细信息

[目的]探究人工林恢复过程中的土壤颗粒态碳氮含量变化特征,为研究土壤碳氮动态对人工林恢复的响应机制提供依据。[方法]选择金沙江元谋干热河谷天然灌草丛(对照样地,CK)和不同林龄阶段的新银合欢林地(新银合欢幼龄林(SL)、中龄林(ML)和成龄林(LL))为研究对象,研究天然灌草丛和不同阶段新银合欢林地土壤颗粒态碳氮含量的变化特征。[结果]与天然灌草丛相比,新银合欢林分显著影响土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、颗粒态有机碳(POC)、颗粒态有机氮(PON)、POC/SOC、POC/PON和颗粒态质量比例;SOC和TN含量在成龄林阶段最高,而POC、PON、POC/SOC、POC/PON均在中龄林阶段最高。[结论]新银合欢入侵干热河谷灌草丛会显著改变土壤碳氮动态及其稳定性,成龄林阶段的土壤养分含量最高,而中龄林阶段土壤稳定性最低。该研究为综合评价新银合欢人工林在提升干热河谷土壤生态功能方面提供科学依据和数据支撑。

关键词：干热河谷植被恢复活性碳有机质稳定性碳氮比

珍贵用材树种红椿4个变种栽培的潜在气候适生区预测

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云南农业大学学报（自然科学版） 2022年第2期37卷 294-301页

作者：张春华雷晨雨王储冯德枫孙永玉中国林业科学研究院高原林业研究所云南昆明650233 云南元谋干热河谷生态系统国家定位观测研究站云南昆明650233 西南林业大学林学院云南昆明650224

【目的】预测珍贵用材树种红椿(Toona ciliata)4个变种:思茅红椿(T.ciliata var.henryi)、毛红椿(T.ciliata var.pubescens)、红椿原变种(T.ciliata var.ciliata)和滇红椿(T.ciliata var.yunnanensis)在云南省的栽培气候适生区,探讨环境因子对红椿4个变种气候适生区分布格局的影响,为红椿变种的资源保护、引种栽培及大径材培育提供气候区划的理论依据。【方法】以红椿变种在云南省的实际分布数据及19个生物气候因子和海拔变量为基础,利用最大熵(MaxEnt)模型建立红椿变种潜在气候适生区分布模型。【结果】红椿变种潜在气候适生区预测模型的可信度和准确性较高[受试者工作曲线下面积(AUC)>0.9],但影响4个变种气候适生区分布的环境因子差异较大,且相同环境因子对不同变种的MaxEnt预测模型贡献率也不同。其中,限制红椿原变种、毛红椿、思茅红椿和滇红椿适生区分布的第1因子分别为等温性、最冷月最低温、温度季节变化标准差和年均温,贡献率分别为66.2%、49.0%、61.4%和63.6%;第2因子分别为温度季节变化标准差、年降水量、最干月降水量和等温性,贡献率分别为18.4%、18.7%、15.2%和15.8%。思茅红椿、滇红椿、毛红椿和红椿原变种在云南省范围内的潜在气候适生区面积分别为7.40×10^(4)、10.82×10^(4)、20.31×10^(4)和22.58×10^(4)km^(2)。【结论】依据潜在气候适生区面积得到的物种保护优先顺序为思茅红椿、滇红椿、毛红椿、红椿原变种,可在适地适树的前提下分区域有序推进红椿变种的资源保护、引种及优质大径级用材林建设。

关键词：红椿变种 MaxEnt模型气候适生区珍贵用材树种

不同退化程度赤桉人工林土壤生态功能变化对比

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东北林业大学学报 2022年第12期50卷 72-77页

作者：雷晨雨王猛田瑞杰冯德枫张春华孙永玉永州市林业科学研究所永州425045 西南林业大学中国林业科学研究院高原林业研究所

人工林退化会对地表植被和土壤生态功能(养分循环、水源涵养、碳汇功能等)造成影响,揭示土壤生态功能变化与人工林退化的关系,有利于对现有人工林的后期管护和已退化人工林的“复壮”。以地表植被盖度为划分依据,选取元谋干热河谷地区... 详细信息

人工林退化会对地表植被和土壤生态功能(养分循环、水源涵养、碳汇功能等)造成影响,揭示土壤生态功能变化与人工林退化的关系,有利于对现有人工林的后期管护和已退化人工林的“复壮”。以地表植被盖度为划分依据,选取元谋干热河谷地区盖度大约在90%、60%和30%的轻(SD)、中(MD)、重度(HD)退化赤桉(Eucalyptus camaldulensis Dehnh.)人工林为研究对象,比较地表植被状况、土壤氮磷养分、土壤持水性能和活性碳及其分配比例的变化。结果显示:在元谋干热河谷地区,随着人工林退化,灌草的覆盖度和物种多样性降低,表层土壤硝态氮和有效磷质量分数分别从3.67和259.18 mg·kg^(-1)下降到1.67和109.29 mg·kg^(-1),土壤最大持水量也从581.43 t·hm^(-2)下降至534.44 t·hm^(-2),同时土壤碳储量从原有的84.0 t·hm^(-2)变为36.2 t·hm^(-2),土壤碳库稳定性减弱,孔隙度结构和土壤养分结构也发生改变。研究表明随着人工林退化程度的加剧,土壤生态功能呈现出退化趋势,地表植被破坏可能是人工林土壤生态功能退化的驱动因子之一。

关键词：干热河谷赤桉土壤生态功能人工林

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森林生态系统服务权衡:认知、方法和驱动

中国水土保持科学 2020年第4期18卷 150-160页

作者：欧朝蓉孙永玉邓志华冯德枫西南林业大学地理学院昆明650024 中国林业科学研究院资源昆虫研究所昆明650216 西南林业大学化学工程学院昆明650024

森林生态系统服务之间的权衡关系是引起区域及全球生态和环境问题的重要因素之一。深入探究森林生态系统服务权衡关系的特征及作用机制对提升人类福祉,实现生态保护和社会经济发展共赢目标具有重要意义。作者在综合国内外研究文献的基础... 详细信息

森林生态系统服务之间的权衡关系是引起区域及全球生态和环境问题的重要因素之一。深入探究森林生态系统服务权衡关系的特征及作用机制对提升人类福祉,实现生态保护和社会经济发展共赢目标具有重要意义。作者在综合国内外研究文献的基础上,阐述森林生态系统服务权衡的内涵,分析权衡的普遍性、尺度性、可逆性、非稳定性、外部性等基本特征,梳理权衡研究的主要步骤,阐明生态—经济综合模型、统计学方法、生态系统服务制图、情景分析法、服务流动性分析法等主要权衡分析方法的原理、技术、主要功能及其适用范围,继而明晰自然和人为因素对权衡的驱动作用,认为现有的森林生态系统服务权衡研究存在结果不确定性、权衡研究方法有缺陷、驱动因素及机制的时空尺度效应研究较为薄弱等问题,指出森林生态系统服务评估方法、权衡量化模型、驱动因素及机制的时空尺度效应是未来该领域重点研究的问题。

关键词：森林生态系统服务权衡驱动机制生态过程时空尺度

高山近林线森林皆伐迹地栽植的云杉幼树生长动态

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应用与环境生物学报 2016年第6期22卷 1023-1030页

作者：周燕平冯德枫刘鑫包维楷包宇中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室中国科学院成都生物研究所成都610041 中国科学院大学北京100049 四川省阿坝藏族羌族自治州壤塘林业局壤塘624300

选择四川省阿坝藏族羌族自治州壤塘林业局二林场3 500-3 700 m皆伐迹地上的云杉未成林造林地,逐一调查前期栽培的26株云杉幼树(年龄≤25年;树高≤4 m)生长状况(高度、生物量及其分配、基部直径、冠幅)及其共存(距离小于1 m)的5个主要灌... 详细信息

选择四川省阿坝藏族羌族自治州壤塘林业局二林场3 500-3 700 m皆伐迹地上的云杉未成林造林地,逐一调查前期栽培的26株云杉幼树(年龄≤25年;树高≤4 m)生长状况(高度、生物量及其分配、基部直径、冠幅)及其共存(距离小于1 m)的5个主要灌丛的构型特征参数,评估幼树生长动态及其受灌木荫蔽的影响程度.结果表明:1)高海拔地区迹地上的云杉幼树生长十分缓慢,15-22年生时平均高仅2.23 m,平均地径仅6.23 cm,其生长过程可划分成3个不同期,即前10年生长缓慢,而后经过一个阶段的波动期,15年左右进入生长加速阶段;2)同一云杉幼树不同区分段组合的11个处理中在树高50 cm以下采用10 cm区分段而其上采用20或30 cm区分段开展幼树树干解析分析效果最佳,与实际幼树生长过程最接近,可较准确地揭示幼树高生长过程并减少分析工作量;3)高海拔地区云杉幼树生长受灌木的抑制性影响主要发生在栽培5年后,其径向生长受到灌木的抑制大于高生长,早材所受影响也大于晚材;在5类(柳、蔷薇、绣线菊、忍冬、茶藨子)灌丛中,云杉幼树长势在绣线菊灌丛下最好,而在柳灌丛下长势最差.综合分析表明,灌丛类型差异显著影响了迹地栽培的目的树种幼树后期的生长,因此栽培5-8年进行必要的割灌抚育处理是加速高海拔迹地上云杉幼树生长的重要措施.

关键词：高海拔采伐迹地云杉人工造林灌丛岛生长过程幼树树干解析

云南化佛山高山栲年轮生长对气候要素的响应特征

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陆地生态系统与保护学报 2022年第4期2卷 86-93页

作者：王奇张春华冯德枫孙永玉刘建锋中国林业科学研究院林业研究所国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 中国林业科学研究院高原林业研究所昆明650233

【目的】明确高山栲(Castanopsis delavayi)年轮生长状况及其主要限制因子,为更好地了解亚热带高山地区树木生长对气候变化的响应提供参考。【方法】以云南楚雄化佛山高山栲林为例,利用年轮生态学方法,分析了该地区高山栲年轮生长在1966... 详细信息

【目的】明确高山栲(Castanopsis delavayi)年轮生长状况及其主要限制因子,为更好地了解亚热带高山地区树木生长对气候变化的响应提供参考。【方法】以云南楚雄化佛山高山栲林为例,利用年轮生态学方法,分析了该地区高山栲年轮生长在1966—2019年时段对气候要素的响应特征。【结果】高山栲年轮生长分别与上年11月和当年夏季(5、7月)的降水量呈显著负相关;年轮生长与当年夏季(5—8月)的干旱指数负相关,进一步证实了降水过量对生长的限制作用;但年轮生长与上年10月气温明显负相关而与当年5—7月气温呈显著正相关。滑动相关分析表明,在研究时段内,高山栲年轮生长对生长季气温和降水量的响应强度呈现较为稳定的趋势。【结论】生长季过量降水可能是限制该区域高山栲年轮宽度生长的最主要气象要素,但尚需结合林分结构与立地条件状况展开进一步的定量研究。

关键词：高山栲年轮生长气候变化