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生态学报 2021年第24期41卷 9847-9856页

作者：马锐骜吴辉王志瑞戴冠华于大炮姜勇李慧中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049

林线过渡带是指从郁闭森林上限到树种分布上限之间的区域,过渡带内生物多样性丰富,生态系统结构、功能和生态过程在很小的海拔梯度内发生剧烈变化,因此对全球气候变化和人类活动极为敏感。树岛是在林线过渡带内出现的斑块状或条带形不... 详细信息

林线过渡带是指从郁闭森林上限到树种分布上限之间的区域,过渡带内生物多样性丰富,生态系统结构、功能和生态过程在很小的海拔梯度内发生剧烈变化,因此对全球气候变化和人类活动极为敏感。树岛是在林线过渡带内出现的斑块状或条带形不连续分布的树木集群,树岛内生存的树木通常能达到与较低海拔郁闭森林同样的高度和胸径,因此揭示树岛这一特殊生境的生态特征及其形成机制,对于预测未来气候变化下林线动态具有重要意义。以长白山岳桦林线过渡带一大型树岛作为研究对象,测定了土壤理化性质和土壤酶活性,采用宏基因组测序技术分析了微生物群落结构组成和功能基因丰度,通过与同海拔的开阔区生境进行对比,揭示了树岛这一特殊生境的土壤微生物群落结构特征和潜在生态功能,从土壤养分和土壤微生物学角度,阐明树岛形成的可能驱动机制。结果表明,树岛土壤的含水量、总碳、总氮和微生物生物量显著高于同海拔开阔区(P微生物r-策略相关的生理生化和遗传学指标,包括纤维素酶活性、放线菌相对丰度、与转录、防御、控制细胞周期相关的基因丰度、小分子碳降解基因丰度,均高于开阔区(P微生物K-策略相关的指标,包括酸杆菌相对丰度、大分子碳降解基因相对丰度低于开阔区。揭示了树岛土壤微生物学特征,并从土壤微生物组学角度探讨了树岛形成的潜在机制,认为树岛内土壤养分增加并导致微生物群落r-策略倾向,这种变化反过来也可能促进树岛进一步扩大,进而影响林线动态。

关键词：林线树岛宏基因组测序微生物群落结构组成功能基因微生物r-K选择理论

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不同林分保留密度对杉木人工林生长、林下植被及土壤特性的影响

不同林分保留密度对杉木人工林生长、林下植被及土壤特性的影响

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作者：汪星星福建农林大学

学位级别：硕士

杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方最重要的速生造林树种之一。传统杉木经营注重速生丰产,关注木材产量,忽略了木材质量。自20世纪90年代以来,林业工作者为了培育木材质量更好的杉木大径材并提倡目标树经营,但该经营方式却忽略... 详细信息

杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方最重要的速生造林树种之一。传统杉木经营注重速生丰产,关注木材产量,忽略了木材质量。自20世纪90年代以来,林业工作者为了培育木材质量更好的杉木大径材并提倡目标树经营,但该经营方式却忽略了木材产量。因此,课题组在保障杉木大径材出材量的前提下,提出了以目标树为架构的杉木林全林经营模式,不仅有助于实现林分木材产量最大化、质量最优化,也能够满足我国木材市场需求。其中,林分保留密度作为杉木大径材培育中人为控制的主要因子,适宜的密度不仅能够维持较高立地指数,而且能促进杉木的生长。因此,为构建以目标树为架构的杉木人工林全林经营模式,本论文以13年生杉木人工林为研究对象,采用随机区组试验设计,设置5种不同林分保留密度(I:900株·hm,II:1200株·hm,III:1500株·hm,IV:2100株·hm,V:2505株·hm)目标树为135株·hm,在分析不同林分保留密度对林分生长及土壤理化性质影响的基础上,进一步探究林分土壤酶活性、林下植被组成及土壤微生物群落结构的变化,拟从理论上揭示林分生长、林下植被组成、林分土壤特性对林分密度的响应,并由此确定合理的经营密度范围,从密度调控角度为构建目标树为架构的杉木人工林全林经营模式奠定理论参考依据及技术支撑。主要研究结果如下:(1)不同林分保留密度对林木的高径比有显著影响(P0.05),树高、胸径均随着林分保留密度的增加而降低,而杉木的冠高比随着林分保留密度的增加维持在稳定的范围。(2)不同林分保留密度对林下植被的物种丰富度指数和Shannon-Wiener指数无显著性影响(P>0.05),对Simpson指数和Pielou均匀度指数却有较大影响,低林分保留密度I的物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数最高,而高林分保留密度IV的物种丰富度指数最低,但Pielou均匀度指数较高。(3)不同林分保留密度对土壤物理性质有显著差异(P微生物碳、铵态氮和可溶性氮先下降后上升;土壤的碳储量、氮储量、可溶性碳、硝态氮和微生物氮呈现出“上升-下降-上升”的变化;低林分保留密度A处理下土壤的全碳/全氮(TC/TN)、微生物碳氮比(MBC/MBN)以及化学计量比高于高林分保留密度V。II处理下的全钾含量显著提高;随着林分保留密度的增加,土壤的p H和全钙含量逐渐降低,而全铁、全铝含量逐渐上升。(5)不同林分保留密度对于土壤酶活性具有显著影响(P微生物碳呈显著负相关(P微生物优势菌群存在显著影响(P微生物细菌群落结构多样性。不同林分保留密度土壤微生物细菌主要优势菌群为酸杆菌门(33.5%-38.2%)、绿弯菌门(7.1%-7.4%);不同林分保留密度土壤微生物真菌主要优势菌群以子囊菌门(41.7%-57.2%)、担子菌门(10.6%-20.2%)。属水平下,I处理土壤细菌群落的Escherichia-Solibacter、Bradyrhizobium与IV呈显著差异(P群落中,Monographella与林分保留密度呈显著负相关(P微生物群落结构与环境因子相关性具有显著影响(P群落中,全铝含量(TAL)与Alpha Diversity指数呈现显著相关(P群落中,TAL、

关键词：杉木保留密度林分生长土壤理化性质微生物群落结构组成

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