神农架地区米心水青冈林和锐齿槲栎林的格局与过程

本文对神农架地区广泛分布的米心水青冈林和锐齿槲栎林的种群和群落学特征、干扰历史、更新策略、生物量、生产量及元素循环特征进行了研究。得到如下结论： 1 米心水青冈林是神农架地区山地垂直分布的地带性植被类型，主要群落学特征为：（1）建群种明显，该区域主要有2种类型，即米心水青冈林和米心水青冈、锐齿槲栎林;（2）群落结构简单，但物种组成丰富，在6600m~2样地中出现高等植物（不含苔藓植物）77科150属271种，组成种类以蔷薇科、百合科、忍冬科、虎耳草科、樟科、杜鹃花科和壳斗科为主;（3）群落乔木层（占重要值的12％）和灌木层（占盖度的15％）中含有一定比例的常绿树种;（4）群落生活型以高位芽植物（70.89%）占绝对优势，其次为地面芽植物（15.50%）和地下芽植物(12.92%)。 2 米心水青冈是多主干的树种，萌枝现象普遍，但萌枝数量不同地点差异较大。通过萌枝产生的枝群体平均密度为257 ± 99.3n•hm~(-2)。枝群体的年龄结构表现为“幼龄个体数目较多型”和“中国年龄阶段数目较多型”，并且有较多的枝群体表现出一致的年龄结构。从整个群落米心水青冈的年龄结构来看，表现出发展型种群的特点。枝群体的分布格局为随机分布。9丛米心水青冈完整的年轮分析结果表明，它们萌枝的时间不是边疆的，而与森林的受干扰有关。根据83个圆盘和生长锥芯资料，米心水青冈在萌枝后成长为乔木层或林冠层的过程中，径向生长表现为5种模式。这是丛株内竞争的结果。萌枝在米心水青冈林的维持和发展过程中，具有重要的生态学作用。 3 锐齿槲栎林是神农架地区山地垂地分布的地带性植被类型，主要群落学特征为：（1）建群种明显，该区域主要有2种类型，即锐齿槲栎林和锐齿槲栎、米心水青冈林;（2）群落乔木层和灌木层中含有一定比例的常绿树种，和暖温带的落叶栎林有较大差异;（3）群落物种组成丰富，不仅具有典型的温带科属，还有典型亚热带分布的科属，组成种类主要以蔷薇科、百合科、忍冬科、虎耳草科、山茱萸科、杜鹃花科、壳斗科和樟科;（4）生活型以高位芽植物（66.32%）占绝对优势，其次为地面芽（23.51%）和地下芽（9.47%）植物。 4 通过样地调查、树干解析及直径分析法，对米心水青冈林和锐齿槲栎林受压和释压历史及更新策略进行了研究。米心水青冈直径生长表现为5种模式。而锐齿槲栎只表现为2种模式。85.9 ± 6.9%的米心水青冈有过受压过程，平均受压2.1 ± 0.8次，平均受压时间为47 ± 24.1a，最长受压时间73a，平均释压次数为1.6 ± 0.7次，平均释压时间为23 ± 21.5a，而60.83%的锐齿槲栎都均有1次受压。平均受压时间为19 ± 14a，受压后没有表现出释压过程。结合高生长和径向生长，认为米心水青冈是耐阴树种，它的更新策略是在林下形成苗性萌枝，在有林窗形成时释压生长进入乔木层;而锐齿槲栎是不耐阴树种，它的更新策略是通过产生大量种子，当有大的林窗时，幼苗在林窗内生长逐步进入乔木层。 5 神农架地区102-130a成熟米心水青冈林的生物量在251.31-358.63T•hm~(-2)之间，平均为288.70 ± 48.30T•~(-2)，20-60a锐齿槲栎林群落生物量在134.85-301.20T•hm~(-2)，平均为231.60 ± 78.10T•hm~(-2)。虽然米心水青冈林和锐齿槲栎林灌木层草本层及藤本植物组成很丰富，但二种类型森林生物量的95％以上集中在乔木层。乔木层生物量主要集中在少数优势种中。在米心水青冈林生物量从大到小的序列中，前5种植物分别占乔木层总生物量58.67%-96.37%不等，同样锐齿槲栎林前5种植物占群落生物量的68.13%-95.26%。常绿植物占乔木层生物量的比例变化较大，米心水青冈林中占2.85-18.70%，锐齿槲栎林中一般常绿植物占0.8-9.98%，只有1个锐齿槲栎林样地常绿植物（主要是粉白杜鹃）占乔木层生物量的44.04%。米心水青冈林生物量根冠比为0.27 ± 0.05，锐齿槲栎林为0.21 ± 0.06。神农架地区米心水青冈林的生物量，在成熟的欧洲水青冈林及日本的水青冈林生物量范围之内，而锐齿槲栎林生物量远远大于我国温带落叶栎林的生物量。 6 神农架地区102-130a米心水青冈林生产量范围在1857-2786g•m~(-2)•a~(-1)，平均为2330 ± 397 g•m~(-2)•a~(-1)。20-60a锐齿槲栎林的生产量范围在1319-2521 g•m~(-2)•a~(-1)，平均为1930 ± 498 g•m~(-2)•a~(-1)。米心水青冈林和锐齿槲栎林乔木层生产量占群落总生产量的95％以上，乔木层各器官生产量大小顺序为叶> 树干> 枝和根，其中叶生产量占乔木层的一半以上，达53.87 ± 2.72%（米心水青冈林）和57.31 ± 6.23%（锐齿槲栎林）。在乔木层生产量从大到小的序列中，前5种植物平均占乔木层总生产量的81.03 ± 13.94%（米心水青冈林，范围在62.75%-92.66%）和84.23 ± 9.68%（锐齿槲栎林，范围在68.54-95.11%）。米心水青冈林和锐齿槲栎林群落地下部分生产量占总生产量的比例分别为11.29 ± 1.02%和9.22 ± 2.72。和我国其它地区地带性植被类型相比。米心水青冈林和锐齿槲栎生产量是较高的，和亚热带绿阔叶林生产量接近，但在器官分配上两者差异较大。 7 米心水青冈林和锐齿槲栎林土壤均呈酸性。其中锐齿槲栎林地土壤酸性更强。土壤元素特征表现为Al>C>K>Mg>Ca>N>S、P的特点，富铝化作用明显。8种元素在群落优势植物不同部位含量差异较大，N、P、K、Ca、Mg基本上是以叶片含量最高，树干或根中最低。仅从叶片来看，元素特征表现为C>Ca、N>K>Mg>S>P、Al。优势植物的C/N和C/P显著高于暖温带落叶阔叶林优势植物。8种元素在米心水青冈林和锐齿槲栎林中积累量分别为147.09 ± 25.60和116.00 ± 37.63 Mg hm~(-2)a~(-1)，其中97％以上积累在群落乔木层。两种森林类型各元素的积累量都表现为C>Ca, N> K> Mg> P> S> Al的特点。米心水青风林和锐齿槲栎林8种元素的年存留量分别为6263 ± 90.8和5946 ±246 kg hm~(-2)a~(-1),其中N、P、K、Ca、Mg 5种主要营养元素的存留量分别为179.7 ± 18.2和169.4 ± 23.5kg hm~(-2) a~(-1)。两种森林类型各元素的存留量都表现为C> N> Ca> K> Mg> S> P> Al。

神农架锐齿槲栎种群更新及区域生物多样性保护对策

摘要 神农架有着丰富的生物多样性和相对完整的森林生态系统，锐齿槲栎（Quercus aliena var. acuteserrata）是该地区落叶阔叶林重要的建群种之一，是其山地植被垂直带上的一个重要类型，对维持生态系统的稳定和水土保持具有重要意义。本论文主要研究了影响锐齿槲栎种群更新的一些重要因素以及探讨了神农架地区生物多样性的保护对策。 锐齿槲栎种子雨时空分布格局的研究结果表明：不同样地间种子雨的密度差别很大。树木的不同空间方位及种子的不同性状（被昆虫侵害、未发育成熟和有活力）在种子雨密度上的差异都极其显著。但在所研究的距离范围内（2－6m），与母株的距离对种子雨的密度影响不明显。相关性分析显示，样地中的种子雨空间分布与幼苗分布没有直接关系。实验中还发现，被昆虫侵害的种子较早下落，种子雨与落叶时间的不同步性有利于锐齿槲栎幼苗的建成。锐齿槲栎种群的结实存在明显的大小年现象，其结实周期约为2年。 动物对种子的散布与传播是影响锐齿槲栎种群更新的重要因素。在研究小型啮齿目动物对锐齿槲栎种子传播影响的实验中，用样方内布置铁夹的方法共捕获8种小型啮齿目动物，隶属3科、4属。实验结果还证明，不同林型和不同时间段（种子下落高峰期和种子基本落完时期）内小型啮齿目动物的捕食活动规律不同，林下灌木层类型对动物取食橡子和搬运距离也有一定的影响。 光对锐齿槲栎幼苗更新影响的研究结果表明，锐齿槲栎在林窗及林下都有大量的幼苗，而其幼树却很少。坡向对锐齿槲栎种群的更新有重要影响，光照好的东南坡上的更新情况明显比光照较少的西北坡好。光照梯度处理实验证明，光照强度影响锐齿槲栎幼苗的资源分配方式和比例，一定的遮荫环境更有利于锐齿槲栎幼苗的生长。 米心水青冈林（Fagus engleriana）和锐齿槲栎林在神农架地区广泛分布,两者分布的海拔范围比较相近,并形成一定面积的混交林。通过典型样地调查以及对苗木光合作用与资源分配的研究，结果表明：这两个树种具有不同的光利用策略，米心水青冈比较耐荫，林下更新较好，而锐齿槲栎林下更新不良，在光照较好的林窗下及次生裸地上更易更新。 神农架保护区是我国建立较早的以保护森林生态系统为主的自然保护区，是是联合国人与生物圈的保护地区之一，具有重要的生态价值和科研价值。保护区的建立对该地区的生物多样性保护发挥了重要的作用，但仍然面临着种种威胁。通过对神农架自然保护区当地社区的基本情况进行实地调查，分析结果表明，当地社区经济发展与生物多样性保护的矛盾比较突出，人类活动的干扰使景观破碎化呈增加趋势，整个生态系统比较脆弱。针对以上种种问题，建议加快制定有关保护区管理的法律;建立国家生态效益的补偿机制;推动实施社区共管;加强科研与区域生物多样性保护网络的协作;发展特色经济;加强能力建设，促进当地社区社会经济的全面发展。

大巴山两种水青冈林的群落特征分析

水青冈林是欧洲、北美东部和日本温带地区最主要的地带性植被之一。在我国，水青冈林仅分布在亚热带山地。因此，无论其物种组成，还是其群落特征都具有明显的区域特点。然而，有关我国水青冈林群落特征的研究还相对较少。大巴山是我国水青冈林分布最集中的地区之一，保存有较大面积的原始水青冈林。本文通过样方调查和植物群落数量特征统计分析的方法，研究了当地巴山水青冈群落和米心水青冈群落的物种多样性特征和群落结构与动态。主要结果如下： 巴山水青冈群落7个样地中，共记录到维管束植物77科、142属、217种。乔木层以壳斗科、杜鹃花科等科为主;灌木层以蔷薇科、忍冬科以及乔木树种的幼树为主;草本层以苔草属植物及普通鹿蹄草占优势。群落区系地理成分划分为16个类型及亚型。不同多样性指数的大小在不同层次有所不同。阳坡、半阳坡的物种多样性高于阴坡;不同层次的物种多样性与海拔、土壤特征的回归关系不同。群落建群种和乔木层主要树种的重要值与物种多样性主要表现为负相关关系。灌木层物种多样性主要受到环境因素的影响，而乔木层和草本层物种多样性更明显地受到环境因子和群落自身特征的双重影响。 巴山水青冈群落的乔木层成层明显。根据树冠高度分布可以将其划分为两个亚层，第一亚层高度约为19-27m，第二亚层高度约为5-9m。高位芽植物在群落生活型谱中所占比例最高，其次是地下芽植物、地面芽植物、一年生植物和地上芽植物。巴山水青冈的株数－高度、株数－胸径分布曲线均呈现两头高、中间低的格局，中间高度和中间径级的植株数量很少。 米心水青冈群落4个样地中，共记录到维管束植物74科、140属、197种。乔木层以壳斗科、蔷薇科等科为主;灌木层以蔷薇科、忍冬科等占优势;草本层主要由莎草科、菊科和百合科等科组成。群落的区系地理成分一共划分为18个类型及亚型。除物种丰度外，物种多样性各个指数的顺序均为草本层>乔木层>灌木层。乔木、灌木、竹子的多度和盖度（乔木的盖度以胸高面积代替）均与物种多样性密切相关。 根据树冠高度可将米心水青冈群落的乔木层划分为两个亚层，第一亚层高度约为16-22m，第二亚层高度约为5-9m。近半数乔木物种在群落中呈簇生状。生活型谱中，高位芽植物占优势，其次是地下芽植物、地面芽植物、一年生植物，没有地上芽植物。米心水青冈的实生幼苗十分匮乏，幼树以萌生树为主。其株数－高度、株数－胸径分布曲线呈递减趋势，幼龄个体数＞中龄个体数＞老龄个体数。

亚热带山地景观尺度植被-环境关系的空间格局分析-以三峡大老岭地区为例

本文主要通过大量的植物群落学调查和植被、环境状况的数量分析，分别从植物区系、森林群落及其主要木本物种、干扰和物种多样性五个方面分析了三峡大老岭地区山地植被景观的空间格局及其与环境因子的关系，结果表明： 1） 植物区系：科的分布区类型以热带性质为主;属一级温带性质明显，北温带、东亚和泛热带诸分布类型突出;区系上属于华中植物区系地区的东部。 2） 在垂直梯度上：种子植物属热带分布诸类的比例自海拔400至800米（～1100米）之间呈上升趋势，然后下降;温带分布的第8、9、10、11类随海拔而上升;地中海－中亚中心分布的第12、13类只见于比较干热的河谷地带;东亚分布和中国特有属在海拔900～1100m和1600～1800m段取得小的峰值;世界分布属的比例随海拔而上升，蕨类植物属则相反。 分别用种子植物属的分布型比列构成，和全部521个属的种类数量，对15个海拔段作聚类分析：前者首先反应了海拔1100～1200m处的划分，与植被干扰状况的垂直分布差异一致;后者强调了海拔900/1000m和1800/1900m 处的分异，可能反映了地带性常绿阔叶林基带／常绿落叶阔叶混交林带，和常绿落叶阔叶林带／落叶阔叶林带的分异。 3） 对本地区森林植被的数量分类结果表明：基本上可以分为中低海拔次生落叶 针阔混交林和中高海拔山地常绿落叶阔混交林两大群。第一群主要包括栓皮栎林－杉木林－马尾松林组（低海拔段）和短柄抱栎林－锥栗林组（中低海拔段）。第二群包括中低海拔沟谷常绿阔叶林组、中海拔段常绿落叶阔叶混交林组和高海拔段米心水青冈林－茅栗林组。 DCCA排序区分了11个群落类型或群落组。采用的7个地貌因子变量中效果显著的可归纳为三组：①海拔，主要反映热量和降水梯度;②坡度和坡位，可能主要反映土壤厚度及其水分和养分状况;③坡向及坡位，反映光照条件。其中植被格局的海拔梯度效应最显著。沿海拔梯度分段分析上述诸因子对植被格局差异影响的垂直分布，表明海拔因子的局部效应在海拔600－800m和1500－1700m段最显著;坡向的效应在海拔1600m以上最突出;坡面、坡位、坡形、坡度等因子的作用在海拔中部最大。对植被格局影响因子的贡献进行定量分离，表明地形对对大老岭森林格局具有强烈的控制作用。 4） 对大老岭森林植被275个主要的木本种类进行TWINSPAN分类，得到16个种组;DCCA排序结果将上述16组合并为8群，两方面都主要反映了沿海拔和坡位＋坡向的分化;海拔中部的局部地形差异导致物种组的分化比两端更细致和强烈。 根据物种生活型及其在植物群落中的地位，分6个种组进行排序和环境解释，表明：①尽管低海拔地段受到强烈人为干扰，常绿种类仍显示了数量和性质沿海拔梯度的变化;②珍稀物种在海拔梯度上形成两个相对集中的区段，大致对应于山地常绿落叶阔叶混交林带的上下边缘;③先锋树种在中低海拔的中上坡位富集;④在中、高海拔的中低坡位，落叶的乔木伴生种显示了极大的多样性;⑤为数不多的针叶树种在海拔和局部地形梯度上也有明确分异;⑥它们和落叶的栎（Quercus）、栗（Castanea）、水青冈（Fagus）、鹅耳枥（Carpinus）属物种在大老岭地区不同地形部位的植被中起着主要的建群作用。 具体统计海拔梯度上，常绿和落叶的乔、灌木4类物种分布的种数变化表明：海拔1100m以下人为活动干扰与木本物种多样性呈一致的负相关;海拔1100m以上常绿种减少与与落叶种的增加形成对照;1100～1700m之间是落叶乔木种最丰富的地段，海拔1700m以上四类物种数量急剧下降，与山顶脊附近生境多样性降低、植物群落类型趋同有关。另外，典型亚热带的棕榈和蕉只见于海拔1000m以下;针叶树种以海拔1150m左右为界分成两组。前述4类物种的分布边界在海拔850～1050m和海拔1650～1750m之间形成比较明显的峰值，基本对应着山地常绿落叶阔叶混交林带的上下边缘。 根据海拔分布范围，将样方中出现的558种木本植物按常绿乔／灌种和落叶乔／灌种分别分成5个热量生态类群。统计各自的面分比表明：a. 落叶灌木种的多样性分布重心在海拔梯度上的位置比落叶乔木种高，常绿种则相反，因此灌木和类的分布特征能更好的反映次生环境中的植被－气候关系;b. 在海拔850～1850m的木本物种形成巨大的多样性，仅出现于这一段的物种也很可观;亲缘物种的分化和替代突出，反映其对生物多样性发生和维持的意义重大;c. 亚热带中山地带对落叶种生物多样性的意义远大于常绿种。 5）统计全部群落样方内枯立木、倒伏木、断头木和伐桩四类受干扰木的大小、数量、物种以反映地形对干扰的影响：①枯立木以2～15cm径级个体为主，小径级的树种选择性不强，主要分布在山南坡口上坡位，海拔1800m以上尤多，在陡峭的坡地中部减少;其大径级个体的物种构成和分布格局反映了与生境干旱有关干扰的存在。②倒伏木主要分布在海拔1200～1800m之间坡面中部和顶脊两侧，发生频率与坡度成正比;坡地中部以中、小径级阳性树种为主，山坡顶脊两侧的倒伏木则多为大径级的群落优势种。③断头木主要分布在海拔1200～1700m，和海拔1900m以上。小径级的断头木分布格局接近于枯立木，较大径级的断头木则多与倒伏木的分布相关，断头木中少有典型的阳性树种，主要由林下荫耐种构成。④人为砍伐的伐桩主要为中大径级的植被建群种或优势种个体，在海拔1000m以下，1100-1200m和1600-1800m形成三个峰值，其分布主要与人口密度、生产方式、林木种类以及交通运输便捷程度有关，通常沟谷和山脊线上的伐桩密度较大。大老岭地区人为干扰主要反映在海拔1100m以下，自然干扰的格局在海拔1100m以上才得到反映。 6）在不同取样尺度上，对大老岭地区森林群落各层次α多样性和β多样性的空间格局分析表明：i. 乔木层α多样性在海拔1200-1800m之间取值较高，灌木、草本层α多样性的垂直梯度不显著，但在海拔1200-1800m之间的波动变化较为剧烈，南坡面有最丰富的灌木层多样性而西坡乔木层的物种最丰;从植被整体上，海拔1000m以下物种丰富度较低，1000-1700m之间变化剧烈，1700m以上丰富度水平较高。ii. 海拔1000-2000m之间94个样方中，乔、灌、草三层多种生物多样性指数变化影响因子的大小顺序是：坡位>海拔>坡向>坡面>坡度>坡形。乔、灌、草各层几种多样性指数在多维的地形因子梯度上形成各异的分布格局，反映了山地物种多样性格局控制因子的多样性和多尺度，及局部地形因子对景观尺度上生物多样性空间格局的强烈影响。iii.对海拔1050m和1670m处植被α多样性的变尺度分析表明：随取样尺度增大，低海拔乔木、灌木层α多样性增长速率比高海拔大;后者草本层的多样性增长比较快。海拔1050m处群落各层的α多样性在800m~2尺度上渐近稳定;海拔1670m处，400m~2尺度上各层α多样性指数已基本稳定。 南、北、西坡面β多样性沿海拔梯度大致减少，在海拔1600m以上更明显，在海拔梯度中部变化剧烈。反映不同坡面上群落间异质性水平是：西坡>北坡>南坡。 在对植被、环境上述各个方面的格局特征分析基础上，对三峡地区侵入岩山地类型建立了一个综合的植被景观格局模式。 文章最后就两个景观尺度植被－环境的综合性问题进行了讨论：1）气候、植物区系、植被和物种分布等对老岭以至于三峡地区和亚热带山地常绿落叶阔叶混交林带的位置、宽度的反映;和气候、地形、干扰等因子对这一生态过渡带格局和动态的影响;2）三峡地区生物多样性垂直分布的特征、维持和变化的现代机制，以及保护的重点和策略

Permanent Genetic Resources added to Molecular Ecology Resources Database 1 May 2009-31 July 2009

This article documents the addition of 512 microsatellite marker loci and nine pairs of Single Nucleotide Polymorphism (SNP) sequencing primers to the Molecular Ecology Resources Database. Loci were developed for the following species: Alcippe morrisonia morrisonia, Bashania fangiana, Bashania fargesii, Chaetodon vagabundus, Colletes floralis, Coluber constrictor flaviventris, Coptotermes gestroi, Crotophaga major, Cyprinella lutrensis, Danaus plexippus, Fagus grandifolia, Falco tinnunculus, Fletcherimyia fletcheri, Hydrilla verticillata, Laterallus jamaicensis coturniculus, Leavenworthia alabamica, Marmosops incanus, Miichthys miiuy, Nasua nasua, Noturus exilis, Odontesthes bonariensis, Quadrula fragosa, Pinctada maxima, Pseudaletia separata, Pseudoperonospora cubensis, Podocarpus elatus, Portunus trituberculatus, Rhagoletis cerasi, Rhinella schneideri, Sarracenia alata, Skeletonema marinoi, Sminthurus viridis, Syngnathus abaster, Uroteuthis (Photololigo) chinensis, Verticillium dahliae, Wasmannia auropunctata, and Zygochlamys patagonica. These loci were cross-tested on the following species: Chaetodon baronessa, Falco columbarius, Falco eleonorae, Falco naumanni, Falco peregrinus, Falco subbuteo, Didelphis aurita, Gracilinanus microtarsus, Marmosops paulensis, Monodelphis Americana, Odontesthes hatcheri, Podocarpus grayi, Podocarpus lawrencei, Podocarpus smithii, Portunus pelagicus, Syngnathus acus, Syngnathus typhle,Uroteuthis (Photololigo) edulis, Uroteuthis (Photololigo) duvauceli and Verticillium albo-atrum. This article also documents the addition of nine sequencing primer pairs and sixteen allele specific primers or probes for Oncorhynchus mykiss and Oncorhynchus tshawytscha; these primers and assays were cross-tested in both species.