土壤微生物在森林生态系统中起着重要作用。高通量测序方法的出现为进一步认识土壤微生物提供了契机。本文利用Illumina Miseq高通量测序技术对宝天曼森林土壤的细菌多样性进行了初步研究。结果显示: 在31个采样点内, 随着采样点增加, 检测出不同分类水平的土壤细菌类群也在增多, 当采样点达到31个时, 检测出的土壤细菌类群达到45门163纲319目495科785属和42,632个OTU; 31个土壤样品中所检测出的细菌类群平均有34.2门114.7纲215.2目323.7科446.6属5,924.7个OTU, 其中门、纲、目分类水平上的优势类群(所占比例)分别为变形菌门(Proteobacteria)(38.30%)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria)(18.08%)、根瘤菌目(Rhizobiales)(10.62%)。这些初步研究结果表明在一定程度上宝天曼森林土壤有较高的细菌多样性水平, 为进一步认识森林土壤细菌多样性与植物多样性关系等奠定了基础。

单物种-面积关系(ISAR)方法可判定单个物种在不同空间尺度下对邻域生物多样性的影响作用是促进、抑制或中性。尽管已有研究尝试分析了不同径级大小个体对邻域植物多样性的影响, 但这方面仍缺乏较系统的研究, 对不同径级植株在维持森林群落植物多样性方面的作用差异仍不清楚。本研究以河南宝天曼国家级自然保护区1 ha落叶阔叶林固定样地为例, 通过对全部树(包括大树和小树)分别对全部树/大树/小树, 大树分别对全部树/大树/小树, 小树分别对全部树/大树/小树9种类型的ISAR进行比较分析, 拟验证如下假设: (1)大树相比小树来说对邻域植物多样性的影响更大, (2)同一物种或同一径级个体对邻域小树比对邻域大树的影响要强, (3)宝天曼落叶阔叶林木本植物中中性物种占主体。结果显示不同大小的树木个体对邻域植物多样性的影响作用也因空间尺度、邻域植物个体大小而有所差别: 支持同一物种或同一径级个体对邻域小树比对邻域大树的影响要强的假设, 没有检测到大树比小树对邻域植物多样性更大的影响作用; 中性物种在所研究森林群落中1-10 m尺度上均占绝对优势, 促进种的数量在全部树对全部树, 全部树对小树, 小树对全部树以及小树对小树情况下随着尺度的增加呈先升高后下降的趋势, 抑制种在少数小尺度下被少量检测到。本研究结果有助于我们更好地认识和理解森林群落中物种作用及群落维持机制, 但该结果还需在更大尺度样地以及其他类型的森林中进行检验。

常绿阔叶林是我国亚热带地区的地带性植被, 其中最为典型而且分布最广泛的是中亚热带常绿阔叶林。为探讨2008年初我国南方发生的冰雪灾害对中亚热带常绿阔叶林的影响, 以浙江省古田山国家级自然保护区24 ha森林动态监测样地内的中亚热带常绿阔叶林为例, 研究了该森林在冰雪灾害前后(2005-2010年)的群落结构及物种组成动态。结果表明, 群落径级结构变化较小, 但群落整体补员不足且死亡率较高; 多个粒度上的群落动态显示出一致的衰退特征, 但不同生境间的群落动态存在差异; 物种多度和胸高截面积多呈减小趋势, 但频度和重要值变化不明显。同时, 物种的多度、胸高截面积、频度和重要值等次序均无明显变化。这说明2008年发生的冰雪灾害对古田山中亚热带常绿阔叶林群落的短期动态产生了较大的负面影响, 且其影响程度与植物胸径和地形等因素密切相关; 同时也反映了古田山中亚热带常绿阔叶林群落结构对冰雪灾害干扰具有一定的抵抗力。

植物的开花物候受气候因素、植物系统发育关系和功能性状的影响。然而当前植物开花物候研究中未见同时考虑这3个因素的报道。为了解它们相互之间的影响, 本研究利用中国东部地区浙江省古田山国家级自然保护区亚热带常绿阔叶林24 ha大样地(GTS; 118°03′50′′-118°11′12.2′′ E, 29°10′19′′-29°17′41′′ N)设置的130个种子雨收集器5年的开花数据检验这3个因素对开花的影响。结果表明, 古田山植物的开花高峰期集中在5月, 群落开花格局明显受温度和降雨的影响。利用植物DNA条形码数据研究发现, 植物间系统发育关系对古田山植物开花时间有显著影响, 亲缘关系近的物种开花时间更相近。植物的平均开花时间受最大树高的影响, 但不受传粉方式、花色、种子质量和扩散方式的影响。该研究结果说明气候因素、植物系统发育关系和功能性状都可能影响植物开花物候格局, 同时考虑这3个因素能够帮助我们更好地理解开花物候格局。

常绿阔叶林是我国亚热带地区的地带性植被, 但由于长期的人为干扰, 目前仅有少量分布且主要以次生常绿阔叶林的形式存在。因此, 了解次生常绿阔叶林的物种共存机制对于保护森林生物多样性非常重要。基于大型动态监测样地对森林的物种组成及群落结构进行研究, 是揭示生物多样性维持机制的重要手段。按照美国史密森研究院热带森林科学研究中心(Center for Tropical Forest Science, CTFS)大型森林动态样地建设标准, 于2011-2012年在浙江省乌岩岭国家级自然保护区内建立了1个9 ha森林动态监测样地。通过对样地内胸径≥ 1 cm木本植物的物种组成(如重要值)、群落结构(如区系组成和径级结构等)以及空间分布的分析发现: (1)样地有木本植物存活个体47科92属200种71,396株, 其中壳斗科、樟科、山茶科、冬青科、杜鹃花科和山矾科等占优势; (2)在区系组成上, 热带成分略多于温带成分; (3)群落径级结构接近倒“J”型, 表明群落更新良好, 其中优势种径级结构呈倒“J”型、偏常态型和波动型等各种形态, 且并未表现出种群衰退的趋势; (4)优势种表现出明显的生境偏好和聚集分布格局, 暗示生境异质性可能是影响亚热带次生常绿阔叶林物种空间分布的重要因素。

草本层是森林生态系统的重要组成部分, 对维持森林生物多样性具有重要意义。本文以长白山阔叶红松(Pinus koraiensis)林25 ha固定监测样地为研究平台, 运用不同的统计模型(对数正态模型和对数级数模型)及机理模型(包括生态位模型: 断棍模型和生态位优先占领模型; 中性模型: 复合群落零和多项式模型和Volkov模型), 对不同季节草本物种多度分布进行拟合。采用Kolmogorov-Smirnov和AIC检验确定最优模型, 以揭示草本层物种多度分布格局随季节的变化规律, 探讨草本层物种组成与结构背后的生态学过程。结果表明: (1)草本层物种多度分布季节差异明显。春季各多度级物种数差异不大, 夏季中间种较多, 秋季则是稀有种较多; (2)模型拟合结果显示, 不同季节草本层物种多度分布的最优拟合模型相近。统计模型中对数级数模型表现最优, 机理模型中中性模型的拟合效果优于生态位模型。复合群落零和多项式模型较好地拟合了春夏季草本物种多度分布, Volkov模型较好地拟合了秋季草本物种多度分布。综上所述, 尽管长白山阔叶红松林草本植物不同季节的物种多度分布格局不尽一致, 但其背后的构建机制相似, 中性随机过程在草本层物种多样性维持过程中显得更为重要。