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森林群落是植物在自然条件下分布的最重要的群落类型[1]。其中亚热带常绿阔叶林是全球亚热带大陆东岸湿润气候和季风气候区的典型植被[2],中国是亚热带常绿阔叶林分布面积最大的国家[3]。亚热带常绿阔叶林具有极高的物种多样性、丰富的生物资源和巨大的环境效益[4],对保护环境、维持全球性碳循环平衡和人类可持续发展等具有重要作用[5]。
群落结构是认识群落组成、变化及发展趋势的基础,能够反映群落对环境的适应、群落的动态和机能,并且会影响生态系统的功能特征[6]。群落的垂直结构和径级结构是群落结构中重要的形态和结构特征[7],其中径级结构指林分内各种直径林木按径阶的分配状态。李其斌等[8]认为径级结构是影响植物多样性分布的主要因子;BOULANGEAT等[9]发现乔木物种多样性指数与其周围树种径级存在直接的联系;刘菊莲等[10]认为径级结构不仅揭示了种群在特定时间内个体在不同生长或发育阶段的分布情况,还反映了种群的发展趋势和潜在变化。因此,研究群落径级结构及其更新机制,对阐明种群生态特性、更新对策乃至群落的形成及其稳定性与演替规律等具有重要意义[11]。
物种多样性一直是生态学研究领域的重要内容,森林植被物种多样性与环境因子相关性研究受到了广泛关注。研究发现:人为干扰[12]、林分密度[13]等生物因子,海拔[14]、地形[15]、气候[16]等非生物因子均会对物种多样性产生影响。而土壤环境因子可以通过调节植物营养资源的供给影响森林群落,一定程度上使得土壤环境因子与物种多样性之间的关系更为复杂[17−18]。朱夏夏等[19]在辽东山地老秃顶子发现土壤电导率和pH与Shannon-Wiener指数呈正相关;张荣等[20]在蒙顶山发现全氮与Shannon-Wiener指数呈正相关;南国卫等[21]在黄土高原地区发现有机碳与Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数呈负相关。因此土壤相关因子对森林群落多样性影响的研究有助于理解物种多样性和土壤之间相互耦合的过程及作用机制。
台州地区位于浙江东南沿海区域,受海洋性季风气候影响显著,南部雁荡山系和北部括苍山系的亚热带常绿阔叶林是该区域的主要森林植被类型。本研究选择2类山系的亚热带常绿阔叶林为研究对象,对比其群落结构和物种组成的差异及其与土壤环境因子的关系,对进一步认识台州沿海地区亚热带常绿阔叶林特征及其变化具有重要意义。
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雁荡山系(28°12′~28°32′N,121°09′~121°44′E,海拔为42.36~220.55 m)和括苍山系(28°27′~28°41′N,120°47′~121°20′E,海拔为15.63~663.63 m)地处亚热带季风气候区,冬夏季风交替明显,四季分明,温暖湿润,雨量充沛,光照充足,无霜期长。年均气温为17.3 ℃,最冷月(1月)平均气温为6.7 ℃,最热月(7月)平均气温为28.1 ℃。全年有2个明显的降水期,分别为3—6月和8—9月,年均降水量为
1649.6 mm。地带性植被为亚热带常绿阔叶林。 -
2023年9—11月在雁荡山系和括苍山系的典型亚热带常绿阔叶林分别设置11和15个20 m×20 m样方(表1),将每个样方都划分为16个5 m×5 m的小样方。依据文献[22−23]的研究方法,标定样方中所有胸径(DBH)≥1 cm的乔木个体,并划分为3个等级[24−25],1 cm≤DBH<5 cm为小径级,5 cm≤DBH<20 cm为中等径级,DBH≥20 cm为较大径级。记录每株乔木名称、胸径和高度,同时记录每个样地的土壤生态因子(岩石裸露率、土壤深度、凋落物盖度、凋落物厚度、腐殖质层厚度和土壤电导率)。在每个20 m×20 m样方随机选取5个监测点,用环刀取土,根据LY/T 1215—1999《森林土壤水分-物理性质的测定》方法测定土壤养分相关指标(pH、有机碳、全碳、全氮、全磷、硝态氮、铵态氮)。
表 1 雁荡山系和括苍山系森林群落样地概况
Table 1. General situation of plots in forest communities of Yandang and Kuocang Mountains
样地 森林群落 雁荡山系
1~111. 马尾松Pinus massoniana+檵木Loropetalum chinense;2. 樟树Cinnamomum camphora+枫香Liquidambar formosana;3. 窄基红褐柃Eurya rubiginosa;4. 樟树;5. 樟树;6. 木荷Schima superba;7. 枫香;8. 檵木+隔药柃Eurya muricata ;9. 木荷;10. 青冈栎Quercus glauca+枫香;11. 青冈栎 括苍山系
12~2612. 樟树;13. 檵木;14. 木荷;15. 木荷;16. 枫香;17. 木荷+苦槠 Castanopsis sclerophylla;18. 隔药柃;19. 乌桕Triadica sebifera;20. 榔榆Ulmus parvifolia ;21. 苦槠+枫香;22. 杉木Cunninghamia lanceolata+枫香;23. 杉木;24. 木荷;25. 木荷;26. 木荷+薄叶山矾 Symplocos anomala -
重要值是反映各物种在森林植被中作用的指标,以数量、胸径和高度等3个指标分析。分别统计并比较雁荡山系和括苍山系森林群落各物种重要值的变化。采用Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数反映2类山系森林群落物种多样性水平。物种重要值和群落多样性指数采用任学敏等[26]和FEEST等[27]的方法进行计算。
采用SPSS 27.0进行独立样本t检验,分析雁荡山系和括苍山系森林群落多样性指数差异。采用R 4.3进行冗余分析(RDA)检验环境因子与物种多样性的相关性。采用SigmaPlot 14.0作图。
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雁荡山系森林群落共记录乔木67种,隶属31科46属。科分析结果显示:山矾科Symplocaceae的物种最多,有7属7种,蔷薇科Rosaceae和壳斗科Fagaceae次之,分别有3属6种和4属6种。属分析结果显示:山矾属Symplocos的物种最多,有7种,其次为石楠属Photinia,有4种。括苍山系森林群落共记录乔木89种,隶属38科62属。科分析结果显示:杜鹃花科Ericaceae的物种最多,有5属9种,樟科Lauraceae次之,有5属7种。属分析结果显示:山矾属Symplocos的物种最多,有5种,其次为冬青属Ilex、榕属Ficus、山茶属Camellia和越橘属Vaccinium,各有4种。2类山系森林群落中重要值≥1%的共有物种为木荷Schima superba 、枫香Liquidambar formosana 、樟树Cinnamomum camphora、杉木Cunninghamia lanceolata、檵木Loropetalum chinense 、窄基红褐柃Eurya rubiginosa 、青冈栎Quercus glauca、苦槠Castanopsis sclerophylla、水团花Adina pilulifera 、隔药柃Eurya muricata和白花龙Styrax faberi (表2)。括苍山系森林群落中木荷重要值为27.37%,比雁荡山系高16.80%,苦槠和隔药柃的重要值在括苍山系森林群落也明显高于雁荡山系。但括苍山系森林群落中枫香、樟树、檵木和青冈栎的重要值均低于雁荡山系,杉木、窄基红褐柃、水团花和白花龙的重要值在2类山系森林群落中变化不明显。
表 2 雁荡山系和括苍山系森林群落重要值≥1%的优势物种
Table 2. Dominant species with importance value ≥1% in forest communities of Yandang and Kuocang Mountains
样地 物种 个体数/株 平均高度/m 胸高断面积/(m2·hm−2) 重要值/% 雁荡山系1~11 枫香Liquidambar formosana* 80 9.22 2.0656 13.11 木荷 Schima superba* 90 8.18 1.2252 10.53 樟树Cinnamomum camphora* 25 10.95 1.9007 8.95 杉木Cunninghamia lanceolata* 107 5.18 0.6754 8.10 马尾松 Pinus massoniana 62 6.13 1.0626 7.05 檵木 Loropetalum chinense* 134 3.51 0.1017 6.40 窄基红褐柃Eurya rubiginosa* 97 3.87 0.1205 4.99 青冈栎Quercus glauca* 26 10.68 0.7822 4.84 苦槠 Castanopsis sclerophylla* 26 7.53 0.2777 2.64 水团花 Adina pilulifera* 50 3.46 0.0601 2.46 栲树Castanopsis fargesii 31 5.91 0.1308 2.24 羊舌树Symplocos glauca 41 3.41 0.0448 1.99 赤楠Syzygium buxifolium 45 2.79 0.0177 1.93 隔药柃Eurya muricata* 44 2.56 0.0163 1.83 毛八角枫 Alangium kurzii 17 5.9 0.1807 1.60 白花龙 Styrax faberi* 26 4.08 0.0335 1.37 野桐 Mallotus tenuifolius 27 3.50 0.0259 1.31 山茶 Camellia japonica 17 5.57 0.0747 1.21 中华杜英 Elaeocarpus chinensis 16 5.92 0.0594 1.13 括苍山系12~26 木荷 Schima superba* 475 10.12 5.3722 27.37 薄叶山矾 Symplocos anomala 320 4.71 0.2163 7.43 杉木Cunninghamia lanceolata* 104 7.93 1.4826 6.18 枫香 Liquidambar formosana* 68 9.88 1.6550 5.82 窄基红褐柃Eurya rubiginosa* 253 3.15 0.0674 4.79 苦槠 Castanopsis sclerophylla* 106 6.68 0.8548 4.61 隔药柃Eurya muricata* 116 3.88 0.4328 3.28 马银花Rhododendron ovatum 140 4.48 0.0695 3.06 樟树Cinnamomum camphora* 22 11.45 1.0489 2.86 青冈栎Cyclobalanopsis glauca* 62 8.38 0.4343 2.77 水团花 Adina pilulifera* 108 3.86 0.1640 2.53 树参 Dendropanax dentiger 67 6.62 0.2697 2.31 檵木Loropetalum chinense* 89 4.89 0.1484 2.23 麂角杜鹃 Rhododendron latoucheae 92 4.33 0.0979 2.15 鼠刺 Itea chinensis 88 4.23 0.1171 2.07 白花龙 Styrax faberi* 61 4.00 0.0564 1.37 红楠Machilus thunbergii 40 4.21 0.1512 1.16 檫木 Sassafras tzumu 17 8.54 0.2380 1.02 说明:*表示该物种为2类山系森林群落共有物种。 2类山系森林群落多样性(表3)分析显示:雁荡山系和括苍山系森林群落的Simpson指数和Margalef丰富度指数差异不显著,而雁荡山系森林群落Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数显著高于括苍山系森林群落(P<0.05)。
表 3 雁荡山系和括苍山系森林群落多样性
Table 3. Diversity of forest communities in Yandang and Kuocang Mountains
研究样地 Simpson指数 Shannon-Wiener指数 Pielou均匀度指数 Margalef丰富度指数 雁荡山系森林群落 0.80±0.15 2.19±0.55 0.48±0.11 3.84±1.18 括苍山系森林群落 0.81±0.10 1.60±0.81 0.34±0.17 3.64±1.05 t −0.28 2.24 2.54 0.44 P 0.78 0.04* 0.02* 0.66 说明:数据为平均值±标准差;*表示差异显著(P<0.05)。 -
径级结构(图1)分析显示:2类山系森林群落乔木(DBH≥1 cm)总个体径级结构呈倒“J”型分布。在雁荡山系森林群落中,小径级个体有665株,占总个体数的53.7%;中等径级个体有396株,占总个体数的32.0%;较大径级个体仅有76株,占总个体数的6.1%。在括苍山系森林群落中,小径级个体有
1786 株,占总个体数的65.5%;中等径级个体有833株,占总个体数的30.5%;较大径级个体仅有109株,占总个体数的4.0%。图 1 雁荡山系和括苍山系森林群落胸径≥1 cm乔木径级分布
Figure 1. Diameter distribution of trees (DBH≥1cm) of forest communities in Yandang and Kuocang Mountains
2类山系森林群落重要值≥1%的共有物种为11种(图2)。樟树、檵木和青冈栎在2类森林群落的径级结构差异明显,雁荡山系森林群落的樟树和檵木各径级个体数明显高于括苍山系,括苍山系森林群落的青冈栎个体数大部分属于小径级范围;木荷和隔药柃径级结构呈偏正态分布,木荷个体集中分布在1 cm≤DBH≤10 cm内,2类山系森林群落中隔药柃大径级较少,而且雁荡山系个体数集中在DBH<4 cm内。枫香的径级结构呈平均分布,苦槠、杉木、窄基红褐柃、水团花和白花龙的径级结构呈倒“J”型。
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雁荡山系和括苍山系森林群落植物多样性与环境因子的冗余分析(图3)结果显示:雁荡山系森林群落排序轴Ⅰ解释了总变量的76.92%,与有机碳和全碳相关;排序轴Ⅱ解释了总变量的18.11%,与土壤深度、凋落物厚度、土壤电导率、全氮和岩石裸露率相关。括苍山系森林群落排序轴Ⅰ解释了总变量的88.63%,与岩石裸露率和腐殖质层厚度相关;排序轴Ⅱ解释了总变量的10.09%,与土壤全磷、pH、土壤深度、土壤电导率和有机碳相关。冗余分析显示:2类山系森林群落Shannon-Wiener指数均与全氮呈负相关。岩石裸露率与雁荡山系森林群落Shannon-Wiener指数呈负相关,与括苍山系森林群落Shannon-Wiener指数呈正相关。土壤电导率与雁荡山系森林群落Shannon-Wiener指数呈正相关,与括苍山系森林群落Shannon-Wiener指数呈负相关。2类山系森林群落Pielou 均匀度指数均与岩石裸露率和pH呈正相关,均与全碳呈负相关。土壤电导率与雁荡山系森林群落Pielou 均匀度指数呈负相关,与括苍山系森林群落Pielou 均匀度指数呈正相关。全氮与雁荡山系森林群落Pielou 均匀度指数呈正相关,与括苍山系森林群落Pielou 均匀度指数呈负相关。2类山系森林群落Simpson指数与土壤电导率和岩石裸露率呈正相关,而与全碳呈负相关。2类山系森林群落Margalef丰富度指数均与全氮和全碳呈正相关,与土壤电导率呈负相关。
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物种组成是决定群落性质的重要因素,也是了解生态系统维持机制的重要途径[28−29] 。通过研究雁荡山系和括苍山系森林群落的物种组成,发现括苍山系森林群落物种数多于雁荡山系。2类山系森林群落均以山矾科和杜鹃花科物种为主,这与以壳斗科物种为主的古田山常绿阔叶林[30]和以杜鹃花科物种为主的九龙山常绿阔叶林[11]具有一定相似性。2类山系森林群落重要值≥1%的共有物种有11种,如木荷、枫香、樟树等,这些物种在紫金山[31]、午潮山[1]等亚热带常绿阔叶林群落同样为优势物种,表明该地区亚热带常绿阔叶林中木荷、枫香、樟树等为普遍存在的优势种。括苍山系森林群落木荷的重要值高于雁荡山系,木荷是2类山系森林群落重要的优势物种,表明木荷在括苍山系森林群落构建中起到更重要的作用。这可能是2类山系森林群落在海拔上的差异,导致了水热条件的变化,进而造成了凋落物厚度、有机碳和全氮的差异。括苍山系森林群落的凋落物厚度较高,土壤养分含量高,这可能是木荷更具优势的原因。枫香和樟树在2类森林群落重要值较高,表明两者对2类山系森林群落生境都具有较高的适合度,但是雁荡山系森林群落枫香重要值高于括苍山系,樟树则反之,表明枫香更适合低海拔地区,而樟树更适合高海拔地区。雁荡山系森林群落Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数均高于括苍山系。雁荡山系森林群落物种间数量分布相对均匀,优势物种优势度低,而括苍山系森林群落木荷生长茂盛,郁闭度大,林地凋落物较多,竞争胁迫导致其他物种数较少,因此括苍山系森林群落Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数较低。表明括苍山系森林群落木荷优势明显,导致其多样性明显低于雁荡山系。
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雁荡山系和括苍山系森林群落总个体径级结构均呈倒“J”型分布,江西大岗山低海拔常绿阔叶林[32]、鼎湖山南亚热带常绿阔叶林[33]等的研究也有类似的结果。群落个体集中在小径级(1 cm≤DBH≤5 cm),表明幼树储备丰富,自然更新良好,整体呈现稳定生长状态。雁荡山系森林群落的樟树和檵木各径级的个体数均高于括苍山系,表明樟树和檵木更适合生长在低海拔的雁荡山系森林群落。与雁荡山系相比,青冈栎在括苍山系森林群落小径级个体较多,可能由于括苍山系森林群落郁闭度较高,林下光照弱,而青冈栎为阳性树种,幼苗更新生长受到抑制,大径级的植株较少。2类山系森林群落多数物种个体径级结构呈倒“J”型分布,表明这些物种在2类山系森林群落均有良好的更新能力,这与天童山常绿阔叶林[34]的云山青冈Cyclobalanopsis nubium、栲树等优势物种的径级结构相似,表明主要优势物种更新能力强是亚热带常绿阔叶林的特点。木荷的径级分布呈偏正态分布,以中小径级个体为主,充足的幼苗是其种群稳定生长,处于优势地位的原因。由于亚热带常绿阔叶林区域水热光照条件好,木荷等林冠层高大的乔木可以合理利用光照水分,中龄期的个体处于快速生长期,竞争力强,因此个体数较多。而木荷等主要乔木均是阳性树种,冠幅较大造成郁闭度增大,林冠层对光资源截留导致林下的幼苗不易接受充足的阳光和水分,且还要与林下耐阴草本等共同竞争水分、土壤及营养物质,从而影响存活率,致使幼龄期个体数少,使林冠层径级呈偏正态分布[35]。
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环境因子对植物群落的物种组成、结构和多样性等具有重要影响[36−37]。冗余分析结果显示:全氮增加对2类山系森林群落Shannon-Wiener指数具有抑制作用。SUDING等[38]发现:在氮限制的地区增加氮素会缓解种间竞争,使群落的物种多样性增加。而在氮素水平高的区域,氮素增加可能会加剧种间竞争,导致物种多样性的减少[39]。全氮增加降低了括苍山森林群落的Pielou 均匀度指数,但是增加了雁荡山系森林群落的Pielou均匀度指数,这可能与雁荡山系的植株密度较少有关,整体种间竞争水平较低,全氮的增加促进了多数物种植株的生长,从而提高了Pielou均匀度指数。岩石裸露率与括苍山系森林群落Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数均呈正相关,这可能与光照有关,括苍山系的裸露岩石区域并没有高大乔木生长,容易形成林窗,导致岩石裸露区域物种和植株数均有显著增加。但是在雁荡山系森林群落,岩石裸露率则与Shannon-Wiener指数呈负相关。雁荡山系森林群落植株密度较少,岩石裸露率高的群落植株密度可能更为稀少,导致多样性指数下降。土壤pH决定了植株生存的适宜度[40−41]。土壤pH与2类山系森林群落Pielou 均匀度指数呈正相关。2类森林群落的土壤pH均值为5.6,土壤性质偏酸性,过低的pH会影响土壤微生物活动,进而影响植物多样性, pH的增加对物种生长起到促进作用,进而增加物种多样性。李其斌等[8]发现长白山土壤 pH与 Pielou 均匀度指数显著负相关,这与该区域土壤pH较高有关,pH增加反而抑制了物种多样性。土壤全碳含量越高,Pielou 均匀度指数越低,这与云顶山有机质与Pielou 均匀度指数呈负相关的结果一致[42]。土壤电导率对2类山系森林群落的Pielou 均匀度指数和Shannon-Wiener指数也存在影响。土壤电导率越低表明土壤中可溶性盐离子含量越低,导致植物吸收的养分越少,进而抑制种子萌发和幼苗生长。
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综上所述,雁荡山系和括苍山系森林群落具有相似优势物种,括苍山系森林群落优势物种优势度明显高于雁荡山系。雁荡山系森林群落的Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指显著高于括苍山系。2类山系森林群落总个体径级结构呈倒“J”型分布。全氮、岩石裸露率、pH、土壤全碳和土壤电导率是影响2类森林群落物种多样性的主要土壤因子。2类山系森林群落的主要差异是括苍山系森林群落的木荷重要值明显高于雁荡山系。
Analysis of the structure and species composition of the forest communities in Yandang and Kuocang Mountains in Taizhou, Zhejiang Province, China
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摘要:
目的 以台州地区雁荡山系和括苍山系森林群落为研究对象,研究2类山系森林群落结构和物种组成差异及其成因,为了解台州地区常绿阔叶林变化提供技术支撑。 方法 基于雁荡山系11个和括苍山系15个20 m×20 m森林群落样地调查结果,结合冗余分析(RDA)等方法,分析样地物种组成、径级结构及其与环境因子的关系。 结果 雁荡山系森林群落共记录乔木67种,隶属31科46属,括苍山系森林群落共记录乔木89种,隶属38科62属。2类山系森林群落重要值≥1%的共有物种有木荷Schima superba、枫香Liquidambar formosana、樟树Cinnamomum camphora、杉木Cunninghamia lanceolata、檵木Loropetalum chinense、窄基红褐柃Eurya rubiginosa、青冈栎Quercus glauca、苦槠Castanopsis sclerophylla、水团花Adina pilulifera、隔药柃Eurya muricata和白花龙Styrax faberi。括苍山系森林群落中木荷重要值为27.37%,比雁荡山系高16.80%。雁荡山系森林群落Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数均显著高于括苍山系(P<0.05)。2类山系森林群落物种总个体径级结构呈倒“J”型。全氮、岩石裸露率、pH、土壤全碳和土壤电导率是影响2类山系群落多样性指数的主要因素。 结论 2类山系森林群落具有相似优势物种,雁荡山系森林群落的Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数显著高于括苍山系。2类山系森林群落的主要差异是括苍山系森林群落的木荷重要值明显高于雁荡山系。图3表3参42 Abstract:Objective Taking the forest communities of Yandang and Kuocang Mountains in Taizhou as the research objects, this study focuses on the differences of forest community structure and species composition of 2 mountain systems and their causes, which provides technical support for understanding the changes of evergreen broad-leaved forests in Taizhou. Method Based on the survey of 11 plots in Yandang Mountain and 15 plots in Kuocang Mountain (20 m×20 m), species composition, diameter structure and their relationships with the environmental factors were analyzed using methods such as Redundancy Analysis (RDA). Result Forest communities of Yandang Mountain recorded 67 species of trees, belonging to 31 families and 46 genera while those of Kuocang Mountain recorded 89 species of trees, belonging to 38 families and 62 genera. Species having important values ≥1% in the forest communities of Yandang and Kuocang Mountains were Schima superba, Liquidambar formosana, Cinnamomum camphora, Cunninghamia lanceolata, Loropetalum chinense, Eurya rubiginosa, Cyclobalanopsis glauca, Castanopsis sclerophylla, Adina pilulifera, Eurya muricata, Styrax faberi. The important value of Schima superba in the forest communities of Kuocang Mountain was 27.37%, which was 16.80% higher than that in Yandang Mountain. Shannon-Wiener index and Pielou evenness index of the forest communities of Yandang Mountain were significantly higher than those of Kuocang Mountain (P<0.05). The total individual diameter distribution of species in 2 forest communities showed inverted “J” shapes. Total nitrogen, rock exposure rate, pH, soil total carbon and electrical conductivity were the main factors affecting the diversity indexes of forest communities of 2 mountains. Conclusion Shannon-Wiener index and Pielou evenness index of Yandang Mountain forest community were significantly higher than those of Kuocang Mountain forest communities. The main difference between 2 mountain forest communities is that the important value of Schima superba in Kuocang Mountain forest community is significantly higher than that in Yandang Mountain. [Ch, 3 fig. 3 tab. 42 ref.] -
全球气候变化是人类目前面临的最为严峻的挑战,威胁着人类的生存和发展。自工业化时期以来,由于人口大幅增加和经济快速增长,造成了大量人为温室气体排放,成为全球气候变暖的主要诱因。世界气象组织(WMO)最新数据显示,2020年大气二氧化碳(CO2)质量分数高达410 mg·kg−1,比工业革命前增长60%。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第6次评估报告指出:从未来20 a的平均气温变化来看,全球升温预计将达1.5 ℃。目前,应对气候变化已成为全球共识,减少温室气体排放是缓解全球气候变暖的有效途径[1]。在此背景下,中国政府在2020年第75届联合国大会上向世界承诺,力争于2030年前实现CO2排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。碳达峰碳中和(“双碳”)是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,碳达峰碳中和目标纳入中国生态文明建设整体布局,上升为国家战略。种植业是实现碳达峰碳中和目标的重要领域之一。与其他行业不同,种植业既是重要的温室气体排放源,又有着巨大的固碳增汇潜力,推进种植业领域减排增汇将在实现碳达峰碳中和目标进程中发挥举足轻重的作用[2−3]。本研究针对种植业碳达峰碳中和目标的实现途径进行梳理总结,并提出进一步的见解,从而为种植业助力国家实现碳达峰碳中和目标提供理论支撑和科学建议。
1. 种植业碳源、碳汇特征
种植业生态系统不仅是碳源同时也是碳汇。一方面,种植业生产活动会导致包括CO2、氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)在内的温室气体排放,这部分温室气体约占全球碳排放总量的25%[4−5]。另一方面,种植业中的农田、森林和草地等生态系统通过光合作用进行生物固碳,每年固碳量能抵消全球30%的人为碳排放量[6−7]。可见种植业减排增汇是应对全球气候变暖,实现碳达峰碳中和目标不可或缺的重要组成部分。
1.1 种植业是重要的温室气体排放源
种植业是非二氧化碳温室气体(N2O和CH4)的主要排放源,在100 a时间尺度上,N2O和CH4的全球增温潜势分别是CO2的298和34倍[8]。全球人为温室气体排放量在过去几十年显著增加,其中种植业N2O排放占全球人为N2O排放总量的60%以上[9],种植业CH4排放贡献了全球人为CH4排放量的10%左右[10]。
N2O是硝化和反硝化作用的主要产物。硝化作用是指还原态氮[铵离子(NH4 +)、氨气(NH3)和有机氮(RNH2)]在微生物作用下变为氧化态氮[硝酸根(NO3 −)和亚硝酸根(NO2 −)]的过程。N2O是还原态氮在硝化微生物作用下被氧化为氧化态氮过程中产生的副产物。通常情况下,反硝化作用是指在厌氧条件下,NO3 −或NO2 −被硝化微生物还原为一氧化氮(NO)和N2O,然后进一步被还原为氮气(N2)的过程。反硝化过程是将自然界的活性氮转变为惰性氮的过程,因此反硝化过程对维持大气氮素平衡具有很重要的意义。农田土壤是最大的N2O排放源。过量施用氮肥造成土壤N2O排放增加,是导致大气N2O质量分数上升的主要因素。由于过量施用氮肥导致的土壤N2O排放量约为3.3 Tg·a−1,占全球人为N2O排放总量的65%[8]。同时,土壤N2O排放受土壤水分状况的影响,淹水稻田在中期烤田期会强烈刺激N2O的排放。近年来,随着全球水资源短缺以及节水灌溉措施的快速发展,节水灌溉稻田成为农业N2O新的排放源[11−12]。此外,农作物秸秆不完全焚烧也会产生N2O,但数量极少。
CH4主要在厌氧环境条件下产生,它的种植业排放源主要包括:一是长期处于淹水条件下的稻田,土壤中的产甲烷菌利用有机物料(如根系分泌物、动植物残体以及有机肥等)产生CH4,进而排放到大气中[13−14]。稻田CH4排放量受到土壤水肥管理措施以及土壤有机质的影响。在一定范围内,稻田淹水高度越大,土壤中有机质越多,CH4排放量越大。二是作物秸秆不完全焚烧也会产生CH4。
除了上述直接排放,种植业生产过程中还会有大量的间接碳排放。农作物种植过程中使用的农机、农药、化肥和农膜等农业投入品在制造过程中也会排放大量温室气体[15−16]。有研究报道:农用柴油、农药、化肥和农膜等农业生产资料引起的间接排放占中国农业温室气体排放总量的34%[17]。根据《中国农村统计年鉴》,1990年以来,中国农用柴油、农药、化肥和农膜等的投入量分别上升了115%、131%、137%和440%,由此导致农业间接温室气体排放量以年均2%的速度增长[18]。
1.2 种植业具有巨大的碳汇潜力
种植业碳汇主要指农田土壤碳汇。土壤碳库是地球陆地生态系统中最大的碳库,其碳储量约为陆地植被碳库或大气碳库的2~4倍[19]。土壤具体是如何固碳的呢?土壤固定的碳最初都来源于大气。首先,植物通过光合作用将大气中CO2转化为有机物质,然后有机物质内的碳通过根系分泌物、死亡的根系以及枝叶凋落物进入土壤,并在土壤微生物的作用下,转化为土壤有机质储存于土壤中,形成土壤碳库。简单来说,土壤可以通过植物来吸收、转化、储存大气中的CO2。《第二次气候变化国家评估报告》指出:中国土壤碳库碳储量约为103 Pg。土壤碳库的微弱变化都有可能引起大气CO2浓度的巨大变化,从而影响全球气候变化。目前,中国农业发展水平较低,农田土壤固碳增汇潜力巨大。中国总耕地面积大约为1.3 亿hm2,土壤碳库尤其是主要农业区表层土壤有机碳质量分数较低。根据《2019年全国耕地质量等级情况公报》,全国耕地质量平均等级为4.76等,中低等级耕地占2/3以上,耕作层变浅、土壤退化以及耕地质量普遍较低是中国农业耕地的现状。全国耕地平均有机碳质量分数低于世界平均值30%以上,低于欧美等发达国家和地区50%以上[20]。美国著名土壤学家LAL[21]研究发现:美国土壤每年固碳潜力为7.5~20.8 Gg,中国农田土壤固碳潜力为22.0~37.0 Tg。在所有的碳中和负碳技术中,土壤固碳被公认为是成本最低、最具有潜力、最易实现和操作的,能有效冲抵能源、交通、工业等领域的碳排放。因此,只要技术合理,农田土壤固碳增汇潜力巨大,是实现中国碳达峰碳中和目标的重要支撑。
2. 种植业减排增汇途径
2.1 种植业减排途径与措施
2.1.1 农田土壤N2O减排
农田土壤N2O减排可采用减少氮肥施用、优化施肥模式、使用新型肥料(如全元生物有机肥、生物质炭基肥)和抑制剂(如缓控释肥、硝化抑制剂)、提高水肥耦合等措施,在增加作物产量的同时,有效减少N2O排放,提高氮肥利用效率,降低肥料投入成本,实现增产与减排协同。李玥等[22]指出:合理施氮是农田土壤N2O减排的关键,并提出“4R”的施肥理念,即正确的施肥量、正确的肥料类型与配比、正确的施肥时间和正确的施肥方法。尽管有机肥施用存在增加土壤N2O排放的风险[23],但在合理施氮情况下利用有机肥部分替代化学氮肥既可以提高土壤肥力,改善土壤性状,又可以通过减少土壤氮底物有效性而降低农田土壤N2O排放[24−25]。生物质炭基肥是将生物质炭与氮磷钾肥按照特定比例混合后造粒包膜制成,可以替代普通化肥施用,同时增施了有机质。大田试验研究表明:生物质炭基肥替代化学肥料可有效减少农田N2O排放17%~64%[26],部分试验结果还显示可减少稻田CH4排放[27−28]。硝化抑制剂可以通过降低硝化速率实现农田土壤N2O减排。目前市面上常见的硝化抑制剂有3,4-二甲基磷酸盐(DMPP)、双氰胺(DCD)和四氮本啶(nitrapyin)等。施用硝化抑制剂可降低38%的农田土壤N2O排放,但不同地区土壤和硝化抑制剂种类的减排效果存在显著差异[29]。研究表明:施用硝化抑制剂可分别降低旱作农田和稻田N2O排放46%和32%[30−31]。为了农田N2O减排,在考虑肥料施用的同时也要关注土壤水分状况,不同水分条件对土壤N2O排放影响较大。李金秋等[32]通过田间试验发现:施肥和水分管理均显著影响双季稻田N2O排放,常规灌溉和尿素施用增加稻田N2O排放,而常规灌溉管理和有机肥配施化肥模式,既能保证水稻产量,又能实现减氮和减排效果,是当地值得参考的水肥管理模式。因此,今后的农田N2O减排也要综合考虑多方面因素,制定和开展减排措施。
2.1.2 稻田CH4减排
稻田CH4减排可采用中期排水烤田、控制灌溉以及湿润灌溉等节水灌溉水分管理措施来实现[33−35]。节水灌溉在减少稻田CH4排放的同时,可能会刺激土壤N2O排放。作物秸秆还田和有机肥施用可减少土壤N2O排放,但外源有机物质的添加会加剧CH4排放。因此,只有将优化施肥模式与节水灌溉措施相结合,才有可能减少稻田综合温室气体排放。就水旱轮作农田生态系统而言,如水稻Oryza sativa-小麦Triticum aestivum轮作、水稻-油菜Brassica napus轮作,可采取在旱作生长季施用有机肥或秸秆还田,既可以提高土壤碳库储量,又可以避免有机物质的添加造成的稻田CH4排放[36]。有研究表明:施用CH4抑制剂、生物质炭或生物质炭基肥等新型肥料,可作为降低稻田CH4排放的有效手段,是种植业固碳减排协同技术的发展新方向[37−38]。同时,还可利用先进的作物遗传育种手段,选育推广高产、优质、低碳水稻品种,降低水稻单产CH4排放强度。
2.1.3 种植业间接碳排放减排
针对种植业生产造成的间接碳排放,实施化石能源消耗减量措施,主要包括对种植业生产中机械设备进行更新改造,加快老旧农机报废更新力度,推广先进适用的低碳节能农机装备,推广新能源技术,优化农机装备结构,加快绿色、智能、复式、高效农机化技术装备普及应用,降低化石能源消耗和CO2排放[39−40]。以粮食和重要农产品生产所需农机为重点,推进节能减排。实施更为严格的农机排放标准,减少废气排放。因地制宜发展复式、高效农机装备和电动农机装备,培育壮大新型农机服务组织,提供高效便捷的农机作业服务,减少种子、化肥、农药、水资源用量,提升作业效率,降低能源消耗。加快侧深施肥、精准施药、节水灌溉、高性能免耕播种等机械装备推广应用,大力示范推广节种、节水、节能、节肥、节药的农机化技术。实施农机报废更新补贴政策,加大能耗高、排放高、损失大、安全性能低的老旧农机淘汰力度。
2.2 种植业固碳增汇途径与措施
2.2.1 有机肥施用和秸秆还田
一方面,施用有机肥可以促进作物根系发育,在微生物的作用下能固定更多的CO2,且土壤团聚体稳定性显著增强,可以减少土壤中碳的损失。另一方面,有机肥施用可以提高土壤有机质质量分数。土壤有机质既有易被微生物利用的不稳定态,又包括与土壤健康密切相关的稳定态的可以长期储存碳的腐殖质。有机肥的类型、用量、配施等都会影响土壤固碳效果[41]。研究表明:长期施用有机肥可显著提高双季稻田碳汇效应与经济效益,绿肥紫云英Astragalus sinicus与猪粪和秸秆配施,稻田生态系统碳汇效益与经济效益较单施绿肥紫云英优势更明显。有机肥和无机肥配施可以增加土壤有机碳的积累。有机农业生态系统土壤有机碳比常规生态系统高20%,在前15 a土壤碳存储速率最高。秸秆还田是通过秸秆粉碎抛撒、机械还田,配套应用调氮促腐技术,将碳保留在土壤中,增加土壤有机质,减少化肥施用量,具有减肥增产、固碳、降污多重效果[42]。
2.2.2 大力推广保护性耕作
保护性耕作是对农田采用少耕、免耕或地表微型改造,结合覆盖、轮作、农药病虫害防除等措施,确保耕地可持续利用的综合性土壤管理技术体系。保护性耕作可以减少对土壤的扰动,降低土壤侵蚀,促进蓄水保墒,提高表层土壤有机碳质量分数,增强土壤固碳增汇能力[43]。相比自然植被,农业种植导致土壤有机碳显著降低,农田表层土壤的有机碳储量较草地和林地土壤分别降低45%和52%,这是由于农业耕作显著加速了不稳定颗粒有机质的周转,减少了稳定有机碳组分的形成,从而导致土壤有机碳库储量明显下降[44]。另外,土壤翻耕会破坏土壤团聚体结构、加速有机质分解,风和水的侵蚀增强,导致暴露和侵蚀的土壤中的碳以温室气体的形式排放到大气中。犁耕的碳排放量是免耕的14倍,即使采用保护性耕作机具,碳损失量也达到免耕的4倍[45]。因此,从常规深耕转向少耕或免耕可改善土壤结构、减少碳排放,增加土壤有机碳储量。在秸秆还田的基础上,免耕可显著提高表层土壤有机碳质量分数。
2.2.3 种植业废弃物热解炭化还田
中国种植业废弃物资源化利用仍处于起步阶段,农作物秸秆资源化利用是种植业废弃物资源化工作的重大挑战。目前,中国种植业废弃物常见的利用方式主要包括农作物秸秆还田和好氧堆肥还田。这些利用方式虽然可以小幅度增加土壤碳库,但是其生产或应用环节同样会造成大量温室气体排放[46]。因此,种植业废弃物的利用应基于种植业增汇和减排双重考虑。与秸秆直接还田和好氧堆肥等方式相比,废弃物热解炭化既充分保留了废弃物中的有机质和各种养分,又实现废弃物的多元、清洁和安全利用。热解炭化的主要产物生物炭质是一种富含稳定有机质和矿质养分的多组分固体炭质,具有稳定、疏松多孔且环境友好的特点[47]。利用不同性质的种植业废弃物热解炭化,可充分挖掘其养分、炭质和结构的优势,创造清洁高效、安全卫生和功能丰富的炭基产品。种植业废弃物热解炭化后还田,可以将作物光合作用固定的碳返还并长期保存于土壤,补充土壤有机碳和养分的同时能有效改善土壤结构,平衡土壤酸碱度,提升土壤缓冲性和保肥蓄水能力,为土壤固碳增汇和种植业绿色发展提供了新路径[37]。2017年,秸秆炭化还田被列入国家十大秸秆处理模式之一。2020—2021年,秸秆炭化还田入围农业农村部重大引领性技术榜单。
3. 碳标签与碳交易
实现种植业碳中和不仅需要上述传统的技术创新途径,还需要依靠新兴的经济金融手段——碳标签与碳交易。在全球绿色低碳发展的环境和经济背景下,世界农业也已进入可持续发展的低碳农业经济时代,碳标签、碳足迹和碳交易这些新兴概念应运而生。碳足迹是产品在整个生命周期内的温室气体排放总量,一般用CO2当量形式表达[48]。将碳足迹展现于产品标签之上,即碳标签。碳标签既是碳足迹的延伸也是碳足迹的载体。碳标签的主要作用是呈现产品或服务对全球变化影响的信息,把产品或服务从生产到消耗整个生命周期过程中的碳足迹在产品标签上用量化的数值标示出来。消费者可通过产品碳标签了解产品整个生命周期中的碳排放信息,引导消费者选购更加低碳绿色的产品和服务,促使企业采用各种减排措施减少碳排放,从而促进低碳社会的发展[49]。碳标签制度将自下而上地推动中国碳减排工作由强制到自愿的转变。这一新工具的产生运作必然推动中国向低碳经济发展。产品碳足迹计算是农产品碳标签制度推行的关键,作为企业应适应国际规则,积极发展低碳经济;作为消费者应培养低碳意识,养成环境友好型消费习惯;作为政府应积极扶持,助力企业产品向低碳化和标签化发展。目前应结合国家碳中和战略目标,加快推进特色农产品碳标签制度进程,促进低碳种植业的发展,助推种植业碳中和。
碳交易以可持续发展为核心,以配额交易及核证自愿减排量(CCER)交易为主要内容,充分利用市场经济对绿色发展所发挥的重要作用,不同类型企业根据自身碳排放情况对规定的碳排放配额进行配置,或用于自身发展需要,或用于市场交易,最终形成宏观和微观相结合的有重点、多层次碳排放交易格局。现阶段,中国碳交易机制具有全国交易系统与试点地区交易所相结合、行业要求与排量要求相结合、排放配额与自愿减排量相结合等特点。中国碳交易市场已有长足发展,但目前种植业碳交易特别是农田土壤碳汇交易尚处于起步阶段。在实现种植业碳中和战略目标的过程中,碳交易是不可或缺的一部分。应积极推动形成政府主导、社会参与、市场化运作的种植业碳交易体系,在保障国家粮食安全与重要农产品有效供给的同时,降低碳排放、增加碳汇,并使农民在碳排放交易中的得到更多红利,最终形成与资源环境承载力相匹配,与生产生活生态相协调的种植业低碳发展新格局。
4. 政策建议
实施种植业碳达峰碳中和要以全面推进乡村振兴、加快农业农村现代化为引领,以绿色低碳科技创新为支撑,以降低温室气体排放强度、提高农田土壤固碳增汇能力、实施农业废弃物资源化利用为抓手,全面提升农业综合生产能力,建立完善监测评估体系,完善政策保障机制,加快形成资源节约型和环境友好型的农业产业结构、生产方式和空间格局。
第一,追求种植业碳达峰碳中和战略目标必须以保障粮食安全为前提。中国是人口大国,粮食安全具有重大意义,所以必须充分认识到种植业减排增汇必须以保障国家粮食安全和重要农产品有效供给为前提,科学确定减排增汇途径,合理设定碳排放峰值。种植业领域的特殊性要求不能舍弃粮食产量去偏面追求种植业减排增汇。在稳步推进田间减排的同时,要努力挖掘种植业生产过程中节能减排的潜力,大力推广先进环保节能新农具,通过提高种植业生产环节的智能化、精准化水平,降低农业投入品的使用量,从而降低能源消耗。
第二,重点围绕农作物秸秆资源化利用,加快推进种植业废弃物热解炭化还田。全球气候变化背景下中国种植业面临耕地质量与农产品安全的巨大挑战,数十亿吨的种植业废弃物处置与资源化利用任务艰巨。在应对气候变化挑战时,应充分挖掘种植业废弃物资源,政府提供技术和资金扶持,发展以热解炭化为基础的生物质技术与产业,满足国家绿色可持续农业发展与种植业减排增汇需求。未来需要积极开发创新热解炭化装备、炭基肥料、炭基材料等技术方法,推动炭基集成技术与产业模式的大规模推广,提高种植业生产者的参与积极性,不断释放种植业助力碳中和的潜力。
第三,加快技术创新,加强创新能力保障。在国家碳达峰碳中和的战略目标背景下,需要更大力度的技术创新。支持部分基础条件好、特色鲜明的综合性高校和行业高校,先行建设一批碳达峰碳中和领域新学院、新学科和新专业,鼓励自然科学与社会科学的交叉融合研究,培养碳达峰碳中和战略复合型人才。推动高校参与或组建碳达峰碳中和相关的国家重点实验室和国家技术创新中心,引导高等学校建设一批高水平国家科研平台。鼓励高校实施碳中和交叉学科人才培养专项计划,大力支持跨学院、跨学科组建科研和人才培养团队,以大团队、大项目支撑高质量本科生和研究生多层次培养。鼓励高校加强碳达峰碳中和领域高素质师资队伍建设。加大碳达峰碳中和领域课程、教材等教学资源建设力度。同时出台针对农业碳达峰碳中和的法律法规,制定相应的技术标准,组织和建立研究机构和研究平台,投入资金和科研力量,加快技术创新,研发颠覆性技术,探索区域化的整体解决方案。
第四,充分发挥政策驱动作用,加快建设种植业碳交易市场,充分挖掘种植业减排增汇的经济价值,着力提升市场内生动力。目前,种植业碳金融市场建设缓慢,与工业行业日趋成熟的碳排放核算方法相比,低碳种植业领域仍缺乏具有权威性、一致性、可操作性的碳排放核算方法。通过构建完善种植业碳标签评估标准和种植业碳排放核算方法,强化种植业碳补贴等方式,加强对种植业碳减排的政策引导,推动数字科技在金融支持种植业碳减排领域中的创新应用。在推进种植业碳交易市场扩大的过程中,政府应做好统一碳市场的顶层设计,以防止不良竞争,保证政策的可执行性及有效性;构建种植业低碳发展政策体系,制定低碳种植业发展的正负面清单,探索种植业生态产品价值实现机制,优化、创设包括法律法规、规范标准、生态补偿、监测预警、财政税收、金融信贷等多种类型政策工具,为中国种植业低碳发展提供长效规制、约束与激励。
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表 1 雁荡山系和括苍山系森林群落样地概况
Table 1. General situation of plots in forest communities of Yandang and Kuocang Mountains
样地 森林群落 雁荡山系
1~111. 马尾松Pinus massoniana+檵木Loropetalum chinense;2. 樟树Cinnamomum camphora+枫香Liquidambar formosana;3. 窄基红褐柃Eurya rubiginosa;4. 樟树;5. 樟树;6. 木荷Schima superba;7. 枫香;8. 檵木+隔药柃Eurya muricata ;9. 木荷;10. 青冈栎Quercus glauca+枫香;11. 青冈栎 括苍山系
12~2612. 樟树;13. 檵木;14. 木荷;15. 木荷;16. 枫香;17. 木荷+苦槠 Castanopsis sclerophylla;18. 隔药柃;19. 乌桕Triadica sebifera;20. 榔榆Ulmus parvifolia ;21. 苦槠+枫香;22. 杉木Cunninghamia lanceolata+枫香;23. 杉木;24. 木荷;25. 木荷;26. 木荷+薄叶山矾 Symplocos anomala 表 2 雁荡山系和括苍山系森林群落重要值≥1%的优势物种
Table 2. Dominant species with importance value ≥1% in forest communities of Yandang and Kuocang Mountains
样地 物种 个体数/株 平均高度/m 胸高断面积/(m2·hm−2) 重要值/% 雁荡山系1~11 枫香Liquidambar formosana* 80 9.22 2.0656 13.11 木荷 Schima superba* 90 8.18 1.2252 10.53 樟树Cinnamomum camphora* 25 10.95 1.9007 8.95 杉木Cunninghamia lanceolata* 107 5.18 0.6754 8.10 马尾松 Pinus massoniana 62 6.13 1.0626 7.05 檵木 Loropetalum chinense* 134 3.51 0.1017 6.40 窄基红褐柃Eurya rubiginosa* 97 3.87 0.1205 4.99 青冈栎Quercus glauca* 26 10.68 0.7822 4.84 苦槠 Castanopsis sclerophylla* 26 7.53 0.2777 2.64 水团花 Adina pilulifera* 50 3.46 0.0601 2.46 栲树Castanopsis fargesii 31 5.91 0.1308 2.24 羊舌树Symplocos glauca 41 3.41 0.0448 1.99 赤楠Syzygium buxifolium 45 2.79 0.0177 1.93 隔药柃Eurya muricata* 44 2.56 0.0163 1.83 毛八角枫 Alangium kurzii 17 5.9 0.1807 1.60 白花龙 Styrax faberi* 26 4.08 0.0335 1.37 野桐 Mallotus tenuifolius 27 3.50 0.0259 1.31 山茶 Camellia japonica 17 5.57 0.0747 1.21 中华杜英 Elaeocarpus chinensis 16 5.92 0.0594 1.13 括苍山系12~26 木荷 Schima superba* 475 10.12 5.3722 27.37 薄叶山矾 Symplocos anomala 320 4.71 0.2163 7.43 杉木Cunninghamia lanceolata* 104 7.93 1.4826 6.18 枫香 Liquidambar formosana* 68 9.88 1.6550 5.82 窄基红褐柃Eurya rubiginosa* 253 3.15 0.0674 4.79 苦槠 Castanopsis sclerophylla* 106 6.68 0.8548 4.61 隔药柃Eurya muricata* 116 3.88 0.4328 3.28 马银花Rhododendron ovatum 140 4.48 0.0695 3.06 樟树Cinnamomum camphora* 22 11.45 1.0489 2.86 青冈栎Cyclobalanopsis glauca* 62 8.38 0.4343 2.77 水团花 Adina pilulifera* 108 3.86 0.1640 2.53 树参 Dendropanax dentiger 67 6.62 0.2697 2.31 檵木Loropetalum chinense* 89 4.89 0.1484 2.23 麂角杜鹃 Rhododendron latoucheae 92 4.33 0.0979 2.15 鼠刺 Itea chinensis 88 4.23 0.1171 2.07 白花龙 Styrax faberi* 61 4.00 0.0564 1.37 红楠Machilus thunbergii 40 4.21 0.1512 1.16 檫木 Sassafras tzumu 17 8.54 0.2380 1.02 说明:*表示该物种为2类山系森林群落共有物种。 表 3 雁荡山系和括苍山系森林群落多样性
Table 3. Diversity of forest communities in Yandang and Kuocang Mountains
研究样地 Simpson指数 Shannon-Wiener指数 Pielou均匀度指数 Margalef丰富度指数 雁荡山系森林群落 0.80±0.15 2.19±0.55 0.48±0.11 3.84±1.18 括苍山系森林群落 0.81±0.10 1.60±0.81 0.34±0.17 3.64±1.05 t −0.28 2.24 2.54 0.44 P 0.78 0.04* 0.02* 0.66 说明:数据为平均值±标准差;*表示差异显著(P<0.05)。 -
[1] 田立新, 吴初平, 杨少宗, 等. 浙江杭州午潮山亚热带常绿阔叶林群落结构和物种组成[J]. 应用生态学报, 2020, 31(6): 1909−1915. TIAN Lixin, WU Chuping, YANG Shaozong, et al. Community structure and species composition in a subtropical evergreen broad-leaved forest in Wuchaoshan, Hangzhou, Zhejiang Province, China [J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2020, 31(6): 1909−1915. [2] 吴征镒. 中国植被[M]. 北京: 科学出版社, 1980. WU Zhengyi. Chinese Vegetation [M]. Beijing: Science Press, 1980. [3] 何永涛, 曹敏, 唐勇, 等. 滇中地区常绿阔叶林树种多样性比较研究[J]. 山地学报, 2000, 18(4): 322−328. HE Yongtao, CAO Min, TANG Yong, et al. A comparative study on tree species diversity of evergreen broadleaved forest, central Yunnan [J]. Journal of Mountain Science, 2000, 18(4): 322−328. [4] 丁圣彦, 宋永昌. 常绿阔叶林植被动态研究进展[J]. 生态学报, 2004, 24(8): 1765−1775. DING Shengyan, SONG Yongchang. Research advances in vegetation dynamic of evergreen broad-leaved forest [J]. Acta Ecologica Sinica, 2004, 24(8): 1765−1775. [5] 包维楷, 刘照光, 刘朝禄. 中亚热带湿性常绿阔叶次生林自然恢复15年来群落乔木层的动态变化[J]. 植物生态学报, 2000, 24(6): 702−709. BAO Weikai, LIU Zhaoguang, LIU Zhaolu. Fifteen-year changes of tree layer in secondary Castanopsis-Schima humid evergreen broad-leaved forest in central subtropics of western China [J]. Acta Phytoecologica Sinica, 2000, 24(6): 702−709. [6] 姚兰, 艾训儒, 易咏梅, 等. 鄂西南亚热带常绿落叶阔叶混交林优势种群的结构与动态特征[J]. 林业科学, 2017, 53(2): 10−18. YAO Lan, AI Xunru, YI Yongmei, et al. Structure and dynamics of dominant populations in the mixed forest of subtropical evergreen and deciduous broad-leaved tree species in the southwest of Hubei Province [J]. Scientia Silvae Sinicae, 2017, 53(2): 10−18. [7] 盘远方, 梁志慧, 李嘉宝, 等. 桂林岩溶石山常绿落叶阔叶混交林群落结构与物种多样性[J]. 生态学报, 2021, 41(6): 2451−2459. PAN Yuanfang, LIANG Zhihui, LI Jiabao, et al. Community structure and species diversity of evergreen deciduous broad-leaved mixed forest in Karst hills of Guilin [J]. Acta Ecologica Sinica, 2021, 41(6): 2451−2459. [8] 李其斌, 张春雨, 赵秀海. 长白山不同演替阶段针阔混交林群落物种多样性及其影响因子[J]. 生态学报, 2022, 42(17): 7147−7155. LI Qibin, ZHANG Chunyu, ZHAO Xiuhai. Species diversity and influencing factors of coniferous and broad-leaved mixed forest communities in different successional stages of Changbai Mountain [J]. Acta Ecologica Sinica, 2022, 42(17): 7147−7155. [9] BOULANGEAT I, GRAVEL D, THUILLER W. Accounting for dispersal and biotic interactions to disentangle the drivers of species distributions and their abundances [J]. Ecology Letters, 2012, 15(6): 584−593. [10] 刘菊莲, 韦博良, 吴雁南, 等. 浙江九龙山常绿阔叶林不同物种的径级结构及空间关联[J]. 浙江农林大学学报, 2023, 40(3): 598−607. LIU Julian, WEI Boliang, WU Yannan, et al. Size structure and spatial association of different species of an evergreen broad-leaved forest in Jiulong Mountain, Zhejiang Province [J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2023, 40(3): 598−607. [11] 张志祥, 刘鹏, 刘春生, 等. 浙江九龙山南方铁杉(Tsuga tchekiangensis)群落结构及优势种群更新类型[J]. 生态学报, 2008, 28(9): 4547−4558. ZHANG Zhixiang, LIU Peng, LIU Chunsheng, et al. The structure characteristics and dominant population regeneration types of Tsuga tchekiangensis communities in the Jiulongshan National Natural Reserve of Zhejiang Province [J]. Acta Ecologica Sinica, 2008, 28(9): 4547−4558. [12] 姚俊宇, 齐锦秋, 张柳桦, 等. 人为干扰对碧峰峡山矾次生林群落物种多样性和土壤理化性质的影响[J]. 生态学杂志, 2018, 37(10): 2942−2950. YAO Junyu, QI Jinqiu, ZHANG Liuhua, et al. Effects of anthropogenic disturbance on species diversity and soil physicochemical properties of Symplocos sumuntia secondary forest in Bifengxia [J]. Chinese Journal of Ecology, 2018, 37(10): 2942−2950. [13] 王媚臻, 毕浩杰, 金锁, 等. 林分密度对云顶山柏木人工林林下物种多样性和土壤理化性质的影响[J]. 生态学报, 2019, 39(3): 981−988. WANG Meizhen, BI Haojie, JIN Suo, et al. Effects of stand density on understory species diversity and soil physicochemical properties of a Cupressus funebris plantation in Yunding Mountain [J]. Acta Ecologica Sinica, 2019, 39(3): 981−988. [14] 童跃伟, 屈利利, 符庆响, 等. 大别山南坡森林植物群落物种多样性及其与海拔因子的关系[J]. 生态学报, 2024, 44(12): 1−11. TONG Yuewei, QU Lili, FU Qingxiang, et al. Species diversity of forest plant communities on the southern slope of the Dabie Mountain and its relationship with altitude factors [J]. Acta Ecologica Sinica, 2024, 44(12): 1−11. [15] 温佩颖, 金光泽. 地形对阔叶红松林物种多样性的影响[J]. 生态学报, 2019, 39(3): 945−956. WEN Peiying, JIN Guangze. Effects of topography on species diversity in a typical mixed broadleaved-Korean pine forest [J]. Acta Ecologica Sinica, 2019, 39(3): 945−956. [16] WEIGEL R, GILLES J, KLISZ M, et al. Forest understory vegetation is more related to soil than to climate towards the cold distribution margin of European beech [J]. Journal of Vegetation Science, 2019, 30(4): 746−755. [17] 龚艳宾, 郭建斌, 赵秀梅, 等. 吉林蛟河天然阔叶红松林草本植物多样性及其与土壤因子的关系[J]. 浙江农林大学学报, 2016, 33(4): 620−628. GONG Yanbin, GUO Jianbin, ZHAO Xiumei, et al. Herbaceous species diversity as related to soil factors in a Korean pine broadleaved forest of Jiaohe, Jilin, Province [J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2016, 33(4): 620−628. [18] YAMAMOTO N, YOKOYAMA J, KAWATA M. Relative resource abundance explains butterfly biodiversity in island communities [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2007, 104(25): 10524−10529. [19] 朱夏夏, 张华, 朱岩, 等. 老秃顶子石河冰缘地貌森林群落物种多样性及其影响因素[J]. 植物科学学报, 2016, 34(1): 67−77. ZHU Xiaxia, ZHANG Hua, ZHU Yan, et al. Forest community species diversity and the influencing factors in the rock stream periglacial landforms of Mt. Laotudingzi [J]. Plant Science Journal, 2016, 34(1): 67−77. [20] 张荣, 李婷婷, 金锁, 等. 人为干扰对蒙顶山木荷次生林物种多样性及土壤理化性质的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(5): 867−875. ZHANG Rong, LI Tingting, JIN Suo, et al. Effects of human disturbance on species diversity and soil physiochemical properties of Schima superba community in Mengding Mountain [J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2020, 37(5): 867−875. [21] 南国卫, 王静慧, 秦淑莹, 等. 不同恢复年限刺槐林林下草本层的物种多样性[J]. 浙江农林大学学报, 2024, 41 (5): 986−993. NAN Guowei, WANG Jinghui, QIN Shuying, et al. Diversity characteristics of herbaceous species under Robinia pseudoacacia forest in different years [J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2024, 41 (5): 986−993. [22] 方精云, 王襄平, 沈泽昊, 等. 植物群落清查的主要内容、方法和技术规范[J]. 生物多样性, 2009, 17(6): 533−548. FANG Jingyun, WANG Xiangping, SHEN Zehao, et al. Methods and protocols for plant community inventory [J]. Biodiversity Science, 2009, 17(6): 533−548. [23] 侯红亚, 王立海. 小兴安岭阔叶红松林物种组成及主要种群的空间分布格局[J]. 应用生态学报, 2013, 24(11): 3043−3049. HOU Hongya, WANG Lihai. Species composition and main populations spatial distribution pattern in Korean pine broadleaved forest in Xiaoxing’an Mountain of Northeast China [J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2013, 24(11): 3043−3049. [24] MICHEA E, DASMANN F. Conservation biology: the science of scarcity and diversity [J]. Trends in Ecology and Evolution, 1987, 2: 169−170. [25] KANG Di, GUO Yaoxin, REN Chengjie, et al. Population structure and spatial pattern of main tree species in secondary Betual platyphylla forest in Ziwuling Mountain, China [J/OL]. Scientific Reports, 2014, 4 : 6873[2024-06-27]. DOI: 10.1038/srep06873. [26] 任学敏, 杨改河, 王得祥, 等. 环境因子对巴山冷杉-糙皮桦混交林物种分布及多样性的影响[J]. 生态学报, 2012, 32(2): 605−613. REN Xuemin, YANG Gaihe, WANG Dexiang, et al. Effects of environmental factors on species distribution and diversity in an Abies fargesii-Betula utilis mixed forest. [J]. Acta Ecologica Sinica, 2012, 32(2): 605−613. [27] FEEST A, ALDRED T, JEDAMZIK K. Biodiversity quality: a paradigm for biodiversity [J]. Nature Precedings, 2009, 10(6): 1077−1082. [28] GAMFELDT L, SNӒLL T, BAGCHI R, et al. Higher levels of multiple ecosystem services are found in forests with more tree species [J/OL]. Nature Communications, 2013, 4 (1): 1340[2024-06-27]. DOI: 10.1038/ncomms2328. [29] 于世勇, 张信杰, 刘波, 等. 我国寒温带典型森林群落特征及生物多样性研究[J]. 温带林业研究, 2023, 6(1): 1−6. YU Shiyong, ZHANG Xinjie, LIU Bo, et al. Research on the characteristics and biodiversity of typical cold-temperate forest communities in China [J]. Journal of Temperate Forestry Research, 2023, 6(1): 1−6. [30] 叶铎, 董瑞瑞, 米湘成, 等. 古田山常绿阔叶林萌生特征及其与群落物种多样性的关系[J]. 生物多样性, 2017, 25(4): 393−400. YE Duo, DONG Ruirui, MI Xiangcheng, et al. Characteristics and effects of sprouting on species diversity in a subtropical evergreen broad-leaved forest in Gutianshan, East China [J]. Biodiversity Science, 2017, 25(4): 393−400. [31] 邹朋峻, 关庆伟, 袁在翔, 等. 紫金山南麓枫香种群结构与动态特征[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2023, 47(3): 157−163. ZOU Pengjun, GUAN Qingwei, YUAN Zaixiang, et al. The population structure and dynamics of Liquidambar formosana on the southeast foothill of Zijin Mountain, Nanjing City [J]. Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2023, 47(3): 157−163. [32] 宋庆丰, 王兵, 牛香, 等. 江西大岗山低海拔常绿阔叶林物种组成与群落结构特征[J]. 生态学杂志, 2020, 39(2): 384−393. SONG Qingfeng, WANG Bing, NIU Xiang, et al. The characteristic of species composition and community structure of low-altitude evergreen broad-leaved forest in Dagang Mountain, Jiangxi Province [J]. Chinese Journal of Ecology, 2020, 39(2): 384−393. [33] 叶万辉, 曹洪麟, 黄忠良, 等. 鼎湖山南亚热带常绿阔叶林20公顷样地群落特征研究[J]. 植物生态学报, 2008, 32(2): 274−286. YE Wanhui, CAO Honglin, HUANG Zhongliang, et al. Community structure of a 20 hm2 lower subtropical evergreen broadleaved forest plot in Dinghushan, China [J]. Chinese Journal of Plant Ecology, 2008, 32(2): 274−286. [34] 达良俊, 杨永川, 宋永昌. 浙江天童国家森林公园常绿阔叶林主要组成种的种群结构及更新类型[J]. 植物生态学报, 2004, 28(3): 376−384. DA Liangjun, YANG Yongchuan, SONG Yongchang. Population structure and regeneration types of dominant species in an evergreen broadleaved forest in Tiantong National Forest Park, Zhejiang Province, Eastern China [J]. Acta Phytoecologica Sinica, 2004, 28(3): 376−384. [35] 王云泉, 田磊, 仲磊, 等. 东白山自然保护区木荷-马尾松群落结构及物种多样性分析[J]. 浙江大学学报(理学版), 2015, 42(1): 38−46. WANG Yunquan, TIAN Lei, ZHONG Lei, et al. Community structure and species diversity of Schima superba-Pinus massoniana communities in Dongbaishan Nature Reserve [J]. Journal of Zhejiang University (Science Edition), 2015, 42(1): 38−46. [36] 韩铭, 李华, 蔡体久. 黑龙江太平沟国家级自然保护区森林群落植物多样性特征[J]. 森林工程, 2023, 39(5): 40−47. HAN Ming, LI Hua, CAI Tijiu. Plant diversity of forest community in Taipinggou National Nature Reserve, Heilongjiang Province [J]. Forest Engineering, 2023, 39(5): 40−47. [37] 李善家, 王兴敏, 刘海峰, 等. 河西走廊荒漠植物多样性及其对环境因子的响应[J]. 生态环境学报, 2023, 32(3): 429−438. LI Shanjia, WANG Xingmin, LIU Haifeng, et al. Diversity of desert plants in Hexi Corridor and its response to environmental factors [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2023, 32(3): 429−438. [38] SUDING K N, GROSS K L, HOUSEMAN G R. Alternative states and positive feedbacks in restoration ecology [J]. Trends in Ecology & Evolution, 2004, 19(1): 46−53. [39] VITOUSEK P M, HOWARTH R W. Nitrogen limitation on land and in the sea: how can it occur? [J]. Biogeochemistry, 1991, 13: 87−115. [40] 陈晓熹, 杨新东, 曾献兴, 等. 环境因子对青云山自然保护区森林群落物种分布的影响[J]. 生态学杂志, 2019, 38(12): 3642−3650. CHEN Xiaoxi, YANG Xindong, ZENG Xianxing, et al. Influences of environmental factors on species distribution in forest community in Wengyuan Qingyunshan Nature Reserve, Guangdong [J]. Chinese Journal of Ecology, 2019, 38(12): 3642−3650. [41] 姜小蕾, 孙振元, 郝青, 等. 崂山次生林群落β多样性格局及其组分的驱动因素[J]. 生态学杂志, 2020, 39(10): 3211−3220. JIANG Xiaolei, SUN Zhenyuan, HAO Qing, et al. Interpretation of environmental factors affecting beta diversity and its components of secondary forest in Lao Mountain [J]. Chinese Journal of Ecology, 2020, 39(10): 3211−3220. [42] 李婷婷, 唐永彬, 周润惠, 等. 云顶山不同人工林林下植物多样性及其与土壤理化性质的关系[J]. 生态学报, 2021, 41(3): 1168−1177. LI Tingting, TANG Yongbin, ZHOU Runhui, et al. Understory plant diversity and its relationship with soil physicochemical properties in different plantations in Yunding Mountain [J]. Acta Ecologica Sinica, 2021, 41(3): 1168−1177. 期刊类型引用(5)
1. 杨聪,李燕琼. 四川省水稻碳排放量测算及减排对策. 农村经济与科技. 2024(13): 12-15 . 百度学术
2. 黄炜,张虹影,肖相泽,林朗,王诚. 当前农产品碳标识实施困境及推广路径探讨. 浙江农林大学学报. 2024(05): 909-918 . 本站查看
3. 李文寒,柳飞扬,张梦,顾蕾,周国模. 浙江省种植业碳排放时空演变规律及驱动因素分析. 浙江农林大学学报. 2024(05): 898-908 . 本站查看
4. 谈昕,汪祥忠,陈颖,吴萱,罗京,张琴,李艳宾,盛烨泉. 低共熔溶剂分离木质纤维组分的研究进展. 应用化工. 2024(10): 2468-2471 . 百度学术
5. 林旭,漆雁斌,谢纬. 四川种植业绿色发展趋势与影响因素. 中国农业气象. 2024(11): 1265-1275 . 百度学术
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