极端干旱对西南常绿阔叶林乔木优势种群更新的影响

Extreme drought events will greatly influence the forest ecological system community structure and process, and the result of the change may be significantly different with the trend effects, in which the occurrence time and intensity is the two key factors. We will set up different occurrence time (at the early, middle and late stage of growing season) and intensity (100, 200 and 500 years of droughts) and adopt the throughfall exclusion material, stem flow drainage and artificial channel controling water into the plot to study the impact of extreme drought on seeds germination, seedlings growth, understorey structure and soil physicochemical properties of the evergreen broad-leaved forest in SW China. Meanwhile, through intergrating simulation experiment in pots and the seedlings survey under severe drought in spring 2010 in this region, this project will help us to understand the ecological effect of extreme weather events, and may provide further forecast basis for the impact of extreme drought on the succession dynamics of subtropical evergreen broad-leaved forest.

极端干旱事件的发生将极大地改变森林群落结构和生态系统过程，并可能与趋势性降雨减少的效应截然不同，而发生时间和强度是影响其效应的关键因素。本研究通过设置不同发生时间（生长季节早期、中期、末期）和强度（100年、200年和500年一遇）的极端干旱，采用穿透雨隔离材料、树干茎流引流及布设人工沟渠控制水分进入样地模拟极端干旱，研究极端干旱事件对西南常绿阔叶林优势种种子萌发、幼苗存活与生长、林下层群落结构、土壤理化指标等更新相关方面的影响；同时，结合2010年春季我国西南地区百年一遇的大旱前后常绿阔叶林自然更新状况的调查数据，量化自然发生极端干旱事件的生态学效应，验证模拟实验研究的有效性。研究将有助于深入理解极端天气事件的生态学效应，为进一步预测极端干旱影响亚热带常绿阔叶林可能的演替趋势提供科学依据。

干旱对哀牢山常绿阔叶林土壤的理化性质、土壤微生物和土壤呼吸有重要影响，本研究设置不同的干旱程度处理(对照组，轻度干旱组，中度干旱组、重度干旱组），分别在2013年6月、2014年1月、2014年5月、2014年12月进行采样，分析土壤的理化性质，利用荧光定量技术研究土壤真菌、细菌、放线菌的丰富度，同时利用DGGE技术分析了真菌、细菌、放线菌多样性和群落结构。并利用红外CO2分析法每月收集和测定4个实验组土壤呼吸速率的数据，分析了不同干旱环境下，土壤呼吸的变化规律以及影响其的主要因素。结果表明：（1）不同干旱程度在第一次、第三次、第四次样品中，有机质、全氮、全磷和全钾均随着不同干旱程度而降低。对照（未干旱）中，有机质、全氮、全磷和全钾的含量最高；（2）除了第三次样品，细菌基因拷贝数，以未做处理的CK拷贝数为最高，且随着干旱程度的增加而减少；在第三次样品中，不同干旱处理的土壤细菌拷贝数略高于CK；真菌基因拷贝数在4次样品中均有所提高，说明干旱增加了真菌的基因拷贝数；放线菌在前2次样品中的拷贝数均低于CK，且随着干旱程度的增加而减少。相反，在后2次样品中放线菌的拷贝数均高于CK，且随着干旱程度的增加而增加；（3）根据DGGE图片分析多样性指数显示，细菌的Simpson's 和Shannon’s 指数，在前2次样品中没有差异，而在后2次样品中不同干旱处理细菌的多样性指数比CK略有提高；而真菌的多样性指数4个时期均比CK高；前2次土壤中，CK放线菌的多样性指数要低于不同干旱处理的土壤放线菌多样性指数；在后2次样品中结果则相反；（4）细菌聚类分析显示对照前2次样品的CK和不同干旱程度的样品聚类为一类；第3、4次样品不同干旱处理的为一类；真菌4个不同时期分别各为一类；（5）土壤呼吸速率的变化与土壤含水量的季节变化基本保持一致，二者变化呈正相关，在干旱环境下，土壤含水量对土壤呼吸的变化存在显著影响，而土壤温度对土壤呼吸变化也存在显著影响，通过对比单因素关系模型（R=aebT或R=aW+b）和双因素关系模型（R=aebTWc）的拟合结果表明，在干旱环境下土壤呼吸的变化受水热条件的共同影响，同时实验还发现，干旱环境对土壤呼吸的温度敏感性存在影响。