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研究亮点
HIGHLIGHTS
1. 毛竹入侵降低了林分的平均和最大胸径、最大高度以及总胸高断面积，但增加了平均高度和林分密度；
2. 竹子的胸径–高度异速指数高于树木，表明其在光资源竞争中具有优势；
3. 毛竹入侵导致其异速指数下降，但通过增加密度间接提高了树木的异速指数；
4. 高湿润指数有助于竹子和树木的纵向生长。
01
研究背景
竹子是全球最重要的非木材林产品之一，具有重要的社会和经济价值。然而，竹子也是一类入侵性很强的植物，其入侵对原生生态系统构成的威胁也不容忽视。毛竹是一种高大的经济竹种，生长速度快，繁殖能力强。它原产于中国，并广泛分布于我国亚热带地区，其面积占中国竹林总面积的70%以上。近些年来，毛竹入侵现象在其原生和引种生境被广泛报道，且这种严重的入侵已对森林生态系统造成了诸多负面的生态影响。例如，抑制树木生长、降低物种多样性、减少生态系统碳储量和减缓生态系统氮循环等。然而，有关毛竹入侵导致这些生态过程和功能变化的机制仍知之甚少。
森林结构是指植物群落中各组成部分的空间排列，这种排列维持了生态系统的功能。林分结构属性通常用个体的平均和最大尺寸（胸径和高度）、密度和总胸高断面积等指标来度量。同时，胸径与高度的异速生长关系反映了径向生长与垂直生长策略之间的平衡，这种平衡影响着森林的结构和动态。这些森林结构属性和林分或物种水平的胸径–高度异速生长关系受到植物入侵、气候和土壤因素的共同影响。尽管前期已有一些局部尺度的研究，但在较大空间尺度上的系统评估仍然有限。因此，在大尺度上开展森林结构和胸径–高度异速生长关系对毛竹入侵的动态响应研究，对理解竹子入侵的过程、机制及其效应具有重要意义。
02
研究方法
2017至2018年期间，我们在中国毛竹林主要分布区的13个省份41个地点开展了大规模的毛竹入侵实地调查（图1）。在每个地点选择了3个以上的毛竹入侵样带，沿入侵方向设置毛竹纯林、毛竹混交林和非竹森林的配对样方。每个样方采用经典的群落调查方法进行调查，并采集0–10 cm的表层土壤样品。本研究共调查了219条毛竹入侵样带，覆盖602个样方。气候数据基于样方的经纬度从WorldClim数据库获取，土壤含水率和氮含量分别通过烘干法和元素分析仪测定。
图1｜中国毛竹入侵调查样点分布
03
研究结果
本文研究结果表明：（1）毛竹入侵导致林分平均胸径、最大胸径、最大高度和总胸高断面积减少，但促进了平均高度和林分密度的增加；（2）林分胸径–高度异速指数随着入侵强度的增加而上升；（3）毛竹的胸径–高度异速指数值高于树木；（4）竹子入侵显著降低了毛竹的异速指数，但通过增加密度间接提升了树木的异速指数。此外，湿润指数促进了毛竹和树木的异速指数，而表层土壤水分和氮含量的贡献较小。
图2｜毛竹入侵对森林结构特征的影响
图3｜林分胸径–高度异速指数的频率分布及其对入侵的响应；(a)毛竹林；(b)毛竹混交林；(c)非竹森林
图4｜物种胸径–高度异速指数的频率分布及其对入侵的响应
图5｜结构方程模型揭示入侵、气候和土壤对物种胸径–高度异速指数的综合影响
Cite this article
Ouyang, M., Eziz, A., Xiao, S.L., Fang, W.J., Cai, Q., Ma, S.H., Zhu, J.L., Yang, Q.P., Hu, J.M., Tang, Z.Y., Fang, J.Y., 2025. Effects of bamboo invasion on forest structures and diameter–height allometries. For. Ecosyst. 12, 100256. https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100256
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100256
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《森林生态系统(英文)》（Forest Ecosystems）是由教育部主管、北京林业大学主办的林学、生态学类的开放获取学术期刊。主要收录森林生态系统、森林群落、森林环境、遥感、气候变化、大数据等相关研究领域的高质量、原创性研究论文和评论性文章。影响因子3.8，在中科院期刊分区表中居农林科学大类一区，林学小类一区。
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森林生态系统FECS
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