次生栎林和人工松林土壤呼吸对温度敏感性的室内模拟

土壤呼吸对温度的敏感性是影响全球气候变暖不确定性的因素之一.为了解在排除其他生态因子的影响下天然阔叶林和人工针叶林土壤呼吸对温度敏感性的差异,选择了苏南丘陵次生栎林和火炬松人工林为研究对象,采集2种林分0～10cm表层土壤,分别进行了5℃、15℃、25℃和35℃的室内恒温培养实验.用传统的密闭气室碱液吸收法测定它们的CO2释放量的动态变化,并测定土壤理化性质.结果表明:次生栎林对温度的敏感性即Q10值大于火炬松人工林;在5℃、15℃和25℃培养时2种林分土壤呼吸累积释放CO2量的差异不显著,并且土壤释放CO2的动态变化一致,而35℃时,次生栎林显著大于火炬松人工林;在25℃培养时,次生栎林土壤呼吸累积释放CO2量与5℃和15℃相比并没有显著增加,反而低于火炬松人工林;次生栎林的全碳、全氮、全钙、全磷含量以及碳氮比显著大干火炬松人工林.模拟结果表明,在全球气候变暖背景下,天然阔叶林可能比人工针叶林释放更多的CO2.     

次生栎林与火炬松人工林土壤呼吸的季节变异及其主要影响因子

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分.随着全球气候变暖趋势逐渐明显,土壤呼吸的时空变异及其对温度变化的响应已成为生态学研究的重要内容之一.利用LI-6400-09土壤碳通量观测仪,在江苏省南京林业大学下蜀实验基地,采用随机区组实验设计方法,连续两年测定了北亚热带次生栎林和火炬松人工林土壤呼吸的季节动态变化,结果表明:(1)两种林分内土壤呼吸速率均具有明显的季节波动,表现为:在最冷的1月份,土壤呼吸速率最低,随着土壤温度的升高,土壤呼吸速率也逐渐上升,在7、8月份达到最大值,随后又逐渐下降;(2)次生栎林月平均土壤呼吸速率在0.271～3.22μmolCO2 · m-2 · s-1之间,年变异幅度为11.88;火炬松人工林月平均土壤呼吸速率在0.336～3.06μmolCO2 · m-2 · s-1 ,年变异幅度为9.11;(3)次生栎林土壤呼吸的 Q10值在2.19至2.27之间,火炬松人工林土壤呼吸的Q10值在2.02至2.15之间,次生栎林土壤呼吸对温度的敏感性大于火炬松人工林;(4)土壤呼吸速率与不同深度层次土壤温度之间均呈显著性正相关,与土壤微生物生物量之间呈显著性负相关,而与土壤含水率、凋落物输入量之间相关不显著.研究结果初步阐明了江淮流域北亚热带典型森林植被土壤呼吸的季节动态特征及主要影响因子,为进一步揭示该区域森林土壤碳循环特点提供了理论基础.     

北亚热带次生栎林与火炬松人工林土壤微生物生物量碳的季节动态

在南京林业大学下蜀森林生态定位研究站次生栎林和火炬松人工林内,采用随机区组设计,连续两年测定了林下土壤微生物生物量碳、土壤温度、土壤湿度和林地凋落物输入量.结果表明:两种林分的土壤微生物生物量碳呈明显的季节性波动,均在植物生长旺季维持在较低水平,而在植物休眠季节维持在较高水平;在0～10 cm土层内,火炬松林和次生栎林土壤微生物生物量碳变幅分别在267.8～459.8 mg·kg-1和278.6～467.8 mg·kg-1;土壤微生物生物量碳与土壤温度之间具有显著的负相关关系,而与森林地上凋落物输入量、土壤湿度无显著相关关系.说明该区域土壤微生物生物量碳的季节波动可能与土壤中有效碳及其它土壤养分的可利用状况、植物根系对营养的竞争以及林木的生长节律有关.     

黄土高原马栏林区不同森林类型的土壤肥力研究

用灰色关联分析法对黄土高原马栏林区主要森林类型优势层生长状况与土壤养分因子的关联性进行分析,并对土壤肥力进行评价。结果表明腐殖质层和有机质是影响森林乔木层生长的主导土壤因子,其次是全氮和碱解氮,然后依次为速效钾、速效磷、全磷、pH值。土壤肥力的综合评价排序总体结果显示,辽东栎占优势的林型肥力最高,油松林、山杨占优势的混交林居中,辽东栎+白桦混交林较差,而白桦占优势的混交林最差。人工油松林对土壤有一定的改良作用;而多数混交林的土壤肥力高于以其中某一树种占优势的林型,但以辽东栎为优势种的林型比辽东栎混交林土壤肥力高,且辽东栎的重要值百分数越大,其土壤肥力越高。     

杉木蒸腾强度与若干因子的相关分析

本项实验是在湖南省会同县广坪林区高车头进行的。根据四年的观测的资料,应用数量化方法对杉木蒸腾强度与气温、相对湿度、土壤水分和叶子含水量等因子进行了相关分析,发现气温是影响杉木蒸腾的主要因子。并应用多因子观测资料建立了预测杉木蒸腾强度的回归方程。     

缙云山森林次生演替中优势种群的特性与生态因子的关联度分析

 本文用灰色系统理论的关联度分析对缙云山森林群落次生演替系列优势种群的生长、分布、显著度及其生态因子的相关性进行了尝试性研究。基本方法采取空间差异代替时间变化,利用相邻格子法每木实测取样。结果表明缙云山森林群落次生演替系列8个优势种群对应9个生态因子的关系。马尾松受限于较差的环境条件,如土层薄、坡度大等;亚热带演替顶极群落常绿阔叶林第一层树种,如大头茶、小叶栲等受控于土壤条件最大。9个生态因子对优势种群作用由强到弱的潜在序列为土壤有机质>土壤厚度>种丰富度>土壤pH>土壤水分>干扰度>海拔高度>坡度>群落透光度。8个优势种群受9个因子综合作用的反应由强到弱的可能序列是栲树>银木荷>大头茶>小叶栲>马尾松>白毛新木姜子>川山矾>光叶山矾。     

秦岭不同海拔森林土壤-植物-凋落物化学计量特征对土壤氮组分的影响

为探究不同海拔森林土壤氮组分对土壤-植物-凋落物化学计量特征的响应规律,选取太白山1300～2600 m海拔范围内4种典型森林——锐齿栎林(Quercus aliena var.acuteserrata)、辽东栎林(Quercus liaotungensis)、红桦林(Betula albo-sinensis)、牛皮桦林(Betula albo-sinensis var. septen-trionalis)为研究对象,测定土壤、叶片、凋落物、根的碳(C)、氮(N)、磷(P)及土壤铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮,分析不同森林土壤、植物、凋落物的化学计量比值的变化特征及其对氮组分的影响。结果表明:1) 4种森林土壤C、N、P含量的变化范围分别为36.77～59.80、2.91～4.76、0.13～0.80 g·kg-1。C、N含量在不同森林间变化趋势基本一致,均表现为牛皮桦林红桦林辽东栎林锐齿栎林; P含量的变化趋势表现为辽东栎林牛皮桦林红桦林锐齿栎林; 2)锐齿栎林叶片N∶P14,表明锐齿栎林生长较大程度受N限制;辽东栎林、红桦林、牛皮桦林叶片N∶P16,表明辽东栎林、红桦林、牛皮桦林生长较大程度受P限制; 3)不同森林间微生物量氮差异显著(P0.05),铵态氮含量无显著差异,硝态氮含量表现为锐齿栎林(0.33 mg·kg-1)牛皮桦林(0.28 mg·kg-1)辽东栎林(0.27 mg·kg-1)红桦林(0.17 mg·kg-1); 4)冗余分析结果表明,土壤-植物-凋落物N∶P值是影响土壤微生物量氮的重要因子,土壤C∶N是影响铵态氮、硝态氮含量的重要因子。本研究结果为太白山森林生态系统的保护和氮循环研究奠定基础。     

不同时间尺度下华北落叶松人工林冠层蒸腾与环境因子的关系

在半干旱区连续2年监测华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)的树干液流、气象因子和土壤体积含水量,分析不同时间尺度下人工林冠层蒸腾与环境因子的关系。结果表明：不同时间尺度下,华北落叶松人工林冠层蒸腾的季节变化均呈单峰曲线,即先增大后减小的趋势;2016年、2017年日蒸腾量分别为1.58 mm/d和1.71 mm/d,生长季蒸腾总量分别为241.30 mm和260.97 mm。在日尺度下,气温、太阳辐射强度和饱和水汽压差是影响华北落叶松人工林冠层蒸腾主要环境因子;月尺度下,气温、风速、降水和土壤水分是冠层蒸腾的主要影响因子;冠层蒸腾与降水、大气相对湿度的相关关系由日尺度下的负相关到月尺度的正相关,相关性增强。总体来看,随时间尺度由小到大,气温、风速、大气相对湿度、降水、土壤水分对冠层蒸腾的影响作用增大,而太阳辐射强度、饱和水汽压差的作用减弱;在未来增温增雨趋势下,研究区生长季将延长,华北落叶松人工林冠层蒸腾量可能会加大。     

秦岭不同海拔森林土壤-植物-凋落物化学计量特征对土壤氮组分的影响

为探究不同海拔森林土壤氮组分对土壤-植物-凋落物化学计量特征的响应规律,选取太白山1300~2600 m海拔范围内4种典型森林--锐齿栎林(Quercus aliena var.acuteserrata)、辽东栎林(Quercus liaotungensis)、红桦林(Betula albo-sinensis)、牛皮桦林(Betula albo-sinensis var.septen-trionalis)为研究对象,测定土壤、叶片、凋落物、根的碳(C)、氮(N)、磷(P)及土壤铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮,分析不同森林土壤、植物、凋落物的化学计量比值的变化特征及其对氮组分的影响。结果表明:1)4种森林土壤C、N、P含量的变化范围分别为36.77~59.80、2.91~4.76、0.13~0.80 g·kg^-1。C、N含量在不同森林间变化趋势基本一致,均表现为牛皮桦林>红桦林>辽东栎林>锐齿栎林;P含量的变化趋势表现为辽东栎林>牛皮桦林>红桦林>锐齿栎林;2)锐齿栎林叶片N∶P<14,表明锐齿栎林生长较大程度受N限制;辽东栎林、红桦林、牛皮桦林叶片N∶P>16,表明辽东栎林、红桦林、牛皮桦林生长较大程度受P限制;3)不同森林间微生物量氮差异显著(P<0.05),铵态氮含量无显著差异,硝态氮含量表现为锐齿栎林(0.33 mg·kg^-1)>牛皮桦林(0.28 mg·kg^-1)>辽东栎林(0.27 mg·kg^-1)>红桦林(0.17 mg·kg^-1);4)冗余分析结果表明,土壤-植物-凋落物N∶P值是影响土壤微生物量氮的重要因子,土壤C∶N是影响铵态氮、硝态氮含量的重要因子。本研究结果为太白山森林生态系统的保护和氮循环研究奠定基础。     

曼地亚红豆杉蒸腾速率日变化及因子分析

应用LI-1600 稳态气孔计对曼地亚红豆杉(Taxus media cv.Hicksii)叶片的蒸腾速率、气孔阻力和几个生态因子的日变化同步进行了测定。并采用多元回归分析和灰色关联度分析的方法探讨了曼地亚红豆杉叶片蒸腾速率与影响因子的关系, 结果表明:影响曼地亚红豆杉蒸腾速率的主要因子是叶温、气温;其次是光量子通量密度、空气相对湿度、气孔阻力。灰色关联度分析与多元回归分析结论基本一致。对曼地亚红豆杉叶片蒸腾速率与气孔阻力的相关关系分析表明:蒸腾速率和气孔阻力间属非线性关系, 其方程为:Tr=12.789-13.419 lg Rs(R²=0.971 7)     

9种针阔叶幼树的蒸腾速率、叶水势与环境因子关系的研究

应用QK-1气孔仪和压力室测定了樟子松、青杨等9种针阔叶幼树的蒸腾速率与其叶水势及与环境因子的关系。采用多元线性回归和逐步回归对观测值的统计分析结果表明:在土壤供水良好的条件下,其蒸腾速率主要受气象因子的影响,与其叶水势的相关性不显著。控水试验结果表明:在水分胁迫条件下其蒸腾速率与其叶水势和土壤含水量的相关性最显著。     

肥披碱草叶片光合特性研究

以大田生长的肥披碱草为试验材料,利用Li-6400型光合作用测定系统监测其叶片光合生理生态特性及其环境因子日变化,并利用相关分析和逐步回归分析法探讨了净光合速率和蒸腾速率与生理生态因子间的关系.结果表明:(1)肥披碱草叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)的日变化均呈双峰曲线,具有明显的光合"午休"现象;叶片水气压亏缺(VPD)和Tr及Gs的峰值出现时间不同步,胞间CO2浓度(Ci)不随气孔的降低而减小,抑制其光合速率的因子为非气孔限制;水分利用率(WUE)的变化呈单峰型,并且其上午WUE明显高于下午.(2)自然条件下,影响肥披碱草叶片Pn的主要因子是Tr和Ca(大气CO2浓度),影响Tr的主要因子是Gs和Ta(气温).(3)在干旱与半干旱自然条件下,肥披碱草的光补偿点(12.45 μmol·m-2·s-1)、光饱和点(1 750 μmol·m-2·s-1)、最大净光合速率(65.125 μmol·m-2·s-1)、表观光量子效率(0.128 9 μmol·mol-1)都较高,表现出较强的光环境的适应性和光能利用能力,是典型的阳性植物.     

北京山区元宝枫夜间液流活动特征及影响因素

树木夜间会维持部分气孔开放,从而能够在一定环境驱动因子的情况下进行夜间蒸腾。夜间液流作为储存水的重要来源,能够补充植物白天的水分亏缺,使其恢复水分储备,对植物生长发育有重要意义。采用TDP热探针法测定了位于八达岭林场的元宝枫树干液流密度,同步监测了主要环境因子,以深入揭示树木夜间蒸腾耗水规律和植被应对环境胁迫的调控机制,为山区植被建设、森林健康经营和挑选节水树种提供理论依据。结果表明:以0:00为界区分前半夜和后半夜,元宝枫夜间液流速率前半夜较后半夜活跃,且前半夜夜间累积液流量占夜间累积液流量的53.85%—64.10%,而后半夜夜间累积液流量占夜间累积液流量的35.9%—46.15%。5月的夜间累积液流量最大,平均夜间液流通量为5月6月8月9月7月。存在水分胁迫的条件下降雨之后夜间液流会增大,而当土壤水分条件较好,土壤水分不再是夜间液流的限制因子时,夜间液流通量并不高。不同树木形态的夜间液流通量有显著差异,在一定范围内,胸径树高冠幅越大的样木,夜间液流通量越大。用于夜间蒸腾的夜间液流通量与饱和水汽压差、温度、空气相对湿度、风速相关,其中夜间蒸腾存在于前半夜,表现为前半夜夜间液流通量与环境因子的相关性相较后半夜相关性较为显著,后半夜则以补水为主,补水量取决于土壤含水量和日蒸腾强度。存在干旱胁迫的条件下,夜间液流既用于夜间蒸腾,又有一部分用来补水;而土壤水分条件好时夜间液流则主要用于补水,此时夜间树干液流与环境因子相关性不高。元宝枫夜间液流通量的日蒸腾贡献率5、6月份大于7、8月份,即干季比湿季贡献率更高。夜间液流通量的日蒸腾贡献率与白天总蒸腾量相关性较高,并与累积太阳辐射成负相关。     

华北落叶松夜间树干液流特征及生长季补水格局

在宁夏六盘山北侧半干旱区的叠叠沟小流域,采用热扩散探针法在2011年生长季监测了华北落叶松(Larix principisrupprechtii)人工林的树干液流速率,分析了夜间树干液流和补水量的变化特征及与气象、土壤水分等环境因子的关系.结果表明:树干液流速率日变化表现为典型的单峰宽峰曲线,且整个生长季均存在微弱的夜间液流,一般表现为逐渐减小,特别是在晴天,且晴天的变幅显著大于雨天.除生长季中期雨天夜间液流平均速率显著高于晴天,生长季初期及末期雨天与晴天的差异并不显著.生长季内,夜间树干补水总量为11.03 mm,占总蒸腾量的7.22％;5月份的树干补水量最大(4.19mm),其他月份的树干补水量明显减小,在0.9-1.7mm的范围波动.但不同月份间的补水贡献率存在明显差异,表现为生长季末期(9、10月)＞初期(5月)＞中期(6-8月).相关分析表明,日补水量与各气象因子关系不大,仅与降水量显著正相关(P＜0.05),与土壤含水率、日间蒸腾量、日蒸腾总量极显著正相关(P＜0.01).夜间补水的月蒸腾贡献率与月均土壤含水率、月均气温、月均日间蒸腾量、月总蒸腾量等显著相关(P＜0.05);而夜间补水的日蒸腾贡献率与日最高气温、日均气温、日间蒸腾量、日均饱和水汽压差、日总蒸腾量、日均太阳辐射强度、日最低气温、日均空气相对湿度、日降水量、土壤含水率等极显著相关(P＜0.01),经逐步回归分析建立了日补水量蒸腾贡献率与环境因子的多元线性模型.     

农林复合系统中南酸枣蒸腾特征及影响因子

用热平衡法(Granier法)确定了南酸枣蒸腾量,研究了低丘红壤农林复合系统中南酸枣(Choerospondias axillaries)蒸腾的日变化特征、对复合利用方式及截枝处理的响应,并利用相关分析和多元逐步回归分析方法,探讨了影响蒸腾的因素.结果表明,蒸腾速率具有明显的早晚低、中午高的日变化特征,但在不同日期蒸腾速率日变化曲线存在一定差异,且在旱季晚间23:30后仍有茎流现象.南酸枣蒸腾主要受深层土壤水分的影响,与100 cm土壤深处的水势呈极显著正相关(R=0.737^**).农林复合,通过树木对深层水分的利用及微区域环境的改变,提高了植物蒸腾量40%～10%,为实现水分高效利用提供了可能.在影响蒸腾作用的气象因子中,光辐射强度、气温、地温是主要因子,而空气饱和水汽压差和风速次之.最后给出了依据气象因子估算茎流流速的统计模型.     

香紫苏开花期蒸腾和光合作用日变化特征及其影响因子研究

对开花期香紫苏功能叶片的蒸腾作用、光合作用日变化规律以及二者与环境因子之间的相互作用进行了研究.结果表明:处于花期的香紫苏蒸腾速率和气孔导度的日变化总体趋势是先升高后降低;不同花期净光合速率的日变化之间则存在明显的差别,初花期的净光合速率明显高于盛花期和终花期;湿度和光合有效辐射是影响香紫苏蒸腾作用的最主要因素,而光合有效辐射和CO2浓度变化则对香紫苏的净光合速率影响最大.     

黄土丘陵区两典型造林树种生长季树干直径微变化动态及其影响因素

运用DC3型高分辨率树干直径变化记录仪和Granier热扩散探针,对黄土丘陵地区两典型树种辽东栎和刺槐生长季的树干直径微变化和树干液流动态进行连续监测,并同步观测主要环境因子(土壤含水量、太阳辐射、空气温度和相对湿度),分析两树种树干的直径微变化动态特征与蒸腾耗水的关联性及其对环境因子的响应。结果表明: 两树种树干直径和液流通量密度呈现明显的昼夜变化规律,直径日最大收缩量与日均液流通量密度呈显著正相关,树干直径在日尺度上的微变化受当日蒸腾耗水量的影响。对树干直径日最大收缩量和蒸腾驱动因子进行线性拟合,结果显示,树干直径日变化量与主要气象环境因子(日均太阳辐射、日均空气水汽压亏缺、整合变量VT)呈显著正相关。回归曲线斜率表明,辽东栎树干直径日变化量大于刺槐,其直径对气象环境因子的敏感度更大。两树种液流通量密度在较高土壤水分时段高于土壤含水量较低时段,在不同土壤水分条件下辽东栎树干直径日最大收缩量差异显著,刺槐未达到显著水平,这些差异可能与两树种蒸腾调节和树干水分补充等用水策略有关。     

疏伐对黄土丘陵区刺槐林蒸腾的影响

黄土高原地区植被建设已达到土壤水分承载力的阈值,需要对现有林分进行结构优化并提升其生态功能。不合理的林分密度是导致黄土丘陵区刺槐林土壤干化、生长衰退的主要原因之一。疏伐可以优化林分结构,并能够通过控制蒸腾耗水来调控土壤水分,是促进刺槐林可持续生长的有效手段。疏伐对黄土丘陵区刺槐林蒸腾有何影响,目前并不清楚。研究基于树干液流法估算了4个不同疏伐强度（样地1：52%、样地2：48%、样地3：35%、样地4：未疏伐）下刺槐单株尺度的液流速率与林分尺度的日平均蒸腾量,并分析了不同时间尺度下液流速率与环境因子的关系,以阐明疏伐对黄土丘陵区刺槐林蒸腾的影响。结果表明：（1） 单株尺度刺槐蒸腾速率（即液流速率）随疏伐强度减小（林分密度增大）呈现下降趋势（样地1：0.53 kg cm^-2 d^-1、样地2：0.41 kg cm^-2 d^-1、样地3：0.31 kg cm^-2 d^-1、样地4：0.33 kg cm^-2 d^-1）;（2） 观测期林分尺度日平均蒸腾量随疏伐强度减小呈现上升趋势（样地1：0.90 mm/d、样地2：1.18 mm/d、样地3：1.04 mm/d、样地4：1.44 mm/d）;（3） 在半小时尺度与日尺度上,各样地液流速率与环境因子的关系没有显著差异,半小时尺度单株液流速率均与太阳辐射相关性最高（相关系数0.883-0.908）,液流速率日变化过程与环境因子日变化过程存在时滞现象;日尺度单株液流速率与饱和水汽压亏缺相关性最高（相关系数0.843-0.913）,样地间日尺度单株液流速率的差异性随着饱和水汽压亏缺增大而增大。研究结果初步反映了疏伐导致的林分密度变化对刺槐蒸腾的影响,将为黄土丘陵区刺槐林的结构改造、功能提升和土壤水分调控提供理论支持。     

The Transpiration rate of Abies georgei and the Correlation with Enviromental Factors

The transpiration rate of Abies georgei (20 years) was determined at sample plots on subalpine in Northwest of Yunnan Province. The result of annual change shows that the rate is from lower to higher monthly. The transpiration rate reached maximum value of 195.88 mgH20·gdw-1·h-1 in July, then, it decreases gradually in a open-grown sample leaf of the current year. The phenomenon of “noon-rest” shows that the curve for day change of transpiration rate is the form of double peaks. Statistical analysis proves that the variance of transpiration rate is influenced mainly by the environmental factors, particularly by temperature, relative humidity and light intensity. The correlations between transpiration rate and temperature, light intensity are positive and that between transpiration rate and relative humidity is negative. The variances of the transpiration rate on the elevations are different. The transpiration rate decreases with the increase of elevation in the natural forest area. Change is less in whole day at high elevation and light wave too. The rate of transpiration in clear cut over area is higher than in the area under deep canopy of a subalpine natural forest, they are 186.15 and 123.97 respectively Lastly, the correlation between transpiration rate and environmental factors and plant setting are discussed in this paper.