不同林龄马尾松人工林年凋落量与养分归还动态

利用空间代替时间的方法,对不同发育阶段马尾松人工林年凋落量与养分归还量动态进行了研究。结果表明:1)马尾松人工林凋落物量具有明显的季节变化,受树种本身生物学特性和气候影响,气候对凋落量的影响效应具有滞后性;2)马尾松各凋落物组分的养分浓度具有明显的季节变化,季节差异可达1倍以上;3)随着林龄增长,通过凋落物归还到林地的K量呈下降趋势,其他养分量则呈"V"字型,51年生时有较高的养分利用效率。凋落物对马尾松人工林林地养分维持具有重要作用,凋落物尤其凋落针叶的输出切断了人工林生物地球化学循环过程中凋落物养分归这个关键环节,会加剧土壤贫瘠化进程,导致林地生产力降低,因此在经营马尾松人工林过程中要尽量降低凋落物输出量,以维持林地的长期生产力。     

杉木火力楠混交林养分归还与生产力

通过对野外试验和室内测试数据的整理分析．比较研究了杉木火力楠混交林和 杉木纯林养分归还、吸收等生态过程的特征以及生产力结果表明混交促进了养分归还过 程．可提高土壤肥力和系统生产力．１５年生混交林技和叶凋落物分别是纯林的２倍和３ 倍,其中容易分解的火力楠凋落物占 ６４％．混交林通过凋落物分解所归还的养分是纯林 的 ２～ ３倍．相当年凋落量 ６５． ９％的混交林根系年死亡量是纯林的 ２倍,在整个系统养分 归还中占有很大的份额．混交林土壤全 Ｎ、 ＮＨ＋４－Ｎ和有效 Ｋ分别比纯林提高 ６４． ３％。 ８２． ３ ％和 ６３． １％．与此同时土壤孔隙组成和水分过程也大为改善．混交林生产力较纯林 提高５２．７％．混交林５种大量元素的归还／吸收比率是纯林的２倍,表明混交林养分循环 效率较高,较少的人为维持可以保持较高的生产力水平．     

人工林生态系统持续发展的调控对策研究

基于田间试验和室内分析数据,分析了不同管理方式对人工林生态系统地力和持续发展的影响．结果表明,幼林期间种豆科牧草等农作物、营造混交林、针叶纯林间伐后引进阔叶树等生物途径以及改变整地方式、合理施肥等工程措施都有利于地力的恢复和林分生产力的提高．     

不同混交措施下杉木人工林群落稳定性特征

混交是人工林近自然经营的重要措施,探究混交度和树种配置对杉木人工林群落稳定性的影响可以为构建可持续经营的杉木混交林提供依据。本研究以3种不同混交度(纯林/低度0.051、中度0.297、高度0.598)的杉木人工林为研究对象,以林内优势种的更新潜力、林地生产力、土壤肥力和物种多样性等4类指标12个因子为评价标准,对不同人工林的群落稳定性特征进行分析。结果表明:与杉木纯林相比,混交林的林下更新潜力分别提高了32%(中混交度)和100%(高混交度),更新幼苗的种类也更为丰富。其次,混交林的草本生物量和物种丰富度均高于纯林,但乔木树种的生物量却分别仅有纯林的58%(中混交度)和66%(高混交度)。此外,混交林较高的物种丰富度和林下更新能力,增加了对土壤养分的需求,其土壤肥力较纯林略低。应用模糊数学中隶属函数方法对各林地群落稳定性进行综合评价,结果表明,中度混交林地的群落稳定性最高(0.909),其次为高混交度林地(0.882),而纯林的稳定性最低,仅为0.856。因此,构建密度适宜的杉木-檫木-栎属树种中度混交林可以使杉木人工林朝着健康的森林演替方向发展,使森林群落的经济和生态效益得到持续发挥。     

杉楠混交与人工杉木林自养机制的恢复

自养机制的形成是人工林可持续经营的目标之一.本研究通过混交模拟杉木人工林不同恢复阶段林分,观察比较发现从退化的杉木林阶段到地带性树种比例较低的混交林、地带性树种比例较高的混交林和地带性树种纯林阶段凋落量、N、P、K、Ca和Mg5种元素的归还量逐渐增加,特别是5种养分元素的循环速率也不断增大,其中N、Mg的循环速率由杉木纯林的0.1左右增大到火力楠纯林的0.5以上,与此同时林分土壤有机质含量和养分含量也不断增加,表明退化杉木人工林在恢复过程中随着林内地带性火力楠树种混交比例的增加,林分的自养机制逐渐获得重建.从杉木人工林可持续经营角度来看,杉阔混交比例的确定应以林分自养机制的形成和土壤养分状况的改善为标准.     

无瓣海桑与乡土红树植物混交对林地大型底栖动物的影响

选择广东省雷州市附城镇和珠海市淇澳岛沿海1年生无瓣海桑人工林,分别在林下混种乡土红树植物红海榄或木榄幼苗,对混交林和无瓣海桑纯林林地大型底栖动物群落进行比较,探讨无瓣海桑与乡土红树植物混交对林地大型底栖动物的影响。结果显示,混交林和无瓣海桑纯林之间大型底栖动物群落的优势种存在差异;相似性分析检验(One-Way ANOSIM)、等级聚类和非参数多变量标序结果均表明1年无瓣海桑+红海榄混交林、1年无瓣海桑+木榄混交林和1年无瓣海桑纯林之间大型底栖动物群落结构差异显著。研究还发现在无瓣海桑人工林林下混交红海榄或木榄这两种乡土红树植物,可提高林地底栖动物的生物量和物种多样性。BIOENV分析说明大型底栖动物分布与红海榄或木榄这两种混交的乡土树种的凋落物量密切相关,这进一步证实了混交乡土红树植物对林地底栖动物多样性和分布的影响。两个研究地实验结果均显示,在无瓣海桑林下种植木榄的效果要优于红海榄,表现在木榄的平均苗高、凋落物量、凋落物量占群落凋落物总量百分比和幼苗成活率均高于红海榄,其对提高林地大型底栖动物生物量和物种多样性的效果也明显优于红海榄。     

广西大青山杉木人工林碳氮磷生态化学计量特征

为研究杉木人工林生态系统植物、凋落物和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征的差异和相互关系,以广西大青山杉木密度试验林为研究对象,测定了5种初植密度下杉木人工林针叶、草本、凋落物和土壤的C、N、P含量及其比值。结果表明:针叶的C、N、P含量最高,凋落物次之,土壤最低。C∶N、C∶P表现为凋落物针叶草本土壤,N∶P表现为凋落物草本针叶土壤。其中针叶的N∶P均值为16.69,凋落物C∶N显著高于N发生释放的C∶N的临界值(30)。杉木人工林针叶和草本N、C∶N呈显著负相关关系,针叶和土壤的C∶N、N∶P,草本和凋落物P含量、C∶P均呈显著正相关关系,体现了杉木生态系统内的C、N、P在针叶、草本、凋落物和土壤之间相互转化和循环。南亚热带杉木人工林植物生长受P限制,凋落物分解慢,土壤有机质的矿化作用慢,养分循环能力低,因此在人工林抚育管理中,应保护林下植被,适当施肥,提高土壤肥力,维持杉木林长期生产力。     

凋落物处理对不同林龄华北落叶松针阔混交林土壤磷组分的影响

磷(P)是维持植物生长发育的重要营养元素。营造混交林能更好地维持人工林的生产力。了解混交林在不同发育阶段土壤磷组分变化及其影响因素,对人工林的可持续经营意义重大。本文采用Tiessen改良的Hedley磷分级方法,比较了不同林龄(幼龄林15a,中龄林26 a)和凋落物处理(原状CK,去除凋落物NL,加倍凋落物DL,去除根系和凋落物NRL)下华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)针阔混交林土壤磷组分特征及其影响因素。结果表明:华北落叶松针阔混交林15 a和26 a土壤磷组分、土壤微生物生物量磷和酸性磷酸酶活性差异显著(P0.05);与15 a混交林相比,26 a混交林土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po)含量显著提高,土壤磷素有效性提高; NaOH-Po含量显著降低(P0.05);与对照CK相比,DL能显著增加土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po)和中活性磷(NaOH-Pi和NaOH-Po)含量,NL和NRL显著降低土壤(Resin-Pi、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po)和中活性磷(NaOH-Pi和NaOH-Po)含量(P 0. 05);稳定态磷(稀HCl-Pi、浓HCl-Pi和浓HCl-Po)和残留态磷(Residual-P)在不同林龄和凋落物处理下差异不显著(P0.05)。冗余分析显示,土壤微生物生物量磷、酸性磷酸酶活性、植物生长(平均胸高断面积)和有机碳含量是影响不同林龄和凋落物处理下土壤磷组分变化的主导因子。     

望天树人工幼林混交对土壤微生物功能多样性与碳源利用的影响

研究望天树(Parashorea chinensis)在幼龄阶段分别与巨尾桉(Eucalyptus grandis × E. urophylla)、降香黄檀(Dalbergia odorifera)混交对土壤微生物群落功能特征和碳源利用的影响, 以期为濒危树种望天树人工林培育模式和桉树纯林改造中的树种选择提供科学依据。该研究采用Biolog-ECO技术对比分析了望天树混交林和纯林土壤微生物对6类碳源的利用特点和代谢活性, 探讨微生物功能多样性的差异及与土壤环境因子的关系。结果表明: (1)望天树×巨尾桉混交林的Shannon-Wiener、Simpson和McIntosh多样性指数均最高, 其土壤微生物功能多样性显著高于纯林; (2)望天树混交林的土壤微生物对碳源的利用能力和代谢活性及微生物数量高于纯林, 并随土层加深而下降; 混交林和纯林的土壤微生物对酚酸类碳源的利用程度均最高、胺类次之、多聚物最低, 不同点在于混交林和纯林分别对氨基酸类、羧酸类碳源的依赖度更高; (3)望天树混交林土壤的含水率、总孔隙度以及有机质、全氮、全钾、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾等养分含量高于纯林; 并且除全磷和全钾外其他养分含量的垂直分布特征呈现出明显的表聚效应; (4)环境因子分析表明, 土壤pH、有机质、全钾和速效钾含量是造成混交林和纯林间以及不同土层间土壤微生物功能多样性和碳源利用存在明显差异的主要驱动因子。综上所述, 望天树混交造林模式对幼林土壤微生物群落及其生存环境有显著影响, 尤其与巨尾桉混交可以有效提高土壤微生物代谢活性和功能多样性, 促进凋落物和有机质的分解。与纯林相比, 望天树混交林在一定程度上改善了土壤质量和肥力, 为望天树幼树生长营造了较好的土壤环境和光照条件。     

落叶松人工林凋落物与土壤肥力变化的研究

以东北东部山区帽儿山实验林场落叶松人工林作为研究对象,从林地凋落量、林地凋落物归还量、凋落物层现存量以及土壤理化性质的变化等方面,研究了经抚育间伐后不同年龄阶段同一落叶松林分土壤肥力的变化以及间伐与未间伐林分土壤理化性质的差异．结果表明,落叶松人工林凋落量和以凋落物形式归还于林地的营养元素呈现出随年龄增加而增长的总趋势．经抚育间伐后,由于阔叶树种的引入使凋落物的组成结构发生变化,凋落物层的分解率逐步提高,加速了凋落物中营养物质的释放和归还,减缓了凋落物积累与分解的矛盾,提高了落叶松人工林的土壤肥力．１５年间土壤有机质、全Ｎ和全Ｐ２Ｏ５平均值分别增长了３５２．００％、２２５．５３％和３４．９６％．间伐后的落叶松人工林土壤的理化性质得到不同程度的改善．     

华南典型尾叶桉纯林经营对土壤理化性质、微生物和线虫群落的影响

桉树是我国华南地区的重要速生营林树种,具备极高的经济价值,然而我国桉树人工林的发展还存在巨大争议,桉树营林的生态环境效应还有待进一步考究。针对我国华南地区典型尾叶桉(Eucalyptus urophylla)纯林经营的潜在生态问题,选取广东鹤山森林生态系统国家野外研究站的10树种混交林(10 species mixed forest plantation, 10S)、30树种混交林(30 species mixed forest plantation, 30S)和桉树纯林(Eucalyptus monoculture, E)三种林型,另外设置桉树砍伐(Eucalyptus cutting, EC)和桉树砍伐清除林下灌草(Eucalyptus cutting and understory removal, ECUr)这两种常见经营措施的处理,通过比较不同林型和管理措施下土壤理化性质和生物指标的差异,解析了桉树营林对土壤理化特性、土壤微生物以及线虫群落的影响。本结果表明：三种林型间的土壤理化特性没有显著差异,但桉树纯林的土壤真菌生物量、真菌细菌比、食细菌线虫多度显著高于10和30树种混交林...     

杉木(Cunninghamia lanceolata)连栽地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用

收集了有关杉木连栽的地力退化和连栽杉阔混交林的对比研究文献,并进行分析表明,杉阔混交林土壤容重平均比杉木纯林降低5％;连栽杉木人工林随代数的增加呈现容重变大的趋势,2代比1代平均增加6％,3代比2代平均增加9％。这种容重的变化使看似具有可比性的对比样地之间失去了可比性,可能导致对杉木连栽人工林地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用的评价产生偏差。通过对这种容重变化产生的影响进行校正,对杉木连栽人工林地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用进行了重新评估。结果表明,采用固定深度采样的杉阔混交林与对照的杉木纯林、多代连栽杉木人工林不同代次问土壤有机碳和全氮贮量的相对变化均出现不同程度的低估现象。固定深度采样时,与对照的纯林相比,杉阔混交林对土壤的改良作用被低估,土壤有机碳和全氮贮量的相对变化平均低估6％和5％;杉木连栽引起的地力退化也被低估,土壤有机碳和全氮贮量从1代到2代分别低估5％和7％,从2代到3代分别低估7％和8％。经t-检验表明,杉阔混交林与对照的杉木纯林、多代连栽杉木人工林不同代次间土壤有机碳和全氮贮量的相对变化在土壤容重影响校正前后有明显差异（P=0．05）。     

Community Comparison and Determinant Analysis of Understory Vegetation in Six Plantations in South China

Plantations cover large areas in many countries, and the enhancement of plantation biodiversity is an increasingly important ecological concern. Many studies have demonstrated that overstory composition is important because it influences understory regeneration. To compare the understory vegetation and analyze its determinant factors, six typical plantations in South China were investigated: Acacia mangium plantation, Schima superba plantation, Eucalyptus citriodora plantation, E. exserta plantation, mixed‐coniferous plantation, and mixed native species plantation. The results show that native species plantations shaded out more grasses and herbs than exotic species plantations, mixed‐species plantations recruited more understory species than monoculture plantations, the leguminous species plantation had higher soil nitrogen than nonleguminous species plantations, and understory vegetation in the mixed‐coniferous plantation was similar to that of mixed, native broadleaf species plantation. Although light is the crucial environmental factor affecting the understory community and diversity among the 14 measured factors, other environmental variables such as soil nutrients and soil moisture are also important.     

南亚热带格木、马尾松幼龄人工纯林及其混交林生态系统碳氮储量

研究比较了南亚热带6年生格木(Erythrophleum fordii)、马尾松(Pinus massoniana)幼龄人工纯林及马尾松与格木混交林生态系统碳氮储量及其分配特征。结果表明,生态系统总碳储量依次为马尾松-格木混交林(137.75 t/hm2)格木纯林(134.07 t/hm2)马尾松纯林(131.10 t/hm2),总氮储量则为格木纯林(10.19 t/hm2)马尾松-格木混交林(8.68 t/hm2)马尾松纯林(7.01 t/hm2)。3种人工林生态系统碳氮库空间分布基本一致,绝大部分储存于0—100 cm土壤层,平均占生态系统总储量的81.49%和96.91%,其次为乔木层(分别占17.52%和2.69%),林下植被和凋落物层所占比例最小。林地土壤碳主要集中于表土层,其中0—30 cm土层平均碳储量为52.52 t/hm2,占土壤总碳储量(0—100 cm)的47.99%,土壤氮的分布则无明显规律。相比于纯林,与固氮树种混交的营林方式表现出更大的碳储存能力。3种幼龄人工林生态系统较低的地上与地下部分碳氮分配比,表明其仍具有较强的碳氮固持潜力。     

杉楠混交与人工杉木林自养机制的恢复

自养机制的形成是人工林可持续经营的目标之一。本研究通过混交模拟杉木人工林不同恢复阶段林分,观察比较发现从退化的杉木林阶段到地带性树种比例较低的混交林、地带性树种比例较高的混交林和地带性树种纯林阶段凋落量、Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ和Ｍｇ５种元素的归还量逐渐增加,特别是５种养分元素的循环速率也不断增大,其中Ｎ、Ｍｇ的循环速率由杉木纯林的０．１左右增大到火力楠纯林的０．５以上,与此同时林分土壤有机质含量和养分含     

粤港澳大湾区不同恢复模式植物群落结构与生态系统健康的动态变化

基于长期定位监测数据,量化揭示了红锥纯林（Castanopsis hystrix）、10种与30种乡土树种混交林等3种乡土人工林植物群落的生物量、物种多样性、生物热力学健康水平（eco-exergy）和土壤理化性状在种植后13年内的发展动态,并与尾叶桉（Eucalyptus urophylla）纯林,以及自然恢复系统（灌草坡）进行了比较。结果表明：（1）研究期间,5种恢复模式的植物群落生物量均呈现波动上升趋势,但在发展节率上有所差异。13龄时的尾叶桉纯林与两种乡土树种混交林生物量显著高于其各自1龄时的水平,且显著高于自然恢复灌草坡;相较于其他人工林,红锥纯林生物量增长缓慢,但快于灌草坡;（2）5种恢复模式植物群落的物种多样性（物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数）在6至13龄间均呈下降趋势,且30种乡土树种混交林下降趋势最为显著。13龄时,两种混交林Shannon-Wiener指数略高于两种纯林,显著高于灌草坡;10种乡土树种混交林的Pielou均匀度指数略高于红锥纯林与30种乡土树种混交林,显著高于尾叶桉纯林与灌草坡。（3）4种人工林的植物群落生物热力学健康水平皆在6至13龄间显著增加;13龄时两种乡土混交林群落生态显著高于两种纯林,两种纯林显著高于灌草坡,且该差异主要源自于乔木层生态的差异。（4）不同植被恢复模式中,10种乡土树种混交林土壤养分的累积效果最佳,13龄时其土壤总氮含量显著高于红锥纯林和自然恢复灌草坡,但与30种乡土树种混交林和尾叶桉纯林无显著差异。（5）冗余分析结果显示,研究期间植被与土壤间的相关关系逐步建立,土壤理化性状对地上植被结构变化的解释度由1龄时的73.3%逐步上升至13龄时的82.0%,但只有土壤有机碳含量在13龄时与地上植被结构的相关性达到显著水平。上述结果表明,乡土种人工林与外来种人工纯林群落结构、生物热力学健康水平、及植被与土壤间关系的发展规律相似,且相对而言,混交林优于纯林,纯林优于自然恢复灌草坡。植被恢复的起始物种丰富度并不是越高越好;发展到13龄时,10种乡土树种混交林在植被结构与土壤改良方面均优于30种乡土树种混交林。植被与土壤间相关关系的建立是一个长期的过程,不同植被恢复模式对土壤理化性状的差异性影响难以在短期内有所显现。     

Establishment of mixed plantations of Pinus sylvestris var. mongolica and Populus × xiaozhuanica may not be appropriate: evidence from litter decomposition

Aims Mongolian pine (Pinus sylvestrisvar.mongolica) and Xiaozhuan poplar (Populus × xiaozhuanica) are two predominant afforestation tree species in the semi-arid sandy lands of northeast China, which are characterized by poor soil nutrients. Plant litter decomposition plays a critical role in regulating nutrient cycling in terrestrial ecosystems. Admixture of broadleaf litter to conifer litter is expected to improve litter decomposition and soil fertility, and thus productivity. However, the effects on the decomposition of litter mixture of the above two tree species are not well understood. Therefore, it is essential to assess the decomposition performance of litter mixture with the aim of improving forest nutrient management and the establishment of mixed plantation. Appropriate forest management practice is critical for the sustainability of site productivity in plantation forests.     

Mixed plantations of Metasequoia glyptostroboides and Bischofia polycarpa change soil fungal and archaeal communities and enhance soil phosphorus availability in Shanghai,China

Soil degradation has been found in urban forests in Shanghai, especially in the pure plantations. Mixed plantations are considered to improve soil quality because they can stimulate organic matter cycling and increase soil carbon and nutrient content. Although soil microbes play crucial roles in regulating soil biogeochemical processes, little is known about how mixed plantations affect soil microbial communities, including bacteria, archaea, and fungi. Here, we evaluated soil chemical properties, abundances and compositions of soil bacterial, archaeal, and fungal communities, and enzyme activities in pure and mixed Metasequoia glyptostroboides and Bischofia polycarpa plantations, located in Shanghai, China. The results showed that soil available phosphorus content in the mixed plantation of M. glyptostroboides and B. polycarpa was significantly higher than that in pure plantations, while no significant difference was observed in the content of soil organic carbon, total and available nitrogen, total and available potassium among the three studied plantations. We found higher fungal abundance in the mixed plantation, when compared to both pure plantations. Moreover, fungal abundance was positively correlated with the content of soil available phosphorus. No significant difference was found in the abundance and diversity of bacterial and archaeal community among the three studied plantations. A similarity analysis (ANOSIM) showed that mixed plantation significantly altered the community composition of archaea and fungi, accompanied with an increase of alkaline phosphatase activity. However, ANOSIM analysis of bacterial communities showed that there was no significant group separation among different plantations. Overall, results from this study indicated that fungal and archaeal communities were more sensitive to aboveground tree species than bacterial community. Moreover, mixed plantations significantly increased the activity of alkaline phosphatase and the content of soil available phosphorus, suggesting that afforestation with M. glyptostroboides and B. polycarpa is an effective way to alleviate phosphorus deficiency in urban forests in Shanghai, China.