黄土丘陵区刺槐与油松人工林生态系统生态化学计量特征

为阐明不同人工林生态系统间生态化学计量特征的差异,采用野外采样与室内分析相结合的方式分析了陕北黄土丘陵区落叶阔叶树种刺槐和常绿针叶树种油松人工林乔木、灌草、枯落物和土壤(土层深度0—100cm)C、N、P化学计量特征。结果表明:1)刺槐乔木各器官(叶、枝、干、皮、根)C含量显著低于油松,但N和P含量显著高于油松。因此,油松的C∶N和C∶P显著大于刺槐,而N∶P小于刺槐。2)刺槐林下枯落物N和P含量显著高于油松,但C含量显著小于油松。此外,油松林下枯落物C∶N(70.21)大于刺槐林下枯落物C∶N(19.71),说明油松林下枯落物分解较慢,有利于养分的存储。3)刺槐和油松人工林土壤C、N含量均随土壤深度增加而减少,P含量则基本保持不变。刺槐人工林土壤中C含量低于油松,N、P含量在两者之间无显著差异。4)刺槐人工林内乔灌草叶、枯落物与土壤C、N、P及其计量比的相关性多集中在10—20、20—30cm土层,而油松林中各组分与土壤营养元素的相关性相对较小,其中20—30cm土层中无显著相关性,说明相比刺槐人工林而言,油松人工林内土壤层N、P供应量对植物叶片N、P含量影响不显著。本研究为深入了解黄土丘陵区生态系统养分耦合循环机制奠定了基础,同时也为黄土丘陵区的植被恢复工作提供了一定的指导意义。     

辽东山区不同森林类型生态化学计量特征

森林生态系统化学计量对于阐明养分元素在生态系统中的供应状况及其耦合关系,揭示影响森林结构与功能恢复的限制性因子具有重要作用。本研究以辽东山区主要森林类型——次生阔叶混交林、柞树林、油松林和落叶松人工林、红松人工林为研究对象,通过测定叶片、凋落物和土壤的C、N、P含量,分析了不同林型的化学计量特征及差异。结果表明:1)不同林型的C、N、P含量差异显著,且各林型叶片和凋落物C、N、P含量均大于土壤;其中阔叶混交林土壤N含量最高,而柞树林土壤N含量最低。2)5种林型C∶N和C∶P变化趋势均为凋落物叶片土壤,N∶P为叶片凋落物土壤;其中叶片N∶P平均值为12.16,表明该地区植物生长可能存在N限制。阔叶混交林和柞树林与油松林、落叶松林和红松林N∶P差异显著,前者受N、P共同限制,后者受N限制。3)辽东山区森林植被叶片与凋落物的N、P、C∶N和N∶P均表现为正相关关系,土壤与叶片和凋落物N、C∶N均呈负相关关系。本研究表明,理解养分元素在"植物-凋落物-土壤"之间的生态化学计量特征,对于揭示整个森林生态系统的养分状况和生物化学循环过程极为重要。     

子午岭典型植被凋落叶-土壤养分与酶活性特征

对黄土高原子午岭任家台林区内刺槐、油松、侧柏等3种人工林以及桦树、辽东栎等两种天然次生林的凋落叶C、N、P含量、林下土壤基本理化性质和碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶3种酶的活性进行分析,并研究凋落叶C、N、P含量与土壤C、N、P含量之间的相关关系,以及土壤基本理化性质与酶活性之间的相关关系,为该区植被恢复效果评价提供科学依据与参考。结果发现:刺槐、辽东栎凋落叶碳氮比值显著低于其他植被,凋落叶分解速率相对较快;辽东栎土壤有机碳、全氮含量最高,分别为19.18、1.60g/kg,刺槐土壤全磷含量最高(0.61g/kg);土壤酶活性主要受土壤有机碳、全氮、容重及p H影响,与土壤全磷相关性不显著;人工林中,侧柏土壤中3种酶活性均高于其他植被,且侧柏凋落叶碳氮比值相对较低,分解速率较快,相比于刺槐作为造林树种更占优势。     

黄土丘陵区不同森林类型叶片-凋落物-土壤生态化学计量特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,测定了黄土丘陵区主要人工林(刺槐、小叶杨和油松)和天然次生林(辽东栎、麻栎和白桦)中乔叶、凋落物以及土壤的碳(C)、氮(N)和磷(P)含量,探讨不同森林类型叶片-凋落物-土壤生态化学计量特征差异,旨在进一步了解研究区森林生态系统的养分供求现状。结果表明:1)人工林叶片和凋落物的C含量大于天然次生林,N、P含量均小于天然次生林,叶片和凋落物C∶N和C∶P值均表现为人工林大于天然次生林;2)人工林中土壤的C、N、P含量及化学计量比的显著性差异主要集中在土壤表层(0—10 cm),而天然次生林则集中在10—50 cm的土层,随着土层深度增加,二者的C、N、P含量逐渐减小;3)人工林N含量在叶片与凋落物间为显著正相关,天然次生林N含量在凋落物与土壤间为极显著正相关、C∶P值在叶片与土壤间则为显著负相关,其余各指标无显著相关性。揭示了除刺槐和辽东栎的生长受P限制外,其余各树种均受N限制,人工林凋落物的分解速率较快,且人工林土壤P有效性高于天然次生林,这些研究结果可为我国黄土丘陵区的植被恢复与重建工作提供理论依据。     

黄土高原子午岭林区典型树种叶片N、P再吸收特征

为揭示黄土高原子午岭林区不同演替阶段和植被类型主要树种养分再吸收特征,研究选取4种次生植被树种(白桦、山杨、辽东栎和油松)和2种人工植被树种(刺槐和侧柏),测定其成熟叶、凋落叶和林下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,研究了叶片N、P再吸收率及其与养分指标的关系。结果表明:(1)不同树种叶片养分和林下土壤养分含量存在显著差异,土壤C、N含量和C∶N∶P计量比均表现为演替后期林地(辽东栎和油松)演替前期林地(山杨和白桦)人工林(侧柏和刺槐);(2)不同树种叶片N、P再吸收率分别为17.18%—43.34%和27.13%—58.12%,均表现为演替后期林地人工林演替前期林地,且P的再吸收率总体高于N的再吸收率;(3)不同树种叶片N、P再吸收率与叶片养分指标的关系强于土壤,与养分计量比的相关性大于养分含量的相关性。说明子午岭典型植被会通过叶片N、P再吸收来适应养分限制环境,尤其是演替后期植被再吸收能力更强,研究可为黄土高原植被恢复提供理论依据。     

不同林龄油松(Pinus tabulaeformis)人工林植物、凋落物与土壤C、N、P化学计量特征

在陕西省北部延安市境内子午岭林区,采用时空互代的方法选取9、23、33、47年生油松(Pinus tabuliformis)人工林为研究对象,比较油松不同器官(叶、枝、干、根)、凋落物及土壤C、N、P含量及其比值的差异,探讨它们随林龄的变化及其相互间的关系,以期为油松人工林的生产、改善和林木生长环境的调节提供参考。结果表明:除根中C含量在林龄间差异不显著外,其它器官C、N、P含量及其比值在林龄间均差异显著且随林龄增加变化趋势不尽相同。9、23、33、47年生油松林C、N、P含量及N∶P比值均在叶中最高;C∶N比值均在干中最高,根中次之;C∶P比值均在干中最高,其它器官大小次序不一。除33年生油松林叶中N∶P比值大于14外,其它各器官各林龄N∶P比值均小于14,且N∶P比值随林龄先增加后减少,故可判断油松在该区域受N限制较为严重,且随林龄的增加受N限制的情况有所缓解。不同林龄土壤和凋落物C、N、P含量及其比值差异显著,且后者均大于前者。土壤与凋落物C、P含量及C∶N、C∶P、N∶P比值随林龄增加变化趋势完全一致,表明土壤与凋落物之间有着密切的关系。叶片与凋落物N、P含量及C∶N、C∶P、N∶P比值之间显著相关,表明凋落物的养分承自植物叶片,二者之间关系紧密;植物和土壤的C、N、P含量之间均不存在显著相关性,说明土壤C、N、P供应量对乔木叶片C、N、P含量影响不大。     

陕西省3种主要树种叶片、凋落物和土壤N、P化学计量特征

以陕西省29个县(市)39个样点的刺槐、辽东栎和油松林为研究对象,分析比较不同树种乔木叶片、凋落物与土壤N、P化学计量特征及其与经纬度、海拔、年均温度和年降水等环境因子间关系的异同以及三者之间可能存在的关系,以期为认识陕西省主要森林树种养分限制状况、制定合理的植被管理和恢复措施提供理论依据。结果表明:3树种叶片N、P含量及比值均为刺槐辽东栎油松,与叶片相比,凋落物中N、P含量变化幅度较小,为刺槐辽东栎油松,N∶P比值为油松辽东栎刺槐。10—20 cm与0—10 cm土层相比,3树种中除辽东栎中P含量差异不显著外,其它指标N、P含量及N∶P比值均显著下降(P0.05)。刺槐、辽东栎和油松叶片N、P含量与土壤N、P含量均没有显著相关性,以刺槐、辽东栎和油松3种植物叶片为总体来说,P含量与土壤P含量显著正相关(P0.05)。叶片N、P含量均大致表现出随着年均温度和年降水的增加而增加,随着经纬度的增加而降低的趋势,这一点在刺槐叶中最为明显。凋落物N含量随着年均温度和年降水的增加而增加,随着纬度和经度的增加而降低;P含量随着年降水和经度的增加而降低;N∶P比值随着年均温度和年降水的增加而增加,随着纬度的增加而降低。研究区内,土壤N、P含量随着纬度、海拔的增加和年均温度、年降水、经度的降低而增加,N∶P比值则呈相反的趋势。3树种土壤N、P含量及N∶P比值中,P含量比N含量受环境影响更大,且0—10 cm和10—20 cm土层N、P含量及N∶P比值与各环境因子的关系基本一致。     

青藏高原东缘亚高山针叶林碳氮磷生态化学计量特征

为深入理解针叶林生态系统植物叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其内在相互关系,该研究以青藏高原东缘亚高山岷江冷杉(Abies faxoniana)林(针叶林Ⅰ)、云杉(Picea asperata)林(针叶林Ⅱ)、油松(Pinus tabuliformis)林(针叶林Ⅲ)为研究对象,测定了3种林分针叶、灌木、草本和土壤的碳、氮、磷含量及其比值。结果表明：(1)3种针叶林植物叶片C、N含量表现为草叶>针叶>灌叶>土壤;C∶N、C∶P、N∶P表现为灌叶最高、针叶和草叶次之,土壤最低。其中C、N、P含量均表现为云杉林>冷杉林>油松林;同一针叶林不同组分C、N、P含量均表现为草叶>针叶>灌叶。(2)不同针叶林C∶N和C∶P均表现出油松林>冷杉林>云杉林,而叶片C∶N、C∶P均表现为灌叶>针叶>草叶。(3)针叶林植物叶片N与P含量呈显著正相关关系,针叶与灌叶的C含量、针叶 灌叶 草叶之间的N、P含量以及C∶N、C∶P均呈显著正相关关系;针叶的C含量与其自身的N、P含量呈极显著负相关关系,针叶与土壤TP和N∶P、灌叶与土壤TP含量、草叶与土壤N∶P均呈显著负相关关系,体现了营养元素在针叶林针叶、灌叶、草叶和土壤之间的相互循环和转移。研究认为,青藏高原东缘亚高山针叶林植物生长受N限制,该区域土壤有机质的矿化作用较慢,在针叶林的保护和经营过程中,要加大对林下植被的保护,提高土壤肥力,从而达到维护森林长期生产力的作用。     

不同林龄油茶人工林土壤-叶片碳氮磷生态化学计量特征

油茶是世界四大木本油料植物之一,在我国有着2000多年的栽培和利用历史。碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量元素是近年来研究的热点,通过C、N、P化学计量我们可以深入了解植物-土壤间元素相互关系,并能揭示土壤养分限制状况。为了解油茶人工林生态系统C、N、P化学计量特征及油茶人工林养分元素限制因素,以长江中下游油茶适宜栽培区湖南、江西和湖北三省油茶林为研究对象,采用空间代替时间的研究方法,在区域尺度上随机选择32个典型油茶人工林并分为4个林龄组(9年低龄林;9—20年高产林;21—60年低产林; 60年生产退化林)。测定油茶人工林土壤与油茶叶片中的C、N、P含量并分析其化学计量特征。研究结果表明:(1)随林龄增加,油茶人工林土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量增大,而土壤全磷(TP)和速效/kg和5.43 mg P在一定的林龄(60 a)内具有增加的趋势。(2)随林龄增加,油茶人工林叶片C含量无显著变化,N、P含量降低,叶片的C、/kg、11.66—15.46 g增大。此外,叶片N∶P阈值分析发现,叶片N∶P比在四个林龄段均16。(3)相关分析结果表明,油茶人工林土壤SOC和TN具有显著正相关,油茶叶片N和P具有显著正相关。同时,叶片N含量与土壤TN无相关性,而油茶叶片P含量与土壤Olsen-P显著正相关。油茶人工林土壤化学计量C∶N、C∶P和N∶P与叶片C∶N、C∶P呈显著正相关,以及叶片N∶P与土壤C∶P、N∶P呈显著正相关(P0.05)。由以上可见,油茶人工林土壤主要受P养分限制,且随林龄增加,P限制增加。此外油茶叶片N、P吸收具有协同效应,且油茶叶片与土壤元素存在广泛的计量耦合关系。本研究综合分析油茶林叶片与土壤的C、N、P计量特征及其关系,有助于全面系统的揭示油茶人工林生态系统的养分状况,对油茶林高效培育、养分补充或退化林诊断等具有指导意义。     

喀斯特峰丛洼地不同森林类型植物和土壤C、N、P化学计量特征

研究西南喀斯特峰丛洼地人工林、次生林、原生林3个不同森林类型的6个代表性植物群落C、N、P化学计量特征及其与土壤的关系.结果表明: 不同森林类型植物和土壤C、N、P含量均存在显著差异.土壤C和N含量均为次生林最高,人工林最低,土壤P含量为人工林最高,原生林最低;植物C和P含量变化趋势为人工林>原生林>次生林,植物N含量为次生林最高,原生林最低.土壤C∶P、N∶P以及植物C∶P均为原生林显著高于次生林和人工林,土壤C∶N在不同森林类型间差异不显著;植物N∶P为次生林最高,人工林最低,植物C∶N为原生林>人工林>次生林.在不同森林类型中,乔木叶片N含量与P含量、C∶N与C∶P以及C∶P与N∶P之间均呈显著线性正相关,除了植物叶片C∶N与N∶P以及土壤C∶N与N∶P之间呈显著线性负相关外,植物和土壤的C、N、P、C∶P均无显著相关性,说明土壤C、N、P供应量对乔木叶片C、N、P含量影响不大.     

兰州市南北两山5种典型人工林凋落物的水文功能

结合野外实地观测和室内浸水试验,对兰州市南北两山5种典型人工林(侧柏林、刺槐林、新疆杨林、侧柏+刺槐混交林、新疆杨+刺槐混交林)凋落物的持水特性进行研究。结果表明: 不同林分类型凋落物的蓄积量在13.50～47.01 t·hm^-2,依次为新疆杨+刺槐混交林＞侧柏+刺槐混交林＞侧柏林＞刺槐林＞新疆杨林。除侧柏林外,其他林分类型的半分解层蓄积量所占比例均高于未分解层。凋落物最大持水率在190.8%～262.7%,新疆杨+刺槐混交林最大,侧柏林最小。凋落物最大持水量在35.29～123.59 t·hm^-2,依次为新疆杨+刺槐混交林＞侧柏+刺槐混交林＞刺槐林＞侧柏林＞新疆杨林。凋落物的吸水速率在浸水0～1 h直线下降,1 h后降幅减缓,未分解层凋落物吸水速率小于半分解层。最大拦截量和有效拦截量(深)均为新疆杨+刺槐混交林＞侧柏+刺槐混交林＞侧柏林＞刺槐林＞新疆杨林,且新疆杨+刺槐混交林有较高的有效拦截率,表明新疆杨+刺槐混交林在兰州市南北两山有较好的保持水土和涵养水源能力。     

豫西黄土丘陵区不同林龄栎类和侧柏人工林碳、氮储量

利用空间代替时间样地调查法,分析了豫西黄土丘陵区栎类和侧柏人工林生态系统碳、氮储量的分布格局,以及不同土层碳储量和氮储量随林龄的动态变化.结果表明:随着树龄的增加,两类人工林乔木层和枯落物层碳储量均增加,土壤碳储量和氮储量主要在表层(0~20 cm)汇聚,且各土层碳储量和氮储量随着林龄增加表现为减少-增加-减少的趋势.各林龄栎类人工林土壤表层碳、氮储量分别为20.31~50.07和1.68~2.12 t·hm^-2;不同林龄侧柏人工林土壤表层碳、氮储量分别为23.99~48.76和1.59~2.34 t·hm^-2;各林龄栎类和侧柏人工林生态系统的碳储量分别为52.04~275.82和62.18~279.81 t·hm^-2;侧柏人工林碳汇能力略高于栎类人工林.土壤C/N随着造林年限的增加呈增加趋势.     

Sap flow characteristics and its responses to precipitation in Robinia pseudoacacia and Platycladus orientalis plantations

Aim In the loess hilly region, drought stress frequently occurs during the late spring and early summer as a result of insufficient water supply and asynchronous changes between temperature and precipitation. Our objective was to quantify the characteristics of water-consumption through transpirations and their responses to precipitation in the dominant plantations in this region. Methods Thermal dissipation probe (TDP) was used to measure the sap flow density (F_d) of Robinia pseudoacacia and Platycladus orientalis from April through October in 2009 in Ansai National Ecological Experimental Station. Environmental variables, including meteorological factors and soil water content, were simultaneously measured. Important findings The diurnal variation of F_d exhibited a single-peak curve during the growing season of R. pseudoacacia and P. orientalis. The maximum F_d was three times greater in R. pseudoacacia (0.12068 m³·m^-2·h^-1) than that in P. orientalis (0.03737 m³·m^-2·h^-1). Except in the rapid-growth season (July to August), the F_d of these two species during the post-precipitation period were significantly higher than that during the pre-precipitation period. The F_d of P. orientalis and R. pseudoacacia was well fitted with transpiration (VT), an integrated index calculated from both vapor pressure deficit (VPD) and solar radiation (R_s), using an exponential saturation function. Generally, F_d increased in response to rising VT, while these values tended to be stable when VT reached about 50 kPa (W·m^-2)^1/2. Furthermore, R. pseudoacacia showed more sensitive to precipitation (p < 0.001) than P. orientalis, according to different hydraulic conductance model coefficients (fitting parameter b) between pre- and post-precipitation periods. Therefore, R. pseudoacacia could be considered as a precipitation-sensitive species, while P. orientalisasa precipitation-insensitive species. Through analyzing the different responses of plantation species to precipitation in the loess hilly region, this study provides a scientific basis for the local plantation management from the aspect of tree water use during ecological restoration.     

黄土丘陵区刺槐和侧柏人工林树干液流特征及其对降水的响应

水分供应不足及水热不同步常导致黄土丘陵地区在春末和夏初出现季节性干旱。为阐明该地区主要造林树种的蒸腾耗水特征及其对降水的响应, 使用热扩散式树干茎流计(TDP)于2009年4-10月对黄土丘陵区安塞国家生态试验站刺槐(Robinia pseudoacacia)和侧柏(Platycladus orientalis)的树干液流密度(F_d)进行连续观测, 并同步测定了气象、土壤水分等环境因子。结果表明: 刺槐和侧柏在生长季内不同生长时期的F_d均表现为单峰型日变化特征, 刺槐最高液流峰值为0.12068 m³·m^-2·h^-1, 是侧柏最高液流值(0.03737 m³·m^-2·h^-1)的3.23倍。除生长旺盛季(7-8月)外, 刺槐和侧柏降水后的F_d明显高于降水前。同时反映水汽压差(VPD)和太阳辐射(R_s)的蒸腾变量(VT)能够很好地模拟F_d, 且两者呈显著的指数正相关关系, 随VT的增加F_d逐渐增大, VT增加到50 kPa (W·m^-2)^1/2左右时, F_d的变化趋于稳定; 通过对降水前后两个树种水力导度(拟合参数b值)分析, 相对于侧柏, 刺槐更易受降水的影响(p < 0.001)。因此, 可认为刺槐是降水敏感型植物, 而侧柏是降水不敏感型植物。该研究通过分析黄土丘陵区人工林树种对降水的差异性响应, 从树木水分利用方面能够为当地生态恢复过程中人工林的管理提供科学依据。     

沙地樟子松人工林叶片-枯落物-土壤氮磷化学计量特征

为揭示沙地樟子松人工林N、P分配格局及化学计量特征,以呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地、毛乌素沙地不同龄组(中龄林、近熟林和成熟林)沙地樟子松人工林为研究对象,测定分析其叶片、枯落物和土壤N、P含量及化学计量比.结果表明: 研究区3个龄组沙地樟子松人工林叶片、枯落物和土壤N、P含量分别为0.17～49.02和0.11～3.01 g·kg^-1,N/P为0.51～19.74,均表现为叶片＞枯落物＞土壤,且N含量和N/P在3个组分间存在显著差异,叶片P含量显著高于枯落物和土壤.不同地区或林龄对沙地樟子松人工林各组分N、P含量及N/P有一定的影响,但地区和林龄的交互作用对沙地樟子松人工林各组分N/P无显著影响.随着林龄的增加,沙地樟子松各组分N、P含量也增加,在成熟林达到最大值,而N/P没有表现出明显的规律.沙地樟子松人工林N、P含量及N/P在3个组分间呈显著正相关关系.呼伦贝尔沙地和科尔沁沙地樟子松叶片N/P在14.53～15.57,说明这两个地区沙地樟子松人工林的生长可能受N、P的共同限制;毛乌素沙地樟子松叶片N/P在18.56～19.71,说明该地樟子松人工林生长可能受P限制,且林龄对沙地樟子松N、P养分限制的影响不显著.建议在沙地樟子松人工林抚育管理时,依据当地实际情况适当添加N肥或P肥,以提高沙地樟子松林的生产力.研究结果有助于进一步了解N、P在沙地樟子松人工林叶片-枯落物-土壤系统中的相互作用与制约规律,并为沙地樟子松人工林经营管理提供科学依据.     

黄土高原不同生长阶段油松人工林土壤微生物生物量碳的变化及其影响因素

以撂荒地为对照,油松人工幼龄林(13～15 a)、中龄林(25～27 a)和成熟林(41～43 a)为研究对象,分析了黄土高原典型油松人工林不同生长阶段土壤微生物生物量碳的变化特征及其影响因素.结果表明: 油松幼龄林、中龄林和成熟林土壤微生物生物量碳分别为93.08、122.64和191.34 mg·kg^-1,随发育阶段呈显著增加趋势,且显著高于撂荒地(42.93 mg·kg^-1).土壤微生物生物量碳随土层深度呈逐渐降低的趋势,在0～20 cm土层油松幼龄林、中龄林和成熟林较撂荒地分别提高了134.2%、221.7%和375.7%,在20～40 cm土层分别提高了101.3%、164.3%和337.5%,在40～60 cm土层分别提高了103.1%、146.2%和303.0%.油松胸径、高度、根系生物量以及枯落物的厚度、生物量、全氮含量与土壤微生物生物量碳呈显著正相关;土壤有机碳、全氮含量及土壤含水量与土壤微生物生物量碳呈显著正相关.主成分分析表明,油松根系生物量、枯落物生物量和土壤有机碳含量是影响黄土高原油松人工林微生物特征的主要因子.油松生长过程中,枯落物和根系凋落物显著影响了土壤有机碳含量,提高了土壤微生物生物量碳.     

密云水库上游油松人工水源涵养林林下植物多样性与土壤理化特性

以密云水库上游丰宁县4种油松人工水源涵养林(油松×落叶松混交林、油松×蒙古栎混交林、油松×山杏混交林、油松纯林)为对象,研究林下植物多样性与土壤理化性质特征,分析林下植物多样性与土壤因子的相关关系。结果表明: 4种人工水源涵养林林下植物群落组成结构差异显著,油松×山杏混交林林下植物群落物种组成最为丰富,绣线菊、虎榛子和披针薹草为主要优势种。从物种丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数来看,油松×山杏混交林林下整体植物多样性水平最高,灌木层和草本层植物多样性分别以油松×蒙古栎混交林和油松×山杏混交林最高。4种人工水源涵养林之间除全磷外其他各理化指标均差异显著,油松×山杏混交林土壤理化性质总体最优,油松×蒙古栎混交林最差。土壤毛管孔隙度、pH、有机质为灌木层植物多样性的主要影响因子,土壤pH、毛管持水量为草本层植物多样性的主要影响因子。营造油松×山杏混交林更有利于提高林下植物多样性并促进土壤改良,土壤pH、有机质、毛管孔隙度、毛管持水量为影响研究区林下植物多样性的主导土壤因子。     

大兴安岭重度火烧迹地恢复后土壤磷形态与解磷细菌分布特征

为了探讨大兴安岭重度火烧迹地恢复后土壤不同磷形态含量、解磷细菌群落结构的差异及两者之间的关系,以人工恢复(樟子松人工林、落叶松人工林)、人工促进天然恢复(次生林)以及天然恢复(天然次生林)的林地土壤为研究对象,采用Sui等修正的Hedley磷素分级法对根际土壤和0～10、10～20 cm非根际土壤进行磷素分级测定,并用高通量测序法得到土壤解磷细菌种群丰度。结果表明: 0～10 cm非根际土壤水溶性磷(H₂O-P_i)、碳酸氢钠无机磷(NaHCO₃-P_i)、碳酸氢钠有机磷(NaHCO₃-P_o)及根际土壤NaHCO₃-P_o含量表现为落叶松人工林>樟子松人工林>天然次生林>次生林。10～20 cm非根际土壤H₂O-P_i、NaHCO₃-P_i、NaHCO₃-P_o及根际土壤H₂O-P_i、NaHCO₃-P_i含量表现为落叶松人工林>樟子松人工林>次生林>天然次生林。不同林分根际与非根际土壤H₂O-P_i、NaHCO₃-P_i和NaHCO₃-P_o含量的比值(R/S)均大于1。中等活性氢氧化钠磷(NaOH-P)包括氢氧化钠无机磷(NaOH-P_i)和氢氧化钠有机磷(NaOH-P_o)。在0～10 cm非根际土壤及根际土壤中NaOH-P含量表现为落叶松人工林>天然次生林>次生林>樟子松人工林,在10～20 cm非根际土壤中表现为落叶松人工林>樟子松人工林>次生林>天然次生林。土壤NaOH-P存在明显的根际效应。酸溶性磷(HCl-P)包括酸溶性无机磷(HCl-P_i)和酸溶性有机磷(HCl-P_o)。在0～10 cm非根际土壤中HCl-P含量表现为落叶松人工林>天然次生林>樟子松人工林>次生林,在10～20 cm非根际及根际土壤中表现为落叶松人工林>樟子松人工林>天然次生林>次生林。土壤残留磷(residual-P)含量对林地恢复方式不敏感。各林分土壤主要解磷细菌均为慢生根瘤菌属、链霉菌属、伯克霍尔德菌属和芽孢杆菌属。樟子松人工林和落叶松人工林土壤解磷细菌丰度显著高于次生林和天然次生林。冗余分析表明,解磷细菌与不同磷形态之间相关性各异。在现阶段来看,人工恢复更有利于提高土壤磷的有效性和增加解磷细菌的丰度。     

山东蒙山6种造林树种40余年成林效果评价

植被恢复一直是恢复生态学研究的核心问题和首要解决目标。该文拟评估山东蒙山森林植被恢复与重建的现状和程度, 评价不同造林树种对植物多样性的影响, 筛选一批造林工具种, 为今后沂蒙山区森林植被恢复与重建的调控和预测提供依据。采用样地法和样方法, 选择林龄超过40年的6种主要人工林为样地, 采用典型取样法进行林内调查。根据乔木层、灌木层和草本层的物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数评价物种多样性, 分析乔木径级分布, 判断植物发展类型。结果表明: 乔木层、灌木层和草本层的4种多样性指数较为一致地显示赤松(Pinus densiflora)、栓皮栎(Quercus variabilis)、黑松(Pinus thunbergii)、日本落叶松(Larix kaempferi)和刺槐(Robinia pseudoacacia)的成林效果较好, 油松(Pinus tabuliformis)相对较差。6种人工林群落灌木层和草本层的4种多样性指数基本无显著差异, 而乔木层中, 油松人工林群落的4种多样性指数与黑松人工林、刺槐人工林、栓皮栎人工林和日本落叶松人工林存在部分显著差异(p < 0.05)。从整体上看, 人工林群落灌木层发育最好, 4种多样性指数均为灌木层>乔木层>草本层, 且差异大多极显著(p < 0.01)。研究发现: 乔木扩展种29种、隐退种3种、稳定侵入种9种和随机侵入种11种, 表明人工林群落正处于向森林演替的过程中。数据显示: 3种隐退种赤松、油松和日本落叶松均为群落局部优势种, 赤松和油松种群更新困难, 日本落叶松完全没有更新幼苗。作者认为林下发达的灌草层可能是阻碍针叶林天然更新的关键因素。评估筛选出15种造林工具种: 早期开荒工具种(A类) 7种和后期顶级工具种(B类) 8种。其中A1类(建群种) 2种: 赤松和油松, A2类(伴生种) 5种: 黄檀(Dalbergia hupeana)、花曲柳(Fraxinus rhynchophylla)、君迁子(Cerasus serrulata)、山合欢(Albizia kalkora)和鹅耳枥(Carpinus turczaninowii); B1类(建群种) 2种: 栓皮栎和麻栎(Quercus acutissima), B2类(伴生种) 6种: 水榆花楸(Sorbus alnifolia)、槲树(Quercus dentata)、山樱花(Diospyros lotus)、小叶朴(Celtis bungeana)、大叶朴(Celtis koraiensis)和三桠乌药(Lindera obtusiloba)。     

北京土石山区水分在土壤-植物-大气连续体(SPAC)中的稳定同位素特征

氢氧稳定同位素是广泛存在于自然界水体中的环境同位素,其在不同水体中组成特征的差异可以指示水分循环过程及植物用水机制.本研究在北京山区选取了两种主要的绿化树种——常绿针叶林侧柏和落叶阔叶林栓皮栎为研究对象,通过对降水、土壤水、泉水、植物茎干水和叶片水同位素的变化特征进行分析,讨论了水分在大气-土壤-植物连续体中的运动过程.结果表明: 研究区大气降水线方程为δD=7.17δ¹⁸O+1.45(R²=0.93), 土壤蒸发线方程为δD=3.85δ¹⁸O-38.02(R²=0.76), 降水入渗补给土壤水的过程中存在一定程度的蒸发分馏.在不同季节,降水、土壤水和泉水δD和δ¹⁸O值变化规律不同;雨季,δD和δ¹⁸O平均值大小为降水>地下水>土壤水,降水和土壤水共同补充地下水;旱季,δD和δ¹⁸O值大小排序为降水> 土壤水>地下水,降水和地下水都对土壤水有贡献.侧柏和栓皮栎年内茎干水分δD和δ¹⁸O的拟合线性方程分别为δD=5.03δ¹⁸O-30.78 和δD=3.0δ¹⁸O-48.92,栓皮栎利用的土壤水分相对于侧柏更加富集,其水分来源深度更浅.栓皮栎叶片水分同位素变化特征相对于侧柏对大气微环境的反应更加敏感,且其叶片水分蒸发和同位素动力分馏程度更强,但是它们对环境条件的变化反应一致.