鼎湖山马尾松林植物养分积累动态及其对人为干扰的响应

 通过处理（根据当地习惯收割凋落物和林下层植物）和保护（无任何人为干扰）样地的比较试验,在10年时间里（1990～2000年）研究了鼎湖山生物圈保护区马尾松 (Pinus massoniana) 林群落植物养分积累动态及其对人为干扰的响应,在此基础上深入和较系统地分析讨论了不同的经营措施对马尾松林可持续性的影响,为我国目前大面积的退化马尾松林恢复和马尾松林可持续性管理提供理论依据。结果表明：1990～1995年,5年时间里由于人为干扰活动而直接从处理样地取走的各元素养分量,在林下层为（kg·hm－2）：132.72 (N)、4.72 (P)、63.32 (K)、23.51 (Ca)和7.00 (Mg),在地表凋落物为（kg·hm－2）：48.93 (N)、1.85 (P)、17.28 (K)、19.25 (Ca)和2.92 (Mg)。1990～2000年,保护样地林下层和地表凋落物各元素养分贮量分别以39%～41%和37%～38%的年平均增长速率逐年提高,至1995年达到高峰,之后各元素贮量在林下层和地表凋落物均以14%的年平均速率下降。在处理样地,1990～1995年期间各元素贮量在林下层年平均积累速率为17%,之后（1995～2000年期间）则为26%;与此同时,各元素贮量在地表凋落物年平均积累速率为22%～23%,之后（1995～2000年期间）则为28%。在整个试验过程,马尾松林乔木层养分元素总贮量随时间而增加,但其增加的速率随时间和样地不同而异。1990～1995年,保护样地乔木层养分元素总贮量增加了34.9%～38.1%,较处理样地（收获林下层和凋落物）总贮量增加的百分比（29.3%～33.5%）高。然而,1995～2000年,保护样地乔木层养分元素总贮量增加的百分比为26.3%～28.9%,较处理样地（1995～2000年也停止人为干扰）总贮量增加的百分比（28.8%～32.1%）低。可见,1990～1995年,人为干扰活动导致处理样地马尾松林乔木层养分元素年平均积累量降低约1.58%～1.72%,即年平均增长量约减少0.12～2.39 kg·hm－2（2.39 (N)、0.12 (P)、0.77 (K)、1.98 (Ca)、0.29 (Mg)）,这些量约相当于每年通过林下层和凋落物收割活动而直接从林地中取走的养分总量的6%～19%。正是由于长期以来受收割林下层和凋落物这种人为干扰的影响,鼎湖山马尾松林乔木层养分贮量较低。这种利用方式不仅直接从林地中取走大量的养分而且还对林地肥力产生间接的负面影响,其结果使该退化林地不能恢复或继续退化。作者建议的森林利用方法代替目前收割林下层和凋落物方式,既可以满足当地居民燃料的需求还有利于马尾松林的自然恢复。     

人为干扰对鼎湖山马尾松林种群动态的影响

通过处理（根据当地居民习惯收割凋落物和林下）和保护（停止人为干扰,无任何人类活动）样地的比较在五年内（9190－1995年）研究了人为干扰对鼎湖山马尾松林植物种群动态的影响。结果表明,保护样地的林下层和灌木层盖度逐年上升,而处理样地相对较稳定。保护样地的草本层盖度略上升至1992年后,呈显著下降的变化,处理样地的变化则与保护样地的相反。保护样地的林下层植物种数逐年下降（从1990年的41种降至1995年的30种,减少11种）,处理样地变化不大（从1990年的36种降至1995年的34种,仅减少2种）。小径级（≤13cm)的马尾松胸径增长速率保护样地高于处理样地,且径级越小,增长速率越大,然而,径级大于13cm的植株,则没有显示出这种规律性的变化。以上现象表明,适度的人为干扰对稀疏马尾松林的自然更新及林下植物种类多样笥具有一定的维持或促进作用,但不利于马尾松的生长。同时对稀疏马尾松－灌木－草本群落在停止人为干扰后的演替途径作了预测和探讨。     

鼎湖山马尾松林凋落物及其对人类干扰的响应研究

通过处理（根据当地习惯收割凋落物和林下层）和保护（无任何人类活动）样地的比较,在3年时间里研究了鼎湖山生物圈保护区马尾松（Pinus massoniana)林凋落物,养分动态及其对人类干扰的响应,处理和保护样地年平均凋落物总量分别为：2．388和2．342t/hm^-2.a^-1,它们主要由针叶组成（45．4％－78．8％）,皮＋枝占12．4％－14．4％,杂物8．6％－40．2％,凋落物量具有明显的年,季和月变化规律。尽管为人工起源的马尾松林,但其凋落物的空间分布很不均匀（变异系数＞22％）,凋落物中主要营养元素浓度因组分和季节不同而异,但总的趋势以杂物和春季的浓度最高。凋落物主要营养元素的归还量亦随季节和组分不同而异,其年平均归还总量为：处理样地N15.85kg.hm^-2.a^-1.P0.63kg.hm^-2.a^-1,K2.86kg.hm^-2.a^-1,Ca6.04kg.hm^-2.a^-1和Mg1.77kg.hm^-2.a^-1;保护样地N16．24kg.hm^-2.a^-1,P0.67kg.hm^-2.a^-1,k2.61kg.hm^-2.a^-1,Ca5.41kg.hm^-2.a^-1和Mg2.09kg.hm^-2.a^-1,当停止人为干扰后,凋落物产量及其养分归还量相对于继续受干扰的松林趋向逐年增加。     

不同强度人为干扰对马尾松地上部分生物量及生产力的影响

采用平均标准木法及分层切割法研究了不同干扰强度对马尾松林地上部分生物量和生产力的影响．并对3个林分蓄积量、各器官相对比例进行了比较分析。结果表明。马尾松林分地上部分总生物量、各器官生物量及净生产力均随干扰强度的减轻而增加,轻度干扰有利于林分生物量和蓄积量的积累及生产力的提高。     

鼎湖山人为干扰下马尾松林水文生态功能

在鼎湖山马尾松林中,林外降水量年平均为2209．0mm,其中83．8％－84．5％的降水休中在春夏两季,而秋冬两季仅占15．5％－16．2％。林外降水到达冠重新分配,穿透雨占了82．7％,林冠截留17．2％,茎汉0．15％。林外降水进入该生态系统后,34％以径流形式流出,其余的通过蒸散形式返回大气层。林冠截留率随林外降水量的增加而减少,但随着降水的增大,其降幅逐渐减小。茎流率的变化与林冠截留率相似,单株茎流量与胸径和枝下高的大小呈显著的直线关系（P＜0．01）,但与林冠大小关系不明显,径流仅发生在每年的4－10月份,年平均径流率为0．34。     

人为干扰对鼎湖山马尾松林土壤细根和有机质的影响

通过处理 (根据当地习惯收割凋落物和林下层 )和保护 (无任何人为干扰 )样地的比较试验 ,1990～ 1995年期间研究了人为干扰对鼎湖山生物圈保护区马尾松 (Pinus massoniana)林土壤细根和有机质的影响。在此 5 a的研究期间 ,由于人为干扰活动而直接从处理样地取走的林下层和凋落物总量为 2 1.7t/ hm2。在保护样地 ,林下层生物量从 2 .2 t/ hm2增加至 11.10 t/ hm2 ,地表凋落物 (包括枯死的林下层 )量则从 3.0 t/ hm2 增加至 13.3t/ hm2 。收割林下层和凋落物这种人为干扰活动对林地土壤细根生物量的影响不明显 ,但却显著降低土壤轻腐殖质 (Soil lightorganic matter)量。在细根分解过程中 ,其分解速率在处理样地(试验结束时细根残存量占起始量的 4 0 .8% )显著高于在保护样地 (试验结束时细根残存量占起始量的 4 4 .3% ) ;与 Ca、Mg和K元素不同 ,N和 P两种元素的释放速率在处理样地显著高于保护样地 ,表明这种人为干扰活动不仅直接取走所收割的林下层和凋落物中的养分 ,而且还可能增加林地有效养分的流失潜力     

鼎湖山格木群落的生物量和光能利用效率

研究了鼎湖山南亚热带常绿阔叶林的生物量,发现其中格木（Ｅｒｙｔｈｒｏｐｈｌｅｕｍ ｆｏｒｄｉｉ）群落的生物量为５６８．１７２ｔ／ｈｍ＾２,叶面积指数为２７．８０２５ｍ＾２／ｍ＾２,均高于大面积分布的厚壳桂（Ｃｒｙｐｔｏｃａｒｙａ ｃｈｉｎｅｎｘｓｉｓ）群落。用红外线ＣＯ２气体分析法,分层测定了格木群落主要植物的光合速率和呼吸速度,计算了嫩落的生产力和光能利用率。结果表明,格木群落的总生产力为２７９     

鼎湖山退化马尾松林、混交林和季风常绿阔叶林土壤全磷和有效磷的比较

土壤全磷和有效磷浓度的变化随林型和季节不同而异,总的来说,其大小顺序为:季风常绿阔叶林> 混交林>马尾松林(林型);夏季>冬季>春季>秋季(季节),有效磷浓度为:秋季>春季>冬季>夏季(季 节)。收割林下层和凋落物这种人为干扰活动对土壤全磷含量的影响不明显,但对土壤有效磷含量具有显著 的影响。在试验开始时(1990年5月),土壤全磷和有效磷浓度在马尾松林保护样地(停止人为干扰)和处理样 地(按当地习惯继续收割林下层和凋落物)间的差异均不显著。经七年多的试验后,土壤全磷浓度在保护样地 和处理样地间仍十分相似,但土壤有效磷浓度在保护样地显著高于处理样地,说明保护样地在停止人为干扰 后相对于继续受干扰的处理样地其林地条件得到了改善,从而使土壤有效磷含量也得到提高。只要停止人为 干扰,鼎湖山退化马尾松林土壤有效磷供应力是可以自然恢复到季风常绿阔叶林的水平。     

哀牢山湿性常绿阔叶林木质藤本植物地上部分生物量及其对人为干扰的响应

 木质藤本植物是森林, 尤其是热带和亚热带森林中的重要组分。由于野外调查的困难, 对其生态学的研究相对较少。对哀牢山原生山地湿性常绿阔叶林和4类次生林中的藤本植物进行了调查, 利用48株藤本植物样木实测数据, 采用样本回归分析法, 选取藤本植物的不同参数作为自变量, 分别对冠层和林下两类藤本混合种生物量模型进行了拟合比较, 结合样地内长度≥50 cm的所有藤本植物的调查资料估算了各森林群落藤本植物地上部分生物量, 探讨了原生林中藤本植物地上部分生物量的组成与分布特征, 以及人为干扰对藤本植物地上部分生物量的影响。结果表明: 1)以藤本基径为自变量建立幂函数回归模型, 其相关系数较高, 具有较高的实用价值; 2)该区山地湿性常绿阔叶林中藤本植物地上部分生物量为9.82×10³ kg·hm^–2, 其中冠层藤本(基径≥1.0 cm, 长度≥5.0 m)生物量占藤本植物总生物量的99.70%, 林下藤本(基径<1.0 cm, 长度<5.0 m)的地上部分生物量很低; 3)人为干扰后林下藤本植物的生物量相对增加, 而冠层藤本植物的地上部分生物量显著减少; 经过约100年恢复演替的老龄栎类萌生林藤本植物地上部分生物量才达到接近原生林的水平。     

鼎湖山生物圈保护区马尾松林凋落物的分解及其营养动态研究

 本文报道了鼎湖山生物圈保护区马尾松林凋落物分解及其营养动态的情况。松针和混合凋落物的失重率在试验过程中均呈直线下降。松针和混合凋落物的分解系数(K)分别为0.44a-1和0.37a-1。在凋落物分解过程中氮是5个元素中唯—的1个元素,它表现出浓度和绝对量均首先呈上升然后下降的变化。磷和钙的浓度和绝对量在凋落物分解过程中,表现相类似的变化模型。它们的释放速率较其它元素更类似于凋落物的失重率。钾是5个元素中最活跃的元素。其浓度和绝对量的变化在凋落物分解过程中相类似：在分解初期(30到50天)迅速下降后呈缓慢的变化。镁的浓度和绝对量在分解初期以相对快的速率下降后,呈现两种绝然不同的变化：绝对量渐渐下降而浓度则慢慢上升。5个元素的流动性比较,在两种凋落物的分解过程中,均早K>Mg>P>Ca>N的顺序变化。     

林下层植物在退化马尾松林恢复初期养分循环中的作用

以鼎湖山退化马尾松 (Pinusmassoniana)林恢复过程中林下层植物凋落物、分解和养分动态为对象 ,研究了林下层植物在退化马尾松林恢复初期养分循环中的作用。结果表明 ,林下层年凋落物量除在第 5年有所下降外均随时间逐年上升 ,但其增加速率随年份不同而异 ,总平均年增长速率为 3 8%。第 4年凋落物量为 0 .2 0 t· hm- 2 · a- 1,第 1 1年为 1 .1 7t·hm- 2·a- 1。凋落物养分元素平均浓度为 (% ) :N0 .95 ,P0 .0 4,K0 .5 7,Ca0 .1 3和 Mg0 .0 8,基本上以夏季和秋季最高冬春交替月份最低。第 1 1年凋落物各元素养分归还量为 (kg· hm- 2·a- 1) :N1 1 .1 0 ,P0 .47,K6.65 ,Ca1 .48和 Mg 0 .91。凋落物在分解过程中失重率呈直线模型变化 ,第 1年的分解速率为 3 1 % ,至试验结束时凋落物的残存量占起始量的 66%。在凋落物分解过程中 ,N和 P浓度随时间逐渐上升 ,但 N增加的速度较 P快 ,其余元素浓度均下降 ,但 K下降的速度最快。在凋落物分解过程中 ,N是唯一表现残留量呈先上升然后下降变化的元素。P的残留量变化与凋落物的失重率变化几乎一致。各元素在分解试验结束时残留量占起始量的百分比分别为 :N 90 % ,P 67% ,K 9% ,Ca 3 0 %和Mg 1 4%。可见 ,林下层凋落物在退化马尾松林恢复初期碳及其它营养元素循     

鼎湖山马尾松群落能量分配及其生产的动态

对鼎湖山马尾松群落各组分热值、能量现存量、能量净生产量及群落太阳能转化效率进行了研究。结果表明:(1)乔木层马尾松各器官热值相差不大,为19.02~20.30 kJ/g(总平均 19.34 kJ/g);灌木层植物热值低于乔木层,为16.55~18.78 kJ/g(总平均17.82 kJ/g);草本层植物热值低于灌木层,为13.07~16.16 kJ/g(总平均15.03 kJ/g)。(2)群落能量总现存量随时间而增加,且组分分配比例因年份不同而异。在 1990、1995和2000年分别为167 141.4、270 295.9和321 294.3 kJ/m2,其中乔木层占93.4%、79.8%和86.7%,林下层占3.5%、10.6%和7.2%,而地表现存凋落物层仅占3.2%、9.5%和6.1%。(3)群落在1990~1995年和1995~2000年期间能量净生产每年分别为 1 7083. 2 kJ/m2 和 21 571. 8 kJ/m2,其中乔木层占 96. 6%和95 5%,林下层仅占3.4%和5.0%。所有能量生产量中,群落自身增长能量(即年能量存留量)占 72.7%和57.6%,而释放到其它子系统的能量占27.3%和42.4%。(4)群落太阳能转化效率在 1990~1995 年和 1995~2001年分别为0.759%和0.958%,10年平均为0.873%。     

鼎湖山马尾松林降水再分配对养分动态影响

在鼎湖山马尾松林中 ,降水到达森林重新分配后 ,pH值的大小变化顺序为 :茎流 >径流 >穿透雨 >降水 ,且它们均呈酸性。与 pH值变化基本上相类似 ,养分元素浓度在各过程中均以茎流最高 ,降水最低。不同元素比较 ,其大小次序为 :Ca>N >Mg>P。Ca、P和Mg三种元素浓度在各过程中的月变化较明显 ,但pH值和N元素浓度的月际变化不强。该生态系统养分元素呈积累状态 ,大气降水的养分输入为 (kg·hm 2 ·a 1) :2 0 .62 9(N)、1 .0 1 5 (P)、46.3 3 2 (Ca)、3 .5 0 8(Mg) ;输出为 (kg·hm 2 ·a 1) :7.1 2 0 (N)、0 .63 2 (P)、2 3 .640 (Ca)、2 .1 3 3 (Mg)。此外 ,还对该生态系统生物地球化学循环特征进行了讨论。     

鼎湖山马尾松群落演替过程物种变化之研究

在永久样地定位调查的基础上,研究鼎湖山森林植被马尾松群落在十几年演替中种群结构和群落结构的变化．研究结果表明,随着演替的进展,其群落中的乔木种类增多,由４种增至７种．群落的组成结构趋向优化：群落的多样性趋于增加,物种多样性指数由０．５８增到１．６０;群落增加其均匀度,均匀度指数由０．２９增大至０．６９;生态优势度指数由０．８３变为０．３８．十四年的演变明显地改变群落中的优势种的种群结构．先锋性的群落发生种马尾松种群尽管仍是优势种,但消亡的趋势明显;地带性的顶极建群种,如荷木等大大的发展,群落加速向混交林的方向发展演变．     

珠江三角洲马尾松年轮重金属含量年代变化

采用树木年轮化学分析手段,探讨了肇庆鼎湖山(相对清洁区)和南海西樵山(污染区)马尾松(Pinus massonianaL.)不同时期木质部6种重金属(Cu、Zn、Ni、Cd、Cr和Pb)含量的年代变化。结果表明:西樵山马尾松林地表层土壤Cu、Zn、Cd和Pb含量均超过其在广东省表层土壤环境背景值,鼎湖山马尾松林地表层土壤除Cd外其余重金属含量在背景值范围内;鼎湖山和西樵山马尾松木质部中Cu、Zn、Cr和Pb含量均呈现从心材到边材上升的分布格局,反映了珠江三角洲环境中可供植物利用的重金属在过去有了增加。Cu、Zn、Ni,特别是Cr和Pb的最大含量出现在1990年后形成的木质部中,两地环境(土壤和大气)中重金属含量增加是导致马尾松木质部重金属含量上升的主要原因;在相同时期形成的木质部中,西樵山马尾松木质部Cu、Cr和Pb的含量大于鼎湖山,Zn、Ni和Cd含量则小于鼎湖山,这与环境重金属含量差异有关,也与马尾松对不同重金属的富集能力有关。马尾松年轮化学分析的结果能够提供珠三角地区重金属的历史变化信息。     

鼎湖山马尾松林营养元素的分布和生物循环特征

较系统地研究了鼎湖山马尾松林营养元素的分布和生物循环情况。马尾松林内各组分营养元素浓度总的规律为：针叶－细根－林下层植物－凋落物－树皮－树干;在树皮,树干和凋落物组分中各营养元素的排序为：Ｎ－Ｃａ－Ｋ－Ｍｇ－Ｐ,其它组分中则为：Ｎ－Ｋ－Ｃａ－Ｐ－Ｍｇ。马尾松林各营养元素的总贮量（ｋｇ／ｈｍ＾２）为：２２７８．５１（Ｎ＊）,２８０．０１（Ｐ）,５６７．９０（Ｋ）,４５６．８４（Ｃａ）,１４４．７６（