秦岭小陇山锐齿栎林皆伐迹地土壤呼吸特征

2011年5月-2012年4月,利用Li-6400系统测定秦岭小陇山锐齿栎林皆伐迹地的土壤呼吸速率,研究锐齿栎林皆伐迹地土壤呼吸速率日动态、月动态和土壤温湿度以及土壤理化性质对土壤呼吸的影响.结果表明： 皆伐迹地和锐齿栎对照林地的土壤呼吸日动态和月动态均表现为单峰曲线,与土壤温度变化趋势相似;皆伐迹地和对照林地土壤呼吸速率的月均最大值均出现在7月,分别为4.63和4.01 μmol·m^-2·s^-1,月均最小值均出现在2月,分别为0.10和0.30 μmol·m^-2·s^-1;皆伐后4～6个月,皆伐迹地土壤呼吸速率月均值大于对照林地,此后则小于对照林地;土壤温度、湿度及二者交互作用的多元回归模型能够解释皆伐迹地土壤呼吸速率变化的89.6%～90.8%,解释对照林地的94.7%～95.5%;利用指数方程计算两样地土壤呼吸的Q₁₀值,皆伐迹地和对照林地土壤呼吸的Q₁₀值分别为3.47～4.22和3.54～3.96;皆伐迹地和对照林地年土壤碳释放量分别为344.8和512.9 g·m^-2,冬季土壤碳释放量分别为24.2和40.9 g·m^-2,占全年的7.0%和8.0%.     

长白山阔叶红松林采伐迹地土壤养分含量动态研究

采用对比实验,对不同采伐年限的长白山阔叶红松林采伐迹地土壤养分含量变化进行了分析与研究．结果表明,不同采伐年限的采伐迹地土壤养分含量差异很大．林地土壤pH值随着伐后时间的推移而出现一个先下降后上升的过程,表层土壤在伐后5年的酸性最强,10～20cm层土壤在伐后10年酸性最强;土壤有机质含量、全量养分含量和速效养分含量均在采伐初期2～5年增加,随后又迅速减少,尤其是表层土壤变化更为明显;土壤阳离子交换量(CEC)及交换性Ca、Mg也都表现出相同的变化趋势．因此,森林采伐后应及时人工造林、更新进行植被恢复,可将养分固定而减少和防止土壤养分的流失．     

长白山红松针阔混交林与开垦农田土壤呼吸作用比较

利用静态箱式法测定长白山红松(Pinus koraiensis)针阔混交林及其开垦农田的土壤呼吸作用。结果表明,两者土壤呼吸作用的日动态和季节动态均主要受温度影响,农田土壤呼吸作用的日变化极值出现时间较林地提前,最大值出现在12∶00左右,比林地提前6 h左右,最小值在凌晨5∶00左右,早于林地2~3 h;在生长季,土壤呼吸速率与10 cm土壤含水量关系不显著,而与土壤5 cm温度呈显著的指数关系;农田土壤温度高于林地,但在整个生长季(5~9月)林地土壤释放CO₂量(2 674.4 g·m^-2)约为农田(1 285.3 g·m^-2)的2倍;观测期间,农田土壤呼吸速率占林地的比例范围在23.4%~76.3%之间,说明土壤呼吸作用还受不同土地利用方式下植被类型等的影响。农田和红松针阔混交林土壤呼吸作用的Q₁₀值分别为3.07和2.92,农田土壤呼吸作用的Q₁₀ 值估计可能偏大。森林转变为农田后,环境、生物因子以及土壤养分含量和物理性质发生改变,共同影响土壤呼吸作用的强度和动态特征。     

长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用研究

用密闭静态箱式法观测了长白山阔叶红松林生态系统生长季中的土壤呼吸作用。结果表明, 长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用日动态呈单峰曲线, 在 18∶0 0左右达到最大值。土壤呼吸作用在生长季中的动态呈单峰曲线, 7月最大。 6、7、8、9各月平均土壤呼吸作用分别为 0.2 2、0.32、0.2 3和 0.13gC·m-2 ·h-1。温度升高可以提高土壤呼吸作用强度, 地下 5cm的土壤温度比气温更能准确地反映土壤呼吸作用的动态变化 ;土壤水分含量在一定范围内增加可使土壤呼吸作用强度增加, 但水分过多也会对土壤呼吸产生抑制作用而导致土壤碳排放减少。     

山杨白桦混交次生林与原始阔叶红松林土壤呼吸作用比较

 比较利用静态箱式法测定长白山原始阔叶红松林(Pinus koraiensis)和次生杨桦混交林的土壤呼吸作用表明,两者土壤呼吸作用的日动态均主要受温度影响,次生林土壤呼吸作用的日变化极值出现时间较原始林提前1～2 h;两者具有明显的季节动态,其中8月土壤呼吸速率最大;在生长季,土壤呼吸速率与土壤含水量关系不显著,而与土壤5 cm温度呈显著的指数关系;生长季(5～9月)次生林土壤释放CO₂量(3 449.4 g·m^－2)约为原始林(2 674.4 g·m^－2)的1.3倍,这可能是由于次生林内具有比原始林较高的温度和较低的土壤含水量,更有利于根系生长代谢和土壤微生物的活动引起的。     

夏秋季羚牛对长青自然保护区境内栖息地的选择初报

1998年夏秋两个季节 ,在分布于保护区境内各种植被类型和不同海拔高度的 1 86个样方中分别调查了秦岭羚牛对栖息地的选择。在夏秋两个季节中 ,羚牛利用过的样方分别为 39和 60个。卡方检验表明秦岭羚牛夏季偏重选择高山草甸、针阔混交林和灌木林 ;秋季喜欢在针叶林、灌木林和竹林中活动。在未受破坏的天然林和经过采伐的森林中 ,羚牛喜欢选择前者 ;在择伐和皆伐迹地中 ,夏季羚牛选择择伐迹地的比例高于皆伐迹地 ;秋季出现在皆伐后人工更新的林地中的比例较高。夏季羚牛选择海拔位于 2 2 0 0m以上的栖息地的比例为 62 % ,而秋季这个比例降低到 4 1 7%。此外 ,羚牛喜欢在小于 30°的缓坡生境中活动。     

帽儿山不同年龄森林土壤呼吸速率的影响因子

为探明东北温带森林恢复过程中土壤呼吸(R_S)的变化趋势及其影响因子,在帽儿山选取皆伐后天然更新恢复的4个年龄(1a、10a、25a和56a)林分进行了1年的野外原位测定。结果表明:(1)皆伐后天然更新恢复1年、10年、25年和56年林分的年R_S通量差异显著(P0.05),分别为686.5、639.7、733.3、762.3g C m~(-2)a~(-1);其中生长季(5月─10月)和非生长季的R_S通量也存在显著差异,均呈现出随林龄增加先减后增的趋势。全年、生长季和非生长季R_S随林龄变化的变异系数分别为7.6%、6.3%和21.1%,表明非生长季R_S通量的变异性加大了全年R_S通量的差异。(2)4个年龄林分的Rs季节变化趋势相似,且其主控因子均随季节而变:6月─8月Rs与土壤含水率呈二次函数关系(R~2波动在56%─79%之间),其余时段则与土壤温度呈指数函数关系(R~2波动在85%─93%之间)。(3)不同年龄林分生长季R_S与0─20cm土层有机碳(SOC)密度呈正相关关系(R~2=0.434,P0.05),而非生长季R_S与同期土壤5cm温度呈正相关关系(R~2=0.959,P0.01)。本研究区森林皆伐导致R_S降低,随皆伐后森林恢复R_S不断增加,其主导驱动因子是SOC密度的增加和非生长季土壤温度的变化。     

皆伐火烧对亚热带森林不同深度土壤CO2通量的影响

评估不同深度土壤的CO_2通量是研究土壤碳动态的重要手段。目前有关皆伐火烧对森林土壤碳排放的影响研究仅局限于表层土壤,而对不同深度土壤碳排放影响鲜见报道。以米槠(Castanopsis carlesii)次生林(对照)及其皆伐火烧后林地为研究对象,利用非红外散射CO_2探头测定土壤CO_2浓度,并结合Fick第一扩散法则估算不同深度(0—80 cm)土壤CO_2通量。结果表明:(1)皆伐火烧改变土壤向大气排放的表观CO_2通量,在皆伐火烧后的2个月内土壤表观CO_2通量显著高于对照68%;2个月后,土壤表观CO_2通量低于对照37%。(2)皆伐火烧后,除10—20 cm的CO_2通量提高外,其余各深度(0—10、20—40、40—60 cm和60—80 cm)的CO_2通量均降低。同时,皆伐火烧改变不同土层对土壤呼吸的贡献率,降低0—10 cm土层的贡献率,提高10—20 cm土层的贡献率。(3)对照样地仅0—10 cm土壤CO_2通量与温度呈显著指数相关,10—40 cm深度CO_2通量则与土壤含水率呈显著线性相关。皆伐火烧后0—10 cm和10—20 cm处土壤的CO_2通量均与温度呈指数相关。说明皆伐火烧改变了不同深度土壤CO_2通量对于环境因子的响应。因此为准确评估和预测皆伐火烧对土壤与大气间碳交换的影响,应考虑皆伐火烧后不同时期土壤CO_2通量的变化,以及不同深度土壤CO_2通量对皆伐火烧的响应。     

长白山阔叶红松林退化生态系统的土壤呼吸作用

选择处于全球变化中国东北样带东部典型生态系统的长白山阔叶红松林作为研究区,采用动态气室-CO₂红外分析法测定了森林生态系统不同退化阶段的土壤呼吸作用.结果表明：在生长季,长白山阔叶红松林不同退化阶段的土壤呼吸动态变化呈单峰型曲线,在7-8月达到最大值;不同退化阶段林地土壤呼吸大小顺序为：杨桦林＞蒙古栎林＞阔叶红松林＞硬阔叶林＞裸地.其中,杨桦林和蒙古栎林样地的碳释放量分别为对照阔叶红松林的1.4和1.3倍,硬阔叶林和裸地的碳释放量分别为对照阔叶红松林的88%和78%.     

影响阔叶红松林土壤CO2排放的主要因素

采用静态封闭箱式技术对长白山阔叶红松林土壤CO2 的排放通量进行 1年的观测 ,并通过多元回归分析了土壤CO2 排放速率与 5个环境因子间的关系。结果表明 ,阔叶红松林土壤CO2 排放与表层无凋落物的土壤CO2 排放速率在测定年度内具有相同的季节变化趋势。在不同的月份中 ,以 7月份最高 ,2月份最低 ;在夏季 18∶0 0为土壤日CO2 排放的最高峰 ;土壤CO2 排放速率与 5个环境因子进行多元回归的结果显示 :林地土壤CO2 排放速率与地表温度和地下 2 0cm土壤湿度呈显著正相关。根据气象资料推算 ,阔叶红松林的年凋落物和土壤CO2排放通量分别为 2 80 4 gCO2 ·m-2 ·a-1和 3911gCO2 ·m-2 ·a-1。阔叶红松林凋落物排放CO2年通量占土壤林地CO2 排放总量的 2 8%。     

小兴安岭4种原始红松林群落类型生长季土壤呼吸特征

为阐明小兴安岭地带性植被原始红松林土壤呼吸各组分的碳排放速率及其对土壤水热变化的响应规律,采用挖壕法和红外气体分析法测定土壤表面CO2通量(Rs),确定4种原始红松林群落类型生长季的土壤总呼吸(Rt)中土壤微生物呼吸(Rh),根系呼吸(Rr)和凋落物呼吸(Rl)的贡献量动态变化及其影响因子。结果表明:生长季内,4种原始红松林群落类型的Rt、Rh、Rr具有明显的季节性变化,7-9月份较高,6月份和10月份较低。Rh对Rt的贡献量最高,平均在58.8%;Rr对Rt的贡献量次之,平均为26.5%;Rl对Rt的贡献量相对较小,平均为12.5%。生长季土壤呼吸速率与5cm深土壤温度相关性极显著(P0.01)。Rr和Rh的Q10值分别为2.88和2.23。表明根呼吸对土壤温度的敏感性高于微生物呼吸。生长季平均土壤呼吸速率的依次为:椴树红松林(6.38μmol·m-·2s-1)云冷杉红松林(6.32μmol·m-·2s-1)枫桦红松林(5.95μmol·m-·2s-1)蒙古栎红松林(2.86μmol·m-·2s-1)。4种原始叶红松林群落类型间的Rh和Rr也存在一定差异。     

帽儿山3种森林生态系统土壤动物与土壤呼吸及其相互关系研究

土壤呼吸是森林生态系统碳循环的关键过程,土壤动物可通过自身代谢及影响微生物活动调控土壤呼吸,因此研究土壤动物与土壤呼吸的相互关系对进一步揭示生态系统碳循环的规律和机理具有重要意义。通过野外定点,以帽儿山3种森林生态系统的土壤呼吸及土壤动物为研究对象,探讨不同森林生态系统的土壤呼吸、土壤动物个体密度和生物量的时间变化规律及二者相互关系。结果表明:(1)3种森林生态系统土壤总呼吸速率与土壤异养呼吸速率均呈现先增强后减弱的时间动态变化(P<0.05),且不同森林生态系统土壤异养呼吸速率差异显著(P<0.05),表现为硬阔叶林最高,红松人工林最低;(2)3种森林生态系统土壤动物生物量也具有显著的时间动态变化(P<0.05),均在9月份达到最大,且不同森林生态系统土壤动物个体密度显著不同(P<0.05),蒙古栎林土壤动物个体密度显著小于红松人工林与硬阔叶林;(3)通过回归分析可得,土壤动物数量及生物量的增加抑制了土壤呼吸速率,尤其在生长季初期、末期。研究表明土壤动物可通过抑制微生物生命活动和降低根系呼吸从而对土壤总呼吸及异养呼吸产生负反馈作用,三者是不可分割的整体,与土壤温度、水分等环境因子共同调控着土壤呼吸。     

东北东部5种温带森林的春季土壤呼吸

春季土壤解冻过程是中高纬度地区森林生态系统土壤呼吸(即土壤表面CO2通量,RS)年内变化的一个关键时期,但此期间RS的时间动态规律及其控制机理尚不清楚。以我国东北东部5种温带森林为研究对象,采用静态箱-气相色谱法测定春季土壤解冻时期RS动态及其相关的环境因子。结果表明:在土壤解冻过程中,RS受林型、解冻时期及其交互作用的显著影响。红松(Pinus koraiensis)林、落叶松(Larix gmelinii)林、硬阔叶林、杨桦(Populus davidiana-Betulaplaty phylla)林和蒙古栎(Quercus mongolica)林的RS变化范围依次为:10.0196.0mg·m-·2h-1,5.8217.1mg·m-·2h-1,9.7382.1mg·m-·2h-1,15.8-269.0mg·m-·2h-1和35.9262.5mg·m-·2h-1。RS的平均值随着解冻的进程而增大,其变化趋势大致与土壤温度的变化相吻合。土壤温度极显著地影响RS(R2=0.46-0.77),而土壤含水量对RS的影响则因林型和土壤深度而异。5种林型的土壤呼吸温度系数(Q10)依次为:落叶松林10.9,硬阔叶林7.1,红松林6.5,杨桦林4.3和蒙古栎林2.3。进一步的研究应该集中研究春季自然解冻过程中土壤呼吸的控制机制,尤其是土壤呼吸与土壤微生物种群动态及其活性之间的关系。     

小兴安岭5种林型土壤呼吸时空变异

原始阔叶红松林、谷地云冷杉林、阔叶红松择伐林、次生白桦林、人工落叶松林是小兴安岭乃至东北地区的重要森林类型。采用红外气体分析法比较测定了这几种森林类型的土壤呼吸及其相关环境因子,分析探讨了这几种森林类型土壤呼吸的时空变异。结果表明:各林型土壤呼吸与5 cm深土壤温度(T5)呈显著的指数相关,并且土壤呼吸与土壤温度、土壤湿度及其相互作用的回归模型可以解释各林型土壤呼吸约71%的季节变异。生长季平均土壤呼吸速率为次生白桦林(3.59μmolCO.2m-.2s-1)>谷地云冷杉林(3.52μmolCO.2m-.2s-1)>阔叶红松择伐林(3.44μmolCO.2m-.2s-1)>原始阔叶红松林(2.58μmolCO.2m-.2s-1)>人工落叶松林(2.29μmolCO.2m-.2s-1),说明土壤呼吸对原始阔叶红松林人为干扰的响应是不同的。各林型Q10值介于1.84(人工落叶松林)—2.32(次生白桦林)之间。在整个生长季,各林型之间土壤呼吸的变异系数变化幅度为19.74%—37.39%,而各林型内土壤环间其变化幅度为32.13%—60.20%,显著大于样地间的变化幅度14.28%—35.70%(P<0.001),说明土壤呼吸在细微尺度上的差异更大。土壤湿度可以解释各林型(阔叶红松林除外)内部土壤呼吸15.8%—33.5%的空间异质性。     

土壤温度和水分对长白山不同森林类型土壤呼吸的影响

在实验室条件下,将不同含水量的3种森林类型的土柱分别置于0、5、15、25和35℃条件下,进行土壤呼吸测定．结果表明,在0～35℃范围内。土壤呼吸速率与温度呈正相关．在一定含水量范围内(0．21～0．37kg·kg^-1),土壤呼吸随含水量的增加而升高,当含水量超出该范围,土壤呼吸速率则随含水量的变化而降低．土壤温度和水分对土壤呼吸作用存在明显的交互作用．不同森林类型土壤呼吸作用强弱存在显著差异,大小顺序为阔叶红松林>岳桦林>云冷杉暗针叶林．阔叶红松林土壤呼吸作用的最佳条件是土壤温度35℃、含水量0．37kg·kg^-1;云冷杉暗针叶林下的山地棕色针叶林土壤呼吸作用的最佳条件是25℃、0．21kg·kg^-1;岳桦林土壤呼吸作用的最佳条件是35℃、含水量0．37kg·kg^-1。但是．由于长白山阔叶红松林、云冷杉林和岳桦林处在不同的海拔带上,同期不同森林类型土壤温度各不相同,相差4～5℃,所以野外所测的同期山地棕色针叶林土呼吸速率应低于暗棕色森林土呼吸速率,山地生草森林土呼吸速率应高于山地棕色针叶林土的呼吸速率．     

川西亚高山不同森林类型土壤呼吸和总硝化速率的季节动态

川西亚高山原始林及其采伐后通过不同恢复措施形成的不同类型森林土壤呼吸和总硝化速率的对比分析及其耦合关系的研究相对匮乏。采用气压过程分离系统(Ba PS)技术研究了川西亚高山岷江冷杉原始林及其砍伐后恢复的粗枝云杉阔叶林、红桦-岷江冷杉天然次生林和粗枝云杉人工林土壤呼吸和总硝化速率的季节动态及其影响因素。结果表明:生长季内平均土壤呼吸速率和总硝化速率分别以粗枝云杉阔叶林和粗枝云杉人工林较高,均以岷江冷杉原始林较低。土壤呼吸和总硝化速率在生长季内具有明显的季节动态,呈以7月份最高的单峰趋势。土壤呼吸和总硝化速率与土壤温度显著相关,而与土壤水分相关性不显著,表明土壤温度是调控呼吸和总硝化作用季节动态的主要因子。土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))介于2.59—4.71,以岷江冷杉原始林最高,表明高海拔的岷江冷杉原始林可能更易受到气候变化的影响。林型间土壤呼吸和总硝化速率主要受凋落物量、p H和有机质的影响。不同林型间土壤呼吸和总硝化速率显著正相关,表明土壤呼吸和总硝化速率存在耦合关系。     

长白山红松阔叶混交林紫椴枝条的分解实验

研究了长白山北坡椴树（Tilia amurensis）枝条的分散进程,实验结果揭示,分解率是与各实验地的植被类型,海拔,生长季月平均大于5℃的积温等密切相关。其枝条分解的保存率（Y）与分解年龄（x）的相关,可用指数模型：Y＝e^-kx来拟合,在红松阔叶混交林,红松外叶混交林,岳桦去冷杉林及岳桦林中椴树枝条分解常数K分别为－0.168与－0.127,－0.102和－0.094。枝条原重量50％的分解年龄在上述4个森林中分别是4,5,6和7a。实验还指出,在长白山红松阔叶混交林皆伐迹地的实验条件下适当的蔽荫和浇水对分解有正面影响。而且,枝条的分解率主要是以长白山不同海拔植被类型的温度条件而转移,特别是生长季的积温。