大熊猫栖息环境的森林凋落物动态研究

本文以王朗自然保护区冷杉、云杉暗针叶林为对象,在定位测定森林凋落量及其动态和枯枝落叶贮量的基础上,研究了凋落物分解速率及其主要营养元素含量的变化,结果表明：(1)地表枯枝落叶总贮量变化在30.0—91.8t／ha,其中未分解层4.9—17.8,半分解层11.5—19.7,腐殖质层13.6—57.3t／ha。(2)森林凋落的枯枝落叶量因林型不同而略有差异,平均为2.8 t／ha·yr,其凋落高峰期分别在生长季开始的5月和生长季末的10月。(3)每年以凋落物形式返回林地的养分,氮为35.5kg／ha、磷为5.7kg／ha、钾为7.0kg／ha、镁为6.8kg／ha、钙为62.9kg／ha。(4)森林各种凋落物的混合物年分解率为0.3041g／g。95%的凋落物被分解需时约10年,在分解一段时间后,凋落物中的氮、钙、镁含量略有上升,钾明显减少,而磷含量变化不大。(5)森林凋落物的混合物腐解过程中,养分释放速率大小的顺序为：K>P>Mg>Ca>N,大熊猫主食竹的凋落叶则为：K>N>Ca>Mg>P。     

小良热带人工混交林的凋落物及其生态效益研究

对小良热带人工混交林１０年凋落量及其季节和年际动态研究表明,小凋落物总量年均５．５３９ｔ·ｈｍ－２;凋落量的季节变化明显,一般以湿季的７月为凋落高峰;随着人工林的发育,其凋落物量的年际变化逐渐稳定;森林枯枝落叶层贮量为４．９ｔ·ｈｍ－２,少于其年均凋落量,处于分解大于积聚的周转过程中;森林枯枝落叶层的存在可降低温度,提高湿度,显著减少径流量和泥沙流失量,并可提高土壤肥力和增加土壤动物的多样性．     

格氏栲天然林与人工林枯枝落叶层碳库及养分库

通过对福建三明格氏栲天然林及在其采伐迹地上营造的 33年生格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层现存量与季节动态、C库及养分库的研究表明 ,格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层现存量分别为 8.99t· hm- 2 、7.5 6t· hm- 2 和 4 .81t· hm- 2 ;枯枝落叶层中叶占现存量的比例分别为 6 4 .96 %、6 1.38%和 38.0 5 % ,枝占比例分别为 31.5 9%、37.83%和 4 2 .6 2 %。格氏栲天然林与人工林枯枝落叶层现存量最大值均出现在春季 ,而杉木人工林枯枝落叶层现存量最大值出现在夏季。格氏栲天然林枯枝落叶层 C贮量为 4 .0 2 t· hm- 2 ,分别是格氏栲人工林和杉木人工林的 1.2 2倍和 1.77倍 ;格氏栲天然林和人工林枯枝落叶层 C库与杉木人工林的差异均达到显著水平 (P<0 .0 5 )。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层养分贮量分别为 138.4 2 kg· hm- 2 、113.5 6 kg· hm- 2 和 72 .39kg· hm- 2 ;除 Mg外 ,格氏栲天然林枯枝落叶层中各种养分贮量均最高。与人工林相比 ,天然林枯枝落叶层现存量、C和养分贮量均最大。枯枝落叶层对林地长期生产力维持具有重要作用。     

亚热带不同次生林地凋落物持水特性及季节变化

为了解亚热带不同演替阶段次生林地的凋落物持水特性规律,选取湖南大山冲森林公园保存完好的三种亚热带典型次生林地,按两月一次采集新近的凋落物并采用水浸泡法测定凋落物持水量、持水率和吸水速率,对比分析不同森林类型凋落物持水性差异及其与凋落物碳氮凋落量的关系。结果表明：（1）三种次生林地凋落物量及组成均表现出特有的变化规律。针叶林和常绿阔叶林凋落物量以夏季5-9月最大,落叶阔叶林凋落物则以春、秋两个季节最大;（2）三种次生林地凋落物的饱和持水量、半饱和时间以及与水亲和力均呈现显著季节性变化特征。针叶林凋落物饱和持水量在5-7月达到最高为（59.68±2.91） g/m²,常绿阔叶林凋落物饱和持水量则在9月达到最高,落叶阔叶林凋落物饱和持水量在11月份达到最高为（190.60±8.81） g/m²;三种次生林凋落物的半饱和时间均以11月份为最低,且落叶阔叶林凋落物半饱和时间比其他两种次生林地更低,全年平均（0.62±0.12） h;凋落物的水亲和力系数,全年均以落叶阔叶林最大为142.72±26.12;（3）落叶阔叶林凋落物饱和持水率全年显著高于其他两种次生林（P<0.01）,且针叶林和落叶阔叶林凋落物饱和持水率均在11月份达到最大值;（4）落叶阔叶林凋落物吸水速率A值显著低于其他两种次生林（P<0.01）,而针叶林凋落物吸水速率系数B值显著高于其他两种次生林（P<0.01）;（5）凋落物饱和持水量与凋落物水亲和力和饱和持水率存在显著正相关关系,与凋落物凋落碳氮总量同样存在显著正相关关系;凋落物饱和持水率与凋落物半饱和时间、吸水速率系数A和B值存在显著负相关,与凋落物碳含量和C/N比极显著负相关,与凋落物氮含量极显著正相关（P<0.01）。综上,不同次生林类型凋落物持水性存在显著差异,凋落物持水性与凋落物碳氮量存在显著联系,该研究为深入探讨森林生态环境效应提供了支撑,丰富了森林凋落物持水特性的研究理论。     

沂蒙山区不同森林类型凋落物量及其动态特征

凋落物在森林养分循环中起重要作用,受森林类型、气候带等因素的影响。本文研究了沂蒙山区黑松(Pinus thunbergii Parl.)人工林、栓皮栎(Quercus variabilis Bl.)人工林和天然次生林的凋落物总量和组分的动态特征。天然次生林年凋落物总量(3368 kg/hm2)高于栓皮栎人工林(3256 kg/hm2)高于黑松人工林(3212 kg/hm2),森林类型间差异不显著。3种森林类型的凋落物月总量呈双峰曲线,最大峰值在10—11月,次峰值在4—5月,最小峰值出现时间不同:黑松人工林为12月,另两种森林类型为7月。针叶凋落量和比例、碎屑凋落量表现为黑松人工林高于天然次生林高于栓皮栎人工林,而阔叶凋落量和比例、果凋落量的比例则相反。枝凋落量在森林类型间无显著差异。线性回归分析表明,凋落物总量月动态受最低和最高气温的影响。针叶凋落量受最低气温、最高气温和最大降水量影响;阔叶凋落量受最低气温影响;枝凋落量受降水量、风速和最大降水量影响;果凋落量受气温、风速和降水量影响。结果阐明了暖温带森林类型对凋落物量及组分动态特征的影响,可为其养分循环特征提供数据支撑。     

中亚热带4种森林凋落物量、组成、动态及其周转期

为研究亚热带次生林保护对森林生态系统养分循环等功能过程的影响。采用凋落物直接收集法,比较湘中丘陵区3种次生林(马尾松+石栎针阔混交林、南酸枣落叶阔叶林、石栎+青冈常绿阔叶林)和杉木人工林的凋落物量、组成特征及其周转期。结果表明:4种林分年凋落物量在414.4—818.2 g m-2a-1之间,3种次生林显著高于杉木人工林,3种次生林两两之间差异不显著,落叶对林分凋落物量的贡献最大,占林分凋落物量的59.9%—66.6%。杉木人工林和南酸枣落叶阔叶林的凋落物量月动态变化呈"双峰型",马尾松+石栎针阔混交林、石栎+青冈常绿阔叶林呈"不规则型"。优势树种的凋落物量对其林分凋落物量的贡献随林分树种多样性的增加而下降,杉木、马尾松凋落物量的月动态与其林分凋落物量的月动态基本呈一致变化趋势,但南酸枣、青冈、石栎没有一致的变化趋势。杉木人工林凋落物分解率最低(0.31),周转期最长(3.2 a),南酸枣落叶阔叶林分解率最高(0.45),周转期最低(2.2 a),凋落物的分解速率和周转随林分树种多样性增加而加快。可见,次生林凋落物量大,且分解快,周转期短,有利于养分归还和具有良好地力维持的能力。     

滇中常绿阔叶林及云南松林枯落物的初步研究

本文以滇中高原为背景。研究了通海秀山常绿阔叶林及云南松林的凋落物的数量、组成、季节变化规律、营养元素(N、P、K、Ca、Mg、Cu、Mn、Fe)含量、以及林地枯枝落叶层的现量,研究结果表明滇中地区森林的年凋落量是较大的,营养元素含量及贮量也是丰富的。两类森存林的凋落规律相似,常绿阔叶林的凋落量、营养元素含量及其贮量都大于云南松林,但两类森林的枯枝落叶现存量则相接近,说明常绿阔叶林的物质循环周期较云南松林短。文章提出为了提高森林土壤肥力、加快生物循环过程,增加生物产量,要注意保存林地内还原于土壤中的所有凋落物。     

中亚热带森林转换对凋落物养分归还及养分利用效率的影响

为了解中亚热带森林转换对森林生态系统碳及养分循环的影响,以中亚热带米槠天然林、森林转换后的米槠次生林和杉木人工林为对象,对3种林分的凋落物量、养分归还量和养分利用效率进行4年研究.结果 表明:米槠天然林转换为米槠次生林和杉木人工林后,年凋落物量分别下降29.0％和45.7％,凋落物氮归还量分别下降34.0％和72.7％...     

基于土地利用变化的热带植物群落功能性状与土壤质量的关系

为了明确热带天然林转变为橡胶林和槟榔后土壤质量变化,揭示土地利用变化下植物群落功能性状对土壤质量影响。在海南中部山区,以原始林(PF)、次生林(SF)、槟榔(Areca catechu)林(AP)、纯橡胶(Hevea brasiliensis)林(RP)和橡胶益智(Alpinia oxyphylla)林(RAP)为对象,探索天然林退化后土壤性质和质量变化,分析了植物群落功能性状(凋落物量、郁闭度、根长密度、细根密度和比根长)对土壤质量影响。结果表明:1)与原始林相比,其他土地利用类型凋落物量、根长密度、细根密度、土壤总孔隙度、最大持水量、土壤有机碳和总氮显著降低,土壤容重显著增加。人工林土壤碱解氮明显降低,但总磷、总钾和缓效钾明显升高(P0.05)。2)与原始林相比,次生林、槟榔林、纯橡胶林和橡胶益智林土壤质量指数分别降低63.4%、85.8%、81.2%和84.1%,随原始林、次生林和人工林梯度土地利用强度的增加,土壤质量显著降低(P0.05),但人工林间土壤质量无显著差异。3)凋落物量、郁闭度、根长密度和细根密度均与土壤质量指数显著正相关(P0.05),细根密度对土壤质量的直接影响效应最大,凋落物间接影响效应最大。天然林转变为橡胶和槟榔林显著改变土壤性质和质量,群落性状细根密度和凋落物可较好解释土壤质量变化,强化人工林林下植被和凋落物管理有利于土壤质量改善。     

喀斯特峰丛洼地不同类型森林养分循环特征

以中国西南喀斯特峰丛洼地为研究区域用标准木法和收获法对人工林、次生林、原生林3个不同类型森林的6个代表性群落的生物量、营养元素生物循环量及循环特征进行了研究。结果表明:(1)不同类型森林群落乔木各器官的养分含量大小顺序为:叶枝根干,林下植被层和凋落物层的养分含量比较高,其含量普遍高于乔木层各组分,仅次于乔木叶片;各组分中营养元素以K、Ca最高,P、Mg最低;(2)3种类型森林间乔木层的养分积累量总规律表现为原生林(4540.30 kg/hm~2)次生林(2107.09 kg/hm~2)人工林(719.51 kg/hm~2),分别占林分养分积累量的88.30%、79.57%和62.60%;(3)3种类型森林生态系统养分总贮量相差不大,均主要集中在土壤层在各层分配格局有所差异;营养元素的年吸收量和年归还量均为次生林原生林人工林,年吸收量分别为:418.80、271.17和148.79 kg hm~(-2)a~(-1);年归还量分别为:182.98、111.43和43.37 kg hm_(-2)a~(-1);(4)不同类型森林养分利用系数总规律为人工林(0.35)次生林(0.20)原生林(0.10);循环系数则相反,为原生林(0.48)次生林(0.46)人工林(0.30);而周转时间为原生林(37.32)人工林(18.63)次生林(13.93)。喀斯特峰丛洼地土层薄,养分贮存能力差,森林养分循环能力相对较弱,沿着强、中、弱干扰递减梯度,3种类型森林养分利用效率和循环能力呈增长趋势。     

川西亚高山针叶林树种云杉和冷杉土壤酸碱性差异及其机制

比较了川西亚高山针叶林主要树种粗枝云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abies faxoniana)样地各土层(0—5 cm、5—10cm、10—20 cm)土壤pH值差异,并从两树种养分吸收和养分归还相关累积H~+输入方面探究其差异原因。研究结果表明:云杉样地各土层土壤pH值均显著高于冷杉样地(P0.05);云杉样地地被物累积H~+输入显著低于冷杉样地(P0.05);云杉样地凋落物中P、Mg、N、C平均浓度显著低于冷杉(P0.05),而Ca、C/N、木质素/N、C/P显著高于冷杉样地(P0.05),两树种凋落物中木质素、K平均浓度无显著差异。云杉和冷杉凋落物化学特性主成分分析PC_1、PC_2方差贡献率分别为73.7%和15.6%,累积方差贡献率为89.4%,其中PC_1主要综合Ca、C/P、C/N、木质素/N、P、N、Mg的信息;PC_2主要综合木质素、K、C的信息。各土层土壤pH值均与地被物累积H~+输入显著负相关,与PC_1样本分数显著正相关。研究结论:云杉和冷杉样地土壤pH值存在显著树种差异,且云杉使土壤pH值变大,冷杉使土壤pH值变小,这主要与地被物形成以及凋落物化学特性有关,即与凋落物的量和凋落物分解速率、凋落物养分归还率密切相关。     

川西亚高山65年人工云杉林种子雨、种子库和幼苗定居研究

川西亚高山人工针叶林已成为亚高山森林的重要组成部分, 它们是否具有持续的自然更新能力, 是决定川西亚高山针叶林群落演替方向和维持该区针叶林大面积存在的基础。以川西米亚罗亚高山人工云杉(Picea asperata)林(65 a)为研究对象, 对种子雨量年际变化、土壤种子库动态、种子萌发和幼苗定居等更新过程的关键环节进行了连续7年(2002-2008年)的野外观测, 以研究人工云杉林更新潜力及影响其更新的限制因素。结果表明: 该区云杉林种子雨一般从每年的10月初开始下落, 一直到翌年的1月底或2月初结束; 云杉种子散落存在明显的大小年现象, 种子散落周期为4年, 且大小年之间种子产量差异极大; 云杉种子从下落到土壤到种子完全失去活力不到1年时间, 属于Thompson和Grime定义的第II类土壤种子库类型。腐烂死亡和动物取食是土壤种子库损耗的主要因素, 而种子通过萌发真正转化为幼苗的比例非常低, 仅占2002年下落种子总量的3.6%。种子萌发后, 环境筛的作用导致云杉幼苗大量死亡, 尤其是在种子萌发后的一个生长季节内, 其死亡率高达78%。凋落物和苔藓是构成人工云杉林下地表的两种主要地被物类型, 二者占所有调查幼苗数量的93%左右; 两种地被物类型上0-2 cm层幼苗存活率最高, 分别占存活幼苗总数的76.07%和86.72%, 随地被物厚度增加, 幼苗存活率呈明显下降趋势, 而幼苗死亡率呈明显升高的趋势, 表明林下地被物厚度也是影响云杉幼苗定居的重要因素。两种地被物对幼苗生长的影响不同, 除株高之外, 分布在苔藓上的云杉幼苗生长参数(地径、分枝数、干重以及干重年增长率)明显高于分布于凋落物上的幼苗, 表明苔藓地被物更有利于云杉幼苗定居。尽管该区大量云杉种子下落, 但由于种子的高损耗率、幼苗的低输出率以及萌发幼苗的高死亡率, 使得人工云杉林下种子通过萌发转为实生幼苗的数量非常少, 最终真正能补充到云杉种群的个体数量非常有限。     

甘肃小陇山不同针叶林凋落物量、养分储量及持水特性

通过野外实地观测和室内分析相结合的方法对甘肃小陇山地区6种主要针叶林凋落物层的蓄积量、持水特性及养分储量进行了调查,结果表明:云杉林凋落物层的蓄积量最大,松林次之,落叶松林最小。同一林分林下半分解层凋落物的持水能力比分解层强;在不同林分类型中,凋落物层的最大持水率、最大拦蓄率和有效拦蓄率的大小顺序为:落叶松林>松林>云杉林,而最大拦蓄量和有效拦蓄量的大小顺序为:云杉林>松林>落叶松林。同一林分类型中,分解层凋落物中养分储量最多,未分解层最少;不同林分类型中各个营养元素的储量均表现出:云杉林>松林>落叶松林。凋落物蓄积量与营养元素储量密切相关,最大持水量与凋落物储量和凋落物层各元素储量之间呈显著的正相关性。     

川西亚高山林区不同土地利用与土地覆盖的地被物及土壤持水特征

川西亚高山森林是我国西南亚高山水源涵养林的重要组成部分.随着20世纪中叶以来农业人口的增加和森林的开发利用,受干扰强度、频度和干扰时间的影响,原始暗针叶林退化为耕地、草地、灌丛、次生阔叶林或人工林.1998年后,该区相继启动天然林保护工程和退耕还林工程.为评价工程效益,确定长江上游水源涵养林的恢复与重建模式,需要进行不同土地利用类型之间生态水文效应的对比分析.通过野外调查与室内实验,对比分析了川西亚高山林区农田、草地、退耕还林地、灌丛、次生桦木林、人工云杉林和老龄针叶林的地被物(苔藓与枯落物)和土壤持水特征,结果表明:不同土地利用与覆盖类型间地被物和土壤持水性能差异显著.随着干扰程度的增加,苔藓、枯落物蓄积量及最大持水量下降,土壤容重增加,土壤持水性能下降.苔藓最大持水量排序是老龄针叶林>人工云杉林>天然次生林>灌丛.枯落物最大持水量排序是老龄针叶林>天然次生林>人工云杉林>灌丛>草地>退耕还林地.人工云杉林与天然次生林之间、草地与退耕还林地之间苔藓和枯落物最大持水量没有显著差异.土壤0～40cm最大持水量排序是天然次生林>老龄针叶林>人工云杉林>灌丛>农田>草地>退耕还林地,其中天然次生林显著高于人工云杉林,草地与退耕还林地之间没有显著差异.对于森林恢复途径和树种的选择,需要考虑未来林分的多种生态系统服务功能.     

Hygroscopic properties of the litter of coniferous and deciduous stands in central Siberia

The hygroscopic properties of the litter of coniferous (larch and pine) and deciduous (aspen and birch) stands were studied in terms of isotherms of water-vapor sorption and with use of thermal analysis methods (TG, DSC). It was found that most of the monolayer capacity belongs to subhorizons OL and OF of the larch and pine forest litters. The larch plantation litter has the highest hydrophilicity. DSC results show that the water is most strongly associated with the litter substance in subhorizon OL in coniferous plantations and OH in deciduous ones. The moisture supply in the litter of coniferous stands is greater than in deciduous ones.     

秦岭西部山地针叶林凋落物持水特性

采用野外实地观测与室内浸提法,对秦岭西部地区4种主要针叶林（华北落叶松、日本落叶松、粗枝云杉和欧洲云杉）林地凋落物的储量、持水量、持水率和吸水速率进行了研究.结果表明：林龄相近的4种针叶林林下凋落物储量大小依次为粗枝云杉（29.81 t·hm^-2）>欧洲云杉（26.17 t·hm^-2）>日本落叶松（13.30 t·hm^-2）>华北落叶松（8.46 t·hm^-2）;不同林型不同分解程度凋落物的持水量和持水率与浸泡时间皆呈对数关系,其吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系,而各种持水特性与森林类型和凋落物的分解程度无关;研究区4种针叶林半分解层凋落物的持水能力均强于分解层,而落叶松林的持水能力较云杉林强.     

西南山区典型森林枯落物储量及持水能力

目前西南山区枯落物水源涵养能力的研究主要集中在单点尺度上,其结果难以用于评估整个西南山区枯落物储量及持水能力。本研究整理了2004—2021年西南山区站点尺度的研究结果,对比分析了西南山区3种典型森林(共16个研究点,70个数据)枯落物储量及持水特性。结果表明: 针叶林、阔叶林、针阔混交林枯落物持水过程整体变化趋势一致,均可分为3个阶段:迅速吸水→逐渐减慢→趋于稳定。但不同森林类型各阶段吸水速率和持续时间不同,阔叶林吸水速率最快,针叶林吸水速率最慢且达到稳定时所需时间最长。不同林型枯落物储量之间差异不显著,3种林型枯落物总储量介于8.26～8.82 t·hm^-2,半分解层枯落物储量显著的空间差异性造成了枯落物总储量显著的空间差异性。3种森林枯落物总最大持水量介于17.85～19.87 t·hm^-2,枯落物最大持水率介于200.6%～228.0%。不同森林枯落物最大持水量与枯落物储量均呈显著正相关。3种森林枯落物总有效拦蓄量介于11.66～12.29 t·hm^-2,枯落物总有效拦蓄率介于128.1%～145.2%。西南山区3种林型2种分解程度枯落物储量及持水能力差异均不显著。     

不同施水量对云杉幼苗生长和生理生态特征的影响

在中国科学院成都生物研究所茂县生态站,参照云杉分布区的年降水量,设置4种水分处理梯度(分别模拟年降水量为350mm、700mm、1000mm和1350mm),研究云杉幼苗的生长和生理特征差异。经过4a的研究,结果表明,不同施水量显著影响了云杉幼苗的株高、基径、生物量积累(叶重、茎重和根重)、主根长度、第一级侧根数量、气体交换、叶绿素含量、脯氨酸以及丙二醛含量。700mm施水量的云杉幼苗的以上参数显著高于其他3个施水量(350mm、1000mm和1350mm)的幼苗。干旱胁迫下,云杉幼苗净光合速率和蒸腾速率显著降低,抑制了云杉幼苗生物量积累;过量施水则降低了云杉幼苗的根生长。云杉幼苗通过调节水分利用效率来适应不同的水分条件,当受到干旱胁迫时,通过提高水分利用效率来提供生长所需要的水分;然而当水分充足的时候,水分利用效率又降低。此外,水分不足和过量均导致针叶叶绿素含量降低,同时引起丙二醛含量的增加,表明云杉幼苗不适宜在土壤过于干旱和湿润的条件下生长。     

Effects on nutrient cycling of conifer restoration in a degraded tropical montane forest

Background and aims

Exotic coniferous species have been used widely in restoration efforts in tropical montane forests due to their tolerance to adverse conditions and rapid growth, with little consideration given to the potential ecological benefits provided by native tree species. The aim of this study was to elucidate differences in litterfall and nutrient flow between a montane oak forest (Quercus humboldtii Bonpl.) and exotic coniferous plantations of pine (Pinus patula Schltdl. & Cham.) and cypress (Cupressus lusitanica Mill.) in the Colombian Andes.

Methods

Litter production, litter decomposition rate, and element composition of leaf litter were monitored during 3 years.

Results

Litter production in the oak forest and pine plantation was similar, but considerably lower in the cypress plantation . Similar patterns were observed for nutrient concentrations in litterfall, with the exception of Ca which was three times higher in the cypress plantation. The annual decay rate of litter was faster in the montane oak forest than in either of the exotic coniferous plantations. The potential and net return of nutrients to the forest floor were significantly higher in oak forest than in the exotic coniferous plantations.

Conclusions

Future restoration programs should consider new species that can emulate the nutrient flow of native broadleaf species instead of exotic species that tend to impoverish soil nutrient stocks in tropical montane forests.