Effects of leaf nutrient concentration and resorption on leaf falling time of dominant broadleaved species in a montane region of eastern Liaoning Province,China

凋落物是森林生态系统养分的重要来源, 叶片脱落时间是影响其分解的关键因素。东北温带森林中蒙古栎(Quercus mongolica)落叶时间较其他树种晚, 在山脊等贫瘠立地叶片甚至第二年春天才脱落。我们假设: 相对于其他树种, 蒙古栎叶片养分元素含量过高、再吸收时间长, 导致叶片延迟脱落。为验证假设, 除蒙古栎外, 选择了落叶时间居中的色木槭(Acer mono)和落叶较早的胡桃楸(Juglans mandshurica)为对象, 持续监测叶片从成熟至凋落过程中叶片养分元素含量, 包括大量元素: 氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg), 微量元素: 铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)和锌(Zn); 并分析养分再吸收率。结果表明: 蒙古栎成熟叶养分元素含量介于对照树种之间; 凋落叶N、P和K含量低于对照树种, Fe和Mn含量高于对照树种, 其余元素含量介于对照树种之间。该结果不支持“蒙古栎叶片养分含量过高”假设。蒙古栎叶片N、P和K再吸收率高于对照树种, 再吸收率高低与其落叶时间完全一致; 叶片Cu和Zn再吸收率与对照树种无显著差异; 叶片其余元素未发生再吸收, 其累积率与对照树种无显著差异; 说明养分再吸收与养分含量无关, 可能与树种的种专一性相关, 可能会影响叶片脱落时间。由于蒙古栎多生长在贫瘠土壤, 其成熟叶无法积累更多养分; 为避免叶片脱落后养分进入土壤被其他物种利用, 将养分尽量回收储存于自身, 即蒙古栎叶片养分再吸收过程较长, 叶片脱落较晚。生长在极端贫瘠立地的蒙古栎叶片次年春天才落叶, 可能是由于再吸收一直在进行, 来不及脱落而保留至新生长季开始。落叶晚的树种养分再吸收率高、有利于自身养分保存, 更能适应贫瘠土壤, 反之亦然。     

土壤养分对辽东山区主要阔叶树种幼苗生长的影响

将人工针叶纯林诱导形成针阔混交林、促进阔叶树种在针叶林内的更新是解决辽东山区针叶纯林问题的关键。幼苗生长是树种更新过程的重要环节、决定着植物更新成功与否,而且对环境变化较敏感;土壤养分的变化是影响幼苗生长的主导因子之一。本文以辽东山区3种主要阔叶树种(胡桃楸Juglans mandshurica、花曲柳Fraxinus rhynchophylla和蒙古栎Quercus mongolica)幼苗为研究对象,初步探讨3种树种幼苗在3种林型(针叶(落叶松、红松)人工林、次生林(参照))土壤下的生长状况及其与土壤养分的关系。结果表明:除花曲柳外,其他2种阔叶树种幼苗各部位器官的生物量在不同林型土壤下未表现出显著差异;而且胡桃楸幼苗根、茎、叶的养分含量与土壤养分之间几乎无显著相关性(P0.05)。但是,蒙古栎和花曲柳幼苗的根茎叶生物量分配和养分含量均与土壤养分显著正相关(P0.05)。比较3种幼苗叶片的N/P发现,生长在次生林土壤(N/P=10.7)和红松人工林土壤(N/P=11.6)的胡桃楸幼苗生长可能受到N限制;生长在次生林土壤(N/P=25.0)和落叶松人工林土壤(N/P=19.4)的花曲柳幼苗生长可能受到P限制;蒙古栎幼苗生长并未表现出N或P限制。上述结果表明,花曲柳和蒙古栎幼苗生长对土壤养分变化的响应较大,而胡桃楸幼苗在落叶松人工林下的生长不易受到土壤养分的限制。今后研究中,需要探讨可能影响针叶林内的阔叶树种幼苗生长的其他因素(例如:光照、温度等),进而为促进阔叶树种在针叶林内的幼苗更新提供全面参考。     

辽东山区主要阔叶树种叶片养分含量和再吸收对落叶时间的影响

凋落物是森林生态系统养分的重要来源,叶片脱落时间是影响其分解的关键因素。东北温带森林中蒙古栎(Quercus mongolica)落叶时间较其他树种晚,在山脊等贫瘠立地叶片甚至第二年春天才脱落。我们假设:相对于其他树种,蒙古栎叶片养分元素含量过高、再吸收时间长,导致叶片延迟脱落。为验证假设,除蒙古栎外,选择了落叶时间居中的色木槭(Acer mono)和落叶较早的胡桃楸(Juglans mandshurica)为对象,持续监测叶片从成熟至凋落过程中叶片养分元素含量,包括大量元素:氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg),微量元素:铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)和锌(Zn);并分析养分再吸收率。结果表明:蒙古栎成熟叶养分元素含量介于对照树种之间;凋落叶N、P和K含量低于对照树种,Fe和Mn含量高于对照树种,其余元素含量介于对照树种之间。该结果不支持"蒙古栎叶片养分含量过高"假设。蒙古栎叶片N、P和K再吸收率高于对照树种,再吸收率高低与其落叶时间完全一致;叶片Cu和Zn再吸收率与对照树种无显著差异;叶片其余元素未发生再吸收,其累积率与对照树种无显著差异;说明养分再吸收与养分含量无关,可能与树种的种专一性相关,可能会影响叶片脱落时间。由于蒙古栎多生长在贫瘠土壤,其成熟叶无法积累更多养分;为避免叶片脱落后养分进入土壤被其他物种利用,将养分尽量回收储存于自身,即蒙古栎叶片养分再吸收过程较长,叶片脱落较晚。生长在极端贫瘠立地的蒙古栎叶片次年春天才落叶,可能是由于再吸收一直在进行,来不及脱落而保留至新生长季开始。落叶晚的树种养分再吸收率高、有利于自身养分保存,更能适应贫瘠土壤,反之亦然。     

辽东山区天然次生林的数量分类

结合DCA排序和TW IN SPAN分类结果,将辽东山区天然次生林划分为5个群落类型:花曲柳林、蒙古栎林、阔叶混交林、水曲柳林、胡桃楸林。DCA排序与TW IN SPAN分类产生了较一致的分类结果。DCA第一轴代表的环境意义为坡向。花曲柳林多分布于阳坡的中坡及中上坡,蒙古栎林多分布在中上坡。花曲柳与蒙古栎常混生在一起,随着坡位上升,花曲柳优势度下降,而蒙古栎优势度增加。阔叶混交林多位于阴坡,乔木层没有稳定和绝对优势种,多以假色槭、风桦、色木槭为优势种,但假色槭分布于乔木层第2亚层。水曲柳林多分布在中下坡。胡桃楸分布在山下部,喜潮湿生境。色木槭在辽东山区分布广泛,重要值较高,且更新良好,很可能是群落演替顶级物种。辽东山区天然次生林林下藤本植株数量多,以五味子、软枣猕猴桃、狗枣猕猴桃为主。     

磨盘山天然次生林凋落物数量及动态

以磨盘山5.76hm2天然次生林群落固定监测样地为平台,均匀布设144个凋落物收集器,于2006年每月末(4—11月)连续收集其凋落物,用以分析群落尺度上的凋落物产量、组成及时空变化。结果表明,天然次生林年凋落量为3039.6 kg/hm2,以凋落叶(2499.2 kg/hm2)所占的比例最大,占年凋落量的82.22%,而凋落枝仅占年凋落量的9.92%,花果皮等所占比例更小,占总量的5%以下。1a内,凋落物收集器内共收集到42种树木的凋落叶,占样地内树种总数(46种)的91.30%,其中花曲柳(Fraxinus rhynchophylla)、核桃楸(Juglans mandshurica)和蒙古栎(Quercus mongolica)3个树种的凋落叶占落叶总量的82.97%,为叶凋落量的主要来源。不同收集器之间凋落量存在较大差异,99个收集器的年凋落量在200—400 g,2个收集器超过600 g;单个收集器全年最多可收集到19种树种的凋落叶,收集到凋落叶种数12种的收集器最多(29个)。凋落量月动态呈单峰型,69.78%的凋落量产生于9—10月份,叶凋落量月动态与凋落总量变化相同。落叶以秋季为主,但树种间叶凋落节律存在差异,其中核桃楸叶的凋落高峰集中在8—9月,花曲柳和春榆(Ulmus japonica)集中在9—10月,色木槭(Acer mono)为10月,蒙古栎叶为10—11月。     

辽东山区不同树种幼苗根际土微生物性质及其对氮磷添加的响应

辽东山区是东北重要的生态屏障区，主要分布经干扰形成的次生林和人工林。与原始林相比，该区森林土壤有效氮、磷低。本研究比较了辽东山区主要树种幼苗的根际土微生物学性质及其对氮、磷添加的响应，以期为辽东山区树种优化提供依据。以该区6个主要树种幼苗(2年生):水曲柳(Fraxinus mandshurica)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、色木槭(Acer mono)、蒙古栎(Quercus mongolica)、落叶松(Larix gmelinii)、红松(Pinus koraiensis)为对象，采用盆栽试验，比较不同树种幼苗根际土的微生物生物量碳、氮和酶活性。结果发现，不同树种幼苗根际土微生物生物量碳、氮差异显著，表现为：水曲柳>落叶松、胡桃楸、色木槭>蒙古栎、红松，水曲柳幼苗根际土微生物生物量碳、氮分别比其他树种高27.2%～482.9%、15.7%～333.1%;根际土酶活性因树种和酶类型而异，其中胡桃楸β-葡萄糖甘酶和落叶松N-乙酰-β-葡萄糖甘酶活性分别比其他树种高25.0%～72.4%、50.0%～200.0%。与不同树种对土壤微生物生物量碳、氮的...     

华北落叶松与阔叶树种混合凋落叶分解过程中养分释放和酶活性变化

森林凋落物是森林土壤的重要组成部分,凋落物分解在调控森林生态系统养分循环中发挥了关键作用。采用凋落物分解袋法,研究河北塞罕坝地区华北落叶松与白桦,华北落叶松与蒙古栎,华北落叶松、白桦和蒙古栎混合凋落叶及纯华北落叶松凋落叶分解过程中分解速率、养分释放和酶活性的变化。结果表明: 经过近2年的分解,混合凋落叶分解速率均显著高于纯华北落叶松凋落物叶;在所有处理中,华北落叶松与白桦混合凋落叶分解速率最高。在凋落叶分解过程中,不同处理养分含量变化一致,凋落叶N、P含量呈上升趋势,C、K含量和C/N呈下降趋势;相对纯华北落叶松凋落叶,各混合凋落叶分解可以促进凋落叶C、K的释放,但对N、P的释放有一定的抑制作用。在凋落叶分解过程中,不同处理凋落叶过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性呈上升趋势,蔗糖酶活性呈下降趋势;凋落叶分解速率与凋落叶过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性呈正相关,与蔗糖酶活性呈负相关。总体来看,华北落叶松和白桦、蒙古栎凋落叶混合可以促进华北落叶松凋落叶的分解,且凋落叶中酶活性动态变化与凋落叶的分解密切相关。     

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。     

干热河谷区不同林龄赤桉叶中养分含量和再吸收率的比较及其线性回归分析

以种植于干热河谷区的赤桉(Eucalyptus camaldulensis Dehnh.)幼龄林、中龄林和成熟林为研究对象,分析了赤桉鲜叶和凋落叶中养分(包括N、P、K、Ca、Mg和Na)的含量和化学计量比,并计算各养分的再吸收率;在此基础上,对鲜叶和凋落叶中各养分的含量与再吸收率进行线性回归分析.结果表明:成熟林赤桉鲜叶和凋落叶的有机碳、全氮、全磷、全钾和全钠含量总体上高于幼龄林,而全钙和全镁含量则低于幼龄林;且鲜叶中的全氮、全磷、全钾、全钠和全镁含量总体上高于凋落叶,而有机碳和全钙含量则低于凋落叶.成熟林赤桉鲜叶和凋落叶的C:N比、鲜叶的N:P比和N:K比以及凋落叶的K:P比和Ca:Mg比均低于幼龄林,但其鲜叶的K:P比和Ca:Mg比及凋落叶的N:P比和N:K比则高于幼龄林;且不同林龄鲜叶的C:N比、K:P比和Ca:Mg比均低于凋落叶.各林龄赤桉叶的Ca再吸收率及幼龄林和中龄林叶的Na再吸收率均为负值,而其余养分的再吸收率均为正值;随林龄增长,N、K和Mg的再吸收率先升高后降低,而P、Ca和Na的再吸收率却先降低后升高;总体上看,赤桉叶中各养分的再吸收率从高到低依次为P、N、K、Mg、Na、Ca.线性回归分析结果表明:赤桉鲜叶的全钾和全钠含量分别与K和Na再吸收率呈极显著正相关(P<001),全钙含量与Ca再吸收率呈显著正相关(P<005);而凋落叶的全氮含量与N再吸收率呈极显著负相关,全镁含量与Mg再吸收率呈显著负相关.综合分析结果显示:林龄对赤桉叶的养分含量和再吸收率有明显影响,其保存养分的能力随林龄增长呈现先增强后减弱的趋势.     

吉林磨盘山次生落叶阔叶林群落特征和稳定性分析

东北地区的次生落叶阔叶林一般是由阔叶红松林干扰后形成的,这一群落类型在长白山林区具有广泛的分布.为了解东北次生落叶阔叶林的组成、结构与稳定程度,按照CTFS样地建设标准,于2005年在吉林磨盘山建立了一块5.76 hm² (240 m×240 m)的长期监测样地.本研究以样地内所有胸径(DBH)≥1 cm的木本植物为对象,分析了物种组成、径级结构、主要树种的存活曲线及群落稳定性.结果表明: DBH≥1 cm的木本植物共有39种13368株,隶属于19科31属.重要值≥1的物种有12种,群落树种组成复杂,表现出明显的阔叶混交杂木林特征.种间多度相差较大,稀有种和偶见种的比例分别为23.1%和43.6%.样地内所有个体的径级分布呈倒“J”型,表示群落的生长状态稳定、正常.6个主要树种中花曲柳、蒙古栎、色木槭和怀槐径级结构也呈倒“J”型,胡桃楸近于正态分布,春榆为“L”型分布.结合6个主要树种的存活曲线发现,花曲柳、蒙古栎、色木槭和怀槐为稳定种群,胡桃楸为衰退种群,春榆为增长种群.利用改进M-Godron法对群落的稳定性分析表明,该群落目前处于相对稳定状态.