喀斯特针叶林枯落物层水文效应

以喀斯特地区黄壤针叶林和石灰土针叶林为研究对象, 结合野外调查和室内分析的方法, 对其枯落物层的水文效应进行定量对比研究。结果表明: (1)枯落物总蓄积量表现为黄壤针叶林(52.14 t·hm^-2)>石灰土针叶林(32.98 t·hm^-2); (2)枯落物的持水量与时间呈显著对数关系, R2>0.94, 吸水速率与时间呈幂函数关系, R2>0.91。半分解层枯落物在浸泡4 h 时已经达到饱和, 而未分解层需浸泡9 h。枯落物在浸水20 min 内吸水速率大幅下降, 在20 min-4.5 h 下降幅度减缓, 到9 h 时吸水速率基本稳定;(3)黄壤针叶林半分解层枯落物的最大持水量最大, 为86.59 t·hm^-2, 石灰土针叶林未分解层最小, 为8.39 t·hm^-2。最大持水率的均值表现为黄壤针叶林(194.11%)>石灰土针叶林(152.68%); (4)枯落物最大拦蓄量表现为7.14-64.37 t·hm^-2, 有效拦蓄量变化范围为5.81-51.06 t·hm^-2, 黄壤针叶林各层枯落物最大拦蓄量和有效拦蓄量均大于石灰土针叶林。综合对比分析发现, 黄壤针叶林枯落物层的持水性能比石灰土针叶林好, 能更好地涵养水源和保持水土。     

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.     

透光抚育强度对小兴安岭“栽针保阔”红松林凋落物水文效应的影响

为了揭示“栽针保阔”及透光抚育在恢复东北温带地带性顶极植被阔叶红松林过程中对凋落物层水文效应的影响规律,采用样地调查法和室内浸泡法,同步测定小兴安岭山杨-红松林、白桦-红松林和蒙古栎-红松林(冠下栽植红松25～35年)在不同透光抚育强度(对照,轻、中、强度透光抚育)下的凋落物量、凋落物持水过程、最大持水量、最大拦蓄量和有效拦蓄量。结果表明: 透光抚育对3种林型凋落物蓄积量(7.32～15.58 t·hm^-2)影响不同,使蒙古栎-红松林(各强度)、山杨-红松林(轻、中度)及白桦-红松林(强度)分别显著提高24.3%～34.6%、15.3%～19.3%和27.1%。凋落物未分解、半分解层的持水量(W)、吸水速率(V)随浸泡时间(t)变化符合W=alnt+b(R²＞0.908)、V=ktⁿ(R²≥0.999)函数关系。各透光抚育(除强度透光抚育山杨-红松林外)使3种林型凋落物层最大持水量(17.86～45.12 t·hm^-2)、最大拦蓄量(16.10～34.19 t·hm^-2)和有效拦蓄量(13.42～27.42 t·hm^-2)分别显著提高30.1%～74.8%、27.4%～83.6%和26.7%～86.0%,且改变了各林型间凋落物层有效拦蓄量的差异。透光抚育显著增强了中期“栽针保阔”红松林凋落物层的水文生态功能,蒙古栎-红松林、山杨-红松林和白桦-红松林依次采取轻、中和强度透光抚育的效果最佳。     

辽东低山区5种典型水源涵养林枯落物持水特性

对辽东低山区5种水源涵养林枯落物持水特性进行研究,可以为该区水源涵养林的营造、科学经营提供理论依据。2018年6月在辽宁省抚顺县国有温道林场选取纯林(落叶松林(Larix olgensis)、油松林(Pinus tabuliformis)、红松林(Pinus koraiensis)、刺槐林(Robinia pseudoacacia)和杂木林为研究对象,调查各林分枯落物厚度、蓄积量等,并用浸泡法测定最大持水量、最大持水率,建立持水量、吸水速率与浸水时间之间的关系。结果表明:(1)5种林分枯落物厚度3.6～7.8 cm,平均厚度6.2 cm;蓄积量15.40～50.38 t·hm-2,平均值30.42 t·hm-2。(2)枯落物最大持水量13.61～27.21 t·hm-2,大小排序为杂木林落叶松林刺槐林红松林油松林;最大持水率变化稍有不同,依次为刺槐林落叶松林杂木林红松林油松林。(3)枯落物有效拦蓄量19.60～142.67 t·hm-2,大小排序为落叶松林红松林杂木林刺槐林油松林。(4)回归分析表明,枯落物持水量与浸水时间符合关系式Q=alnt+b,相关系数R2均大于0.80;吸水速率与浸水时间符合关系式V=ctn,相关系数R2均大于0.99。综上,落叶松林、红松林枯落物蓄积量最大、持水能力和有效拦蓄能力均较强,刺槐林、杂木林次之,油松林较差。     

基于可加性生物量模型的大兴安岭东部主要林型森林植被碳储量及其分配

基于大兴安岭东部地区主要林型的生物量调查数据,建立了3个主要树种的一元可加性生物量模型,探讨了不同林型森林群落和乔木层、灌木层、草本层、凋落物层的碳储量及其分配规律.结果表明: 杜鹃-兴安落叶松林乔、灌、草、凋落物层碳储量分别为71.00、0.34、0.05和11.97 t·hm^-2,杜香-兴安落叶松林各层碳储量分别为47.82、0.88、0和5.04 t·hm^-2,杜鹃-兴安落叶松-白桦混交林分别为56.56、0.44、0.04、8.72 t·hm^-2,杜香-兴安落叶松-白桦混交林分别为46.21、0.66、0.07、6.16 t·hm^-2,杜鹃-白桦林分别为40.90、1.37、0.04、3.67 t·hm^-2,杜香-白桦林分别为36.28、1.12、0.18、4.35 t·hm^-2.林下植被为杜鹃的林分群落碳储量大于林下植被为杜香的林分;林下植被相似的情况下,森林群落碳储量大小顺序为:兴安落叶松林>兴安落叶松-白桦混交林>白桦林;不同林型群落碳储量不同,大小顺序为:杜鹃-兴安落叶松林(83.36 t·hm^-2)>杜鹃-兴安落叶松-白桦混交林(65.76 t·hm^-2)>杜香-兴安落叶松林(53.74 t·hm^-2)>杜香-兴安落叶松-白桦混交林(53.10 t·hm^-2)>杜鹃-白桦林(45.98 t·hm^-2)>杜香-白桦林(41.93 t·hm^-2),且不同林型森林群落碳储量垂直分配规律为:乔木层(85.2%～89.0%)>凋落物层(8.0%～14.4%)>灌木层(0.4%～2.7%)>草本层(0～0.4%).     

呼中林区与呼中自然保护区森林粗木质残体储量的比较

采用样线法研究了人为干扰对大兴安岭呼中林区粗木质残体(Coarse woody debris, CWD)储量的影响。结果表明, 未受人为干扰的呼中自然保护区中CWD变化范围集中在5.92~43.53 m³·hm^-2, 受到人为干扰的呼中林区中CWD变化范围集中在12.70~47.59 m³·hm^-2之间。人为干扰对混交林和针叶林的CWD储量影响显著, 而对阔叶林CWD储量影响不显著。人为干扰增加了混交林CWD储量, 减少了针叶林CWD储量, 同时减少了枯立木的数量, 增加了高度腐烂的CWD的比例。对兴安落叶松各林型的分析表明, 人为干扰条件下CWD储量(8.20~25.60 m³·hm^-2)是未受干扰条件下CWD储量(18.70~36.99 m³·hm^-2)的1/4~1/3。为促使采伐后的森林能维持原始林粗木质残体的结构特征, 建议保留采伐剩余物以维持一定储量的CWD。     

辽东山区主要森林类型林地土壤涵蓄水性能的研究

从森林涵养水源的角度,对辽宁省东部山区相同年龄的５种主要森林类型林地土壤的涵蓄水性能进行了研究．结果表明,各森林类型林地枯落物贮量为１０．８７～１８．６７ｔ·ｈｍ－２,针叶林下枯落物贮量大于阔叶林;枯落物的蓄水量为３７．１１～５７．６５ｔ·ｈｍ－２,枯落物蓄水量与枯落物贮量成正比;各森林类型林地表层５０ｃｍ土壤的涵蓄水量在８１７．７～９３７．６ｔ·ｈｍ－２;天然柞树林下的土壤具有最好的渗透性和最高的蓄水力,其次为阔叶混交林、红松人工林、落叶松人工林和油松林人工林．天然阔叶林较人工针叶林具有更好的涵养水源性能．     

西双版纳热带山地雨林枯落物及其土壤水文功能

研究了云南西双版纳热带不同海拔梯度山地雨林枯落物层及土壤层水文功能.结果表明: 土壤容重随着海拔的增加而降低,土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、土壤最大持水率、最大持水量、有效持水量和土壤含水量随海拔的增加而增加,局部有所波动;雨季前期含水量、饱和含水量和有效调蓄水空间随海拔的增加而增加,其中,饱和含水量和土壤有效调蓄水空间在不同海拔区差异均显著(P<0.05).土壤渗透性能与总孔隙度和非毛管孔隙度均呈极显著正相关关系(P<0.01),其中,非毛管孔隙对土壤渗透性的影响更为显著.不同海拔枯落物未分解层厚度均占总厚度的一半以上,枯落物厚度均表现为未分解层＞半分解层;枯落物总蓄积量和半分解层蓄积量占枯落物总蓄积量的比例均随海拔的增加而增加,说明低海拔枯落物分解速度较慢,高海拔枯落物分解速度较快.不同海拔枯落物半分解层和未分解层最大持水量、最大持水率、自然含水率、有效拦蓄率和有效拦蓄量均随海拔的增加而增加,并且各海拔未分解层均高于半分解层,而有效拦蓄量深度随海拔的增加而降低,局部有所波动.综合未分解层和半分解层的变化规律可知,高海拔拦蓄能力较强,低海拔较弱.不同海拔枯落物持水量随着浸泡时间增加而增加;枯落物吸水速率随着浸泡时间增加而降低,12 h后枯落物吸水速率逐渐趋于饱和.不同海拔枯落物持水量与浸水时间可用对数方程表示;吸水速率与浸泡时间可用冥函数方程表示.综合分析各项因子,低海拔热带山地雨林水源涵养能力普遍低于高海拔.     

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。     

黄土高原森林枯落物储量、厚度分布规律及其影响因素

森林枯落物的储量(LM)和厚度(LD)等物理属性,能够表征森林植被的物种多样性以及水源涵养、物质循环等生态功能,然而目前对枯落物储量和厚度分布规律与影响因素的深入探讨较少。以黄土高原为研究区,通过系统取样获得该区主要森林群落枯落物的储量与厚度数据,利用Kruskal-Wallis秩和检验、线性混合效应模型(LME)、普通最小二乘回归等统计方法,分别对不同林型枯落物储量和厚度的差异、储量和厚度的影响因素以及二者之间的关系进行分析。结果表明:1)针叶林与针阔混交林的枯落物储量和厚度差异不显著,但二者都显著大于阔叶林的储量和厚度。2)在纬度方向上,除南部个别点外,枯落物储量和厚度存在单峰格局,如储量在35°—36°N之间存在峰值,而厚度峰值则出现在36°—37°N之间。3)在海拔方向上,储量分布规律并不明显,厚度除了高海拔(3000 m以上)个别点外总体呈现递减格局;LME模型显示,枯落物储量与气温年较差、非生长季降水、总干面积和立木密度呈显著正相关,与乔木层丰富度呈显著负相关,而枯落物厚度与最冷月均温、生长季降水、总干面积和立木密度呈显著正相关,与乔木层丰富度、非生长季降水和坡度呈显著负相关;枯落物储量与厚度具有显著正相关关系,特别是在阔叶林和针叶林中,而对于针阔混交林来说二者并无显著相关性。研究结果可为黄土高原乃至中国北方地区生态系统碳循环评估和水土保持实践提供参考依据。     

百山祖国家公园公益林碳储量及分配特征

探讨区域尺度的碳储量及其空间分布特征,评估优势树种(组)的固碳能力,可为生态系统保护措施的制定提供数据参考。百山祖国家公园保存了我国东南沿海最为典型完整的中亚热带森林生态系统,但百山祖公园碳密度和碳储量的特征还不清楚。本研究以百山祖国家公园公益林为对象,利用森林资源一类清查数据,基于浙江省各优势树种(组)的相容性生物量方程,研究了不同优势树种(组)的碳密度、碳储量及其在不同区域的空间分布特征。结果表明:百山祖国家公园公益林乔木层的平均碳密度为58.12 t·hm^-2,碳储量为2088250.4 t;在优势树种(组)中,黄山松林、阔叶混交林和针阔混交林的碳密度分别为65.36、60.64和67.27 t·hm^-2,而软阔叶林和竹林的碳密度仅为29.23和16.12 t·hm^-2;幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林的碳储量占总碳储量的比例分别为17. 42%、16.10%、19.41%、39. 10%和7. 97%;就碳密度分布特征而言,庆元县的碳密度为62. 16t·hm-2,比龙泉市和景宁县的碳密度高7.02%和125.87%;在空间上表现为北部、中部和西南部较高,而东部相对较低;总体来看,在百山祖公国家公园中,中幼林的碳储量占总碳储量的33.52%,在生态系统保护措施中应加强中幼林抚育,提高森林固碳能力。     

我国主要森林生态系统碳贮量和碳平衡

在广泛收集资料的基础上,估算了我国主要森林生态系统的碳贮量和碳平衡通量,分析了它们的区域特征。主要结果如下：1)我国森林生态系统的平均碳密度是258.83t·hm^-2,基本趋势是随纬度的增加而增加;其中植被的平均碳密度是57.07t·hm^-2,随纬度的增加而减小;土壤碳密度约是植被碳密度的3．4倍,其区域特点与植被碳密度呈相反趋势,随纬度升高而增加;凋落物层平均碳密度是8.21t·hm^-2,随水热因子的改善而减小。2)森林生态系统有机碳库包括植被、土壤和凋落物层3个部分,采用林业部调查规划设计院1989～1993年最新统计的我国森林资源清查资料,估算我国主要森林生态系统碳贮量为281.16×10⁸t,其中植被碳库、土壤碳库、凋落物层碳库分别为62.00×10⁸t、210.23×10⁸t、8.92×10⁸t。落叶阔叶林、暖性针叶林、常绿落叶阔叶林、云冷杉(Picea-Abies)林、落叶松(Larix)林占森林总碳贮量的87％,是我国森林主要的碳库。3)我国森林生态系统在与大气的气体交换中表现为碳汇,年通量为4.80×10⁸t·a^-1,基本规律是从热带向寒带,碳汇功能下降,这取决于系统碳收支的各个通量之间的动态平衡;阔叶林的固碳能力大于针叶林。我国森林生态系统可以吸收生物物质、化石燃料燃烧和人口呼吸释放总碳量(9.87×10⁸t·a^-1)的48.7％。     

中国寒温带不同林龄白桦林碳储量及分配特征

为了解中国寒温带地区不同林龄白桦林生态系统碳储量及固碳能力, 在样地调查基础上, 以大兴安岭地区25、40与61年白桦(Betula platyphylla)林生态系统为研究对象, 对其乔木层、林下地被物层(灌木层、草本层、凋落物层)、土壤层(0-100 cm)碳储量与分配特征进行调查研究。结果表明白桦林乔木层各器官碳含量在440.7-506.7 g·kg ^-1之间, 各器官碳含量随着林龄的增长而降低; 灌木层、草本层碳含量随林龄的增加呈先降后升的变化趋势; 凋落物层碳含量随林龄增加而降低; 土壤层(0-100 cm)碳含量随林龄增加而显著升高, 随着土层深度的增加而降低。白桦林生态系统各层次碳储量均随林龄的增加而明显升高。25、40与61年白桦林乔木层碳储量分别为11.9、19.1和34.2 t·hm ^-2, 各器官碳储量大小顺序表现为树干>树根>树枝>树叶, 树干碳储量分配比例随林龄增加而升高。25、40与61年白桦林生态系统碳储量分别为77.4、180.9和271.4 t·hm ^-2, 其中土壤层占生态系统总碳储量的81.6%、87.7%和85.9%, 是白桦林生态系统的主要碳库。随林龄增加, 白桦林年净生产力(2.0-4.4 t·hm ^-2·a ^-1)、年净固碳量(1.0-2.1 t·hm ^-2·a ^-1)均出现增长, 老龄白桦林仍具有较强的碳汇作用。     

广西不同林龄喀斯特森林生态系统碳储量及其分配格局

基于广西喀斯特地区45块1000 m²样地的调查,研究幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林5个林龄阶段喀斯特森林植被与土壤碳储量的分配格局.结果表明: 广西不同林龄喀斯特森林总碳储量表现为幼龄林(86.03 t·hm^-2)＜近熟林(110.63 t·hm^-2)＜中龄林(112.11 t·hm^-2)＜成熟林(149.1 t·hm^-2)＜过熟林(244.38 t·hm^-2);各林龄阶段植被不同层碳储量分配均不同,乔木层所占比例占绝对优势,达到92.3%～98.7%,随林龄的增加而增长,灌木层、草本层、凋落物层所占比例分别为0.3%～1.9%、0.3%～1.2%和0.3%～2.5%,细根所占比例为0.3%～3.3%.土壤有机碳密度随土层深度的增加而递减,土壤层碳储量为51.75～81.21 t·hm^-2,所占生态系统比例为33.2%～66.2%,其随林龄的增大呈减小趋势.生态系统地上、地下部分碳储量分别为22.80～141.72和62.30～102.66 t·hm^-2,除过熟林外均为地下部分＞地上部分,地上碳储量随林龄的增大呈逐渐增加的趋势,地下碳储量的变化规律与土壤碳储量变化趋势一致.土壤层和乔木层为生态系统的主要碳库,二者所占比例达到了96%以上.     

杉木、木荷纯林及其混交林凋落物量和碳归还量

2005年5月-2007年4月,研究了福建省建瓯市水土保持科教园内19年生杉木人工林、木荷人工林和杉-荷混交林凋落物量和碳归还量.结果表明：3种人工林的年均凋落物量分别为2470.85、4171.96和4285.99 kg·hm^-2·a^-1,不同人工林中凋落物均以落叶为主,占林分年总凋落量的68.62%～87.26%.杉木人工林凋落物量在每年的4-5月、7月和12月出现3次较大峰值,而木荷人工林和杉-荷混交林凋落物量的峰值仅出现在每年的3月份.与人工纯林相比,混交林促进了阔叶树种的单株凋落物量增加,但抑制了针叶树种的凋落物量.落叶是3种人工林凋落物碳归还的主体,人工林碳年归还总量大小顺序与年均凋落量相同,其中杉-荷混交林最高(2.12 t·hm^-2·a^-1),杉木人工林最低(1.19 t·hm^-2·a^-1).与针叶和阔叶人工纯林相比,针阔混交林的凋落量大、碳归还量高,具有良好的碳吸存能力.     

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。