辽东山区次生林生态系统大、中型土壤动物组成与季节动态

土壤动物是次生林生态系统的重要组成成分.为探讨次生林生态系统不同林型对大、中型土壤动物群落结构特征的影响,于2007年对东部山区次生林生态系统中5个主要林型的土壤动物群落进行了观测和分析.共获取土壤动物36210只,分别隶属于2门8纲32目.优势类群为真螨目(Acariformes)和弹尾目(Collembola).分析结果表明:(1)人工林大、中型土壤动物类群数和个体数波动大于次生林;(2)除落叶松人工林外,其他林型大、中型土壤动物生物量在7月份达到最大值;(3)除胡桃楸林外,其他林型大、中型土壤动物多样性在9月份达到最大值.结果表明,次生林较人工林土壤动物群落在生长季中波动范围小、多样性高.     

米亚罗林区不同森林恢复方式下中小型土壤动物多样性

为了查明川西不同森林恢复方式下中小型土壤动物多样性,2008年11月对米亚罗林区的次生红桦林、人工云杉林和次生冷杉林的中小型土壤动物进行了调查.共获得中小型土壤动物15234个,隶属于3门9纲10目97科144个类群.线虫纲个体数占总体的71.85%,弹尾目占13.16%,蜱螨目占9.49%,其他类群占0.36%.3种森林中小型土壤动物群落的类群数和个体密度大小顺序均为次生红桦林＞次生冷杉林＞人工云杉林;Shannon多样性指数为次生红桦林＞次生冷杉林=人工云杉林;Margalef丰富度指数和密度-类群指数为次生红桦林＞次生冷杉林＞人工云杉林;Pielou均匀性指数为人工云杉林＞次生红桦林＞次生冷杉林;Simpson优势度指数为次生冷杉林＞次生红桦林=人工云杉林.不同群落间的个体密度无显著差异(P＞0.05),但相似性系数表明人工云杉林的中小型土壤动物群落结构组成与天然次生林有较大差异.红桦林土壤动物的垂直分布的表聚性程度低于云杉林和冷杉林.研究表明,次生红桦林比人工云杉林和次生冷杉林能更有效地提高土壤动物多样性,促进地下生态功能恢复.     

辽东山区不同森林类型生态化学计量特征

森林生态系统化学计量对于阐明养分元素在生态系统中的供应状况及其耦合关系,揭示影响森林结构与功能恢复的限制性因子具有重要作用。本研究以辽东山区主要森林类型——次生阔叶混交林、柞树林、油松林和落叶松人工林、红松人工林为研究对象,通过测定叶片、凋落物和土壤的C、N、P含量,分析了不同林型的化学计量特征及差异。结果表明:1)不同林型的C、N、P含量差异显著,且各林型叶片和凋落物C、N、P含量均大于土壤;其中阔叶混交林土壤N含量最高,而柞树林土壤N含量最低。2)5种林型C∶N和C∶P变化趋势均为凋落物叶片土壤,N∶P为叶片凋落物土壤;其中叶片N∶P平均值为12.16,表明该地区植物生长可能存在N限制。阔叶混交林和柞树林与油松林、落叶松林和红松林N∶P差异显著,前者受N、P共同限制,后者受N限制。3)辽东山区森林植被叶片与凋落物的N、P、C∶N和N∶P均表现为正相关关系,土壤与叶片和凋落物N、C∶N均呈负相关关系。本研究表明,理解养分元素在"植物-凋落物-土壤"之间的生态化学计量特征,对于揭示整个森林生态系统的养分状况和生物化学循环过程极为重要。     

东北温带次生林和落叶松人工林土壤CH4吸收和N2O排放通量

2007年6月-2008年6月,在帽儿山用静态箱/气相色谱法测定了相邻次生林和落叶松人工林土壤CH4和N2O通量,结果表明:次生林转变为落叶松人工林后土壤年CH4吸收和年N2O排放通量均显著增加,分别为次生林的1.2倍和3.6倍.两林分CH4和N2O通量表现相似的季节动态,生长季土壤CH4吸收通量和N2O排放通量均高于非生长季.次生林和落叶松人工林土壤CH4吸收通量与土壤温度均呈正相关关系,而与土壤含水量呈负相关关系.土壤N2O排放通量与土壤温度和土壤铵态氮含量均呈正相关关系,而与土壤含水量没有明显相关性.次生林转变为落叶松人工林后,落叶松林地较厚的凋落物层改变了林地土壤水分的格局,影响了土壤的CH4和N2O通量.     

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.     

秦岭山地典型次生林木本植物幼苗更新特征

采用样方法调查了秦岭山地5种典型次生林--油松林、锐齿栎林、红桦林、云杉林和华山松林幼苗的更新特征.结果表明: 不同次生林木本植物幼苗物种分化明显,除锐齿栎林和华山松林外,其余次生林幼苗物种相似性系数均较低;油松林和锐齿栎林木本植物幼苗数量、物种丰富度指数、Simpson优势度指数及均匀度指数均较高,红桦林均最低;云杉林和华山松林幼苗数量及物种多样性指数基本一致.不同次生林幼苗和幼树所占比例存在明显差异,除红桦林幼树数量的比例较大外,其余林分幼苗的比例较大,为云杉林＞油松林＞锐齿栎林＞华山松林.不同林分幼苗萌生比例差异明显,为华山松林＞云杉林＞红桦林＞锐齿栎林＞油松林.锐齿栎林和油松林乔木幼苗比例最高,分别占木本幼苗总种数的68%和51.4%,群落处于演替中期,持续更新能力较强;云杉林、华山松林乔木幼苗比例分别为40%和15%,处于演替后期,更新能力较差;而红桦林中幼苗很难发育成幼树,持续更新能力欠缺.     

冻融期去根处理对小兴安岭6种林型土壤微生物量的影响

春季冻融期,在小兴安岭的阔叶红松(Pinus koraiensis)林、谷地云冷杉(Picea koraiensis-Abies nephrolepis)林、阔叶红松择伐林、白桦(Betula platyphylla)次生林、红松人工林、兴安落叶松(Larix gmelinii)人工林的去根处理样地和对照样地进行野外取土实验,分析了根去除对上述林型土壤微生物量的影响以及与土壤环境因子的关系。结果表明:冻融循环期间对照样地和去根处理样地的林型、土壤层次、取样时间均显著地影响土壤微生物量碳(MBC)(P0.05),对照样地中各林型的土壤微生物量氮(MBN)差异显著,而去根处理样地中各林型的MBN没有显著差异(P0.05);冻融循环期间去根处理显著地减少了大部分林型及土层(谷地云冷杉林0—10 cm及择伐林外)的MBC,而去根处理对大部分林型及土层(阔叶红松林0—10 cm,谷地云冷杉林和择伐林的10—20 cm除外)的MBN没有显著影响。说明在小兴安岭春季冻融期根系对土壤微生物量的影响不可忽视。     

巨桉人工林土壤动物群落结构特征

为深入了解巨桉人工林生物养分循环及土壤肥力变迁,客观全面地评价巨桉人工林的生态效益,对比研究了四川省洪雅县巨桉人工林和青冈次生林土壤动物群落结构特征。研究方法,大型土壤动物采用野外分层手捡计数,中小型土壤动物用取土器分层取土,带回室内分别用干湿漏斗分离并镜检。结果表明：（1）洪雅巨桉人工林共获1312头土壤动物,分属6门10纲21目,其优势类群分别为蜱螨目、弹尾目、线虫纲、膜翅目;（2）巨桉人工林土壤动物群落的类群数和个体数均低于青冈次生林．其Shannon—Wiener指数和密度一类群指数分别为1．818和4．002,低于青冈次生林的1．963和8．091;（3）巨桉人工林土壤动物群落中腐食性同功能种团比例为81．78％高于青冈次生林的64．18％;（4）巨桉人工林与青冈次生林土壤动物密度剖面分布具明显表聚性,二者经F-检验无显著差异;（5）巨桉人工林与青冈次生林土壤动物群落有比较高的Jaccard相似性系数和Gower,系数,表明两类林分在土壤动物类群和个体数量分布上有比较大的相似度。     

外来树种日本落叶松对森林土壤质量及细菌多样性的影响

以甘肃小陇山林区8～30年林龄日本落叶松林（外来树种）、油松林（乡土树种）及次生林为研究对象,研究了不同树种森林的土壤质量和细菌多样性变化.结果表明: 不同树种森林土壤pH无明显变化;林龄越长,土壤含水量越高.土壤总氮与有机质含量以次生林最高,其次为日本落叶松,油松最低.不同林龄森林土壤总氮与有机质含量无明显变化,表明树种是影响土壤质量的主要因素.与乡土树种油松相比,外来树种日本落叶松显著提高了土壤全氮及土壤有机质含量.变性梯度凝胶电泳(DGGE)图谱显示,次生林土壤细菌多样性最高,而外来树种日本落叶松土壤细菌多样性最低.对DGGE图谱的聚类分析发现,小陇山不同森林土壤细菌类群分属变形杆菌、噬纤维黄杆菌和高G+C含量革兰氏阳性细菌类,其中分属变形杆菌为主要类群.进一步分析发现,日本落叶松的细菌群落组成具有更高的相似度,说明日本落叶松正在使该地区土壤细菌多样性发生变化.     

神农架林区5种林型中社鼠脏器的重量

动物为适应外界环境的改变会在其形态和生理上发生相应的变化,内脏器官重量变化是其在器官水平上的主要表现之一.为探讨生境变化对小型哺乳动物内脏器官的影响,本文选取了原始林、次生林、薪材林、华山松Pinus armandis人工林和日本落叶松Larix leptolepis人工林5种林型,调查生境变化下社鼠Niviventer confucianus内脏器官重量的变化.结果显示,5种林型社鼠间心、肺和肝重量差异显著,心和肺值均以人工林中最高,肝值以次生林中最高,而肾和脾重量在不同林型间无显著差异.社鼠内脏器官的变化,是其对环境变化作出的积极响应,对其生存繁衍具有重要作用.     

不同类型城市森林对土壤肥力的影响

以东北林业大学城市林业示范研究基地中9种人工林(兴安落叶松林、樟子松林、黑皮油松林、黄波罗林、胡桃楸林、水曲柳林、白桦林、蒙古栎林、针阔混交林)及附近的农耕地和撂荒地土壤为研究对象,通过对林地土壤不同层次pH值、有机质及主要养分含量的测定分析,研究了不同林型对土壤肥力的影响.结果表明：阔叶林(除蒙古栎林)的土壤趋于中性,针阔混交林、兴安落叶松林、樟子松林和黑皮油松林的土壤呈微酸性,蒙古栎林的土壤呈酸性;随土壤深度增加,土壤有机质、水解氮、速效钾、有效磷、全氮、全磷含量均呈下降趋势.不同林地土壤同一层次化学指标整体差异显著(P＜0.05).土壤肥力优劣为：水曲柳林>黄波罗林>针阔混交林>胡桃楸林>白桦林>撂荒地>农耕地>樟子松林>兴安落叶松林>蒙古栎林>黑皮油松林,说明阔叶林(除蒙古栎林)和针阔混交林中的土壤肥力增加,而针叶林的土壤肥力趋于下降.     

六种人工针叶幼林下地表苔藓植物生物量与碳贮量

调查了岷江上游6种人工针叶幼林（油松林、华山松林、日本落叶松林、云杉林、油松-华山松混交林和云杉-华山松混交林）下地表苔藓植物生物量,测定了C含量并估计了林分地表苔藓植物C贮量,比较分析了它们的差异性.结果表明,6种人工针叶幼林下地表苔藓植物总生物量在3.11～460.36 kg·hm^-2之间,而平均C含量在37.44±0.21%～35.95±0.70%之间,总C贮量在1.12±0.03～168.95±0.92 kg·hm^-2之间,但在样方水平上只有云杉林地表苔藓植物生物量与其它林型间差异明显,落叶松林下C含量与其它差异明显(P＜0.05).6种人工林类型中,云杉林地表苔藓植物总生物量和C贮量最高,华山松林下最低.综合分析表明,样方调查数量与布局对生物量取样精度有重要影响,岷江上游人工林下地表苔藓植物生物量与C贮量较低,林分类型与林分特征有重要影响,而疏伐、修枝等措施是改善人工密林下地表苔藓植物发育,增加生物量与C贮量的有效管理措施.     

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。     

黄土高原水土保持林对土壤水分的影响

黄土高原植被恢复的限制因素主要是土壤水分,植被与土壤水分关系的研究对黄土高原植被恢复具有重要意义.2008年7月1日至2009年10月31日间采用EnviroSMART土壤水分定位监测系统以每30min监测1次的频度,对晋西黄土区刺槐人工林地、油松人工林地、次生林地的土壤水分变化进行了研究.研究得出:次生林地0-150 cm土层中平均蓄水量为331.95mm,刺槐人工林地为233.85 mm,有整地措施的油松人工林地为314.85mm,刺槐人工林比次生林多消耗的98.10mm土壤水分主要来源于80 cm以下土层.次生林主要消耗0-80 cm土层的水分,而人工林不但对0-80 cm土层水分的消耗量大于次生林,对深层土壤的消耗也较次生林大,这将有可能导致人工林地深层土壤的“干化”.在土壤水分减少期(11-1月)刺槐人工林土壤水分的日均损耗量为0.86mm、油松人工林为0.82 mm、次生林为0.84 mm.土壤水分缓慢恢复期(2-5月)刺槐人工林地土壤水分的恢复速度0.90mm/d,油松人工林地为0.53 mm/d、次生林地为0.79 mm/d.土壤水分剧烈变化期(5-10月)刺槐人工林地土壤水分含量的极差为95.71mm,油松人工林地为179.1mm,次生林地为72.03mm.在干旱少雨的黄土高原进行植被恢复时,应多采取封山育林等方式,依靠自然力量形成能够与当地土壤水资源相协调的次生林,是防止人工植被过度耗水形成“干化层”、保障水土保持植被持续发挥生态服务功能的关键.     

川西亚高山云杉人工林恢复过程中表层土壤碳动态变化

对川西亚高山云杉原始林及其皆伐迹地上云杉人工林不同演替阶段（22、47和65年）表层（0～30 cm）土壤碳储量及活性有机碳含量进行了分析.结果表明：在0～10、10～20和20～30 cm土层中,土壤总有机碳（TOC）储量分别由22年生云杉人工林的9587、7908和71.55 t·hm^-2减少到65年生云杉人工林的56.12、34.75和31.06 t·hm^-2,且47和65年生云杉人工林各层土壤TOC储量小于原始林（88.08、71.16和64.81 t·hm^-2）;各层土壤易氧化有机碳（EOC）含量分别由原始林的3589、26.91和26.00 g·kg^-1 减少到65年生云杉人工林的20.25、14.50和12.36 g·kg^-1,土壤微生物生物量碳（MBC）含量由原始林的524.44、273.26和257.97 mg·kg^-1减少到65年生云杉人工林的 312.41、186.95和152.18 mg·kg^-1,颗粒态有机碳（POC）含量由原始林的40.23、27.10和19.55 g·kg^-1减少到65年生云杉人工林的12.33、7.31和5.32 g·kg^-1.川西亚高山云杉原始林在转变为人工林后相当长的时间内,土壤有机碳及活性碳一直处于净消耗状态.     

不同种植年代油松林植物多样性及土壤养分变化

通过样地调查,以空间代替时间的方法,对黄土高原马栏林区不同恢复阶段油松人工林群落物种多样性和土壤养分的变化进行了研究。结果表明:马栏林区油松人工林物种丰富度、多样性和均匀度都在波动中随着恢复年限的增加逐渐增加,物种丰富度在种植30年左右的油松林内达到最大,物种均匀度指数和优势度指数在种植20年左右的油松林内达到最大;人工种植油松林在很大程度上改变了群落面貌,物种组成和群落结构均与撂荒地有较大不同,撂荒地与油松林群落物种组成相似性较小,种植22年与28年的油松林Sorensen指数最大。油松人工林种植20年后物种组成已经基本稳定,在恢复后期物种组成变化不大;种植油松对恢复土壤肥力有一定的帮助,种植28年油松林土壤的有机质、全氮和碱解氮含量都较其它种植年代高,随着恢复年限的增加,油松人工林腐殖质不断增厚,土壤的pH值也有所增加,土壤越来越偏碱性。     

林分因子对神木垒不同森林群落林下植物多样性的影响

为探究神木垒不同森林群落林下植物多样性的差异，本研究采用典型样地法，以夹金山神木垒的5种主要森林群落：云杉林、丽江云杉林、红杉林、针阔混交林、阔叶林为研究对象，对不同森林群落林下植物物种组成和物种多样性进行比较，并对林分因子和林下植物多样性进行冗余分析，确定影响林下植物多样性的主要林分因子，为当地森林经营管理提供理论依据。结果表明：（1）在研究区内共记录林下植物147种，隶属于61科，108属；云杉林群落林下植物的科属种组成最丰富。（2）各类型群落的H值、H"值、D值、JSW值均为：草本层＞灌木层；灌木层多样性最高的群落为云杉林群落，草本层多样性最高的群落为丽江云杉林群落，针阔混交林群落、阔叶林群落林下植物多样性较差。（3）平均枝下高与林分密度是影响灌木层物种多样性的主要林分因子（P<0.01），平均枝下高与灌木层的D值、H值、H"值呈负相关关系，林分密度与灌木层4个多样性指数均呈正相关关系；平均枝下高是影响草本层物种多样性的主要林分因子（P<0.01），平均枝下高与草本层H值、H"值、JSW值呈正相关关系。本研究认为，云杉林群落与丽江云杉林群落的林下植物多样性水平较高，平均枝下高与林分密度是影响神木垒不同森林群落林下植物多样性的主要林分因子。     

川西米亚罗亚高山云杉林种子雨和土壤种子库研究

 对川西米亚罗亚高山20、30、60年人工云杉(Picea asperata)林及天然林的种子雨和土壤种子库进行了研究。结果表明：该区云杉种子雨一般从每年的10月初开始下落,一直到翌年的1月底结束,但不同林龄的云杉种子雨强度不同,60年人工林种子雨量最大,然后依次为30年人工林、天然林、20年人工林,其大小分别为(1 088.16±52.34)粒•m－2、(973.45±63.12)粒•m－2、(579.99±28.93)粒•m－2、(66.73±5.71)粒•m－2。云杉降雨历程与其林龄大小也有一定的关系,表现在种子雨发生时间和降雨高峰期的不同。30、60年人工云杉林及天然林下土壤种子库存在显著差异,两次取样（2003年3月26日和2003年8月21日）土壤种子库大小分别为(507.2±40.32)粒•m－2和(267.6±25.14)粒•m－2、(1 065.6±88.06)粒•m－2和(872.8±77.12)粒•m－2、(472.8±20.82)粒•m－2和(185.5±22.48)粒•m－2。土壤种子库中云杉种子主要都集中在枯枝落叶层,占66%左右,0～2 cm层占24%左右,2～5 cm层占10%左右。到8月21日,土壤中所有云杉种子都失去活力,腐烂死亡和动物取食是种子库损耗的主要因素。云杉种子库属于Thompson和Grime定义的第Ⅱ类。该区云杉幼苗一般在6月初开始出现,6月中旬左右达到出苗高峰,3种云杉林下幼苗密度差异很大,60年人工林下幼苗最多,其次为30年人工林和天然林。由于生境适合度低,死亡的幼苗数量较多,特别是自然死亡数。综合种子雨、种子库和转换的幼苗数量几个方面来看,在一定龄级范围内,人工林结实能力和更新潜力随林龄增加而增加,且人工林在更新潜力方面比天然林（约150年）要好。虽然该区云杉林下有大量种子下落,但由于种子大量损耗和幼苗死亡,种子萌发为幼苗再通过环境筛作用而最终补充到云杉种群的个体数量非常有限。