哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤含水量变化规律及其影响因子

利用ChinaFlux设置在哀牢山亚热带常绿阔叶林内的通量观测系统的土壤含水量数据,分析了哀牢山亚热带常绿阔叶林内土壤含水量的时间变化及其影响因子,以期了解哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤含水量特征及其变化规律,为森林固碳能力、潜力和速率研究提供支撑.结果表明:(1)哀牢山亚热带常绿阔叶林不同深度土壤含水量大致呈单峰曲线分布,各层土壤含水量基本上随着土壤深度的增加而降低,波动范围也逐渐减小,最小值均在3月,最大值集中在7、8、9三个月.(2)0 ～ 100 cm各层深度的土壤含水量在17.7％～39.5％波动,其中100 cm深度的土壤含水量值最低、波动范围最小,总体来看,土壤含水量雨季高于旱季.(3)土壤含水量主要受降雨量、地温和相对湿度等要素的影响(P＜0.05),哀牢山亚热带常绿阔叶林5 cm深度的土壤含水量最大,约为38％.     

哀牢山亚热带常绿阔叶林与林外草地太阳辐射比较

太阳辐射是森林生态系统的主要能量来源,为探讨亚热带常绿阔叶林对太阳辐射的影响,本研究利用哀牢山亚热带森林生态系统研究站太阳辐射观测数据,对林外草地、林冠上的太阳辐射平衡各分量的年、季节变化特征进行了分析.结果表明:森林辐射的季节变化因随植被的变化而与林外草地辐射有所差异.森林有效辐射占总辐射的比率、反射率均低于林外草地,导致净辐射占总辐射比率高于后者.与我国各地的辐射分配率相比,哀牢山亚热带常绿阔叶林的净辐射占总辐射比率较高,反射率较低.总辐射与相近纬度同植被类型的鼎湖山、鹤山相比,分别高207.7和357.5MJ·m-2,这对生长在海拔2200m以上、温凉潮湿环境下的亚热带常绿阔叶林来说,显得异常重要.     

哀牢山亚热带常绿阔叶林乔木碳储量及固碳增量

为了解哀牢山亚热带常绿阔叶林的乔木碳储量及其固碳增量,利用2005和2008年的植被调查数据,对哀牢山3种主要常绿阔叶林的乔木碳储量及其固碳增量进行了分析。结果表明:原生的中山湿性常绿阔叶林、滇山杨次生林和旱冬瓜次生林的乔木碳储量分别为257.90、222.95和105.39tC·hm-2;中山湿性常绿阔叶林乔木碳储量主要存储在DBH≥91cm的乔木中(34.68%);而次生林的乔木碳储量主要分布在径级21cm≤DBH41cm的乔木中(滇山杨林77.29%;旱冬瓜林69.28%)。由此可见,哀牢山地区原生的中山湿性常绿阔叶林乔木层在碳蓄积方面占主导优势。哀牢山亚热带常绿阔叶林的3个森林类型乔木层均具有固碳增量,即使是原生的中山湿性常绿阔叶林,其乔木层年平均固碳增量也达2.47tC·hm-2·a-1;次生林乔木层的年平均固碳增量约为原生林的2倍,显示了哀牢山亚热带常绿阔叶林乔木层具有较强的碳汇增量。初步估算,哀牢山亚热带常绿阔叶林林区内每年乔木固碳增量为8.52×104tC·a-1。     

云南哀牢山常绿阔叶林林缘不同热力作用面热力特征

利用云南哀牢山原生的亚热带常绿阔叶林西南向边缘的表温观测资料,探讨了原生常绿阔叶林林缘区域不同热力作用面表温的水平、垂直分布特征及其差异。指出哀牢山原生的亚热带常绿阔叶林林缘与热带片断化季雨林林缘相同,其林缘壁面的热力效应同样是不可忽视的,在林缘区域构成了除了公认的林外地表面,林冠面和林内地表面3个热力作用面之外的一个新的第4热力作用面。对其进行深入研究,将有助于解释森林边缘的小气候效应和生物效应。     

西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林雾特征研究

以西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林为研究对象,利用PWS100天气现象仪获取两种森林类型的能见度数据。基于2014年西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林的能见度数据,对两种森林类型雾的特征进行定量研究。研究结果表明:(1)西双版纳热带雨林全年雾日数为196 d,占全年的53.7%,哀牢山亚热带常绿阔叶林全年雾日数为100 d,占全年的27.4%,热带雨林全年雾日数几乎为亚热带常绿阔叶林雾日数的两倍;(2)热带雨林雨季和干季各占28.06%和71.94%,而亚热带常绿阔叶林雨季和干季各占72%和28%;(3)热带雨林一日内雾持续的最长时间为10.5 h,而亚热带常绿阔叶林雾生成和消散时间不定,一日内雾最长持续时间可达24 h,但雾发生的频率低于西双版纳热带雨林。两种森林类型全年雾日特征有明显的差异性,通过定量评价地处过渡带上的两种多雾森林生态系统雾特征,可为未来气候变化对不同森林生态系统碳水交换影响提供数据支撑。     

广东石门台亚热带典型常绿阔叶林和亚热带山顶矮林群落特征

为了研究亚热带典型常绿阔叶林和亚热带山顶矮林的物种组成和群落结构,在广东石门台国家自然保护区内分别建立了1 hm2亚热带典型常绿阔叶林样地和1 hm2亚热带山顶矮林样地,以样地内所有胸径（DBH）≥1 cm的乔木、灌木和藤本为研究对象,分析两种森林类型的物种组成、密度、径级和株高结构。结果显示：（1）两种森林的Srensen物种相似性指数为0.41,优势种不同,但优势科却较相似;其中,茶科和杜鹃花科在两种森林中所占比例较高;（2）亚热带典型常绿阔叶林的幼苗（1 cm≤DBH〈2.5 cm）和幼树（2.5 cm≤DBH〈12.5 cm）密度都显著小于亚热带山顶矮林,但两种森林的小树（12.5 cm≤DBH〈25 cm）和大树（DBH≥25 cm）密度均无显著差异;亚热带典型常绿阔叶林幼苗和大树的平均胸径都显著大于亚热带山顶矮林,而幼树的平均胸径则显著小于亚热带山顶矮林,小树的平均胸径无显著差异;亚热带典型常绿阔叶林中小树和大树的平均高度都显著大于亚热带山顶矮林,而幼苗的平均高度显著小于亚热带山顶矮林,幼树的平均高度无显著差异。综合分析表明,亚热带典型常绿阔叶林和亚热带山顶矮林的物种组成、密度、胸径和高度结构差异较大,亚热带典型常绿阔叶林群落稳定性强于亚热带山顶矮林。     

热带亚热带常绿阔叶林维持酸性土壤有效磷水平的磷转化过程

热带和亚热带酸性土壤磷矿物的沉淀通常被认为会限制土壤有效磷的供应.选择以西双版纳山地季风常绿阔叶林和哀牢山中山湿性常绿阔叶林为代表的热带亚热带酸性土壤,探讨两类森林维持土壤有效磷水平的磷转化过程.哀牢山中山湿性常绿阔叶林腐殖质厚、而西双版纳山地季风常绿阔叶林的腐殖质几乎不存在.两地均显示土壤有效磷库随着土壤有机质含量的减少而降低.有机质含量较低的西双版纳表层矿质土（0～10 cm）的微生物生物量磷库大于有机质含量相对较高的哀牢山表层矿质土的微生物生物量磷库,且微生物对磷的固定占有效磷来源（磷矿物的溶解和有机磷的矿化）的比例为74%,高于哀牢山表层矿质土的63%.哀牢山表层矿质土的土壤有效磷库大于西双版纳,其土壤有效磷库可能更多的依赖于覆盖于其上的腐殖质分解后向下的磷输入.与两地的矿质土相比,哀牢山腐殖质具有高的磷净溶解率、总有机磷矿化速率和磷微生物固定速率.结果表明,热带山地季风常绿阔叶林主要通过微生物固定来避免土壤磷矿物的沉淀和保持土壤磷的有效供应;而亚热带中山湿性常绿阔叶林除具有较高的微生物固定外,地表腐殖质层的存在也帮助避免土壤磷矿物的沉淀而保持土壤有效磷的供应.     

哀牢山和玉龙雪山不同海拔林内外温湿特征比较

以哀牢山和玉龙雪山不同海拔森林生态系统为研究对象,利用各海拔的林内、外气温、相对湿度观测数据,比较分析了两地不同海拔林内、外小气候特征及其变化规律。结果表明,哀牢山、玉龙雪山各海拔的林内、外气温年变化趋势均呈倒U型,雨季(5—10月)高于干季(11—4月),林外气温高于林内。哀牢山各海拔森林对气温影响(林内外气温差)强于玉龙雪山。林内外气温差绝对值一般随海拔增加而增大。年尺度上,哀牢山林内气温低于林外,玉龙雪山除3540 m也低于林外,显示出两种山地森林具有一定的降温调节作用。哀牢山年林内气温随海拔高度递减比率(0.52℃·100 m~(-1))略大于林外(0.50℃·100m~(-1)),均小于玉龙雪山(林内为0.55℃·100 m~(-1)、林外为0.56℃·100 m~(-1))。哀牢山、玉龙雪山各海拔林内、外相对湿度年变化趋势也呈倒U型,雨季大于干季,林外低于林内。年尺度上,高海拔的相对湿度较大。总体上,哀牢山、玉龙雪山森林兼有调节气温和相对湿度的作用,哀牢山森林对降低气温的调节能力更强,玉龙雪山森林增湿调节能力更强。     

缙云山片断常绿阔叶林小气候边缘效应的初步研究

对缙云山5个片断常绿阔叶林和1个连续常绿阔叶林林缘附近的小气候要素水平梯度分布进行测定.结果表明,各片断阔叶林斑块边缘均存在明显的小气候边缘效应.林缘与林内最高和最低气温、光合有效辐射、最小相对湿度均为干季高于或大于雨季,而地表最高温度则为雨季高于干季;各阔叶林斑块的小气候边缘效应以最大斑块波及林内的深度最浅、最小斑块波及林内的深度最深.     

西南干旱对哀牢山常绿阔叶林凋落物及叶面积指数的影响

为探讨2010年初西南干旱对这一地区原生植被林冠和凋落物量的影响,以及这一地区凋落物量和气候条件之间的关系,对比研究了哀牢山亚热带常绿阔叶林2010年和一般年份的凋落物特征以及各层的叶面积指数,并分析了凋落物量和气候因子之间的关系.2010年凋落物总量和往年相比无显著差异,但是叶凋落总量、旱季凋落物总量、旱季叶凋落量为历年来最高,其中旱季叶凋落物量比一般年份平均高35.2％ (0.81 t/hm2).而2010年附生苔蘚年凋落量为历年来最低.2010年最旱月的乔木层和灌木层叶面积指数和2005同期相比无显著差异,但是草本层叶面积指数却极显著低于2005年同期.因此,2010年初西南干旱尽管使哀牢山常绿阔叶林旱季落叶增加,但还没有到显著影响冠层叶面积指数的程度.而草本层和附生苔藓的生长则受到了干旱事件的显著影响.此外,哀牢山常绿阔叶林年总凋落量和年降水量显著正相关,而和年均温却不相关,表明该亚热带森林凋落物量主要由降水而非温度决定.     

长白山温带阔叶红松林对温湿环境的调节效应

森林具有改善气候、调节微环境的作用,森林小气候的研究对于揭示森林生态系统功能、评估森林生态环境效益具有重要意义.本研究以长白山阔叶红松林为例,基于2003—2014年林内通量塔气象资料及其附近气象站空旷地的同时段气象资料,对其最高、最低和平均气温、相对湿度和表层土壤温度的日变化和季节变化进行对比分析.结果表明: 林内气温和相对湿度分别呈现单峰型和U型日变化规律,日较差较林外低2.31 ℃和8.3%,表层土壤温度日变化趋于恒定,阔叶红松林减缓了温湿度的日变化.夏季主要为降温效应,冬季表现出显著的增温效应.夏季林内气温和土温比林外低1.30和3.91 ℃;冬季林内气温和土温比林外高2.06和5.44 ℃.森林对最高温和最低温的调节效应显著.在季节尺度上,夏季森林降低最高气温和土温1.80和5.45 ℃,冬季提高最低气温和土温3.69和7.92 ℃.在年尺度上,林内年最高气温和土温分别较林外低1.60和4.99 ℃,年最低气温和土温分别较林外高1.12和8.82 ℃.森林对土温的调节效应强于对气温的调节效应.气温和土温均以对低温的保温作用为主.     

中国成熟天然林土壤有机碳垂直分异特征

以分布在中国不同气候区的131个成熟天然林土壤为研究对象,测定不同土层(0～10、10～20、20～30、30～50和50～100 cm)土壤有机碳(SOC)密度,分析其与气象因子、土壤性质的关系,研究天然林SOC垂直分布特征及其影响机理。结果表明: 温带针叶林、温带落叶阔叶林、亚热带落叶阔叶林和亚热带常绿阔叶林0～30 cm土层SOC密度均随土壤深度增加而降低。在0～100 cm土层,SOC密度地带性分异明显,温带针叶林SOC密度显著高于温带落叶阔叶林,亚热带常绿阔叶林SOC密度显著高于亚热带落叶阔叶林。SOC密度与土壤黏粒、年降水量以及地上净初级生产力呈显著正相关,与土壤pH和年均温呈显著负相关。年降水量与年均温调节天然林SOC输入与输出,土壤pH与黏粒影响天然林SOC积累,对成熟的天然针叶林与常绿阔叶林进行有效保护,有利于增加我国森林土壤碳库。     

喀斯特地区土壤温度变化特征及其与环境因子的关系

喀斯特地区土壤温度变化特征对研究该区土壤活性及小气候变化具有重要意义。为探明喀斯特地区土壤温度变化特征及其与环境因子的关系,以喀斯特高原峡谷区四种典型土地类型（花椒地、金银花地、火龙果地、荒地）为研究对象,采用土壤含水量监测系统（ECH2O）对各样地土壤温度变化进行连续定点监测,分析土壤温度的动态变化特征及其与环境因子的关系。结果表明：10 cm处土壤温度日变幅最大,土层越深日变幅越小;土壤温度日变幅为夏季较大,秋、冬季较小。火龙果地、金银花地土壤温度日变幅明显大于花椒地、荒地;随着土层加深,土壤温度日变化出现滞后现象;不同季节土壤温度均为火龙果地 > 荒地 > 花椒地 > 金银花地。夏季土层越深,土壤温度越低;秋、冬季土层越深,土壤温度越高;土壤垂直温度变异系数表现为冬季大于夏季。相关分析表明,土壤温度与气温、太阳辐射及土壤含水量均呈显著正相关（P<0.05）,土壤温度变化与容重、孔隙度、土壤质地、有机碳等土壤理化性质相关性显著。花椒地土壤温度日变幅最小,与其较高的土壤含水量和总孔隙度、容重小、土壤持水性强密切相关。综上,花椒地对土壤温度的调节效果较好,因此,在喀斯特地区生态恢复的过程中,种植花椒能在一定程度上改善土壤性质,提升土壤肥力。本研究为喀斯特地区的生态恢复提供了科学依据,为植被生态效益评价提供一定参考。     

塔克拉玛干沙漠腹地冬季土壤呼吸及其驱动因子

利用Li-8150系统测定了塔克拉玛干沙漠腹地冬季(1月)土壤呼吸,分析了环境驱动因子对极端干旱区荒漠生态系统土壤呼吸的影响。结果表明:(1)冬季土壤呼吸日变化呈现出显著的单峰曲线,土壤呼吸速率最大值出现在12:00,为0.0684μmol CO2m-2s-1,凌晨04:00附近出现最小值,为-0.0473μmol CO2m-2s-1;(2)土壤呼吸速率与各层气温,0cm地表温度均存在着极其显著或显著的线性关系,且都具有正相关性;(3)土壤呼吸速率与5cm土壤湿度存在着较为明显的线性关系,该层湿度能够解释土壤呼吸的69.5%;(4)0cm地表温度对土壤呼吸贡献最大,其次是5cm土壤湿度;(5)以0cm地表温度、5cm土壤湿度为变量,通过多元回归分析表明:土壤温度-湿度构成的多变量模型能够解释大于86.9%的土壤呼吸变化情况;(6)研究时段内土壤呼吸速率的平均值是-1.45mg CO2m-2h-1。     

科尔沁沙地黄柳和小叶锦鸡儿茎流及蒸腾特征

利用Dynamax茎流测量系统、Li-6400光合作用仪和自动气象站分别对科尔沁沙地两种灌木树种黄柳和小叶锦鸡儿的液流变化、蒸腾速率及其周围的环境因子进行检测.研究结果表明：（1）黄柳、小叶锦鸡儿茎干液流通量密度日变化趋势基本相同,呈多峰曲线;液流启动时间分别为4：30、5：30,在13：00左右到达各自液流峰值,峰值大小为81.2～91.7mg/h、17.3～27.1mg/h,20：30降为最低,晚间均具有明显的液流活动现象.（2）灌木的茎流日变化曲线与蒸腾速率日变化曲线并不吻合,实验测得的叶片蒸腾速率不能同步反映茎干液流的动态变化特征;黄柳的叶片蒸腾速率和单枝蒸腾耗水量均大于小叶锦鸡儿,耐旱性相对较低.（3）黄柳、小叶锦鸡儿白天液流通量密度变化趋势与环境因子变化趋势相吻合.相关性分析表明,影响灌木液流变化的主要因子依次是太阳有效辐射、相对湿度、大气温度、风速、10cm和20cm土壤温度.     

小兴安岭红松阔叶混交林林隙土壤温度的时空分布格局

采用网格法和十字样线法布设样点,在各样点安置地面温度表和曲管地温表,于2006年5—9月,测定了小兴安岭红松阔叶混交林林隙地表温度、地表最低和最高温度以及浅层（5、10、15和20 cm）土壤温度,分析了该区林隙土壤温度的时空分布格局.结果表明：研究区林隙地表温度的高值区均未出现在林隙中心,其出现位置具有明显的日变化规律,出现次序依次为林隙的西北侧、北侧和东侧;在地表温度的高值区域内,最高温度由高到低的时间排序为14:00、12:00、10:00和16:00,其他时间林隙地表温度的分布较均匀;不同月份研究区林隙地表温度空间分布的复杂程度及斑块等级有所不同;各月林隙地表温度的高值区均位于林隙西北侧和东侧,呈不对称分布;树木生长季初期（5月）和末期（9月）,研究区林隙地表温度平均日较差较大,而树木生长旺季（6—8月）却相对较小;东西方向上各观测点5、10、15和20 cm土壤温度呈双峰型日变化规律,南北方向上呈不明显的单峰型日变化趋势;各月在东西方向上的土壤温度呈双峰型变化趋势,南北方向上除5月呈随机变化以外,其余月份均呈单峰型变化趋势.     

沈阳城市森林小气候特征的研究

研究了沈阳城市森林不同生长期小气候温湿日变化特征.结果表明,城市森林不同生长期气温日变化趋势是早晨气温最低、午后气温最高,但受森林生态环境的影响,最高峰比太阳辐射峰值迟滞约2 h.一年四季气温日变幅为森林停止生长期(休眠期)＞生长季前期＞生长季后期＞生长季中期.森林生长季前期、中期、后期土壤温度为白天高于夜间,而停止生长期(休眠期)为夜间高于白天.不同生长期土温日振幅为上层(20 cm)＞中层(40 cm)＞下层(80 cm),而同一层不同生长期的土温日振幅为土层深20 cm时,生长季前期＞生长季后期＞停止生长期(休眠期)＞生长季中期;土层深＞40 cm(80 cm)时,生长季前期＞停止生长期(休眠期)＞生长季后期＞生长季中期.城市森林空气相对湿度日变化与气温和地温日变化则夜间的空气相对湿度高于白天,但不同生长期相对湿度值日变化为生长季中期＞生长季后期＞停止生长期(休眠期)＞生长季前期.     

内蒙古温带草原土壤微生物生物量碳的空间分布及驱动因素

【目的】探索内蒙古温带草原土壤微生物生物量碳的空间分布特征以及驱动因素。【方法】在内蒙古自治区境内沿着年均温、年降水梯度选择17个草原样点,在土壤剖面上分0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-100 cm五层,分别采集土壤样品,测定土壤微生物生物量碳以及主要的环境和生物影响因子,分析不同草地类型以及不同土壤深度土壤微生物生物量碳的差异,探索非生物因子和生物因子对土壤微生物量碳的影响。【结果】草甸草原土壤微生物量碳最高,典型草原次之,荒漠草原最低。在0-10 cm土壤中,草地类型间的微生物量碳变异系数高于草甸草原和典型草原,低于荒漠草原;在0-100 cm土壤中,草甸草原样点间的微生物量碳的变异系数低于典型草原和荒漠草原。土壤微生物量碳与年降水、土壤含水量、粘粒含量、土壤养分元素、地上生物量、地下生物量呈显著正相关,与年均温和土壤p H值呈显著负相关关系。随着土壤深度的增加,土壤微生物量碳显著减少,非生物因子与微生物量碳的相关性减弱,草地类型间以及同一草地类型不同样点间的变异系数增加。0-10 cm土壤微生物量碳与10-40 cm土壤微生物量碳的相关指数高于0.5,与40-100 cm的土壤微生物量碳的相关指数小于0.3。【结论】内蒙古温带草原土壤微生物量碳的垂直分布呈现一定的规律性,且非生物因子对微生物量碳的影响也呈现垂直减弱的规律。     

华北山区典型人工林土壤水势动态和水分运移规律

大规模植树造林工程有效缓解了我国北方水土流失等问题,但伴随植被生长和降水格局变化,水循环过程发生明显改变。土壤水分运动是水循环的关键过程,研究变化环境下人工林植被土壤水分运移规律,对植被生态恢复具有重要意义。基于2014-2018年多时间尺度（半小时、天、月和年）华北山区崇陵流域典型人工侧柏林和荒草土壤剖面水势监测数据,阐明不同植被覆盖下土水势动态变化规律,提出土壤水分运移和植被水分利用模式。研究结果表明：侧柏林土壤水势日变幅显著低于荒草植被,但土水势日变幅随土壤深度增加而减小的速率90 a侧柏依次大于60 a侧柏和荒草;月、年尺度侧柏林不同深度土水势变化对降水的响应大于荒草地,其中60 a侧柏林年均土水势与年降雨量显著线性相关（P<0.05）。由水势梯度和零通量面多年平均变化可知,90 a侧柏林0-50 cm土壤水呈下渗趋势,根系水力提升促使50-100 cm土壤水向上蒸散;60 a侧柏林0-20 cm、70-100 cm以及枯水年30-70 cm土壤水均以蒸散为主,根系可同时吸收利用表层和深层土壤水分;荒草地0-20 cm土壤水分蒸发强烈,且为根系主要吸水深度,20-100 cm土壤水稳定下渗。相比60 a侧柏林和荒草,90 a侧柏林的土壤调蓄能力增强,与荒草互被可减少植被间水分竞争,充分利用土壤水,从而减少流域内地表径流和土壤侵蚀量。     

Characteristics of net ecosystem carbon dioxide exchange(NEE) from August to October of Alpine meadow on the Tibetan Plateau,China

The Alpine meadow is one of the vegetation types widely distributed on the Tibetan Plateau in China with an area of about 1.2 million square kilometers.The Damxung rangeland station,located in the hinterland of the Tibetan Plateau,is covered with an typical vegetation.The continuous carbon flux data (from August to middle October,2003) measured with the open-path eddy covariance system was used to analyze the diurnal variation pattern of net ecosystem carbon dioxide exchange (NEE) and its relationship with the environmental factors,such as photosynthetically active radiation (PAR),precipitation,and temperature.Results showed that NEE presented obvious diurnal variation pattern with single-peak of diurnal maximum carbon assimilation at 11:00-12:00 (local time) with an CO2.m-2-s-1.During the daytime,NEE fitted fairly well with PAR in a rectangular hyperbola function with the apparent the night-time,NEE showed a good exponential relation with the soil temperature at 5 cm depth.