台湾桤木引种的光合生理特性研究

以台湾桤木 Alnusformosana 引种2年生苗木为研究对象,探讨了台湾桤木的光合生理生态特性.结果表明: 1 叶片净光合速率 Pn 具有明显的日变化.中部叶Pn日变化在生长中期表现为双峰曲线型,高峰分别出现在9:00和15:00左右,峰值分别为15.03μmol·m-2·s-1和12.97μmol·m-2·s-1;在生长初期和末期为单峰曲线型.不同部位叶片Pn大小为:中部叶>顶部叶>基部叶. 2 不同部位叶片Pn表现出不同的季节变化特征.中部叶和顶部叶一年有两个高峰,高峰均出现在6月和8月;基部叶只有一个高峰,出现在6月.光合作用具有较广的温度适应范围.自然条件下叶片最大净光合速率为17.67μmol·m-2·s-1;人工条件下为20.2μmol·m-2·s-1,在新的环境条件下表现出较强的光合适应能力. 3 叶片LCP为33.32～67.47μmol·m-2·s-1,LSP为1332～1656μmol·m-2·s-1,具有较低的光补偿点和较高的光饱和点,表现出较强的弱光利用能力和强光利用潜力. 4 台湾桤木CO2补偿点为54.17～74.98μmol·mol-1,CO2饱和点在800μmol·mol-1左右;羧化效率为0.0270～0.0468.表现出较大光合作用潜力和较广的生存适应能力. 5 通径系数分析表明,Cond、Ci、Vpdl和RH是影响叶片光合速率变化最主要的直接作用因子.     

贡嘎山峨眉冷杉树干呼吸空间特征及其对温度的响应

采用红外线气体分析仪-土壤呼吸气室水平测定法(HOSC)原位监测了贡嘎山东坡峨眉冷杉(Abies fabri)树干CO_2释放速率(E_s),分析了树干E_s与树干温度(T_(stem))的关系。贡嘎山峨眉冷杉树干E_s和T_(stem)空间变化格局明显,不同测定高度树干温度为0.3m1.3m2.3m,以1.3m处E_s最大;不同方向E_s和T_(stem)均表现为南面北面。生长季和非生长季的峨眉冷杉E_s分别在0.51—0.99μmol m~(-2)s~(-1)和0.14—0.22μmol m~(-2)s~(-1)之间波动。峨眉冷杉树E_s变化趋势和T_(stem)一致,二者具有显著的指数函数关系(P0.01)。峨眉冷杉非生长季树干呼吸Q_(10)显著高于生长季(P0.01),其中生长季变幅在1.9—3.0之间,非生长季在4.6—6.8之间,暗示个体或群落水平树干CO_2释放通量的估算应充分考虑树干E_s空间特征和Q_(10)变化。     

贡嘎山峨眉冷杉成熟林碳利用效率季节动态及其影响因子

碳利用效率(CUE)是植被生态系统的一个重要功能参数, 反映了植被生态系统的固碳能力, 适用于分析不同时间段内器官、个体和群落等不同层次的碳收支趋势, 因而有助于对陆地生态系统碳功能的确定与预测, 引起了广泛关注。该研究采用生物计量法, 测定和计算了川西贡嘎山东坡峨眉冷杉(Abies fabri)成熟林树木不同器官的呼吸与净生产力动态, 分析了乔木层及其各器官CUE动态及主要影响因子, 并估算了乔木层不同径级树木CUE。主要结果: (1)乔木层各器官月呼吸速率与温度呈正相关关系, 以细根月呼吸速率为最大; 不同径级树木年呼吸量无显著差异, 以小径级树木树干的年呼吸量为最小。(2)乔木层细根和树干月净初级生产力(NPP)均随温度增加而增加, 以细根月NPP为最大。小径级树木年NPP最大, 其针叶年NPP也显著高于中径级和大径级树木。(3)林分乔木层及其各器官CUE大多集中在0.30-0.60之间, 其中细根、树干CUE具有相似的月变化动态, 均随温度的升高而上升。不同径级树木CUE及树干和针叶CUE均随树木个体的增大而明显下降。(4)气温和土壤温度与乔木层树干和细根CUE呈正相关关系, 而降水量与针叶CUE呈负相关关系。细根CUE与树干CUE呈正相关关系,与针叶CUE呈负相关关系。峨眉冷杉成熟林乔木层CUE主要取决于树干和细根CUE。该研究证实了川西亚高山暗针叶成熟林仍具有较强的碳汇功能, 在区域碳储存和森林生态系统碳循环中发挥着极其重要的作用。     

基于主成分分析的大渡河中游干暖河谷草地土壤质量评价

草地在大渡河干暖河谷植被恢复及植物群落演替中具有重要作用，而植被恢复的关键在于土壤质量。将大渡河干暖河谷泸定至汉源段，依据坡向划分为8个方位（北、东北、东、东南、南、西南、西、西北），分析了不同坡向和植被盖度草地的土壤理化性质，采用主成分分析法（Principal component analysis，PCA）对河谷区草地土壤质量进行了评价。结果表明：（1）影响河谷草地土壤质量的最小数据集（Minimum data set，MDS）指标包括非毛管孔隙度、土壤容重、有机质和碳氮比；（2）河谷从东北坡过渡到西南坡土壤质量逐渐降低，与南坡热而干旱的微气候使土壤矿化作用剧烈，而北坡适宜的光热和水热条件更有利于土壤中钾和磷的释放有关；（3）植被盖度与土壤质量呈正相关关系，随着草地植被盖度减少土壤质量逐渐降低。高植被盖度（>70%）土壤质量主要受非毛管空隙度影响，而低高盖度草地（<30%）主要受土壤容重影响；（4）河谷区草地土壤质量指数中间值分布较多，土壤肥力属于2-4级中等水平。大渡河干暖河谷区草地土壤质量较好，潜在肥力水平较高，有利于植物生长和植物群落正向演替，是植被人工恢复的重点区域。     

森林碳利用效率研究进展北大核心CSCD

植物碳利用效率(CUE)指净初级生产力与总初级生产力的比率,它不仅反映了植被生态系统将大气中CO2转化为生物量的能力和固碳潜力,而且可确定呼吸对植被生产力的影响。CUE是比较不同生态系统碳循环差异的重要参数,了解生态系统CUE有助于分析陆地生态系统是碳源还是碳汇,对于预测全球变化和人类干扰对森林碳收支的影响具有重要意义。我国在森林CUE研究方面还十分欠缺。该文在介绍森林CUE计算方法和测定技术的基础上,综述了植被、气象、森林经营等因子对森林CUE的影响,得出主要结论:(1)关于不同森林植被类型CUE变化有两种截然相反的观点,即:恒定CUE和变量CUE。越来越多的研究支持第二种观点,不同生态系统、不同森林类型、不同物种和植物发育阶段的CUE存在较大差异,森林CUE较灌丛和草地低,落叶林比混交林和常绿林具有较高的CUE,热带森林CUE通常低于温带森林,CUE与植被演替和林龄相关,森林地上、地下部分和不同组织的CUE不同,以树干为最高;(2)植被的CUE与气温相关,全球尺度上,森林植被年平均CUE与年平均气温呈抛物线关系,温带、寒带、干旱地区植物呼吸的温度适应驱动其较高的CUE;CUE随着降水量的增加而减少,在水分充足或过剩的地区保持不变;光照减弱降低维持呼吸系数,增加生长呼吸系数,导致植物CUE降低,生长在高光照下的植物CUE高于低光照下的植物;(3)CO2浓度升高引起植物CUE的升高或降低,也有人认为CO2浓度升高对森林CUE没有影响,CO2浓度升高对CUE的影响可能取决于树木年龄或基因型;(4)生长在土壤瘠薄、低温、干旱等胁迫环境下的植物CUE通常比生长在适宜环境下的植物具有较大的可塑性,施肥、灌溉和择伐等管理措施影响森林CUE;(5)植物CUE具有明显的季节变化,温带森林以春季CUE为最高。建议今后森林CUE研究应着重围绕以下3个关键问题:(1)从不同空间尺度和生态系统层次,探讨森林CUE的变异特征及其驱动机制;(2)从不同时间尺度,探讨森林CUE动态过程与机制;(3)森林CUE对气候变化的响应与适应。     

川西贡嘎山峨眉冷杉成熟林生态系统CO2通量特征

成熟森林的碳收支对陆地生态系统碳循环研究具有重要意义。目前,我国关于西南亚高山暗针叶林成熟林碳通量的研究还相对较少,尚不明确对碳循环的作用。以涡度相关技术为基础,对川西贡嘎山东坡峨眉冷杉成熟林生态系统尺度的CO_2通量进行长期定位观测。利用2015年6月至2016年5月观测数据,分析了峨眉冷杉成熟林净生态系统CO_2交换量(NEE)、生态系统呼吸(Re)和总生态系统生产力(GPP)的季节变异特征及其源汇状况,并结合环境因子,分析CO_2通量的主要控制因子。结果表明:(1)峨眉冷杉成熟林NEE具有明显的日变化特征,呈现"U"形变化,白天为负值,夜间为正值,中午前后CO_2通量达到最大;各月间日平均NEE变化差异显著,NEE峰值最大出现在2015年6月(-0.64 mg CO_2m~(-2)s~(-1)),峰值最小出现在2016年1月(-0.08 mg CO_2m~(-2)s~(-1));日平均NEE由正值变为负值的时间夏季最早,冬季最晚,NEE由负值变为正值的时间冬季最早,夏季最晚。(2)峨眉冷杉成熟林NEE、Re和GPP具有明显的月变化。2015年6月和12月NEE分别达到最大值(-46.02 g C m~(-2)月~(-1))和最小值(-1.42 g C m~(-2)月~(-1));Re呈现单峰变化,最大和最小值分别出现在2015年6月(84.78 g C m~(-2)月~(-1))和2016年1月(12.82 g C m~(-2)月~(-1));GPP最大值和最小值分别出现在2015年6月(130.81 g C m~(-2)月~(-1))与2016年1月(16.15 g C m~(-2)月~(-1))。(3)空气温度(T_a)、5 cm土壤温度(T_(s5))和光合有效辐射(PAR)是影响峨眉冷杉成熟林CO_2通量的主要环境因子。T_a与CO_2通量呈指数相关(R~2=0.5283,P0.01);白天CO_2通量与PAR显著相关(R~2=0.4373,P0.01);夜晚CO_2通量与T_(s5)显著相关(R~2=0.4717,P0.01)。(4)全年NEE、Re和GPP分别为-241.87、564.81 g C m~(-2)和806.68 g C m~(-2),表明川西贡嘎山峨眉冷杉成熟林具有较强的碳汇功能。     

贡嘎山典型植被地上生物量与碳储量研究

采用典型样地调查和异速生长模型相结合的方法,测定了贡嘎山东坡垂直带谱上常绿与落叶阔叶混交林、针阔叶混交林、亚高山暗针叶林、高山灌丛4种典型植被类型的地上部分生物量与碳储量.结果表明,(1)随着海拔的升高,植被地上生物量呈先上升后下降的趋势,其生物量分别为:常绿与落叶阔叶混交林233.49 t/hm2、针阔叶混交林524.55 t/hm2、暗针叶林415.81 t/hm2、高山灌丛20.86 t/hm2,而相应的单株树木平均地上生物量分别为320.11 kg、1 140.78 kg、623.15 kg、11.89 kg,显示出与植被垂直带生物量相一致的变化趋势.(2)不同树木器官的含碳率中,以叶片的平均含碳率(48.25％)最高,依次为树枝(4 6.29％)、树干(4 4.65％);海拔从低到高的4个垂直带植被碳储量分别为103.60 t/hm2、245.26 t/hm2、192.99 t/hm2、9.82 t/hm2.研究认为,年平均降水量与地上生物量显著相关,是影响贡嘎山植被垂直带地上生物量分异的重要气候因子.     

川西亚高山次生林恢复过程中乔木层优势种变化及其影响因子

川西亚高山森林在20世纪下半叶遭受长时期连续砍伐,形成了采伐迹地上天然次生林恢复演替序列。该研究采用空间代替时间方法,以立地条件相似的暗针叶林作为对照,分析川西亚高山暗针叶林采伐迹地上次生林自然恢复过程中乔木层优势种组成及其影响因子。结果表明:(1)研究区亚高山天然次生林恢复演替过程中,不同演替阶段土壤各养分差异显著,其中土壤总氮、土壤总磷、土壤有效磷、土壤有效氮均在针阔混交林阶段最高,土壤pH值的变化在5.42～7.39范围波动,土壤有机碳随恢复的进行而增加,土壤C/N主要集中在15左右,只有针叶林达到18.62。(2)研究区次生林以16个乔木树种为主,针叶树种主要有粗枝云杉、岷江冷杉,阔叶树种主要有红桦、青榨槭等,且不同恢复阶段的群落乔木层优势种差异显著(R_(ANOSINM)=0.439,P0.001)。(3)多元回归树分析发现,次生林乔木层优势种组成主要受林龄、土壤有机碳和总氮的影响,其中在次生林恢复演替后期(80a后),乔木层组成可能主要由于种间竞争导致,在次生林恢复演替前、中期(80a前),环境选择可能是影响乔木层组成差异的主导因素。(4)反向选择筛选结果显示,土壤总氮、海拔高度、土壤有效磷和土壤有机碳是影响乔木层优势种差异的主要因子。     

川滇高山栎灌丛营养元素积累与生物循环特征

养分循环是森林生态系统的重要生态功能。以位于青藏高原东南缘的川西折多山东坡川滇高山栎(Quercus aquifolioides)灌丛为研究对象,分析了其营养元素的分布、积累和生物循环特征。结果显示:(1)川滇高山栎不同器官营养元素含量不同,叶片和枝条为NKCaMgP,树干和地下器官为CaKNMgP。(2)川滇高山栎灌丛生态系统各营养元素总贮量(kg/hm2)依次为:Ca(650.06)、N(252.67)、K(197.01)、Mg(51.18)、P(49.22),其中川滇高山栎灌层储量占88.61%~96.10%,林下草本层占0.64%~4.22%,凋落物层占2.54%~9.25%。(3)川滇高山栎灌层营养元素主要储存于地下根系,占灌层的67%~81%,丰富的根系营养元素储量有利于川滇高山栎灌丛在遭受火烧、砍伐等干扰后萌生更新。(4)川滇高山栎灌丛营养元素年积累量[kg/(hm2·a)]依次为:Ca(20.82)、N(7.46)、K(6.12)、P(2.33)、Mg(1.55);灌丛营养元素利用系数为0.09,循环系数为0.60,周转时间为22.87a。研究表明,川滇高山栎灌丛具有较低的营养元素利用率和较长的营养元素周转期。