杉木林年龄序列地下碳分配变化

  森林地下碳分配在森林碳平衡和碳吸存中具有重要作用, 而揭示人工林生长过程中地下碳分配变化对于人工林碳汇估算和碳汇管理等有重要意义。通过采用年龄序列方法研究了杉木(Cunninghamia lanceolata)林生长过程中地下碳分配变化特点。年龄序列为福建省南平7 a生(幼龄林)、16 a生(中龄林)、21 a生(近熟林)、41 a生(成熟林)和88 a生(老龄林)的杉木林。细根净生产力测定采用连续土芯法, 根系呼吸测定采用壕沟法, 生物量增量测定采用异速生长方程, 地上年凋落物量采用凋落物收集框测定。结果表明: 杉木林细根净生产力在中龄林前没有显著差异, 维持在较高水平; 但此后则显著下降。细根净生产力/地上凋落物量比值随林龄增加而显著下降。老龄林的根系呼吸显著低于其它林龄林分, 根系呼吸与细根生物量间呈显著线性相关。中龄林和近成熟林的地下碳分配(Total belouground carbon allocation, TBCA)显著高于幼龄林和成熟林, 而老龄林的则最低。中龄林、近成熟林和成熟林的地上部分净生产力/TBCA比值显著高于幼龄林和老龄林, 而杉木林的根系碳利用效率(RCUE)则呈现出随林龄增加而降低的趋势。     

火烧对森林土壤有机碳的影响研究进展

对国内外火烧影响森林土壤有机碳动态的研究成果进行了综合述评。较多研究表明低强度火烧不会造成土壤有机碳贮量的明显变化,但火烧非常强烈而彻底,土壤有机碳明显减少。有限研究表明火烧对森林土壤呼吸的影响结果有增加、降低或无影响,因火烧强度、火后观测时间、森林类型、火烧迹地上植被恢复进程和气候条件等而异。同时,火烧对土壤有机碳组分(活性有机碳和黑碳)也具有不同程度的影响。随着全球变化研究的深入,火烧作为森林主要管理措施对大气CO2浓度影响亦愈来愈受重视,今后应着重开展以下几方面研究:(1)扩大气候和经营管理的变化对森林土壤有机碳贮量时空动态影响研究;(2)深入探讨火烧影响土壤CO2释放的过程及机理;(3)加强火烧历史和频率对黑碳影响的研究;(4)从广度和深度上加强火烧等经营措施对亚热带森林土壤碳动态影响的研究。     

可溶性有机碳在米槠天然林不同土层中的迁移特征

选取我国中亚热带典型的常绿阔叶林米槠天然林(Castanopsis carlesii)为研究对象,采集林内米槠凋落物并通过挖剖面法分6个土层采集土样至1m。通过浸提米槠凋落物得到可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)溶液并在室内模拟其在不同土层的淋溶过程,不仅分析了土壤性质对DOC淋溶的影响,还研究了淋溶前后DOC化学结构的变化,以阐明DOC在不同土层中的迁移特征及影响因素,探寻米槠天然林土壤的固碳潜力和DOC在土壤有机碳循环中的作用。结果表明:(1)下层土壤比上层土壤吸附DOC的能力更强,亲水性DOC与疏水性DOC间会争夺土壤颗粒表面的吸附位点,而且芳香化合物和大分子物质等疏水性DOC组分会被优先吸附;(2)红外光谱表明,芳香类和醚类等疏水性物质会优先被吸附,烷烃类物质却不易被吸附,土壤中原有的酚、醇类亲水性物质会被初始DOC中的疏水性物质置换出来;(3)土壤DOC的截留能力与粘粒、游离氧化铁含量呈极显著正相关,而与土壤有机碳和砂粒含量呈极显著负相关,其中土壤有机碳的含量是影响米槠天然林不同土层DOC截留量的关键因素。     

格氏栲天然林与人工林枯枝落叶层碳库及养分库

通过对福建三明格氏栲天然林及在其采伐迹地上营造的 33年生格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层现存量与季节动态、C库及养分库的研究表明 ,格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层现存量分别为 8.99t· hm- 2 、7.5 6t· hm- 2 和 4 .81t· hm- 2 ;枯枝落叶层中叶占现存量的比例分别为 6 4 .96 %、6 1.38%和 38.0 5 % ,枝占比例分别为 31.5 9%、37.83%和 4 2 .6 2 %。格氏栲天然林与人工林枯枝落叶层现存量最大值均出现在春季 ,而杉木人工林枯枝落叶层现存量最大值出现在夏季。格氏栲天然林枯枝落叶层 C贮量为 4 .0 2 t· hm- 2 ,分别是格氏栲人工林和杉木人工林的 1.2 2倍和 1.77倍 ;格氏栲天然林和人工林枯枝落叶层 C库与杉木人工林的差异均达到显著水平 (P<0 .0 5 )。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层养分贮量分别为 138.4 2 kg· hm- 2 、113.5 6 kg· hm- 2 和 72 .39kg· hm- 2 ;除 Mg外 ,格氏栲天然林枯枝落叶层中各种养分贮量均最高。与人工林相比 ,天然林枯枝落叶层现存量、C和养分贮量均最大。枯枝落叶层对林地长期生产力维持具有重要作用。     

格氏栲天然林与人工林凋落物数量、养分归还及凋落叶分解(英文

通过对中亚热带格氏栲天然林(natural forest of Castanopsis kawakamii。约150年生)、格氏挎和杉木人工林(monoculture plantations of C．kawakamii and Cunninghamia lanceolata,33年生)凋落物数量与季节动态、养分归还及凋落叶分解与其质量的关系为期3a的研究表明。林分年均凋落量及叶所占比例分别为：格氏栲天然林11．01t／hm^1。59．70t／hm^2;格氏栲人工林9．54％。71．98％;杉木人工林5．47t／hm^2。58．29％。格氏栲天然林与人工林凋落量每年只出现1次峰值(4月份)。而杉木林的则出现3次(4或5月份、8月份和11月份)。除杉木林的Ca和格氏栲人工林的Mg年归还量最大外。N、P、K及养分总归还量均以格氏栲天然林的为最大。杉木人工林的最小。分解la后格氏栲天然林中格氏栲叶的干重损失最大(98．16％)。杉木叶的最小(60．78％)。C／N及木质素／N比值与凋落叶分解速率呈显著负相关。而N、水溶性化合物初始浓度与分解速率呈显著正相关。与针叶树人工林相比,天然林的凋落物数量大、养分归还量高、分解快。具有良好自我培肥地力的能力。因此。保护和扩大常绿阔叶林资源已成为南方林区实现森林可持续经营的重要措施之一。     

武夷山不同海拔森林表层土壤轻组有机质特征

土壤轻组有机质是土壤有机质的重要组分,研究轻组有机质在不同森林生态系统土壤中的变化规律对理解土壤有机质形成与转换具有重要意义。以福建省武夷山国家级自然保护区不同海拔的常绿阔叶林（海拔600 m）、针阔混交林（海拔1000 m）和针叶林（海拔1400 m）为研究对象,利用密度分组方法分离了表层（0-5 cm和5-10 cm）土壤轻组有机质,研究了不同海拔森林土壤轻组有机质特征及其影响因素。结果表明：针阔混交林表层土壤的轻组有机质含量大于针叶林和常绿阔叶林（P < 0.05）,并且轻组有机碳的含量变化亦是如此（P < 0.05）,而轻组有机氮的含量无显著差异（P > 0.05）。表层土壤对应土层的轻组C：N大于土壤C：N,针阔混交林轻组C：N和土壤C：N均大于其他林分类型。0-5 cm与5-10 cm土层针阔混交林的轻组有机碳、氮储量均大于针叶林和常绿阔叶林（P < 0.05）,并且针阔混交林的轻组有机碳、氮储量所占土壤有机碳与总氮的比重均大于其余两种林分。0-10 cm土层针叶林土壤有机碳与总氮含量与储量最高,并随海拔降低而减小,但差异不显著（P > 0.05）。相关分析结果表明,轻组有机碳、氮储量与SOC、DOC、MBC和细根生物量具有显著相关关系（P < 0.05）,而与年凋落物量无关（P > 0.05）,说明地下细根可能是土壤轻组有机质的重要来源。因此,在未来气候和植被变化共同作用下,地下细根对土壤轻组有机质的形成可能具有不可忽视的作用。     

退化红壤植被恢复后土壤轻组有机质的季节动态

以次生林为对照,研究了福建省长汀县河田镇侵蚀退化红壤及其恢复为马尾松林、板栗园和百喜草地后土壤轻组有机质的季节变化.结果表明:侵蚀裸地表层土壤轻组有机质含量在0.05~0.14 g·kg^-1,无明显的季节变化;恢复的马尾松林、板栗园和百喜草地表层土壤轻组有机质含量季节变化明显,其中冬春季节比夏季高58%～122%.夏季恢复植被下的土壤轻组有机质C含量和C/N均较低,而轻组有机质N含量较高,表明夏季高温、高湿的气候条件导致轻组有机质快速分解.次生林轻组有机质的季节变化趋势与恢复的生态系统基本一致,但波动幅度较小,5～10 cm土层轻组有机质含量无明显的季节差异.土壤轻组有机质的季节动态还受小生境和植被类型的影响,与林地相比,百喜草地土壤轻组有机质数量波动幅度较高.建议采用多次取样或者综合气候、植被和经营措施等因素确定合适的取样时间,以提高轻组有机质的观测精度.     

树木位置和胸径对人工林细根水平分布的影响

通过研究福建三明莘口林场33年生格氏栲和杉木人工林细根生物量与树木位置和胸径大小的关系,探讨人工林细根水平分布特点。用土芯法(土钻内径6 .8cm,深10 0 cm)测定细根生物量,格氏栲和杉木人工林分别随机取土芯4 1个和4 0个,同时记录离取样点最近的第1棵、第2棵和第3棵树的距离和胸径。格氏栲和杉木人工林细根生物量平均值分别为3.2 6 6 t/ hm2和2 .0 4 8t/ hm2 ,变异系数分别达37.3%和4 2 .8% ,细根生物量均遵从正态分布(p<0 .0 5 )。格氏栲和杉木人工林细根生物量均与离取样点最近第1棵、第2棵树的距离有显著的负相关,且以与最近第1棵树距离的相关系数最大。格氏栲人工林细根生物量与最近第1棵树的胸径呈显著的正相关(p<0 .0 1) ,而与最近第2、第3棵树的胸径无关(p>0 .0 5 ) ;而杉木人工林细根生物量则与最近第1、第2和第3棵树的胸径均无显著相关(p>0 .0 5 )。逐步多元线性回归分析表明,离取样点最近第1棵树距离和胸径可解释格氏栲人工林细根生物量水平变异的4 1.0 % ,而离取样点最近第1、2棵树距离则可解释杉木人工林细根生物量水平变异的4 0 .6 %。由于人工林细根水平分布呈现特定模式,规则取样估计细根生物量将产生系统误差。     

中亚热带杉木人工林细根生物量空间变异与取样数量估算

林木细根生物量具有一定的空间异质性,因此采用合理的细根取样策略对精确估算细根生物量十分重要。通过在福建省三明杉木人工林林内采用土钻法随机选取100个取样点,分析不同细根类型(杉木、林下植被、总细根)生物量的空间变异特征,并对细根生物量所需的取样数量进行估计。结果表明:不同细根类型单位面积生物量随径级(0—1、1—2 mm)及土层深度的增加变异增大,所需的取样数量也相应增加。Shapiro-Wilk检验表明,仅0—2 mm杉木细根和总细根单位面积生物量符合正态分布,其余各个细根类型不同径级不同土层单位面积生物量均不符合正态分布,均呈明显的右偏分布。蒙特卡罗统计模拟分析表明:在置信水平为95%、精度为80%的条件下,直径为0—1 mm、1—2 mm和0—2 mm的细根,杉木采集95、96、32个样品可以满足测定单位面积生物量的需要,林下植被分别采集98、98、63个样品可以满足测定单位面积生物量的需要,而总细根分别采集93、93、18个样品可以满足测定单位面积生物量的需要。     

红壤侵蚀区芒萁对土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物是反映土壤质量状况的重要指标,研究侵蚀地植被恢复后土壤微生物群落结构的变化对深入认识土壤质量的演变具有重要意义。对比分析了未治理地(Y0)、治理13年(Y13)和31年(Y31)的马尾松林(Pinus massoniana)林下芒萁(Dicranopteris dichotoma)覆盖地(NRd)、去除芒萁覆盖地(Rd)与林下裸地(CK)土壤微生物生物量和群落结构差异,结果表明:林下裸地土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和总微生物磷脂脂肪酸量(总PLFAs)的含量均显著低于芒萁覆盖地,且去除芒萁4个月后,MBC和总PLFAs均有降低趋势,表明芒萁覆盖对土壤微生物生物量具有重要影响;林下芒萁覆盖地土壤革兰氏阳性菌(GP)、革兰氏阴性菌(GN)、丛植菌根真菌(VAM)、真菌(Fungi)、放线菌(ACT)的PLFAs含量显著高于林下裸地(Y13例外),去除芒萁4个月后,各值均有有接近林下裸地的趋势;芒萁覆盖地真菌/细菌的比值(F/B)均显著高于林下裸地(P0.05),芒萁覆盖地革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌的比值(GP/GN)、饱和直链脂肪酸/单不饱和脂肪酸的比值(sat/mono)和(cy17:0+cy19:0ω8c)/(16:1ω7c+18:1ω7c)(cy/pre)显著小于林下裸地(P0.05),去除芒萁4个月后,芒萁覆盖地土壤cy/pre显著升高(P0.05)(Y13例外),意味着芒萁覆盖地土壤生态系统更稳定,土壤的养分可利用性更高,微生物生物量和群落结构更丰富,活性更强;皮尔逊相关分析和冗余分析发现,土壤理化性质与土壤微生物生物量和群落结构关系密切,土壤C/N、p H和氮素水平是调控芒萁覆盖下土壤微生物生物量和群落结构的主要生态因子。