高山森林凋落物分解过程中的微生物生物量动态

凋落物分解过程中的微生物生物量动态对于深入了解森林凋落物分解机理具有重要意义。为了解高山森林典型树种凋落物分解过程中的微生物生物量特征,采用凋落物分解袋法,研究了土壤冻结期(3月)、融冻期(4月-5月)、生长季节(5-10月)和冻结初期(11月)红桦(Betula albosinensi)、岷江冷杉(Abies faxoniana)和粗枝云杉(Picea asperata)凋落物分解过程的微生物生物量C(MBC)、微生物生物量N(MBN)和微生物生物量P(MBP)动态。四个关键时期,凋落物的MBC、MBN以生长季节最高,但非生长季节的三个关键时期也检测出较高的MBC、MBN。在融冻期结束后,三类凋落物分解过程中MBC和MBN均出现爆发性增长。然而,MBP在生长季节中期(8月)、完全冻结期(3月)和冻结初期(11月)均相对较低,但在融冻期和生长季节后期(9月)相对较高。另外,红桦凋落物的MBC、MBN和MBP含量均高于岷江冷杉和粗枝云杉凋落物(除4月粗枝云杉凋落物MBP异常升高外)。这些结果为更加清晰地认识高寒森林凋落物分解过程及机理,以及进一步理解陆地生态系统结构和功能提供了一定基础数据。     

四川森林土壤有机碳储量的空间分布特征

利用森林土壤实测数据与GIS相结合的研究方法估算了四川森林土壤有机碳密度和碳储量,研究了四川森林土壤有机碳密度的空间分布特征.四川森林土壤有机碳储量为(2394.26 ±514.15) TgC,平均碳密度为190.45 Mg·hm-2;四川不同森林类型土壤有机碳储量和碳密度差异较大,分别介于(5.05±0.37)～(1101.74±205.40) TgC、(102.69±21.09)～(264.41±49.24) Mg·hm-2之间,其有机碳含量、碳密度和碳储量都随土层厚度的增加而降低.四川森林土壤有机碳密度空间分布特征明显,总体上表现出随纬度、海拔高度的增加而增加,随经度的增加而减小.从森林土壤生态系统水平监测森林土壤有机碳储量有助于提高其估算精度.     

川西亚高山森林木质残体及其附生苔藓持水特性

木质残体及其附生苔藓是森林生态系统的基本结构,在水源涵养、水土保持、生物多样性保育、碳和养分循环等方面具有重要作用。然而,有关亚高山森林木质残体及其附生苔藓的水源涵养功能研究尚未见报道。因此,以川西亚高山针叶林区紫果云杉原始林、岷江冷杉原始林、方枝柏原始林等8种典型森林类型为研究对象,调查研究了木质残体及其附生苔藓持水能力随林型、腐烂等级和径级的变化特征。结果表明：（1）亚高山针叶林木质残体饱和储水量在林型之间变化显著。其中,紫果云杉原始林具有最大的饱和储水量（22.06 mm）,柳树次生林木质残体饱和储水量最小（4.55 mm）,但林型之间木质残体饱和持水率的差异不显著。（2）不同林型的附生苔藓持水能力具有显著差异。其中,紫果云杉原始林木质残体附生苔藓饱和储水量最高（7.01 mm）,方枝柏原始林最低（0.21 mm）。（3）腐烂等级显著影响木质残体饱和储水量,IV腐烂等级的饱和储水量较高（3.77 mm）,II腐烂等级较低（0.75 mm）;木质残体饱和持水率和附生苔藓饱和储水量与腐解程度显著正相关,均符合Q（Q''）=ex²+fx+g的函数关系式。（4）木质残体和附生苔藓的饱和储水量均随径级增大而升高,大径级（D5）的饱和储水量占比分别超过60%和40%。可见,林型和木质残体腐解程度及径级大小是决定亚高山针叶林区木质残体及其附生苔藓持水性能的关键因子,特别是附生苔藓对于提高亚高山针叶林水源涵养具有重要作用。     

亚热带常绿阔叶林6个常见树种凋落叶在不同降雨期的分解特征

地处长江上游的四川盆地亚热带常绿阔叶林具有典型雨热同季的气候特点,季节性干湿交替可能显著影响凋落物分解,但迄今缺乏相应的报道。因此,采用凋落物分解袋法,研究了常绿阔叶林区最具代表性的马尾松(Pinus massoniana)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliata)、麻栎(Quercus acutissima)等6种凋落叶在第1年不同雨热季节的分解特征。结果表明,经历1a的分解,6种凋落叶质量残留率大小顺序依次为:红椿(27.90%)柳杉(41.39%)杉木(48.93%)麻栎(49.62%)马尾松(68.82%)香樟(72.23%),6种凋落叶在不同干湿季节质量损失差异显著(P0.05)。阔叶树种在旱季(MRS、SRS和WRS)的质量损失显著高于针叶树种。雨季(ERS和LRS)对6种凋落叶质量损失的贡献率(69.73%—89.68%)均明显大于旱季(10.32%—30.27%)。6种凋落叶在不同时期中质量损失速率差异显著(P0.05),且6种凋落叶在雨季的质量损失速率明显高于旱季。相关分析结果表明,凋落叶质量损失及其速率均与降雨量和温度呈极显著(P0.01)正相关关系。凋落叶质量损失与初始C、木质素含量及C/N、木质素/N极显著(P0.01)负相关,与N含量极显著(P0.01)正相关。这些结果表明亚热带地区森林凋落物分解的质量损失主要发生在雨季,雨季温湿度的改变可显著影响凋落物分解过程。     

不同厚度雪被对高山森林6种凋落物分解过程中酸溶性和酸不溶性组分的影响

高山森林冬季不同厚度雪被格局可能通过影响凋落物的分解过程中酸溶性和酸不溶性组分特征,改变凋落物分解过程,但缺乏必要关注。采用凋落物分解袋法,研究了高山森林林窗中央至林下形成的天然雪被厚度梯度(厚型雪被、中型雪被、薄型雪被和无雪被)覆盖下,6种典型物种岷江冷杉(Abies faxoniana)、红桦(Betula albo-sinensis)、四川红杉(Larix mastersiana)、方枝柏(Sabina saltuaria)、康定柳(Salix paraplesia)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)凋落物在不同关键时期(雪被形成期、雪被覆盖期和雪被融化期)的酸溶性组分和酸不溶性组分变化特征。经历一个冬季的分解后,6种凋落物酸溶性组分绝对含量呈降低趋势,除红桦外5种凋落物酸不溶性组分绝对含量呈增加趋势。不同厚度雪被显著影响雪被覆盖期和融化期凋落物酸不溶性和酸溶性组分绝对变化量;其中方枝柏、红桦和康定柳凋落物酸不溶性组分增加量在厚型雪被下显著高于其它雪被覆盖;而相对于阔叶凋落物酸溶性组分变化量在薄型雪被和无雪被梯度达到最大值,针叶凋落物酸溶性组分在厚型雪被下具有最大的变化量。一个冬季分解结束后,表征6种凋落物酸溶性和酸不溶性组分含量相对比例的LCI指数(Lignocellulose index)总体升高,雪被对LCI指数的影响主要表现在雪被覆盖期和融化期,且方枝柏、岷江冷杉和康定柳凋落物LCI在冬季分解后均在厚型雪被达到最高值。同时统计分析结果表明,物种极显著影响冬季不同阶段凋落物酸溶性和酸不溶性组分的变化。这些结果意味着气候变暖情景下,高山森林冬季雪被和冻融格局的改变将显著影响凋落物分解过程中酸溶性、酸不溶性组分以及LCI指数代表的抵抗性组分结构的变化,且影响趋势受到凋落物质量的调控。     

遮荫对撂荒地草本群落生物量分配和养分积累的影响

城市化进程导致农村出现大量的撂荒地,了解撂荒地不同利用方式下的植物群落动态可为撂荒地利用与管理提供重要的基础数据。撂荒地栽植与没有栽植林木是否影响林下草本群落的生物量分配与养分积累仍有待于研究。采用50%—95%遮荫网处理,模拟林下光环境对撂荒地草本群落生物量分配和养分积累特征的影响。结果表明:随着遮荫强度增加,群落总生物量著降低。遮荫处理显著降低了地上生物量及其分配比例,而对根部生物量的影响不显著,却显著提高了根部生物量的分配比例。光照强度与总生物量和地上生物量呈极显著正相关。遮荫处理显著降低了群落地上部分C含量,显著提高了P、K含量,对N含量影响不显著;遮荫处理也显著提高了根部C、N、P含量,但对K含量的影响不显著。随遮荫强度增加,地上部分C、N、P、K的分配比例显著降低,根部C、N、P、K的分配比例显著提高。相关分析表明,光照强度仅与地上部分N含量、根部C、N、P含量极显著相关。遮荫处理显著降低了地上部分C∶N、C∶P和地下部分的C∶N,但对地下部分N∶P、C∶P影响不显著。可见,遮荫将影响撂荒地草本植物群落地上部分生物量和养分积累,而根部对光照强度改变的响应不敏感。     

铅污染对青杨雌雄幼苗铅富集和营养特征的影响

该研究以青杨雌雄幼苗为实验材料,采用盆栽控制实验的方式,设置20.5(CK)、50(T1)和100mg·kg-1(T2)3个铅浓度水平,分析面源水平铅污染条件下青杨性别间铅的积累和营养状况的差异。结果表明:(1)与CK相比,面源水平铅污染条件下,青杨雄株幼苗的总生物量未受到显著影响,雌株总生物量显著降低,但相同处理条件下雌株生物量均显著高于雄株。(2)2个梯度的铅污染均未显著影响两种性别青杨各器官中N的浓度,且雌雄间的性别差异不显著,但T2处理一定程度降低了两种性别各器官中P的浓度;与CK相比,雄株在受铅胁迫处理时N/P逐渐增加,说明此时雄株的生长可能会逐渐受到P素营养缺乏的影响。(3)随着铅处理浓度的增加,青杨雌株幼苗对铅的积累总量逐步增加,但雄株的积累总量的增加却不显著。可见,青杨雄株在面源水平铅污染条件下的抗性和耐受性优于雌株;雌雄青杨对土壤铅污染有不同的适应策略,雌株对铅的积累策略是其生物量下降以及营养平衡受到影响的主要原因,雄株对铅低吸收的策略使其更适应在铅污染区域生长。     

利用海拔差异模拟增温对高山森林土壤溶解性有机碳和有机氮含量的影响

在2010年5月—2011年4月和2011年5月—2012年4月2个培养周期内,采用原状土柱野外控制试验,利用海拔梯度变化研究了温度增加对川西高山森林土壤溶解性有机碳(DOC)和有机氮(DON)动态的影响.结果表明: 经模拟增温处理(降低海拔)的土壤有机层和矿质土壤层DOC和DON含量在2个连续培养周期内的各关键时期均呈现明显的动态变化.海拔3300和3000 m样地比海拔3600 m 样地土层DOC含量分别增加6.8和26.6 mg·kg^-1.海拔3600、3300和3000 m样地土层DOC含量均在第1个培养周期的生长季末最高,分别为408.0、317.9和448.2 mg·kg^-1,在第2个培养周期的生长季节中期最低, 分别为33.1、32.4和36.5 mg·kg^-1.与海拔3600 m样地相比,海拔3300和3000 m样地土层DON含量分别增加2.3和30.4 mg·kg^-1.除海拔3000 m样地以外,海拔3600和3300 m样地土层DON含量在第1个培养周期内的生长季节中期最高,分别为65.9和64.6 mg·kg^-1,在第1个培养周期内的融化期最低,分别为31.9和37.1 mg·kg^-1.模拟增温处理增加了样地内土壤有机层DOC和DON含量,降低了矿质土壤层DOC含量、土壤有机层及矿质土壤层DOC/DON值.土壤有机层DOC/DON值与DOC含量呈显著正相关,与DON含量呈显著负相关;矿质土壤层DOC/DON值与DOC含量呈显著负相关,与DON含量呈显著正相关.未来全球气候变暖可能通过影响高寒森林土壤温度和冻融循环格局,增加整个土层DOC和DON含量,进而影响高寒森林土壤碳、氮循环过程.     

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。     

土壤动物对川西高山/亚高山森林凋落物分解的贡献

采用凋落物分解袋法,研究了土壤动物对川西高山/亚高山森林代表性植物康定柳、方枝柏、红桦和岷江冷杉凋落物在分解第一年(2011年11月-2012年10月)不同关键时期质量损失的贡献.结果表明: 在凋落物第一年的分解过程中, 不同物种凋落物的分解速率大小依次为康定柳＞红桦＞岷江冷杉＞方枝柏,且均为生长季节大于冻融季节.土壤动物对凋落物分解的贡献率(P_fau)为方枝柏(26.7%)＞岷江冷杉(18.8%)＞红桦(15.7%)＞康定柳(13.2%),其中康定柳和方枝柏的P_fau在生长季节大于冻融季节,而红桦和岷江冷杉的P_fau为冻融季节大于生长季节.冻融季节土壤动物的作用与凋落物初始C、P和N/P显著相关,而生长季节则与N、C/N、木质素、木质素/纤维素显著相关.