季节性干旱地区典型树种长期水分利用特征与模式

在季节性干旱地区,水分是影响植物生长发育的关键核心因子。基于长期连续观测数据探究植物水分利用模式,对于季节性干旱地区植被建设具有重要意义。本研究以北京山区侧柏人工林为对象,利用稳定氢氧同位素技术测定了2012—2017年间土壤、植物枝条和降水同位素组成,通过MixSIAR模型定量分析侧柏对不同土层土壤水分的贡献率。结果表明: 深层(40～100 cm)土壤水较浅层(0～40 cm)土壤水稳定,受蒸发和降水的影响,浅层土壤含水量和水同位素值变化幅度较深层明显;侧柏主要吸收利用稳定的深层土壤水,贡献率为55.7%。在旱季,随着土壤水分含量的降低,植物对土壤水分的吸收深度逐渐向浅层转移;在水量充沛、自然适宜、轻度干旱、中度干旱条件下,深层土壤水的贡献率依次为59.8%、57.9%、54.6%、52.7%。在轻度和中度干旱条件下,雨季侧柏对深层土壤水的依赖程度高于旱季,以维持较大的蒸腾作用;在水量充沛、自然适宜、轻度干旱、中度干旱条件下,深层土壤水贡献率分别为58.9%、57.6%、56.4%、57.1%。侧柏依据土壤水分条件调整吸水深度的自适应特性,对季节性干旱地区生态造林树种的选择和长期管理规划具有重要意义。     

南亚热带马尾松-红椎混交林及其纯林土壤细菌群落结构与功能

营建乡土阔叶树种人工纯林和针阔混交林是我国亚热带地区森林经营的发展趋势,但对人工纯林和针阔混交林土壤细菌群落结构及功能知之甚少。本研究以南亚热带乡土针叶树种马尾松、阔叶树种红椎人工纯林及二者的混交林为对象,运用细菌16S rRNA基因高通量测序技术和PICRUSt基因功能预测,分析了3种人工林不同土层(0～20、20～40和40～60 cm)土壤细菌群落的结构与功能。结果表明: 混交林和马尾松林土壤细菌群落结构相似,但与红椎林差异显著,红椎林土壤细菌群落多样性、生物通路代谢功能和氮循环功能低于马尾松林和混交林;土壤全氮、硝态氮和C/N是导致红椎林与马尾松林和混交林土壤细菌群落结构及功能差异的主要土壤理化因子。就土壤细菌群落结构与功能而言,在该地区营造红椎和马尾松针阔混交林要优于红椎纯林。     

黄土丘陵沟壑区典型人工林下土壤微生物功能多样性

对典型黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域刺槐(Robinia pseudoacacia)、沙棘(Hippophae reamnoides)和杏树(Prunus armeniaca)人工林下土壤微生物功能多样性进行监测研究,旨在揭示不同的人工林对土壤微生物生物量及多样性的影响.研究结果如下:(1)3种人工林中刺槐林土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量显著高于其他两种林地;(2)表征土壤微生物代谢活性的平均颜色变化率(AWCD)与微生物生物量碳的高低表现一致,依次为刺槐林>沙棘林>杏树林,相关分析表明其与微生物生物量、总氮及土壤水分等存在显著相关性;(3)土壤微生物的功能多样性3种人工林间未见显著差异,Shannon-Winner多样性指数(H′)表现为刺槐林>杏树林>沙棘林,与土壤理化性质和微生物生物量间均未见显著相关性.总之,3种人工林相比较,种植刺槐林与其它两种人工林相比更有利于提高微生物的量及代谢活性,微生物的功能多样性受不同树种的影响较小.     

黄土高原子午岭油松林的种子雨和土壤种子库动态

对黄土高原区子午岭不同林龄(18a、29a、40a、54a)油松(Pinus tabulaeformis carr.)人工林及天然林(约75a)的种子雨和土壤种子库进行了研究.结果表明,该区油松种子雨一般从每年9月初开始,一直到11月底结束,种子雨降落历程与林龄大小有关,种子雨发生时间和降落高峰期有所不同.不同林龄的油松种子雨强度不同,种子雨总量大小顺序为:40a人工林((489 9±8.64)粒· m-2)＞29a人工林((346.8±7.45)粒· m-2)＞54a人工林((327.1±8.13)粒· m-2)＞天然林((146.9±5.25)粒· m-2)＞18a人工林((78.1±2.72)粒· m-2).种子雨总量随林龄的增加而增加,约40a时达到高峰,种子雨活力也以40a时最高.不同林龄油松林土壤种子库存在显著差异,其中18a人工林种子库最小,40a人工林种子库最大.从种子雨降落到次年4月,5种林分土壤种子库总量下降了42.34%～53.59%,空粒种子增加了26.72%～48.69%;从4月到8月份种子腐烂率由10.28%～13 62%增加到57.25%～63.28%.动物的搬运、取食和种子腐烂死亡是种子库损耗的主要因素.土壤种子库中的油松种子主要集中在枯枝落叶层,其次为0～2cm层,2～10cm层种子最少.到8月中旬,土壤中98.26%的油松种子都已丧失活性.不同林分下油松幼苗的密度差异较大,40a人工林下幼苗最多,其余依次为29a人工林、54a人工林和天然林,18a人工林下的实生苗极少,幼苗死亡率极高.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,40a时更新潜力最大.虽然有大量种子下落,但由于种子大量损耗和幼苗死亡,通过环境筛作用而最终可以成熟的个体数量十分有限.     

格氏栲天然林与人工林细根生物量、季节动态及净生产力

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细根分布、季节动态与净生产力进行的为期3a(1999～2001)的研究,结果表明,格氏栲天然林、格氏栲和杉木人工林活细根生物量分别为4.944t/hm2、3.198t/hm2和1.485t/hm2,死细根生物量分别为3.563t/hm2、2.749t/hm2和1.287t/hm2;死细根生物量占总细根生物量的比例分别为41.9%、46.2%和46.4%;<0.5mm细根生物量占总细根生物量的比例分别为31.2%、29.4%和69.9%。3种林分活细根生物量和死细根生物量季节间差异显著(P<0.05),但年份间差异则不显著(P>0.05);活细根生物量最大值均出现在3月份,最小值一般出现在5～7月份或11～翌年1月份间。0～10cm表土层格氏栲天然林活细根生物量高达295.65g/m2,分别是格氏栲人工林和杉木人工林的2.4倍和8.1倍;该层格氏栲天然林活细根生物量占全部活细根生物量的59.8%,均高于格氏栲人工林(39.07%)和杉木人工林(24.51%)。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林细根分解1a后的干重损失率分别为68.34%～80.13%、63.51%～77.95%和47.69%～60.78%;年均分解量分别为8.747、5.143和2.503t/hm2;死亡量分别为8.632、5.148和2.492t/hm2;年均净生产量分别为8.797、5.425和2.513t/hm2,年周转速率分别为1.78、1     

应用热脉冲系统对桉树人工林树液流通量的研究

应用热脉冲式树液流测定系统和自动气象站 1 999年 9月～ 2 0 0 0年 9月的观测资料 ,探讨了广东省湛江市雷州半岛两个桉树人工林树液流通量 (Sap flux density,SFD)的时空动态及其与环境因子的相关关系。河头和纪家两地桉树林的树液流变化具有明显的昼夜节律性 ,大约从清晨 7:0 0开始萌动 ,1 2 :0 0以后达到峰值 ,夏季连续 4 d中 (2 0 0 0年 6月 1 5日～ 6月 1 8日 )河头 SFD最大值 44.2 1± 4.5 ml/ (cm2 · h) ,纪家 2 9.2± 7.2 ml/ (cm2· h)。此后 ,SFD逐渐减小 ,一直到日落前后降至最低值。树液流在不同的季节具有不同的昼夜节律性变化规律。两地 SF D值的季节波动节律相似 ,湿季时相对较大。但是河头日平均 SFD值 (2 4 36± 1 1 92 .5 ml/ (cm2 · d) )要比纪家 (1 70 3± 82 4 .5 ml/ (cm2 · d) )高 ,这主要是由于两地土壤质地的差异所导致的。在所选时段内 ,SFD的最大值出现在河头的冬季和纪家的夏季 ,这是由于这两天的大气饱和水气压差 ,太阳辐射和土壤有效持水量都比较高的缘故。在空间上 ,从形成层到心材 ,SF D最初有所增加 ,随后持续减小。整个观测期间两地 SFD的极大值均出现在 6月中旬 ,河头为 51 .53ml/ (cm2· h) ,而纪家为 39.85ml/ (cm2 · h) ,显然 ,由于环境条件的限制 ,主要是土     

长白落叶松（Larix olgensis）工业人工林的模拟间伐

应用马尔柯夫过程理论,在获得林分直径转移概率的基础上,采用间伐最小径阶林木,最大径阶林木,中间径阶林木三种间伐方式,在保留不同密度情况下对长白落叶松工业人工林进行模拟间伐,提出了适宜的保留密度和相应的抚育间伐对象。结果表明：马尔柯夫过程确能反映长白落叶松工业人工林的直径转移过程,利用马尔可夫过程理论对长白落叶松工业人工林进行模拟间伐实现了依据培育时间来确定间伐方法和措施,提高了长白落叶松工业人工林经营管理的精准性;长白落叶松工业人工林成林后的间伐无论从培育森林方面,还是从取得木材、加大林分收益方面考虑,都应该以间伐小径阶的林木为主,注重培育I、II级木,间伐III, IV级木;20～25 a长白落叶松工业人工林间伐后的保留经营密度以0.7为宜。     

千烟洲人工林水汽通量特征及其与环境因子的关系

利用涡度相关技术研究了2004年千烟洲人工针叶林生态系统的水汽通量变化特征,结合气象要素的观测,进一步分析了净辐射、温度、水分、热量等环境因子对水汽通量的影响。结果表明:全年各月各时刻的水汽通量大多为正值,夏季大于春秋两季,冬季最小。其中7月份为全年最高,日最大值达到0·149gm-2·s-1;1月份最低,日最高值仅为0·021gm-2·s-1。不同天气条件下(晴天和多云)水汽通量的日变化有明显区别。全年蒸散量为736·1mm,占总降水量(1323·6mm)的55·6%。除7月份和10月份外,各月的蒸散量都要小于降水,尤以3、4月份差别最大,2004年10月出现典型的秋旱,但蒸散量和常年相差不大。水汽通量对净辐射、气温、地温、以及土壤热通量的变化都有很好的响应,两种天气条件下都能达到显著水平,可以用一元二次方程表达其间的关系。逐步回归分析显示晴天和多云时入选的变量不完全相同,晴天主要是净辐射、温度(气温、地温)、水分(饱和水汽压差),多云时包括净辐射、地温、土壤热通量和水分(空气相对湿度、土壤含水量)。可见气象条件在很大程度上制约着水汽通量的变化,而以辐射和地温的影响最大。     

人为干扰对黄土高原子午岭油松人工林土壤物理性质的影响

研究了放牧、收集枯落物及清灌等人为干扰活动对黄土高原于午岭油松林土壤结构及抗蚀性的影响。结果表明,随人为干扰强度的增加,0～50cm土壤中砂粒含量比无干扰时分别增加了11.83％、37．80％和51．60％;粉粒下降了8．16％、11．83％和15．55％;粘粒下降了8．10％、20．84％和30．72％,土壤表现出粗骨化趋势;〉0.25mm水稳性团聚体含量比无干扰林地分别下降了16．59％、43.12％和61．13％。〉1．0mm的团聚体含量仅为无干扰林地土壤的27．78％和24．34％,1．0—0．25mmm的团聚体下降幅度较小;〉0．05mm微团聚体的比例分别下降了19．39％、32．62％和33．47％。而〈0．05mm微团聚体所占比例随干扰程度的增加而大幅度上升。土壤容重增加了0．11-0．41g／cm^3。土壤总孔隙度分别降低了13．64％、25．47％和39．14％,毛管孔隙下降了7．79％、11．54％和29．32％,非毛管孔隙下降了28．47％、60．79％和64．08％。说明表层土壤非毛管孔隙对人为干扰更为敏感。最大持水量分别下降23．42％、37．15％和52．92％;毛管持水量下降33．79％、43．01％和52．22％;自然含水量下降31．03％、39．34％和46．28％。饱和持水量下降16．14％、28．80％和49．68％;田间持水量下降了12．39％、33．92％和47．47％;土壤有效水含量下降了9．55％、20．55％和58．91％。土壤前3min初渗率下降了38．74％、51．45％和63．23％;稳渗速率下降了54．06％、71．63％和84．10％,相应地受人为干扰林地前30min累计人渗量也较未受人为干扰林地土壤分别低48．15％、65．93％和73．35％。饱和导水率较对照下降了8．73％、33．33％和51．00％。土壤的结构系数。由79．12％下降到27．32％。团聚度由59．48％下降到11．11％,分散率上升了l倍多,分散系数上升了4倍多。土壤枯落物层及有机质的减少是引起土壤物理性质恶化的主要原因,其次是放牧和踏实等活动。     

西南桦人工林与山地雨林的群落学特征比较

人类活动对生态系统的影响是当今生态学的研究热点之一,但对在退化生态系统上进行人工造林对地带性植被群落学特征的影响研究尚较欠缺。本文根据组成群落的植物生态学特征能对其生态环境做出准确的反应这一规则,通过样地调查法分析了林龄为12年的西南桦（Betula alnoides）人工群落的区系组成和基本的群落学特征,并与当地的地带性植被——山地雨林的区系组成和群落学特征进行了比较,从而探讨人工造林对当地天然生态系统的影响。结果发现,与天然群落相比,人类活动（人工种植西南桦林）对生态系统的植物物种的生活型谱、物种叶型谱、区系成分、物种多样性等方面的群落学特征影响不大;即使在这些方面有或多或少的差异,可能也是小环境的异质性造成的。但是人工种植西南桦林对群落的季相外貌、群落的结构、物种组成、物种丰富度以及生物量等方面有较大的影响。进行综合分析后得出结论：虽然人工造林可以缩短植被自然恢复的时间以及具有显著的经济价值,但与地带性植被相比,还是有较大的生态学差异。建议为了当地经济的发展,有必要适当发展一定面积的人工林,但规模应适度。