不同季节亚热带常绿阔叶林6个树种凋落叶钙、镁、锰的释放特征

采用凋落物分解袋法,研究了亚热带常绿阔叶林区马尾松、柳杉、杉木、香樟、红椿、麻栎6个典型树种凋落叶的Ca、Mg、Mn在第一个分解年不同雨热季节的释放特征.结果表明：经历1年的分解,6种凋落叶Ca、Mg、Mn释放率分别为-13.8%～92.3%、4.0%～64.8%和41.6%～81.1%.马尾松和香樟凋落叶Ca释放动态呈现富集-释放模式,其余4种凋落叶整体上呈现释放的模式;香樟凋落叶Mg释放动态呈现富集-释放模式,其余5种凋落叶呈现直接释放模式;柳杉和红椿凋落叶Mn释放动态呈现富集-释放模式,其余4种凋落叶呈现直接释放模式.凋落叶Ca、Mg、Mn的释放明显受到季节性降雨的影响,且因凋落叶种类不同而有差异.Ca、Mg、Mn在雨季的释放率和释放量均高于旱季.初始养分含量和降雨量是影响凋落物分解过程元素释放的重要因子.     

川西亚高山3个优势树种不同径级根系分解特征

采用埋袋法对川西亚高山3个优势树种(岷江冷杉、粗枝云杉和红桦)细根(≤2 mm)、中根(2～5 mm)和粗根(≥5 mm)质量损失率及碳(C)、氮(N)、磷(P)在经历生长季和非生长季之后释放特征进行研究.结果表明： 红桦质量残留率低于岷江冷杉和粗枝云杉.同一树种,质量残留率总体上随根系径级增加而增加.非生长季的质量损失率占全年质量损失率的52.1%～64.4%.红桦C释放率最高,岷江冷杉最低,且随根系直径的增粗,C释放率降低.岷江冷杉和粗枝云杉N释放模式为非生长季富集、生长季释放,而红桦反之.富集期间,径级越大,富集量越多.3个树种各径级根系P动态在非生长季和生长季皆表现为富集-释放模式,且岷江冷杉P富集程度显著高于粗枝云杉和红桦,但各径级之间差异总体不显著.根系径级对川西亚高山森林根系分解具有显著影响,而径级影响与树种和分解时期有一定关系.     

林窗对川西亚高山岷江冷杉幼苗生物量及其分配格局的影响

采用样带法调查了川西亚高山原始岷江冷杉林林窗和林冠下岷江冷杉幼苗(H≤100 cm)的密度、高度、基径和各构件生物量,分析了各构件生物量间的相关性.结果表明：林窗与林冠下幼苗密度分别为12 903和2 017株·hm^-2;平均高度分别是26.6和24.3 cm,差异显著;平均基径分别为4.97和5.13 mm,差异不显著.林窗内各龄级幼苗的生物量与林冠下同龄级幼苗的生物量之间差异不显著.林窗对不同龄级幼苗各构件生物量积累的影响不同,林窗内幼苗枝干生物量比在12年达到最大(1.54),随后其比值维持在0.69左右;林冠下幼苗在15年后(含15年),枝条生物量大于主干生物量.生长在林窗和林冠环境的幼苗单株总生物量、叶生物量、茎生物量、地上生物量和根生物量与幼苗基径的平方(D²)和苗高(H)的乘积有显著的线性关系.林窗与林冠下幼苗各构件生物量之间有显著的正相关关系.     

三种不同类型亚高山森林凋落物输入对土壤腐殖化的影响

森林凋落物既是土壤腐殖质的主要来源,也可以通过新鲜凋落物中易降解组分的输入激发土壤原有腐殖质的降解,导致其相互关系并不明确。以王朗国家级自然保护区内的典型亚高山针叶林、针阔混交林以及阔叶林为研究对象,开展土壤原位培养试验,设置允许凋落物正常输入和去除凋落物两种处理,分析2017年-2019年期间不同凋落物处理下森林土壤可提取腐殖物质的光密度特征,研究土壤腐殖化程度与凋落物的关系。结果表明,在2年的试验过程中,3种森林土壤的腐殖化程度整体表现为针叶林>混交林>阔叶林,均展现出在冬季降低,生长季增加的动态规律;凋落物对3个森林的土壤腐殖化程度均无显著影响,但凋落物输入明显改变了土壤腐殖化程度的季节性变化趋势,且在冬季的阔叶林和混交林中表现更为突出。冬季凋落物的输入使得阔叶林和混交林土壤的腐殖化程度明显降低,而生长季凋落物输入对3种森林土壤腐殖化程度无显著影响。这些结果表明气候变暖情景下冬季温度的上升可能导致土壤的腐殖化程度增加,但凋落物的存在可以减缓增加的趋势。这些结果对于具有明显季节性冻融且对气候变化敏感的亚高山森林土壤肥力管理及可持续经营具有一定的科学意义。     

轮伐期前后不同密度巨桉(Eucalyptus grandis)人工林土壤动物群落结构特征

在前期巨桉(E.grandis)人工林土壤生物多样性在轮伐期前(4年左右)降低,此后随林龄显著升高的研究基础上,在四川省丹棱县选择轮伐期前即4年和轮伐期后即8年的不同密度(D1:2000, D2:1600, D3:1200株/hm~2)巨桉人工林,研究了其土壤动物群落结构特征。结果显示:1)共捕获土壤动物2904只,隶属于4门8纲22目70科,其中大型土壤动物541只,以蚁科和康叭科为优势类群;中小型土壤动物2363只,以大翼甲螨科、等节虫兆科和线虫为优势类群。2)土壤动物类群数、个体数和密度随林分密度和林龄具有显著差异,4年生林地大型土壤动物个体数随密度降低显著增加,8年生巨桉人工林中小型土壤动物个体数及类群数随密度降低均显著增加;土壤动物个体数及类群数除D1密度时4年高于8年,其余密度均表现为8年高于4年。3)林分密度对土壤动物多样性指数有显著影响,4年生林地大型土壤动物Margalef丰富度指数随密度降低显著增加,8年巨桉人工林中小型土壤动物Shannon-wiener指数及Margalef丰富度指数随密度降低显著升高。4)巨桉人工林大型土壤动物以杂食性为主,枯食性次之,中小型土壤动物以腐食性为主,杂食性次之。5)RDA分析显示,林分密度、土壤含水量和土壤pH为对土壤动物的主要作用环境因子,4年时对奥甲螨科、长角长虫兆科、寄螨科、隐翅甲科、丽甲螨科等类群影响较大;8年时对线虫、蜚蠊科、康叭科、厉螨科、棘虫兆科等类群影响较大。为此,延长轮伐期、降低林分密度可改善巨桉人工林土壤动物生境、增加土壤动物多样性、促进土壤动物群落结构稳定性。     

冻融循环对川西亚高山森林土壤酶活性的影响

土壤酶活性的研究有助于认识植物-微生物-土壤有机质之间的相互关系,土壤酶的生产遵循"经济法则",冻融循环将会改变生产土壤酶的资源分配,最终影响土壤的有机质分解过程。亚高山森林土壤具有明显的季节性冻融循环,为深入研究亚高山森林冬季土壤生态过程,以川西亚高山针阔混交林、针叶林以及阔叶林土壤为研究对象,通过室内培养研究冻融循环对6种与碳(C)、氮(N)、磷(P)相关土壤酶活性的影响。结果表明,与N和P相关的土壤β-N-乙酰葡萄糖苷酶、磷酸酶活性受冻融循环影响显著,其中,β-N-乙酰葡萄糖苷酶活性在整个冻融处理过程中表现出先升高后降低并趋于平稳的趋势,磷酸酶活性在后期明显增加。与C相关的土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶、多酚氧化酶在冻融循环过程中没有显著变化。林型对土壤酶活性产生了显著影响。其中,阔叶林的土壤纤维素酶活性显著低于针叶林;阔叶林的土壤过氧化物酶活性显著低于针阔混交林和针叶林;针叶林的土壤磷酸酶活性显著高于针阔混交林和阔叶林。冻融循环和林型的交互作用对土壤酶活性没有显著影响。结果表明,该地区土壤酶活性对冻融循环响应存在差异,气候变化引起的冻融循环将进一步影响川西亚高山森林土壤生态系统的有机质分解过程。     

不同密度巨桉人工林林下植物多样性及根际土壤化感物质

为探究巨桉人工林林下植物多样性的影响因素,选择四川省丹棱县4和8年生不同密度(1200、1600和2000株·hm^-2)巨桉人工林为对象,研究林下植物多样性和根际土壤酚类化感物质。结果表明: 共发现植物45种,隶属于33科44属;随林龄增加和林分密度降低,巨桉人工林林下植物种类增加且重要值分布更为均匀;各林分植物生活型以高位芽植物为主。4年生林地灌木Shannon指数和Margalef指数在1600株·hm^-2下显著升高,4年生林地除Margalef指数外其余草本多样性指数及8年生林地草本Pielou指数随林分密度降低均显著升高;灌木Shannon指数及Margalef指数在1200株·hm^-2下8年生林地显著高于4年生林地。根际土壤中鉴定出5种酚类化感物质,4年生林地根际土壤中水杨酸浓度在1600株·hm^-2下显著降低,5,7-二羟基黄酮浓度随林分密度降低而显著降低;水杨酸浓度在8年生林地根际土壤中随林分密度降低显著升高;水杨酸浓度在2000株·hm^-2下4年生林地显著高于8年生林地,在1600株·hm^-2下相反;5,7-二羟基黄酮浓度在1200株·hm^-2下8年生林地显著高于4年生林地。冗余分析(RDA)结果表明,土壤pH、容重、有机质、全磷、全氮及化感物质是林下植物多样性的主要环境影响因子。适度延长轮伐期、调节林分密度以改善林内微环境、缓冲巨桉的化感作用,可促进林下植被发育。     

极小种群野生植物梓叶槭的种实表型变异特征

表型变异是植物遗传变异与环境异质性相互作用的结果, 是植物适应和进化的具体表现。为揭示极小种群植物梓叶槭(Acer catalpifolium)的种实表型在其适应环境过程中的变异特征, 明确梓叶槭优质种源地, 为该物种的保护提供基础数据, 本研究以天然分布的5个小种群的11个种实性状为研究对象, 采用巢式方差、变异系数、表型分化系数等多种指标, 探讨了其种群间和种群内的表型变异。结果表明: 梓叶槭种实表型性状在种群间和种群内均存在着显著的差异, 种群内的变异(63.11%)大于种群间的变异(23.61%), 种群间平均分化系数为27.23%, 分化程度在槭树科植物中相对较大。种子厚度的平均变异系数最高(40.64%), 其次是果柄长。翅果千粒重的平均变异系数最小(1.57%), 是最稳定的种实性状。都江堰种群的表型多样性最丰富, 平武种群的则最低; 气象因子对梓叶槭种实表型性状的影响不显著。就种实表型性状而言, 虽然雷波种群的翅果最大, 平武种群的种子最大, 同时两者均具有最大的种子厚度和质量均一度。故平武和雷波种群均可作为梓叶槭优质种质资源的候选地。     

川西亚高山/高山森林土壤氧化还原酶活性及其对季节性冻融的响应

川西亚高山/高山森林土壤通常具有明显的季节性冻融特征。为深入了解川西亚高山/高山森林冬季土壤生态过程,于2008年11月-2009年10月,在土壤初冻期、冻结期和融化期及生长季节,研究了不同海拔(3582 m、3292 m和3023 m)岷江冷杉林的土壤氧化还原酶活性及其对土壤冻融的响应。土壤冻结时间和冻融循环次数随海拔的增加而增加。冻融格局显著影响了土壤氧化还原酶活性,但不同土壤酶在不同海拔表现出明显差异。土壤过氧化物酶和脱氢酶活性受初冻期冻融循环和温度降低影响显著下降,而过氧化氢酶活性明显上升。3种土壤氧化还原酶活性在土壤温度相对稳定的冻结期变化不显著,但在融化期随着土壤温度急剧增加经历一个明显的活性高峰后快速降低,且冻结时间最长和冻融循环次数最多的3582 m变化更为显著。此外,海拔和土层的交互作用显著影响了过氧化物物活性,但对脱氢酶和过氧化氢酶活性不显著。脱氢酶活性与土壤温度极显著相关,但过氧化物酶和过氧化氢酶活性与土壤温度的相关性随海拔差异而不同。这些结果表明川西亚高山/高山森林冬季土壤氧化还原酶仍然具有较高的活性,但受到季节性冻融及其变化的显著影响。     

高山森林三种细根分解初期微生物生物量动态

为了解川西高山森林凋落物分解过程的微生物生物量特征,采用凋落物分解袋法,测定了粗枝云杉(Picea asperata)、岷江冷杉(Abies faxoniana)和红桦(Betula albosinensi)细根分解几个关键时期微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和磷(MBP)的动态特征。3个树种细根分解过程中的MBC均表现为在土壤深冻期下降至全年最低点后缓慢上升,至土壤融冻中期再次下降,到生长季节增长的趋势。然而,粗枝云杉与岷江冷杉细根分解过程中的MBC最大值出现在生长季节末期,红桦细根分解过程中的MBC最大值出现在土壤冻结初期。3个树种细根分解过程中的MBN表现出相似的动态规律:土壤深冻期急剧下降至全年最低,随后在冻融季节无显著变化,生长季节明显增加,到生长季节末期达到全年最大值。另外,粗枝云杉和岷江冷杉细根分解过程中MBP均随着分解的进行呈现增加趋势,而红桦细根分解过程中的MBP在土壤融冻末期出现最大值,在生长季节中期出现另一峰值,生长季节末期明显下降。这些结果表明冬季细根分解过程中仍存在一定的土壤微生物,但受到细根质量、温度及其驱动的环境因子的深刻影响。