太阳辐射变化对千烟洲亚热带人工针叶林净CO_2交换量的影响

太阳辐射是植被进行光合作用的重要驱动因子,影响着森林生态系统的净CO2吸收。本研究基于千烟洲亚热带人工针叶林30 min的通量和常规气象数据,以晴空指数为指标,分析了2003—2010年太阳辐射变化对该森林生态系统净CO2交换(NEE)的影响。结果表明:在晴空指数为0.4~0.6的中等辐射条件下NEE达到最大;与晴朗天空的强太阳辐射相比,中等辐射条件下散射辐射增加、气温以及饱和水汽压差的下降是NEE增加的原因;晴空指数在0.4~0.5和0.5~0.6的NEE显著大于晴空指数在0.7~0.8的NEE;该地晴空指数在0.6~0.7和0~0.1出现的频率较大,表明该地经常出现的天空状况以及对应的太阳辐射强度不是提高该生态系统净CO2吸收的最适条件。     

中国南方双季稻田转菜地对CO2和CH4通量的影响

采用静态箱-气相色谱法观测了我国南方亚热带水稻田转为旱作蔬菜地后第1年的CO2和CH4通量变化,旨在探索稻田转菜地初期对CO2和CH4通量的影响.结果表明:CO2通量因蔬菜种类、生长状况及生长季节的不同而不同.种植豇豆菜地CO2通量显著高于稻田,种植辣椒菜地CO2通量则显著低于稻田.稻田转菜地CH4通量从6.96 mg C·m-2·h-1显著下降到-0.004 mg C·m-2·h-1(P<0.001).转菜地后CO2和CH4的净累积碳吸收为543kg C·hm-2,显著低于稻田的3641 kg C·hm-2,但由净CO2和CH4排放造成的增温效应无显著差异.转成菜地1年后的土壤有机碳含量有所升高,且10~20 cm土层显著高于对照水稻田.     

氮添加对杉木林土壤有机碳矿化速率及酶动力学参数温度敏感性的影响

为探讨氮添加对亚热带森林土壤有机碳矿化速率(Cmin)及酶动力学参数温度敏感性(Q10)的影响,选择亚热带杉木林土壤为研究对象,采用野外长期氮添加与室内控温培养试验,分析土壤Cmin及β~(-1),4-葡萄糖苷酶(βG)动力学参数温度敏感性。野外试验设置对照(N0)、低氮(N1:50 kg N hm~(-2)a~(-1))、高氮(N2:100 kg N hm~(-2)a~(-1)) 3种处理,每种处理3次重复,室内培养设置10—40℃。结果表明:(1)氮添加增加土壤Cmin,为N2N1N0,但其Q10(Cmin)差异不显著。(2)氮添加增加βG的潜在最大反应速率(Vmax)和催化效率(Vmax/Km),且Vmax和Vmax/Km均为N2N1N0,而氮添加对半饱和常数(Km)影响不显著。Q10(Vmax)和Q10(Km)大小为N2N1N0且差异显著,但是Q10(Vmax/Km)无显著差异。(3)相关分析表明,30℃培养温度下,Cmin和全磷(TP)、硝态氮(NO-3-N)、有效磷(a P)、Vmax正相关; Vmax和TP、NO-3-N正相关,和p H负相关; Km和全氮(TN)负相关; Vmax/Km和p H负相关,和TP正相关。30—40℃培养温度下,Q10(Vmax)和p H负相关,Q10(Vmax/Km)和TN负相关。研究可为氮沉降背景下土壤碳素循环的生物化学过程对增温响应的模型提供重要参数。     

氮沉降对杉木和枫香土壤氮磷转化及碳矿化的影响

氮沉降是全球变化的重大环境问题,根际是地下生态过程研究的前沿,但目前氮沉降对亚热带地区不同树种土壤氮、磷供应和碳矿化根际过程的影响及其机制尚不清楚。选取典型红壤区15a针叶树杉木(Cunninghamia lanceolata)和阔叶树枫香(Liquidamba formosana)为对象,野外原位开展10 g N m~(-2)a~(-1)氮沉降试验3a,于2014年8月收集杉木和枫香根际土壤和非根际土壤,测定其p H值、有效氮、速效磷、水溶性有机碳及其34 d有机碳矿化动态,并计算根际效应。结果表明:氮沉降显著降低两个树种土壤p H值和杉木根际土壤速效磷(P0.05);提高枫香非根际土壤NO~-_3-N和杉木非根际土壤水溶性有机碳含量。同时,氮沉降显著提高杉木土壤有机碳矿化速率,根际和非根际的增幅分别为71.2%和41.2%,降低枫香土壤有机碳矿化速率,根际和非根际的降幅分别为10.6%和44.1%。此外,氮沉降显著降低枫香土壤NO~-_3-N和有机碳前期矿化速率的根际效应,增强后期矿化速率的根际效应,而杉木对氮沉降响应不显著。可见,氮沉降可显著改变树木土壤养分供应和有机碳稳定性,且丘陵红壤区针叶树和阔叶树根际过程对氮沉降的响应模式有别。率先报道了亚热带不同树种根际碳、氮、磷耦合过程对氮沉降的响应格局,并较好地揭示了针叶树和阔叶树对氮沉降响应的分异机制。     

基于涡度协方差法和生理生态法对落叶松林CO2通量的初步研究

 该文利用涡度协方差法和生理生态学方法（不同分量的累积和）获得的通量观测数据,对老山落叶松(Larix gmelinii)林(45°20′N, 127°34 ′E)的碳收支进行了分析。通过对每0.5 h所测数据进行的分析表明,能量平衡达到75％,说明涡度协方差法适应于本站的研究。较阴天气情况 下,林分光照利用效率显著高于晴朗天气,可能归因于阴天较多的散射光。以单位土地面积计算发现,通过涡度协方差法计算的落叶松林生态 系统的总初级生产力在20～50 μmol•m^-2•s^-1之间,远高于冠层叶片的总光合速率9.8～23.4μmol•m^-2•s^-1 (平均值16.2μmol•m^-2•s^-1 ),而 当综合考虑冠层光合和林下植物光合作用时,两种方法测定结果吻合性较好,说明林下植物对落叶松林碳平衡有重要影响。在估计森林生态系 统呼吸方面,以有风夜晚净生态系统交换量（NEE）来代表生态系统呼吸总量（3～9μmol•m^-2•s^-1）低估了生态系统呼吸总量,粗略估计较生 理生态学方法（不同呼吸分量的累积和）低估了50%左右（14.2μmol•m^-2•s^-1）。结果发现两种方法在估计森林碳平衡方面存在一定的差异, 呼吸量的估计差异应是今后研究的重点。     

氮磷添加对杉木根叶分解残余物微生物群落结构及酶活性的影响

为揭示根、叶分解残余物对生态系统养分循环相关过程的影响,研究了分解第3年杉木根残余物（凋_R）和叶残余物（凋_L）中的微生物群落结构（环丙基脂肪酸/前体结构,Cy/pre;单不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸,Mono/sat;真菌/细菌,F/B;革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,G⁺/G^-）、酶活性（β-葡萄糖苷酶,βG;β-N-乙酰氨基葡糖苷酶,NAG;酸性磷酸酶,AP）、化学元素含量及计量比对氮磷添加的响应。结果表明：（1）与凋_R相比,凋_L中的Cy/pre、F/B、G⁺/G^-低,Mono/sat高。氮磷添加对分解残余物微生物群落结构影响不显著。（2）与凋_R相比,凋_L中的βG和NAG活性高、βG/AP大。氮磷添加抑制了AP活性,提高了βG/NAG及βG/AP。且氮磷添加对凋_R的AP活性抑制作用更强,对凋_L的βG/NAG提升幅度更大。（3）分解残余物中的Mono/sat、G+/G、F/B分别与锰含量、磷/钙、氮含量正相关;AP、βG/NAG分别与氮/磷、磷/铁正相关;βG/AP、NAG、βG分别与氮/锰、磷/镁、氮/钙负相关。表明根、叶分解残余物仍可对生态系统养分循环相关过程产生不同影响,考虑分解残余物类型可提高全球变化背景下生态系统养分循环过程预报精度。     

杉木径向生长动态及其对季节性干旱的响应

为探讨杉木径向变化的季节动态及其气候响应特征,利用径向生长仪连续2年(2016—2017年)监测了江西中部杉木的径向变化过程,分析了径向变化的日动态、季节动态规律及其与气候因子的相关性。结果表明: 杉木日径向昼夜变化呈白天收缩、夜间膨胀的格局;2017年径向生长开始时间比2016年提前一个月,但旱季持续的水分亏缺使生长季也早一个月结束;在主要生长季内(4—9月),无论湿季与旱季,径向增长量与降雨、相对湿度呈显著正相关,与光合有效辐射、饱和水汽压差呈显著负相关,而水分亏缺量的气候相关性与径向增长量相反;旱季严重缺水时土壤含水量对径向变化的影响显著增强。水分条件始终是影响杉木径向变化的关键因素,夏季干旱时可通过提高土壤含水量等有效途径促进杉木径向生长。     

亚热带杉木林土壤有机碳及其活性组分对氮磷添加的响应

通过野外氮、磷添加,分析N₀(0 kg N·hm^-2·a^-1)、N₁(50 kg N·hm^-2·a^-1)、N₂(100 kg N·hm^-2·a^-1)、P(50 kg P·hm^-2·a^-1)、N₁P和N₂P等6种处理3年后对亚热带杉木人工林土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)和水溶性有机碳(WSOC)的影响.结果表明:氮、磷添加对0～20 cm土层SOC含量无显著影响.磷添加显著降低0～5 cm土层POC含量,与无磷处理相比,加磷处理POC含量降低26.1%.WSOC含量对氮、磷添加的响应主要表现在0～5 cm土层,低水平氮添加和磷添加显著提高WSOC含量.在0～5 cm土层,氮添加对POC/SOC值无显著影响,而与无磷添加相比,POC/SOC值在磷添加处理下显著降低15.9%.在5～10和10～20 cm土层,氮、磷添加处理对POC/SOC值无显著影响.在亚热带地区,森林土壤碳稳定性主要受磷含量的调控,短期磷添加易导致表层土壤活性有机碳分解,增加土壤碳稳定性.     

基于GIS和遥感技术的生态系统服务价值评估研究进展

生态系统服务价值评估是当前生态系统管理领域研究的热点,密切联系着人类的生活福祉.本文系统综述了基于地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术的生态系统服务价值评估的研究进展,归纳为以下3个特征：生态经济学理论作为价值定量计算的核心方法被普遍采纳;GIS和RS在数据获取、时空分析和集成平台方面发挥着关键作用;运用生态系统服务功能机理模型模拟自然现象与人类活动之间的关系.根据目前该领域的研究现状及不足,提出了可扩展、分布式的集成研究框架--“生产线”框架,探讨了GIS和RS技术与生态系统服务价值评估集成研究的未来发展趋势.     

雨雪冰冻灾害对中亚热带人工林的影响——以江西省千烟洲为例

为深入研究2008年初低温雨雪冰冻灾害对我国南方森林生态系统的影响, 实地调查了中国科学院千烟洲红壤丘陵综合开发试验站(简称千烟洲站)人工林受损状况, 并结合气象资料与空间数据进行了分析。在千烟洲站内主要的5种林型中, 受损林分多为湿地松(Pinus elliottii)林, 倒伏区面积为7.72 hm², 占森林面积的6.12%, 地上植被碳储量损失1 462 g·m^-2(范围在655-5 230 g·m^-2之间)。持续低温、阴雨潮湿等气象条件是导致湿地松林受损的直接原因, 特别是2008年2月1日的低温、强降水和大风, 加剧了灾害程度。在吉泰盆地低山丘陵区(海拔60-140 m), 高程与局地地形、气象条件密切相关, 因而对冰雪灾害具有较强的指示作用。丘陵顶部土壤贫瘠、受风影响强烈, 林木易受损倒伏。阳坡的林木易偏冠, 这可能是其受损较为严重的原因之一。湿地松林受损的内因主要有冠型、材质、根系分布、叶片特征和年龄等;此外, 人为割脂也可能是造成湿地松大量倒伏的重要因素。