雪被斑块对川西亚高山森林凋落物冬季分解过程中钾和钠动态的影响

亚高山森林冬季不同厚度雪被斑块下显著的冻融格局差异可能对凋落物分解过程中钾(K)和钠(Na)的动态具有重要影响, 然而已有研究还不足以清晰地认识这一过程。以川西亚高山森林6种代表性树种凋落物为研究对象, 采用凋落物网袋法, 探讨冬季不同厚度雪被斑块下雪被形成期、覆盖期和融化期凋落物分解过程中K和Na元素释放或富集的特征。整个雪被覆盖时期, 6种凋落物分解过程中Na均表现为富集特征, 且以覆盖期最为明显; 而K表现为释放特征, 以雪被融化期释放率最大。相对于其他雪被斑块, 厚型和中型雪被斑块下凋落物K释放率相对较高; 除康定柳(Salix paraplesia)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)外, 其他物种凋落物在厚型和中型雪被斑块下Na富集率较高。同时, 统计分析结果表明, 物种和雪被显著影响冬季不同关键时期凋落物K和Na元素动态。除红桦(Betula albosinensis)和方枝柏(Sabina saltuaria)凋落物外, 温度因子与凋落物K和Na动态变化呈显著正相关。这些结果表明气候变暖情景下冬季雪被覆盖的减小将抑制亚高山森林冬季凋落物分解过程中K和Na元素的释放, 但是释放程度受凋落物质量和雪被覆盖时期的显著影响。     

雪被斑块对川西亚高山森林6种凋落叶冬季腐殖化的影响

亚高山森林凋落叶腐殖化是联系植物与土壤碳库和养分库的重要通道, 在冬季可能受到雪被斑块的影响。该文采用凋落物网袋法, 于2012年11月-2013年4月研究了川西亚高山森林不同厚度雪被斑块(厚雪被、中雪被、薄雪被和无雪被)下优势树种岷江冷杉(Abies faxoniana)、方枝柏(Sabina saltuaria)、四川红杉(Larix mastersiana)、红桦(Betula albo-sinensis)、康定柳(Salix paraplesia)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)凋落叶在不同雪被关键期(雪被形成期、雪被覆盖期和雪被融化期)的腐殖化特征。结果表明: 亚高山森林冬季不同厚度雪被斑块下6种凋落叶均保持一定程度的腐殖化, 其中红桦凋落叶腐殖化度最大, 达4.45%-5.67%; 岷江冷杉、高山杜鹃、康定柳、四川红杉和方枝柏凋落叶腐殖化度分别为1.91%-2.15%、1.14%-2.03%、1.06%-1.97%、0.01%-1.25%和0.39%-1.21%。凋落叶腐殖质在雪被形成期、融化期和整个冬季累积, 且累积量随雪被厚度减小而增加, 但在雪被覆盖期降解, 且降解量随雪被厚度减小而增大。相关分析结果表明, 亚高山森林凋落叶前期腐殖化主要受凋落叶质量影响, 且与氮和酸不溶性组分呈极显著正相关, 而与碳、磷、水溶性和有机溶性组分呈极显著负相关。表明冬季变暖情景下雪被厚度的减小可能促进亚高山森林凋落叶腐殖化, 但凋落叶腐殖化在不同雪被关键期受雪被斑块和凋落叶质量的调控。     

马尾松人工林林窗大小对四种凋落叶质量损失和养分释放的影响

马尾松人工林乔木层植物凋落物的分解对林地养分平衡和系统物质循环具有重要意义,并可能受不同大小林窗下微环境差异的影响。采用凋落物袋分解法,以马尾松(Pinus massoniana)人工林人为砍伐形成的7个不同大小林窗(G1:100 m~2、G2:225 m~2、G3:400 m~2、C4:625 m~2、G5:900 m~2、G6:1225m~2、G7:1600 m~2)为研究对象,林下(G0)为对照,研究林窗大小对红椿(Toona ciliata)、桢楠(Phoebe zhennan)、香樟(Cinnamomum camphora)和马尾松4种乡土树种凋落叶质量损失及养分释放的影响。结果显示:1)林窗大小(G0-G7)显著影响林窗中心放置的红椿和桢楠凋落叶N和P释放率、香樟凋落叶失重率和N、P、K释放率以及马尾松凋落叶P和K释放率。相对于林下,中小型林窗(G1-G4)的凋落叶失重率和N、P释放率明显较大,而大型林窗(G6-G7)的凋落叶K释放率明显较大。2)林窗内放置位置显著影响红椿、桢楠和马尾松凋落叶的K释放率及香樟凋落叶的P释放率。红椿和桢楠的凋落叶K释放率从林窗中心到边缘显著减少,而马尾松凋落叶K释放率及香樟P释放率从林窗中心到边缘显著增加。3)4种凋落叶类型中红椿凋落叶分解最快,其分解50%和95%所需时间分别为5.29和23.14个月。上述结果表明,林窗大小和林窗内位置对凋落物质量损失及其养分释放具有显著影响,但影响大小及趋势随物种初始基质质量的差异具有明显变化,研究结果为亚热带低山丘陵区马尾松人工低效林的科学经营及管理提高了一定的科学依据。     

铅胁迫对欧美杂交杨幼苗碳、氮和磷积累与分配的影响

为深入了解欧美杂交杨(Populus deltoids × Populus nigra)在不同铅(Pb)胁迫条件下的生长适应特性, 采用盆栽控制试验, 研究了长江上游典型酸性紫色土和钙质紫色土上欧美杂交杨碳(C)、氮(N)和磷(P)积累与分配特征对不同浓度Pb胁迫(CK: 0 mg·kg^-1; T1: 200 mg·kg^-1; T2: 450 mg·kg^-1; T3: 2000 mg·kg^-1)的响应。欧美杂交杨总C、N和P积累量在两种土壤中均表现出随Pb胁迫程度的增加而降低的趋势, 且钙质紫色土中欧美杂交杨总C、N和P积累量在各处理浓度下均高于酸性紫色土。Pb胁迫处理明显改变了欧美杂交杨各器官C、N和P的分配格局。与对照相比, Pb胁迫处理使酸性紫色土中欧美杂交杨细根C、N和P积累量的比例明显增加, 叶C、N和P积累量的比例则呈现出降低的趋势。相对于酸性紫色土, 钙质紫色土中欧美杂交杨细根C、N和P积累量的比例明显降低, 其叶C、N和P积累量的比例则表现出增加的趋势。两种土壤中欧美杂交杨P的利用效率均表现出随Pb胁迫程度的增加而增加的趋势, 而T2、T3处理下两种土壤中N的利用效率均显著降低。这些结果表明, 在N素缺乏的情况下, 酸性紫色土中欧美杂交杨P的利用效率显著低于钙质紫色土, 因此酸性紫色土中植物C、N和P积累、分配与利用更易受到Pb胁迫的影响。同时也表明, 钙质紫色土中欧美杂交杨通过改变养分分配格局将资源更多地分配于养分利用器官维持自身的生长, 能更好地适应Pb胁迫环境。     

季节性冻融期间川西亚高山/高山森林土壤净氮矿化特征

气候变暖情景下季节性冻融格局的改变可能显著影响高寒森林土壤氮素矿化过程.本文采用原状土壤移位培养的方法,以海拔梯度形成的温度差异模拟气候变暖,研究了川西亚高山/高山森林在生长季节和季节性冻融期间土壤的净氮矿化量和净氮矿化速率.结果表明： 在川西亚高山/高山森林,土壤铵态氮和硝态氮含量均表现为从生长季节至冻结初期明显下降,完全冻结期明显增加,而在融化初期明显降低的变化过程.季节性冻融期土壤的净氮矿化量和净氮矿化速率显著低于生长季节,并且出现明显的氮素固持现象.与低海拔相比,中海拔森林土壤的氮素固持作用相对较大,高海拔相对较小,可能与不同海拔梯度土壤温度变化及引起的冻融循环密切相关.在生长季节,土壤净氮矿化量和矿化速率均随海拔的降低呈明显增加趋势,尤其在低海拔处土壤的氮素矿化作用最为强烈.在气候变暖背景下,温度的增加明显促进了生长季节土壤氮素矿化,并且通过提高冻融循环频次、缩短冻结时间来影响土壤氮素矿化速率.这一过程可能受到微环境的影响.     

放牧干扰梯度下川西亚高山植物群落的组合机理

为了阐明放牧干扰对川西亚高山区域植物群落的组合过程以及群落结构的影响, 研究了放牧干扰梯度下的功能群均匀度和群落谱系结构的变化趋势。结果显示: 在干扰较轻的阔叶林与针叶林样地, 部分样方的功能群均匀度显著高于无效模型, 随着干扰梯度的增强, 功能群均匀度呈线性下降, 样方平均值从0.930降至0.840, 其高于无效模型的次数也逐渐降低, 干扰程度较大的草甸中出现部分样方的功能群均匀度显著低于无效模型。随着干扰程度的增强, 群落的谱系结构指数也呈逐渐上升趋势, 净关联指数平均值由-0.634逐渐增加至2.360, 邻近类群指数由-0.158上升至2.179。草甸与低矮灌丛受干扰较为严重, 其大部分样方的谱系结构指数显著高于随机群落, 表明干扰群落的谱系结构呈聚集分布。功能群均匀度与谱系结构的变化趋势一致, 表明生境筛滤效应与种间竞争作用的平衡决定着群落的组合过程。干扰降低了竞争作用, 促进了少数耐干扰功能群的优势地位, 造成功能群均匀度下降, 同时通过生境筛滤作用, 使群落的谱系结构呈现出聚集分布; 而未干扰的群落中由于竞争作用的效应, 功能群均匀度较高, 谱系结构也更加分散。研究区域植物群落的功能群均匀度与物种丰富度呈负相关, 表明物种间特别是相似物种间的竞争限制了群落的物种多样性。研究结果说明, 生态位分化和物种间的相互竞争在物种共存与群落组合中具有重要作用。     

川西亚高山/高山森林土壤线虫多样性

为了解青藏高原东缘亚高山/高山森林土壤线虫多样性,于2015年7月以该地区岷江冷杉原始林、混交林和次生林为研究对象,采用淘洗-过筛-蔗糖离心的方法分离土壤线虫,研究了3个海拔森林土壤线虫群落的组成与结构特征.结果表明: 共捕获线虫37950条,隶属于20科27属,平均为4217 条·100 g^-1干土,原始林以丝尾垫刃属为优势属,混交林和次生林以丝尾垫刃属和拟盘旋属为优势属,且优势属个体数量受林型的影响显著.原始林和次生林的优势营养类群为食真菌线虫,混交林则为食细菌线虫.土壤线虫c-p (colonizer-persister)类群c-p 1、c-p 2、 c-p 3和c-p 4数量分别占总数的6.1%、51.1%、30.0%和12.7%.3个海拔森林土壤线虫的自由生活线虫成熟度指数(MI)、总成熟度指数(∑MI)和植物寄生线虫成熟度指数(PPI)随海拔增加而逐渐降低.土壤线虫通路指数(NCR)在混交林高于0.5,在原始林和次生林低于0.5.林型显著影响了土壤线虫成熟度和NCR指数,但林型、土层及二者的交互作用对多样性指数影响不显著.川西亚高山/高山不同森林土壤线虫的组成、营养结构和能流通道存在明显差异,为深入理解土壤线虫在该区森林土壤生态过程中的作用提供了参考.     

雪被去除对川西亚高山云杉林土壤活性氮的影响

气候变化引发的季节性雪被改变可能对高寒森林土壤氮循环产生深刻影响.以遮雪棚去除雪被,研究了雪被去除样方和对照样方在不同关键时期(雪被初期、深雪被期和雪被融化期)土壤氮库和矿化速率的变化.结果表明: 季节性雪被对土壤具有良好的保温作用,雪被去除使得5 cm深度土壤平均温度和最低温度分别降低0.33和1.17 ℃,并明显增加了土壤冻结深度和冻融循环.土壤活性氮在不同雪被时期存在显著差异.雪被去除使得冬季土壤铵态氮、硝态氮和可溶性有机氮增加38.6%、23.5%和57.3%.此外,雪被去除也促进了融化期土壤硝化和矿化速率的增加.因此,未来气候变暖引起的雪被减少可能加快川西亚高山森林冬季土壤氮循环.     

森林凋落物分解及其对全球气候变化的响应

凋落物分解是重要的森林生态系统过程之一,受到气候、凋落物质量、土壤生物群落等生物和非生物因素的综合调控．迄今,有关不同森林生态系统和不同树种地上部分的凋落物动态、凋落物分解过程中的养分释放动态、生物和非生物因素对凋落物分解的影响等研究报道较多,但对地下凋落物的分解研究相对较少．近年来,森林凋落物分解对以大气CO2浓度增加和温度升高为主要特征的全球变化的响应逐步受到重视,但其研究结果仍具有很多不确定性．因此,未来凋落物生态研究的重点应是凋落物分解对土壤有机碳固定的贡献、地上／地下凋落物的物理、化学和生物学过程及其对各种生态因子（例如冻融、干湿交替）及交互作用的响应、凋落物特别是地下凋落物分解对全球气候变化的响应机制等方面．     

四川森林植被碳储量的时空变化

利用平均木法建立森林生物量与蓄积量模型,结合四川森林资源二类调查数据,研究了森林碳密度和碳储量的时空变化.结果表明 四川森林碳储量从1974年的300.02 Tg增加到2004年的469.96 Tg,年均增长率1.51%,表明其是CO2的"汇".由于人工林面积的增加,森林植被的平均碳密度从49.91 Mg·hm-2减少到37.39 Mg·hm-2.四川森林碳储量存在空间差异性,表现为川西北高山峡谷区＞川西南山区＞盆周低山区＞盆地丘陵区＞川西平原区.森林碳密度由东南向西北呈现逐渐增加趋势,即盆地丘陵区＜川西平原区＜川西南山区＜盆周低山区＜川西北高山峡谷区.通过分区森林经营与管理将提高四川森林的碳吸存能力.