长沙城市森林土壤7种重金属含量特征及其潜在生态风险

采用调查分析方法,研究长沙城市森林土壤Zn、Cu、Ni、Pb、As、Cd、Hg7种重金属含量,并以长沙市土壤背景值和湖南省土壤背景值为参比值,采用Hakanson潜在生态危害指数法评价不同城市化梯度森林土壤重金属潜在生态风险.结果表明:7种重金属的平均含量均随着城市化程度提高而增加,Pb增幅最大,As增幅最小.同一城市化梯度森林土壤均以Zn平均含量最高,Cd最低,但均未超过土壤环境质量标准(GB15618-1995)Ⅱ级标准值.在城市中心区,桂花树林、樟树+桂花树混交林土壤Zn、Cu、Pb、As、Hg平均含量普遍较高,而樟树+马尾松混交林、桂花树+杜英混交林土壤Cu、Ni、As、Cd、Hg平均含量普遍较低,Pb、Zn空间分布差异明显,Cd、Ni、As空间分布比较均匀,Cu、Ni、Pb、As、Cd、Hg之间(除Cd与As、Ni之间外)均存在显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01)的相关性,与土壤有机质之间也呈显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01)的相关性,Zn、Cu、Ni、Pb、As、Cd、Hg主要是人为输入;中心区森林土壤重金属的潜在生态危害已达到中等生态危害程度,边缘区接近中等生态危害程度,郊区为轻微生态危害程度,Zn、Cu、Ni、Pb、As均为轻微生态危害程度,Cd、Hg已达到中等生态危害程度以上.     

湖南会同不同退耕还林模式初期碳密度、碳贮量及其空间分布特征

对湖南会同5种退耕还林模式初期森林生态系统碳密度、碳贮量及其空间分布特征进行了研究。结果表明:主要造林树种马尾松、樟树、杜英、乐昌含笑、红花木莲不同器官的平均碳密度分别为:0.5296、0.5188、0.5178、0.5376、0.5355gC/g,树种间同一器官的平均碳密度排序为:树干树根树叶树枝树皮;5种退耕还林模式中活地被物层、死地被物层碳密度分别介于0.4380—0.5380gC/g、0.5060—0.5200gC/g之间,土壤层(0—60cm,下同)平均有机碳密度介于0.00786—0.01485gC/g之间;退耕还林3a后,乐昌含笑×红花木莲混交林、杜英×乐昌含笑混交林、杜英×樟树混交林、樟树林土壤层有机碳密度比原坡耕地分别提高了53.57%、39.19%、38.57%、24.82%,而马尾松林地下降了18.72%。林木不同器官中的碳贮量基本上与各器官的生物量成正比例,同一造林时间的4种模式中,以杜英×樟树混交林各器官的碳贮量最大,为1.219tC/hm2,杜英×乐昌含笑混交林最小,仅为0.199tC/hm2,均以干根碳贮量为最大,占其各器官碳贮量的57.50%以上。5种退耕还林模式恢复初期的生态系统中,土壤层碳贮量最大,为74.518—119.312tC/hm2,占96.180%以上,植被层为其次,在0.633—2.960tC/hm2之间,仅占0.642%—3.820%,死地被物层为最小。退耕后,樟树林、杜英×樟树混交林、乐昌含笑×红花木莲混交林、杜英×乐昌含笑混交林生态系统碳贮量分别增加了19.477、27.722、41.643、26.821tC/hm2,马尾松林下降了1.675tC/hm2。     

不同栽植代数杉木林养分吸收、积累和利用效率的比较

利用第一代以及与第一代连栽的第二代杉木林的40多年定位连续测定的生物量和养分数据,分析了第一和第二代杉木林在养分吸收、积累、利用效率的差异。结果表明:同一生育阶段第二代杉木体内N、P、K、Ca、Mg浓度分别比第一代高2.85—3.48,0.16—0.25,1.86—2.72,2.10—2.50,0.77—1.31 g/kg;第一代7、20、25年生时的养分积累量分别比第二代多9.14%,2.01%,0.22%,而11、16年生时则分别比第二代少6.72%,3.44%,杉木连栽不一定导致第二代林乔木层养分积累减少;第一代1—7年生的年均吸收养分量比第二代多7.94%,8—11,12—16,17—18、21—25生分别比第二代少13.04%,2.52%,7.93%和14.58%;1—7,8—11,12—16,17—20,21—25年生时,每生产1 t干物质所需养分,第二代比第一代分别多1.28、3.19、4.28、4.09、4.09 kg;杉木连栽可导致第二代林的养分吸收量增多,养分利用效率降低。     

樟树林生态系统水文学过程中多环芳烃的迁移与转化机理

依据3a定位研究数据,采用气相色谱法对樟树林生态系统水文过程中PAHs的迁移转化机理进行了研究,结果表明:大气降水中携带的PAHs有10种,总含量为288.662μg.L-1;林内穿透水中PAHs有6种,总含量为101.901μg.L-1;树干茎流水中有5种,总含量为82.069μg.L-1;灌木层和草本层穿透水中只有4种,总含量分别为49.049μg.L-1和74.938μg.L-1。大气降水中的PAHs经过树冠、树干、灌木和草本层的吸收、淋溶和淋洗作用后,有的种类表现为完全被吸收而消失,有的种类浓度大幅度降低,而有的种类则浓度增大。随地表径流迁移水中PAHs有5种,总含量为36.866μg.L-1,与大气降水相比,PAHs种类减少50%,浓度降低87%。同时阐述了水文学过程中PAHs迁移转化机理和樟树林具有较高的净化效能。该项研究为城市森林的铲污机制提供了理论依据。     

湘潭锰矿矿渣废弃地植被修复前的土壤诊断

对湘潭锰矿矿渣废弃地植被修复前的土壤进行了诊断分析.结果表明：湘潭锰矿矿渣废弃地土壤质地主要为粗砂土,土壤自然含水量与邻近非矿区杉木林对照地的差异显著,而土壤容重和土壤总孔隙度与邻近非矿区杉木林对照地的差异不显著.矿渣废弃地土壤的pH值平均为7.49,P和Ca的平均含量分别为1.01g/kg、4.41g/kg,都显著高于邻近非矿区杉木林对照地,而N含量却显著低于邻近非矿区杉木林对照地,土壤有机质、K和Mg平均含量与邻近非矿区杉木林对照地的差异不显著.矿渣废弃地的肥力综合指数为8,邻近非矿区杉木林对照地的为12,其中砾石百分含量、有机质含量、N含量、P含量成为了限制土壤肥力的主要因子.矿渣废弃地土壤中的Mn、Cu、Cd、Ni、Zn、Pb平均含量分别是邻近非矿区杉木林对照地的18.59、1.32、4.10、4.66、4.44倍和3.16倍.以邻近非矿区杉木林地土壤对照值、湖南省土壤重金属元素背景值和全国土壤重金属元素平均值作为评价标准,矿渣废弃地土壤6种重金属的综合污染指数分别为13.82、75.72和98.05,均远远超过了重污染等级,且以Mn、Cd的污染为最严重.     

杉木人工林C库与C吸存的动态研究

对湖南会同10年生、14年生杉木人工林C库和C吸存的动态研究结果表明,杉木人工林生态系统的C库主要由植被层、死地被物层、土壤层组成的,按其C库大小顺序排列为土壤层>植被层>死地被物层。10年生、14年生杉木林生态系统的C库分别为120.52和171.40t.hm-2,具有一定的年龄阶段和地带性特点。随着杉木林年龄的增长,乔木层C贮量的优势逐渐加强,从10年生的30.38t.hm-2增加到14年生的61.24t.hm-2,分别占总C库的25.21%和38.50%,树干C贮量占林分C贮量的比例最大,可达47.17%以上,并随杉木林年龄的增长而明显增强,分布在枝、叶、皮和根中的C贮量占48.11%以上,地上部分的C贮量占总C贮量的84.73%以上。10年生和14年生林地土壤层(0~60cm)的C库分别为88.21和108.20t.hm-2,占生态系统总C库的63.13%以上,土壤表层(0~15cm)的C储量分别占土壤总C库的36.57%和34.26%,土壤0~30cm层中的C储量分别占土壤总C库的63.44%和61.05%。地上部分C贮量与地下部分C贮量之比为10年生时为1∶3.53,14年生时为1∶2.22。10年生和14年生杉木人工林生态系统的年净固定C量分别为5.488和9.285t.hm-2.a-1。湖南省现有杉木林植被C库为0.1916×108t,潜在C库为1.4710×108t,C吸存潜力为1.2794×108t,湖南省现有杉木林植被的C库仅为其潜在C库的13.03%,低于全国水平26.46%。     

不同年龄阶段马尾松人工林养分循环的研究

 对马尾松(Pinus massoniana)人工林内N、P、K、Ca、Mg 5种养分元素的含量、积累、分配和生物循环以及它们随林分年龄的变化趋势进行了研究。结果表明：针叶的养分含量最高,树干材的养分含量最低,凋落物的养分含量与树枝或树皮的养分含量接近,土壤中K、Mg元素丰富,N、P、Ca 3种元素亏缺。树叶、树枝、树皮和树根中各元素含量大小顺序为K>N>Ca>Mg>P,树干材中则是Ca>K>N>Mg>P,5种元素含量随马尾松林分年龄的增加呈逐渐减少的趋势。5种元素贮存总量为460.19～1950.32 k     

长鞭红景天主轴生长特性与年龄判定

长鞭红景天是国家第二批确定的二级保护植物,处于近危状态。在西藏色季拉山区不同海拔带设置样地,观测长鞭红景天花茎环的形成过程,用游标卡尺(IP54型)测量长鞭红景天植株不同年的轴向生长量和径生长量;分析其主轴生长特性,进行年龄判定,结果表明:长鞭红景天每年在主轴上形成一个花茎环结构,并且轴向生长量和径生长量在年际间均无显著差异,但随海拔升高,轴向生长量和径生长量均呈下降趋势。根据长鞭红景天主轴的生长特性,结合主轴的长度则可以判定其年龄,为进一步研究长鞭红景天种群结构及动态奠定基础。     

洪湖湿地生态系统土壤有机碳及养分含量特征

洪湖湿地是长江中游地区重要湿地生态区域,在维持区域生态安全中发挥着重要作用.通过对洪湖湿地5种类型土壤进行有机碳及养分含量进行研究,为湿地生态系统地球化学循环及碳储量估算提供重要基础.结果表明,(1)洪湖土壤有机碳含量随土壤容重增加递减.(2)洪湖湿地土壤有机碳平均含量为:湖中淤泥＞洪泛平原湿地＞草本沼泽＞林地＞农田,其中湖底淤泥的有机碳平均含量6.74％,农田的有机碳平均含量为1.241％.此外,有机碳含量随土层的加深而减少.(3)湖底淤泥N的平均含量(4.623±0.535) g/kg、Ca的平均含量(26.262±4.201) g/kg,与洪泛平原湿地、草本沼泽及林地有显著性差异.农田P的平均含量(2.876±1.253) g/kg-、K的平均含量(7.205±0.159) g/kg,与湖底淤泥、洪泛平原湿地、草本沼泽及林地有显著性差异.(4)湖底淤泥中Cu的平均含量(40.19±3.04) mg/kg,Fe的平均含量(8560.90±80.98) mg/kg,Co的平均含量((29.66±0.67) mg/kg),Cu、Fe和Co的平均含量都显著小于洪泛平原湿地、农田及林地,Pb的平均含量(35.13±2.40) mg/kg,Mn的平均含量(749.65±54.07) mg/kg,这两个元素的含量均与农田及林地有显著性的差异.湖底淤泥中重金属元素的平均含量小于其余4种湿地类型土壤.