马尾松人工林林冠层 降雨再分配及其氮磷特征

为了解马尾松(Pinus massoniana)人工林的降雨分配及对氮磷的截留作用,研究了宜宾高县来复镇18和32年生马尾松人工林的大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量,并对其全磷(TP)、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)进行了测定。根据月降雨量的变化情况,将7—11月份划分为雨季、1—4月份划分为旱季。降雨量级大小影响林冠层截留量及其氮磷含量。不同林龄的马尾松林大气降雨、穿透雨和树干茎流中截留量的变化趋势与降雨量级的大小呈正相关,旱季林冠截留量小于雨季的截留量。马尾松人工林旱季大气降雨、穿透雨和树干茎流中的TP、NH4+-N、NO3--N月平均含量显著高于雨季,TP、NH4+-N、NO3--N含量在不同月份之间的变化明显,但18和32年生马尾松人工林林冠截留的N、P总含量差异不显著。大气降雨、穿透雨和树干茎流中的N、P含量与降雨量之间存在显著的负相关。     

四川盆地亚热带常绿阔叶林凋落叶多酚类物质在不同降雨期间的降解特征

植物多酚类物质是森林凋落物中的重要组分,其含量的多寡在一定程度上决定了凋落物的分解速率。然而,凋落物分解过程中多酚类物质的降解动态仍不十分清楚。因此,以四川盆地亚热带常绿阔叶林最具代表性的3个针叶树种马尾松(Pinus massoniana)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)和3个阔叶树种香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliata)、麻栎(Quercus acutissima)凋落叶为对象,采用凋落物分解袋法,研究了6种凋落叶多酚类物质在第一年不同降雨期间的降解特征。结果表明:自微量降雨期起至雨季前期止,6种凋落叶多酚类物质具有一致的降解动态,降解率均表现为随着降水量的增加而增加;自雨季后期之后,多酚类物质含量均处于稳定状态。第一个分解年,6种凋落叶多酚类物质降解率大小顺序依次为:红椿(100%)柳杉(97.81%)杉木(94.45%)麻栎(93.67%)马尾松(93.06%)香樟(91.64%)。分解初期旱季两时期(微量降雨期和春季少雨期),6种凋落叶多酚类物质均有较大的降解量,其降解率占全年降解率的42.16%—71.20%。并且,除香樟以外的5种凋落叶多酚类物质大量降解释放发生在雨季前期,占全年降解率的44.46%—55.72%。此外,凋落叶多酚类物质初始含量与其降解率呈显著的二次函数关系。可见,降雨是湿润亚热带常绿阔叶林区凋落物多酚类物质降解的关键驱动因子之一,树种组成是影响凋落物多酚类物质降解的内部因素。     

高山峡谷区暗针叶林木质残体储量及其分布特征

木质残体是高山峡谷区暗针叶林生态系统的重要组成元素,其分布在林窗、林缘和林下可能具有较大的差异,但一直缺乏必要关注。因此,以典型川西高山峡谷区岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林为研究对象,研究了高山峡谷区暗针叶林木质残体的储量特征及其在林窗、林缘和林下的分布特征。结果表明,岷江冷杉原始林木质残体总储量达53.00 t/hm~2,且呈现林下的储量大于林窗和林缘的趋势。从林窗到林下木质残体的类型均以倒木为主,直径大于40 cm的木质残体储量占粗木质残体的74.55%—76.15%,林窗、林缘和林下Ⅲ和Ⅳ腐烂等级的粗木质残体储量之和分别占粗木质残体储量的50.02%、55.84%和62.90%。相对于林下和林缘,林窗内倒木和根桩的储量比例较小,但枯立木和细木质残体的储量比例较高。此外,林窗内较低腐烂等级粗木质残体的储量较高,而林下较高腐烂等级粗木质残体的储量显著高于林窗和林缘。这些结果为充分认识高山峡谷区暗针叶林生态系统林窗更新过程中木质残体相关的物质循环等关键生态过程提供了基础理论依据。     

季节性冻融期间土壤动物对高山草甸两种凋落叶失重的贡献

季节性冻融期间高山草甸凋落叶的分解可为生长季节植物生长提供必要的养分,对于维持生态系统物质循环和养分平衡具有重要作用。然而,土壤动物对凋落叶分解是否具有明显的贡献仍然缺乏一致认识。因此,以高山草甸代表性植物黄花亚菊(Ajania nubigena)和黑褐苔草(Carex atrofusca)凋落叶为研究对象,采用不同孔径凋落叶袋排除土壤动物的方法,研究冬季不同冻融时期(冻结前期、冻结期和融化期)土壤动物对凋落叶失重的贡献。整个季节性冻融期间土壤动物对黄花亚菊和黑褐苔草两种凋落叶失重率的作用分别为12.07%和4.03%,总贡献率分别为46.39%和24.14%。土壤动物对两种凋落叶失重率的作用均在融化期最大,而土壤动物对黄花亚菊凋落叶失重率的作用在冻结初期最小,土壤动物对黑褐苔草凋落叶失重率的作用在冻结期最小。整个季节性冻融期,土壤动物对凋落叶失重率的作用和贡献率与正积温和凋落叶初始C、N浓度和C/N比均呈显著的正相关关系。因此,季节性冻融期间土壤动物对高山草甸凋落叶分解具有明显的贡献,但这些过程受冻融格局和凋落叶初始质量的调控。     

岷江上游高山森林溪流木质残体碳、氮和磷贮量特征

森林溪流木质残体是森林生态系统与水域之间物质循环和能量流动的主要联结之一,其碳、氮和磷贮量不仅可影响森林与溪流生态系统的结构和功能,而且与下游水体环境密切相关。因此,于2013年8月雨季以岷江上游典型高山森林为研究对象,调查了12条森林溪流木质残体的碳、氮和磷贮量分配特征,并汇算了研究区域内碳、氮和磷在溪流中单位面积的总贮量。结果表明,高山森林溪流木质残体碳、氮和磷的溪流单位面积总贮量分别为312.1 g/m2、809.5 mg/m2和110.9 mg/m2;在溪流中,木质残体碳、氮和磷贮量以径级为1—2.5 cm和2.5—5 cm的木质残体分布居多,分别共占碳、氮和磷总贮量的86.71%、87.20%和84.55%;木质残体碳、氮和磷贮量以Ⅴ腐烂级分配最多,分别共占碳、氮和磷总贮量的65.86%、67.86%和60.31%;尽管溪流各项特征与碳、氮和磷元素贮量的相关性不显著,但基本达到中度相关关系。这些结果为认识森林生态系统中以木质残体为载体的碳、氮和磷输出潜力提供了基础数据。     

Effects of streams on lignin degradation during foliar litter decomposition in an alpine forest

AimsStreams are widely distributed in alpine forests, and litter decomposition in which is an important component of material cycling across the forest landscape. The leaching and fragmenting effects as well as the unique environmental factors in streams may have significant impacts on lignin degradation during litter decomposition, but studies on this are lacking.
Methods Using litterbag methods, we investigated the dynamics of lignin mass remaining and concentration (percent litter mass, %) during the decomposition of four foliar litters, which varied significantly in the initial litter chemical traits, from the dominant species of Salix paraplesia, Rhododendron lapponicum, Sabina saltuaria, and Larix mastersiana under different habitats (forest floor, stream, and riparian zone) in the upper reaches of the Minjiang River.
Important findings After two year’s incubation, litter lignin mass remaining for a specific litter species varied significantly (p < 0.05) among habitats, with an order of stream < riparian zone < forest floor. Lignin was degraded substantially in the early stage of litter decomposition process, and the lignin concentration first decreased and then increased with the proceeding of litter decomposition, but varied significantly (p < 0.05) among different litter species. Lignin mass showed a general trend of decrease across the 2-year decomposition course. In addition, habitat type, decomposition period and microenvironmental factors (e.g., temperature, pH value and nutrient availability) showed substantial influences on lignin degradation rate. These results suggest that the traditional view that lignin was relatively recalcitrant with an increase of concentration in the early stage of litter decomposition is challenged, but the loss of lignin in the early phrase is in line with recent findings about the fate of lignin during litter decomposition. Moreover, the significant differences of lignin degradation rates among different decomposition period and habitat types indicated that local-scale environmental factors can play a significant role in litter decomposition and lignin degradation processes.     

马尾松人工林林窗边缘效应对樟和红椿凋落叶难降解物质分解的影响

采用凋落物分解袋, 以四川低山丘陵区马尾松人工林人工砍伐形成的7个不同面积的林窗边缘(100、225、400、625、900、1225、1600 m²)为研究对象, 以林下为对照, 研究了2种乡土树种——樟和红椿凋落叶难降解物质(木质素、纤维素、总酚、缩合单宁)在不同大小林窗边缘的降解动态特征.结果表明:马尾松人工林林下与不同大小林窗边缘相比较,红椿凋落叶中除纤维素外,其余难降解物质的降解率以及樟凋落叶木质素降解率均显著高于林下.在全年分解过程中, 2种凋落叶4种难降解物质的降解率总体均呈现持续上升的趋势.其中,缩合单宁降解最快,其次是总酚和纤维素,而木质素降解最慢.随林窗面积的增大, 红椿凋落叶除纤维素外,其余难降解物质在中型林窗边缘(400、625 m²)具有相对较高的降解率,而樟凋落叶的木质素在625 m²林窗边缘时也表现出较高的降解率.在凋落叶分解过程中,难降解物质降解率与凋落叶袋内温度和凋落物质量均呈显著相关.中型林窗(400～625 m²)对凋落物分解过程中难降解物质的降解具有更显著的边缘效应, 而这种边缘效应与物种有一定关联.     

巨桉与5种木本植物幼树的耗水特性及水分利用效率的比较

巨桉因生长迅速且经济效益高,在我国南方被广泛用于营造短周期工业原料林,但其蒸腾耗水状况与其他常见或乡土树种存在怎样的差异,大面积种植是否会改变栽培区原有的水分平衡,是一个尚未明确的问题。利用LI-6400光合作用仪测定了巨桉与其他5种木本植物在不同光强、温度、湿度下的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE),用称重法测定了参试植物载叶量、生物量和耗水量,并对这些树种的蒸腾耗水特性进行了评价。结果表明:(1)相同环境条件下,巨桉的Tr最大,WUE最低,单位质量耗水量最多,单株蒸腾耗水量远高于其他树种,其明显较大的叶面积可能是重要原因之一,虽然其Pn仅次于杨树,生物量积累最大,因此为高光合、高蒸腾、低水分利用效率植物。(2)阔叶树种的Pn和Tr明显高于针叶树种,而WUE低于针叶树种。(3)环境因子(光照强度、温度和湿度)对植物Pn、Tr和WUE的影响较大,其中Pn主要受光照强度影响,Tr对湿度最为敏感,一般情况下WUE随湿度的增大而升高。在试验设置的温度范围(24—32℃)内,光合作用变化幅度不大。光照强度800μmol.m-.2s-1和温度28℃最有利于参试植物的光合作用。(4)巨桉等速生树种较强的光合作用使其生长迅速,固碳潜力大,但其高蒸腾和低水分利用效率的特点意味着在栽培区替代原有植被进行大规模造林时,可能会消耗更多的水资源而对生态环境造成一定的不利影响,因此在发展巨桉人工林时应选择水分条件好的区域(尤其是年降雨量充沛且季节间分配相对均匀的地区),并进行科学的经营管理。     

不同物候时期华西雨屏区四个树种新鲜凋落物可提取腐殖质碳动态

凋落物的可提取腐殖质碳可随着植物生长节律及物候时期的变化而变化,并进而影响物质循环的过程,为深入了解以凋落物为载体的生态系统物质循环特征,该研究以华西雨屏区麻栎(Quercus acutissima)、楠木(Phoebe zhennan)、柳杉(Cryptomeria fortune)和喜树(Camptotheca acuminate)为对象,通过定点动态收集萌芽期、展叶期、盛叶期和落叶期的不同类型凋落物,分析其可提取腐殖质碳(extractable humus carbon,HC)、胡敏酸碳(humic acid carbon,HAC)、富里酸碳(fulvic acid carbon,FAC)以及胡敏酸碳/富里酸碳(humic acid carbon/fulvic acid carbon,HAC/FAC)的差异。结果表明:相对于其他凋落器官,在同一物候时期凋落叶中的HC和HAC含量都最高,大致都表现为凋落叶>凋落枝>凋落果,且在落叶树种中更为显著;相对于其他时期,展叶期四个树种凋落叶均表现出较高的FAC含量,但不同物候期凋落枝和凋落果的HAC含量以及FAC含量受物种的影响较大。尽管HAC/FAC在各器官间差异并不显著,但落叶树种相同器官的HAC/FAC低于常绿树种,表明落叶树种凋落物富里酸相对含量较高,形成速度相对较快,难降解程度也相对较大。统计分析表明关键时期、物种类型、器官类型及其相互作用对凋落物中HC、HAC、FAC含量和HAC/FAC均具有不同程度的影响,这为进一步深入认识区域生态系统以凋落物为载体的物质循环过程提供了理论依据及新的思路。