冬季雪被对青藏高原东缘高海拔森林凋落叶P元素释放的影响

雪被是影响高海拔森林凋落物分解的重要生态因子,其是否影响到生长季节与非生长季节凋落物中的P元素释放,尚未量化。为了量化季节性雪被对高海拔森林凋落物分解过程中P元素释放的影响,于2010年10月至2012年10月间,在青藏高原东缘川西高海拔森林不同厚度冬季雪被斑块下,设置凋落物分解袋实验。检测该地区代表性树种岷江冷杉(Abies faxoniana)、红桦(Betula albo-sinensis)、四川红杉(Larix mastersiana)和方枝柏(Sabina saltuaria)凋落叶在雪被覆盖不同关键时期(雪被形成前期、完全覆盖期和消融期)以及生长季节的P元素动态。结果表明,凋落物质量与雪被厚度均显著影响了P元素的释放过程。雪被覆盖时期凋落物P元素释放率表现为有雪被覆盖大于无雪被覆盖,而生长季节中除岷江冷杉外的其他3种凋落物P元素释放率均为无雪被覆盖下最大。相对于无雪被覆盖斑块,冬季雪被的存在提供了保护绝缘层,促进凋落物P元素释放,提高了各物种冬季P元素释放贡献率。这些结果表明,全球变化情景下的雪被减少可能减缓高海拔森林凋落物P元素的释放过程,改变森林土壤P元素水平。所以在研究高寒、高海拔地区全球气候变化下生态系统功能的工作中,应注重雪被这一异质性环境因子对生态系统功能的影响。     

川西亚高山粗枝云杉人工林地上凋落物对土壤呼吸的贡献

采用Li-8100土壤碳通量分析仪对川西亚高山典型的粗枝云杉(Picea asperata)人工林土壤呼吸(凋落物去除和对照)及其环境因子进行为期1年的连续观测。结果表明:凋落物去除处理和对照土壤呼吸速率均具有显著的季节动态变化,并呈现一致的动态特征,变动范围分别为0.35—4.39μmol m-2s-1和0.40—5.15μmol m-2s-1。整个观测期间,凋落物去除对土壤温度、水分以及土壤呼吸速率产生的差异均不显著。与对照相比,凋落物去除分别使土壤呼吸速率和土壤水分平均下降了14.21%和4.95%。两种处理的土壤呼吸速率和土壤温度均呈显著指数相关,与土壤水分呈显著线性相关。凋落物去除和对照的土壤温度敏感性(Q10)分别为3.84和4.09。凋落物对土壤呼吸速率的年均贡献率为14.93%,且存在明显季节动态。可见,地表凋落物是亚高山森林土壤呼吸的重要组成部分。     

耕作方式对绿洲灌区农田土壤有机碳及其分布的影响

依托自2005年开始的田间定位试验,分析了传统平作(CT)、垄作沟灌(FRB)、固定道垄作(PRB)和固定道平作(ZT)4种耕作方式下绿洲灌区农田0～90 cm土层中土壤总有机碳(TOC)、颗粒态有机碳(POC)含量和微生物生物量碳(SMBC)及其分布特征.结果表明: 4种耕作方式下土壤TOC、POC和SMBC在土壤剖面中的垂直分布特征相似,有机碳含量随着土层深度的增加而递减,且处理之间差异逐渐减小.PRB可显著提高TOC、POC含量和SMBC,不同耕作方式下各土层有机碳含量表现为PRB>ZT>FRB>CT.与CT相比,0～10 cm土层中PRB、ZT和FRB处理TOC含量分别增加11.1%～24.8%、9.1%～18.7%和7.8%～8.2%,POC含量分别增加24.1%～26.5%、17.3%～18.7%和-8.2%～10.8%,SMBC分别增加20.5%～28.3%、10.4%～15.2%和3.5%～3.7%.TOC对POC具有明显促进作用.PRB能显著增加土壤POC分配比例,增加有机碳积累.     

高山森林溪流冬季不同时期凋落物分解中水溶性氮和磷的动态特征

为了解高山森林溪流凋落物冬季分解过程中水溶性氮和磷的变化过程,采用凋落叶分解袋法,以川西高山森林典型乔木(四川红杉、方枝柏)和灌木(高山杜鹃、康定柳)凋落叶为研究对象,研究冬季不同时期(冻结初期、冻结期、融化期)溪流、河流、河岸带以及林下凋落叶水溶性氮和磷的动态特征.结果表明:经过一个冬季的分解,4种凋落物在不同生境下各时期的水溶性氮含量无显著变化.水溶性磷含量除林下外在其他生境均显著降低,表现出河流＜溪流＜河岸带＜林下的规律.高山森林凋落叶分解过程中水溶性磷含量与平均温度、正积温、负积温和流速呈显著负相关,水溶性氮含量与正积温呈显著正相关,物种显著影响凋落物分解过程中水溶性氮和磷的含量.高山森林凋落物冬季分解过程中水溶性磷更易随河流和溪流等水体的流动而流失,而水溶性氮受冬季水环境的影响相对较小.     

川西亚高山三种优势树种不同根序碳氮磷化学计量特征

采用Pregitzer的方法对细根进行分级,测定川西亚高山红桦、岷江冷杉和粗枝云杉3种优势树种1~5级细根(直径<2 mm)碳(C)、氮(N)和磷(P)浓度,并计算它们之间的化学计量比.结果表明:3种优势树种的细根的C浓度、C/N和C/P随根序的升高而升高,N和P浓度随根序的升高而降低,而N/P在不同根序间变化不显著.细根C、N和P浓度及其化学计量比在3个物种之间差异显著,且这种差异随细根根序的不同而变化.3种树种的细根C、N、P浓度及其化学计量比之间存在显著相关关系.     

Effects of forest gap on hemicellulose dynamics during foliar litter decomposition in an subalpine forest

 亚高山森林林窗可能通过改变冬季雪被格局和生长季水热环境影响林窗内凋落物中半纤维素的分解动态, 但目前对此还缺乏研究。采用凋落物分解袋法, 以亚高山森林5种典型物种岷江冷杉(Abies faxoniana)、红桦(Betula albosinensis)、四川红杉(Larix mastersiana)、方枝柏(Sabina saltuaria)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)凋落物为研究对象, 研究雪被形成期、雪被覆盖期、雪被融化期和生长季节从林窗中心、林冠林窗、扩展林窗到郁闭林下物种凋落物的半纤维素变化特征。经历一年分解后, 5种凋落物的半纤维素均呈现净累积现象。针、阔叶凋落物半纤维素分别在雪被覆盖期和融化期表现出相对较高的损失率。在雪被覆盖期和融化期, 凋落物半纤维素在林窗中心和林冠林窗具有相对较高的损失率; 而在生长季节, 林窗中心呈现相对较低的凋落物半纤维素累积率。统计分析结果表明凋落物分解过程中半纤维素损失率与环境因子和凋落物质量因子均显著相关。这些结果表明亚高山森林林窗对凋落物分解过程中半纤维素损失率具有显著影响, 分别促进了半纤维素在冬季的损失以及抑制了半纤维素在生长季节的累积, 意味着亚高山森林林窗的形成有利于凋落物半纤维素的降解。     

Changes in log quality at different decay stages in an alpine forest

倒木是高寒森林生态系统重要的碳(C)库和养分库,其不同分解阶段的质量变化,是认识倒木分解过程中C和养分释放的重要基础。以一个分解序列的岷江冷杉(Abies faxoniana)倒木为研究对象,研究了心材、边材和树皮在5个分解阶段的C:N:P化学计量特征,以及木质素和纤维素含量动态。结果显示:I至III分解阶段,随着分解程度加深,树皮C含量升高,而心材和边材C含量降低,从IV分解阶段开始倒木各组分C含量均开始显著降低。除III分解阶段的心材外,倒木各组分N含量总体表现为随着分解程度加深而增加的趋势,除边材N含量在V分解阶段时显著升高外,其余组分均未达到显著性水平。心材和树皮P含量表现为先降后升的变化趋势,最小值分别出现在III和II分解阶段;边材P含量表现为随着分解程度加深而增加。在同一分解阶段,树皮相对于边材和心材均具有最低的C:N:P化学计量比,易分解比例Fm也表明树皮更易于分解。边材在I和II分解阶段的C:N:P化学计量比最高,心材在III到V分解阶段C:N:P化学计量比最高。心材C:P、树皮和边材的C:N和C:P临界值与N和P的初始值成反比。纤维素含量随着倒木分解而降低,不同分解阶段的纤维素含量表现为:心材>边材>树皮;但木质素含量随着分解程度加深而增加,表现为:树皮>边材>心材;倒木3个组分纤维素含量下降均快于木质素,此外,IV和V分解阶段的树皮木质素与纤维素比值显著增高,且一直处于较高水平。统计分析结果表明:倒木N含量显著影响不同分解阶段木质素和纤维素分解。由生态化学计量学理论推测:树皮分解前期易受N限制,整个分解阶段均易受P限制,心材和边材在整个分解阶段均易受N和P限制。     

马尾松人工林林窗内凋落叶微生物生物量碳和氮的动态变化

目前,人工林普遍存在土壤退化、生物多样性降低等生态问题.人工抚育间伐,营造混交林是人们经营和管理人工林的主要方式之一.为了了解这种经营方式对人工林生态系统中养分循环的影响,本文研究了位于长江上游低山丘陵区的42年生马尾松人工林7种林窗(G₁: 100 m²、G₂: 225 m²、G₃: 400 m²、G₄: 625 m²、G₅: 900 m²、G₆: 1225 m²、G₇: 1600 m²)中马尾松和红椿凋落叶分解过程中微生物生物量碳和氮的动态变化.结果表明: 中小型林窗(G₁～G₅)有利于凋落叶分解过程中微生物生物量碳(MBC)和生物量氮(MBN)的增加.马尾松凋落叶中的MBC和MBN以及红椿凋落叶中的MBN,在分解期(360 d)内呈现出先增加后降低的变化,在180 d时三者达到最大值,其最高含量分别达到9.87、0.22和0.80 g·kg^-1.而红椿凋落叶中的MBC在分解90 d时即达到最大值44.40 g·kg^-1.红椿凋落叶中的MBC和MBN显著高于马尾松凋落叶.凋落叶中的微生物生物量碳和氮与日均温和凋落物的含水率显著相关,与凋落物的特性也密切相关.这说明对人工林进行抚育间伐时可将林窗控制在100～900 m²的范围内,有利于凋落叶分解过程中微生物生物量碳和氮的增加,加快凋落叶的分解,提高人工林林地的土壤肥力.     

季节性冻融对岷江冷杉和白桦凋落物酶活性的影响

为了了解季节性冻融对亚高山森林生态系统过程的影响,2006年10月—2007年10月,采用凋落物分解袋法,研究了冻融和非冻融处理下岷江冷杉和白桦凋落物的酶活性动态.结果表明：凋落物的酶活性均具有明显的月变化,但活性高峰与酶类有关;季节性冻融显著影响了冷杉和白桦凋落物分解过程中的转化酶、纤维素酶、脲酶和脱氢酶活性(P＜0.05).冻融处理使冷杉凋落物分解过程中的转化酶、纤维素酶和脲酶活性在生长季节内分别增加了66.1%、14.8%和76.3%,但脱氢酶活性降低了18.4%;冻融处理使白桦凋落物分解过程中的转化酶活性增加了39.4%,但脲酶、纤维素酶和脱氢酶活性分别降低了18.2%、28.7%和15.6%.冻融处理对两种凋落物的过氧化物酶和多酚氧化酶活性影响不显著.说明季节性冻融对亚高山森林凋落物分解过程具有不同程度的影响,其影响程度与凋落物种类和分解阶段有关.