林分密度对思茅松人工林根系生物量空间分布的影响

以云南省普洱市思茅松人工林中14a龄林为研究对象,对5种造林密度(1m×1m、1.5m×1.5m、2m×1m、2m×2m、2m×3m)的思茅松人工林的林分特征及其根系生物量空间分布进行调查分析,以明确林分密度对思茅松人工林细根生物量空间分布的影响,为思茅松人工林经营管理提供理论依据。结果表明:(1)树高和胸径随着林分密度的减少呈增大趋势,而生物量呈减少趋势。(2)14a思茅松人工林的细根生物量随林分密度的增大而减少,单株细根生物量随林分密度的减小而增大,但粗根与死根生物量在5个林分密度之间无显著差异。(3)细根生物量主要分布在土壤上层,其中40.21%~54.73%的细根集中在0~10cm土壤深度,不同林分密度的细根生物量随土层深度的增加而减少的趋势较为明显,随着林分密度的减小,土壤上层的细根生物量比例呈先增加后减少的趋势。(4)林分密度和土壤深度对细根生物量有显著影响,而且乔木个体大小差异与细根生物量具有极显著的负相关关系,而单株细根生物量与林分密度、乔木个体大小差异、地下生物量及胸高断面积之间呈显著或极显著的负相关关系,而与树高和胸径之间呈显著正相关关系。     

模拟N沉降下三种林分土壤营养动态分析

通过模拟N沉降实验,设置对照(CK,0 g N m~(-2)a~(-1));低氮(LN,5 g N m~(-2)a~(-1));中氮(MN,10 g N m~(-2)a~(-1));高氮(HN,15 g N m~(-2)a~(-1))4种N处理,以NH_4NO_3为外源N来研究福建省三明格氏栲自然保护区内板栗人工林、观光木人工林及米槠天然林0—10 cm土层养分变化动态。结果表明:N沉降会使板栗人工林土壤显著酸化,P含量降低,在一些时间段内,中高水平的N沉降会显著降低有机C、全N和速效N含量,中或低水平N沉降会显著降低土壤全P和速效P含量,而从第6个月起只有LN处理会显著降低土壤K含量。N沉降总体上会不同程度地提高观光木人工林土壤p H值、有机C、全N和速效N含量,有时影响会达显著或极显著水平;比较而言,LN和HN处理更会造成土壤全P的富集,而MN处理对速效P的影响更显著;LN和HN处理也会显著增加K含量,且以LN处理的效果更稳定。总体上N沉降量越大米槠天然林土壤酸化越显著;N沉降会使其有机C和速效P量显著波动;实验期间,HN处理会显著降低土壤全N和速效N量,而LN与MN处理则会使速效N和K含量增加;在4种处理下全P含量会呈相同趋势波动,差异不显著。     

黄土丘陵沟壑区森林生态系统生态化学计量特征

为了阐明黄土丘陵沟壑区森林生态系统植物与土壤之间的养分循环关系,明确叶片与乔木层整体生态化学计量特征差异性,采用野外调查与室内分析相结合的方法对研究区内主要森林生态系统不同乔木器官和土壤C、N、P含量进行了测定,分析了叶片、乔木层和土壤化学计量特征及之间的关系。结果表明:研究区内森林生态系统乔木层平均C、N、P含量均显著低于叶片水平,表层土壤(0—10 cm)C、N含量以及C∶P、N∶P值均显著高于土壤(0—100 cm)平均值;叶片与乔木层及二者与土壤间的生态化学计量特征关系不同;乔木层平均C含量与降水呈显著正相关,乔木层平均P含量仅与海拔呈显著正相关,影响本地区植物生长状态的主要因素是降水。土壤平均C、N含量仅受土壤容重的影响,土壤平均P含量主要受土壤容重、温度和降水的影响。研究结果可以为黄土丘陵沟壑区人工林的建设和管理提供理论依据。     

增加降水对干旱河谷区云南松人工林土壤呼吸的影响

2013年5月至2014年6月,对干旱河谷区云南松(Pinus yunnanensis)人工林进行增加降水试验,试验设置对照(CK,0 mm m~(-2)a~(-1))、增水10%(A1,80 mm m~(-2)a~(-1))、增水20%(A2,160 mm m~(-2)a~(-1))和增水30%(A3,240 mm m~(-2)a~(-1))4个处理水平。采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统测定每月土壤呼吸速率。结果表明,4个处理云南松人工林土壤呼吸速率均呈明显的季节变化,7月最高,2月最低。与CK相比,A1年均土壤呼吸速率无显著性差异(P0.05),A2显著增加了12.88%(P0.05),而A3明显减少了17.71%(P0.05)。3个增水处理均提高了土壤呼吸的温度敏感性,减弱了土壤呼吸与土壤湿度的关系。与土壤温度相比,土壤湿度对土壤呼吸的影响相对较小。增水增加了湿季土壤微生物碳、氮含量,干季对微生物碳含量无影响,但明显降低了微生物氮含量。这说明,降水增加对干旱河谷区云南松人工林土壤呼吸的影响是不尽相同的,适当的增水会促进土壤呼吸,而过量的增水会抑制土壤呼吸。     

基于长时间序列Landsat影像的南方人工林干扰与恢复制图分析

基于1986年到2011年的Landsat影像,以南方人工林分布区域广东省佛冈县为例,运用Landsat生态系统自适应处理系统(LEDAPS)预处理生成标准的地面反射率数据构建Landsat时间序列堆栈(LTSS)用于Land Trendr算法监测人工林森林干扰与恢复的长时间序列变化,分析了连续24a森林干扰的年份变化、干扰量以及干扰持续的时间,验证了算法识别干扰的精度,并探讨了人工林干扰的驱动力。结果表明佛冈县的森林干扰较为剧烈,一般都在1000 hm~2。而1987、2002、2004、2005、2006、2007和2009年的干扰面积均超过2000 hm~2,其中1987、2007年两年的干扰面积达到6000 hm~2以上。相比森林干扰的变化,佛冈县的森林恢复面积随时间的变化相对平稳。通过对佛冈县森林干扰和恢复面积的趋势分析,发现20世纪80年代末到90年代森林干扰和恢复的面积基本少于2000年以后的变化面积,变化趋势比2000年以后的显得平缓;从2000年开始,森林干扰面积逐渐上升,总体面积变化趋势高于森林的恢复,但森林的恢复面积仍有所提升。其中,佛冈县的森林干扰持续1a时间的面积比例约38%,持续2a时间约28%,持续3a时间约25%,持续4a时间约7%,主要为短期急剧的干扰事件。另外,持续时间为4a以上的森林干扰和恢复的面积在佛冈县不超过100hm~2。2000年之前持续干扰和急剧干扰面积相当,变化比较平缓;到2000年之后,急剧干扰的面积远大于持续干扰,最高约达2800 hm~2,但两者都呈现波动上升的变化趋势。在选取的两个4km~2的样方中,基于影像光谱识别以及通过比对干扰资料的可视化验证方法表明算法结果与真实地表的解译信息较吻合,误差约为0.1km~2。利用长时间序列遥感影像进行森林干扰的自动化监测十分必要,导出的定性、定位与定量信息,一方面为可持续的森林经营奠定基础,另一方面为评价森林生产力与森林碳储量提供有效的数据支撑。     

人工调控措施下马尾松凋落叶化学质量变化及与分解速率的关系

马尾松凋落叶分解缓慢,促进其凋落物分解,提高养分归还速度,维持地力稳定,已成为马尾松人工林可持续经营中的关键问题。基于此,采用正交试验L_9(3~4)设计,选择菌剂、表面活性剂、不同碳氮营养液和有机肥料4种人工调控因素,在马尾松林下开展凋落叶分解调控试验,以掌握不同调控组合对凋落叶分解速率和化学质量的影响及作用效果等。结果表明:有机肥料和菌剂显著影响马尾松凋落叶分解速率,腐解剂2和鸡粪联合作用更利于分解。马尾松凋落叶在林下自然分解过程中,化学质量参数向着利于分解的方向变化,N、P以积累为主,C/N、C/P、L/N和L/P呈降低态势,人为调控措施加速了这一变化进程;不同调控措施对凋落叶化学质量参数的影响不尽相同,添加有机肥料有利于剩余凋落叶N、P含量升高,C/N、C/P、L/N和L/P的降低;菌剂腐解剂2有利于L/P、C/P的降低;表面活性剂OP-10有利于凋落叶L/N的降低。人工调控下,调控因素可通过改变凋落物化学质量影响其分解速率,N含量和C/N是影响马尾松凋落叶分解速率的主要因素;而P浓度、L/N、C/P、L/P对分解速率的影响不规律或不显著。     

黄土高原西部3个降水量梯度近成熟油松人工林碳库特征

森林在陆地生态系统吸收碳素方面起着主要作用,了解其固碳特征对研究地区之间的碳循环至关重要。油松人工林是黄土高原地区一种典型的退耕还林树种,研究其固碳特征有利于综合分析评价油松人工林的生态效益。为了研究黄土高原西部地区油松人工林碳储量及碳密度空间分布特征因降水量不同引起的差异,以黄土高原西部地区3个典型栽培区域的近成熟油松人工林为对象,研究了群落内各组成部分的生物量和碳库特征。乔木层生物量的估算采用以胸径和树高为基础变量的生物量方程,灌木、草本、凋落物采用样方收获法,土壤碳库依据土壤剖面(1 m)和土钻取样相结合的方法测算。结果表明:在兰州官蘑滩地区(372 mm)、太子山(519 mm)和小陇山(632 mm)3个不同降水量区域,油松人工林生物量碳密度分别为(49.08±2.86)t/hm~2、(73.90±9.36)t/hm~2和(82.55±7.36)t/hm~2。小陇山地区的生态系统总碳密度和生物量碳密度与兰州地区存在显著性差异。在3个不同降水量区域,土壤有机碳密度仅在表层土壤(0—10 cm)差异达到显著水平(P0.05),而土壤总碳密度间差异未达到显著水平(P0.05)。黄土高原半干旱区近成熟油松人工林的生物量碳密度与年均降水量间呈现出显著正相关关系。在半干旱地区,降水量可能成为影响油松人工林生产力和碳固存的关键因素。     

数字PCR技术及应用研究进展

数字PCR是继实时定量PCR之后新兴发展起来的一种绝对定量分析技术。通过将单个DNA分子转移入独立的反应室,PCR扩增反应后,对荧光信号进行检测分析,实现单分子的绝对定量。数字PCR技术摆脱了对标准曲线的依赖,具有更高灵敏度和准确度,在基因突变检测、拷贝数变异检测、微生物检测、转基因食品检测以及下一代测序等方面均得到广泛应用。本文介绍数字PCR技术的定量方法,并评述该技术在主要应用领域的研究进展。     

Change of growth characters and carbon stocks in plantations of Pinus sylvestris var. mongolica in Saihanba,Hebei, China

Aims Pinus sylvestris var. mongolica is one of the main afforestation tree species in North China. It is important to study the characters of growth and carbon (C) sequestration, which can provide scientific basis for the sustainable management. Therefore, our study aims at quantifying the growth characters and C sequestration in these middle-aged plantations, and to investigate the effect of diameter at breast height (DBH) on those dynamics. Methods We selected a middle-aged P. sylvestris var. mongolica plantation as our permanent experimental plot, which is located in Saihanba, Hebei Province, China. DBH and height of all stands in this plot were measured in 2006 and 2016. Based on the anatomical trees and allometric equation, we calculated C density and sequestration from 2006 to 2016. We also analyzed C sequestration in different DBH groups in the study area. Important findings Our results showed that the carbon sink of those middle-age (age between 28 and 38 years old) plantation would be enhanced in future, and there were differences in characters of growth and C sequestration among DBH groups. The decadal increment rate of DBH and height were 4.19% and 1.97%, and the increment rate was the lowest in the 0-10 cm DBH class. The mortality rate of the plantation was 8.39%, with 7.82% mortality occurred in 0-10 cm tree size class. The forest stands biomass carbon stocks in 2006 and 2016 were 59.04 and 109.64 t?hm^-2, respectively, and almost 87.1% of the carbon stocks were in the middle DBH-class, even though the number of trees only accounted for nearly 59.2%. The small class’s number of trees accounted for 39.1%, while the carbon stocks accounted for 8.3%. Our results also demonstrate that forests in Saihanba would continue to act as a carbon sink in the coming years. The variations among DBH groups highlights that the diameter class should be taken into consideration while assess the ecological efficiency and carbon sequestration capacity in a certain area.     

林窗大小对马尾松林下3种更新草本植物N、P化学计量研究

林窗大小与植物计量化学的耦合关系是林分管理的基础,马尾松人工林相关研究尚欠缺。本文以宜宾高县来复镇41 a生马尾松（Pinus massoniana）人工林为研究对象,设置8个梯度不同大小林窗（CK：0 m²、G1：100 m²、G2：225 m²、G3：400 m²、G4：625 m²、G5：900 m²、G6：1 225 m²、G7：1 600 m²）,通过调查,选取自然更新优势草本铁芒萁（Dicranopteris dichotoma）、芒（Miscanthus sinensis）和皱叶狗尾草（Setaria plicata）进行叶片N,P生态化学计量特征探究。结果发现：研究区优势草本叶片平均N含量为15.25 mg·g^-1,P含量为1.19 mg·g^-1,更新植物受限元素主要为N元素;随林窗面积增大,林内光照强度、温度和湿度均显著增加,优势草本叶片N、P含量受林窗大小显著影响,各物种P含量随林窗面积增大呈降低趋势;不同物种N含量随林窗大小改变的变化规律不同,芒萁N含量随林窗面积增大而显著下降,芒和皱叶狗尾草随林窗面积增大N含量显著增加;在叶片N、P化学计量水平上,芒萁的最适林窗面积为100~225 m²,芒和皱叶狗尾草最适林窗面积为1 225~1 600 m²。上述结果说明通过调整林窗来进行近自然改造和森林抚育等措施,能够促进人工林内养分循环,有利于提高马尾松人工林生态系统生产力。