不同龄级速生杨人工林土壤微生物数量与养分动态变化

通过稀释平板法和常规化学分析法, 对伊犁河谷地区3种龄级(5年、10年、15年)的速生杨欧美黑杨(Populus × euramericana)人工林的土壤微生物数量、组成和土壤养分变化进行了研究。结果表明, 3种不同林龄林地土壤微生物集中分布在10-40 cm土层, 数量和种类组成随季节变化有明显差异。随着林龄的增长, 土壤微生物总数、细菌数量减少, 真菌和放线菌数量在10年生人工林最高, 这一规律随季节变化。三大类土壤微生物的组成比例相对稳定, 不随季节变化而变化。土壤有机碳、氮含量主要集中在0-20 cm土层, 随土壤深度的增加逐渐减少, 其含量及分布受季节和土壤深度不同程度的影响。土壤有机碳含量随林龄的增长而逐渐增高, 有机氮则先减后增。相关分析表明, 土壤微生物总数与土壤有机碳呈负相关, 真菌数量与土壤有机氮呈正相关。3种林地土壤有机C/N比与土壤细菌数量/真菌数量比例一致, 说明速生杨人工林在一定生长年龄内能提高土壤的固碳能力, 改善土壤肥力。     

保护区周边居民薪柴采集对乔木分布的影响——以四川王朗大熊猫自然保护区为例

保护区内周边地区的自然村庄中人们的日常生活对于村庄附近的森林群落结构有着重要的影响。通过分析乔木蓄积量和“乔木-灌木”复合系统中乔木的相对密度随着距离村落中心远近变化的函数关系,揭示当地居民薪柴采集活动对于乔木分布影响的规律。首先对于四川省平武县木座乡、木皮乡和白马乡里10个村庄进行随机入户农村家庭经济调查,掌握基本经济条件;然后对于调查结果进行聚类分析,选定小河、厄里和详述加3个典型村庄作为研究对象。按照距村落中心距离远近作梯度样带调查,计算出各个样带中的木材蓄积量和“乔木一灌木”复合系统中乔木的相对密度,利用数理统计方法进行模型拟合。拟合结果显示：（1）贫富差距对于乔木分布规律没有明显的影响,3个村落的数据分析结果类似。说明这3个村落的贫富差距还没有足以影响村落周围乔木分布。（2）木材蓄积量和“乔木．灌木”复合系统中乔木的相对密度与距村落中心位置距离的函数关系分别符合Logistic模型和Growth模型。在距离小于第1域值（3,4km）的时候,因变量随着自变量——距离的增加而缓慢增加。这说明这一区域内乔木分布受到薪柴采集活动影响很大,虽然也有所增加但是趋势不明显。当距离在第1域值（3～4km）至第2域值（7—8km）的时候,曲线切线斜率突然增大。这说明薪柴采集活动频率和强度迅速增加,因而导致乔木的蓄积量和密度都快速恢复。当距离继续增大的时候,因变量增长速率又逐渐回落,乔木分布也已经与原始林中的状态相似。     

两种杂交杨品系光合系统Ⅱ叶绿素荧光特征

比较研究伊犁地区两种典型杨树苗大叶杨（大叶钻天杨P.balsanifera Linn（Da））和伊犁杨5号（P.euramerieana cv（I-467））对太阳辐射光能的利用和耗散特性。光照条件下光合系统Ⅱ反应中心（PSⅡ）的最大光化学效率（Fv′/Fm′）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）和光合功能的相对限制（L（PDF））的分析表明,高的光合有效辐射强度（PAR）会导致光合作用的光抑制,但并不造成PSⅡ反应中心的不可逆破坏。淬灭分析表明,Da的光化学淬灭系数（qP）大于I-467,非光化学淬灭（NPQ）则相反（p〈0.05）。Da的NPQ显著小于I-467的,意味着I-467将PSⅡ反应中心吸收的过剩光能以热耗散等非光化学过程消耗的能力大于Da,因而相应降低了用于qP的份额。两种杨树的NPQ日变化趋势很相似;Fv′/Fm′和ΦPSⅡ的日变化趋势相似。Da的PSⅡ天线色素吸收光能中分配于光化学反应平均的相对份额（P）高于I-467,在较低的PAR环境中Da比I-467能更好的利用光能;Da用于天线热能耗散的相对份额（D）则小于I-467,两者具有极显著差异（p〈0.01）。Da的ΦPSⅡ比I-467大,是因为PSⅡ天线色素吸收的光能中分配于P或光化学淬灭的比例较大,而分配于D或非光化学过程的比例较小的缘故,反应中心的ΦPSⅡ也较Da小。在有效的利用光能方面,Da比I-467更适宜在新疆伊犁地区大面积推广栽植。     

氮添加对苏北沿海杨树人工林土壤活性有机碳库的影响

大气氮沉降成为目前全球性的环境问题之一,氮的沉降可能显著影响森林土壤碳循环过程。从2012年5月起,对东台林场3种林龄(5、9、15年生)黑杨派无性系I-35杨(Populus deltoides CL‘35’)人工林进行野外模拟氮沉降试验,探讨氮沉降对不同林龄杨树人工林土壤活性有机碳的影响。经过1年施氮试验后,5和9年生杨树人工林的土壤微生物生物量碳随着氮沉降水平的增加呈现出先增加后减少的趋势;而15年生林分在不同氮处理下,土壤微生物生物量碳均有所增加;3种林龄在不同氮处理下土壤可溶性有机碳含量随着氮浓度的增加而增加。土壤微生物生物量碳与可溶性有机碳之间以及这二者与土壤全氮、微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮、硝态氮之间存在显著相关。试验表明,氮沉降可能增加土壤活性有机碳含量,从而影响杨树人工林土壤碳动态。     

不同林龄杨树人工林碳储量研究

基于盐城市东台林场杨树人工林的生物量调查和土壤碳测定, 探讨了不同发育阶段杨树人工林碳储量的时空变化规律。结果表明, 随林龄的增加, 杨树人工林生态系统碳储量增加, 群落总碳储量的空间分布序列是: 土壤层(130.87 t⋅hm− 2)>乔木层(56.32 t⋅hm− 2)>枯落物层(1.2 t⋅hm− 2)>林下植被层(0.37 t⋅hm− 2); 乔木层碳储量和林木各器官碳储量均随林龄的增加而总体呈上升趋势; 林下植被层和枯枝落叶层碳储量呈先上升后下降的趋势; 土壤层碳储量先增加后下降, 但其占杨树人工林总碳储量的比例逐渐降低。研究认为杨树人工林固碳潜力巨大, 且不同发育阶段的杨树人工林碳储量差异主要是由乔木层碳储量差异引起的。     

滨海盐生植物叶片δ13C与主要养分元素化学计量的关系

高盐环境与土壤贫瘠成为限制滨海湿地植被生长的主要因素,盐分稀释(salt-dilution)与盐分抵御(salt-exclusion)为盐生植物普遍的两种适生策略,这些策略影响植物水分与养分利用效率的权衡过程。以江苏盐城滨海湿地常见稀盐盐生植物、拒盐盐生植物为研究对象,通过探讨滨海湿地不同盐生植物叶片δ~(13)C(水分利用效率的直接反映参数),与主要养分元素(N、P、K)及化学计量特征的关系,以揭示不同盐生植物养分利用策略及养分利用效率与水分利用效率之间的权衡关系。研究结果表明:滨海湿地盐生植物叶片N/P为15.3,较全球陆生植物平均值低,表现出N、P共同限制特征。两种盐生植物叶片δ~(13)C与N、P含量显著正相关,表明盐生植物采取N、P光合相关型策略适应不良环境。拒盐盐生植物叶片δ~(13)C与K~+正相关,采取K~+渗透调节相关型策略,以减小细胞渗透势、增加水分吸收,减轻植物体内盐分毒害。两种不同耐盐型植物δ~(13)C与C/N成反比,表明植物采取扩大水分利用效率以代偿减小的N利用率策略。稀盐盐生植物δ~(13)C与C/P成反比,且叶片P含量较高,表明植物可以提高P利用率以增大低水分利用率环境下的C合成和生物量。研究可为滨海湿地生态系统恢复与重建提供理论依据。     

平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的火行为Ⅰ.蔓延速率影响因子与预测模型

以东北林业大学帽儿山实验林场蒙古栎次生林下的蒙古栎凋落叶片为材料,根据研究地区同类可燃物的野外条件,在实验室内构建了不同载量、高度和含水率的可燃物床层,进行100次平地无风条件下的点烧试验.结果表明：平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率不超过0.5 m·min^-1;可燃物含水率、床层载量和高度对蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率具有显著影响;含水率对林火蔓延速率的影响与可燃物床层高度、载量等无显著关系,而可燃物床层高度对林火蔓延速率的影响与可燃物床层载量有关.可燃物床层压缩比对蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率影响不大.以可燃物含水率、床层载量和高度为预测因子的林火蔓延速率预测模型能解释83%的林火蔓延速率变差,模型的平均绝对误差为0.04 m·min^-1,平均相对误差不超过17%.     

两种杂交杨叶绿素荧光特性及光能利用

比较研究了伊犁地区两种杂交杨伊犁杨1号(Populus deltaids‘cv-64’ (P64))和伊犁杨小叶杨(P. simonii canaden×P. russkii-9(Jia))对太阳辐射光能的利用和耗散特性。两种杂交杨光合速率(P_n)的日变化均呈现双峰型, 高光量子通量密度(PFD)阶段P_n达到20.1%的差距; 实际最大光化学猝灭ΦPSII日变化均呈“U”型, 于16:30时, P64的ΦPSII达到最低值, 而Jia的值于14:30时达到最低(Jia>P64); 光合系统的闭合程度(L)在14:30时均出现一个短暂回落, 全天平均闭合程度无显著差异(p>0.05)。非光化学猝灭系数(NPQ)在16:30同时达到最大值(Jia>P64), 两者NPQ全天相差31.7%。叶片转化吸收太阳能热能耗散(E.D)和光化学反应转化的光能量(E.P)进行估算表明: 在PFD较低的环境条件下, 两种杂交杨将吸收的光能50%以上用于光化学猝灭; 在PFD较高的环境条件下, P64的E.P值比例大于Jia, 两者全天的E.P值没有太大的差异, P64的E.D值显著大于Jia的E.D值(p>0.01), 而P64的E.D值占全天转化能量的比例小于Jia。P64和Jia的E.P达到最大的估算值时, 其E.D也达到了最大。分析结果表明: 两种杂交杨对高光能形成不同的适应机制, P64利用更多的太阳能进行光化学猝灭反应, 而Jia利用更多的太阳能进行非光化学猝灭反应, 减缓强太阳辐射伤害; 两种杂交杨用于光化学能量分配的比例P64大于Jia, 而P_n值在强辐射阶段和全天平均值、累积值均出现Jia>P64。结果证明, 仅通过杂交杨本身叶绿体对光的荧光特性反应计算接收到的光能中有多少能量被利用与实际植物光合速率的转化的干物质存在一定的差异, 两种杂交杨光化学实际固定碳和转化光能的多少的内在关系需进一步的研究。     

苏北不同林龄杨树林土壤活性碳的季节变化

土壤活性有机碳是全球碳循环中的最为活跃的重要组成部分。为阐明苏北沿海杨树人工林土壤活性有机碳季节变化特征及其主要影响因子,选择不同林龄(4、8、12、15、20a)的杨树人工林,研究了0～10、10～25和25～40cm土层水溶性有机碳、微生物生物量碳及土壤温度、湿度等生态因子的季节动态变化。结果表明:不同林龄的杨树林土壤水溶性有机碳和土壤微生物生物量碳总体上表现为春夏季节大于秋冬季节,且均以0～10cm土层变化差异最显著;土壤水溶性有机碳最大值出现在春季,最小值在秋季;土壤微生物生物量碳最大值在夏季,最小值在秋季或冬季。相关关系分析表明,土壤水溶性有机碳含量和微生物生物量碳之间具有显著的相关关系,2种活性碳与土壤温湿度的相关关系不显著。研究表明,土壤活性碳的季节变化不仅受到温湿度季节变化的影响,还受到土壤理化性质、地被特征及其季节变化等因素的综合影响。     

4种杂交杨对土壤水分变化的生态学响应

以田间持水量的100% (T1, 对照)、70% (T2)、50% (T3)和30% (T4)为4个水分处理梯度, 比较研究了4种不同品系的杂交杨(Populus)——15-29 (P. trichocarpa × P. deltoids)、DN-2 (P. deltoids × P. nigra)、DN-14274 (P. deltoids × P. nigra)和R-270 (P. deltoids × P. nigra)在不同水分处理和不同处理阶段对水分亏缺的反应。结果表明, 4种杂交杨品系对水分亏缺较敏感, 都通过关闭气孔、降低叶面积以有效地调节水分的散失, 降低光合速率、蒸腾、水势, 增加水分利用效率, 改变生物量的分配等一系列生理适应机制以及形态策略, 来应对不同程度的水分亏缺, 只是不同品系的适应程度不同。在生物量分配上, R-270主要降低叶干重, 而其它3个品系的叶、茎和根干重全部降低; 随着水分亏缺的加重, 15-29和R-270的根冠比增加, 根部获得更多的同化物分配, 从而有利于水分的吸收, 增加其抗旱性。DN-2的碳同位素组成δ¹³与水分利用效率呈显著正相关(r= 0.631, p<0.01)。而R-270的δ¹³与水分利用效率呈负相关, 但不显著, 只有在处理T4下呈显著负相关(r= -0.732, p<0.01), 表明土壤水分影响了碳同位素的分馏, 不同品系相反的结果表明同位素分馏的遗传变异。与T3和T4相比, T1和T2处理的苗木具有较高的生物量、叶面积、光合速率、蒸腾、水势以及气孔导度, 说明4个杂交杨品系在充足或适当的灌溉条件下具有较高的生产力。在T3和T4处理下, 4个品系表现出不同的生存策略, 但生产力均较低, 因此在干旱胁迫下很难形成高生产力。与DN-2和DN-14274相比, 15-29和R-270对水分胁迫表现出更强的适应性反应, 具有较强的抗旱性, 可用作防护林品种。