六盘山四种森林生态系统的碳氮储量、组成及分布特征

碳和氮是森林生态系统的重要组成元素,其含量有很大时空差异,并和立地及森林特征关系很大,需做大量的积累性调查才能得到其变化规律,尤其是加强在过去较少研究的西北地区的调查。在宁夏六盘山区选择华北落叶松(Larix principisrupprechtii)人工林、华山松(Pinus armandii)次生林、桦木(Betula platyphylla)次生林和野李子(Prunus salicina)灌丛4种典型森林,测定了乔木层(分不同器官)、灌木层、草本层、枯落物层、根系层(0—100 cm土壤)的碳、氮含量,分析了生态系统的碳、氮储量及成分组成和层次分布特征。结果表明,碳含量在不同乔木树种及其不同器官之间的差异不明显;但氮含量存在显著的树种差别和器官差异,以树叶的最高、树干的最低。灌木层和草本层的碳氮含量均表现为地上部分地下部分。各森林样地的乔木层、灌木层、草本层的碳含量依次降低,但氮含量依次增高;枯落物层的碳含量低于各植被层,但氮含量高于各植被层;根系层土壤的碳、氮含量则随土层增深而递减。包括活植被层、枯落物层和根系层土壤在内的华北落叶松人工林、华山松次生林、桦木次生林、野李子灌丛的生态系统碳储量依次为364.56、450.98、640.02、196.55 t/hm2,氮储量依次为27.86、36.19、47.02、15.99 t/hm2。所有4种森林生态系统的根系层土壤的碳氮储量均占整个生态系统总储量的绝大部分,其比例对碳储量为84.69%—93.92%,氮储量为98.09%—98.64%。从乔木层、灌木层、草本层、枯落物层到根系层(土壤),呈现出C/N比依次减小的趋势;根系层土壤和整个生态系统的C/N比分别为华北落叶松林的11.84和13.12、华山松林的10.76和12.56、桦木林的12.48和13.52、野李子灌丛的11.70和12.29。     

黔中山地喀斯特森林的水文学过程和养分动态

 采用不同林分类型固定样地的定位研究方法,研究了黔中山地喀斯特森林对降水量的分配和随降水流动的主要离子的影响。结果表明,林内外 年降水量的变化趋势为：空旷地 ＞林隙＞乔木层＞灌草层＞地表和壤中流量＞树干径流量。年降水在林内不同层次分配量的变化趋势为：林地 蒸发等量＞灌草层降水截留总量＞林冠层降水截留总量。相关水量的月动态趋势以夏季较高,冬季较低。森林最大持水量的变化趋势为土壤层 ＞植被层。植被层最大持水量的变化趋势为乔木层＞枯落物层＞灌木层＞草本层。喀斯特原生林植被层地上部分最大持水量为28.20 mm,是喀 斯特次生林的194.48%。喀斯特原生林土壤层最大持水量加权值为19.24 mm,是喀斯特次生林的187.89%。喀斯特原生林冠层降水截留总量、灌 草层降水截留总量、地表蒸发等量总值占空旷地降水量的比例为97.93%,喀斯特次生林的相应值为 97.89%。喀斯特原生林的调水能力大于喀斯 特次生林。土壤层最大持水量占植被-土壤系统的95.88%～96.11%,保土可增加蓄水。合理调整森林植被层结构既可防治土壤侵蚀,又可提高森 林的最大持水潜力。随降水流动的SO₄^2－、Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ 、NH₄⁺、K⁺、NO₃^-、Cl^- 、Na⁺ 月均浓度在不同喀斯特森林类型的林隙、林内和树干径流 中的年变化规律明显,夏季浓度较低,冬季浓度较高。固定样地集水区溪流中相关离子月均浓度变化趋势与林隙、林内和树干径流中的不同。 喀斯特原生林年随降水输入的相关离子量为430.951 kg●hm^－2●a^－1,随地表径流和90 cm壤中流的输出量为49.789 kg●hm^－2●a^－1,年随降水 净增的相关离子量为381.1 62 kg●hm^－2●a^－1;而喀斯特次生林的相应值为304.101、39.216和264.885 kg●hm^－2●a^－1。喀斯特原生林N₃^－、 K⁺、Ca₂⁺、Mg₂⁺储量高于喀斯特次生林,土壤层储量＞植被层储量, 植被层储量中乔木层＞枯落物层＞灌木层＞草本层。年随降水输入喀斯特 森林的相关离子量占植被_土壤系统的总量较小、有效性较高,对森林的生长和养分循环有重要的生态学意义 。     

喀斯特天然林植物多样性指数和土壤理化指标的相关性

植物多样性的土壤生态系统功能是喀斯特生态学研究的热点之一。在贵州省茂兰国家级自然保护区不同功能区(干扰等级)内采用野外样地调查和实验室分析相结合的方法,分析了41个喀斯特森林样地的植物多样性指数和土壤理化指标值的变化规律与相关性。结果表明:(1)依据乔木层物种重要值聚类法划分的5个喀斯特森林类型包括小叶栾树-青冈栎林、香叶树-枫香林、香椿-香叶树林、灯台-小花梾木林和檵木-马尾松林,由核心区、缓冲区、实验区至外缘区,乔木层植物多样性指数、林地岩石裸露率、土壤蓄水量、肥力及养分指标呈降低趋势。(2)因子分析表明不同层片植物多样性和不同土层土壤理化因子的相关趋势性各异。相关显著的因子对数量率呈乔木灌木草本的趋势,乔木植物多样性因子起主导作用。(3)喀斯特森林乔木层植物多样性指数和土壤理化指标的相关性分3种类型。直线型是植物多样性指数和土壤理化指标值相关性中较普遍的一类,相应指标对数量率为39.84%;曲线型是植物多样性指数和土壤理化指标值相关性中机理较复杂的一类,相应指标对数量率为46.10%,其中植物多样性指数有拐点值无生态意义的指标对数量率为11.72%,有拐点值有生态意义且呈先降后升、或先升后降趋势的指标对数量率分别为17.19%;无关型是植物多样性指数和土壤理化指标值相关性不显著,相应指标对数量率为54.69%。(4)喀斯特地区水土资源管理为目标的营林措施中,天然林乔木层植物多样性指数对土壤物理、肥力和养分指标响应的拐点值可成为人工造林中物种数量与株数比例选择的参考依据之一。