川西亚高山针阔混交林乔木层生物量、生产力随海拔梯度的变化

川西亚高山针阔混交林是该地区云冷杉暗针叶林大规模采伐后自然恢复形成的主要次生林类型之一,是由采伐迹地向顶极暗针叶林演替过程中的重要阶段。采用样地调查与异速生长模型相结合的方法,研究了川西亚高山林区4个海拔梯度(A:2900—3050m;B:3150—3300m;C:3300—3450m;D:3450—3550m)40a生针阔混交林的生物量与生产力变化。结果表明,林分乔木层生物量、生产力随海拔上升而不断下降,分别由A梯度的157.07t/hm2、3.43t·hm-·2a-1下降到D梯度的54.65t/hm2、1.36t·hm-·2a-1,气温的海拔间差异以及林分密度的递减是影响林分生物量、生产力变化的主要原因;阔叶类树种单株平均生物量、生产力随海拔升高而显著下降,由A梯度的200.55kg、4.96kg/a下降到D梯度的47.86kg、1.19kg/a;而针叶类树种单株平均生物量、生产力则逐渐上升,由A梯度的51.57kg、1.28kg/a上升到D梯度的73.88kg、1.84kg/a,但未达显著水平,阔、针叶类树种生物量、生产力变化分异是物种的生物学特性和林分环境共同作用的结果。相关分析显示,该地区阔叶类树种对海拔梯度的响应比针叶树种更为敏感和显著。     

川西亚高山次生桦木林恢复过程中的生物量、生产力与材积变化

采用空间代替时间的样地调查方法,利用异速生长方程和一元材积表计算不同林龄桦木林的生物量、生产力与材积,结果表明,桦木林乔木层及平均单株地上生物量均随林龄增加而增加,在50 a时达到最大;生产力则先增加而后逐渐减少,乔木层30 a时生产力为7.88 t.hm-.2a-1,到40 a和50 a时,分别下降到5.17 t.hm-.2a-1和1.19.thm-.2a-1;单株平均生产力在30 a时达到最大值1.13 kg.a-1,40 a时下降为0.96 kg.a-1,50 a时略有上升。林分蓄积量随林龄增加而增加,平均生长量在50 a达到最大值3.78 m.3hm-2,连年生长量在30 a时达到最大值6.07 m.3hm-2。平均单株材积增长速度随林龄增加而增加,50 a时平均生长量和连年生长量达到最大值。     

川西亚高山五种主要森林类型凋落物组成及动态

利用连续收获法研究了川西亚高山老龄林(VF)、桦木林(BF)、次生针阔混交林(MF)、人工云杉林(AF)及高山栎灌丛(AO) 5种主要森林类型的凋落物组成及其动态,目的在于探索不同恢复途径对森林凋落物组成和产量的影响。结果表明,5种森林类型的全年凋落产量大小依次为VF(4.32 t/hm~2)、MF(4.10 t/hm~2)、BF(3.52 t/hm~2)、AO(3.01 t/hm~2)、AF(2.34 t/hm~2)。AF全年凋落量显著小于其他3种乔木森林类型(VF,BF,MF)(P 0. 05)。各森林类型的叶片年凋落量占总量比例均超过70%。VF、AF、AO均在生长前期(前一年10月至当年5月)达到最大凋落量2.41,1.29,1.63 t/hm~2; BF、MF凋落产量在生长季后期(当年7月至10月)到达最大值,分别为1.34,1.80 t/hm~2。常绿针叶树为主的VF、AF叶片凋落物样地间变异显著高于落叶阔叶树为主的BF、MF,表明其对立地条件的响应更为敏感。林分密度与胸高断面积组合因子更能反映凋落物特征。     

鸡公山风景区针阔混交林藤本植物在树干不同方位的依附规律北大核心CSCD

为了揭示森林藤本植物在树干表面的分布规律,在鸡公山风景区的枫香(Liquidambar formosana)-马尾松(Pinus massoniana)针阔混交林内,采用样方法和定量调查法分析了以气生根为攀缘策略的络石(Trachelospermum divaricatum)在枫香和马尾松树干表面不同方位分布的数量差异。结果表明,络石在枫香和马尾松树干不同方位的分布状况因树高而异。在枫香树干基径(5 cm)处,西北方位附着的络石数量(6.6 ind./tree)显著高于东北方位(4.6 ind./tree)和东南方位(4.3 ind./tree);在胸径(130 cm)处,西南和东南方位附着的络石数量则显著高于西北方位;络石在基径和胸径处的死亡率均表现为南侧低,北侧高。在马尾松基径处,西北方位的络石具有最高的死亡率(35.1%),导致存活数量最少(4.6 ind./tree);胸径处则东南方位络石最多;并且南侧的络石死亡率低于北侧。因此,络石在攀缘林木不同方位的分布存在显著差异,且与树干高度和林木胸径密切相关,这是树干微环境和藤本植物自身生理特征共同作用的结果。     

气候过渡带锐齿栎林土壤呼吸对降雨改变的响应

作为大气与陆地生态系统之间的第二大碳通量,土壤呼吸是评价陆地生态系统碳循环及碳汇能力的不确定性来源之一。降雨格局改变及其导致的土壤水分变化是调节土壤呼吸的重要驱动。气候过渡带的水热状况受全球降雨格局改变的影响更为明显,揭示该区域森林土壤呼吸对降雨改变的响应规律有助于改善碳循环模型的预测精度。然而,气候过渡区的土壤碳排放过程如何响应降雨格局改变尚不清楚。通过在亚热带-暖温带的过渡区(宝天曼)开展降雨改变实验,以阐明锐齿栎林土壤呼吸及其温度敏感性对降雨增加(50%)和减少(50%)的响应规律。结果表明,降雨增加显著提高土壤湿度(+8.92%)而不影响土壤温度。与对照相比,降雨增加导致土壤呼吸显著提高80.5%,其土壤呼吸的温度敏感性(4.07)显著高于对照样地(2.66)。增雨处理下的土壤呼吸与土壤湿度呈负相关。降雨减少则显著降低土壤湿度(-10.25%),并对土壤呼吸有促进趋势,然而,对土壤呼吸的温度敏感性(2.64)无显著影响。减雨处理下的土壤呼吸强度与土壤湿度呈正相关。这意味着在我国亚热带—暖温带过渡区,降雨增加或减少均对土壤呼吸有不同程度的刺激作用,进而很可能减弱该区域森林生态系统土壤的固碳潜力。     

基于年轮分析的不同恢复途径下森林乔木层生物量和蓄积量的动态变化

基于树木年轮学与标准地调查法, 研究了川西亚高山林区3种恢复森林类型生物量、蓄积量及生产力动态变化特征, 旨在尝试年轮学在森林生长过程反演中的运用, 并探索不同恢复模式下森林生物量和蓄积量的动态变化。结果表明, 不同恢复类型发育至20年以后, 均进入生长加速期, 平均胸径间差异逐渐显著, 人工云杉(Picea asperata)林胸径增长最快, 明显高于天然恢复的次生桦木(Betula spp.)林和次生针阔混交林。在恢复过程中, 次生针阔混交林一直保持最高的林分平均地上生物量与林分蓄积量, 其地上平均生物量一直显著高于人工云杉林(p < 0.05), 在20年以后显著高于次生桦木林(p < 0.05)。与人工云杉林相比, 次生桦木林在25年前具有相对较高的生物量, 而在25年之后则低于人工云杉林。在0-20年桦木林林分蓄积量略高于云杉林, 而20年以后, 云杉林蓄积量则超过桦木林。不同恢复类型的生产力大小对比显示, 30年之前, 次生针阔混交林>次生桦木林>人工云杉林, 30年之后, 针阔混交林生产力仍然最高, 而人工云杉林则超过次生桦木林。川西林区次生针阔混交林恢复模式在生物量和蓄积量积累方面均具有显著优势。     

暖温带麻栎林凋落物调节土壤碳排放通量对降雨脉冲的响应

凋落物既是森林生态系统养分循环的重要构件,又是森林土壤环境和功能的关键调节因子。降雨脉冲导致的土壤碳排放变异是陆地生态系统碳汇能力评价的不确定性来源之一。凋落物在调节土壤碳排放对降雨脉冲的响应中的作用仍缺乏科学的评价。通过在暖温带栎类落叶阔叶林中设置不同凋落物处理(对照、去除凋落物和加倍凋落物)和降雨模拟实验以阐明凋落物数量变化对土壤呼吸脉冲的影响。结果表明：模拟降雨脉冲之前,不同凋落物处理下的土壤呼吸存在显著差异;与对照相比,加倍凋落物导致土壤呼吸速率显著增加57.6%,然而,去除凋落物则对土壤呼吸无显著影响。模拟降雨后52小时内,对照、去除凋落物和加倍凋落物样方的土壤累积碳排放量分别为251.69 gC/m~2,250.93 gC/m~2和409.01 gC/m~2,加倍凋落物处理下的土壤碳排放量显著高于对照和去除凋落物处理;然而,去除凋落物与对照之间无显著差异。此外,不同凋落物处理下土壤呼吸的脉冲持续时间存在显著差异;加倍凋落物显著提高降雨后土壤呼吸脉冲的持续时间,分别比对照和去除凋落物高出262%和158%。多元逐步回归分析表明,土壤总碳排放通量和土壤呼吸的脉冲持续时间与土壤理...     

鸡公山典型落叶阔叶林土壤呼吸对食叶虫灾爆发的响应

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的关键环节之一。随着极端气候事件的频发,森林虫害的发生频率和强度也趋于增加,森林虫害爆发已经是影响森林生态系统碳循环过程的一种重要的自然干扰。气候过渡带典型森林生态系统虫灾的爆发是否会影响土壤的碳排放过程目前仍不清楚。本研究利用鸡公山地区麻栎-枫香混交林大规模爆发食叶性害虫的机会,比较虫灾爆发当年(2014)与正常年份(2015)的土壤碳排放通量,以阐明森林虫灾爆发对土壤碳排放通量的影响。结果表明:虫灾爆发当年7、8、9、10月份土壤平均温度比正常年份相应各月份分别高0.26、0.51、0.83、0.07℃,土壤呼吸分别显著提高了129.9%、77.1%、61.6%和58.9%。虫灾爆发年份生长季的平均土壤呼吸为3.55μmol m~(-2)s~(-1),比正常年份(2.77μmol m~(-2)s~(-1))高36.2%;生长季期间的平均土壤异养呼吸比正常年份增加了29.7%。该研究表明森林食叶虫害的爆发至少在短期内可导致森林土壤碳排放量呈显著的增加趋势,近而对森林生态系统土壤碳库积累产生重要影响。因此,充分认识病虫害对森林生态系统的干扰和影响,将有助于陆地生态系统碳循环的准确估算和模拟。     

中国不同气候带人工林与天然林的土壤呼吸差异

通过国内外文献检索收集了201 条中国森林土壤呼吸及相关环境因子数据, 比较了不同气候带(热带、亚热带、暖温带、中温带和高原气候区)人工林和天然林的土壤呼吸差异。结果表明: 中国森林土壤呼吸沿着气候梯度由南至北呈递减趋势,平均速率为2.67 μmol·m^–2·s^–1。天然林平均土壤呼吸速率(2.89 μmol·m^–2·s^–1)显著高于人工林(2.40 μmol·m^–2·s^–1)。除了暖温带以外, 其它四个气候区的天然林土壤平均呼吸速率均高于人工林。人工林土壤平均呼吸速率依次为: 暖温带(3.17 μmol·m^–2·s^–1)>热带(2.83 μmol·m^–2·s^–1)>亚热带(2.20 μmol·m^–2·s^–1)>中温带(1.97 μmol·m^–2·s^–1)>高原气候区(1.14 μmol·m^–2·s^–1); 其中高原气候区的土壤平均呼吸速率显著低于暖温带、热带和亚热带。天然林的土壤平均呼吸速率依次为: 热带(4.40 μmol·m^–2·s^–1)>暖温带(2.75 μmol·m^–2·s^–1)>亚热带(2.70 μmol·m^–2·s^–1)>高原气候区(2.63 μmol·m^–2·s^–1)>中温带(2.37 μmol·m^–2·s^–1)。不同气候带森林土壤自养呼吸贡献率平均为33.1%(17.1-65.7%), 天然林土壤自养呼吸比例(34.7%)略高于人工林(32.6%)。中国森林土壤呼吸的Q₁₀值平均为2.56(1.46-3.60), 沿气候梯度由南到北逐渐增加。不同气候带的人工林土壤呼吸温度敏感性Q₁₀(2.38)要低于天然林(2.68)。