近自然化改造对马尾松和杉木人工林生物量及其分配的影响

近自然化改造作为森林新增碳汇的最有希望的选择之一,将如何通过改变林分结构影响林分生物量和生产力进而影响林分固碳能力和潜力目前尚不清楚,因此,了解近自然化改造对人工林生物量及其分配的影响,对人工林生态系统碳管理具有重要意义。以马尾松近自然化改造林(P(CN))、马尾松未改造纯林(P(CK))、杉木近自然改造林(C(CN))和杉木未改造纯林(C(CK))4种人工林为研究对象,采用样方调查和生物量实测的方法,分析4种林分生物量差异,旨在揭示近自然化改造对马尾松和杉木人工林生物量及其分配的影响。结果表明:马尾松杉木人工林近自然化改造通过调整林分结构显著提升马尾松和杉木人工林生物量和生产力,8a后马尾松和杉木林分生物量分别增加46.71%和37.24%。乔木层生物量在林分生物量总量中占主导地位(95.48%-98.82%),并对林分生态系统总生物量变化起决定性作用。林分生物量和生产力的增加主要因为近自然化改造改变了林分群落结构,进而提高了乔木层生产力。研究结果表明,合理的经营措施不仅可以改善林分结构,提升林分生产力,并可为增强植被固碳能力创造有利条件。     

全球降水格局变化下土壤氮循环研究进展

自然和人为因素导致全球降水格局发生改变,降水变化势必影响土壤氮循环,从而影响陆地生态系统生产力和多样性,然而不同降水变化类型对土壤氮循环的影响仍然缺乏足够的认识。因此,本文综合分析了全球和我国降水格局变化特征,简要介绍了6种降水格局变化下土壤氮循环的研究方法（长期降水固定观测、野外降水控制实验、自然降水梯度、室内培养、模型和遥感）,系统综述了3种降水变化类型（降水波动、干旱、干湿交替）,以及降水与温度、氮沉降等交互作用对土壤氮循环影响的研究进展与存在的问题,并展望了未来研究方向,为评估和预测未来降水变化对陆地生态系统功能的影响提供理论依据。     

减雨对南亚热带马尾松人工林凋落物分解的影响

为探究气候变化背景下降雨格局改变对马尾松人工林凋落物分解及养分释放过程的影响,以南亚热带马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,设置穿透雨减少50%和不减雨(对照)处理,开展连续观测野外降水控制实验。采用凋落物分解袋法,研究了减雨处理对南亚热带马尾松人工林凋落叶分解速率及养分释放的影响,以及凋落叶分解速率的影响因素。结果表明:凋落叶分解2年后,减雨处理和对照林凋落叶残留率分别为38.09%和38.06%;凋落叶分解过程中碳元素表现为淋溶-富集-释放,而氮元素表现为富集,减雨50%在一定程度上促进了氮的富集,但未达到显著水平。相关分析表明,凋落叶的残留率与氮浓度和月积温呈显著负相关,与碳/氮呈显著正相关。本研究发现,减雨50%并未改变马尾松凋落叶分解速率和养分释放模式,凋落叶的残留率与氮浓度、碳/氮及月积温密切相关。     

南亚热带红锥、杉木纯林与混交林碳贮量比较

造林再造林作为新增碳汇的一种有效途径,受到国际社会的广泛关注。如何通过改变林分树种组成,优化造林模式提高人工林生态系统碳贮量已成为国内外学者关注的重点。通过样方调查和生物量实测相结合的方法,对南亚热带26年生红锥纯林(PCH)、杉木纯林(PCL)及红锥×杉木混交林(MCC)生态系统各组分碳含量、碳贮量及其分配特征进行了比较研究。结果表明:杉木、红锥各器官平均碳含量分别为492.1—545.7 g/kg和486.7—524.1 g/kg。相同树种不同器官以及不同树种的相同器官间碳含量差异显著(P0.05)。红锥各器官碳含量的平均值(521.3 g/kg)高于杉木(504.7 g/kg)。不同林分间地被物碳含量大小顺序为PCHMCCPCL;不同树种之间的土壤碳含量差异显著(P0.05),0—100 cm土壤平均碳含量为PCLMCCPCH。生态系统碳贮量大小顺序为PCL(169.49 t/hm2)MCC(141.18 t/hm2)PCL(129.20 t/hm2),相同组分不同林分以及相同林分的不同组分碳贮量均存在显著差异(P0.05)。造林模式对人工林碳贮量及其分配规律有显著影响,营建混交林有利于红锥生物量和土壤碳的累积,而营建纯林有利于杉木人工林生物量碳的吸收,也有利于土壤碳的固定。因而,混交林的固碳功能未必高于纯林,在选择碳汇林的造林模式时,应以充分考虑不同树种的固碳特性。     

红锥叶绿体基因组特征及系统发育分析

为确定红锥(Castanopsis hystrix)叶绿体基因组的结构组成情况,判定其在锥属中的进化位置及与同锥属叶绿体基因组的区别,为锥属物种鉴定、遗传多样性分析和资源保护提供相关依据。使用Illumina HiSeq 2500测序平台对红锥叶绿体基因组进行测序,通过生物信息学分析方法进行序列组装、注释和特征分析,并利用R、Python、MISA、CodonW和MEGA 6等生物信息学软件对其基因组结构和数目、密码子偏好性、序列重复、简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)位点和系统发育进行分析。结果表明红锥叶绿体基因组大小为153754 bp,呈现四分体结构;共拥有130个基因,包含85个编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因;通过密码子偏好性分析,平均有效密码子数为55.5,说明其密码子随机性强、偏好性低;通过SSR及长重复片段分析,检测到45个重复序列及111个SSR位点;与近缘种比较,发现其叶绿体基因组序列高度保守,尤其蛋白质编码序列相似度极高;此外,系统发育分析发现红锥与海南锥聚为一支,关系密切。本研究得到了红锥的叶绿体基因组基本情况与系统发育位置,为红锥的物种辨别、天然种群遗传多样性与功能基因组学提供前期研究铺垫。     

南亚热带红锥和马尾松人工林生长对穿透雨减少的响应

为了预测和评估全球气候变化背景下森林生长和生产力对降水格局变化和季节性干旱的响应,以南亚热带红锥和马尾松人工林为对象,设置穿透雨减少50%和不减雨(对照)处理,开展连续3年(2015-2017年)的模拟试验,研究降雨减少对人工林胸径生长、凋落物量和叶面积指数的影响.结果表明: 与对照相比,穿透雨减少导致红锥2017年胸径增长量显著降低31.8%,而对马尾松无影响;红锥叶面积指数平均降低8.8%,马尾松叶面积指数降低7.2%或者不变;红锥林2015年枝凋落量和2017年凋落物总量分别增加29.6%和35.8%,马尾松林2015年其他树种(除了马尾松以外)叶凋落量显著减少50.7%,而其他凋落物组分无显著变化.短期穿透雨减少对人工林产生了干旱胁迫作用,这种作用存在年际变异和树种差异.     

林木个体大小不一致性指标对人工林间伐方式的即时性响应

以广西14年生杉木和马尾松人工林为对象,设同一疏伐强度的下层疏伐、上层疏伐、机械疏伐和干扰树间伐4种处理,分别用标准差、变异系数、偏度、Gini系数、库兹涅茨系数和洛伦茨不对称系数6种指标对4种间伐方式下采伐前后林木个体大小差异进行评价.结果表明:与间伐前相比,马尾松和杉木人工林下层疏伐或上层疏伐后,林木个体材积的标准差、变异系数、Gini系数和库兹涅茨系数均变小,偏度变大;干扰树间伐后标准差、变异系数、Gini系数和库兹涅茨系数均变大,偏度则不一定.马尾松林和杉木林下层疏伐后洛伦茨不对称系数变大,上层疏伐或干扰树间伐后则变小.机械疏伐后各指标无明显变化规律.干扰树间伐后林木个体大小差异性增加,上层疏伐和下层疏伐后林木个体大小差异性减小.洛伦茨曲线、Gini系数和洛伦茨不对称系数均能较好地反映林木个体大小不一致性,可以进行不同林分间个体差异程度静态和动态比较,较好地反映不同间伐方式引起的林木个体差异.洛伦茨不对称系数可以判断林木个体大小不一致性的来源是大树还是小树.近自然森林经营中干扰树间伐措施可以在减小目标树竞争压力的同时拉大林木个体大小差距,有助于保持目标树在林分中的优势地位.     

保留密度对杉木人工林生长和生物量及经济效益的影响

在广西凭祥市热带林业实验中心青山实验场的杉木中龄人工纯林(14年生)中,以不间伐为对照(密度1500株·hm^-2),研究不同保留密度(500、750和1000株·hm^-2)对杉木人工林胸径、树高、蓄积生长量和林分生物量及经济效益的影响。结果表明: 500株·hm^-2处理杉木人工林的平均胸径、树高生长量及大径材蓄积量均最高,分别达20.55 cm、15.70 m、18.31 m³·hm^-2。对照林分活立木蓄积量最高(199.63 m³·hm^-2),显著高于500、750株·hm^-2处理。不同处理乔木层生物量、生态系统生物量和经济效益差异显著。1000株·hm^-2处理乔木层生物量(90.72 t·hm^-2)、生态系统生物量(94.97 t·hm^-2)和经济效益(11.84万元·hm^-2)显著高于其他处理。降低林分保留密度虽然能促进杉木胸径和树高的生长,提高林分的出材径级、大径材比例、单木平均材积和生物量,但不能提高活立木蓄积量。1000株·hm^-2处理是杉木中龄林最适保留密度,林分的总蓄积量、乔木层生物量、生态系统生物量和经济效益分别比对照增加2.3%、5.7%、4.7%和5.8%。     

南亚热带马尾松人工林土壤氮矿化对减雨的响应

为预测降水变化对人工林生态系统土壤氮矿化过程的影响,以南亚热带马尾松（Pinus massoniana Lamb.）人工林为研究对象,采用PVC顶盖埋管法,研究穿透雨减少50%和不减雨（对照）下土壤氮矿化特征。铵态氮是南亚热带马尾松人工林无机氮存在的主要形态,土壤氮矿化以氨化作用为主。穿透雨减少显著降低了土壤净硝化速率、土壤含水量、pH、可溶性有机碳含量、过氧化物酶及丛枝菌根真菌饱和脂肪酸,而显著增加了土壤净氨化速率、硝态氮、N-乙酰-葡萄糖苷酶和蛋白酶,但是影响程度因季节和土层而异。土壤净氨化速率与N-乙酰-葡萄糖苷酶呈极显著负相关,土壤含水量是对土壤净硝化速率影响力最大的变量,β-葡萄糖苷酶、真菌饱和脂肪酸及细菌真菌饱和脂肪酸比的影响次之。表明短期降水减少显著改变了马尾松人工林的土壤理化性质、净氨化和硝化速率,这可能会进一步影响其树木生长和养分吸收。