高山森林林窗对苔藓及土壤微量元素含量的影响

苔藓植物和土壤在森林元素循环过程中具有重要作用,其元素含量特征可能受林窗和生长基质的影响,但有关不同林窗位置对苔藓和土壤微量元素含量影响的研究尚未见报道。为理解林窗更新对森林苔藓和土壤微量元素含量及分布特征的影响,于2016年10月,调查研究了在川西高山岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林林下、林缘、林窗和旷地中地表苔藓和石生苔藓Na、Zn、Mg、Mn、Ca、Fe元素含量以及对应土壤有机层和矿质土壤层的元素含量。结果表明:川西高山森林地表苔藓与石生苔藓的Na、Zn、Mg、Fe、Ca含量差异不显著,地表苔藓的Mn元素含量显著高于石生苔藓;土壤有机层的Zn、Mg、Mn和Ca元素含量显著高于矿质土壤层,但Fe元素含量则相反,Na元素含量差异不显著。林窗位置对地表苔藓和石生苔藓Na、Zn、Ca和Fe元素含量具有相似的影响,均以林窗和旷地相对较高;石生苔藓与地表苔藓的Mn含量对林窗的响应存在差异,石生苔藓的Mn含量以林下最高,而地表苔藓则以林窗中心最高。但是,林窗对苔藓植物Mg元素含量的影响不显著。森林林窗位置对土壤有机层和矿质土壤层微量元素含量具有相似的影响。Na元素含量以旷地土壤最高,而Zn、Mn、Ca和Fe含量以林窗中心的土壤最高;除元素Na,所有微量元素均以林缘的土壤最低。此外,地表苔藓的Na、Zn、Mn和Ca含量显著高于土壤,而土壤中的Fe含量显著高于苔藓植物;苔藓中Ca和Mn元素含量与土壤的Ca和Mn元素含量呈显著正相关。可见,高山森林林窗更新过程在不同程度上影响了森林地表苔藓和土壤对微量元素的吸存特征,为进一步了解林窗和苔藓植物在高山森林生态系统物质循环中的作用提供了新的角度。     

高山森林林窗位置和附生植物去除对倒木总酚和缩合单宁含量的影响

倒木分解是森林生态系统中重要的养分循环过程,倒木中的难分解物质对土壤有机质积累具有积极作用。但关于森林林窗和附生植物对倒木难分解物质含量的影响还不清晰。为了理解林窗更新及附生植物生长对倒木总酚和缩合单宁含量的影响,2013年8月在川西高山原始森林进行样地布置,在进行3年附生植物去除处理后,2016年8月在不同林窗位置（林窗、林缘和林下）下两种处理（附生植物去除和保留）不同腐解等级（I-V）进行岷江冷杉（Abies faxoniana）倒木不同结构（心材、边材和树皮）样品采集,分析其总酚和缩合单宁含量。结果表明：树皮总酚和缩合单宁含量显著高于心材和边材,树皮总酚和缩合单宁含量随腐解等级变化差异不显著;森林林窗对Ⅲ-V腐解等级心材和边材总酚含量具有显著影响,但对心材和边材缩合单宁影响差异不显著,林窗对倒木树皮总酚和缩合单宁含量影响差异极显著且两者含量特征均表现为林窗 > 林缘 > 林下;附生植物去除处理降低了心材缩合单宁和边材总酚含量,增加了倒木边材缩合单宁含量。附生植物去除处理对树皮影响和林窗位置存在交互作用,林缘和林下的倒木附生植物去除显著降低了树皮总酚和缩合单宁含量。此外,不同林窗位置的温度差异是导致树皮总酚和缩合单宁含量变化的主要原因,附生植物去除对倒木pH的影响也可能是影响倒木总酚和缩合单宁含量的原因之一。由此可见,高山森林林窗更新及附生植物生长会显著影响倒木难分解物质含量变化特征,为进一步了解倒木分解过程在养分循环及对环境的响应提供了新的角度。     

马尾松人工林伐桩储量与分解特征

伐桩在人工林生态系统地力维持、碳吸存、生物多样性保育、水土保持等方面具有十分重要的意义, 但对其储量及其分解特征的研究并不多见。因此, 该文作者基于马尾松(Pinus massoniana)人工林采伐档案, 2013年7月以1999-2013年间采伐残留的伐桩为研究对象, 调查了1-15年伐桩系统的木桩(SW)、树皮(B)、根桩(SR), 以及不同径级根系(R1: 0 mm <径级≤10 mm; R2: 10 mm <径级≤25 mm; R3: 25 mm <径级≤100 mm; R4: 径级> 100 mm)的储量与分解特征。研究结果表明: 马尾松人工林整个伐桩系统储量介于5-58 t·hm^-2之间, 根桩储量最大, 木桩储量次之, 树皮储量最小, 根桩、木桩和树皮的储量均随着分解时间而降低。伐桩密度随分解时间而降低, 但木桩、根桩和粗根径级均显著影响密度的变化。木桩、树皮和根桩的分解常数分别为0.061、0.027、0.036, R1、R2、R3、R4根系的分解常数分别为0.079、0.042、0.047、0.119。由此可见, 马尾松人工林伐桩系统具有较高的储量, 但分解较慢, 且不同组分的降解速率具有显著差异。     

高山森林粗木质残体附生苔藓植物的重金属吸存特征

粗木质残体及其附生苔藓植物是高山森林生态系统中两个相互联系的基本组成部分,二者的相互作用可能影响森林生态系统重金属循环,但有关不同类型和不同腐解等级粗木质残体对附生苔藓植物重金属吸存特征尚不清楚。因此,于2015年7月在川西高山森林调查了岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林内不同类型和不同腐解等级的粗木质残体附生苔藓镉、铅、铜和锌浓度与吸存特征。结果表明:高山森林粗木质残体附生苔藓植物Cd、Pb、Cu和Zn的总吸存量依次为4700mg/hm~2、21236mg/hm~2、6179mg/hm~2和2622mg/hm~2。粗木质残体附生苔藓的4种重金属吸存量都表现为倒木大枯枝枯立木根桩;倒木附生苔藓Cd、Pb、Cu和Zn吸存量分别占高山森林粗木质残体总吸存量的54.53%、66.08%、51.13%和66.30%,根桩附生苔藓重金属吸存量不足总吸存量的3%。粗木质残体的类型和腐解等级都会影响附生植物重金属吸存特征。随着腐解等级的增加,倒木和大枯枝附生苔藓中Cd和Pb呈现"积累-释放"的变化特征,其浓度和吸存量在第Ⅱ、Ⅲ腐解等级较高。附生苔藓Cu和Zn浓度和吸存量在不同腐解等级粗木质残体间的差异均不明显。这些结果表明,粗木质残体附生苔藓对重金属元素具有明显的吸存作用,为认识高山森林生态系统重金属元素循环及其迁移过程提供了新的思路,也为进一步了解粗木质残体在高山森林生态系统中的重要作用提供了新的角度。     

高山森林林窗和生长基质对苔藓植物氮和磷含量的影响

苔藓在森林生态系统养分富集和循环方面有重要作用,苔藓植物在氮磷循环中的作用可能受到森林更新和生长基质的影响.为理解苔藓在森林生态系统养分循环中的作用,研究了高山森林不同位置(林窗中心、林窗边缘、林下)和不同生长基质(活立木、倒木、枯立木、大枯枝、根桩、地表)上的苔藓植物氮磷含量.结果表明:地表苔藓氮含量(3.12 mg·g^-1)显著低于其他生长基质上的苔藓,尽管枯立木附生苔藓氮含量高达17.41 mg·g^-1,但倒木、大枯枝、枯立木和活立木苔藓氮含量差异不显著;最高(1.09 mg·g^-1)和最低(0.61 mg·g^-1)的磷含量分别出现在森林地表和枯立木的苔藓,且森林地表的苔藓磷含量显著高于其他生长基质上的苔藓,但倒木、大枯枝、根桩和活立木上的苔藓磷含量差异不显著.林窗位置显著影响了倒木和大枯枝上的苔藓氮、磷含量,林窗内倒木和大枯枝上的苔藓氮、磷含量显著高于林窗边缘.粗木质残体的类型、腐烂等级对苔藓氮、磷含量的影响存在差异,两者交互作用的影响显著;第Ⅴ腐烂等级倒木上的苔藓氮含量显著高于其他腐烂等级;第Ⅲ腐烂等级大枯枝上的苔藓氮含量显著高于其他腐烂等级;第Ⅱ腐烂等级倒木上的苔藓磷含量显著高于其他腐烂等级;第Ⅳ腐烂等级枯立木上的苔藓磷含量显著高于其他腐烂等级.可见,森林林窗更新和粗木质残体腐解过程会影响苔藓植物的氮、磷含量,同时影响森林生态系统的养分循环过程.     

高山森林林窗和粗木质残体对木生苔藓生物量和多样性的影响

木生苔藓植物是原始森林的基本组成部分,其生长和分布对林窗和粗木质残体(CWD)等环境因子的响应可能非常敏感,但林窗和CWD对木生苔藓植物群落的影响研究未见报道。因此,我们研究了高山森林不同林窗位置(林窗、林缘和林下)和不同粗木质残体类型(倒木、大枯枝、枯立木和根桩)木生苔藓生物量(储量、单位面积生物量和生物积累量)和多样性(Shannon多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数)特征。结果表明:川西高山粗木质残体木生苔藓植物生物量储量为141.14 kg/hm~2,倒木生苔藓生物量储量最大为78.80 kg/hm~2,枯立木生苔藓生物量储量最小为3.11 kg/hm~2。其中,第III、IV腐解等级粗木质残体木生苔藓生物量储量较高,在I腐解等级时为最低。整体来看不同粗木质残体类型木生苔藓单位面积生物量均在林缘最高,但不同粗木质残体类型单位面积木生苔藓生物量积累量差异显著。木生苔藓生物多样性受林窗位置和粗木质残体类型显著影响。倒木、大枯枝和根桩的苔藓Simpson优势度指数从林窗至林下均为下降趋势。倒木的苔藓Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数在林下最高,在林缘最低。林窗大枯枝木生苔藓三种多样性指标均大于倒木。枯立木和根桩木生苔藓多样性指标随林窗变化表现各异。研究也发现,曲尾藓(Dicranum)和平藓(Neckera)在川西高山苔藓生物量中比重较大。我们的研究结果表明在高山森林生态系统中,林缘效应对木生苔藓生物量具有促进作用,但对木生苔藓生物多样性的影响作用不明显。这也意味着,森林更新导致林窗形成和CWD产生对木生苔藓生长具有显著影响。