川西亚高山三种天然次生林土壤微生物多样性变化特征

开展川西亚高山相似土壤母质背景下天然次生林土壤微生物群落结构及其多样性探究,可加深次生林更新过程中土壤微生物群落结构变化的认知。选取川西米亚罗林区20世纪60年代采伐后经自然更新恢复形成的3种天然次生林（槭-桦阔叶林,ABB;桦-槭-冷杉针阔混交林,BAA;岷江冷杉林,AFF）,分析林下表层（0-20 cm）土壤微生物群落结构变化及其影响因素,结果显示：（1）3种林型土壤细菌Chao1和Shannon指数均极显著高于真菌,但仅真菌群落的Shannon指数差异显著,表现为BAA > ABB > AFF;（2）细菌群落优势门主要为变形杆菌门、酸杆菌门、疣微菌门、拟杆菌门、绿弯菌门,相对丰度占比超过82%;真菌群落则为子囊菌门和担子菌门,占比超过85%,AFF担子菌门相对丰度最高而子囊菌门最低。（3） RDA分析显示,土壤pH和乔木物种多样性（Shannon指数）是影响微生物群落结构变化的主导因子;土壤养分元素对细菌群落影响不显著,真菌群落主要受TN、TP含量显著影响。总体上,林型间乔木层物种多样性、土壤酸碱度及其氮磷含量是导致微生物群落结构变化的关键因素。     

重庆酸雨区马尾松纯林改造对土壤酸化特征及团聚体稳定性的影响

马尾松对酸沉降危害极其敏感,生产实践中往往通过林分改造来应对酸沉降危害。为掌握酸雨区马尾松纯林改造对土壤酸化环境的影响及科学指导经营管理,采用空间代替时间的方法,对重庆铁山坪林场的马尾松纯林及其阔叶化改造后的香樟林、木荷林、马尾松×香樟混交林和马尾松×木荷混交林土壤养分、酸化特征及团聚体稳定性进行研究。结果表明：（1）除木荷混交林的腐殖质层土壤有机碳和全氮含量显著增加外,其他森林类型总体均减少（P<0.05）;香樟林及其混交林的各层土壤全磷和全钾含量均增加,但木荷林及其混交林均减少（P<0.05）。（2）改造为香樟林及其混交林能显著提高土壤pH值、交换性盐基离子含量和盐基饱和度,降低交换性Al³⁺含量,但改造为木荷林及其混交林则总体对土壤酸化特征影响不明显（P>0.05）。（3）木荷林及其混交林淀积层的水稳性大团聚体含量增加,香樟林及其混交林则是微团聚体含量增加（P<0.05）。（4）改造对各森林类型腐殖质层和木荷林淋溶层及淀积层的土壤团聚体稳定性均无显著影响,但能增强马尾松混交林和香樟林淋溶层或淀积层的土壤团聚体稳定性（P<0.05）。综合来看,改造能改变土壤酸化环境,但各森林类型的影响不同,改造为香樟林或其混交林的改善效果总体好于木荷林或其混交林。因而对酸雨区马尾松纯林改造,还应根据改造树种特性及林分特征,科学确定相应的改造方法,尤其应注重改造林分的全过程抚育经营,以营造良好的林下环境。     

六盘山小流域地形、植被特征与土壤水文物理性质的关系

利用多元统计方法,分析了六盘山分水岭沟小流域107个样地的地形、植被特征与土壤水文物理性质的关系。结果表明:饱和持水量、总孔隙度、毛管持水量、容重、石砾体积含量、非毛管孔隙度可作为土壤水文物理性质类型划分的6项重要指标,同时土壤毛管持水量还是一个敏感指标。将所有调查样地划分为土壤物理性质组间差别较大但组内接近的3组样地,发现各组样地的植被类型相近。土壤水文功能最好的第III组是以桦树和山杨为主的天然阔叶次生林样地,其主要分布在阴坡、中坡位;华北落叶松人工林为第Ⅱ组,其土壤水文功能次之;土壤水文功能最差的第Ⅰ组多是位于陡坡悬崖的华山松天然林及杂灌丛样地。土壤孔隙性受到地形和植被特征的共同影响,影响显著的地形特征主要是相对高程、坡向和坡位;植被特征主要是胸径、乔木高度和灌木层盖度。     

林龄对重庆武陵山区马尾松天然次生林C、N、P生态化学计量特征的影响

在国家碳达峰和碳中和背景下，为准确评估区域植被固碳增汇功能和科学指导其经营管理，以重庆武陵山区14、25、38、45、62年生马尾松天然次生林为研究对象，对马尾松各器官（叶、枝、干、根和皮）、凋落物以及土壤C、N、P含量及其生态化学计量特征进行研究。结果表明：（1）马尾松针叶C、N、P含量分别变化在444.48-518.03 g/kg、12.31-16.15 g/kg、1.75-2.21 g/kg之间，总体呈"C适中、N缺乏及P充足"的养分格局，且马尾松生长主要受N限制。（2）马尾松各器官C、N、P生态化学计量受林龄影响及其变化规律各有不同，但不同器官差异显著（P<0.05），其中C含量以皮最大，N、P含量则以针叶最大。（3）林龄对马尾松凋落物C、N、P生态化学计量影响不显著（P>0.05）；马尾松林土壤P含量低（变化在0.09-0.41 g/kg之间），但各土层生态化学计量比却普遍较高，且受林龄影响各不相同。（4） C、N、P生态化学计量在马尾松各器官-凋落物-土壤之间总体呈显著相关性（P<0.05），其中，针叶C、N含量均与土壤N含量呈显著正相关，但针叶P含量与土壤N含量呈显著负相关。因此，对于该区域的马尾松天然次生林，应采取适当增施氮肥或林下补植固氮树种的营林措施，以提升马尾松天然次生林的固碳增汇能力。     

重庆酸雨区受害马尾松林土壤水分与针叶凋落的关系

2009年3月-2011年11月,研究了重庆铁山坪酸雨区马尾松林土壤水分的时空变化及其对针叶凋落的影响,并确定了其相应的土壤水分阈值.结果表明:无论是丰水年、平水年还是少水年,马尾松林土壤水分年内变化均明显分为丰富期(5月前)、下降期(6-7月)、伏旱期(8-9月)和恢复期(10-11月);随土层深度增加,土壤含水量先减少后增加,各土层间土壤含水量的差异随年降水量的下降而减小;生长季中马尾松林的月针叶凋落量与0～60cm(尤其是20 ～50 cm)的蓄水量显著相关;土壤田间持水量(或毛管孔隙度)和82％的田间持水量(或80％的毛管孔隙度)是影响针叶凋落的重要土壤水分阈值.酸雨区马尾松林极易遭受缺水胁迫,特别是在伏旱期.其与酸害共同构成了酸雨区森林健康的多重胁迫.     

三峡消落带不同坡度狗牙根及实生土壤生态化学计量特征

三峡库区消落带反季节水位波动驱使下植物的养分适应策略和内稳态特征研究对消落带植被恢复及生态功能调控有重要意义。然而,三峡消落带范围广、地形复杂,不同生境下植物适应特征仍存在不确定性。本研究以三峡消落带广泛分布的优势植物狗牙根为研究对象,选取28个地形差异较大的样地进行采样分析,重点探讨不同坡度（0-5°、5-10°、10-15°、15-20°、>20°）狗牙根及其实生土壤生态化学计量特征的变异关系,揭示坡度对狗牙根养分适应及内稳态的影响机制。结果表明：（1）坡度对狗牙根实生土壤的养分及化学计量特征具有显著影响,土壤有机碳（SOC）、全氮（STN）、速效氮（SAN）、全磷（STP）、速效磷（SAP）含量均随坡度增加而降低,<10°的缓坡消落带土壤养分显著高于10°以上的样地;土壤碳氮比（C ∶ N）、碳磷比（C ∶ P）均随坡度增加而降低,而氮磷比（N ∶ P）比相对稳定,表明坡度增大,土壤营养物的流失具有同步性,且流失速度较有机碳慢;（2）随坡度增加,狗牙根各营养器官C含量呈增加趋势,而氮（N）、磷（P）则呈降低趋势,且坡度变化改变了狗牙根各营养器官间的养分分配;植物根、茎C ∶ N、C ∶ P随坡度增加而增加,N ∶ P随坡度增加而降低,而叶片均没有明显变化,表明在坡度改变了土壤养分供应水平的情况下,狗牙根优先稳定其叶片化学计量比以提高适应能力;（3）坡度与土壤中SOC、STN、SAN含量呈现显著负相关,而土壤STN与狗牙根植物养分及化学计量特征均有显著相关关系,由此可见,坡度变化导致土壤氮素流失增加是影响狗牙根生态化学计量特征分异的主要机制;（4）狗牙根与实生土壤的碳氮磷元素内稳性整体表现为C>P>N,化学计量比内稳性表现为C ∶ P>C ∶ N>N ∶ P,随着坡度增加,狗牙根N、P的内稳性呈增强趋势,而C ∶ N、N ∶ P呈显著降低,表明坡度变化导致狗牙根形成了不同的适生策略。研究表明,在三峡库区复杂的地形条件下,狗牙根能有效维持体内化学计量平衡以响应不同的坡度条件,并且内稳性较好,是三峡库区消落带植被恢复与保护的优势植物物种。     

重庆酸雨区马尾松林凋落物特征及对干旱胁迫的响应

气候变化导致干旱等极端气象事件增多,这将和酸雨等环境胁迫一起影响森林健康.在重庆铁山坪于2010年监测了酸雨区受害马尾松林的凋落物数量和组分特征及其对土壤水分的响应.结果表明:马尾松林月凋落物量呈“双峰”模式,第1高峰出现在8-9月份伏旱期,第2高峰出现在冬季休眠的12月份;枯死针叶占年凋落物总量的48.42％,凋落物组分比例为针叶＞树枝＞阔叶＞有机碎屑＞树皮及球果;除阔叶凋落物外,其它组分凋落物在伏旱期均明显增加,与土壤湿度显著负相关,特别是30-40 cm和40-50 cm土层;此外,马尾松林凋落物量还与表征气象干旱的气象指标显著相关.和健康森林相比,酸雨区受害林木的细根数量变少和分布变浅导致马尾松林针叶的年形成量与凋落量减少,但枝凋落量及其占总凋落量的比例增大;凋落发生对于旱胁迫更加敏感,年凋落物量的时间分布更集中在伏旱期;酸雨和干旱的双重胁迫将进一步恶化研究地区的森林健康状况.     

三峡库区紫色土植被恢复过程的土壤团粒组成及分形特征

采用空间代替时间方法,研究了三峡库区紫色土植被恢复过程的土壤团粒结构特征。结果表明:与撂荒地相比,柏木新造林、幼龄林和中龄林表层土壤的5-2 mm干筛团聚体分别增加6.03%、10.32%和10.97%,而<0.25 mm干筛团聚体明显减少;各层土壤的≥0.25 mm水稳性团聚体均随植被恢复进程而明显增加,但其分形维数明显减小;紫色土水稳性团聚体的平均质量直径和几何平均直径均与≥5 mm团聚体呈极显著(P<0.01)正相关,与<0.25 mm团聚体呈极显著负相关,相反地,分形维数与<0.25 mm团聚体呈极显著正相关。研究表明三峡库区植被恢复能有效改善紫色土土壤团粒结构,且随植被恢复年限增加而增强,但是,对郁闭度过大的柏木中龄人工林,应适当抚育间伐。     

重庆铁山坪马尾松天然次生林降雨截持与贮水特征

马尾松林是三峡库区防护林体系中最重要的森林类型,然而以往对结构更为复杂的马尾松天然次生林的生态水文效应研究还很不足,限制着全面了解和准确评价库区森林发挥的涵养水源服务功能。以重庆铁山坪的马尾松天然次生林为对象,采用定位监测结合室内测定的实验方法,系统研究了林冠层、林下草本层、枯落物层、土壤层的水文特征。结果表明：（1）2010-2011年马尾林穿透雨量、干流量、林冠截留量分别占总降雨量（1972.39 mm）的84.66%、0.26%和15.07%,且均与次降雨量呈显著正相关（P<0.01）,其中干流在次降雨量达到5 mm时产生;林冠截留量随次降雨量增大而逐渐达到饱和（6 mm左右）。（2）林下草本植物的地上生物量达1.32 t/hm²,其持水率随浸水时间呈对数函数增加（P<0.01）,最大持水量为0.61 mm。（3）枯落物贮存量达10.74 t/hm²,未分解、半分解、未分解与半分解混合枯落物的最大持水率为183.76%、206.31%和197.62%,未分解与半分解层枯落物的最大持水能力达1.44 mm。（4）0-80 cm土层的饱和贮水量达334.75 mm,其中滞留贮水量达49.08 mm,占饱和贮水量14.66%。马尾松天然次生林各作用层的降雨截持及贮水作用明显,其中尤以土壤层贮水能力最强。研究结果可为三峡库区森林涵养水源服务功能模拟与评价提供重要参考依据。