秦岭南坡东段油松人工林生态系统碳、氮储量及其分配格局

研究秦岭南坡东段8、25、35、42和61年生油松人工林碳、氮储量和分配格局.结果表明:油松人工林不同林龄乔木层碳、氮含量为441.40~526.21和3.13~3.99 g·kg-1,灌木层为426.06~447.25和10.62~12.45 g·kg-1,草本层为301.37~401.52和10.35~13.33 g·kg-1,枯落物层为382.83~424.71和8.69~11.90 g·kg-1,土壤层(0~100 cm)为1.51~18.17和0.29~1.45 g·kg-1.树干和树枝分别是乔木层的主要碳库和氮库,占乔木层碳储量的48.5%~62.7%和氮储量的39.2%~48.4%.林龄对生态系统碳、氮储量均有显著影响.生态系统碳储量随林龄增加而增加,35年时达最大值146.06 t·hm-2,成熟后碳储量有所下降.5个林龄段油松林生态系统氮储量的最大值为25年时的10.99 t·hm-2.植被层平均碳、氮储量分别为45.33t·hm-2和568.55 kg·hm-2,土壤层平均碳、氮储量分别为73.12和8.57 t·hm-2,且土壤层中碳、氮的积累具有明显的表层富集现象.研究区油松人工林生态系统碳、氮储量主要分布在土壤层,其次为乔木层.生态系统碳储量空间分配格局为:土壤层(64.1%)>乔木层(30.0%)>灌草层和枯落物层(5.9%),氮储量为土壤层(93.2%)>乔木层(5.3%)>灌草层和枯落物层(1.5%).     

不同林龄油松(Pinus tabulaeformis)人工林植物、凋落物与土壤C、N、P化学计量特征

在陕西省北部延安市境内子午岭林区,采用时空互代的方法选取9、23、33、47年生油松(Pinus tabuliformis)人工林为研究对象,比较油松不同器官(叶、枝、干、根)、凋落物及土壤C、N、P含量及其比值的差异,探讨它们随林龄的变化及其相互间的关系,以期为油松人工林的生产、改善和林木生长环境的调节提供参考。结果表明:除根中C含量在林龄间差异不显著外,其它器官C、N、P含量及其比值在林龄间均差异显著且随林龄增加变化趋势不尽相同。9、23、33、47年生油松林C、N、P含量及N∶P比值均在叶中最高;C∶N比值均在干中最高,根中次之;C∶P比值均在干中最高,其它器官大小次序不一。除33年生油松林叶中N∶P比值大于14外,其它各器官各林龄N∶P比值均小于14,且N∶P比值随林龄先增加后减少,故可判断油松在该区域受N限制较为严重,且随林龄的增加受N限制的情况有所缓解。不同林龄土壤和凋落物C、N、P含量及其比值差异显著,且后者均大于前者。土壤与凋落物C、P含量及C∶N、C∶P、N∶P比值随林龄增加变化趋势完全一致,表明土壤与凋落物之间有着密切的关系。叶片与凋落物N、P含量及C∶N、C∶P、N∶P比值之间显著相关,表明凋落物的养分承自植物叶片,二者之间关系紧密;植物和土壤的C、N、P含量之间均不存在显著相关性,说明土壤C、N、P供应量对乔木叶片C、N、P含量影响不大。     

Analysis on carbon stock distribution patterns of forest ecosystems in Shaanxi Province

 为明晰陕西省森林生态系统碳储量分布格局, 基于2009年森林资源清查资料和2011年调查所得样地实测数据, 对陕西省森林生态系统碳储量、碳密度及其空间分布特征进行了研究分析。结果表明: 陕西省森林生态系统总碳储量为790.75 Tg, 土壤层、植被层和枯落物层碳储量分别占总碳储量的72.14%、26.52%和1.34%; 其中, 栎类碳储量在各森林类型中所占比重最大(44.17%), 中、幼龄林是陕西省森林生态系统碳储量的主要贡献者, 约占总碳储量的49%。陕西省森林生态系统平均碳密度为123.70 t·hm^–2, 土壤层最大, 枯落物层最小, 植被层居中; 碳密度均随龄级增加而升高, 同一龄级表现为天然林高于人工林生态系统。此外, 陕西省森林生态系统碳储量、碳密度分布格局不尽一致, 反映了森林覆盖面积及森林质量对碳储量的影响。未来应加强林地抚育管理水平, 增加造林再造林面积以增加碳储存, 应对全球气候变化。     

黄土丘陵区刺槐与油松人工林生态系统生态化学计量特征

为阐明不同人工林生态系统间生态化学计量特征的差异,采用野外采样与室内分析相结合的方式分析了陕北黄土丘陵区落叶阔叶树种刺槐和常绿针叶树种油松人工林乔木、灌草、枯落物和土壤(土层深度0—100cm)C、N、P化学计量特征。结果表明:1)刺槐乔木各器官(叶、枝、干、皮、根)C含量显著低于油松,但N和P含量显著高于油松。因此,油松的C∶N和C∶P显著大于刺槐,而N∶P小于刺槐。2)刺槐林下枯落物N和P含量显著高于油松,但C含量显著小于油松。此外,油松林下枯落物C∶N(70.21)大于刺槐林下枯落物C∶N(19.71),说明油松林下枯落物分解较慢,有利于养分的存储。3)刺槐和油松人工林土壤C、N含量均随土壤深度增加而减少,P含量则基本保持不变。刺槐人工林土壤中C含量低于油松,N、P含量在两者之间无显著差异。4)刺槐人工林内乔灌草叶、枯落物与土壤C、N、P及其计量比的相关性多集中在10—20、20—30cm土层,而油松林中各组分与土壤营养元素的相关性相对较小,其中20—30cm土层中无显著相关性,说明相比刺槐人工林而言,油松人工林内土壤层N、P供应量对植物叶片N、P含量影响不显著。本研究为深入了解黄土丘陵区生态系统养分耦合循环机制奠定了基础,同时也为黄土丘陵区的植被恢复工作提供了一定的指导意义。     

电阻抗法在植物根系生物学研究中的应用

因受限于检测方法,对埋藏于土壤中植物根系研究的深入程度远低于其地上部分。传统获取根系的方法不仅费时费力,而且对根系原位分布和生存微环境具有明显的扰动破坏,故随着根系研究的不断深入,迫切需要寻求一种非破坏性的根系检测方法。电阻抗法是在一定频率的外加电源下,测量电路中的根系电学特征(电容、电阻和电阻抗图谱),并且电学特征与根系生物量和形态指标之间存在较好的相关性,然而,由于对电阻抗法基于电路中电流流向等的关键机理尚不清楚,有些学者对该方法的大范围应用提出了质疑。本文首先对生物电阻抗法测量根系的原理和模型进行阐述,然后重点综述根系电阻抗法研究的不同理论方法及存在的问题,最后提出电阻抗法研究植物根系应该解决的重要科学问题,并展望电阻抗法更加广泛的研究和应用前景,以期为获取非破坏性的根系研究技术提供参考。     

陕西省油松林生产力动态及对未来气候变化的响应

本研究利用LPJ-GUESS模型,分析了陕西省油松林在未来时期(2015-2100年)不同气候情景下净初级生产力(NPP)的变化趋势.结果表明: 在未来时期,研究区温度在RCP_2.6、RCP_4.5和RCP_8.5情景下将分别以0.12、0.23和0.54 ℃·10 a^-1的速率显著升高;降水在RCP_2.6和RCP_8.5情景下无显著变化,在RCP_4.5情景下将以14.36 mm·10 a^-1的速率显著增加.与历史时期(1961-1990年)相比,研究区油松林的NPP在未来时期将升高1.6%~29.6%;在RCP_8.5情景下21世纪末期(2071-2100年)油松林NPP将会升高45.4%;不同情景下油松林NPP表现为RCP_8.5＞RCP_4.5＞RCP_2.6.在未来时期,陕北地区油松林NPP在RCP_2.6和RCP_4.5情景下将分别以41.00和21.00 g C·m^-2·10 a^-1的速率下降,该区油松林有变为碳源的可能.     

转基因作物对天敌的影响研究进展

随着转基因作物商业化种植的发展,人们越来越关注转基因作物对生态安全的影响,其中的一个焦点就是转基因作物对非靶标昆虫天敌的影响。转基因作物主要通过花粉和取食转基因植物的昆虫两个途径影响天敌的种群。目前国内外转基因作物对天敌影响的研究方法包括田间种群调查,室内转基因作物花粉或取食转基因作物的害虫对天敌影响研究,近年来把高浓度毒蛋白通过人工饲料喂养给天敌的Tier-1法研究也逐渐增多。大多数研究表明,转基因抗虫作物中的杀虫蛋白通过花粉和取食转基因植物的昆虫两个途径对天敌没有产生不利的影响。同样,Tier-1法研究结果,也证明浓度毒蛋白喂养对天敌并没有产生不利的影响。     

黄土丘陵区不同林龄刺槐人工林碳、氮储量及分配格局

对黄土丘陵区9、17、30和37年生刺槐人工林进行调查,研究刺槐人工林生态系统碳、氮储量随林龄的变化动态及分配格局.结果表明:各林龄刺槐人工林乔木层碳、氮含量分别为435.9~493.4 g·kg-1和6.8~21.0 g·kg-1;草本层和凋落物层碳、氮含量分别为396.3~459.2 g·kg-1和14.2~23.5 g·kg-1;土壤层碳、氮含量分别为2.7~10.7 g·kg-1和0.2~0.7 g·kg-1.树干是乔木层主要的碳、氮库,分别占乔木层碳、氮储量的46.9%~63.3%和39.3%~57.8%;37年生刺槐人工林0~20 cm土层碳、氮储量最大,分别为30.1和1.8 Mg·hm-2.刺槐人工林生态系统的总碳、氮储量随林龄增加而逐渐增大,均在37年生时达到最大值,分别为127.9 Mg·hm-2和6512.8 kg·hm-2;土壤层是刺槐人工林生态系统的主要碳、氮库,分别占人工林生态系统总碳、氮的63.3%~83.3%和80.3%~91.4%.     

黄土丘陵区油松人工林生态系统碳密度及其分配

以子午岭林区油松(Pinus tabulaeformis)人工林为研究对象,通过野外调查与室内分析,探讨了幼龄9a、中龄23a、近熟33a和成熟47a等不同林龄林分的生物量、含碳率、碳密度及其时空分布特征。结果表明:(1)油松林各群落平均生物量大小排序为:乔木层(76.12 t/hm2)枯落物层(14.56 t/hm2)林下植被层(3.66 t/hm2)。乔木层生物量随林龄增大而持续增加,各器官中树干所占比例最大(38%—46%),其次为叶和根,枝和皮所占比例最小;林下植被层生物量随林龄增大呈先降低后增加趋势;枯落物层生物量随林龄增大则明显增加。(2)油松乔木、林下灌木、草本、枯落物平均含碳率依次为50.2%、44.5%、43.8%和40.6%。林龄对乔木各器官含碳率无显著影响,不同器官之间含碳率存在显著性差异,具体表现为叶(53.3%)枝(51.4%)皮(50.6%)干(49.8%)根(47.3%);灌木各器官含碳率表现为枝(46.0%)叶(44.8%)根(42.5%),草本则是地上(45.2%)地下(40.2%)。土壤(0—100 cm)含碳率在0.3%—2.7%之间,且具有明显的垂直分布特征:表层含碳率高,并随土壤深度的增加逐渐降低。(3)9、23、33和47年生油松林生态系统碳密度分别为70.49、100.48、167.71和144.26 t/hm2,其空间分布序列表现为土壤层植被层枯落物层,且植被层和土壤层是油松人工林的主要碳库。林龄是影响油松林木及群落碳密度积累的主导因子之一。随林龄增加,土壤碳密度所占生态系统碳密度份额逐渐降低,乔木层和枯落物层则逐渐增加。     

陕西省森林群落乔灌草叶片和凋落物C、N、P生态化学计量特征

研究陕西省121个森林群落中乔叶、灌叶、草叶和凋落物4个层次的C、N、P化学计量学特征及其变异性,分析了各层次间及其与地理因子间的关系.结果表明： 乔叶C、N含量最高,草叶P含量最高,凋落物C、N、P含量均最低.乔叶、灌叶、草叶和凋落物的C∶N∶P分别为439.4∶14.2∶1、599.2∶13.5∶1、416.5∶13.3∶1、504.8∶15.5∶1,乔叶、灌叶、草叶N∶P值差异不显著,但均与凋落物N∶P值差异显著,表明不同生活型活体植物叶片的N∶P值具有一定的稳定性.与N含量相比,C和P含量在各层次间表现出更好的相关性;C、N、P含量及其比值在草叶与乔叶之间较在灌叶与乔叶之间表现出更好的相关性;凋落物与乔叶和草叶之间C、N、P含量均表现出显著正相关,与灌叶只在P含量之间存在显著正相关.灌叶N、P含量随纬度增加而增加,草叶N、P含量随经度增加而降低,海拔对叶片和凋落物C、N、P含量及其比值的影响较小,只有乔叶N∶P与海拔之间存在显著负相关.各地理因子对草叶的影响大小表现为经度>纬度>海拔,对乔叶、灌叶和凋落物的影响大小表现为纬度>经度>海拔.