采伐和火烧对森林氮动态的影响

森林是重要的陆地生态系统类型,它通过特有的养分循环机制维持其结构和功能.其中氮素对林木生长和发育十分重要,而且常是森林生产力的限制因素.另一方面,森林氮动态又常受到人类活动干扰的影响.根据国内外研究结果综述了采伐和火烧对森林氮动态的影响.结果表明采伐后环境因素的变化将影响森林N动态,其中最为关注的是采伐后一系列因素引起的N损失,如:N淋溶增加、伴随生物量的N迁移以及因径流或侵蚀增加造成的枯枝落叶层和土壤层N流失.这些N损失又将影响更新林分的生长和生产力.此外,采伐后N吸收速率一般下降,但随着植被快速生长N吸收速率将不断增加.采伐后氨化和硝化过程增强,但因短期内同化作用较弱,生态系统中大部分N将发生损失.火烧对森林N动态的短期影响主要包括:第一,火烧时N直接挥发损失;第二,火烧后N有效性增加,这主要由灰分沉积、根和微生物死亡及有机质N矿化增强等综合造成.随着时间延长,N有效性逐渐降低,这可能与火烧引起的有机质损失、植物N吸收增加、淋溶或侵蚀损失有关.然而,目前关于火烧造成的长期生态影响,如火烧后地上植被恢复与地下生物地球化学过程变化有何联系仍不太清楚.未来研究应着重于探讨氮素对森林采伐和火烧作出的短期响应将如何长期影响森林的结构和功能.此外,建议在实施营林方案时需考虑采伐和火烧对生态系统氮的影响.     

大兴安岭北坡火烧迹地森林景观恢复及其影响因子——以郁闭度指标为例

1987年发生在大兴安岭北坡的特大火灾造成了森林资源的巨大损失,森林景观恢复一直是人们关注的热点.本研究选取与森林生产力密切相关的郁闭度因子作为研究对象,以ArcView、ArcGIS等地理信息系统软件为研究平台,采用1987年和2000年两期森林资源二类调查数据,对郁闭度、火烧强度、抚育类型和地形因子等进行分级,利用Kendall等级相关分析、相似性分析等方法,探讨了森林郁闭度格局的恢复状况以及火烧强度、更新类型、地形因子对郁闭度恢复的影响.结果表明,2000年郁闭度等级构成与1987年火前相比发生了明显变化,无林地以及高郁闭度等级比重明显下降,较低郁闭度等级比重显著上升;火烧强度对火后恢复的影响最为关键,火烧强度与郁闭度等级呈负相关;更新措施短期内对郁闭度恢复影响不显著,但可以缩短森林演替的周期,对未来针叶林群落生产力恢复具有重要的促进作用;地形因子中坡度对郁闭度恢复影响最为明显,其次为坡位,坡向影响最弱.     

大兴安岭北坡火烧迹地森林景观恢复及其影响因子——以郁闭度指标为例

197年发生在大兴安岭北坡的特大火灾造成了森林资源的巨大损失,森林景观恢复一直是人们关注的热点.本研究选取与森林生产力密切相关的郁闭度因子作为研究对象,以ArcView、ArcGIS等地理信息系统软件为研究平台,采用1987年和2000年两期森林资源二类调查数据,对郁闭度、火烧强度、抚育类型和地形因子等进行分级,利用Kendall等级相关分析、相似性分析等方法,探讨了森林郁闭度格局的恢复状况以及火烧强度、更新类型、地形因子对郁闭度恢复的影响.结果表明,2000年郁闭度等级构成与1987年火前相比发生了明显变化,无林地以及高郁闭度等级比重明显下降,较低郁闭度等级比重显著上升;火烧强度对火后恢复的影响最为关键,火烧强度与郁闭度等级呈负相关;更新措施短期内对郁闭度恢复影响不显著,但可以缩短森林演替的周期,对未来针叶林群落生产力恢复具有重要的促进作用;地形因子中坡度对郁闭度恢复影响最为明显,其次为坡位,坡向影响最弱.     

植冠种子库及其生态意义研究

植冠种子库由成熟的种子宿存在植冠上形成。种子可在植物植冠中存留1～30年或者更长时间。40属木本植物中有1200种植物具有植冠种子库,它们大多分布在火灾易发区和干旱区。植冠种子库是植物繁殖对策的一个方面,具有延缓繁殖体传播、使繁殖体免受捕食、调节萌发时间、将种子降落在适宜位置等生态功能。本文对植冠种子库的概念、分类、具有植冠种子库物种的地理分布、植冠种子库的研究现状及植冠种子库研究中存在的问题进行了论述。应加强对干旱区植冠种子库种子脱落机制和沙漠地区植冠种子库生态意义的研究。     

北京市自然保护区植物群落对干扰胁迫的抵抗力分析

在城市规模不断扩张的过程中,北京市自然保护区植物群落正面临着前所未有的干扰胁迫.研究植物群落对干扰的抵抗力具有理论和实践意义.在北京市松山和喇叭沟门两个自然保护区植物群落中调查了22个样地,记录到213种植物,测度了33个植物功能性状.在集成前人成果的基础上,量化了每个性状在基建工程、放牧或旅游践踏、火烧以及外来种入侵干扰下的功能属性;计算了物种、功能群和群落尺度上的功能指数;利用回归分析方法描绘了物种丰富度与功能指数间的关系.结果表明:(1)植被恢复力指数(plant restoration index)在4.36-10.15之间,草本植物大于木本植物;物种对不同干扰的抵抗力功能指数(resistance index to disturbance)变化范围分别为:放牧10.27-23.15,乔木和灌木大于其他生长型植物;火烧9.01-22.15,乔木大于灌木,后者又大于草本;外来种入侵4.41-10.54,乔木大于其他生长型.(2)以山杨(Populus davidiana)为优势种的群丛,其植被恢复力以及对干扰的抵抗力较其他群丛强.(3)在乔木层和草本层,物种丰富度与功能指数不相关;在灌木层,物种丰富度与放牧、火烧和外来种入侵的功能指数正相关,与植被恢复指数不相关.作者建立了研究区域物种、功能群和群落尺度上的植被功能指数数据库,为自然保护区植被结构调整和恢复提供了技术支撑.群落尺度的功能值取决于优势种的功能值,物种多样性是生态系统功能维持的重要基础.物种的功能冗余可能与植物群落结构层次以及干扰类型有关.本文结果为生态系统物种功能冗余假说提供了一个例证.     

重度火烧迹地微地形对土壤微生物特性的影响——以坡度和坡向为例

通过对大兴安岭重度火烧迹地不同坡度和坡向的土壤微生物群落进行调查研究,旨在揭示重度火烧迹地过火6a后森林恢复过程土壤微生物群落的变化规律与影响因素.研究结果表明:平地土壤微生物生物量碳含量(MBC)和土壤微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)均高于坡地,其中MBC/MBN达到差异极显著水平.平地土壤微生物的代谢活性AWCD值、对31种4类碳源(糖类、脂类、氨基酸、代谢物)的利用能力和Shannon-Winner多样性指数(H')均极显著低于坡地.西坡土壤微生物AWCD值和H'高于南坡,但AWCD和H'与土壤养分、pH值、EC无显著相关关系,说明坡向可能与土壤微生物代谢活性和多样性的关系并不密切,反映了两坡向土壤微生物群落结构的相似性.坡度由于影响了土壤养分和水分条件,进而影响了土壤微生物的生物量、群落结构、物种多样性和碳源利用能力.火烧迹地恢复初期平地土壤微生物量碳高于坡地,西坡高于南坡;恢复6a后,土壤微生物量碳的差异己不显著,但土壤微生物群落结构、物种多样性以及代谢特性仍具有显著差异,这可能与地形坡度仍然显著影响土壤水分含量的因素有关.     

火烧强度对中亚热带人工造林初期土壤呼吸的影响

在热带和亚热带森林中,火烧是一种清理采伐迹地的有效管理措施。尽管许多研究表明,火烧刺激了土壤的碳排放,但对亚热带火强度对土壤呼吸的影响还缺乏了解。在中亚热带米槠常绿阔叶次生林采伐迹地上,设置高火烧强度（HF）、低火烧强度（LF）炼山造林处理,利用LI-8100对造林初期（2012年3月-2012年12月）土壤呼吸进行测定,同时监测观测期土壤温度、含水量以及降雨量等气象因子,分析不同火烧强度对中亚热带造林初期土壤呼吸及排放量的影响,同时探讨影响土壤呼吸变化的主要因素。结果表明：（1）观测期间不同火烧强度对土壤呼吸的影响呈现出明显的时间变化特征：与对照（CT）相比,土壤呼吸在火烧后2个月以内显著增加（P<0.05）,HF和LF分别增加76.3%和55.3%;在火烧后2-5个月内三种处理间没有显著差异（P>0.05）;但之后,火烧处理土壤呼吸显著低于CT （P<0.05）,HF和LF分别降低40%和32.6%;在观测期间火烧处理没有导致土壤CO₂累计排放量的增加。（2）火烧处理下,仅HF处理中土壤呼吸与土壤温度显著相关（P<0.05）,但拟合决定系数较低。（3）单次降水事件会导致火烧处理下土壤呼吸的增加,而对照无明显增加;但连续性降水事件中,降雨早期促进土壤呼吸,而后期呈现出抑制作用。     

基于MODIS时序数据的黑龙江流域火烧迹地提取

火烧迹地信息是研究火灾的重要参数和基础数据,也是研究全球生态系统和碳循环扰动的重要依据之一。以受森林火灾影响较为严重的黑龙江流域为研究区,以MODIS时间序列数据为数据源建立了一个分为两阶段的火烧基地提取算法(即首先设定较为严格的提取条件对最有可能发生火灾的像元——核心像元进行提取,然后设定较为宽松的阈值提取距离核心像元一定范围内的火烧像元),对2000—2011年的火烧迹地信息进行了提取,生成了研究区长时间序列火烧迹地分布图,并对其时空分布特征进行了分析。选择黑龙江省为典型验证区对算法精度进行了验证,结果显示算法的整体精度较之以往的算法有了一定程度的提高。     

2005—2007年大兴安岭林火释放碳量

根据野外火烧迹地调查,比较过火前后归一化植被指数的差异,计算2005—2007年大兴安岭林区各种可燃物类型的过火面积、火烧消耗的可燃物量,对森林火烧程度进行分级,并利用植物平均含碳率估算林火释放碳量.结果表明：2005—2007年大兴安岭林区总过火面积为436512.5 hm²,其中轻度、中度和重度火烧面积分别为207178.4、150159.2和79159.4 hm².这些火烧消耗可燃物量为3.9×10⁶ t,释放碳1.76×10⁶ t,其中落叶松林、针阔混交林、阔叶林和草地燃烧释放的碳量分别为0.34×10⁶、0.83×10⁶、0.27×10⁶和0.32×10⁶ t.     

广东鹤山火烧迹地植被恢复后土壤养分含量变化

采用对比分析方法,研究了广东鹤山桉林和灌草坡火烧迹地植被恢复后土壤养分含量的变化.结果表明：火烧3年后,桉林土壤有机碳、全氮、速效钾和pH含量明显降低,土壤有效磷、交换性镁、土壤净氮矿化速率和氨化速率降低,但不显著;火烧灌草坡除土壤交换性钙明显增加外,其他土壤养分均无显著变化.火烧桉林氮矿化速率较低的主要原因是其可利用基质的减少和桉树快速生长吸收大量养分所致,火烧灌草坡土壤养分的恢复速度较快.