植被恢复模式对石漠化生态系统碳储量的影响

为揭示石漠化生态系统碳储量对植被恢复模式的响应,在广西天等县中度石漠化山地,研究了吊丝竹纯林(Dendrocalamus minorD)、任豆纯林(Zenia insignis Z)、任豆、蚬木(Buerretiodendron hsienmu)和顶果木(Acrocarpus fraxinifolius)混交林(mixed plantation M),以及相应同龄封育林(D_(CK)、Z_(CK)、M_(CK))的碳储量。结果表明:人工林碳储量显著高于相应同龄封育林的碳储量,D、Z、M人工林碳储量分别为67.75、66.56、121.20 t/hm~2,而D_(CK)、Z_(CK)、M_(CK)封育林仅为49.75、52.89、60.86 t/hm~2。碳储量在乔木层、地被物层、土壤层分配排序因生态系统类型而异,如M:乔木层土壤层地被物层;D和Z:土壤层乔木层地被物层;D_(CK)、Z_(CK)和M_(CK):土壤层地被物层乔木层。此外,M、D、Z乔木层年平均碳储量差异显著,而封育林尚未形成乔木层,其植被碳储量则随封育时间的增加而提高,即M_(CK)Z_(CK)D_(CK)。可见,在中度石漠化山地,植被恢复模式显著影响生态系统碳储量及其分配。人工造林相对于封山育林更能快速促进植被恢复、形成乔木林,从而提高生态系统碳储量。     

南亚热带3种阔叶树种人工幼龄纯林及其混交林碳贮量比较

如何通过优化造林模式来提高人工林生态系统碳贮量已受到广泛关注。以南亚热带8年生格木(Erythrophleum fordii)纯林(PE)、红锥(Castanopsis hystrix)纯林(PC)、米老排(Mytilaria laosensis)纯林(PM)及格木×红锥×米老排混交林(MECM)生态系统为研究对象,对其碳贮量及其分配特征进行了比较研究。结果表明:格木、红锥和米老排不同器官平均碳含量分别为512.4—561.7 g/kg,474.2—553.4 g/kg和512.8—556.3 g/kg。相同树种不同器官之间碳含量差异显著(P0.05)。各器官碳含量的平均值大小顺序为格木(539.3 g/kg)米老排(532.7 g/kg)红锥(515.3 g/kg)。不同林分间,灌木层、草本层和凋落物层碳含量均以米老排纯林最高,混交林(MECM)居次,红锥纯林和格木纯林最低;不同林分之间的土壤碳含量差异显著(P0.05),0—10cm,10—30cm,30—50cm和50—100cm土壤碳含量均以米老排纯林最高,红锥纯林居次,格木纯林和混交林(MECM)土壤碳含量最低。生态系统碳贮量大小顺序为米老排(308.0 t/hm2)混交林(182.8 t/hm2)红锥纯林(180.2 t/hm2)格木纯林(135.2 t/hm2),相同组分不同林分间以及相同林分的不同组分间均存在显著差异(P0.05),但混交林与红锥纯林间碳贮量总量无显著差异(P0.05)。造林模式对人工林碳贮量及其分配有显著影响,营建混交林有利于红锥和格木地上碳的累积,不利于土壤碳的固定,而营建纯林既有利于米老排生物量碳的吸收,也有利于土壤碳的固定。因而,对碳汇林造林模式的选择,应根据树种固碳特性而定。     

南亚热带混交人工林树种丰富度与土壤微生物多样性和群落组成的关系

森林植被与土壤微生物作为森林生态系统的重要组成部分,它们之间的相互作用对维持森林生态系统功能和稳定性起着重要作用。以往多在天然草地和森林生态系统开展植物多样性与土壤微生物多样性关系的研究,但人工构建的多树种混交林生态系统中树种多样性对土壤微生物群落组成的影响及其机制尚不完全清楚。因此,以南亚热带人工块状造林后自然恢复形成的多树种混交森林生态系统为研究对象,利用高通量测序技术研究了随树种丰富度（1-10种）变化土壤细菌和真菌多样性的变化规律及主要影响因子。结果表明,随树种丰富度增加,土壤真菌α多样性显著提高,但土壤细菌α多样性差异不显著;不同树种丰富度梯度间土壤细菌和真菌的群落结构组成均差异显著;Pearson相关分析表明土壤细菌α多样性主要受土壤pH和土壤铵态氮影响,而土壤pH和有效磷是土壤真菌α多样性的主要影响因子。距离冗余分析（db-RDA）表明,对土壤细菌群落组成产生显著影响的环境因子分别为土壤pH、硝态氮和芳香碳组分,而土壤有机碳、硝态氮、细根生物量和氧烷基碳组分是影响土壤真菌群落组成的主要因子。本研究的结果说明了南亚热带人工林不同树种混交后形成多树种混交林生态系统的过程中,树种组成和多样性的变化通过改变土壤理化性状和根系生物量对土壤微生物群落组成有显著影响,为制定该区域人工林通过树种丰富度合理组配调控提升地下生物多样性及生态系统功能的经营策略提供了科学依据。     

南亚热带马尾松-红椎混交林及其纯林土壤细菌群落结构与功能

营建乡土阔叶树种人工纯林和针阔混交林是我国亚热带地区森林经营的发展趋势,但对人工纯林和针阔混交林土壤细菌群落结构及功能知之甚少。本研究以南亚热带乡土针叶树种马尾松、阔叶树种红椎人工纯林及二者的混交林为对象,运用细菌16S rRNA基因高通量测序技术和PICRUSt基因功能预测,分析了3种人工林不同土层(0～20、20～40和40～60 cm)土壤细菌群落的结构与功能。结果表明: 混交林和马尾松林土壤细菌群落结构相似,但与红椎林差异显著,红椎林土壤细菌群落多样性、生物通路代谢功能和氮循环功能低于马尾松林和混交林;土壤全氮、硝态氮和C/N是导致红椎林与马尾松林和混交林土壤细菌群落结构及功能差异的主要土壤理化因子。就土壤细菌群落结构与功能而言,在该地区营造红椎和马尾松针阔混交林要优于红椎纯林。     

树种及多样性组配对南亚热带人工林早期树木生长的影响

为科学筛选提升南亚热带人工林生产力的树种配置模式,选择南亚热带8个乡土树种,采用随机区组的试验设计,建立了树种多样性梯度(1、2、4、6个树种)人工新造林试验平台,研究树种多样性及不同功能特性树种混交对人工林早期树木生长的影响。结果表明: 在树木生长第5年,树木生长并没有随树种多样性增加而增加;速生树种马尾松和米老排纯林生长量是珍贵树种红椎和格木纯林的2.5～4.5倍;2个树种混交和4个树种混交情况下,针阔树种混交、速生树种与固氮树种混交显著提高树木生长量51.5%～132.8%,而当6个树种混交时,不同树种组配对生长量没有显著影响。不同树种配置模式下土壤氮、磷养分是影响树木早期生长的主要因素。针阔树种混交、速生和固氮树种混交能显著提高南亚热带人工林树木的早期生长。     

红松次生混交林中针叶树与阔叶树的结构差异

红松混交林是中国东北地区最重要的植被类型,在缓解全球气候变化、保证木质产品供给和维护生物多样性中扮演重要角色。该研究以吉林东大坡自然保护区第52林班的水曲柳-红松混交林和第54林班的核桃楸-红松混交林为例,采用林分结构参数一元分布(UDSSP)、二元分布(BDSSP)和非线性模型(NLM)分析了它们的针叶树和阔叶树的结构特征,以探讨混交林中针、阔树种组之间的关系,为低效次生林的改造提供参考。结果显示:(1)多数针叶树同时处于高混交和优势状态,仅有极少数个体处于中庸或劣势;多数阔叶树亦处于高混交状态,且不同优势的树木总数几乎相等。(2)大部分树木都同时处于高度混交和随机分布状态,少量针叶树略偏向规则分布。(3)大部分针叶树同时处于随机分布和优势状态,且不同优势的阔叶树皆倾向随机分布,而处于规则或聚集分布的数量很少。(4)针叶树和阔叶树的径阶分布均能够较好地通过指数函数或幂函数描述。这些特征充分展示了空间格局和径阶分布在不同群落类型之间差异很小,但在不同树种组之间存在明显差异。     

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。     

桂西南28年生米老排人工林生物量及其分配特征

应用相对生长法对桂西南28年生米老排人工林生物量及其分配特征进行了研究。结果表明:28年生米老排人工林生物量为281.47t·hm-2,生态系统生物量分配格局为乔木层(97.89%)>凋落物层(1.87%)>灌木层(0.16%)>草本层(0.08%);其中,乔木层生物量为275.54t·hm-2,其生物量在各器官的分配规律为树干(63.01%)>树根(21.01%)>树枝(9.64%)>树皮(4.38%)>树叶(1.72%)>果实(0.25%);乔木生物量的径级分布接近正态分布,生物量主要集中在径级为25～29cm的林木,占乔木层生物量总量的48.15%;28年生米老排人工林林分年均净生产力为15.61t·hm-2·a-1,各组分净生产力大小顺序为乔木层(81.50%)>凋落物层(16.82%)>灌木层(0.98%)>草本层(0.70%);乔木层年均净生产力为12.72t·hm-2·a-1,各器官净生产力大小顺序为树干(48.76%)>树叶(18.64%)>树根(16.26%)>树枝(7.46%)>果实(5.50%)>树皮(3.39%)。     

米老排人工林碳素积累特征及其分配格局

在生物量调查的基础上,对桂西南地区28年生米老排人工林生态系统的碳素积累特征及分配格局进行了研究.结果表明:米老排各器官碳含量在522.8～560.2 g·kg-1,大小排序为:树叶(560.2 g·kg-1)＞树干(542.8 g·kg-1)＞树根(530.9 g·kg-1)＞树皮(530.8 g·kg-1)＞树枝(522.8 g·kg-1);土壤碳含量以表土层最高,且随土层深度的增加而降低;米老排人工林乔木层碳贮量为147.90 t·hm-2,其中,树干占乔木层碳贮量的63.72％;米老排人工林生态系统碳贮量为285.36 t·hm-2,各组分的分配顺序为乔木层＞土壤层＞凋落物层＞灌木层＞草本层;植被层碳贮量为土壤层(0～100 cm)的1.1倍.     

乔木根系和凋落物对南亚热带3种人工林土壤线虫群落的差异化影响

根系分泌物和凋落物为土壤食物网提供了基础的养分资源。然而,不同树种纯林和混交林地下根系和地上凋落物对土壤线虫群落的影响机制尚不清楚。2019年9月在广西凭祥热带林业实验中心选取格木(Erythrophleum fordii Oliv.)纯林、马尾松(Pinus massoniana Lamb.)纯林和格木×马尾松混交林3种林分类型,分别设置对照、阻断乔木根系、去除地上凋落物和阻断乔木根系并去除地上凋落物四组实验处理,于2021年3月对3种林分类型不同处理下的土壤线虫群落和土壤理化性质进行了调查。研究结果表明,无论哪种林分类型,阻断根系改变了土壤线虫群落的营养类群组成,显著降低了食真菌线虫相对多度,增加了植物寄生线虫相对多度;去除凋落物显著降低了土壤线虫密度、类群数、线虫通路比值和结构指数,增加了基础指数,表明去除凋落物降低了土壤食物网的稳定性。无论哪种林分类型,人工林中树木地下根系输入是构建土壤线虫群落营养类群组成的主要驱动因素,地上凋落物在维持土壤食物网稳定性方面发挥着重要的作用。此外,阻断根系和去除凋落物对混交林中土壤线虫群落没有显著的影响,表明含固氮树种的格木×马尾松混交林比人工...