基于冠层塔吊原位测定长白山温带阔叶红松原始林群落主要树种的光合特征

为了更好地理解温带阔叶红松原始林群落主要树种的生理生态学特征,为森林生态系统碳动态的模拟预测提供基础数据,本研究依托中国科学院长白山森林生态系统定位站,首次利用冠层塔吊原位测定了阔叶红松原始林群落4个主要树种成熟大树的CO₂响应曲线,并利用FvCB模型计算了一些重要的光合生理参数.结果表明: 红松的光合速率(A)、最大羧化速率(V_{c max})和气孔导度(g_s)均最小,而其气孔对光合的限制性(L_s)最大.水曲柳、蒙古栎和紫椴这3个阔叶树种的光合特征也存在显著差异.基于叶片面积的V_{c max}大小顺序为:水曲柳(83.2 μmol·m^-2·s^-1)、蒙古栎(89.3 μmol·m^-2·s^-1)>紫椴(68.4 μmol·m^-2·s^-1)、红松(68.8 μmol·m^-2·s^-1)(P<0.05),而基于叶片质量的V_{c max}大小顺序为:水曲柳(1.36 μmol·g^-1·s^-1)>蒙古栎(1.03 μmol·g^-1·s^-1)>紫椴(0.90 μmol·g^-1·s^-1)>红松(0.42 μmol·g^-1·s^-1)(P<0.05).7—9月,水曲柳和蒙古栎的A值显著降低,而紫椴和红松的A值变化不显著;所有树种V_{c max}都随季节发生显著下降.在温带阔叶红松林生态系统碳动态的模拟预测中,应该考虑V_{c max}的季节变化.     

西南桦纯林与西南桦×红椎混交林碳贮量比较

用乡土树种培育优质大径材已成为南亚热带满足林产品需求和生态保护的重要途径,如何通过优化森林经营模式提高人工林生态系统碳储量已成为关注的重点.对广西凭祥伏波林场13年生西南桦纯林、12年生西南桦×红椎混交林生态系统的碳素密度、碳贮量及其分布特征进行了比较研究.结果表明:(1)西南桦与红椎不同器官碳素密度变化范围分别为481.11-600.79 g/kg和451.24-543.42 g/kg,与中国南亚热带地区其他树种的碳素密度接近.相同树种不同器官之间以及不同树种相同器官之间的碳素密度差异显著(P＜0.05).西南桦纯林与西南桦×红椎混交林灌木层的平均碳素密度分别为437.15 g/kg和436.98g/kg,混交林草本层平均碳素密度比纯林高,差异性显著(P＜0.05).西南桦纯林土壤各层碳素密度均高于西南桦×红椎混交林,但差异不显著(P＞0.05).(2)西南桦×红椎混交林乔木层碳贮量(29.144 t/hm2)略高于西南桦纯林(28.541 t/hm2),混交林生态系统碳储量(276.486 t/hm2)比纯林生态系统碳储量(305.514 t/hm2)低.西南桦纯林、西南桦×红椎混交林植被层碳贮量分别占其生态系统碳贮量的9.64％和10.58％,凋落物层分别占生态系统碳储量的0.19％和0.56％.(3)西南桦纯林和西南桦×红椎混交林土壤碳贮存主要集中在0-20cm土层,且随土层深度增加而减少.西南桦纯林土壤层(0-60cm)碳贮量(275.488 t/hm2)明显高于西南桦×红椎混交林土壤层(0-60cm)碳贮量(245.688 t/hm2),分别占其生态系统碳贮量的90.17％和88.86％.(4)西南桦×红椎混交林乔木层碳素年净固定量(2.428 t·hm-2·a-1)高于西南桦纯林乔木层碳素年净固定量(2.196 t·hm-2·a-1),表明混交林比纯林的碳固定速度快.     

南亚热带人工针叶纯林近自然改造早期对群落特征和土壤性质的影响

借鉴近自然森林管理理念,用阔叶林或针阔混交林替代南亚热带大面积人工针叶纯林已被认为是一种有效的森林培育方式.1993年,在位于广西凭祥的中国林业科学研究院热带林业实验中心伏波试验场营造了马尾松和杉木纯林.为了提高针叶纯林的生产力和维护生态平衡,2007-2008年间,运用近自然森林培育技术,分别在间伐后的马尾松和杉木纯林中套种等量混合的当地优质乡土树种红椎(Castanopsis hystrix)和香梓楠(Michelia gioii苗木,套种密度均为405株/hm2(以下简称“马尾松近自然林”、“杉木近自然林”).选择邻近地块相同林龄、相似立地条件的未经改造的马尾松、杉木人工纯林作为对照(以下简称“未改造纯林”),研究了马尾松和杉木人工针叶纯林近自然改造早期对群落特征和土壤性质的影响,以期为马尾松和杉木人工林的可持续经营提供科学依据.研究结果表明:(1)近自然林中马尾松和杉木的密度、胸高断面积均显著低于各自未改造纯林(P＜0.05),但其平均胸径均高于各自未改造纯林,其中马尾松达显著差异(P＜0.05).(2)近自然林成年树(DBH≥10 cm)的林木株数少于未改造纯林,树种仍以马尾松和杉木占据绝对优势地位,而近自然林小树(5 cm≤DBH＜10 cm)和幼树(1 cm≤DBH＜5 cm)的物种数、株数均多于未改造纯林,套种的红椎和香梓楠已经成为近自然林中重要值最大的幼树物种,红椎和香梓楠在马尾松近自然林中的生长状况优于杉木近自然林.(3)马尾松近自然林灌木层和草本层的物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数与其未改造纯林均无显著差异;杉木近自然林灌木层的丰富度指数和草本层的Pielou指数显著高于其未改造纯林(P＜0.05),其他指数则没有显著差异.(4)马尾松和杉木近自然林的土壤容重、总孔隙度、全磷、全氮、全钾和速效钾与各自未改造纯林没有显著差异,但马尾松近自然林的土壤有机碳含量和pH值显著低于其未改造纯林(P＜0.05),杉木近自然林的速效磷含量显著低于其未改造纯林(P＜0.05).