林火对大兴安岭落叶松林土壤性质的短期与长期影响

林火是北方针叶林的一种重要组分,是促进森林生态系统养分循环的重要方式。为探讨林火对土壤的影响,以大兴安岭呼中自然保护区2010和2000年火烧迹地为研究对象,并选择附近未过火区作为对照样地,测定分析了受林火影响的土壤理化及微生物指标。结果表明:与对照区相比,火后1年,兴安落叶松林土壤性质发生了显著变化,即土壤水分、有机层厚度、C/N均显著减小,而土壤pH值、铵氮和硝氮含量则显著增加;同时土壤微生物生物量碳氮含量显著减少;火后11年,土壤理化性质基本与对照间无显著差异,但土壤微生物量仍显著低于对照区。这表明火后土壤的理化性质恢复较快,而火对微生物的影响较为持久。本研究将为火后森林土壤养分的管理提供重要科学依据。     

大兴安岭不同火烧年限森林凋落物和土壤C、N、P化学计量特征

测定大兴安岭林区不同火烧年限(火后4、14、40、70和120年内未火烧)、不同坡度(坡地、平地)凋落物和土壤C、N、P含量及其化学计量比,分析火烧对凋落物和土壤养分的长期影响及两者之间的关系.结果表明: 不同火烧年限凋落物和土壤C、N、P化学计量特征差异显著,凋落物C含量变化不大.凋落物N、P含量随火烧年限的增加而增加,在火后4和14年较低,在火后40年恢复到对照(未火烧)水平.凋落物C∶N和C∶P值随火烧年限增加而下降,N∶P值则呈上升趋势.土壤C、N、P含量及其比值随土层深度增加而降低.坡地土壤C含量随火烧年限增加而增加,在火后70年显著高于对照,在平地差异不显著.火烧年限和坡度的交互作用影响土壤P含量和C∶P值.坡地土壤P含量在火后4年高于对照,而平地在火后40年高于对照;坡地C∶P值在火后14年达到对照水平,而平地与对照差异不显著.冗余分析表明,有机质层土壤的坡度效应大于年限效应,矿质层土壤主要受年限效应影响.火后4和14年凋落物及土壤养分含量低于对照,随着火烧年限的增加,植被生长迅速同时凋落物分解加快,凋落物质量及土壤养分质量不断提高,在火后40年恢复到未火烧水平,趋于稳定状态.     

临安次生灌丛植物多样性对林火烈度空间异质性的响应

以同一过火3a后临安市太阳镇天然次生灌丛为对象,采用样地调查法按不同林火烈度设置火干扰样地进行植物群落调查,以检验林分内部的林火烈度异质性是否与局部的植物多样性变化相关。结果表明:研究区共有高等植物83种,分属于38科67属,群落区系组成以亚热带科属为主,表现出常绿阔叶林已退化过渡到位于演替早期阶段的落叶次生灌丛群落的性质;低林火烈度对灌木层的树种组成有影响,但不明显;中烈度林火对灌木层的物种组成影响较大;低、中林火烈度下草本层的物种组成变化都很明显;灌木层的物种数和多样性指数都表现出低烈度火未火烧中烈度火的趋势;草本层的物种数、多样性指数和均匀度指数表现出中烈度火低烈度火未火烧的趋势;草本层的物种组成和多样性受林火烈度的影响较灌木层更大。研究表明次生灌丛群落过火区内部林火烈度异质性在初期会引起植物多样性的响应差异;低烈度火干扰可以增加次生灌丛生物多样性、促进群落更新;中烈度火干扰下木本植物物种多样性丧失较大,而草本植物多样性显著增加,不利于群落的正向演替。     

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.     

大兴安岭森林火烧恢复年限对土壤磷及其有效性的影响

林火是大兴安岭地区森林生态系统的重要影响因子,对地下土壤养分,特别是磷及其有效性变化长时间序列研究,将有助于林火后植被恢复管理、模型模拟及科学评价。选择呼中、南瓮河、双河、图强、塔河、加格达奇、满归等地区火后恢复2-50年样地48块,并以火烧区域周边相似地形地貌、未经火烧区域为配对对照样地,野外调查记录地形地貌和地理位置数据,室内分析土壤全磷和速效磷。配对t检验、冗余排序分析、趋势分析、离散性分析等处理相结合,试图找出火烧后土壤磷及其有效性变化特征。研究结果表明：（1）整体数据平均值及离散程度表明,火后全磷及速效磷均值均稍低于对照,火后二者的离散程度为37%-49%,低于对照样地6-22个百分点;区分不同恢复时间,配对t检验未发现火烧样地土壤磷与对照间的显著差异。（2）以火烧对照比值及差值进行趋势分析发现,相对于对照,火烧后全磷呈现先增加后降低的变化趋势（R²=0.89-0.95,P=0.07-0.15）,火后20-30年间开始低于对照样地。速效磷也呈类似变化趋势,但是相关性较低（R²=0.44-0.67,P=0.44-0.66）;速效磷占比年代变化趋势不明显（R²=0.08-0.12,P > 0.95）。（3）RDA排序分析表明,火烧导致恢复年限成为影响磷变化的最主要因素（15.3%）,其次是经度（10.7%）;而在对照样地中,纬度是土壤磷变化最关键影响因素,能够解释其变化总量的27.6%。研究结果为森林火后土壤养分管理以及森林演替生态评价提供重要参数。     

火烧强度对兴安落叶松群落叶片功能性状及功能多样性的影响

林火是北方针叶林的重要生态因子,直接影响火烧迹地物种多样性及功能多样性,进而影响森林群落的演替.以牙克石地区火后自然恢复12年的兴安落叶松群落为研究对象,在群落尺度上分析火烧迹地土壤养分含量、叶片功能性状、物种多样性和功能多样性在不同火烧强度(轻、中和重度火烧)下的变化规律.结果表明: 火烧显著降低了土壤全氮含量,对土壤全磷含量无显著影响.轻、中度火烧有助于维持群落较高的物种多样性和功能多样性;中度火烧显著增加了群落的物种多样性,物种丰富度指数、Shannon指数、Simpson指数和Pielou均匀度指数均在中度火烧时有最大值;火烧降低了群落的功能丰富度和功能离散度指数,二者分别在中、轻度火烧时最大(除未过火外),而群落的功能均匀度和二次熵指数在林火干扰后增加,轻度火烧后最大.随火烧强度增加,叶干物质含量、叶组织密度和叶磷含量总体呈显著增大趋势,而比叶面积、叶含水量、叶氮含量和叶N∶P则表现出未过火>中度火烧>轻度火烧>重度火烧的规律,叶片厚度呈先增大后减小的变化规律.火烧强度对森林群落的叶片功能性状和功能多样性均有显著影响,且适度的火干扰对森林群落的恢复具有促进作用.     

不同火烈度火烧迹地内油松叶功能性状的变化

叶功能性状对林火的响应是林火生态领域的研究热点之一,研究火后油松叶功能性状变化能够揭示油松为适应火环境形成的生长策略,为促进油松火后恢复提供参考。以山西省沁源县火烧迹地内油松为研究对象,选择当年生叶片分析叶功能性状在不同火烈度(未过火、轻度火烧、中度火烧)火烧迹地间的变化规律,并研究不同火烧迹地内叶经济谱的变化特征。结果表明: 除氮磷比外,叶功能性状在不同火烈度的火烧迹地间存在显著差异,其中,叶面积的差异最为明显,是最敏感的性状。随火烧迹地内火烈度的增加,叶面积、叶厚度、叶干物质含量、叶氮含量和叶磷含量升高,比叶面积、叶有机碳含量降低。部分叶功能性状间存在显著的相关关系,但其相关性在不同火烈度的火烧迹地间存在差异。叶经济谱沿着“未过火-轻度火烧-中度火烧”的火烧迹地环境总体向“快速投资-收益型”的资源权衡策略移动,低烈度火烧迹地内油松的生长恢复会加快。     

重度林火对大兴安岭土壤生境因子的影响

为探究重度林火对森林土壤生境因子的影响,以大兴安岭林区火烧迹地为研究对象,监测了火烧迹地和对照样地12个土壤生境因子在3年内的变化。结果表明:1年时间范围内重度林火减小了枯落物层厚度,降低土壤含水率、土壤容重、水稳性团聚体、有机质含量和微生物量碳,但提高了地表午间均温和土壤p H值,增加了土壤铵态氮、硝态氮、有效磷、代换性盐基的含量;而3年时间范围内重度林火导致有的土壤生境因子与对照样地差异越来越大,如枯落物层厚度、土壤有机质含量、土壤容重、水稳性团聚体和硝态氮含量,而有的土壤生境因子则表现出恢复的趋势,如土壤含水率、地表午间均温、土壤p H值、铵态氮含量、有效磷含量、代换性盐基含量和土壤微生物量碳。研究重度林火对各土壤生境因子的影响可为土壤生境质量的评价工作提供基础数据。     

富营养湖泊大型围隔和围栏中磷的动态

对武汉东湖大型围隔和围栏中的水生植被和不同形态的磷近2年的调查分析结果表明：在围隔中的水生维管束植物得到恢复、生物量明显大于对照区的情况下,水中的总磷（TP）、溶解活性磷（DRP）、颗粒性磷（PP）浓度明显低于对照区,水生维管束植物的良好生长是导致磷浓度降低的主要因素,总溶解磷（TDP）、溶解非活性磷（DNP）浓度则与对照区无显著差异;围隔（栏）及对照区中TP、PP的浓度秋高冬低,TDP浓度秋、冬季较高,春、夏季较低,DNP浓度春季较高,冬季较低;TP中PP含量约为TDP的4－6倍,DRP与DNP的含量相近或稍有差别。     

兴安落叶松林火烧迹地土壤理化性质驱动因子

探索火烧迹地土壤理化性质的驱动因子是解释生态系统响应火干扰机制的重要组成部分。旨在分析兴安落叶松林火烧迹地土壤理化性质的决定因子,深入认识火干扰在北方森林生态系统所扮演的角色,为北方森林火烧迹地火后恢复、林业可持续发展提供科学支持和理论依据。以过火后1 a的兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,设置了不同火烈度和立地条件的火烧迹地及对照研究样地共计35块。在每个研究样地记录了树种、胸径、存活状态等乔木数据,测量了坡向、坡位、坡度、海拔等地形数据,利用植被变化情况量化了火烈度。分别采集了0—5 cm和5—10 cm的土壤样品并测定其9种理化指标,对比了过火与未过火样地这些土壤理化指标的差异。然后,分析了各土壤理化指标与火烈度量化结果的关联趋势,比较了火烈度、地形和乔木因子对火烧迹地土壤理化性质的影响程度。与对照样地相比,火干扰提升了土壤理化指标观测值的离散程度,显著提高了0—5 cm土壤含水率(MC)(P<0.05)和5—10 cm土壤MC、总氮(TN)、总有机碳(TOC)含量(P<0.05)。土壤理化性质与火烈度有明显关联趋势的并不多,观察到0—5 cm土壤MC随火烈度指数的增加...     

兴安落叶松林火干扰后土壤有机碳含量变化

在大兴安岭兴安落叶松林区,选择不同恢复年限各种火烧强度(重度、中度、轻度)的火烧迹地进行调查并采集土壤样品,对火后有机层和矿质层有机碳含量变化进行研究,以期为进一步开展森林火灾对区域碳平衡影响的定量评估提供科学依据。研究结果表明:火干扰对土壤有机碳含量变化的影响包括火烧即时影响和火后生境条件变化带来的间接影响。火干扰样地有机层的积累与转化主要是通过火后林冠郁闭度的变化影响的,其有机碳总储量低于对照样地。对于矿质层土壤,重度和中度火干扰后,如果样地发生植被序列演替,即阔叶林植被入侵,样地郁闭度增加迅速,凋落物积累量增大,土壤有机碳含量将随着过火年限的增加而增加;如果样地发生自我更新,样地郁闭度增加缓慢,凋落物分解量大于积累量,土壤有机碳含量将会在一定时间内随着过火年限的增加而减少;但是,无论样地发生植被序列演替还是自我更新,土壤有机碳含量短时间内均无法恢复到火前水平。轻度火干扰后,土壤有机碳含量短期内先增加,随着植被更新情况的发展最终趋于平衡。     

大兴安岭火后不同恢复时期土壤微生物生物量动态变化

林火作为我国北方森林生态系统的重要干扰因子,随着全球气候变暖,其影响将更为严重。本文对大兴安岭地区兴安落叶松(Larix gmelinii)林重度火烧迹地3块不同恢复阶段1个生长季土壤微生物生物量氮、碳的动态变化进行了调查。结果表明:在整个生长季,土壤微生物生物量氮、碳都呈现先增加后减少的趋势,而且土壤上层微生物生物量氮、碳都高于土壤下层。火后3年和火后28年土壤上、下层微生物生物量氮高于对照样地,火干扰后9年土壤上、下层微生物生物量氮低于对照样地;火后3年土壤上、下层微生物生物量碳低于对照样地;火后9年和28年微生物生物量碳高于对照样地。火后不同恢复阶段土壤微生物生物量氮、碳在6月份达到峰值,然后在生长季中呈下降趋势。火后9年土壤上层微生物生物量碳与磷(P)含量呈显著负相关关系,火后9年土壤下层和火后28年土壤上层微生物生物量氮与土壤含水量呈正相关。本研究结果将为研究中国北方森林系统火后土壤微生物生物量氮、碳的动态变化及其火后的主要影响因子提供数据基础。     

帽儿山温带森林演替初期土壤碳、氮、磷计量特征的变化

2004年在帽儿山森林生态站设置土壤置换试验,将0～30 cm农田土置换成邻近天然次生林淋溶层土(A处理)、淀积层土(B处理)和母质层土(风化砂,C处理),分别模拟森林皆伐次生演替、无种子库次生演替和原生演替,2014年研究温带落叶阔叶林不同演替类型在自然演替初期土壤碳、氮、磷计量特征的变化.结果表明: 演替10年,A处理土壤碳、氮、磷含量无显著变化,B处理土壤碳和氮含量分别降低34.7%和38.6%,而C处理土壤碳和氮含量分别增加63.4%和198.4%.植被演替后,氮-碳异速生长关系斜率显著降低,磷-氮异速生长速率显著升高.10年演替后,仅C处理土壤C∶N减小44.5%,N∶P增加283.6%,其他处理变化不显著.土壤碳、氮、磷含量与活细根现存量、死细根现存量均存在显著相关关系,植被演替可能主要通过改变有机质输入驱动土壤碳、氮、磷含量及其计量关系.     

不同火强度对河北平泉油松林土壤有机碳及土壤养分影响

选择河北省平泉县油松林火烧迹地为研究区, 按照过火林地燃烧状况, 划分轻度火烧(L)、中度火烧(M)、重度火烧(H)3 个强度的林地作为研究样地, 选择相邻未过火林地(CK)作为对照样地。以0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm 的顺序采集土壤样品。样品用于分析不同火烧影响下土壤有机碳(SOC)、土壤养分中铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^- -N)、全氮(TN)、全钾(TK)、全磷(TP)、速效氮(AN)、速效钾(AK)、速效磷(AP)含量和土壤pH 值变化, 以及土壤有机碳和土壤养分其在火烧之后不同土层深度之间的数值波动。结果表明: (1)不同火烧强度对土壤有机碳含量差异影响显著(P<0.05), 与未过火林地相比, 中度、轻度火烧的土壤有机碳含量降低, 重度火烧土壤有机碳含量增加; 土壤有机碳含量变化随土层深度增加而降低; (2)不同火烧强度对土壤养分中所有指标的差异性显著 (P < 0.05), 不同土层深度之间的数量变化明显。铵态氮含量在各土层均表现为重度火烧后增加, 中、轻度火烧则减少; 硝态氮含量受轻度、中度、重度火烧后在各土层整体增加; 速效氮含量在0-10 cm 土层轻度、中度、重度火烧后增加, 在10-20 cm 土层中度、重度火烧后减少而轻度火烧后增加, 在20-30 cm 土层重度和轻度火烧后增加, 中度火烧后减少。轻度、中度、重度火烧后的全氮和全磷含量在各土层整体降低。速效磷含量在0-10 cm 土层受重度和轻度火烧后增加, 10-20 cm、20-30 cm 土层重度、中度、轻度火烧后含量皆减少。全钾含量在0-10 cm 土层重度、轻度火烧后含量降低, 中度火烧后含量增加, 10-20 cm土层火烧后含量均会增加, 20-30 cm 土层火烧后含量均会降低。速效钾含量受重度、中度、轻度火烧后在各土层含量均会减少; (3) 不同火烧强度与土壤pH 值差异性极显著(P < 0.01), 火烧后pH 值上升。上述结果可为研究林火干扰后土壤有机碳和土壤养分的变化规律, 以及火烧迹地植被恢复的研究提供参考。     

高原鼢鼠土丘对矮嵩草草甸植被演替及土壤营养元素的作用

本文研究了矮蒿草草甸上高原酚鼠土丘的出现率及其对植被的覆盖状况,土丘高度的下降及其直径的变化,土丘植物地上生物量和土丘营养元素含量。高原鼢鼠土丘出现率为242个/只/年,合土壤干重为1023.82公斤/只/年,对植被的覆盖面积高达22.53平方米/只/年。土丘在地表滞留时间约1年,处于不同演替阶段植被区域内出现的土丘,其植物地上生物量间的差异显著。5月前,在原生植被区出现的土丘,经4个月后,土丘边缘形成环状富草区,士丘边缘至中心区形成环状贫草区,而土丘中心仍处于无草状况。在次生植被区上的土丘则无此现象。新土丘除速效钾的含量与对照区无显著差异外,速效氮、磷的含量显著地高于对照区。旧土丘土壤中的速效氮、磷、钾含量均低于新土丘,但氮、磷的含量仍高于对照区。     

气候、植被和地形对大兴安岭林火烈度空间格局的影响

在北方森林中火干扰是森林景观变化的主导因素。林火烈度作为衡量林火动态的重要指标,较为直观地反映了火干扰对森林生态系统的破坏程度,其空间格局深刻地影响着森林景观中的多种生态过程(如树种组成、种子扩散以及植被的恢复)。解释林火烈度空间格局有助于揭示林火干扰后森林景观格局的形成机制,对预测未来林火烈度空间格局以及制定科学合理林火管理策略均有重要意义。基于LandsatTM/ETM遥感影像,将2000—2016年大兴安岭呼中林区的36场火的林火烈度划分为未过火、轻度、中度、重度4个等级。采用FRAGSTAT景观格局分析软件从类型水平上计算了斑块所占景观面积比、面积加权平均斑块面积、面积加权平均斑块分维数、面积加权边缘面积比、斑块密度5个景观指数,以对林火烈度空间格局进行了定量化描述。并且采用随机森林模型,分析了气候、地形、植被对林火烈度空间格局的影响及其边际效应。通过研究得出以下结果:(1)相对于未过火、轻度、以及中度火烧斑块,重度火烧斑块的面积更大、形状更简单;(2)海拔对重度火烧斑块的空间格局起着至关重要的作用,其次是坡向、坡度、植被覆盖度、相对湿度、温度等;(3)随着海拔的升高,面积加权...     

黑龙江省大兴安岭林区火烧迹地森林更新及其影响因子

林火干扰是大兴安岭森林更新的影响因子之一,研究火烧迹地森林更新的影响因子(立地条件、火前植被、火干扰特征)对理解生态系统的结构、功能和火后演替轨迹具有重要意义。选取呼中及新林林业局55个代表性火烧样地,利用增强回归树分析法分析了火烧迹地森林更新的影响因素。结果表明:(1)立地条件是影响针、阔叶树更新苗密度的主要因素;海拔对针叶树更新苗密度的影响最大;坡度对阔叶树更新苗密度影响最大;(2)距上次火烧时间对针叶树更新苗比重影响最大,其次是林型;(3)中度林火干扰后森林更新状况好于轻度和重度火烧迹地。根据火烧迹地森林更新调查分析可知:林型影响火后演替模式,火前为针叶树或阔叶树纯林,火后易发生自我更新(火后树种更新组成与火前林型相同),而针阔混交林在火干扰影响下易于发生序列演替(火后初期以早期演替树种更新为主)。     

鼎湖山3种演替阶段森林土壤C、N、P现状及动态

为探讨森林演替过程中土壤C、N、P的变化,通过测定鼎湖山3种演替阶段的森林土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量,对他们的化学计量进行分析。结果表明,鼎湖山3种森林土壤SOC和TN随演替阶段而增加,演替中后期表层土壤(0~20 cm)与演替初期的差异达到显著水平(P0.05),在土壤剖面上的分布都呈现显著的表层富集现象,且表层土壤与其他土层均有显著差异(P0.05)。土壤TP含量随演替阶段没有呈现出有规律的变化,不同演替阶段间也没有显著差异,但不同演替阶段土壤TP在土壤剖面上的分布表现不同,演替前期土壤TP含量随着土层深度增加而增加,演替后期土壤TP随土层深度的增加而降低,而演替中期土壤TP含量在各土层间没有显著差异。土壤C∶N不受土层深度和演替进程的影响,而土壤C∶P和N∶P均表现为随演替阶段而增加,随土层加深而降低。这些揭示了森林土壤SOC、TN和TP含量随演替进展及其在土壤剖面上的分布取决于土壤C、N、P的来源方式。     

兴安落叶松林火烧迹地土壤有效磷与土壤微生物生物量磷时空演变特征

野火是大兴安岭活跃的生态干扰因子,显著影响火烧迹地土壤有效磷(AP, Available Phosphorus)和土壤微生物生物量磷(MBP, Microbial Biomass Phosphorus),本文旨在了解兴安落叶松林火烧迹地AP、MBP的时空演变特征,并在此基础上探究两者间的偶联机制。采用“以空间换时间”的研究方法,于大兴安岭塔河地区兴安落叶松林火烧迹地选取实验样地,于未过火兴安落叶松林选取对照样地,踏查每个样地的海拔、坡度、坡向、坡位信息,测定火烧迹地土壤AP、MBP含量,分析兴安落叶松林火烧迹地AP与MBP的时空演变特征。火干扰后,火烧迹地土壤AP、MBP含量均随恢复时间表现出先减少后增加的趋势,恢复初期火烧迹地MBP含量显著低于未过火样地,AP含量显著高于未过火样地(P<0.05);不同海拔火烧迹地AP、MBP含量差异显著(P<0.05),不同海拔未过火样地AP、MBP含量均无显著差异(P>0.05)。火烧迹地土壤MBP、AP的随机森林回归模型的模型总解释度约为84%,而未过火样地的模型总解释度约为60%,两个模型均达到了极显著水平(P<0.0...     

基于NBR指数分析大兴安岭呼中森林过火区的林火烈度

基于TM影像和3S技术手段,利用NBR指数对1986—2010年大兴安岭呼中林区森林过火区林火烈度进行了定量评价,分析了林火烈度与植被类型、海拔、坡度和坡向等环境因子的关系.结果表明:呼中林区的林火发生次数和面积年际变化明显,每年6—8月是林火的高发期,重度火烧区占总过火面积的84.2%.过火区中,兴安落叶松林占89.9%;海拔1000～1500m区域占68.8%;东、南、西、北4个坡向的过火面积占62.5%,阴、阳坡过火面积差异不明显;坡度15～25°的斜坡区域过火面积占38.4%.不同程度林火烈度的过火面积由大到小依次为重度火>中度火>轻度火>未过火,其中,重度火过火面积>70%,中度火过火面积在10%左右,轻度火和未过火的过火面积<5%.呼中林区林火烈度以重度火为主,对森林资源的破坏程度极大.在大兴安岭林区的林火管理中,应尽早开展森林可燃物处理工作,以降低林火烈度,保障森林生态系统的安全.