林窗对川西亚高山岷江冷杉幼苗生物量及其分配格局的影响

采用样带法调查了川西亚高山原始岷江冷杉林林窗和林冠下岷江冷杉幼苗(H≤100 cm)的密度、高度、基径和各构件生物量,分析了各构件生物量间的相关性.结果表明：林窗与林冠下幼苗密度分别为12 903和2 017株·hm^-2;平均高度分别是26.6和24.3 cm,差异显著;平均基径分别为4.97和5.13 mm,差异不显著.林窗内各龄级幼苗的生物量与林冠下同龄级幼苗的生物量之间差异不显著.林窗对不同龄级幼苗各构件生物量积累的影响不同,林窗内幼苗枝干生物量比在12年达到最大(1.54),随后其比值维持在0.69左右;林冠下幼苗在15年后(含15年),枝条生物量大于主干生物量.生长在林窗和林冠环境的幼苗单株总生物量、叶生物量、茎生物量、地上生物量和根生物量与幼苗基径的平方(D²)和苗高(H)的乘积有显著的线性关系.林窗与林冠下幼苗各构件生物量之间有显著的正相关关系.     

川西亚高山森林林窗对凋落枝早期分解的影响

林窗调控的土壤水热环境和分解者群落结构可能深刻影响凋落物分解过程, 已有的研究结果具有不确定性。为了解高海拔森林林窗面积对凋落枝分解的影响, 采用凋落物分解袋法, 于2012-2016年冬季和生长季节, 研究了川西亚高山森林255-290 m ²(FG1)、153-176 m ²(FG2)、38-46 m ²(FG3) 3种面积林窗和林下对岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落枝质量损失的影响。结果显示: 林窗面积大小显著改变了林窗和林下的雪被厚度、温度和冻融循环频次; 雪被厚度和温度以FG1林窗最高, 林下最低; FG1、FG2、FG3林窗和林下枝条分解4年后的质量残留率分别为59.9%、59.5%、62.1%和55.3%, 分解系数k值分别为0.127、0.131、0.120和0.135, 95%分解时间分别为23.6、22.7、25.0和22.2 a; 与林下相比, 林窗显著增加了第一年和第二年生长季节的质量损失速率, 降低了第一年和第四年冬季的枝条质量损失速率; 林窗大小对质量损失速率的影响随分解时期变化差异明显, 质量损失速率在第一年和第三年冬季随林窗面积增大而增大, 在第三年生长季节随林窗面积增大而降低; 枝条质量损失的比例在第一年最高, 随林窗面积增加而增加, 且冬季高于生长季节。综上所述, 林窗环境变化深刻影响亚高山森林凋落枝分解, 但这种影响随林窗面积和分解时间有所差异。     

Effects of forest gap size on initial decomposition of twig litter in the subalpine forest of western Sichuan,China

林窗调控的土壤水热环境和分解者群落结构可能深刻影响凋落物分解过程, 已有的研究结果具有不确定性。为了解高海拔森林林窗面积对凋落枝分解的影响, 采用凋落物分解袋法, 于2012-2016年冬季和生长季节, 研究了川西亚高山森林255-290 m ²(FG1)、153-176 m ²(FG2)、38-46 m ²(FG3) 3种面积林窗和林下对岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落枝质量损失的影响。结果显示: 林窗面积大小显著改变了林窗和林下的雪被厚度、温度和冻融循环频次; 雪被厚度和温度以FG1林窗最高, 林下最低; FG1、FG2、FG3林窗和林下枝条分解4年后的质量残留率分别为59.9%、59.5%、62.1%和55.3%, 分解系数k值分别为0.127、0.131、0.120和0.135, 95%分解时间分别为23.6、22.7、25.0和22.2 a; 与林下相比, 林窗显著增加了第一年和第二年生长季节的质量损失速率, 降低了第一年和第四年冬季的枝条质量损失速率; 林窗大小对质量损失速率的影响随分解时期变化差异明显, 质量损失速率在第一年和第三年冬季随林窗面积增大而增大, 在第三年生长季节随林窗面积增大而降低; 枝条质量损失的比例在第一年最高, 随林窗面积增加而增加, 且冬季高于生长季节。综上所述, 林窗环境变化深刻影响亚高山森林凋落枝分解, 但这种影响随林窗面积和分解时间有所差异。     

Gap characteristics and gap regeneration in a subalpine coniferous forest on Mt Ontake,central Honshu,Japan

Gap characteristics and gap regeneration were studied in three mature stands belonging to different community types in a subalpine coniferous forest on Mt Ontake, central Honshu, Japan. Gap disturbance regimes were remarkably similar among stands studied; percentage gap area to surveyed area, gap density and mean gap size were 7.3–8.5%, 17.8–20.0 ha⁻¹ and 40.8–42.5 m², respectively. The gap size class distributions were also similar and showed a strong positive skewness with a few large and many small gaps; gaps <40m² were most frequent and gaps >200m² were rare. Forty-five to 66% of gaps were due to the death of single canopy trees. Canopy trees more often died leaving standing dead wood (40–5.7%) or broken trunks (43–49%). Shade tolerantAbies mariesii andAbies veitchii, frequently, andTsuga diversifolia, less frequently, regenerated in gaps, from advance regenerations recruited before gap formation.Picea jezoensis var.hondoensis may regenerate in gaps, from new individuals recruited after gap formation. The breakage of denseSasa coverage and the mineral soils exposed by the uprooted plants that form gaps might provide regeneration opportunities for shade intolerantBetula. Of the important species limited to the ridge site,Chamaecyparis obtusa, frequently, andThuja standishii, infrequently, regenerated from plants alreadyin situ. Regeneration ofPinus parviflora was not seen. Based on the gap characteristics and gap regeneration behaviour of each species described, stand dynamics in each stand are discussed.     

川西亚高山针叶林林窗特征的研究

为探讨川西亚高山针叶林的林窗干扰特征 ,对王朗自然保护区的这一植被类型进行了调查 ,分析了该类型森林中林窗的数量、大小、形状及其成因 ;林窗形成木 (GM )的类型、数量和物种构成。结果表明 ,在川西亚高山原始针叶林林区 ,大多数形成木都是因树木达到一定年龄后衰老等原因引起其抗性下降而死亡的 ;由树木基折形成的林窗最为普遍 ,占 5 1 2 3% ,由干折形成的占 2 0 37% ;单株形成木林窗几乎达到所调查林窗的一半 (占总数的 4 6 99% ) ,平均每个林窗拥有 1 95株形成木。扩展林窗大小多在 10 0～ 4 0 0m2 ,10 0～ 2 0 0m2 所占的数量比例最大 ,占 2 6 5 1% ;而 30 0～ 4 0 0m2 所占的面积比例则最大 ,占 2 2 6 4 %。冠空隙的面积多在 2 0 0m2 以下 ,其中以 5 0～ 10 0m2 所占的数量比例和面积比例均为最大 ,分别为 32 5 3%、17 72 %。冠空隙、扩展林窗的平均面积为 71 6 8m2 、15 4 14m2 。     

Effects of forest gap on hemicellulose dynamics during foliar litter decomposition in an subalpine forest

 亚高山森林林窗可能通过改变冬季雪被格局和生长季水热环境影响林窗内凋落物中半纤维素的分解动态, 但目前对此还缺乏研究。采用凋落物分解袋法, 以亚高山森林5种典型物种岷江冷杉(Abies faxoniana)、红桦(Betula albosinensis)、四川红杉(Larix mastersiana)、方枝柏(Sabina saltuaria)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)凋落物为研究对象, 研究雪被形成期、雪被覆盖期、雪被融化期和生长季节从林窗中心、林冠林窗、扩展林窗到郁闭林下物种凋落物的半纤维素变化特征。经历一年分解后, 5种凋落物的半纤维素均呈现净累积现象。针、阔叶凋落物半纤维素分别在雪被覆盖期和融化期表现出相对较高的损失率。在雪被覆盖期和融化期, 凋落物半纤维素在林窗中心和林冠林窗具有相对较高的损失率; 而在生长季节, 林窗中心呈现相对较低的凋落物半纤维素累积率。统计分析结果表明凋落物分解过程中半纤维素损失率与环境因子和凋落物质量因子均显著相关。这些结果表明亚高山森林林窗对凋落物分解过程中半纤维素损失率具有显著影响, 分别促进了半纤维素在冬季的损失以及抑制了半纤维素在生长季节的累积, 意味着亚高山森林林窗的形成有利于凋落物半纤维素的降解。     

亚高山森林林窗对凋落物分解过程中半纤维素动态的影响

亚高山森林林窗可能通过改变冬季雪被格局和生长季水热环境影响林窗内凋落物中半纤维素的分解动态, 但目前对此还缺乏研究。采用凋落物分解袋法, 以亚高山森林5种典型物种岷江冷杉(Abies faxoniana)、红桦(Betula albosinensis)、四川红杉(Larix mastersiana)、方枝柏(Sabina saltuaria)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)凋落物为研究对象, 研究雪被形成期、雪被覆盖期、雪被融化期和生长季节从林窗中心、林冠林窗、扩展林窗到郁闭林下物种凋落物的半纤维素变化特征。经历一年分解后, 5种凋落物的半纤维素均呈现净累积现象。针、阔叶凋落物半纤维素分别在雪被覆盖期和融化期表现出相对较高的损失率。在雪被覆盖期和融化期, 凋落物半纤维素在林窗中心和林冠林窗具有相对较高的损失率; 而在生长季节, 林窗中心呈现相对较低的凋落物半纤维素累积率。统计分析结果表明凋落物分解过程中半纤维素损失率与环境因子和凋落物质量因子均显著相关。这些结果表明亚高山森林林窗对凋落物分解过程中半纤维素损失率具有显著影响, 分别促进了半纤维素在冬季的损失以及抑制了半纤维素在生长季节的累积, 意味着亚高山森林林窗的形成有利于凋落物半纤维素的降解。     

中国南亚热带不同造林模式碳汇林土壤碳、氮、磷的积累及化学计量特征

碳汇林的固碳效益十分显著,是实现“碳中和”的主要碳增汇途径之一,在研究南亚热带地区不同造林模式碳汇林土壤碳汇的同时,研究碳汇林土壤氮、磷储量及土壤碳、氮、磷的生态化学计量特征,能够为不同造林模式碳汇林的土壤碳、氮、磷储量的评估提供科学依据。采取单因素随机区组设计,选择立地条件基本一致的研究区和4种造林模式(新造林、封山育林、补植套种、更新改造)的碳汇林,分析了不同造林模式土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)的含量、储量、生态化学计量比,以及微生物生物量碳(MBC)的变化特征。结果表明,不同造林模式碳汇林的土壤理化性质,碳氮磷储量、化学计量比及微生物生物量碳含量差异显著,且土壤碳氮磷储量随土壤深度增加而减少,表现出明显的垂直变化特征。4种造林模式下碳氮比(C/N)介于11.11—17.86,碳磷比(C/P)介于17.00—242.59,氮磷比(N/P)介于1.18—15.99之间,在0—60 cm土层上均以更新改造模式林最低,封山育林模式下C/P和N/P均显著高于其他造林模式。土壤SOC与TN、N/P呈极显著正相关关系,土壤TN与C/P呈极显著正相关关系。综合来看,封山育林模...     

亚高山森林林窗大小对凋落叶木质素降解的影响

木质素降解是认识高寒森林凋落物分解过程的关键环节,可能受到林窗大小及其在不同季节水热环境的影响。采用分解袋法,研究了川西亚高山森林不同面积大小林窗下红桦(Betula albo-sinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落叶在初冻期、深冻期、融化期、生长季节初期、生长季节中期和生长季节后期的木质素分解动态特征。研究结果表明,采样时间和林窗面积大小对两种凋落叶的木质素降解均有显著影响。经历1a分解,红桦凋落叶的木质素降解了21.53%—27.65%,而岷江冷杉凋落叶的木质素富集了7.95%—19.40%。较大林窗促进了冬季岷江冷杉凋落叶和生长季节红桦凋落叶木质素的降解,抑制了冬季红桦凋落叶木质素的降解;而生长季节岷江冷杉凋落叶木质素富集速率则为林下大林窗中林窗小林窗。逐步回归分析表明,凋落叶木质素的降解过程在冬季主要受到负积温和土壤冻融循环次数的影响(木质素结构的物理破碎),而在生长季节则主要受到平均温度和正积温的影响(木质素的生物降解)。可见,川西亚高山森林木质素降解受林窗格局变化的显著影响,且林窗大小对凋落叶木质素降解的影响与物种和分解时期有关。     

川西亚高山森林林窗不同时期土壤转化酶和脲酶活性的特征

为了解川西亚高山森林林窗对不同时期土壤生态过程的影响,于2012年6月—2013年5月期间,根据温度动态过程,对比研究了生长季节(土壤完全融化期、生长季节前期和生长季节后期)与非生长季节(冻结初期、深冻期和融化期)川西亚高山粗枝云杉(Picea asperata)人工林林窗中心、林缘和林下土壤有机层和矿质土壤层转化酶和脲酶活性变化过程。结果表明:林窗不同区域中,土壤有机层转化酶活性均高于矿质土壤层;在生长季节,土壤有机层和矿质土转化酶活性表现为:林窗中心林下林缘,而脲酶活性表现为:林窗中心林缘林下。冻结初期和深冻期林窗中心土壤转化酶活性均高于林缘和林下,而在融化期林下转化酶活性高于林窗中心和林缘;冻结初期和融化期林下土壤脲酶活性显著高于林窗中心和林缘,而在深冻期林窗不同区域土壤脲酶活性没有显著差异。林窗不同区域在不同时期对土壤转化酶和脲酶活性的响应有着深刻影响。     

Effects of simulated exudate C:N stoichiometry on dynamics of carbon and microbial community composition in a subalpine coniferous forest of western Sichuan,China

 目前有关森林根系分泌物及其诱导的土壤生态学效应研究主要关注根系碳(C)源输入, 而极少关注根系分泌物氮(N)源输入及其伴随的C:N化学计量特征对土壤过程和功能的影响, 极大地限制了我们对森林根系-土壤-微生物互作机制的深入认识。该研究以川西亚高山天然林和云杉(Picea asperata)人工林土壤为对象, 模拟配制不同C:N化学计量特征(只有N、C:N = 10、C:N = 50、C:N = 100和只有C处理)的根系分泌物溶液进行人工添加试验, 以探究根系分泌物化学计量特征对两种林分土壤碳动态及其微生物群落结构的影响差异。结果表明: 模拟根系分泌物C添加总体促进了两种林分土壤有机质分解激发效应而降低了土壤总碳(TC)含量, 而N添加在一定程度上缓和了两种林分土壤TC含量的降低幅度, 且C添加导致天然林土壤TC含量的降低幅度明显低于土壤N有效性更低的人工林。几种根系分泌物添加处理对两种林分土壤活性和惰性碳库的影响无明显规律。另外, 根系分泌物C添加总体降低了天然林土壤微生物总磷脂脂肪酸(PLFA)含量和细菌、放线菌、真菌PLFA含量, 而总体增加人工林土壤微生物PLFA总量和细菌、放线菌、真菌PLFA含量, 并诱导两种林分土壤微生物群落结构(细菌:真菌相对丰度)也发生了各自不同的变化。上述结果表明森林根系分泌物N源输入和土壤N有效性共同调控根系C源输入对土壤有机质分解激发效应的方向和幅度。研究结果为深入揭示典型森林根系分泌物化学计量特征对土壤生物化学循环过程的调控机制提供了一定的理论依据。     

模拟根系分泌物C:N化学计量特征对川西亚高山森林土壤碳动态和微生物群落结构的影响

目前有关森林根系分泌物及其诱导的土壤生态学效应研究主要关注根系碳(C)源输入, 而极少关注根系分泌物氮(N)源输入及其伴随的C:N化学计量特征对土壤过程和功能的影响, 极大地限制了我们对森林根系-土壤-微生物互作机制的深入认识。该研究以川西亚高山天然林和云杉(Picea asperata)人工林土壤为对象, 模拟配制不同C:N化学计量特征(只有N、C:N = 10、C:N = 50、C:N = 100和只有C处理)的根系分泌物溶液进行人工添加试验, 以探究根系分泌物化学计量特征对两种林分土壤碳动态及其微生物群落结构的影响差异。结果表明: 模拟根系分泌物C添加总体促进了两种林分土壤有机质分解激发效应而降低了土壤总碳(TC)含量, 而N添加在一定程度上缓和了两种林分土壤TC含量的降低幅度, 且C添加导致天然林土壤TC含量的降低幅度明显低于土壤N有效性更低的人工林。几种根系分泌物添加处理对两种林分土壤活性和惰性碳库的影响无明显规律。另外, 根系分泌物C添加总体降低了天然林土壤微生物总磷脂脂肪酸(PLFA)含量和细菌、放线菌、真菌PLFA含量, 而总体增加人工林土壤微生物PLFA总量和细菌、放线菌、真菌PLFA含量, 并诱导两种林分土壤微生物群落结构(细菌:真菌相对丰度)也发生了各自不同的变化。上述结果表明森林根系分泌物N源输入和土壤N有效性共同调控根系C源输入对土壤有机质分解激发效应的方向和幅度。研究结果为深入揭示典型森林根系分泌物化学计量特征对土壤生物化学循环过程的调控机制提供了一定的理论依据。     

川西亚高山暗针叶林不同恢复阶段红桦、 岷江冷杉土壤种子损耗特征

在川西亚高山米亚罗林区海拔3 100—3 600 m阴坡、半阴坡,以立地条件基本一致的箭竹和藓类林型不同恢复阶段(20—40年生的箭竹-阔叶林、藓类-阔叶林,50年生的箭竹-针阔混交林、藓类-针阔混交林、160—200年生的箭竹-暗针叶老龄林、藓类暗针叶老龄林)的群落为研究对象,于种子成熟散落前(8月)采集土壤样品,应用网筛分选法结合体视显微镜挑选种子,实验室发芽试验法和四唑染色法对种子生活力进行测定,分析了土壤内先锋树种红桦(Betula albo-sinensis)和顶极树种岷江冷杉(Abiesfaxoniana)的残余种子总数、组分及其分布格局;采用样方法调查了红桦和岷江冷杉的1年生幼苗密度。结果表明:1)随着森林的恢复,红桦的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数呈减少的趋势,而岷江冷杉则相反。箭竹林型不同恢复阶段红桦的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数总体上大于藓类林型相应恢复阶段。岷江冷杉的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数、腐烂种子数的最大值均出现在藓类-暗针叶老林龄;2)在阔叶林和针阔混交林阶段,红桦和岷江冷杉的种子组分所占比例最高的分别为腐烂种子和发育不全种子,在暗针叶老龄林阶段,红桦的腐烂种子和空粒种子的比例位居前列,而岷江冷杉的外形完整种子比例最大;3)随着土层深度的增加,红桦和岷江冷杉的外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数均呈减少的趋势。红桦和岷江冷杉不同组分的种子在枯枝落叶层所占地比例在72.85%—94.28%;4)红桦的1年生幼苗密度随着森林的恢复逐渐减小,而岷江冷杉的1年生幼苗密度随着森林的恢复逐渐增大。在8月份,土壤中已经不存在红桦和岷江冷杉有生活力的种子,两种植物的种子只能形成短暂土壤种子库。     

小径竹对亚高山暗针叶林优势 树种林窗更新的影响

在亚高山岷江冷杉林中选取面积≤50m2,50~150m2,>150m2的林窗,每种类型内均包含3种小径竹盖度(≤20%、20%~50%、>50%),共调查林窗9个,并调查包含这3种小径竹盖度的三块林下对照样地,研究了该类森林林窗更新与小径竹生长的关系。结果表明:(1)无论林窗大小,林窗内的更新幼苗数量都比林下的多,林窗更新是岷江冷杉群落更新的主要途径;(2)所选林窗均为发育早期,林窗对更新树种的种类组成和数量的影响主要表现在幼苗上。糙皮桦幼树及幼苗数量随林窗面积的增加而急速增加,它的更新更需要较大的林窗;(3)不同小径竹盖度下幼苗的密度呈现显著性变化,小径竹的生长明显抑制了森林幼苗的更新及填充的进程;(4)华西箭竹的分散程度随林窗面积的增大而降低,而平均高度和基径则有增加的趋势。     

Gap characteristics and gap regeneration in subalpine old-growth coniferous forests,central Japan

Gap characteristics and gap regeneration were studied in three old-growth stands of subalpine coniferous forests in the northern Yatsugatake and the northern Akaishi mountains, central Japan. With the results of the present study and those of a previous study conducted in another locality, general features of gap characteristics and gap regeneration behavior of major tree species in subalpine coniferous forests of central Japan were summarized and discussed. Of the total 237 gaps investigated in the 14.48 ha of forested area, the percentage gap area to surveyed area, gap density and mean gap size were 7.3%, 17.2 ha⁻¹, and 43.3 m², respectively. The gap size distributions were similar among stands and showed a strong positive skewness with a few large and many small gaps; gaps <40m² were most frequent and those >200 m² were rare. Gaps due to the death of multiple canopy trees comprised 44.7% of the total ones. Canopy trees died in various states; standing dead (42.6%) or trunk broken (43.7%) were common and uprooted (12.2%) was an uncommon type of death of canopy trees. These figures indicate that general features of gap characteristics in this forest type are the low proportion of gap area and the high proportions of small gap size and multiple-tree gap formation. In general, shade-tolerantAbies frequently, andTsuga, infrequently, regenerate in gaps from advance regenerations recruited before gap formation, whilePicea and shade-intolerantBetula possibly regenerate in gaps from new individuals recruited after gap formation. Gap successors of conifers occurred in a wide range of gap size and did not show the clear preference to species specific gap size. In old-growth stands without large-scale disturbance (≥0.1 ha in area) of subalpine coniferous forests of central Japan, major tree species may coexist with their different gap-regeneration behaviors and, probably, different life history traits.     

高山森林林窗位置和附生植物去除对倒木总酚和缩合单宁含量的影响

倒木分解是森林生态系统中重要的养分循环过程,倒木中的难分解物质对土壤有机质积累具有积极作用。但关于森林林窗和附生植物对倒木难分解物质含量的影响还不清晰。为了理解林窗更新及附生植物生长对倒木总酚和缩合单宁含量的影响,2013年8月在川西高山原始森林进行样地布置,在进行3年附生植物去除处理后,2016年8月在不同林窗位置（林窗、林缘和林下）下两种处理（附生植物去除和保留）不同腐解等级（I-V）进行岷江冷杉（Abies faxoniana）倒木不同结构（心材、边材和树皮）样品采集,分析其总酚和缩合单宁含量。结果表明：树皮总酚和缩合单宁含量显著高于心材和边材,树皮总酚和缩合单宁含量随腐解等级变化差异不显著;森林林窗对Ⅲ-V腐解等级心材和边材总酚含量具有显著影响,但对心材和边材缩合单宁影响差异不显著,林窗对倒木树皮总酚和缩合单宁含量影响差异极显著且两者含量特征均表现为林窗 > 林缘 > 林下;附生植物去除处理降低了心材缩合单宁和边材总酚含量,增加了倒木边材缩合单宁含量。附生植物去除处理对树皮影响和林窗位置存在交互作用,林缘和林下的倒木附生植物去除显著降低了树皮总酚和缩合单宁含量。此外,不同林窗位置的温度差异是导致树皮总酚和缩合单宁含量变化的主要原因,附生植物去除对倒木pH的影响也可能是影响倒木总酚和缩合单宁含量的原因之一。由此可见,高山森林林窗更新及附生植物生长会显著影响倒木难分解物质含量变化特征,为进一步了解倒木分解过程在养分循环及对环境的响应提供了新的角度。     

全球森林土壤微生物生物量碳氮磷化学计量的季节动态

土壤微生物生物量在森林生态系统中充当具有生物活性的养分积累和储存库。土壤微生物转化有机质为植物提供可利用养分, 与植物的相互作用维系着陆地生态系统的生态功能。同时, 土壤微生物也与植物争夺营养元素, 在季节交替过程和植物的生长周期中呈现出复杂的互利-竞争关系。综合全球数据对温带、亚热带和热带森林土壤微生物生物量碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量比值的季节动态进行分析, 发现温带和亚热带森林的土壤微生物生物量C、N、P含量均呈现夏季低、冬季高的格局。热带森林四季的土壤微生物生物量C、N、P含量都低于温带和亚热带森林, 且热带森林土壤微生物生物量C含量、N含量在秋季相对最低, 土壤微生物生物量P含量四季都相对恒定。温带森林的土壤微生物生物量C:N在春季显著高于其他两个森林类型; 热带森林的土壤微生物生物量C:N在秋季显著高于其他2个森林类型。温带森林土壤微生物生物量N:P和C:P在四季都保持相对恒定, 而热带森林土壤微生物生物量N:P和C:P在夏季高于其他3个季节。阔叶树的土壤微生物生物量C含量、N含量、N:P、C:P在四季都显著高于针叶树; 而针叶树的土壤微生物生物量P含量在四季都显著高于阔叶树。在春季和冬季时, 土壤微生物生物量C:N在阔叶树和针叶树之间都没有显著差异; 但是在夏季和秋季, 针叶树的土壤微生物生物量C:N显著高于阔叶树。对于土壤微生物生物量的变化来说, 森林类型是主要的显著影响因子, 季节不是显著影响因子, 暗示土壤微生物生物量的季节波动是随着植物其内在固有的周期变化而变化。植物和土壤微生物密切作用表现出来的对养分的不同步吸收是保留养分和维持生态功能的一种权衡机制。     

Longer growing seasons lead to less carbon sequestration by a subalpine forest

As global temperatures increase, the potential for longer growing seasons to enhance the terrestrial carbon sink has been proposed as a mechanism to reduce the rate of further warming. At the Niwot Ridge AmeriFlux site, a subalpine forest in the Colorado Rocky Mountains, we used a 9‐year record (1999–2007) of continuous eddy flux observations to show that longer growing season length (GSL) actually resulted in less annual CO₂ uptake. Years with a longer GSL were correlated with a shallower snow pack, as measured using snow water equivalent (SWE). Furthermore, years with a lower SWE correlated with an earlier start of spring. For three years, 2005, 2006, and 2007, we used observations of stable hydrogen isotopes (δD) of snow vs. rain, and extracted xylem water from the three dominant tree species, lodgepole pine, Engelmann spruce, and subalpine fir, to show that the trees relied heavily on snow melt water even late into the growing season. By mid‐August, 57% to 68% of xylem water reflected the isotopic signature of snow melt. By coupling the isotopic water measurements with an ecosystem model, SIPNET, we found that annual forest carbon uptake was highly dependent on snow water, which decreases in abundance during years with longer growing seasons. Once again, for the 3 years 2005, 2006, and 2007, annual gross primary productivity, which was derived as an optimized parameter from the SIPNET model was estimated to be 67% 77%, and 71% dependent on snow melt water, respectively. Past studies have shown that the mean winter snow pack in mountain ecosystems of the Western US has been declining for decades and is correlated with positive winter temperature anomalies. Since climate change models predict continuation of winter warming and reduced snow in mountains of the Western US, the strength of the forest carbon sink is likely to decline further.     

川西亚高山森林土壤呼吸和微生物生物量碳氮对施氮的响应

随着全球大气氮沉降的明显增加,将有可能显著影响我国西部地区受氮限制的亚高山森林生态系统。土壤微生物是生态系统的重要组成部分,是土壤物质循环和能量流动的重要参与者。由于生态系统类型、土壤养分、氮沉降背景值等的差异,土壤呼吸和土壤生物量碳氮对施氮的响应存在许多不确定性。而施氮会不会促进亚高山森林生态系统中土壤呼吸和微生物对土壤碳氮的固定?基于此假设,选择了川西60年生的四川红杉(Larix mastersiana)亚高山针叶林为研究对象,通过4个水平的土壤施氮控制试验(CK:0 g m~(-2) a~(-1)、N1:2 g m~(-2)a~(-1)、N2:5 g m~(-2) a~(-1)、N3:10 g m~(-2)a~(-1)),监测了土壤呼吸及土壤微生物生物量碳氮在一个生长季的动态情况。结果表明:施氮对土壤呼吸各指标和土壤微生物碳氮都有极显著的影响,施氮能促进土壤全呼吸、自养呼吸、异养呼吸通量和土壤微生物生物量碳氮的增长,施氮使土壤呼吸通量提高了11%—15%,土壤微生物量碳提高了5%—9%,土壤微生物量氮提高了23%—34%。在中氮水平下(5 g m~(-2) a~(-1))对土壤呼吸的促进最显著。相关分析发现,土壤呼吸与微生物生物量碳氮和微生物代谢商极呈显著正相关,微生物量碳氮与土壤温度呈极显著的正相关,与土壤湿度呈极显著负相关。通过一般线性回归拟合土壤呼吸速率与土壤10 cm温湿度的关系,发现土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著的正相关,与土壤湿度极显著负相关(P0.001),中氮水平下土壤温度敏感性系数Q_(10)值(7.10)明显高于对照(4.26)。     

川西亚高山岷江冷杉外生菌根形态随海拔梯度的分化

外生菌根真菌是一类有助于植物生长及应对环境变化的重要共生真菌类群。深入认识外生菌根特征有助于理解植物对环境变化的响应规律。本研究在四川省卧龙自然保护区巴郎山脉设置海拔2850、3000、3194、3413和3593 m 5个样地,利用中心象限法进行土块样品(10 cm×10 cm×10 cm)采集,通过分析各海拔每土块中岷江冷杉外生菌根形态个数、形态多样性及养分获取类型等指标,研究岷江冷杉外生菌根形态特性随海拔的变异特征及土壤环境因子的作用。结果表明: 1) 菌根形态为橘黄色或橘色、单轴羽状分支或不分支、菌套表面光滑、无或少见外延物、根尖直筒型或膨大的菌根类型是卧龙自然保护区岷江冷杉外生菌根的主要形态类型。该形态类型在研究区内的侵染率最高,为12.4%;2) 随着海拔的升高,岷江冷杉外生菌根形态多样性下降,每土块内的形态个数减少;3) 单因素方差分析结果表明,不同海拔上无外延菌丝或极少外延菌丝的紧密接触类型(CE)和短距离养分获取类型(SDE)外生菌根侵染率有显著差异,CE类型外生菌根侵染率随着海拔的升高而增加;4) 土壤环境因子对岷江冷杉外生菌根形态在海拔上的变异有一定的影响,冗余分析(RDA)表明,土壤全氮含量、全磷含量、土壤温度、土壤含水率、pH值及酸性磷酸酶活性对岷江冷杉外生菌根形态在海拔上的变异有显著影响,其中土壤全氮含量和土壤温度的影响最大,分别解释了岷江冷杉形态特征变异的5.4%和4.9%。本研究揭示了岷江冷杉外生菌根形态形成在海拔上的差异,为进一步研究亚高山针叶树种菌根策略对环境变化的响应机制提供了科学依据。