氮沉降对森林生态系统碳吸存的影响

工业化带来的大气氮沉降增加是影响森林生态系统碳吸存的重要因素。将森林碳库分为地上和地下两部分,从3个方面综述了国内外氮沉降对森林生态系统碳吸存影响的研究现状。(1)地上部分:氮限制的温带森林,氮沉降增加了地上部分碳吸存。氮丰富的热带森林,氮沉降对地上部分碳吸存没有影响。过量的氮输入会造成森林死亡率的上升,从而降低地上部分碳吸存。(2)地下部分:相比地上部分研究得少,表现为增加、降低和没有影响3种效果。(3)目前的结论趋向于认为氮沉降促进森林生态系统碳吸存,然而氮沉降所带来的森林生态系统碳吸存能力到底有多大依然无法确定,这也将成为未来氮碳循环研究的重点问题。分析了氮沉降影响森林生态系统碳吸存的机理,介绍了氮沉降对森林生态系统碳吸存影响的4种研究方法。探讨了该领域研究的不足及未来的研究方向。     

大气CO_2浓度升高与森林群落结构的可能性变化

大气 CO2 浓度升高所引起的森林生态系统生态稳定性的变化会导致森林在结构和功能上的变动 ,概述了大气 CO2浓度升高和陆地森林生态系统可能性变化之间的相互关系的研究情况。由于大气 CO2 浓度升高出现了额外多的 C,供应 ,讨论了以这些额外多的 C经大气 -植物 -土壤途径的流动走向 ,来研究大气 CO2 浓度的升高 ,与森林结构的相互作用 ,探讨了大气 CO2 浓度升高对森林植物生长、冠层结构、引发的生物量增量的分配、凋落物质量和根质量的变化造成的土壤生态过程的变化、微生物共生体、有机质周转率、营养循环的潜在效应以及气温上升对森林植物产生的可能性影响 ,这些受影响的生物要素和生态过程 ,会引起群落内植物间对资源原有的竞争关系发生变化 ,对资源竞争的格局发生变化最终将会导致森林结构的改变。     

气温上升对草地土壤微生物群落结构的影响

在 2 0世纪内 ,全球气温已经上升了 0 .6℃ ,并预计到本世纪末仍将上升 1.4～ 5 .8℃。全球气候变暖对生态系统的潜在影响 ,生态系统对气温上升的反馈已成为国际生态学界的研究热点 ,而且所研究的系统也已经从过去简化的模拟系统到复杂的真实生态系统。但是 ,现有对真实生态系统的研究大部分集中在地上植物群落和土壤气体交换等领域 ,对在土壤有机碳分解和保护中起决定作用的土壤微生物研究较少。为此 ,在美国大平原地区进行人工提高气温 (上升 1.8℃ ) ,来研究土壤微生物对气温上升的反应。结果表明 :增温对土壤微生物的总生物量没有显著效应 ,但可以提高微生物的 C∶ N比。另外 ,磷脂肪酸分析发现 ,气温上升显著降低土壤微生物量中的细菌比重 ,提高真菌的份额 ,从而显著提高了群落中真菌与细菌的比值。而且 ,通过对土壤微生物底物利用方式和磷脂肪酸特征的主成份分析 ,发现增温导致了土壤微生物群落结构的转变。可见 ,气温上升可能是通过提高土壤微生物中真菌的优势 ,而导致群落结构的变化。该变化将可以提高微生物对土壤有机碳的利用效率 ,并利于土壤有机碳的保护     

森林生态系统健康及其评估监测

介绍了森林生态系统健康的概念及其内涵 ,并主要从管理目标途径、生态系统途径和综合途径等方面对森林生态系统健康进行了探讨 ,分析了已有的森林生态系统健康评估的思想和方法 .生态指示者的广泛应用是目前森林生态系统健康评估监测的主要手段 .此外 ,文中还综合介绍了森林生态系统健康评估方法 ,特别是详细介绍了EMAP和FHM等研究计划 ,以期对我国目前的森林生态系统健康研究有所借鉴     

中国北方林生产力变化趋势及其影响因子分析

森林生产力是反映森林固碳能力的重要指标,是进行碳循环研究的重要环节。用模拟生态系统生物地球化学循环的CENTURY模型,模拟中国北方林(兴安落叶松林)近35a来的生产力动态,用3种趋势分析方法,检验了其变化趋势,并用多元线性回归模型分析了中国北方林生产力的年际波动与气温降水年际波动的关系,以及气温和降水对我国北方林生产力的影响程度。结果表明：中国北方林生产力呈增加的趋势,平均年增长率为0．34％;气温与森林生产力呈显著负相关,对森林生产力的贡献因子为4．0977;降水与森林生产力呈弱的正相关,其对森林生产力的贡献因子为0．3902。从而说明近35a来森林生产力的增加除了受气温降水等非生物因素的影响外,还受其它因素的影响;另外说明以气候变暖为标志的全球变化会对森林生产力产生重要的影响。     

基于森林生态系统服务权衡与协同的森林可持续管理

森林是水库、钱库、粮库、碳库,提供多种生态系统服务,对缓解全球气候变化、维护国土生态安全和促进经济社会可持续发展具有基础性、战略性作用。科学认识不同森林生态系统服务间的权衡与协同对实现森林多重效益和开展森林可持续管理至关重要,但森林生态系统服务间的协同或权衡关系存在较大不确定性、因不同研究而异,导致如何通过森林经营实现森林生态系统多种服务成为关键挑战。全面梳理森林生态系统多种服务之间协调与权衡研究现状后发现：(1)研究聚焦森林碳汇、木材供应、生物多样性、森林游憩等多种服务之间的关系与影响因子;天然林的协同效应高于人工林,林龄、林分密度、树种组成、气温、海拔、社会偏好、管理政策等是主要驱动因素;(2)对比不同森林经营模式或管理措施对森林生态系统多种服务的影响,可持续经营是协同实现森林多种效益的有效途径;(3)气候变化与森林生态系统多种服务之间的相互作用取决于气候因子种类与变化程度、森林类型、森林管理方式、区域环境等,当前重点围绕IPCC发布的未来气候变化情景开展研究;(4)借助InVEST、FSOS、CASA等工具,模拟优化森林管理情景,探索兼顾森林多目标的管理方案。同时,系统总结现有研...     

森林生态系统硅素循环研究进展

硅是植物生长发育的有益元素,其在生态系统内的迁移转化是维持生态系统结构与功能的决定性因素之一。近年来,陆地生态系统硅循环特别森林生态系统硅循环在全球生物地球化学循环中的重要性,受到越来越多的关注。该文总结了国内外森林生态系统硅循环研究的成果,在综述了硅在森林生态系统中的存在形态、分布、循环过程的基础上,总结了森林生态系统硅循环的特点、作用及其影响因素,并指出典型森林生态系统类型中硅循环规律的研究、森林生态系统与其它生态系统硅循环的比较研究、森林生态系统硅循环对全球气候变化的影响和响应研究和人类干扰对森林生态系统硅循环的影响的研究将是今后开展森林生态系统硅循环研究的重点。     

森林凋落物动态及其对全球变暖的响应

综述了森林凋落物研究的进展,森林凋落物动态的研究随研究方法的改进而不断深化。制约凋落物分解速率的因素有内在因素即凋落物自身的化学物理性质和外在因素即凋落物分解过程发生的外部环境条件,如参与分解的异养微生物和土壤动物群落的种类、数量、活性（生物类因素）和气候、土壤、大气成分等（非生物类因素）。讨论了全球变暖可能引起的凋落物量和凋落物分解的变化。气温上升可能引发植被分布、物候特征和制约凋落物分解因素的改变,影响森林凋落物动态,最终影响森林生态系统物质循环的功能。     

长白山阔叶红松林夏季温度特征研究

森林是陆地生态系统的重要组成部分 ,而森林生态系统的生产、呼吸等生态过程都受温度的制约。对森林温度特征的研究 ,是揭示森林生态系统功能 ,评估森林对环境综合效益的基础。早在 2 0世纪初 ,德国学者Ｇｅｉｇｅｒ[8] 就作了赤松林气温日变化研究 ,随之 ,后人也作了大量的相关工作 ,对森林温度特征认识逐步深化[1～ 3,5,7] 。长白山阔叶红松林是我国东北东部中温带湿润气候区最重要的森林植被类型 ,是中国东北样带东部最典型的生态系统。它对调节气候 ,稳定生态平衡有着重要作用。此研究通过对长白山阔叶红松林林内空气温度与土壤温度进行…     

森林生态系统水文调节功能及机制研究进展

本研究从森林生态系统的水文过程出发,介绍了其相关概念及发展史,总结了目前森林生态水文学的研究成果,对森林生态系统不同界面层(林冠层、枯落物层及土壤层)的水文过程、影响因素及生态水文模型等方面的国内外研究进展进行了系统的阐述,同时也对森林生态系统的水土保持、水质净化和物质循环过程进行了归纳和总结。目前的研究还需要从以下几方面加以深入:(1)森林生态系统不同界面层(林冠层、枯落物层及土壤层)功能性状与环境因子对流域水分储蓄、循环、入渗与产流过程的影响及其机理;(2)森林生态系统水土保持、水质净化、元素循环三者之间耦合机制方面的研究;(3)森林生态系统的水文过程与能量流动、物质循环之间的相互关系;(4)在时间尺度和流域尺度上研究森林生态系统生态水文过程的变化情况。因此,今后的研究应加强对森林生态系统多学科、多尺度的综合研究,同时要结合现代高新技术方法来研究不同植被类型的功能性状对水文过程的影响及其机制,为森林生态系统的管理提供科学依据。     

东北东部森林生态系统土壤碳贮量和碳通量

土壤碳是高纬度地区森林生态系统最大的碳库,是森林生态系统碳循环的极其重要组分。研究了东北东部典型的6种次生林生态系统(天然蒙古栎林、杨桦林、杂木林、硬阔叶林、红松人工林和落叶松人工林)的土壤碳动态,包括(1)量化土壤有机碳(SOC)含量、碳密度及周转时间,(2)比较不同森林生态系统的土壤表面CO2通量(RS)年通量差异,(3)建立RS年通量及其分量与SOC的量化关系。研究结果表明:阔叶天然次生林和针叶人工林的SOC含量变化范围分别为52.63~66.29 g.kg-1和42.15~49.15 g.kg-1;平均SOC密度分别为15.57和17.16 kg.m-2;平均SOC周转时间分别为32a和48a。各个生态系统的RS依次为杂木林951 gC.m-2.a-1、硬阔叶林892 gC.m-2.-a 1、杨桦林812 gC.m-2.-a 1、蒙古栎林678gC.m-2.-a 1、红松林596 gC.m-2.-a 1和落叶松林451 gC.m-2.a-1。RS年通量及其分量(土壤异养呼吸和自养呼吸)与SOC含量呈显著的正相关,但其相关程度因土层不同而异(R2=0.747~0.933)。同一生态系统中,SOC含量随土深增加而降低,而SOC密度和SOC周转时间随深度增加而增大。采用统一规范的研究方法,获取大量有代表性的森林生态系统土壤碳贮量和RS的实测数据,是减少区域尺度碳平衡研究中不确定性的不可缺少的研究内容。     

中国两个气候过渡区森林土壤线虫群落的比较研究

为比较不同气候过渡区地带性森林土壤线虫群落结构和多样性,以南亚热带向中亚热带气候过渡区的石门台常绿阔叶林和北亚热带向暖温带气候过渡区的鸡公山落叶阔叶林为样地,探讨不同气候区土壤微食物网能流方式的差异。结果表明,石门台土壤线虫群落属数(S)、生物量(Biomass)、多样性指数(H')、丰富度指数(SR)、成熟度指数(MI)和结构指数(SI)在表层土壤(0~10 cm)均显著高于鸡公山。石门台的土壤线虫通路指数(NCR)均值高于0.5,而鸡公山的NCR均值小于0.5,说明前者土壤食物网可能偏向于细菌能流通道,而后者偏向于真菌能流通道,这也与食细菌线虫、食真菌线虫生物量的计算结果一致。可见线虫群落结构确实存在明显的南北差异,并较好地指示了土壤能流和养分循环状况。     

Litter standing crop of shrubland ecosystems in southern China

Aims Litter is an important component of terrestrial ecosystems, which plays significant roles in carbon and nutrient cycles. Quantifying regional-scale pattern of litter standing crop would improve our understanding in the mechanism of the terrestrial ecosystem carbon cycle, also with help in predicting the responses of carbon cycle of terrestrial ecosystems to future climate change. Our objective was to examine variation in litter standing crop of shrublands along the environmental gradients in southern China.
Methods During 2011-2014, we investigated the litter standing crop at 453 shrublands sites by the stratified random sampling, reflecting climatic and soil attributes across southern China.
Important findings We found that the mean value of litter standing crop in these shrubland ecosystems across southern China was 0.32 kg·m^-2. It was 68% of forest litter standing crop (0.47 kg·m^-2) and was five times higher than that in grasslands (0.06 kg·m^-2) in China. Litter standing crop increased with latitude. Our results showed that litter standing crop was negatively correlated with mean annual temperature, soil total P and soil pH, but not significantly correlated with other environmental variables, including mean annual precipitation, soil carbon, nitrogen and soil organic matter. The conversion coefficient of carbon in litter standing crop was 0.41, which is significantly lower than that of vegetation in shrublands (0.50), resulting in an overestimate in carbon storage of litter standing crop in shrubland up to 22% by applying wrong conversion coefficient. We concluded that litter standing crop of shrublands is an important component in terrestrial ecosystems. Mean annual temperature was the most important environmental variable, accounting for the variation in litter standing crop of shrublands in southern China. To our best of knowledge, this is the first study to quantify variation in litter standing crop of shrublands at the regional scale. Therefore, our study will have important implications for assessing the carbon budget of terrestrial ecosystems in China.     

2008年初特大冰雪灾害对粤北地区杉木人工林树木损害的类型及程度

2008年8月, 采用典型取样法, 设置20 m × 30 m (或15 m × 30 m)的方形样地13个, 对广东省天井山林场杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林冰雪灾害进行调查。结果表明: 1)粤北地区杉木人工林受损严重, 样地内受害杉木比例高于80%, 主要集中在海拔500-900 m的地区; 2)杉木人工林受损类型主要划分为3种, 以折断类型为主(65.09%), 其次为倒伏(或翻蔸, 18.37%)和弯曲(3.20%)。其中, 根据不同程度将折断划分为5个级别: 轻微受损, 即断稍(占折断总数的12.28 %); 轻度受损, 即树冠顶端至中部断裂(38.49%); 中度受损, 即树冠中部至下部断裂, 受到较严重损伤(31.15%); 严重受损, 即树冠全部受损(15.97%); 极严重受损, 即树冠近根部断裂或折断后枯死(2.11%), 树冠受损为杉木受灾的主要特征; 3)林分密度过高(> 3 500株·hm^-2)或过低(< 1 500株·hm^-2)都易造成杉木折断, 坡向与坡位对其影响较小, 合理的密度调控至关重要; 4)杉木胸径对受损类型及程度的敏感性较高, 表现为粗壮杉木易发生断稍和较轻微的树冠受损, 细弱杉木虽不易折断, 但一经折断则受损严重。适宜的尖削度对有效预防和减轻杉木受损十分重要。     

中国森林生态系统地表径流调节特征

径流调节是森林生态系统重要生态服务功能之一,包含着大气、水分、植被和土壤等生物物理过程,其变化将直接影响区域气候水文、植被和土壤等状况,是区域生态系统状况的重要指示器。在区域尺度上评估森林生态系统地表径流特征,对于科学认识和合理保护森林生态系统水源涵养功能具有重要意义。以森林生态系统定位监测数据为基础,探讨地表径流与降水,径流系数与植被的关系,建立径流系数与植被的回归方程,分析全国森林生态系统地表径流调节特征。结果表明:(1)各森林类型地表径流与降水相关性显著,其对地表径流的影响为37%—76%。此外,径流系数与植被也显著相关,其对径流系数的解释能力为27%—47%。(2)基于植被覆盖数据,通过植被与径流系数回归方程估算全国森林生态系统的地表径流调节特征。全国各森林生态系统径流调节能力存在差异,强弱顺序为:落叶针叶林落叶阔叶林针阔混交林常绿针叶林常绿阔叶林。     

中国森林生态系统中植物固定大气碳的潜力

1　前　言在引起全球温室效应的痕量气体中 ,尤以含Ｃ气体的作用最为显著。ＣＯ2 和ＣＨ4两种含碳气体的贡献将达到 75 %[1] 。而且 ,在大气中这两种气体的浓度正在不断增加[2 ] 。为了弄清大气中这些含碳痕量气体的来源和归宿 ,首先应该搞清楚全球主要碳库的现有贮量及其潜力。森林是全球陆地生态系统中的最大有机碳库 ,它贮有1 1 4 6ＰｇＣ ,占整个陆地碳库的 5 6%[3] 。而且更重要的是森林生态系统具有较高的碳贮存密度(ｃａｒｂｏｎｄｅｎｓｉｔｙ ,即与别的土地利用方式相比 ,单位面积内可以贮存更多量的有机碳 )。据研究 ,森林生态系…     

鼎湖山马尾松林植物养分积累动态及其对人为干扰的响应

 通过处理（根据当地习惯收割凋落物和林下层植物）和保护（无任何人为干扰）样地的比较试验,在10年时间里（1990～2000年）研究了鼎湖山生物圈保护区马尾松 (Pinus massoniana) 林群落植物养分积累动态及其对人为干扰的响应,在此基础上深入和较系统地分析讨论了不同的经营措施对马尾松林可持续性的影响,为我国目前大面积的退化马尾松林恢复和马尾松林可持续性管理提供理论依据。结果表明：1990～1995年,5年时间里由于人为干扰活动而直接从处理样地取走的各元素养分量,在林下层为（kg·hm－2）：132.72 (N)、4.72 (P)、63.32 (K)、23.51 (Ca)和7.00 (Mg),在地表凋落物为（kg·hm－2）：48.93 (N)、1.85 (P)、17.28 (K)、19.25 (Ca)和2.92 (Mg)。1990～2000年,保护样地林下层和地表凋落物各元素养分贮量分别以39%～41%和37%～38%的年平均增长速率逐年提高,至1995年达到高峰,之后各元素贮量在林下层和地表凋落物均以14%的年平均速率下降。在处理样地,1990～1995年期间各元素贮量在林下层年平均积累速率为17%,之后（1995～2000年期间）则为26%;与此同时,各元素贮量在地表凋落物年平均积累速率为22%～23%,之后（1995～2000年期间）则为28%。在整个试验过程,马尾松林乔木层养分元素总贮量随时间而增加,但其增加的速率随时间和样地不同而异。1990～1995年,保护样地乔木层养分元素总贮量增加了34.9%～38.1%,较处理样地（收获林下层和凋落物）总贮量增加的百分比（29.3%～33.5%）高。然而,1995～2000年,保护样地乔木层养分元素总贮量增加的百分比为26.3%～28.9%,较处理样地（1995～2000年也停止人为干扰）总贮量增加的百分比（28.8%～32.1%）低。可见,1990～1995年,人为干扰活动导致处理样地马尾松林乔木层养分元素年平均积累量降低约1.58%～1.72%,即年平均增长量约减少0.12～2.39 kg·hm－2（2.39 (N)、0.12 (P)、0.77 (K)、1.98 (Ca)、0.29 (Mg)）,这些量约相当于每年通过林下层和凋落物收割活动而直接从林地中取走的养分总量的6%～19%。正是由于长期以来受收割林下层和凋落物这种人为干扰的影响,鼎湖山马尾松林乔木层养分贮量较低。这种利用方式不仅直接从林地中取走大量的养分而且还对林地肥力产生间接的负面影响,其结果使该退化林地不能恢复或继续退化。作者建议的森林利用方法代替目前收割林下层和凋落物方式,既可以满足当地居民燃料的需求还有利于马尾松林的自然恢复。     

Establishing and validating individual-based carbon budget model FORCCHN of forest ecosystems in China

According to the principles of plant physiology, forest ecology and soil environment, the individual-based carbon budget model of forest ecosystems in China was established. The model process included two timesteps: the primary daily process comprises photosynthesis, plant respiration, allocation and litter production, and soil respiration and transfer; the primary annual process consists of allocation between stands, increase of tree height and breast diameter, and production of large amount of litter fall. Through validating net primary productiviry (NPP) and net ecosystem productivity (NEP) at the plot level and at the country level, it was demonsteated that the model can well simulate carbon budget of forest ecosystems in China, so it can also simulate dynamics of carbon budget of forest ecosystems in the past and in the future.     

NEECF: a project of nutrient enrichment experiments in China's forests

Anthropogenic nitrogen (N) emissions to atmosphere have increased dramatically in China since 1980s, and this increase has aroused great concerns on its ecological impacts on terrestrial ecosystems. Previous studies have showed that terrestrial ecosystems in China are acting as a large carbon (C) sink, but its potential in the future remains largely uncertain. So far little work on the impacts of the N deposition on C sequestration in China's terrestrial ecosystems has been assessed at a national scale. Aiming to assess and predict how ecological processes especially the C cycling respond to the increasing N deposition in China's forests, recently researchers from Peking University and their partners have established a manipulation experimental network on the ecological effects of the N deposition: Nutrient Enrichment Experiments in China's Forests Project (NEECF). The NEECF comprises 10 experiments at 7 sites located from north to south China, covering major zonal forest vegetation in eastern China from boreal forest in Greater Khingan Mountains to tropical forests in Hainan Island. This paper introduces the framework of the NEECF project and its potential policy implications.     

Establishing and validating individual-based carbon budget model FORCCHN of forest ecosystems in China

According to the principles of plant physiology, forest ecology and soil environment, the individual-based carbon budget model of forest ecosystems in China was established. The model process included two timesteps: the primary daily process comprises photosynthesis, plant respiration, allocation and litter production, and soil respiration and transfer; the primary annual process consists of allocation between stands, increase of tree height and breast diameter, and production of large amount of litter fall. Through validating net primary productiviry (NPP) and net ecosystem productivity (NEP) at the plot level and at the country level, it was demonsteated that the model can well simulate carbon budget of forest ecosystems in China, so it can also simulate dynamics of carbon budget of forest ecosystems in the past and in the future.