川西亚高山不同林龄粗枝云杉人工林土壤微生物生物量及酶活性

林分结构随林龄增加发生变化,致使土壤微环境变化,进而对土壤微生物生物量和酶活性产生直接或间接影响。以川西亚高山米亚罗林区25、40、50、60年生粗枝云杉（Picea asperata）人工林表层（0-20 cm）土壤为研究对象,分析不同林龄表层土壤微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）和酶活性的变化以及驱动土壤酶活性变化的主要环境因子,为人工林生态系统恢复效果评价及经营管理提供科学依据。结果表明：随着林龄的增加,MBC和MBN先上升后下降,在40年生达到最大;β-葡萄糖苷酶（βG）、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和多酚氧化酶（PHO）活性与微生物生物量碳氮变化趋势相似,其中βG、NAG活性在50年生人工林达到最大,PHO活性于40年生人工林达到最大;50年生人工林过氧化物酶（PEO）活性显著低于其他林龄人工林;纤维素水解酶（CBH）活性随林龄增加而显著增加。冗余分析显示,碱解氮（AN）、pH和可溶性有机碳（DOC）是影响土壤酶活性变化的主导因子,分别解释了土壤酶活性变异的65.4%、9.7%和7.6%。综上可知,林龄对粗枝云杉人工林表层土壤微生物生物量和酶活性变化产生了显著影响,60年粗枝云杉林地力呈现衰退态势。为此,可对近60年的粗枝云杉人工林增加碳氮元素（尤其是氮素）的输入,以提升土壤质量和酶活性。     

华西雨屏区香樟人工林土壤表层细根生物量和碳储量

2010年11月-2011年12月, 研究了华西雨屏区31年生香樟人工林土壤表层(0～30 cm)细根生物量及碳储量.结果表明: 香樟人工林土壤0～30 cm层细根总生物量(活根+死根)和碳储量的平均值分别为1592.29 kg·hm^-2和660.68 kg C·hm^-2,其中活细根贡献率分别为91.1%和91.8%.随着土壤深度的增加,香樟1～5级活细根和死细根的生物量及碳储量均显著减少;随着根序等级的升高,香樟活细根生物量及碳储量显著增加.香樟细根总生物量及碳储量均在秋季最高、冬季最低,死细根生物量及碳储量为冬季最高、夏季最低;1级根和2级根生物量及碳储量均在夏季最高、冬季最低,而3~5级根则为秋季最高、冬季最低.土壤养分和水分的空间异质性是导致细根生物量和碳储量变化的主要原因.     

不同间伐强度对杉木人工林碳储量及其分配的影响

间伐改变了林分环境,影响林木生长及碳储量,准确评估不同间伐强度对杉木人工林生物量及碳储量的影响对碳汇林业的发展具有重要意义。2013年,以中国林业科学研究院热带林业实验中心1992年造林并于2005年实施3种不同间伐强度(74%:H、50%:M和34%:L)的杉木人工林为研究对象,样地内每木检尺,实测样木生物量,并结合杉木群落各组分含碳率的实测值,对杉木人工林的生物量和碳储量进行估算,结果表明:H(74%)显著增加了林木的胸径(P0.01),分别比M(50%)、L(34%)和CK(0%)增加了13.65%、20.74%和18.37%。3种间伐强度之间树高差异均不显著,而CK的树高均大于3种间伐强度的树高,分别比H、M和L增加了6.64%、15.73%和16.70%。与对照相比,H显著增加了林木的单株生物量(P0.01)。对照林地乔木层的碳储量均显著高于其他3种间伐强度的乔木层碳储量(P0.05),而乔木层各器官碳储量大小顺序为:树干树枝树根树皮树叶;3种间伐强度和对照处理杉木人工林之间的生态系统碳储量差异性不显著(P0.05),其中乔木层和土壤层为主要碳库,两者所占总的碳储量超过生态系统总的碳储量的97.62%。     

甘肃亚高山云杉人工林生态系统碳、氮储量动态和分配格局

云杉是甘肃亚高山地区重要的造林树种,研究其生态系统碳、氮储量的动态变化和分配格局有利于评价云杉人工造林后的生态恢复效果。以甘南、定西地区不同林龄(包括幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林)的云杉人工林为研究对象,共设置16块调查样地。在野外调查、样品采集和分析的基础上,估算了其生态系统的碳、氮储量。结果显示:云杉林乔木不同器官的碳含量相对稳定,氮含量则与器官类型有密切关系;同一土层不同龄级的土壤碳、氮含量无明显差异。从乔木层、灌木层、枯落物层到草本层碳氮含量比值依次减小,土壤层碳氮含量比值最低。该地区云杉人工林生态系统总碳、氮储量分别为257. 75—430.23 t/hm~2和20.50—29.88 t/hm~2。随着林龄的增加,植被层碳、氮储量增加显著,分别从15.5 t/hm~2和0.24 t/hm~2增加到143.51 t/hm~2和1.65 t/hm~2。土壤层(0—100 cm)碳、氮储量分别为242.23—367.79 t/hm~2和20.26—29.58 t/hm~2,在整个生态系统各龄级中所占比例均超过60%和90%。生态系统和土壤层(0—100 cm)碳、氮储量在不同龄级间无显著差异。生态系统中土壤层、乔木层及灌、草、枯落物层的碳储量比例分别为85.72%、13.44%和0.84%,氮储量比例分别为97.60%、2.08%和0.32%。     

间伐对杉木人工林碳储量的长期影响

间伐改变了林分环境,影响林木生长及碳储量,准确评估间伐后人工林碳储量变化对碳汇林业的发展具有重要意义.在浙江开化采用下层间伐法,开展了3种间伐处理(对照、中度和强度间伐)对22年生杉木人工林碳储量及其组分分配影响的研究.强度间伐(总间伐强度50%)和中度间伐(总间伐强度35%)均在第7年和第14年进行共计2次间伐,对照在林木生长中期(第14年)进行1次轻度间伐(间伐强度15%).结果表明： 树干碳储量的比例随间伐强度增大而增加,树枝、叶和根碳储量的比例则略有降低,表明间伐有利于树干碳储量的累积.中度和强度间伐处理杉木人工林乔木层碳储量随间伐强度增加而减小,碳储量分别为对照的89.0%和83.1%.第1次间伐后2 a乔木层碳储量显著减少,第2次间伐后8 a,间伐处理乔木层碳储量恢复速率较快,强度间伐乔木层碳储量增量接近对照.林下植被层、凋落物层和土壤层碳储量在不同间伐处理间差异不显著.对照、中度和强度间伐杉木人工林系统总碳储量分别为169.34、156.65和154.37 t·hm^-2,不同间伐处理间差异不显著.可见,试验区杉木人工林间伐15 a后不会导致生态系统总碳储量降低.     

川西亚高山粗枝云杉人工林地上凋落物对土壤呼吸的贡献

采用Li-8100土壤碳通量分析仪对川西亚高山典型的粗枝云杉(Picea asperata)人工林土壤呼吸(凋落物去除和对照)及其环境因子进行为期1年的连续观测。结果表明:凋落物去除处理和对照土壤呼吸速率均具有显著的季节动态变化,并呈现一致的动态特征,变动范围分别为0.35—4.39μmol m-2s-1和0.40—5.15μmol m-2s-1。整个观测期间,凋落物去除对土壤温度、水分以及土壤呼吸速率产生的差异均不显著。与对照相比,凋落物去除分别使土壤呼吸速率和土壤水分平均下降了14.21%和4.95%。两种处理的土壤呼吸速率和土壤温度均呈显著指数相关,与土壤水分呈显著线性相关。凋落物去除和对照的土壤温度敏感性(Q10)分别为3.84和4.09。凋落物对土壤呼吸速率的年均贡献率为14.93%,且存在明显季节动态。可见,地表凋落物是亚高山森林土壤呼吸的重要组成部分。     

弓杠岭不同海拔云杉细根生物量及形态特征

海拔变化是多环境因子的梯度效应,细根作为植物吸收水分与养分的重要器官,其性状特征在指示植物的生长和分布等方面意义重大.该研究以弓杠岭2500～3300 m海拔地的云杉(Picea asperata)细根为研究对象,采用根序分级法对云杉1～5级根序的生物量及细根形态(平均直径、比根长、根长密度、比表面积)进行测定,以明确...     

天津平原杨树人工林生态系统碳储量

森林生态系统是最重要的陆地生态系统碳库,人工林生态系统碳储量在森林碳储量中所占比重越来越大。本研究选取天津平原地区不同林龄杨树人工林,通过野外调查和室内分析,估算了杨树人工林乔木、草本、凋落物和土壤碳储量。结果表明:人工杨树幼龄林、中龄林和成熟林的乔木生物量分别为43.65、56.18和121.59 t·hm-2,乔木各组分生物量所占比例在幼龄林和中龄林中表现为干根枝叶,在成熟林中表现为干枝根叶。3个林龄段杨树人工林的草本层生物量分别为4.60、2.92和1.58 t·hm-2,凋落物生物量分别为0.46、0.35和0.66 t·hm-2。人工杨树幼龄林、中龄林和成熟林生态系统碳储量分别为84.34、121.03和121.72 t C·hm-2,其中群落碳储量分别占25.85%、22.25%和46.58%,土壤碳储量分别占74.15%、77.75%和53.42%。群落碳储量中乔木碳储量分别为20.04、25.78和55.95 t C·hm-2;草本碳储量分别为1.63、1.05和0.57 t C·hm-2;凋落物碳储量分别为0.14、0.10和0.19 t C·hm-2。3个林龄段杨树人工林土壤有机碳储量(0~100 cm)依次为62.53、94.10和65.03 t C·hm-2,其中0~30 cm土壤有机碳储量所占比例分别为33.91%、37.64%和44.16%,随林龄的增加而增加。结果表明,杨树人工林生态系统碳储量随林龄的增加显著增加,而目前天津杨树人工林以幼龄林为主,未来天津杨树人工林存在巨大的碳储存空间。     

林分密度对思茅松人工林根系生物量空间分布的影响

以云南省普洱市思茅松人工林中14a龄林为研究对象,对5种造林密度(1m×1m、1.5m×1.5m、2m×1m、2m×2m、2m×3m)的思茅松人工林的林分特征及其根系生物量空间分布进行调查分析,以明确林分密度对思茅松人工林细根生物量空间分布的影响,为思茅松人工林经营管理提供理论依据。结果表明:(1)树高和胸径随着林分密度的减少呈增大趋势,而生物量呈减少趋势。(2)14a思茅松人工林的细根生物量随林分密度的增大而减少,单株细根生物量随林分密度的减小而增大,但粗根与死根生物量在5个林分密度之间无显著差异。(3)细根生物量主要分布在土壤上层,其中40.21%~54.73%的细根集中在0~10cm土壤深度,不同林分密度的细根生物量随土层深度的增加而减少的趋势较为明显,随着林分密度的减小,土壤上层的细根生物量比例呈先增加后减少的趋势。(4)林分密度和土壤深度对细根生物量有显著影响,而且乔木个体大小差异与细根生物量具有极显著的负相关关系,而单株细根生物量与林分密度、乔木个体大小差异、地下生物量及胸高断面积之间呈显著或极显著的负相关关系,而与树高和胸径之间呈显著正相关关系。     

关帝山华北落叶松人工林细根生物量空间分布及季节变化

利用根钻法研究了山西关帝山华北落叶松（Larix principis—rupprechtii Mayr）人工林细根生物量的空间分布和季节变化特征。结果表明,华北落叶松不同径级细根生物量随土层深度的增加而逐渐减少,土壤表层（0—10cm）中各径级细根的生物量最高,Ⅰ级细根（根直径0～1mm）的生物量在不同土层深度间差异显著（P〈0．05）;距树干不同水平距离处各径级的细根生物量差异均未达到显著水平（P〉0．05）。在0～10cm土层中,各径级细根生物量的季节变化差异显著（P〈0．05）,均表现为单峰型,峰值出现在9月份;在10～20cm和20-30cm土层中,Ⅰ级和Ⅱ级（根直径1～2mm）细根生物量季节变化差异显著,Ⅲ级细根（根直径2～5mm）和Ⅰ级死根（根直径0～2mm）生物量季节变化差异不显著。     

增温、施肥与种内竞争的交互作用对云杉根系属性的影响

增温、施肥与种内竞争的交互作用对云杉根系属性的影响 物种竞争、气温和土壤养分是青藏高原东部高寒地区影响树木生长的重要因素。虽然已开展了大量关于物种竞争、气温、施肥单因素对树木生长的影响研究,但关于这三者的交互作用对根系生长的影响还知之甚少。因此,本研究拟通过测量根系属性(细根长、根表面积、比根长、比表面积、根尖数、根系分支数等)、根生物量,以及根系养分吸收,研究施肥和增温对物种竞争的影响,并进一步探讨施肥、增温与物种竞争的交互作用对云杉(Picea asperata)生长的影响机制以及所采取的适应策略。研究结果表明,增温、施肥和竞争均提高了细根的氮、钾浓度,但并未影响细根生物量和根长、根表面积、根尖数和根分支数等根系特征。然而,无论是增温、施肥,或是它们的联合作用,与物种竞争进行交互时,均增加了根长、根表面积、根尖数、根系分支数和养分吸收。此外,施肥降低了根比表面积、比根长和单位面积的根尖数和根分支数,增温和竞争的交互作用使根比表面积、比根长下降,其他参数不受温度和竞争的影响。该结果表明,云杉在物种竞争、气候变暖、施肥及其交互作用下保持着保守的营养策略。该研究加强了对树木应对全球变化的生理和生态适应性的理解。     

川西亚高山65年人工云杉林种子雨、种子库和幼苗定居研究

川西亚高山人工针叶林已成为亚高山森林的重要组成部分, 它们是否具有持续的自然更新能力, 是决定川西亚高山针叶林群落演替方向和维持该区针叶林大面积存在的基础。以川西米亚罗亚高山人工云杉(Picea asperata)林(65 a)为研究对象, 对种子雨量年际变化、土壤种子库动态、种子萌发和幼苗定居等更新过程的关键环节进行了连续7年(2002-2008年)的野外观测, 以研究人工云杉林更新潜力及影响其更新的限制因素。结果表明: 该区云杉林种子雨一般从每年的10月初开始下落, 一直到翌年的1月底或2月初结束; 云杉种子散落存在明显的大小年现象, 种子散落周期为4年, 且大小年之间种子产量差异极大; 云杉种子从下落到土壤到种子完全失去活力不到1年时间, 属于Thompson和Grime定义的第II类土壤种子库类型。腐烂死亡和动物取食是土壤种子库损耗的主要因素, 而种子通过萌发真正转化为幼苗的比例非常低, 仅占2002年下落种子总量的3.6%。种子萌发后, 环境筛的作用导致云杉幼苗大量死亡, 尤其是在种子萌发后的一个生长季节内, 其死亡率高达78%。凋落物和苔藓是构成人工云杉林下地表的两种主要地被物类型, 二者占所有调查幼苗数量的93%左右; 两种地被物类型上0-2 cm层幼苗存活率最高, 分别占存活幼苗总数的76.07%和86.72%, 随地被物厚度增加, 幼苗存活率呈明显下降趋势, 而幼苗死亡率呈明显升高的趋势, 表明林下地被物厚度也是影响云杉幼苗定居的重要因素。两种地被物对幼苗生长的影响不同, 除株高之外, 分布在苔藓上的云杉幼苗生长参数(地径、分枝数、干重以及干重年增长率)明显高于分布于凋落物上的幼苗, 表明苔藓地被物更有利于云杉幼苗定居。尽管该区大量云杉种子下落, 但由于种子的高损耗率、幼苗的低输出率以及萌发幼苗的高死亡率, 使得人工云杉林下种子通过萌发转为实生幼苗的数量非常少, 最终真正能补充到云杉种群的个体数量非常有限。     

施肥对日本落叶松人工林细根生物量的影响

以辽宁东部山区16年生日本落叶松人工林为研究对象,探讨施肥对落叶松细根总生物量、不同层次生物量及不同根序生物量的影响.结果表明,与对照相比,施氮肥显著降低细根总生物量(P<0.01),而施磷肥及施氮+磷肥处理的细根总生物量差异不显著(P>0.05).落叶松人工林表层土壤(0～10 cm)细根生物量明显高于亚表层(10～20 cm)(P<0.01),各处理样地表层生物量占总生物量的64％～73％.施肥对不同层次、不同级别根序细根生物量的影响不同.与对照相比,施氮肥显著地降低了表层土壤1、3、4、5级根生物量(P<0.05),施磷肥(5级根除外)、施氮+磷肥(2级根除外)表层土壤各级根序细根生物量降低均不显著(P>0.05).在亚表层土壤,施氮肥和磷肥对各级根序生物量均没有显著影响(P>0.05);施氮+磷肥显著增加了1级根生物量(P<0.05),而其余各级根序细根生物量差异不显著(P>0.05).     

Seed rain and soil seed bank of Picea asperata Mast. in subalpine coniferous forest of western Sichuan,China

Abstract

Dragon spruce (Picea asperata Mast.) is widely planted on clear-cuts from natural subalpine coniferous forests in western Sichuan. To assess the natural regeneration potential of this species in spruce plantations of different ages, field studies on the seed rain, seed bank, and seedling recruitment were conducted in 20-year, 30-year, and 60-year plantations, and in a retained natural forest ca. 150 years old for comparison. Moreover, a series of temperature and light regimes were also designed in March 2003 to test germination/dormancy responses of the P. asperata seeds to different conditions. In the plantations considered, both the densities of seed rain and soil seed bank increased with increasing stand age, whereas they were both low beneath the natural forest partially due to low adult density of P. asperata adult trees. P. asperata has a transient seed bank, and ca. 60% of seeds were found in the litter layer. Seed decay and seed predation were the two most important factors affecting soil seed bank dynamics, which caused a number of seed losses from the soil. Only a small fraction germinated and produced seedlings, and the indices of the losses from the seed bank via germination in the 30-year plantation, 60-year plantation and natural forest were 4.75, 5.10, and 2.80%, respectively. High seedling mortality was observed after seedling emergence, and most of the germinated seedlings died out within one growing season. The P. asperata seeds showed a high percent germination and no significant differences under most light and temperature regimes except for full sunlight or temperature below 5°C. In conclusion, despite a substantial number of seed produced, the high depletion of soil seed, the low seedling output, and high seedling mortality may obscure the natural regeneration potential of this tree species.     

间伐对黄龙山油松中龄林细根空间分布和形态特征的影响

为探究油松细根生长与抚育间伐的关系,以黄龙山林区4种不同间伐强度(对照,轻度,中度,强度)下的油松人工中龄林为研究对象,采用根钻法,分3层(0—20,20—40,40—60cm)获取细根样品,研究了间伐强度对油松细根生物量和形态特征的影响。结果表明:油松细根生物量主要分布在0—20 cm土层,不同间伐强度下细根生物量差异显著(P0.05),随间伐强度的增大,细根生物量先升高后降低,强度间伐下0—20 cm土层细根生物量显著降低(P0.05),20—40 cm土层和40—60 cm土层细根生物量所占比例随间伐强度的增大而增大。细根根长密度和根表面积密度在不同间伐强度和不同土层间均差异显著(P0.05),且变化规律与生物量基本一致。细根比根长和比表面积随间伐强度的增加而增大,且强度间伐与其他强度呈显著性差异(P0.05)。轻度和中度间伐对小径级细根(0—1.0 mm)有显著影响,对较大径级细根(1.0—2.0 mm)的影响则不显著(P0.05),强度间伐对0—2.0mm的细根均有显著影响(P0.05)。中度间伐(保留郁闭度0.7)条件下,油松林地细根总生物量达到最大1022.43 g/m2,此条件下细根的根长密度和根表面积密度也达到最大,能充分利用林地的立地资源,最有利于保留木的生长。     

抚育间伐对长白落叶松人工林土壤碳、氮及其组分的影响

抚育间伐作为重要的森林经营措施之一,能够改变林分结构和稳定性,进而影响森林生态系统的生物地球化学循环.然而,抚育间伐对森林土壤碳、氮循环的影响程度如何尚不明确,尤其缺少长期试验结果报道.本研究以黑龙江省孟家岗林场经过4种不同强度和频度的抚育间伐处理后的60年生长白落叶松人工林为研究对象(4次低强度的间伐,LT4;3次中等强度的间伐,MT3;2次高强度间伐,HT2;不进行间伐的对照,CK),从酸水解法划分土壤碳、氮库(活性碳、氮库Ⅰ,活性碳、氮库Ⅱ和惰性碳、氮库)的角度研究了抚育间伐对长白落叶松人工林土壤总有机碳、全氮的影响机制.结果表明: 抚育间伐显著增加了土壤有机碳和全氮含量,增幅分别高达48.7%～50.3%和28.9%～42.7%.抚育间伐均增加了3种碳、氮组分的含量,而增加的程度因碳、氮组分和抚育间伐措施的不同而异.与活性碳库Ⅰ和活性碳库Ⅱ的增加程度相比,惰性碳库的增加程度最大,LT4、MT3和HT2处理下惰性碳库分别增加71%、69%和75%.此外,抚育间伐也显著增加了惰性碳占土壤总有机碳的比例.LT4显著提高了土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物熵,而MT3和HT2对微生物生物量碳、氮和微生物熵却无显著影响.抚育间伐可能通过产生较多的粗木质残体于土体中,增加土壤木栓质和木质素等顽固组分的输入,进而导致土壤惰性碳含量增加,降低有机质的分解,最终导致土壤有机碳增加.     

亚高山针叶林人工恢复过程中生物量和材积动态研究

研究了近70年不同林龄亚高山人工云杉林的地上部分生物量及材积变化规律．结果表明,20年林龄前的云杉单株生物量增长缓慢,以小枝和叶生长为主,约占50％;20年以后,单株生物量增长加快,以树干积累为主,大体上超过60％;30年后增长速度相对减慢,自40年开始并保持快速增长．云杉种群生物量表现出类似的增长,但林龄在30至50年间增长速度减慢．群落生物量总体上持续增长,但灌木层生物量在初期快速增长,从20年林龄后逐渐减少;草本层生物量则一直减少,到70年时仅占不足0．2％．在近70年人工恢复过程中,云杉单株材积平均生长量和连年生长量都逐渐增大,越在后期生长越迅速;林分蓄积则在30至50年林龄之间有一段连年生长量相对减小的时期．根据树干解析资料,建立了70年人工云杉林的单株材积与胸径和树高的数学模型．     

模拟氮沉降对华西雨屏区慈竹林土壤活性有机碳库和根生物量的影响

从2008年1月起,对华西雨屏区慈竹(Neosinocalamus affinis)人工林进行了模拟氮沉降试验,氮沉降水平分别为对照(CK,0 g.m-.2a-1)、低氮(5 g.m-.2a-1)、中氮(15 g.m-.2a-1)和高氮(30 g.m-.2a-1)。在模拟氮沉降1.5 a后,按土层深度取土样和根样,测定不同深度土壤活性有机碳含量和根生物量。结果表明,华西雨屏区慈竹林土壤有机碳、微生物量碳、浸提性溶解有机碳和活性碳含量均随土层深度的增加而减少。氮沉降显著减少了土壤微生物量碳和活性碳含量,显著增加了浸提性溶解有机碳含量,并使得土壤碳库管理指数减小。同时,慈竹林根密度在氮沉降条件下减少了12%-14%。说明氮沉降的增加减少了土壤有机碳中的活性部分,增加了土壤有机碳的淋溶流失,降低了慈竹林土壤碳库质量。同时,根系生物量的减少,间接影响了土壤微生物活动和土壤碳周转过程。在未来氮沉降持续增加的背景下,慈竹林土壤对碳的保持能力可能会下降。     

不同温度条件下杉木、桤木和火力楠细根分解对土壤活性有机碳的影响

通过室内培养试验,研究了不同温度(9 ℃、14 ℃、24 ℃和28 ℃)条件下桤木、杉木和火力楠细根分解对土壤活性有机碳的影响.结果表明,不同树种细根的分解率不同,树种间差异显著,大小依次为火力楠>桤木>杉木.细根分解率随着培养温度的增加而增大,随着培养时间的延长而降低.添加细根的种类、培养温度和培养时间均对实验系统中土壤微生物碳和水溶性有机碳的含量产生影响.3个树种细根分解使土壤微生物碳和水溶性有机碳含量显著高于对照,大小依次为火力楠>桤木>杉木>对照; 培养中期以及中等培养温度条件下细根分解对应着较高的土壤微生物碳和水溶性有机碳含量.细根分解对土壤易氧化碳含量无显著影响.