Seasonal dynamics of fine root biomass,root length density,specific root length,and soil resource availability in a Larix gmelinii plantation

Fine root tumover is a major pathway for carbon and nutrient cycling in terrestrial ecosystems and is most likely sensitive to many global change factors.Despite the importance of fine root turnover in plant C allocation and nutrient cycling dynamics and the tremendous research efforts in the past,our understanding of it remains limited.This is because the dynamics processes associated with soil resources availability are still poorly understood.Soil moisture,temperature,and available nitrogen are the most important soil characteristics that impact fine root growth and mortality at both the individual root branch and at the ecosystem level.In temperate forest ecosystems,seasonal changes of soil resource availability will alter the pattern of carbon allocation to belowground.Therefore,fine root biomass,root length density(RLD)and specific root length(SRL)vary during the growing season.Studying seasonal changes of fine root biomass,RLD,and SRL associated with soil resource availability will help us understand the mechanistic controls of carbon to fine root longevity and turnover.The objective of this study was to understand whether seasonal variations of fine root biomass,RLD and SRL were associated with soil resource availability,such as moisture,temperature,and nitrogen,and to understand how these soil components impact fine root dynamics in Larix gmelinii plantation.We used a soil coring method to obtain fine root samples(≤2 mm in diameter)every month from Mav to October in 2002 from a 17-year-old L.gmelinii plantation in Maoershan Experiment Station,Northeast Forestry University,China.Seventy-two soil cores(inside diameter 60 mm;depth intervals:0-10 cm,10-20 cm,20-30 cm)were sampled randomly from three replicates 25 m×30 m plots to estimate fine root biomass(live and dead),and calculate RLD and SRL.Soil moisture,temperature,and nitrogen(ammonia and nitrates)at three depth intervals were also analyzed in these plots.Results showed that the average standing fine root biomass(live (32.2 g.m-2.a-1)in the middle(10-20 cm)and deep layer (20-30cm),respectively.Live and dead fine root biomass was the highest from May to July and in September,but lower in August and October.The live fine root biomass decreased and dead biomass increased during the growing soil layer.RLD and SRL in May were the highestthe other months,and RLD was the lowest in Septemberdynamics of fine root biomass,RLD,and SRL showed a close relationship with changes in soil moisture,temperature,and nitrogen availability.To a lesser extent,the temperature could be determined by regression analysis.Fine roots in the upper soil layer have a function of absorbing moisture and nutrients,while the main function of deeper soil may be moisture uptake rather than nutrient acquisition.Therefore,carbon allocation to roots in the upper soil layer and deeper soil layer was different.Multiple regression analysis showed that variation in soil resource availability could explain 71-73% of the seasonal variation of RLD and SRL and 58% of the variation in fine root biomass.These results suggested a greater metabolic activity of fine roots living in soil with higher resource availability,which resulted in an increased allocation of carbohydrate to these roots,but a lower allocation of carbohydrate to those in soil with lower resource availability.     

不同土壤深度落叶松细根分解及N动态变化

细根分解受根序和土壤深度的潜在影响。使用根序法分根,将落叶松Larix gmelini根系分为两类:一级根、二级根为一类(1—2级根),即低级根;三级根和四级跟为另一类(3—4级根),即高级根。采用埋袋法对落叶松低级根和高级根在不同土壤深度(0—10、10—20 cm和20—30 cm)进行了为期862 d的分解实验,探讨不同根序细根分解规律,养分释放及其影响。结果表明:1—2级根的分解速率比3—4级分解速率慢,这种规律同时存在于不同深度的土壤中。在空间上,低级根和高级根的分解速率均随土壤深度的增加而降低,高级根的降低趋势更明显。随着分解时间的进行,各个土层之间的分解率在低级根之间差异更大。细根分解过程中,落叶松不同根序养分的释放特征不同。N释放速率总体上随细根根序增加而增大,随土壤深度的增加而降低。     

Estimation of fine root production, mortality and turnover with Minirhizotron in Larix gmelinii and Fraxinus mandshurica plantations

Fine root turnover is a major pathway for carbon and nutrient cycling in forest ecosystems. However, to estimate fine root turnover, it is important to first understand the fine root dynamic processes associated with soil resource availability and climate factors. The objectives of this study were: (1) to examine patterns of fine root production and mortality in different seasons and soil depths in the Larix gmelinii and Fraxinus mandshurica plantations, (2) to analyze the correlation of fine root production and mortality with environmental factors such as air temperature, precipitation, soil temperature and available nitrogen, and (3) to estimate fine root turnover. We installed 36 Minirhizotron tubes in six mono-specific plots of each species in September 2003 in the Mao’ershan Experimental Forest Station. Minirhizotron sampling was conducted every two weeks from April 2004 to April 2005. We calculated the average fine root length, annual fine root length production and mortality using image data of Minirhizotrons, and estimated fine root turnover using three approaches. Results show that the average growth rate and mortality rate in L. melinii were markedly smaller than in F. mandshurica, and were highest in the surface soil and lowest at the bottom among all the four soil layers. The annual fine root production and mortality in F. mandshurica were significantly higher than in L. gmelinii. The fine root production in spring and summer accounted for 41.7% and 39.7% of the total annual production in F. mandshurica and 24.0% and 51.2% in L. gmelinii. The majority of fine root mortality occurred in spring and summer for F. mandshurica and in summer and autumn for L. gmelinii. The turnover rate was 3.1 a⁻¹ for L. gmelinii and 2.7 a⁻¹ for F. mandshurica. Multiple regression analysis indicates that climate and soil resource factors together could explain 80% of the variations of the fine root seasonal growth and 95% of the seasonal mortality. In conclusion, fine root production and mortality in L. gmelinii and F. mandshurica have different patterns in different seasons and at different soil depths. Air temperature, precipitation, soil temperature and soil available nitrogen integratively control the dynamics of fine root production, mortality and turnover in both species. Transtlated from Journal of Plant Ecology, 2007, 31(2): 333–342 [译自: 植物生态学报]     

兴安落叶松人工林腐殖质阴燃燃烧温度变化特征

森林地下火是发生在腐殖质层的一种缓慢、无焰、低温、持久的阴燃燃烧,整个燃烧过程都是靠自身所释放的热量所维持。所以地下火发生时产生的温度是研究其火行为特征的重要指标,更是森林地下火监测和扑救过程中的重要依据。以大兴安岭地区5种地类下人工种植的兴安落叶松林为研究对象,以室内控制点烧实验为基础,研究不同地类和腐殖质粒径阴燃燃烧的温度变化特征。结果表明：不同粒径的腐殖质阴燃燃烧最高温度之间不存在显著差异（P>0.05）,而不同地类和二者的交互作用对阴燃燃烧最高温度的影响则存在显著差异（P<0.05）;4种腐殖质粒径下不同地类之间的阴燃燃烧最高温度都存在显著差异（P<0.05）。任意一种腐殖质粒径下塔头甸子的阴燃燃烧温度都是最高的,最高可达897.53℃,其次是水湿地,有坡山地、无坡山地、农用地的腐殖质阴燃燃烧温度较低。不同地类的腐殖质燃烧地表温度较高,最高温度可达618.83℃;随着燃烧时间的增加,腐殖质燃烧的地表温度随之降低,二者之间关系可以用y=a×x^b方程拟合,并且拟合程度高（R²>0.9,P<0.01）。相关研究成果可以为该地区森林地下火监测扑救提供科学有效的理论依据。     

兴安落叶松对环境变化的物候驯化和光合能力适应

兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)作为欧亚北方森林的优势树种,在全球变化和区域碳平衡研究中具有重要作用,但其物候和光合能力在环境变化下的响应是一种表型驯化还是基因调控下的适应还不清楚。于2009—2011年生长季内在帽儿山森林生态系统研究站(45°24'N,127°40'E)测定了6个来自不同气候条件(纬度:48—52°N,年均温:-2.3—2.6℃)下的兴安落叶松种源在同质园内的32年生树木的叶片物候(4—10月)和光合能力季节动态(5—9月)。结果表明:6个种源的树木叶片的展叶和落叶起始日期均无显著差异,均在4月下旬展叶、在9月下旬开始落叶,2009年、2010年和2011年的生长季天数分别波动在150—153 d、145—147 d和148—151 d之间。6个种源树木叶片展叶起始日期和春季展叶前0℃积温均显著负相关,而落叶起始日期和秋季均温均显著正相关(P0.05)。这表现出物候对环境变化的表型驯化效应。最大净光合速率(Pmax)的季节动态具有明显的种源差异。来自于较高纬度的塔河、根河、中央站种源的Pmax仅在生长季初期(5—6月)明显低于其各自的年均值,而在其他生长阶段则在年均值以上;来自较低纬度的鹤北和乌伊岭种源的Pmax仅在生长盛期(8月)明显高于其各自年均值,而在其他阶段则处于年均值以下。6个种源树木Pmax和生长季均温均显著正相关(P0.01),且来自较高纬度的中央站、根河、三站种源树木Pmax随温度升高的增幅程度明显高于其他种源树木。在每个生长阶段Pmax均存在显著的种源差异(P0.05),并且差异趋势随生长季进程而有所不同:中央站种源在每个生长阶段都具有最高的Pmax,而根河、塔河、乌伊岭分别在生长季初期(5—6月)、中期(7月)和盛期(8月)、后期(9月)具有最小Pmax。这些光合能力的差异是基因调控下的树木对种源原地气候条件长期适应的结果。兴安落叶松的物候可塑性和光合能力遗传适应性对其能够在广阔多样的生境中生存和繁衍具有重要意义。     

施肥对日本落叶松人工林细根直径、根长和比根长的影响

以辽宁东部山区16年生日本落叶松人工林为研究对象,探讨施肥对日本落叶松1～5级根序中细根直径、根长和比根长的影响.结果表明：随着根序等级的增加,日本落叶松细根平均直径和根长显著增加（P<0。05,P<0。01）、比根长则显著下降（P<0。01）.在日本落叶松的5级根序中,1级根的平均直径最细、根长最短、比根长最高,而5级根则相反;随着根序等级的增加,日本落叶松细根平均直径、根长和比根长的变异系数逐渐增大.除1级根外,土层对细根的平均直径、根长和比根长没有显著影响(P>0。05).与对照样地相比,施肥对各级细根平均直径、根长和比根长的影响主要表现在1～2级根上,对3级根序以上的细根影响不显著（P>0.05）.其中,施氮肥显著降低了1～2级根的平均直径（P<0.05）,施氮肥以及氮磷肥显著降低了表层土壤（0～10 cm）中1级根的平均根长（P<0.05）,表层土壤中细根的比根长在施氮肥的条件下显著增加（P<0.05）.     

柠条细根的分布和动态及其与土壤资源有效性的关系

受土壤资源有效性时空异质性的影响,植物细根会表现出明显的垂直分布和季节变化特征。揭示这些特征对认识细根的养分和水分吸收规律,预测C在地下的分配特点具有重要意义。本研究运用Minirhizotron技术对晋西黄土丘陵区30年生柠条（Caragana korshinskii Kom.）人工林0-100cm土层深度范围内细根的密度( FRD, N cm-2)、根长密度( FRLD, mm cm-2)、平均直径(FRDi, mm)和根表面积(FRSA, mm2 cm-2)的垂直分布特征和季节动态进行了一个生长季的观测,并分析了这些参数与土壤温度、水分和有效氮之间的关系。结果表明：(1)FRD、FRLD和FRSA均表现出随土层深度增加而先增大后减小的趋势,以40-60cm土层之值最大(分别占总数的34.3%、35.5%和37.3%);而FRDi随土层深度增加而减小,其最大值为0.31970.0231mm,最小值为0.28840.0109 mm;(2)受土壤资源有效性季节变化的影响,FRD、FRLD和FRSA在不同土层(除0-20cm外)表现出相似的季节动态,即随季节变化而先增大后减小,春季小(分别为0.2204 N cm-2,1.8482 mm cm-2,2.2647 mm2 cm-2)而秋季大(分别为0.5316 N cm-2,4.4046mm cm-2,4.3007mm2 cm-2);FRDi则表现由粗逐渐变细的过程,春季最粗(0.3659mm)而秋季最细(0.2712mm);(3) 各细根参数与土壤温度、水分和有效氮在各土层存在不同程度的相关性。从简单相关分析来看,细根的季节性变化主要受土壤温度和水分的影响,有效氮的影响不明显。FRD、FRLD和FRSA在0-20cm土层主要受土壤水分影响(r=-0.729--0.914, p<0.05),而在20-100cm土层则主要受土壤温度的影响,且显著性随土层加深而增加(r=-0.028-0.832, p<0.05)。各土层细根与土壤有效资源间的相关性反映了细根功能的季节性差异。综合分析表明,各细根参数季节变化的54.0%-98.6%是由土壤温度和水分的交互作用而引起。     

水曲柳根系生物量、比根长和根长密度的分布格局

采用连续钻取土芯法在生长季内对东北林业大学帽儿山实验林场17年生水曲柳人工林根系取样,研究水曲柳不同直径根系现存生物量、比根长和根长密度及垂直分布状况.结果表明,水曲柳人工林根系总生物量为1 637.6 g·m^-2,其中活根生物量占85%,死根占15%.在活根生物量当中,粗根(直径5～30 mm)占的比例最高（69.95%）,其次为活细根（直径<1 mm,13.53%）,小根(1～2 mm)和中等直径的根(2～5 mm)比例较小（分别为7.21%和9.31%）.直径<1 mm活细根的比根长为32.20 m·g^-1,直径5～30 mm粗根的比根长为0.08 m·g^-1.单位面积上活根的总长度为6 602.54 m·m^-2,其中直径<1 mm的细根占92.43%,其它直径等级则不到活根总长度的8%.直径<1 mm的细根生物量与根长密度具显著线性关系（R²=0.923）,但与比根长无显著相关关系（R²=0.134）.     

青杨人工林根系生物量、表面积和根长密度变化

在植物生长季节,采用钻取土芯法对秦岭北坡50年生青杨人工林根径≤2 mm和2～5 mm根系的生物量、表面积和根长密度进行测定.结果表明：在青杨人工林根系(＜5 mm)中,根径≤2 mm根系占总生物量的77.8%,2～5 mm根系仅占22.2%;根径≤2 mm根系表面积和根长密度占根系总量的97%以上,而根径2～5 mm根系不足3%.随着土层的加深,根径≤2 mm根系生物量、表面积和根长密度数量减少,根径2～5 mm根系生物量、表面积和根长密度最小值均分布在20～30 cm土层.≤2 mm根系生物量、表面积和根长密度与土壤有机质、有效氮呈极显著相关,而根径2～5 mm根系的相关性不显著.     

大兴安岭地区兴安落叶松林步甲群落多样性时间动态分析

兴安落叶松林是大兴安岭地区代表性的植被类型,其生物多样性具有独特性。步甲是森林生态系统环境和多样性的指示性物种,以及认识环境变化和生物多样性特征的关键物种。为研究大兴安岭地区兴安落叶松林步甲群落多样性的时间动态,分析步甲群落对时间变化的响应规律,于2019年5月下旬-8月下旬步甲活跃期,利用陷阱诱捕法在兴安落叶松林5个样地中采集步甲标本共15属34种1149头,其中大兴安岭地区地理新纪录物种7种,中国地理新纪录物种6种。研究结果表明,通缘步甲属（Pterostichus）和大步甲属（Carabus）物种丰富度最高;通缘步甲属未定种5（Pterostichus eximius）为极优势物种,对时间变化最敏感。兴安落叶松林小生境类型的多样化和步甲休眠期的选择是步甲群落个体数和物种数随时间变化呈双峰模式的主要因素,最高峰均出现在6月下旬;多样性与均匀度指数均在7月上旬达高峰期,8月下旬多样性下降而均匀度上升,各指数之间相关性较低。步甲群落在6月下旬到7月下旬对环境具有较高的适应度;群落结构在环境条件相对稳定的6月下旬到7月下旬和8月上旬到8月下旬均表现为极相似（I>0.75）。物种取食特征和生活史策略的多样化使步甲群落各指数随时间变化具有显著差异,而物种取食特征和生活史策略受环境因子的综合影响较大。稳定的森林环境条件下,步甲活跃期更长,群落结构相似度更高。该结果为步甲群落时间动态研究奠定了一定的理论基础,为大兴安岭地区地下生物多样性的保护和管理策略制定提供了一定的理论和数据依据。     

海南岛北部木麻黄林凋落物与土壤养分、细根生物量的关系

通过对海口市桂林洋海岸木麻黄防护林地表凋落物进行持续清除处理,与保留凋落物层的对照样地进行比较实验,研究防护林凋落物-土壤养分-细根生物量三者之间的关系。结果表明:(1)处理样地与对照样地的年凋落物量分别是6.0162和5.9505t·hm-2,但无显著性差异。两种样地一年内凋落物量变化的时间格局较一致。凋落物组成均为小枝占比例最高,且小枝凋落物量月动态与凋落物总量月动态相似,杂物占比例次之,皮+枝占的比例最小;(2)N、P、K元素归还量的月动态变化在两样地中均较一致。两样地中小枝养分归还量的大小顺序为N>K>P;(3)处理样地在短时间无新鲜凋落物输入情况下,两样地的土壤养分含量无显著性差异;(4)两样地的细根生物量季节动态均呈现"单峰"特征,细根生物量在实验期间无显著性差异,但处理样地的细根生物量有随时间延长低于对照样地的趋势,清除凋落物的处理可能会引起细根生物量的减少。     

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。     

不同主伐方式对兴安落叶松(Larix gmelinii)根际土壤理化性质及微生物群落的影响

对内蒙古根河大兴安岭林区1987年（恢复后期）、2013年（恢复前期）的皆伐与渐伐样地以及未采伐对照样地兴安落叶松的根际土壤理化性质、微生物群落结构和多样性进行了分析,旨在揭示不同主伐方式对兴安落叶松根际土壤理化性质以及微生物群落的影响。结果表明,主伐后兴安落叶松根际土壤的理化性质以及微生物群落的变化特征与非根际土壤存在区别,且不同主伐方式在不同恢复时期会对兴安落叶松根际土壤理化性质以及微生物群落产生不同的影响：（1）根际与非根际土壤微生物群落中真菌均比细菌更容易受到土壤理化性质的影响,但是单一种理化性质的改变对根际与非根际土壤微生物群落均不能造成显著影响。（2）相较于未采伐对照样地,皆伐样地恢复前期兴安落叶松根际土壤理化性质、微生物群落结构和多样性没有显著变化。皆伐样地恢复后期,兴安落叶松根际土壤理化性质（总碳、总氮、速效氮、pH）发生了显著变化,导致了微生物量碳氮、真菌磷脂脂肪酸（PLFA）含量显著降低、细菌/真菌显著升高,辛普森多样性指数显著降低。（3）渐伐样地恢复前期兴安落叶松根际土壤总碳、总氮、速效氮含量以及含水量均显著降低,总钾、速效磷含量显著上升,根际土壤微生物量碳含量显著降低。恢复后期,兴安落叶松根际土壤总磷含量显著升高,根际土壤微生物量碳的含量已恢复到渐伐前水平。渐伐干扰对根际土壤各微生物类群PLFA含量、微生物群落结构以及多样性没有显著影响。     

中度火干扰对兴安落叶松林土壤呼吸的影响

通过测定中度火干扰后塔河地区兴安落叶松(Larix gmelinii)林生长季土壤呼吸(R_s),并进一步探究火干扰后影响土壤呼吸变化的主要环境因子。选择在塔河林业局火烧4年后兴安落叶松林中度火烧迹地设置样地,选择临近未过火区域设置对照样地。土壤呼吸通量用LI-8100进行测量,土壤异养呼吸(R_h)采用壕沟法进行测量。火烧迹地与未火烧对照样地生长季土壤呼吸速率平均值分别为(3.67±1.03)μmol CO_2m~(-2)s~(-1),(4.21±1.25)μmol CO_2m~(-2)s~(-1)。火烧迹地土壤呼吸速率显著降低(P0.05)。生长季土壤呼吸组分的动态变化表明,土壤呼吸速率的降低是因为土壤自养呼吸(R_a)显著降低导致的(P0.05)。温度是控制这一地区生长季土壤呼吸变化的主要环境因子。与对照样地相比,火烧迹地土壤呼吸的变化与土壤温度具有更强的相关性。塔河地区兴安落叶松林火烧迹地和未火烧对照样地Q_(10)分别为5.85±1.06,4.25±1.19,火干扰后Q_(10)显著增加(P0.05)。研究结果表明:在全球气候变化的背景下火干扰后中国塔河地区兴安落叶松林生态系统对温度的变化更为敏感。本研究结果将为研究中国塔河地区火干扰后碳循环变化提供数据支持。     

重度火烧迹地兴安落叶松(Larix gmelinii)根际土壤真菌群落研究

为探究内蒙古根河大兴安岭林区重度火烧迹地不同生长状态的兴安落叶松根际土壤真菌群落特征,选取火烧枯立木（BDW）、火烧存活木（BSW）、未火烧对照木（CK）,通过磷脂脂肪酸方法分析根际土壤真菌群落生物量变化,利用高通量测序技术对根际土壤真菌群落组成与功能进行分析,探讨影响根际土壤真菌群落的主要环境因子。结果表明：（1）相较于未火烧对照木,火烧枯立木与火烧存活木根际土壤真菌群落磷脂脂肪酸含量显著降低,真菌群落α多样性显著降低。β多样性分析与群落相似性分析结果显示,火烧枯立木、火烧存活木、未火烧对照木根际土壤真菌群落组成存在显著差异。（2）相较于未火烧对照木,火烧枯立木与火烧存活木根际土壤中担子菌门（Basidiomycota）真菌相对丰度显著下降,子囊菌门（Ascomycota）真菌相对丰度显著升高。子囊菌门（Ascomycota）内,火烧枯立木根际土壤中内生真菌相对丰度显著高于火烧存活木与未火烧对照木,而火烧存活木根际土壤中腐生-外生菌根复合型真菌相对丰度显著高于火烧枯立木与未火烧对照木。（3）根际土壤总磷、总钾含量是影响重度火烧迹地兴安落叶松根际土壤真菌群落优势菌门由担子菌门（Basidiomycota）转变为子囊菌门（Ascomycota）的主要环境因子,而根际土壤总碳、总氮、总磷含量则是造成火烧枯立木与火烧存活木根际土壤真菌群落组成与功能差异的主要环境因子。本研究有助于了解大兴安岭林区土壤真菌群落结构,对真菌群落多样性的维持与管理具有参考价值。     

阿尔山不同时期落叶松根际土壤固氮菌的多样性研究

利用传统的细菌分离培养,结合16S rDNA序列分析等方法,对阿尔山地区不同时期落叶松根际可培养固氮菌群落的多样性进行分析,以揭示落叶松根际固氮菌的多样性及群落结构的季节变化规律,为森林生态系统的可持续发展提供理论依据。结果显示:(1)从阿尔山落叶松根际土壤中共计分离纯化细菌菌株112株,分属于14属41种,包括假单胞菌属、伯克氏菌属、根瘤菌属、叶杆菌属、节杆菌属、类芽孢杆菌属、沙雷菌属、欧文菌属、短小杆菌属、芽孢杆菌属、肠杆菌属、不动杆菌属、柄杆菌属、红球菌属;其中优势菌群为假单胞菌属,次优势菌群为叶杆菌属、伯克氏菌属和节杆菌属。(2)季节变化对落叶松固氮菌群的变化有显著影响,表现为4月份和10月份最优势类群为γ-变形菌纲(γ-proteobacteria)中的假单胞菌属,6月份和8月份的最优势类群相同,但组成有所差别,其中6月份优势菌群包括假单胞菌属、短小杆菌属、红球菌属、节杆菌属,8月份的优势菌群为假单胞菌属、不动杆菌属、肠杆菌属、短小杆菌属、红球菌属和节杆菌属。(3)不同时期的物种均匀度指数(McIntosh index)差异显著,8月份最大,4月份最小,变化范围在0.83～1.164之间;物种丰富度指数(Shannon-Wiener index) 6月份和8月份显著高于4月份和10月份;优势度指数(Simpson index) 4月份和10月份显著高于6月份和8月份。研究表明,阿尔山地区落叶松根际微生物的多样性较高,群落相对复杂,分离的14个菌属多为根际促生菌,且不同时期固氮菌的群落组成受季节的影响明显。     

间伐和改变凋落物输入对华北落叶松人工林土壤呼吸的影响

作为森林生态系统的第二大碳通量,土壤呼吸在全球碳循环和气候变化中发挥着重要作用。通过探究土壤呼吸对间伐和改变凋落物的响应规律以及响应之间的联系,能够为准确评价森林碳循环提供依据。针对不同强度(对照、轻度、中度、重度)间伐后的华北落叶松人工林,2016年5月至10月采用LI-8100土壤碳通量测量系统对其原状、凋落物去除、凋落物加倍的土壤呼吸进行观测。结果表明:土壤呼吸在生长季的8月份达到最高值,呈现出明显的季节动态。不同林分间伐处理下,中度间伐显著促进了土壤呼吸,使平均土壤呼吸速率升高了15.66%,轻度间伐和重度间伐对土壤呼吸的影响不显著;不同凋落物处理下,去除凋落物使平均土壤呼吸速率降低了40.16%,加倍凋落物使平均土壤呼吸速率升高了16.06%。中度间伐使土壤呼吸生长季通量增加了55.06 g C/m~2;去除凋落物使土壤呼吸生长季通量减少了153.48 g C/m~2,加倍凋落物使土壤呼吸生长季通量增加了79.87 g C/m~2。土壤呼吸速率与土壤温度呈显著指数相关,而与土壤湿度无显著相关。不同林分间伐处理下,土壤呼吸的温度敏感性指数(Q10)为2.36—3.46,轻度间伐下Q10值最高;凋落物去除和加倍均降低了土壤呼吸的温度敏感性。土壤温湿度对土壤呼吸存在着显著影响,能够解释土壤呼吸28.7%—62.3%的季节变化。研究结果表明间伐和凋落物处理对华北落叶松人工林土壤CO_2释放的影响表现出一定的交互作用,中度间伐和加倍凋落物的交互作用对土壤呼吸的促进作用显著大于单一因子。可见,间伐作业通过改变土壤微环境和凋落物量,对土壤呼吸以及森林生态系统碳循环产生着重要影响。     

模拟降水减少对帽儿山地区兴安落叶松径向生长的影响

以2004年在小兴安岭帽儿山地区栽植的兴安落叶松(Larix gmelinii)为研究对象,在2012年,经过100%减雨、50%减雨、冬季除雪和对照4种处理,在控雨的前期(6月)和后期(8月)用微生长锥取样利用石蜡切片方法测量扩大细胞的径向长度和数量。在10月末用生长锥取样,打磨后测量成熟管胞的径向长度和数量,进而分析降水减少对兴安落叶松径向生长的影响。结果表明:在帽儿山地区,生长季温度与兴安落叶松径向生长显著正相关,降水在生长季后期为负相关。大树芯成熟管胞测定表明,3块样地综合而言,除雪组成熟管胞数量最多,其次是对照组,50%减雨组和100%减雨组成熟管胞数量最少;管胞径向长度在各个处理组之间差异不显著。但是,在3块样地中,成熟管胞数量和径向长度在相同处理间测定结果有差别,样地1的100%减雨组、50%减雨组、除雪组和对照组中成熟管胞数量随土壤湿度增加而增加,径向管胞长度差异不明显;样地2的除雪组中成熟管胞径向长度显著小于其他3个实验组,而50%减雨组、100%减雨组和对照组的成熟管胞径向长度和数量均差异不显著;样地3中4个实验组的成熟管胞数量均差异不显著,成熟管胞径向长度100%减雨组略小于其他3个实验组,这与样地3遮阴较大、土壤湿度较高有关。石蜡切片的形成层扩大细胞分析表明:在减雨处理的初期(6月份),样地3在扩大细胞的数量上,随着不同处理间土壤湿度的减小而减少。在减雨处理的后期(8月份),样地1扩大细胞的数量随着不同处理间土壤湿度的减小而减少。研究结果表明降水减少会对兴安落叶松径向生长产生影响,其影响程度取决于微环境条件的差异,且不同时期降水减少的影响也有差异。     

增温和光周期变化对东北地区兴安落叶松主要物候期的影响

兴安落叶松在东北地区森林生态系统的结构与功能中起着重要作用,气候变化背景下东北地区气温增加且光照缩短必将影响兴安落叶松的变化,特别是物候这一气候变化的敏感指标。弄清其物候对气候变化的响应有助于揭示兴安落叶松的变化趋势。但是,当前关于兴安落叶松物候对温度、光周期及其协同作用的响应机制仍不清楚。针对东北地区温度剧增、日照时数减少的特点,2019年4月至11月开展了3年生兴安落叶松幼苗主要物候期响应温度和光周期变化的大型人工气候室模拟控制实验。结果表明：(1)不同程度的增温对兴安落叶松生长周期(展叶始期至完全变色期)无显著影响,但显著缩短生长盛期(展叶盛期至叶变色普期),且增温2.0℃较增温1.5℃对生长盛期影响更大。(2)长光照显著增加兴安落叶松的生长周期(9.25 d),短光照对兴安落叶松生长周期的影响不显著,且长光照和短光照均使兴安落叶松生长盛期缩短,二者对兴安落叶松生长盛期影响表现一致。(3)长光照、短光照分别与增温协同作用均使兴安落叶松生长盛期缩短,其中增温2.0℃与长光照协同作用对生长盛期缩短更显著(34.67 d)。(4)与生长始期(展叶始期)和末期(完全变色期)相比,兴安落叶...