抚育间伐对侧柏人工林及林下植被生长的影响

抚育间伐是森林经营管理措施之一,是对森林生态系统的人为干扰。研究不同抚育方式、强度和频率对森林生态系统的干扰对重建、恢复森林生态系统固有功能及实现森林可持续经营管理有重要意义。以31块北京地区侧柏人工林样地对不同抚育强度后侧柏林生长、林下植被生长及林下植物多样性变化进行了研究。研究结果表明:侧柏林分经不同强度抚育后单木胸径、树高、冠幅和林分蓄积生长均增加,不同抚育强度下单木胸径、树高、冠幅生长量和林分蓄积生长量与立地条件有关,好的立地条件宜采取强度抚育,较差立地条件宜采取中弱度抚育;侧柏林分经弱度、中度抚育后林下植物种类增加,经强度抚育后减少;不同强度抚育后林下植物Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数随时间增大,后者对抚育强度更为敏感;林下灌草生物量随抚育强度增大而增加,并随时间增加;侧柏人工林生态系统种间竞争程度与立地条件有关,好的立地条件能够经受较强的人为干扰,差的立地条件受弱度干扰就会打破种间生长平衡。     

抚育间伐对上海水源涵养林林分生长及其林下植物多样性的影响

对不同强度间伐后上海水源涵养林林分的生长及其林下植物多样性变化情况进行调查。结果表明,间伐2年后,不同强度间伐对林分胸径和树高生长的影响差异不明显;间伐4年后,间伐样地的胸径和树高生长量表现不一,不同强度间伐对3种林分生长和林下植物多样性的影响不同。不同的林分应采用不同的间伐强度。杜英纯林宜采用65%(T3)间伐强度;香樟重阳木混交林采用30%(T5)间伐强度;多树种混交林采用20%~30%(T7~T8)间伐强度。     

抚育间伐对人工林土壤肥力的影响

研究了杉木、马尾松、建柏、柳杉和木荷人工林的抚育间伐对林分土壤肥力的影响.结果表明,杉木、马尾松、建柏、柳杉、木荷间伐后降低了林分的郁闭度.改变了林内的生境条件,促进了林下乡土植被的生长和繁衍,林下植被覆盖度、植被生物量和物种丰富度有了较大幅度的增加,间伐的强度越大.增加的幅度也越大.与不间伐林分相比,各间伐林分两年后土壤微生物数量增加、酶活性增强、土壤容重降低、总孔隙度和速效养分提高,土壤肥力得到了改善和提高.间伐后林分土壤肥力得到提高的实质在于:间伐后林下植被生物多样性的提高诱发了土壤微生物多样性和数量的提高,并由此而增强了土壤的生物活性,加速了土壤养分的循环.     

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。     

凋落物清除对贵州马尾松外生菌根真菌群落的影响

凋落物作为森林土壤有机质的重要来源,对森林生态系统土壤微生物群落具有重要影响。本研究以清除凋落物层马尾松林(L)和未清除凋落物层马尾松林(NL)作为调查对象,探究凋落物清除对马尾松林外生菌根真菌(EMF)群落的影响。马尾松EMF群落共鉴定出56个OTUs,隶属于2门6纲14目16科24属,且担子菌门丰富度明显高于子囊菌门;其中棉革菌属Tomentella、红菇属Russula、乳菇属Lactarius、土生空团菌属Cenococcum为优势属,特有OTUs高于共有OTUs。NL与L样地间马尾松EMF群落组成和结构差异明显,门水平上,凋落物清除增加了马尾松EMF群落子囊菌门的丰富度;属水平上,凋落物清除马尾松EMF群落土生空团菌属Cenococcum、假小垫革菌属Pseudotomentella和古根菌属Archaeorhizomyces相对丰度占比增加,而乳菇属Lactarius、红菇属Russula和绵革菌属Tomentella相对丰度占比则减少。冗余分析(RDA)表明全磷、pH和有效磷是马尾松EMF群落重要的影响因子。马尾松林凋落物清除对马尾松EMF群落组成结构产生重要影响。     

基于抚育间伐效应的长白落叶松人工林两阶段枯死模型

1972和1974年分别在黑龙江省江山娇林场及孟家岗林场设置10块长白落叶松人工林固定样地(8块抚育间伐样地、2块对照样地),采用连年复测数据,分析抚育间伐对人工长白落叶松样地枯死与单木枯死的影响.基于二分类变量Logistic回归,建立了样地枯死及样地内单木枯死概率的两阶段模型(Ⅰ:抚育间伐后样地水平枯死概率模型;Ⅱ:枯死样地中单木水平枯死概率模型),采用广义估计方程(GEE)方法对模型参数进行估计.根据敏感度和特异度曲线相交点确定枯死概率最优临界点.结果表明: 样地数据按照抚育间伐次数分为4组分别建模(模型1～模型4).在模型1中,地位指数、林分年龄的自然对数、抚育间伐年龄及强度为显著自变量;模型2～模型4采用主成分分析法建模,主成分包含林分年龄、每公顷株数、平均胸径及抚育间伐因子,说明抚育间伐因子对样地枯死概率有显著影响.抚育间伐对枯死样地中单木枯死概率无显著影响,单木枯死概率模型中显著性自变量为林分初植密度、年龄、林木胸径的倒数及林分中大于对象木的所有林木断面积之和.样地枯死概率模型及单木枯死概率模型Hosmer和Lemeshow拟合优度检验均不显著,模型AUC均在0.91以上,估计正确率均超过80%,说明模型拟合效果较好.     

间伐强度对马尾松人工林间伐初期林下植被群落物种组成和多样性的影响

以川东低山区29年生马尾松人工林为对象,研究了不同间伐强度(0、10%、20%、30%、40%、50%)处理1年后林下植被群落物种组成与多样性分异特征初期响应。结果表明: 各间伐处理均能降低草本植物芒、芒萁的优势地位,而各处理灌木的优势物种组成较复杂,中等间伐强度(20%、30%、40%)处理泛化种较其他处理明显增多。各多样性指数随间伐强度增高呈现先增后降的变化趋势,草本植物较灌木的分异性更强,且各指数与土壤含水量均呈显著正相关。间伐强度与土壤理化性质对群落分异解释量为81%,中等间伐强度林下植被群落除全磷外与其他因子表现出正相关关系。间伐初期草本植物群落较灌木群落更能积极响应干扰;40%间伐强度处理与土壤环境因子关系紧密,群落稳定性高,物种最为丰富,为本试验条件下间伐措施的最佳处理。     

间伐对落叶松人工林内草本植物多样性及其组成的影响

通过对落叶松人工林间伐林分和未间伐林分林下草本植物的调查以及林下光照条件的测定,分析间伐对林下草本植物多样性、组成的影响及其与光照条件的关系。结果表明,除均匀度指数在春、秋季表现不同外,间伐林分的丰富度指数、多样性指数均高于未间伐林分,说明间伐后草本植物多样性明显增加。依据草本物种在间伐前后出现与否和密度变化情况将其划分为正反应种(间伐后密度明显增加和间伐后新出现的种)、中性反应种(间伐后密度变化不明显或没有变化的种)和负反应种(间伐后密度明显减小和间伐后消失的种),间伐后出现大量新的草本种类,同时在间伐和未间伐林分的共有种中有许多表现为负反应种。在间伐林分中,间伐行和未间伐行的共有种春季有11个、秋季有10个,分别占间伐林分草本总种数的17.74%和15.15%,表明各行草本植物组成差异较大;各指数均呈现了从间伐行到未间伐行逐渐减小的趋势。主要的正反应种、中性反应种和负反应种均表现出与光照具有一定的相关性,且这种相关性与间伐和非间伐林分之间各草本物种与光照的相关性基本一致。     

间伐和凋落物处理对华北落叶松人工林土壤磷形态的影响

土壤磷在维持生态系统功能稳定性中发挥重要作用,研究间伐和凋落物处理下的土壤磷组分特征及转化机理,对森林生态系统磷素管理和可持续发展具有重要意义。采用Tiessen改良的Hedley分级方法,探究了不同间伐强度(未间伐、轻度间伐、中度间伐、重度间伐)和凋落物处理(对照、加倍、去凋、切根去凋)下土壤磷形态的变化特征及其驱动因子。结果显示:随着间伐强度的增大,土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO_3-Pi和NaHCO_3-Po)、土壤微生物量磷和酸性磷酸酶活性呈先增加后降低的趋势,且在中度间伐最高。凋落物加倍(DL)显著增加了土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO_3-Pi和NaHCO_3-Po)、土壤微生物量磷和酸性磷酸酶活性。稳定态磷(HCl-Pi、浓HCl-Pi和浓HCl-Po)、残留态磷(Residual-P)不受间伐和凋落物处理的影响。冗余分析(RDA)显示,土壤微生物量磷、酸性磷酸酶活性和土壤有机碳是引起华北落叶松人工林表层土壤磷组分变化的重要因子。研究表明,适度的间伐和增加凋落物能够显著提高华北落叶松人工林表层土壤磷素的活化能力。本研究为华北落叶松人工林的可持续经营提供依据。     

三峡库区马尾松林土壤-凋落物层酶活性对凋落物分解的影响

凋落物的彻底降解是在凋落物和土壤酶系统的综合作用下完成,酶活性的提高有利于凋落物-土壤有机物质的分解和养分释放。通过对三峡库区30年生马尾松林凋落物分解、凋落物-土壤层酶活性季节动态及其对分解的影响进行研究,结果表明:30年生马尾松林凋落物经过540 d的分解后干重剩余率是59.80%;凋落物层酶活性季节动态明显,氧化还原酶活性均是11月最低,3月最高;土壤过氧化物酶活性季节变化显著且均是11月最低,多酚氧化酶活性9月较高,而过氧化物酶活性则是6月较高。马尾松林凋落物层酶活性与土壤层酶活性差异较大,且水解酶活性差异较氧化还原酶活性差异大,凋落物层脲酶活性、纤维素酶活性和蔗糖酶活性11月、6月、9月分别是0—5 cm土壤层的6.33倍、3.24倍、10.29倍,68.14倍、16.16倍、24.81倍,25.07倍、31.88倍、29.20倍。凋落物分解速率均与土壤、凋落物层氧化还原酶活性呈极显著"S"形曲线,与凋落物层水解酶活性呈二次函数关系,与土壤层水解酶均呈极显著的线性关系。凋落物质量能引起凋落物-土壤层酶活性变化,酶活性的改变反过来影响凋落物的分解,因此,凋落物-土壤层酶活性差异与凋落物分解阶段和对共同影响因素(凋落物质量、土壤温度、水分含量和土壤养分等)的敏感性不同有关,凋落物-土壤层酶的相互作用共同影响森林生态系统的物质循环和养分循环过程。     

菌根真菌对土壤呼吸以及凋落物分解的影响

土壤呼吸是植物固定的碳由陆地生态系统进入大气的主要途径之一; 凋落物分解是养分循环的重要环节。陆地植物的90%以上可同菌根真菌形成共生关系, 菌根真菌对于植物获取环境中的养分具有重要的作用。然而, 其对土壤呼吸和凋落物分解的影响却经常在生态系统对环境变化的响应研究中被忽视。本文系统地综述了国内外相关研究进展, 对菌根真菌如何影响土壤呼吸和凋落物分解这两个过程及这种影响如何受到环境变化的制约做了全面的分析, 并对以往研究中存在的问题以及未来的研究方向提出了展望。     

太岳山不同郁闭度油松人工林降水分配特征

利用2011年5-9月生长季观测的30场降雨数据,分析了山西太岳山不同郁闭度下油松人工林林冠截留、穿透雨以及树干茎流与降雨量的关系,以及林冠截留过程的特点.结果表明:(1)实验观测期间,该地区降雨总量为634.79mm,单次平均降雨量为21.16mm,单次最大降雨量为58.15mm,单次最小降雨量为0.54mm.其中,8月份的降雨总量最大,为190.77mm,6月份的降雨总量最小,为41.81mm.(2)郁闭度为0.8的油松人工林林冠截留量与降雨量呈一元线性关系,郁闭度为0.7、0.6和0.5均呈幂函数关系;对于各郁闭度的油松人工林,其林冠截留率与降雨量均呈对数函数关系;穿透雨量、树干茎流量与降雨量均呈明显的一元线性关系,穿透雨量和树干茎流量都随着降雨量的增加而增加.(3)不同郁闭度油松人工林之间林冠截留、穿透雨和树干茎流不同,总的趋势为随着郁闭度的减小,林冠截留量减小,穿透雨量增大,树干茎流量增大.林冠截留量与郁闭度表现出正相关关系,而穿透雨量、树干茎流量都与郁闭度表现出负相关关系.(4)各郁闭度林冠截留量、穿透雨量和树干茎流量的月动态变化与总降水量的月变化基本一致.     

岷江上游油松与云杉人工林土壤微生物生物量及其影响因素

以立地条件和营林方式相同的约30a林龄油松与云杉人工纯林为对象,测定地表微气候、土壤理化性质以及微生物生物量C、N、P(MBC、MBN、MBP),揭示林分结构、土壤性质与微生物生物量间的关系,以及两林分间的差异性。结果表明:两个林分地表环境荫湿,土壤肥力较低,土壤微生物生物量低,林地土壤碳积累低,土壤生态服务功能不强。相对而言,云杉林比油松林相对湿度大而地表温度低、林地土壤肥力高、土壤微生物生物量高,因此更有利于林地土壤生态服务功能的恢复。综合分析发现,林分结构、土壤养分状况及地表小气候影响着土壤微生物生物量与肥力转换过程,降低乔木冠层密度可以改善地表小气候,为有机物分解与养分归还创造良好的条件,从而改善土壤肥力与林地土壤生态服务功能。     

人工油松林恢复过程中土壤理化性质及有机碳含量的变化特征

采用时空替代法,选取岷江上游大沟流域内不同恢复时期(12、18、25、35a)的人工油松林为研究对象,研究了植被恢复过程中土壤理化性质及有机碳含量的变化特征,同时探讨了它们之间的相互关系.研究结果表明沿恢复梯度,土壤质量得到了改善,主要表现为土壤粘粒含量、比表面积、有机质含量显著增加,土壤粉粒含量和pH值则显著下降.土壤有机质与土壤粘粒和比表面积呈显著正相关,与土壤容重呈显著负相关.此外,土壤有机碳含量沿恢复梯度显著增加,0-50 cm内土壤有机碳含量从5.59 kg/m2增加到12.64 kg/m2,土壤年平均固碳速率为0.31 kg/m2.     

Effects of temperature and litter type on fungal growth and decomposition of leaf litter

The dependence of fungal decomposition of leaf litter on incubation temperature and litter types used as substrata was assessed under pure culture conditions. Isolates of Xylaria sp., a major ligninolytic fungus in cool temperate forests in Japan, were used as the fungal material. Xylaria sp. is mesophilic; maximum growth and decomposition occurred at 25°C. In the temperature test, the decomposition pattern of beech leaf litter by three isolates of Xylaria sp. changed at a threshold at 25°C. Cellulolytic activity increased with temperature from 5 to 25°C, whereas above 25°C ligninolytic activity increased at the expense of cellulolytic activity, leading to suppressed overall decomposition as a result of the higher temperature. The mass loss of leaf litter caused at 20°C by an isolate of Xylaria sp. was variable among 15 litter types and was correlated negatively with acid-unhydrolyzable residue (AUR) content and positively with total carbohydrate content for the 15 litter types. The effects of temperature and litter type on the growth and decomposition of leaf litter by Xylaria sp. may have implications for changes in fungal decomposition of leaf litter that would be predicted in response to future environmental changes.     

Diversity and functioning of fungi associated with leaf litter decomposition in Asian forests of different climatic regions

The pattern of diversity and functioning of fungi associated with leaf litter decomposition in Asian forests of different climatic regions was investigated by performing meta-analysis of published data for seven tree species in subalpine, temperate, subtropical and tropical forests. Fungal assemblages were examined by using common standard isolation-culture methods, and the abilities of individual fungal species to decompose leaf litter were examined with pure culture decomposition tests. The climatic patterns of diversity, assemblage structure and genus composition depended on the method of isolation: the washing method revealed no consistent pattern, whereas the surface sterilization method showed lower diversity and greater relative abundance of dominant fungal species within the assemblages in cooler climates. The decomposing ability of species within fungal assemblages was greater in warmer than in cooler climates and in broad-leaved than in coniferous tree species. In particular, the greatest abilities to cause mass loss were found among fungi with ligninolytic activity in broad-leaved tree species in warmer climates.     

UV-B辐射对马尾松凋落叶分解和养分释放的影响

由大气臭氧层减薄导致的UV-B辐射变化将直接影响到凋落物的分解。目前,有关UV-B辐射影响木本植物凋落物分解的研究还很少,在国内还没有开展。采用分解袋法开展了马尾松凋落叶在自然环境和UV-B辐射滤减两种辐射环境下的分解试验。结果表明：在UV-B辐射滤减环境下的马尾松凋落叶年分解速率比对照环境减慢了47.74%。UV-B辐射极显著(p<0.01)地加快了马尾松凋落叶的分解速率,促进了凋落叶中碳、磷、钾的释放和木质素的降解,对氮的释放无明显影响。研究结果意味着UV-B辐射将加快马尾松林的营养循环速度,降低马尾松林凋落物层的碳储量。     

Fungal diversity within the phyllosphere of Pinus massoniana and the possible involvement of phyllospheric fungi in litter decomposition

Fungi play key roles in forest ecosystems and help to shape the forest’s diverse functions. However, little is known about the diversity of phyllospheric fungi or their possible relationships with fungal communities residing in different micro-environments of Pinus massoniana forests. We investigated seven different sample types: mature needles (NM), dead needles (ND), needles falling as litter (L), fermenting needles (F), humus (H), top soil (0–20 cm) (TS), and secondary soil (20–40 cm) (SS). These seven fungal communities were examined and compared with ITS amplicons using a high-throughput sequencing technique. A total of 1213 fungal operational taxonomic units (OTUs) were obtained at a 97% sequence similarity level. Distinct fungal communities were associated with different sample types. A greater number of OTUs were present in both NM and F samples than those shared by both NM and TS samples, indicating that phyllospheric fungi may play crucial roles in litter decomposition. Sixty OTUs (the core microbiome) were found in all sample types, and they may probably play different ecological roles in different sample types. These findings extend our knowledge of the fungal diversity of the phyllosphere and its possible interactions with fungal communities found in distinct forest micro-habitats.     

Effects of mixing pine and broadleaved tree/shrub litter on decomposition and N dynamics in laboratory microcosms

This study was carried out to compare the ecological function of exotic pine (Pinus radiata—Pr) and native pine (Pinus tabulaeformis—Pt) in terms of litter decomposition and its related N dynamics and to evaluate if the presence of broad-leaved tree species (Cercidiphyllum japonicum—Cj) or shrub species (Ostryopsis davidiana—Od) litter would promote the decomposition of pine needles and N cycling. Mass remaining, N release of the four single-species litters and mixed-species (Pt + Cj; Pr + Cj; Pt + Od; Pr + Od) litters and soil N dynamics were measured at microcosm scale during an 84-day incubation period. The Pt and Pr litter, with poorer substrate quality, indicated slower decomposition rates than did the Cj and Od litter. Due to their high C/N ratios, the N mass of Pt and Pr litter continuously increased during the early stage of decomposition, which showed that Pt and Pr litter immobilized exogenous N by microbes. No significant differences of soil inorganic, dissolved organic and microbial biomass N were found between the Pt and Pr microcosm at each sampling. The results showed that the exotic Pr performed similar ecological function to the native Pt in terms of litter decomposition and N dynamics during the early stage. The presence of Cj or Od litter increased the decomposition rates of pine needle litter and also dramatically increased soil N availability. So it is feasible for plantation managers to consider the use of Cj as an ameliorative species or to retain Od in pine plantations to promote the decomposition of pine litter and increase nutrient circulation. The results also suggested that different species litters induced different soil dissolved organic nitrogen (DON). As a major soluble N pool in soil, DON developed a different changing tendency over time compared with inorganic N, and should be included into soil N dynamic under the condition of our study.