广州市常绿阔叶林土壤有机碳组分特征分析

选取广州市(龙眼洞、天鹿湖、大夫山、龙头山、滴水岩、王子山、石门)的7个常绿阔叶林为样地,分析城市化对广州森林土壤有机碳组分的影响。研究发现:(1)7个森林土壤总有机碳、易氧化有机碳和不易氧化有机碳含量的差异显著(p<0.05),均呈随样地距市中心距离增加而增加;(2)森林土壤的碳库活度和活度指数距离市中心越近数值越高,碳库指数和碳库管理指数距离市中心越近数值越低;(3)土壤总有机碳与易氧化有机碳、不易氧化有机碳、碳库指数、碳库管理指数、全氮、C:N和样地距城中心距离均呈显著正相关。结果表明城市化改变了常绿阔叶林土壤的有机碳组分,使土壤有机碳的稳定性下降。     

广州城郊森林公园常绿阔叶林土壤有机碳及组分特征

为探讨森林公园土壤有机碳的分布特征,以广州城郊的石门国家森林公园和云髻山森林公园为研究对象,采用分层采样方法 (0—5、5—10、10—20、20—40和40—60 cm) 对天然常绿阔叶林的土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳、水溶性有机碳、微生物生物量碳含量进行了研究。结果表明：土壤惰性有机碳、活性有机碳及总有机碳含量随土层加深均表现下降趋势。不同组分的活性有机碳含量及其所占总有机碳比例在土壤剖面分布存在差异,均表现为易氧化有机碳>微生物生物量碳>水溶性有机碳。土壤惰性有机碳占总有机碳的比例显著高于活性有机碳,随土层加深呈先下降后增加趋势,深层土壤有利于维护有机碳的稳定性。土壤惰性有机碳、易氧化有机碳、水溶性有机碳及微生物生物量碳含量与总有机碳、微生物生物量氮含量均呈显著正相关,土壤各组分碳间转化依赖于总有机碳量的变化,同时受微生物生物量氮的支配。     

江西官山常绿阔叶林土壤有机碳组分沿海拔的变化

对江西官山国家级自然保护区不同海拔(400、600、800、1000、1200 m)常绿阔叶林土壤总有机碳、惰性有机碳和活性有机碳进行分析,研究土壤有机碳的海拔分布特征。结果表明: 土壤总有机碳、惰性有机碳及活性有机碳含量在土壤表层最高,随土层加深而逐渐下降。随海拔升高,土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳及0～20 cm土层土壤颗粒有机碳含量均出现先增后降的趋势, 且在海拔1000 m达到峰值,而土壤水溶性有机碳及20～40 cm土层土壤颗粒有机碳含量无明显变化。在0～10 cm土层,土壤惰性有机碳占总有机碳的比例在海拔800和1200 m显著高于海拔400和1000 m,而土壤活性有机碳占总有机碳的比例在海拔400 m最高;土壤惰性有机碳和活性有机碳占总有机碳的比例在10～40 cm土层随海拔的增加均呈先增加后降低的趋势,峰值分别在1000和600 m处。各组分有机碳与土壤湿度、微生物生物量氮、可溶性有机氮均呈显著正相关,而且活性有机碳与铵态氮呈显著正相关。海拔显著影响常绿阔叶林土壤有机碳组分的分布,惰性有机碳、易氧化有机碳和微生物生物量碳对海拔变化的响应更敏感。高海拔土壤惰性有机碳和活性有机碳在水分和氮素充足条件下易发生分解与转化,降低土壤碳库的稳定性。在全球气温持续升高背景下,要加强高海拔地区森林土壤有机碳的动态变化研究。     

增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤有机碳及其组分的影响

全球变暖是当前全球气候变化的主要现象,影响着陆地生态系统的碳循环。森林土壤是陆地生态系统中最大的碳库,森林土壤有机碳及其不同组分的积累受到气候变暖的影响,许多研究普遍发现短期增温减少土壤有机碳及其活性碳组分,但尚不清楚这种负效应在长期增温下是否仍存在和有机碳组分是否变化。以鼎湖山季风常绿阔叶林为研究对象,采用红外辐射模拟增温,探究长期增温对南亚热带森林土壤有机碳及其组分的影响。2017—2021年的连续增温观测结果表明:与对照相比,在表层土壤中,增温处理下土壤有机碳含量显著增加4.5%,其中土壤重组有机碳库显著降低9.1%,轻组有机碳库显著增加9.8%,易氧化有机碳含量显著增加5.8%,但微生物生物量碳、可溶性有机碳、惰性有机碳和络合态碳含量不变。增温持续时间显著影响土壤有机碳、微生物生物量碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、轻组有机碳库、重组有机碳库、惰性有机碳和络合态碳。增温处理与增温持续时间的交互作用显著影响微生物生物量碳、易氧化有机碳和重组有机碳库,但对土壤有机碳、土壤可溶性有机碳、惰性有机碳、络合态碳和轻组有机碳库无显著影响。综上所述,长期增温背景下南亚热带季风林的土壤有机碳因土壤活性有机碳组分的增加而增加,使总有机碳增加的生物调控作用可能比矿物保护作用强,但减少的惰性碳组分和增加的活性碳组分可能会使土壤有机碳稳定性下降。本研究结果探讨了南亚热带森林表层土壤有机碳及其组分对长期增温的响应,与大多数研究所发现的短期增温使表层土壤有机碳含量减少形成对比,结果可为预测未来该地区土壤碳库的变化特征提供科学依据和理论支持。     

九连山亚热带常绿阔叶林群落特征研究

于2008年在九连山保护区建立4 hm2固定监测样地,调查样地内胸径(DBH)≥1 cm的个体,以了解该区域的群落学特征.结果表明,群落的区系组成热带成分比较多,总体上呈现亚热带向热带过渡的区系特征.样地内共有植物58科、107属、221种,物种数和个体数较多的科为山茶科、樟科和壳斗科.群落稀有种较多,所占比例为40.72%.群落以红钩栲(Castanopsis lamontii)、米槠栲(C.carlesii)、罗浮柿(Diospyros morrisiana)、细枝柃(Eurya loquaiana)、罗浮栲(C.fabri)和丝栗栲(C.fargesii)为主要优势种.垂直结构由乔木上层(≥18 m)、乔木中层(10～18 m)、乔木下层(5～10 m)、灌木层(＜5 m)、草本层组成.样地内所有个体的径级分布呈现倒"J"型,表现群落的稳定与正常生长状态.红钩栲、米槠、罗浮柿、罗浮栲、木荷(Schima superba)、鸭公树(Neolitsea chuii)、红楠(Machilus thunbergii)和黄丹木姜子(Litsea elongata)呈现倒"J"型,种群稳定且处于正常增长状态.样地内未发现DBH≤15 cm的马尾松(Pinus massoniana)个体,该种群属于衰退型.九连山常绿阔叶林样地优势种在不同尺度和不同径级范围内以聚集分布为主.随着研究尺度的增加,不同物种聚集程度表现出不同的变化趋势.     

哀牢山亚热带常绿阔叶林内外地温分布特征

地温是森林气候重要的环境因素之一,与植物生长密切相关,对地温的深入研究有助于揭示森林生态系统功能和评估森林环境效益。本文利用哀牢山亚热带常绿阔叶林林内和林外旷地(气象站)地温数据,分析发现:哀牢山亚热带常绿阔叶林林内外的地温均呈单峰型日变化,与林外相比,林内地温具有明显日变化的深度较浅(仅在20cm深度以上);林内平均地温具有显著日变化的深度在春季和秋季(20cm)要大于夏季和冬季(15cm);与林外相比,林内各层地温均小于同层的林外地温,并且林内地温的日变幅和年变幅也小于同深度的林外地温。总体来看,林外地温的年变幅和日变幅大于林内。     

哀牢山亚热带常绿阔叶林乔木碳储量及固碳增量

为了解哀牢山亚热带常绿阔叶林的乔木碳储量及其固碳增量,利用2005和2008年的植被调查数据,对哀牢山3种主要常绿阔叶林的乔木碳储量及其固碳增量进行了分析。结果表明:原生的中山湿性常绿阔叶林、滇山杨次生林和旱冬瓜次生林的乔木碳储量分别为257.90、222.95和105.39tC·hm-2;中山湿性常绿阔叶林乔木碳储量主要存储在DBH≥91cm的乔木中(34.68%);而次生林的乔木碳储量主要分布在径级21cm≤DBH41cm的乔木中(滇山杨林77.29%;旱冬瓜林69.28%)。由此可见,哀牢山地区原生的中山湿性常绿阔叶林乔木层在碳蓄积方面占主导优势。哀牢山亚热带常绿阔叶林的3个森林类型乔木层均具有固碳增量,即使是原生的中山湿性常绿阔叶林,其乔木层年平均固碳增量也达2.47tC·hm-2·a-1;次生林乔木层的年平均固碳增量约为原生林的2倍,显示了哀牢山亚热带常绿阔叶林乔木层具有较强的碳汇增量。初步估算,哀牢山亚热带常绿阔叶林林区内每年乔木固碳增量为8.52×104tC·a-1。     

生物炭和氮添加对亚热带常绿阔叶林土壤有机碳分解与平衡的影响

生物炭由于其稳定的化学性质及对陆地生态系统土壤碳平衡的潜在用途被广泛关注。森林火灾的发生导致大量的生物炭向森林土壤输入。但生物炭输入对森林土壤有机碳(SOC)激发效应的影响及氮有效性如何调控这一过程尚不明确。本研究通过向亚热带常绿阔叶林土壤中同时添加生物炭(相当于添加SOC含量的5%)和氮(相当于添加土壤全氮含量的0、5%、10%的硝酸铵),探讨生物炭引起的激发效应对氮添加的响应。结果表明:氮添加对生物炭分解没有影响,0、5%、10%氮处理的生物炭分解量分别为添加量的1.0%、1.0%、1.1%;激发释放的CO2量分别为9.0±2.1、8.3±2.4、5.9±0.8 g C·kg-1SOC。生物炭显著加速SOC分解,造成强烈的正激发效应(47.2%)。氮添加在整个培养期间对SOC分解没有显著影响,但在不同培养阶段其效应有所不同,前期激发效应强度由40.3%增长至63.1%,而后期使激发效应强度由51.1%下降至17.4%。不论有无氮添加,生物炭输入造成土壤净碳增加。研究表明,生物炭在亚热带森林土壤碳固持中扮演重要角色,并可能缓解未来气候变暖。     

石栎-青冈常绿阔叶林土壤有机碳和全氮空间变异特征

在1hm2(100 m×100 m)石栎(Lithocarpus glaber)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林内100个10 m×10 m小样方的中心位置,按0—10 cm、10—20 cm和20—30 cm土层采集土壤样品,测定土壤有机碳(C)和全氮(N)含量。基于区域化变量理论和地质统计软件(GS+Version 9)的空间分析功能,应用地统计学的半方差函数定量研究该常绿阔叶林土壤有机C和全N的空间变异特征。结果表明:该林地土壤有机C含量平均值为18.61 g/kg,变化范围为9.53—39.40 g/kg,全N含量平均值为1.63g/kg,变化范围为0.73—3.32 g/kg。土壤有机C半方差函数的理论模型符合球状模型,全N半方差函数的理论模型符合高斯模型。土壤有机C和全N的空间异质性主要是由结构性因素引起的,且空间自相关程度均为中等程度。分形维数反映了有机C和全N空间格局差异及尺度依赖特征,有机C分形维数较大,空间格局比全N略为复杂。采用Kriging插值方法,1hm2森林内土壤有机C和全N具有相似的空间分布格局,呈现明显的条带状和斑块状的梯度变化。土壤有机C含量与海拔、凹凸度呈负相关,但相关性不显著,与林地凋落物量呈极显著正相关。土壤全N含量与海拔、凹凸度呈显著负相关,与林地凋落物量呈正相关,反映出土壤N的淋溶特性。     

万木林中亚热带常绿阔叶林物种多样性林隙梯度变化

根据万木林中亚热带常绿阔叶林林隙内外物种的调查数据,研究了林隙各区物种多样性的梯度变化及物种多样性随林隙级的梯度变化.结果表明,从林隙中心区到非林隙区,物种丰富度指数和物种多样性指数逐渐降低;生态优势度呈中间高、两端低的变化趋势;均匀度呈中间低、两端高的变化趋势.林隙各区的物种多样性在林隙面积为200～300 m²时均达到最大.     

Within-twig biomass allocation in subtropical evergreen broad-leaved species along an altitudinal gradient: allometric scaling analysis

We studied the effects of twig size and altitude on biomass allocation within plant twigs (terminal branches of current-year shoots), to determine whether species with large twigs/leaves or living at low altitude allocate a higher proportion of biomass to laminas than their counterparts with small twigs/leaves or living at high altitude. Stem mass, lamina mass and area, and petiole mass were measured for terminal branches of current-year shoots in 80 subtropical evergreen broad-leaved species belonging to 38 genera from 24 families along an altitudinal gradient of Mt. Emei, Southwest China. The scaling relationships between the biomass allocations of within-twig components were determined using model type II regression method. Isometric relationships were found between leaf mass and twig mass and between lamina mass and twig mass, suggesting that the biomass allocation to either leaves or laminas was independent of twig mass. Petiole mass disproportionally increased with both lamina mass and twig mass, indicating the importance of leaf petioles to the within-twig biomass allocation. These cross-species correlations were consistent with those among evolutionary divergences. In addition, species at low altitude tended to have a greater leaf and lamina mass but a smaller stem mass at a given twig mass than at middle and high altitudes. This is possibly due to the high requirement in physical support and the low efficiency of eco-physiological transport for the species living at high altitude. In general, within-twig biomass allocation pattern was not significantly affected by twig size but was greatly modulated by altitude.     

南亚热带森林土壤有机碳组分对模拟酸雨的早期响应

应用人工模拟酸雨控制实验,探讨鼎湖山国家级自然保护区三种南亚热带主要植被类型(季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林)的土壤有机碳组分,包括土壤总有机碳(TOC)、土壤易氧化有机碳(ROC)、土壤不易氧化有机碳(NROC),在不同模拟酸雨处理梯度:对照CK(pH4.5的天然湖水)、pH4.0、pH3.5、pH3.0处理下的响应特征。结果表明:上层土壤(0~20cm)易氧化有机碳、不易氧化有机碳和总有机碳含量与森林类型密切相关,大小顺序均表现为混交林阔叶林马尾松林。经25个月模拟酸雨处理,鼎湖山森林土壤酸化有加剧的趋势;CK、pH4.0、pH3.5、pH3.0四个处理下土壤上层剖面易氧化有机碳含量分别为阔叶林(7.14、8.29、8.74、9.84g·kg-1)、混交林(8.58、8.53、10.28、10.36g·kg-1)和马尾松林(3.90、4.49、4.74、5.48g·kg-1),三个林型土壤易氧化有机碳含量呈现随模拟酸雨强度增加而升高的趋势;森林土壤总有机碳和不易氧化有机碳含量变化缓慢,在各酸梯度处理下差异不显著(P0.05)。研究结果显示,长期的酸雨作用使土壤酸化不断加剧,易氧化有机碳对酸雨的响应更敏感,但其在酸雨下积累的趋势不利于土壤总有机碳的存埋,但关于酸雨对土壤总有机碳的影响仍然需要长期的实验监测。     

Effects of precipitation on soil organic carbon fractions in three subtropical forests in southern China

Aims The aim of this study was to investigate the effects of precipitation changes on soil organic carbon (SOC) fractions in subtropical forests where the precipitation pattern has been altered for decades.Methods We conducted field manipulations of precipitation, including ambient precipitation as a control (CK), double precipitation (DP) and no precipitation (NP), for 3 years in three forests with different stand ages (broadleaf forest [BF], mixed forest [MF] and pine forest [PF]) in subtropical China. At the end of the experiment, soil samples were collected to assay SOC content, readily oxidizable organic carbon (ROC) and non-readily oxidizable organic carbon (NROC), as well as soil microbial biomass carbon (MBC), pH and total nitrogen content. Samples from the forest floors were also collected to analyze carbon (C) functional groups (i.e. alkyl C, aromatic C, O-alkyl C and carbonyl C). Furthermore, fine root biomass was measured periodically throughout the experiment.Important findings Among the forests, ROC content did not exhibit any notable differences, while NROC content increased significantly with the stand age. This finding implied that the SOC accumulation observed in these forests resulted from the accumulation of NROC in the soil, a mechanism for SOC accumulation in the mature forests of southern China. Moreover, NP treatment led to significant reductions in both ROC and NROC content and therefore reduced the total SOC content in all of the studied forests. Such decreases may be due to the lower plant-derived C inputs (C quantity) and to the changes in SOC components (C quality) indicated by C functional groups analyses under NP treatment. DP treatment in all the forests also tended to decrease the SOC content, although the decreases were not statistically significant with the exception of SOC and ROC content in PF. This finding indicated that soils in MF and in BF may be more resistant to precipitation increases, possibly due to less water limitations under natural conditions in the two forests. Our results therefore highlight the different responses of SOC and its fractions to precipitation changes among the forests and suggest that further studies are needed to improve our understanding of SOC dynamics in such an important C sink region.     

Plant diversity patterns in subtropical evergreen broad-leaved forests of Yunnan and Taiwan

The subtropical evergreen broad-leaved forests of Yunnan and Taiwan were compared along environmental and successional gradients with the aim of identifying important taxon and species diversity as well as the drivers of mountain biodiversity patterns. A detrended correspondence analysis of an exhaustive set of data collected from 105 and 223 plots for Yunnan and Taiwan, respectively, was applied to classify natural mature forest types. Additional data from 72 and 68 plots for Yunnan and Taiwan, respectively, were used for analyses of secondary succession. The floristic richness and diversity index were calculated for each type of forest. In Yunnan, the monsoon forests in mesic-humid sites had more taxa and tended to show higher species diversity than the other two forest types. In Taiwan, species diversity values were significantly higher in the Machilus–Castanopsis zone in the middle altitudes (500–1500 m) than for the other three forest zones. For both Yunnan and Taiwan, the forests at the middle successional stage showed significantly higher species diversity than those at the early successional stage. Differences in diversity between the middle and late stages were not significant. These findings highlight the high species diversity of the natural mature evergreen broad-leaved forests of both Yunnan and Taiwan. In the secondary forests, as succession proceeds, species diversity comes to resemble that of the natural mature forests. In both ecosystems, the drivers of species diversity patterns are moisture, altitude, and succession/disturbance.     

南亚热带常绿阔叶林土壤微生物生物量碳氮年际动态特征及其影响因子

土壤微生物是土壤有机质和养分循环的主要驱动者,研究土壤微生物生物量碳氮变化、稳态特征及其对环境因子内在的长期响应机理具有重要意义。以南亚热带常绿阔叶林土壤为对象,对土壤微生物生物量碳和氮(MBC和MBN)、土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、可溶性碳(ROC)、速效氮(AN)、pH、土壤温度(ST)和土壤含水量(SWC)进行连续10年监测;应用方差分析、相关性和回归分析及稳态分析等探究MBC和MBN的年际变化和稳态特征及主要影响因素。研究结果表明:(1)旱季MBC和MBN含量分别在171.32-358.45和25.90-54.08 mg/kg区间波动,雨季分别在394.01-507.97和68.40-88.05 mg/kg区间波动;旱、雨季的MBC含量年际间变化显著(P < 0.05),但MBN含量仅在旱季变化显著(P < 0.05)。雨季MBC和MBN含量均显著高于旱季(P < 0.01),且雨季的MBC和MBN含量是旱季的2倍以上。(2)旱、雨季的MBC与MBN之间均呈显著正相关(P < 0.05)。在旱季,MBC和MBN均与ROC和AN含量显著正相关(P < 0.05),此外,MBN含量也与TP(P < 0.05)和SOC(P < 0.01)显著正相关。在雨季,仅SOC与MBN呈显著正相关(P < 0.05)。(3)在旱季,MBC含量变化主要受ROC(P < 0.05)和AN(P < 0.001)影响,MBN则受AN控制(P < 0.05)。在雨季,AN(P < 0.05)主导了MBC的变化,TP(P < 0.05)和SOC(P < 0.05)是MBN变异的主导因子。AN(P < 0.001)和SOC(P < 0.001)是旱、雨季土壤MBC和MBN变化的主导因子。(4)土壤MBC和MBC/MBN稳态指数在年际间均为绝对稳态型(P>0.05);雨季的MBN(P=0.685)为绝对稳态型,但旱季为非稳态(P < 0.01,H > 1)。雨季微生物熵显著高于旱季(P < 0.01),表明土壤有机质质量及养分利用效率更高。综上,MBC和MBN含量受季节更替显著影响,且主要受土壤SOC和AN的影响;受旱季水分限制,MBN的稳态更差。     

亚热带常绿阔叶林和暖温带落叶阔叶林叶片热值比较研究

植物干重热值(GCV)是衡量植物生命活动及组成成分的重要指标之一,反映了植物光合作用中固定太阳辐射的能力。利用氧弹量热仪测定了亚热带和暖温带两个典型森林生态系统常见的276种常见植物叶片的干重热值,探讨了亚热带和暖温带植物热值分布特征,以及不同生活型、乔木类型间植物热值的变化规律。实验结果发现:亚热带常绿阔叶林和暖温带落叶阔叶林叶片热值的平均值分别为17.83 k J/g(n=191)和17.21k J/g(n=85),整体表现为亚热带植物暖温带植物。不同地带性植被的植物叶片热值在不同生活型间表现出相似的规律,其中亚热带常绿阔叶林表现为:乔木(19.09 k J/g)灌木(17.87 k J/g)草本(16.65 k J/g);暖温带落叶阔叶林表现为:乔木(18.41 k J/g)灌木(17.94 k J/g)草本(16.53 k J/g);不同乔木类型间均呈现常绿乔木落叶乔木、针叶乔木阔叶乔木的趋势。落叶阔叶乔木表现为亚热带暖温带,而常绿针叶乔木则呈现亚热带暖温带的趋势。此外,我们对于两个分布区域内的4种针叶树种叶片热值进行了比较,发现华北落叶松(19.32 k J/g,暖温带)杉木(19.40 k J/g,亚热带)马尾松(19.82 k J/g,亚热带)油松(20.95 k J/g,暖温带)。亚热带常绿阔叶林和暖温带落叶阔叶林植物热值的特征及其变化规律,为森林生态系统的能量流动提供了理论基础。     

武夷山不同海拔高度土壤活性有机碳变化

采用连续熏蒸 培养法,测定了福建武夷山自然保护区不同海拔高度具有代表性的中亚热带常绿阔叶林、针叶林、亚高山矮林以及高山草甸土壤中有效碳含量,分析了土壤有效碳（LOC）与微生物量碳（MBC）、土壤总有机碳（TOC）、细根生物量（FRB）和土壤全氮（TN）之间的关系.结果表明：土壤有效碳占总有机碳的3.40%～7.46%;微生物量碳只是土壤有效碳中的一部分,占土壤有效碳26.87%～80.38%; 不同林分土壤有效碳含量随海拔增高而显著增大,随土层深度的增加而降低;土壤有效碳与微生物量碳、土壤总有机碳、细根生物量、土壤全氮之间呈极显著的相关关系.高海拔土壤有效碳含量显著高于低海拔土壤.