暖温带两种针叶林生态系统中茎流和穿透雨的养分特征研究

通过对暖温带地区两种典型人工针叶林生态系统内树干茎流和穿透雨的收集,对其中Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓ和Ａｌ等７种元素进行了测定。研究发现这些养分元素在树干茎流和穿透雨中的含量在年内有明显的时间动态变化,这些变化主要受元素在水分中的含量和它们在植物生命活动中的活跃程度等影响,甚至在不同的针叶林生态系统之间都有一定的差异,其中表现为明显的是Ｎ、Ｋ和Ｓ。     

川西亚高山白桦林穿透雨和茎流特征观测研究

观测了川西亚高山白桦次生林一个生长季节内的穿透雨和茎流的特征。结果表明 ,幂函数方程能较好地拟合林冠截留量、茎流量与总降雨量之间的关系 ,而线性方程能较好地拟合穿透雨量和总降雨量之间的关系 ;平均林冠截留量占总降雨量的 1 8 9% ,穿透雨量占总降雨量的 80 9% ,茎流量占总降雨量的 0 3%。     

鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干流的养分特征研究

对鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干茎流中的5种养分元素K、Ca、Mg、N、P进行了测定,结合水量分配规律,研究了森林降雨过程中养分在水相中的含量变化特征和输入规律。结果表明：(1)所有离子浓度均为大气降水<穿透雨<树干流,且增幅较大,而平均浓度以K+和总氮(TN)含量最高;总磷(TP)、磷酸盐(HPO42-)、总有机磷(TOP)含量均最低。(2) 大气降雨中的离子平均浓度中以总有机氮(TON)的变异系数最大,为1.282;最小的是NO3-(0.502);穿透雨中变异系数最大的是TOP(2.357);最小的是TN(0.621)。树干流中各养分元素浓度与树种的相关性不显著(P>0.05)。(3) 季风常绿阔叶林树干流和穿透雨各养分对森林土壤的年输入量为TN>K+>Ca2+>Mg2+>TP,树干流和穿透雨对森林土壤层Ca2+的输入大于凋落物分解输入。因此,大气降雨是养分从林冠层转移到土壤层的重要因素。     

亚热带常绿阔叶林和杉木人工林有机碳流失动态特征对降雨的响应

揭示亚热带森林土壤有机碳流失规律是制定相应措施以巩固和维持森林生态系统碳汇的关键。然而已有研究存在的监测对象单一、频率过低、时间过短等问题,导致对这一规律的认识仍然不足。选择亚热带典型的常绿阔叶林和杉木人工林为研究对象,每次降雨过后监测其径流量、泥沙量,分析径流和泥沙中的可溶性有机碳（Dissolved organic carbon,DOC）含量以及颗粒有机碳（Particle organic carbon,POC）含量。旨在比较两种森林DOC和POC流失量的差异,并分析二者与降雨量、降雨强度、5 min最大雨强和降雨侵蚀力四个降雨特征值的关联。拟验证以下两个问题：（1）杉木人工林的DOC和POC流失量是否高于常绿阔叶林;（2）降雨侵蚀力对DOC和POC的解释是否优于降雨量、降雨强度和5 min最大雨强。研究结果发现常绿阔叶林径流量、泥沙量、径流水中DOC浓度和POC浓度、DOC和POC流失量均显著高于杉木人工林。回归分析表明常绿阔叶林和杉木人工林DOC和POC流失量与降雨量、降雨强度和降雨侵蚀力呈显著的线性或幂函数相关,其中降雨量与DOC和POC流失量之间的拟合关系最优。常绿阔叶林产流和产沙量高于杉木人工林可能与前者的林下植被生物量较低有关,前者径流水中DOC浓度和POC浓度较高可归因于其较高的总生物量和土壤有机碳含量。在未来森林经营过程中应合理管理林下植被,尽量减少和避免林下植被的抚育伐,从而能够降低有机碳的水土流失,达到巩固和维持森林碳汇的目的。在未来气候变暖导致降水变化背景下,利用降雨量作为预测指标能够较好评估我国亚热带森林有机碳流失的风险。     

米槠常绿阔叶次生林和杉木人工林穿透雨和树干径流可溶性有机质浓度和质量的比较

以中亚热带米槠常绿阔叶次生林和杉木人工林为研究对象,定位观测了穿透雨和树干径流中可溶性有机质(DOM)浓度的变化,分析了DOM腐殖化程度和芳香性特征.结果表明: 研究区米槠次生林穿透雨可溶性有机碳(DOC)浓度的变化幅度明显高于杉木人工林,且前者DOC浓度显著高于后者,相比大气降水DOC浓度,分别增加了7.2和3.2倍.杉木人工林树干径流DOC浓度约为米槠次生林的2.5倍,且两种林分树干径流DOC浓度均呈现旱季高于雨季的趋势.相关分析结果显示:米槠次生林和杉木人工林树干径流DOC浓度均与其相应的水量呈极显著负相关.米槠次生林穿透雨DOM腐殖化程度和芳香性均显著高于杉木人工林;相反,杉木人工林树干径流DOM腐殖化程度和芳香性均显著高于米槠次生林.说明米槠次生林穿透雨中DOM结构较复杂且具有较多的芳香族化合物,而杉木人工林树干径流中DOM结构复杂于米槠次生林.米槠次生林和杉木人工林穿透雨和树干径流的DOM数量和质量具有明显差异,对土壤有机碳的积累可能产生重要影响.     

黄山亚热带常绿阔叶林的群落特征

黄山是我国东部高山之一, 处于亚热带季风气候区, 属南北植物区系交替的过渡带, 是第四纪冰期动植物的避难所。其地带性植被为常绿阔叶林, 植被垂直分布明显, 是中国生物多样性保护优先区域, 也是世界文化与自然遗产地以及享誉全球的风景名胜区。2014年, 我们在黄山建立了10.24 ha的森林动态监测样地, 并完成了首次调查。本文从物种组成、区系特征、径级结构和空间分布格局等方面分析了样地中植物的群落特征。结果表明: 样地内有维管植物59科129属191种, 其中乔木层内胸径≥ 1 cm的木本植物46科97属153种; 热带性质的科、属分别占总科、属数的65.79%和45.36%, 温带性质的科、属分别占34.21%和51.55%。样地内珍稀濒危物种较多, 其中国家II级重点保护野生植物6种、《中国生物多样性红色名录——高等植物卷》中的近危物种7种、《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)附录II物种1种以及64种中国特有种, 这些物种具有较高的保护和研究价值。当取样面积小于2,150 m²时, 物种数随着面积的增加而急剧增加; 其后增加速率明显降低; 但大于57,950 m²时, 增加速率又略变大。稀有种69种, 占总树种数的45.10%。壳斗科和杜鹃花科的重要值占一半以上。建群种甜槠(Castanopsis eyrei)的重要值达26.25%, 其次分别为细齿叶柃(Eurya nitida) (7.63%)、马银花(Rhododendron ovatum) (7.60%)、马尾松(Pinus massoniana) (6.29%)和檵木(Loropetalum chinense) (4.83%)。样地平均胸径为4.10 cm, 小径木的数量占较大优势。乔木层可分为两个亚层, 甜槠在两个亚层的个体数量均最多, 马尾松数量也比较多。甜槠、细齿叶柃、马银花、马尾松等均呈较显著的聚集分布。     

亚热带天然次生常绿阔叶林与杉木人工林土壤动物群落特征比较

调查了中亚热带会同林区毗邻的天然次生常绿阔叶林、一代杉木纯林和二代杉木纯林土壤动物群落特征．结果表明,采伐天然林,接着栽植杉木人工林后,土壤动物的多度和多样性均出现明显下降,而土壤动物的生物量和生产力却没有明显差别．杉木连栽对土壤动物的多度、多样性、生物量影响甚少,特别是杉木一、二代土壤动物的生产力接近相等．此项研究结果支持植被是影响土壤动物演替的一个主要原因,也暗示杉木长期连作对土壤动物群落的影响是一个非常缓慢的过程．     

大兴安岭北部兴安落叶松林穿透雨延滞效应

以黑龙江漠河生态站兴安落叶松天然林为研究对象,对林外雨、穿透雨和树干茎流进行定位观测,分析大兴安岭北部兴安落叶松林穿透雨延滞效应.结果表明： 穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占同期降雨总量的76.5%、2.6%和20.9%.降雨发生后,穿透雨与林外雨在产生和终止时间上均存在一定延滞性;随降雨量级增大,穿透雨滞后时间表现出逐渐缩短的趋势,变动范围为（67.8±7.8）～（17.2±3.9） min（穿透雨）和（112.0±38.8）～（48.3±10.6） min（树干茎流）;相同降雨量级下,穿透雨滞后时间随降雨强度增大而逐渐降低,且降雨强度>2 mm·h^-1时延滞时间显著缩短,同时随雨前干燥期的增加而增长,而当雨前干燥期≥48 h时,降雨量则是影响滞后时间的主要因素;降雨终止时,降雨量>5.0 mm,穿透雨终止时间也存在延滞性,且随降雨强度增加而增大,但与雨前干燥期关系不明显;树干茎流终止时间先于林外雨终止时间,且主要与降雨量级有关,降雨量级越小,终止时间越早.     

杉木人工林养分循环随林龄变化的特征

为弄清杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林不同林龄的养分循环特征, 为人工林丰产的经营管理提供科学依据, 利用湖南会同杉木林25年的定位连续测定数据, 根据杉木生长规律和养分吸收动态对杉木林不同林龄的养分循环进行了研究。结果表明: 对于同一林龄的杉木, 器官养分浓度大小依次为叶>枝>皮>根>干。林龄小于12年的, 杉木养分浓度随林龄增加而增高; 林龄大于12年的, 杉木养分浓度随林龄增加而降低。养分年均吸收量随林龄增长的变化曲线为双波峰。养分归还量随着林龄的增加逐渐增加。同一林龄, 各营养元素的利用效率都是磷(P) >钾(K) >氮(N) >镁(Mg) >钙(Ca)。林分郁闭后, 各营养元素的利用效率随着林木生长而增大。同一林龄, Ca、Mg的循环强度大于N、P, 各营养元素循环强度随林龄增长的变化曲线都为抛物线。同一林龄, N、P、K被杉木利用的时间比Ca、Mg长, 各元素被杉木利用的时间随着杉木生长的进行而缩短。研究显示: 不同林龄的养分吸收量除受生产量控制外, 还受这个林龄和前一个林龄杉木体内养分浓度的差异制约; 杉木体内养分再分配及贮备机制、杉木生长规律和不同生育阶段对养分的利用效率等共同调节控制着养分循环过程。     

Changes in nutrient cycling with age in a Cunninghamia lanceolata plantation forest

Aims The purpose of this study is to investigate the characteristics of nutrient cycling in Cunninghamia lanceolata plantations) with different ages, and to provide scientific basis for the management of high-yield plantations in China.     

天然常绿阔叶林改造为板栗林对土壤有机碳库的影响

天然林改造为人工林后,由于植被覆盖类型和经营管理措施发生改变,从而显著影响土壤有机碳库的特征.测定浙江省临安市相邻的天然常绿阔叶林和板栗林(板栗林由常绿阔叶林改造而来,集约经营10年)表层(0～20 cm)和亚表层(20～40 cm)土壤有机碳储量和不同形态活性有机碳库,用固态核磁共振方法分析土壤有机碳的化学结构特征,研究天然常绿阔叶林改造为板栗林对土壤有机碳库的影响.结果表明: 常绿阔叶林改造为板栗林后,土壤表层有机碳储量、水溶性有机碳、热水溶性有机碳、微生物生物量碳和易氧化碳含量分别下降19.7%、34.4%、25.8%、30.4%和25.2%,土壤亚表层的各指标分别下降13.5%、38.4%、19.8%、34.1%和22.2%.土壤表层烷氧碳含量、芳香碳含量以及芳香度显著降低,而烷基碳含量、羰基碳含量以及A/O-A值均显著增加;土壤亚表层烷氧碳含量显著降低,而烷基碳含量和A/O-A值显著增加,而芳香碳含量、羰基碳含量以及芳香度无显著变化.天然常绿阔叶林改造为板栗林并长期集约经营后,土壤有机碳储量和活性有机碳库均显著下降,有机碳的化学结构发生显著变化.     

中亚热带常绿阔叶林林隙及其自然干扰特征的研究

通过对福建万木林中亚热带常绿阔叶林中96个林隙的调查,研究了中亚热带常绿阔叶林的基本特征和自然干扰规律,结果表明,在中亚热带常绿阔叶林中,扩展林隙(EG)和冠空隙(CG)在中亚热带常绿阔叶林景观中的面积比例分别为50．86％和16．66％,每年干扰频率分别为0．85％·年^-1和0．28％·年^-1,林隙干扰的返回间隔期约为357年．林隙形成方式由树木折干形成的最为普遍,占形成木总数58．04％。其次是由于掘根风倒而形成的,占33．48％．林隙大多由两株树木形成,平均每个林隙拥有形成木2．33株．扩展林隙的大小多在100～300m^2之间,其中以200～300m^2者所占的面积比例最大,而以100～200m^2者所占的数量比例最大,冠空隙的大小多在100m^2以下,其中50m^2以下所占的数量比例和面积比例都是最大的．林隙形成木分布最多的径级在20～30cm之间。     

不同林分密度杉木林养分积累与垂直空间分配

在对1800、3000和4500株hm-23种密度杉木林生长调查及生物量测定的基础上,测定3种密度杉木林各组分养分含量和养分积累量,研究其地上部分养分积累量的垂直空间分配,为杉木林高效培育提供科学依据.结果 表明:1800、3000和4500株·hm-2杉木林养分积累总量分别为1311.57、2531.55和2307....     

西双版纳热带山地常绿阔叶林蕨类植物的组成及生态特征

根据4个50m×50m样地(400个5m×5m小样方,共计1hm2取样面积)的详细调查及对各样地外蕨类植物区系的采集调查,研究了西双版纳热带山地常绿阔叶林蕨类组成特点及其数量特征等。结果表明:在所调查的5hm2滇南热带山地常绿阔叶林里记录有蕨类植物64种;在生活型组成上,以地面芽和地下芽为主;在叶特征上,以革质和纸质叶居多,叶形以一回羽状和二回羽状叶占优势;在森林群落中蕨类植物有明显的季相变化;在重要值上,狗脊、疏叶蹄盖蕨、苏铁蕨、光叶鳞盖蕨、清秀复叶耳蕨和假稀羽鳞毛蕨的重要值之和占重要值总和的84.02%,其中,狗脊的重要值占重要值总和的1/3以上,它们是该森林群落中占优势的蕨类种类,在生态分布上为该森林群落的"适宜种";研究还发现,勐腊凤尾蕨为该森林群落的确限种。     

南亚热带常绿阔叶林林冠不同部位藤本植物的光合生理特征及其对环境因子的适应

对南亚热带常绿阔叶林中着生在林冠层不同部位的4种藤本植物(白背瓜馥木(Fissistigma glaucescens)、瓜子金(Dischidia chinensis)、蔓九节(Psychotria serpens)和山蒌(Piper hancei))的光合生理生态特性进行比较, 探讨着生在林冠不同部位的藤本植物的光合生理特性随光照、温度、湿度等变化的规律。结果表明, 鼎湖山南亚热带常绿阔叶林微生境由上至下发生了较大变化, 相对于林内, 冠层顶部具有高温、高光强、低湿度的特征。受这些变化的环境因子的影响, 着生在林冠不同部位的藤本植物之间的光合生理特征存在着较大差异: 着生于林冠层中上部的瓜子金和蔓九节的最大净光合速率分别为(2.9 ± 0.6)和(6.3 ± 1.3) μmol CO₂·m^-2·s^-1, 光饱和点为(168.5 ± 83.4)和(231.4 ± 147.8) μmol·m^-2·s^-1, 显著小于位于冠层下部的白背瓜馥木和山蒌的最大净光合速率值(8.9 ± 2.9)和(8.6 ± 2.3) μmol CO₂·m^-2·s^-1以及光饱和点值(491.6 ± 230.8)和(402.3 ± 112.8) μmol·m^-2·s^-1。瓜子金和蔓九节的光补偿点值为(16.1 ± 5.9)和(10.1 ± 5.7) μmol·m^-2·s^-1, 水分利用效率值为(11.5 ± 3.9)和(8.7 ± 1.6) μmol CO₂·mmol^-1 H₂O, 显著大于林内的白背瓜馥木和山蒌的光补偿点值(5.6 ± 1.9)和(5.4 ± 1.7) μmol·m^-2·s^-1以及水分利用效率值(6.7 ± 1.8)和(6.8 ± 1.3) μmol CO₂·mmol^-1 H₂O。这些光合生理指标的变化显示出植物对不同的温度、光照、湿度的适应, 是植物适应环境条件的重要表现。     

皖南亚热带常绿阔叶林林下灌木层主要树种叶片养分特征

对皖南亚热带常绿阔叶林林下灌木层主要树种草珊瑚〔Sarcandra glabra(Thunb.)Nakai〕、乌药〔Lindera aggregata(Sims)Kosterm.〕、香桂(Cinnamomum subavenium Miq.)、红楠(Machilus thunbergii Sieb.et Zucc.)、连蕊茶〔Camellia cuspidata(Kochs)H.J.Veitch〕、甜槠〔Castanopsis eyrei(Champ.ex Benth.)Tutch.〕、矩叶鼠刺(Itea oblonga Hand.-Mazz.)、红淡比(Cleyera japonica Thunb.)和小叶蚊母树〔Distylium buxifolium(Hance)Merr.〕叶片养分(包括C、N、P、K、Ca和Mg)含量、单位叶面积养分含量和比叶面积进行了测定,并分析了比叶面积与养分含量和单位叶面积养分含量的相关性。结果表明:9种树种叶片的C、N、P、K、Ca和Mg含量分别为438.09~492.31、9.79~15.60、0.33~2.06、11.39~32.52、3.84~13.34和2.85~14.05 g·kg-1,单位叶面积C、N、P、K、Ca和Mg含量分别为24.48~47.38、0.66~1.03、0.02~0.21、0.73~1.82、0.22~1.35和0.20~1.05 g·m-2,C/N比、C/P比和N/P比分别为31.40~47.88、227.76~1 495.66和5.26~32.90。9种树种叶片的比叶面积平均值为14.5 m2·kg-1,其中草珊瑚的比叶面积最大(17.90 m2·kg-1)、小叶蚊母树的比叶面积最小(9.89 m2·kg-1)。相关性分析结果表明:供试树种叶片的C/P比与N/P比间呈极显著正相关;比叶面积与叶片N含量呈显著正相关,与单位叶面积C、N和Ca含量分别呈极显著和显著负相关,与其他指标的相关性均不显著。综合分析结果表明:皖南亚热带常绿阔叶林下灌木层主要树种叶片的养分含量及比叶面积差异明显,其中,乌药、草珊瑚、矩叶鼠刺和香桂叶片的养分含量较高,而小叶蚊母树、红淡比和红楠的单位叶面积养分含量较高。     

毛竹(Phyllostachy pubescens)、杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林生态系统碳贮量及其分配特征

研究比较了湖南会同林区毛竹、杉木人工林生态系统碳含量和碳贮量分配特征,结果表明,15年生杉木各器官碳含量在47.15%～50.43%之间,不同器官碳含量高低依次为树干、树叶、树皮、树枝、树根;毛竹不同器官碳含量波动在44.51%～49.91%,各器官碳含量高低依次为竹鞭、竹枝、竹叶、竹干、竹蔸、竹根,但是毛竹不同器官碳含量与年龄之间没有明显变化规律。林地土壤3个层次(60cm深)碳素含量为0.746%～2.390%,各层次碳素含量分布不均,表层(0～20cm)土壤碳素含量和碳贮量最高。毛竹、杉木人工林生态系统碳贮量分别为166.34tC·hm-2和150.19tC·hm-2,并且其碳贮量空间分布格局基本一致,土壤层是主要部分,其次为乔木层,林下植被层和凋落物层所占比例最小。其中,毛竹林土壤层有机碳贮量占83.92%,乔木层占15.38%,林下植被和凋落物层分别占0.38%和0.32%;杉木人工林土壤层碳贮量占62.03%,乔木层占34.99%,林下植被和凋落物层分别占0.70%和2.28%。另外,碳贮量在两个树种各器官中的分配,基本与各自的生物量成正比例关系。从植被年固定碳量来看,毛竹林为9.94tC·hm-2·a-1,相当于年固定CO2量为36.44tCO2·hm-2·a-1,是杉木林的1.39倍。