洞庭湖西岸区防护林土壤和植物营养元素含量特征

对洞庭湖西岸区4种防护林地土壤与植物中营养元素含量进行研究。结果表明:环湖低丘平原封山育林和补植封山育林的水土保持林、平原湖区防护林pH值为4.54—5.27,呈酸性反应;防浪护堤林pH值为8.18,呈碱性反应。有机质和全N含量以环湖低丘平原封山育林的水土保持林地高于其余3种防护林,N素和P素有效率均低,速效N仅占全N含量的1.46%—3.35%,速效P仅占全P的0.5%—1.6%,全K含量亦不高,除环湖低丘平原封山育林的水土保持林地含K量适量外,其余3种防护林地均为严重缺K型土壤,防浪护堤林地全Ca及Mg含量高于其余3种防护林地。各防护林群落中植物体内不同营养元素含量差异很大,同一元素在不同植物体内含量的变化范围亦很大,高低值达几倍到十几倍,甚至几十倍。植物对土壤中营养元素的积累能力分为最强、中等和最弱3个层次。研究结果可为防护林体系建设和土壤肥力评价提供科学依据。     

湖南省森林土壤有机碳密度及碳库储量动态

基于2000—2014年文献和著作资料中的湖南省森林土壤剖面有机碳含量数据,湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站近15年的实测数据,分析了湖南省主要森林类型土壤有机碳密度,结合1983年至2009年湖南省4次森林资源清查数据,研究了湖南省森林土壤有机碳库储量的动态特征。结果表明:湖南省主要森林类型土壤有机碳算术平均含量在9.53—22.86g/kg之间,灌木林最高,土壤有机碳含量的分异主要发生在0—40 cm土层,0—80 cm土壤层有机碳密度在95.44—181.30 t C/hm2之间,平均为137.15 t C/hm2,主要分布在0—40 cm土层中,随土壤深度增加,各森林类型土壤有机碳密度的差异下降,受森林类型的影响减弱。从1983—1987年到2009年,湖南省乔木林土壤层(0—80 cm)有机碳库储量净增加了414.86×106t C,面积加权平均有机碳密度提高了10.98 t C/hm2,不同乔木林土壤层(0—80 cm)有机碳库储量的差异随着时间进程逐渐增大,主要分布在杉木林、松木林、阔叶林。天然林是湖南省乔木林土壤有机碳库储量的主要贡献者,人工林土壤有机碳储量正逐步提高,经济林、竹林、灌木林对湖南省森林土壤层(0—80 cm)有机碳库储量贡献不同,且动态变化趋势也不同。森林土壤层有机碳库储量的变化与各森林类型面积的变化密切相关,而各森林类型面积的增减,与各项林业政策的实施密切相关。因此,人类活动深刻影响森林土壤的碳汇功能。     

贵阳花溪区石灰土林地土壤重金属含量特征及其污染评价

选取贵阳市花溪区典型石灰土林地土壤作为研究对象,分析了林地石灰岩和土壤中7种重金属(Cu、Zn、Mn、Cd、Ni、Pb、Co)的含量特征,以贵州省土壤背景值和全国石灰(岩)土类背景值为评价标准进行林地土壤重金属污染评价和潜在生态风险评价.结果表明:林地石灰岩以Pb的平均含量(40.21mg·kg-1)最高,Zn的(5.78 mg·kg-1)最低,7种重金属平均含量高低顺序为:Pb＞Ni＞Mn＞Co＞Cu＞Cd＞Zn;林地土壤中以Mn的平均含量(451.16 mg·kg-1以上)最高,Cd的(2.87mg·kg-1以下)最低,7种重金属含量的变异系数在8.57%～63.10%之间,Zn的平均含量明显低于贵州省土壤背景值和全国石灰(岩)土类背景值,Cu、Mn、Cd、Pb、Ni、Co的平均含量高于或接近于贵州省土壤背景值和全国石灰(岩)土类背景值.Cu、Zn、Mn、Ni、Co,Ni与Pb,Cd与Pb,Cd与Co来源相同的可能性较大,而Cd与Cu、Ni,Pb与Mn、Cu、Co的来源不同;石灰土偏碱性,富含Ca、Mg元素,有利于重金属Cd、Pb的累积.单因子污染指数和多因子综合指数(内梅罗指数法)与Hakanson潜在生态危害指数的评价结果一致,林地土壤重金属综合污染指数在3.67以上,达到重污染程度,以Cd的污染指数(4.94以上)最高,污染程度最为严重,其次是Pb(1.82以上),Zn、Mn污染程度最低,林地土壤重金属潜在生态危害指数(RI)为173.75以上,为中度生态危害程度,产生最大生态危害的是Cd,其次是Pb、Ni、Co、Cu,危害程度最小的是Mn、Zn,在相同的成土母岩和人为活动影响下,无林地土壤重金属的综合污染指数和潜在生态危害指数均明显高于有林地.     

第2代杉木人工林微量元素的积累、分配及其生物循环特征

利用定位观测取得的数据 ,对第 2代杉木人工林 4种微量元素 ( Fe、Mn、Cu、Zn)的积累、空间分布及其生物循环进行了研究。结果表明 :杉木林生态系统中 4种微量元素总贮量为 30 72 89.70 8kg/ hm2 ,其空间分布表现为土壤层 >乔木层 >死地被物层 >草本层 >灌木层。土壤层中微量元素的贮量占绝对优势 ,4种微量元素贮量的排序为 Fe>Mn>Zn>Cu。杉木中 4种微量元素的积累量为 35 .971 kg/ hm2 ,排列顺序为 Mn >Fe >Zn >Cu,各器官中微量元素积累量排列顺序为树叶 >树根 >树枝 >树干 >树皮。杉木林生态系统中 4种微量元素的年存留量为 4.1 0 8kg/ ( hm2 · a) ,年归还量为 - 2 .2 0 9kg/ ( hm2 · a) ,其中凋落物归还量为 1 .2 5 7kg/ ( hm2·a) ,淋溶归还量为 - 3.446kg/ ( hm2·a) ,杉木林冠针叶、枝及树干对 Zn元素具有较强的吸附能力 ,年吸收量为 2 .0 84kg/ ( hm2 · a) ,尽管杉木对微量元素吸收数量不大 ,但为净吸收的。 4种微量元素的吸收系数排序为 Mn>Cu>Fe>Zn;利用系数的排序为 Cu>Fe>Mn>Zn;循环系数的顺序为 Zn>Fe>Mn>Cu;周转期大小顺序为 Mn>Cu>Fe>Zn。因此 ,该系统中 Zn、Fe存留比例较小 ,周转期短 ,流动性较大 ,而 Mn、Cu则相反 ,存留比例较大 ,周转期长 ,流动性较小。     

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。     

连栽杉木林林下植被生物量动态格局

用空间一致时间连续的定位研究方法,在湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站试验基地的第2集水区,对连栽杉木林林下植被生物量进行了12 a的监测,研究了林下植被种类的变化、生物量动态特征、生物量的组成与分布变化格局。结果表明:连栽杉木林在14a生长发育过程中,林下植物种类呈现波动性的减少趋势,其中木本植物物种数下降率为40.0%,草本植物物种数下降率为47.1%。林下植被生物量由杉木林3年生29.48 t/hm²下降至14年生的2.53 t/hm²,其中木本植物生物量由7.07 t/hm²,下降至1.25 t/hm²,下降了82.3%;草本植物由22.41 t/hm²,下降至1.28 t/hm²,下降了94.3%。在此期间,木本与草本植物生物量的高低均出现波动现象。3年生杉木林下木本植物以乔木树种生物量6068.97 kg/hm²最高,占总生物量85.88%,藤本植物生物量736.97 kg/hm²为次,占10.44%,灌木植物生物量259.87 kg/hm²最低,仅占3.68%。14年生杉木林下木本植物以灌木植物生物量881.87 kg/hm²为首,占总生物量70.73%,藤本植物生物量247.07 kg/hm²为次,占19.82%,乔木树种生物量117.87 kg/hm²最少,只占9.45%。3年生杉木林下草本植物以蕨类植物生物量8391.44 kg/hm²最高,占总生物量的37.44%,过路黄生物量36.77 kg/hm²最低,仅占0.16%。杉木14年生时,以芒生物量573.00 kg/hm²最大,占总生物量44.78%,金毛耳草生物量2.93 kg/hm²最小,仅占0.23%。研究结果,可为研究杉木林养分循环、碳平衡、维护和提高林地地力及可持续经营管理提供科学依据。     

广西马尾松人工林对重金属元素的吸收、累积及动态

探讨了广西马尾松人工林对重金属Cu、Zn、Mn、Pb、Ni、cd元素的吸收、累积及动态。结果表明:马尾松林地土壤层(0~60 cm)中重金属元素Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的平均含量,分别为23.02,24.46,235.46,5.93.8.45和0.14 mg·kg-1,储量大小依次为Mn>Zn>Cu>Ni>Pb>Cd。马尾松林不同组分中,重金属元素的含量范围分别为Cu 2.97-13.47,Zn 12.09-42.93,Mn 143.14-751.78,Pd 2.87-25.12,Ni 0.19-25.05和Cd 0.16~1.24 mg·kg-1,对土壤6种重金属元素富集能力的大小依次为Cd>Mn>Pb>Zn>Ni>Cu。马尾松林中,重金属元素的总储量为39.791kg·hm-2,其中Mn、Zn、Pb、Cu、Cd、Ni元素的储量分别为34.047,3.351,1.226,0.874,0.245,0.084 kg·hm-2,各组分中重金属元素储量的空间分布为干>皮>根>叶>枝。Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的周转期分别为13.9、7.0、3.1、20.4、2.1、12 a,流动系数为Ni>Mn>Zn>Cd>Cu>Pb。     

中亚热带南酸枣落叶阔叶林土壤磷素空间变异及其影响因素

在湖南省长沙县大山冲国有林场南酸枣落叶阔叶林建立1 hm²固定样地,基于植物群落学调查数据和等距离网格布点取样的土壤养分测定数据,采用地统计学和GIS相结合的方法,研究土壤P含量的空间变异特征及其影响因子.结果表明: 腐殖质层及0～10、10～20、20～30 cm土层的全P、有效P含量的均为中等强度变异,同一土层有效P含量的变异程度较全P含量高,随着土壤深度增加,全P、有效P含量下降,变异程度增大.土壤全P、有效P含量具有较高的空间自相关性,主要受结构性因素影响.有效P含量的空间异质性较全P强,各土层全P、有效P含量空间自相关范围分别为92.80～168.90 m、79.43～106.20 m.同一土层全P含量分维数高于有效P,空间格局较有效P复杂,有效P含量空间依赖性更强,具有更好的结构性.腐殖质层及0～10、10～20、20～30 cm土层的全P、有效P含量呈现条带状和斑块状梯度性分布,且全P、有效P含量的空间变化趋势基本一致,高值出现在洼地,低值则出现在山脊.全P、有效P含量与高程、地表凋落物现存量呈显著负相关,与凹凸度、树种种数、株数、土壤pH相关性不显著,与土壤有机C、全N含量呈显著正相关.这反映出土壤P的淋溶特性,其空间变异性受到多种因子相互作用的影响.     

中亚热带植被恢复阶段植物叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征

为揭示植被恢复过程中生态系统的养分循环机制及植物的生存策略, 根据亚热带森林群落演替过程, 采用空间代替时间方法, 以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致的檵木(Loropetalum chinensis) +南烛(Vaccinium bracteatu) +杜鹃(Rhododendron mariesii)灌草丛(LVR)、檵木+杉木(Cunninghamia lanceolata) +白栎(Quercus fabri)灌木林(LCQ)、马尾松(Pinus massoniana) +柯(Lithocarpus glaber) +檵木针阔混交林(PLL)、柯+红淡比(Cleyera japonica) +青冈(Cyclobalanopsis Glauca)常绿阔叶林(LCC)作为一个恢复系列, 设置固定样地, 采集植物叶片、未分解层凋落物和0-30 cm土壤样品, 测定有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)含量及其化学计量比, 运用异速生长关系、养分利用效率和再吸收效率分析植物对环境变化的响应和养分利用策略。结果表明: (1)随着植被恢复, 叶片C:N、C:P、N:P显著下降, 而叶片C、N、P含量和土壤C、N含量、C:P、N:P显著增加, 其中LCC植物叶片C、N含量, 土壤C、N含量及其N:P, PLL植物叶片P含量, 土壤C:P显著高于其他3个恢复阶段, 各恢复阶段植物叶片N:P > 20, 植物生长受P限制; 凋落物C、N、P含量及其化学计量比波动较大。(2)凋落物与叶片、土壤的化学计量特征之间的相关关系较弱, 叶片与土壤的化学计量特征之间具有显著相关关系, 其中叶片C、N、P含量与土壤C、N含量、C:N (除叶片C、N含量外)、C:P、N:P呈显著正相关关系; 叶片C:N与土壤C、N含量、C:P、N:P, 叶片C:P与土壤C含量、C:N、C:P, 叶片N:P与土壤C:N呈显著负相关关系。(3)植被恢复过程中, 叶片N、P之间具有显著异速生长关系, 异速生长指数为1.45, 叶片N、P的利用效率下降, 对N、P的再吸收效率增加, LCC叶片N利用效率最低, PLL叶片P利用效率最低而N、P再吸收效率最高。(4)叶片N含量内稳态弱, 而P含量具有较高的内稳态, 在土壤低P限制下植物能保持P平衡。植被恢复显著影响叶片、凋落物、土壤C、N、P含量及其化学计量比, 叶片与土壤之间C、N、P含量及化学计量比呈显著相关关系, 植物通过降低养分利用效率和提高养分再吸收效率适应土壤养分的变化, 叶片-凋落物-土壤系统的N、P循环随着植被恢复逐渐达到“化学计量平衡”。     

樟树人工林生态系统碳素贮量与分布研究

对 1 8年生樟树人工林生物量、碳素含量、贮量及其空间分布进行测定。结果表明 ,樟树各器官的碳素含量为 4 2 1 2 %～ 5 5 4 2 % ,排列顺序为树叶 >树枝 >树根 >树干 >树皮。林冠上层与下层叶的碳素含量比中层叶的碳素含量低 ,但差别不大 ;下层枝条碳素含量明显比上、中层枝条高。灌木层植物的碳素含量平均为 5 1 30 % ,草本植物为 4 8 90 % ,死地被物层为4 0 89%。土壤的碳素含量为 1 2 5 % ,随土层深度的增加 ,各层次土壤碳素含量逐渐减少。樟树林生态系统总的碳贮量为 2 0 0 4 4× 1 0 3 kgC·hm-2 ,其中乔木层为 4 5 0 1× 1 0 3 kgC·hm-2 ,占整个生态系统总贮量的 2 2 4 5 % ,灌木层为 2 2 9× 1 0 3 kgC·hm-2 ,占 1 1 4 % ,草本层为 1 0 9×1 0 3 kg·C·hm-2 ,占 0 5 5 % ,死地被物层为 5 0 8× 1 0 3 kg·C·hm-2 ,占 2 5 4 % ,林地土壤 (0～ 1m)的碳贮量为 1 4 6 97× 1 0 3 kg·C·hm-2 ,占 73 32 %。樟树各器官的碳素贮量与其生物量成正比例关系 ,树干的生物量最大 ,其碳贮量也最高 ,占乔木层碳贮量的 4 0 0 6 %。樟树碳贮量的垂直分布随高度的增加而减少 ,在 8～ 1 0m区段出现明显增加的现象。樟树林年净生产力为9 5 5× 1 0 3 kg·hm-2 ·a-1 ,碳的年净固定量为 4 98×