华西雨屏区香樟人工林土壤表层细根生物量和碳储量

2010年11月-2011年12月, 研究了华西雨屏区31年生香樟人工林土壤表层(0～30 cm)细根生物量及碳储量.结果表明: 香樟人工林土壤0～30 cm层细根总生物量(活根+死根)和碳储量的平均值分别为1592.29 kg·hm^-2和660.68 kg C·hm^-2,其中活细根贡献率分别为91.1%和91.8%.随着土壤深度的增加,香樟1～5级活细根和死细根的生物量及碳储量均显著减少;随着根序等级的升高,香樟活细根生物量及碳储量显著增加.香樟细根总生物量及碳储量均在秋季最高、冬季最低,死细根生物量及碳储量为冬季最高、夏季最低;1级根和2级根生物量及碳储量均在夏季最高、冬季最低,而3~5级根则为秋季最高、冬季最低.土壤养分和水分的空间异质性是导致细根生物量和碳储量变化的主要原因.     

林窗尺度对马尾松人工林林下灌草层优势种生态位的早期影响北大核心CSCD

马尾松作为中国广泛栽植的乡土树种,其人工林群落结构简单和生物多样性低下是普遍存在的生态学问题。探究不同林窗尺度对马尾松人工林林下植被群落的影响,可为马尾松人工林近自然经营提供理论依据。该研究在45 a生马尾松人工林中分别设置A(50 m^(2))、B(100 m^(2))、C(200 m^(2))和D(667 m^(2))4种不同尺度的林窗,以不做任何处理的马尾松人工林作为对照(CK),探究采伐开窗后林窗内自然更新1 a后的灌草层植物组成、优势种生态位宽度和生态位重叠度分布特征。结果显示:(1)除100 m^(2)林窗下灌木层物种数与对照无显著差异外,其余林窗灌草层物种数均显著高于对照(P<0.05),且200 m^(2)林窗下灌草层物种数均最多,分别为35种和20种;4种林窗下灌草层物种丰富度指数较对照均显著增加(P<0.05),最大值均出现在200 m^(2)林窗下,其值分别为对照的1.5倍和2.6倍。(2)林窗增加了灌草层喜光植物种类,且在200 m^(2)林窗下种类最多,灌木层喜光植物有13种,草本层喜光植物有5种。(3)4种林窗下灌草层优势种中,喜光植物生态位宽度均较大,200 m^(2)林窗下灌草层生态位宽度平均值最小,其对资源利用程度低,重要值与生态位宽度之间无显著相关性(P>0.05)。(4)4种林窗下灌草层优势种间生态位重叠度指数均较小。667 m^(2)林窗下,灌草层优势种平均生态位重叠度指数最小,分别为0.029和0.024,200 m^(2)林窗下灌草层优势种高生态位重叠度占总数比例最大,分别为20%和23.8%。研究表明,采伐开窗促进了马尾松人工林林下植被发育,丰富了林下植物多样性,有利于马尾松林稳定持续发展,对精准提升马尾松人工林质量具有重要意义。     

施肥对盆栽香樟幼苗不同根序细根养分的影响

以盆栽的1年生香樟实生苗为研究对象,采用指数施肥的方式,测定1~5级细根的C、N、P、K含量,并探讨施肥对香樟幼苗细根养分浓度的影响。结果表明:(1)不同根序细根的全C浓度差异不显著,施肥对细根全C浓度影响不显著(P0.05);(2)在所有根序中,N、P浓度最高的是1级根,但其K浓度却最低;N、P含量最低的是5级根;(3)细根的N、P含量随着根序的增加呈显著的下降趋势(P0.05);(4)施N肥能显著增加1~2级细根的N含量,施P肥能显著增加1级根的P含量,N+P肥较之P肥更能提高1级根对P的吸收;(5)C∶N∶P受根序的影响非常明显,1级根平均为366∶16∶1,5级根则为807∶12∶1,而且C∶N∶P随着根序增加而显著升高,但N∶P无显著影响;(6)虽然施肥对细根C含量无影响,但施N肥或N+P肥对1~2级细根中N的含量有显著性增加。综合分析可知,处理9对香樟苗期养分浓度指标影响最为显著,即施肥量为氮素4g·株-1、磷素4g·株-1、钾素2g·株-1时,对香樟幼苗细根的生长发育有较好地促进作用。研究结果可为香樟的速生丰产及资源的高效利用提供理论依据。     

柏木低效林不同改造模式优势草本植物多样性及其生态位

草本层对森林生态系统具有重要的作用,其对于环境的变化比乔木层和灌木层更为敏感,在较短的时间内更容易反映改造带来的影响。为了分析林分改造后草本植物多样性的变化和揭示草本群落间的关系,以川中丘陵区改造4 a后的11种模式:不同密度(株行距1.5 m×4 m与1.5 m×2 m)的桤木(Alnus cremastogyne)、香椿(Toona sinensis)、银木(Cinnamomum septentrionale)纯林模式和株行距为1.5 m×2 m的银木+桤木模式、香椿+银木模式、香椿+桤木模式、桤木+香椿+银木模式以及采伐迹地作为研究对象,柏木(Cupressus funebris)纯林为对照,对柏木低效林不同改造模式的优势草本植物多样性、生态位宽度及生态位重叠进行研究。结果表明:(1)除高低密度香椿模式、低密度银木模式和桤木+香椿+银木模式外,其他模式的草本植物多样性均优于柏木纯林,其中以香椿+银木模式(Shannon-Wiener指数、Simpson指数、均匀度和丰富度指数分别为(1.82、0.83、0.94和1.30),与香椿+桤木模式(1.83、0.83、0.93和1.33)的生物多样性显著高于柏木纯林(1.48、0.69、0.82和1.27),为最优的改造模式。(2)改造前铁线蕨(Adiantum capillus-veneris)生态位宽度最广为2.365,喜阴植物占有优势地位,改造后林下光照环境发生变化,喜阳植物五节芒(Miscanthus floridulus)在低密度的纯林模式中迅速占据林下生长空间,生态位宽度较大,随改造模式郁闭度的增加,薹草(Carex tristachya)、地果(Ficus tikoua)、竹叶草(Oplismenus compositus)等喜阴植物逐渐占据优势地位,喜阳植物逐渐被淘汰。生态位宽度的大小与重要值呈极显著正相关关系(r=0.916),但也与资源位呈极显著正相关关系(r=0.977)。(3)生态位宽度较大的物种间既有较大的生态位重叠,也有较小的生态位重叠,不能仅凭生态位宽度来判定生态位重叠值,而生态位宽度较小的鼠麴草(Gnaphalium affine)(0.647)与蛇莓(Duchesnea indica)(2.152)之间拥有最大的生态位重叠(0.123),可能是因为它们有相似的资源利用方式或相近的生态学特性。总体来说所有模式中草本植物物种间生态位重叠值都较低(0.2),生态位分化明显,种间竞争并不激烈,这可能与改造时间较短有关系。     

柏木低效林不同改造模式下细根分布特征

以四川省德阳市旌阳区低效柏木林改造8年后的3种模式(即:柏木+桤木+杂交竹模式(柏+竹+桤)、柏木+麻栎模式(柏+栎)、柏木+杂交竹模式(柏+竹))作为研究对象,柏木纯林作为对照,调查了柏木低效林不同改造模式的细根生物量。结果表明:不同改造模式与土层对细根生物量的影响非常显著(P0.01),柏+竹与柏+竹+桤模式细根生物量显著高于纯柏模式,柏+栎模式细根生物量最小。在不同改造模式中,柏木细根生物量在土壤层次上的分布也存在显著差异,柏+竹与柏+竹+桤模式中柏木细根生物量随着土层的加深呈上升趋势,而柏+栎模式中则随着土层的加深呈下降趋势,柏+栎模式中柏木死细根的比重明显高于其他模式。几种模式中,柏+竹+桤模式细根生物量分布相对稳定,而柏+栎模式的稳定性较差。     

3种混交林造林初期土壤真菌群落结构特征

土壤微生物是参与陆地生态系统生物地球化学循环过程的重要成员。造林可以显著影响土壤微生物群落结构与功能,但造林初期驱动的土壤理化因子变化对土壤微生物结构与功能的影响尚不清楚。通过分析由珍稀乡土树种组成的三种新造混交林(BB:银杏Ginkgo biloba-桢楠Phoebe zhennan;CB:香椿Toona sinensis-红豆杉Taxus wallichiana-桢楠Phoebe zhennan;MB:鹅掌楸Liriodendron chinense-乐昌含笑Michelia chapensis-香椿Toona sinensis-玉兰Yulania denudata)表层(0-20 cm)土壤真菌群落组成、功能类群及其土壤理化因子,并以草灌化未造林地作对照(CK),研究土壤真菌群落结构和功能对不同林型造林初期的响应。结果表明:(1)不同林型土壤真菌群落丰富度、多样性指数高于CK,表现为MB＞BB＞CB＞CK,主要受到土壤孔隙度、水解性氮的影响。(2)土壤真菌门水平优势类群在不同处理间无显著差异,其中子囊菌门占绝对优势,MB中的被孢霉门相对丰度显著高于CK(P＜0.05)。与CK相比,球囊菌门与Leptodiscella相对丰度在各林型中均降低。(3)通过非度量多维尺度(NMDS)与置换多元方差(Adonis)分析表明,造林初期,造林土壤真菌群落结构与CK存在显著差异(P＜0.01)。冗余分析(RDA) 分析表明全钾、水解性氮、土壤容重及土壤碳氮比是影响真菌群落指示种的主要土壤理化因子;被孢霉门与水解性氮、碳氮比、全氮、非毛管孔隙度、含水率均呈正相关,与全钾呈负相关。(4)真菌群落主要以腐生营养型为主,病理营养型次之;造林后腐生营养型真菌相对丰度降低,而土壤腐生菌的相对丰度在BB与MB处理中反而显著增加(P＜0.05);MB处理中动物病原菌的相对丰度显著增加(P＜0.05);真菌优势功能类群主要受到土壤pH、土壤孔隙度、土壤碳氮比(C/N)、土壤有机质、全氮、全钾的影响。造林初期土壤真菌群落结构与功能类群发生了显著改变,阔阔混交林较针阔混交林变化更加明显,其中多种阔叶树混交林病原菌相对更高。     

川中丘陵区3个树种的细根形态和功能异质性分析

以川中丘陵区柏木低效林林窗改造初期种植的银木和香椿细根为研究对象,以未改造的柏木纯林为对照,采用LI-8100土壤碳通量测量系统测定银木、香椿和柏木1~5级细根的原位呼吸速率,并探讨细根形态结构和养分元素浓度与细根呼吸的相关关系,以揭示细根结构与功能异质性。结果表明:银木、香椿和柏木细根的直径、根长、组织碳浓度均随着根序级别的增加而增加,而它们细根的比根长、组织氮浓度和比根呼吸速率均随着根序的增加而降低,树种、根序级及其交互作用对3个树种细根形态、养分浓度和比根呼吸均有显著或极显著影响。回归分析显示,3个树种比根呼吸速率均随细根直径、比根长、N浓度变化呈现出系统性的变化,三者分别能解释64.7%、87.6%和、67.6%的比根呼吸变异。可见,细根在形态和功能上存在明显的异质性,且细根的形态特征、组织化学含量和生理功能之间存在着紧密的联系,为理解植物根系结构与功能变异提供了依据。     

柏木根系分泌物对盆栽香椿土壤养分和酶活性的影响

为了研究柏木与香椿混交时柏木根系分泌物对土壤养分和酶活性的影响,试验采用盆栽法进行,将土培法收集的柏木根系分泌物按月施加到香椿苗盆栽土壤中,设4个处理:G1、G2、G3和G4,分别为1株、2株、4株和8株柏木根际土提取液,同时设置空白处理CK。处理1年后测定种植香椿的土壤(简称:香椿土壤)养分含量和酶活性。结果表明:柏木根系分泌物对香椿土壤全N、全P、全K含量影响不显著(P0.05);但显著增加了土壤碱解N、有效P和速效K含量(P0.05),且随施加浓度的增加,碱解N含量、有效P和速效K含量也增加,而G3与G4处理差异不显著(P0.05);添加根系分泌物后,香椿土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性增强,且随根系分泌物施加浓度的增加,土壤酶活性递增;相关分析显示,4种酶的活性与土壤碱解N、有效P和速效K及土壤p H值均呈极显著相关(P 0.01),但与全N、全P、全K不相关(P0.05); 4种酶相互之间存在极显著正相关(P0.01);不同施加浓度的柏木根系分泌物均能提高碱解N、有效P、速效K含量,增强土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性,从而直接或间接影响土壤养分的有效性。综合分析得出,以4株柏木根系分泌物的促进效果较好,柏木与香椿的混交比例为4∶1能较好地改善土壤环境。     

目标树经营初期对柏木人工林土壤线虫群落的影响

为研究目标树经营初期对柏木人工林土壤线虫群落的影响,对遂宁市安居区处于竞争生长阶段的柏木林进行3种不同密度目标树经营,共计样地12个(目标树密度为6株/667 m~2、9株/667 m~2、12株/667 m~2以及对照各3个)。在目标树经营1年后,采集春、夏、秋、冬4个季节样品共252个,采用改进的Baermann湿漏斗法分离土壤线虫,共鉴定出土壤线虫59科143属。其中Prionchulus为优势属,食细菌性线虫38属,食真菌性线虫12属,植食性线虫36属,杂食/捕食性线虫57属。土壤线虫生活史策略以c-p 4类群为主,占总数的44.33%,其中目标树密度为9株/667 m~2整个样地(9N)的c-p 4占比最大。目标树经营增加了土壤线虫的数量,目标树密度为9株/667 m~2的目标树单株(9C)线虫密度达到最大;目标树经营处理中均以杂食/捕食性线虫数量最多,其中9C杂食/捕食性线虫数量均高于其他处理;目标树经营提高了多样性指数(H′)、均匀度指数(J)、线虫营养多样性指数(TD)、线虫成熟度指数(MI),目标树经营改善了土壤线虫群落结构,其中目标树密度为9株/667 m~2样地的土壤线虫群落结构最优。研究结果表明,采用目标树经营有利于提升土壤线虫群落多样性,使柏木人工林生态系统向更稳定的方向发展,其中目标树密度为9株/667 m~2的效果最为显著。     

间伐对川西亚高山粗枝云杉人工林细根生物量及碳储量的影响

以川西亚高山50年生粗枝云杉(Picea asperata)人工林为研究对象, 探讨了间伐对粗枝云杉人工林1-5级细根生物量及碳储量的影响。结果表明: 粗枝云杉人工林细根生物量和碳储量随根序等级的增加而显著增加(p < 0.05), 5级根序中1级根生物量及碳储量最小, 5级根生物量及碳储量最大。与对照(间伐0%)相比, 间伐对粗枝云杉人工林林分细根生物量及碳储量有显著影响(p < 0.05); 而对单株细根生物量影响不一, 间伐10%和20%与对照没有显著性差异(p > 0.05)。间伐显著影响生物量在各根序中的分配, 随着间伐强度的增加, 1、2级细根中生物量分配比例增加, 1级细根的生物量增加幅度最大; 3-5级细根的生物量分配比例减小, 5级细根减少幅度最大。其中, 间伐50%显著减少了细根在下层(20-40 cm)土壤中的生物量比例(p < 0.05), 但与间伐20%和30%无显著差异(p > 0.05)。