黄土高原水土保持林对土壤水分的影响

黄土高原植被恢复的限制因素主要是土壤水分,植被与土壤水分关系的研究对黄土高原植被恢复具有重要意义.2008年7月1日至2009年10月31日间采用EnviroSMART土壤水分定位监测系统以每30min监测1次的频度,对晋西黄土区刺槐人工林地、油松人工林地、次生林地的土壤水分变化进行了研究.研究得出:次生林地0-150 cm土层中平均蓄水量为331.95mm,刺槐人工林地为233.85 mm,有整地措施的油松人工林地为314.85mm,刺槐人工林比次生林多消耗的98.10mm土壤水分主要来源于80 cm以下土层.次生林主要消耗0-80 cm土层的水分,而人工林不但对0-80 cm土层水分的消耗量大于次生林,对深层土壤的消耗也较次生林大,这将有可能导致人工林地深层土壤的“干化”.在土壤水分减少期(11-1月)刺槐人工林土壤水分的日均损耗量为0.86mm、油松人工林为0.82 mm、次生林为0.84 mm.土壤水分缓慢恢复期(2-5月)刺槐人工林地土壤水分的恢复速度0.90mm/d,油松人工林地为0.53 mm/d、次生林地为0.79 mm/d.土壤水分剧烈变化期(5-10月)刺槐人工林地土壤水分含量的极差为95.71mm,油松人工林地为179.1mm,次生林地为72.03mm.在干旱少雨的黄土高原进行植被恢复时,应多采取封山育林等方式,依靠自然力量形成能够与当地土壤水资源相协调的次生林,是防止人工植被过度耗水形成“干化层”、保障水土保持植被持续发挥生态服务功能的关键.     

川西北冷杉林恢复过程中土壤动物群落动态

为了掌握川西北冷杉林群落恢复过程中土壤动物群落的变化动态,2008年4月对川西北地区的原始冷杉林和50a冷杉林的土壤动物群落进行了调查。共捕获大型土壤动物287个,33科(类);中小型土壤动物4681个,57科(类)。50a冷杉林大型土壤动物群落的类群数和密度显著高于原始冷杉林(P<0.05);中小型土壤动物群落的类群数和密度分别显著低于(P<0.05)和高于原始林(P<0.05)。PCA排序结果表明两个不同年龄段间的大型和中小型土壤动物群落结构均存在明显差异,但大型土壤动物群落间的相似性系数小于中小型土壤动物群落,表明大型土壤动物群落的恢复速度慢于中小型土壤动物群落;且大型和中小型土壤动物群落间的Srenson相似性均低于Morisita-Horn相似性,进一步表明群落物种组成的恢复速度较慢,而优势类群及常见类群的数量恢复较快。50a冷杉林的大型和中小型土壤动物的多样性指数H、丰富度指数D和优势度指数C均高于原始冷杉林,而均匀度指数E则低于原始冷杉林,但仅大型土壤动物的丰富度指数D存在显著差异(P<0.05)。以上研究结果表明,冷杉林的恢复过程可显著提高大型土壤动物群落多样性,且土壤动物群落的组成恢复较慢,而优势类群和常见类群的个体数量恢复较快。     

豫西刺槐能源林的热值动态

对豫西丘陵区5个无性系刺槐苗期的不同器官的干重热值、去灰分热值和灰分含量及生长量和生物量进行了测定。结果表明:5个无性系刺槐苗期的生长节律不同和各器官的积累速度不同,最后一季干物质量排序为3-I＞83002＞84023＞8044＞8048;5个无性系刺槐苗期的各器官中干重热值和去灰分热值的排序存在差异,8044的叶和枝的干重热值和去灰分热值平均最大,分别为19.31、21.18 kJ/g和18.00、19.39 kJ/g,8048干的干重热值和83002干的去灰分热值平均最大,分别为18.72、19.12 kJ/g,83002皮的干重热值和去灰分热值平均最大,分别为17.77、19.29 kJ/g。整体上标准木单位质量的干重热值表现为先升后降,83002、3-I、84023的生长潜能大,单位面积上的热值表现为无性系83002、3-I、84023最大。     

川西贡嘎山峨眉冷杉成熟林生态系统CO2通量特征

成熟森林的碳收支对陆地生态系统碳循环研究具有重要意义。目前,我国关于西南亚高山暗针叶林成熟林碳通量的研究还相对较少,尚不明确对碳循环的作用。以涡度相关技术为基础,对川西贡嘎山东坡峨眉冷杉成熟林生态系统尺度的CO_2通量进行长期定位观测。利用2015年6月至2016年5月观测数据,分析了峨眉冷杉成熟林净生态系统CO_2交换量(NEE)、生态系统呼吸(Re)和总生态系统生产力(GPP)的季节变异特征及其源汇状况,并结合环境因子,分析CO_2通量的主要控制因子。结果表明:(1)峨眉冷杉成熟林NEE具有明显的日变化特征,呈现"U"形变化,白天为负值,夜间为正值,中午前后CO_2通量达到最大;各月间日平均NEE变化差异显著,NEE峰值最大出现在2015年6月(-0.64 mg CO_2m~(-2)s~(-1)),峰值最小出现在2016年1月(-0.08 mg CO_2m~(-2)s~(-1));日平均NEE由正值变为负值的时间夏季最早,冬季最晚,NEE由负值变为正值的时间冬季最早,夏季最晚。(2)峨眉冷杉成熟林NEE、Re和GPP具有明显的月变化。2015年6月和12月NEE分别达到最大值(-46.02 g C m~(-2)月~(-1))和最小值(-1.42 g C m~(-2)月~(-1));Re呈现单峰变化,最大和最小值分别出现在2015年6月(84.78 g C m~(-2)月~(-1))和2016年1月(12.82 g C m~(-2)月~(-1));GPP最大值和最小值分别出现在2015年6月(130.81 g C m~(-2)月~(-1))与2016年1月(16.15 g C m~(-2)月~(-1))。(3)空气温度(T_a)、5 cm土壤温度(T_(s5))和光合有效辐射(PAR)是影响峨眉冷杉成熟林CO_2通量的主要环境因子。T_a与CO_2通量呈指数相关(R~2=0.5283,P0.01);白天CO_2通量与PAR显著相关(R~2=0.4373,P0.01);夜晚CO_2通量与T_(s5)显著相关(R~2=0.4717,P0.01)。(4)全年NEE、Re和GPP分别为-241.87、564.81 g C m~(-2)和806.68 g C m~(-2),表明川西贡嘎山峨眉冷杉成熟林具有较强的碳汇功能。     

黄土丘陵区不同恢复年限人工刺槐林土壤水分时空动态及其时间稳定性

以空间代时间的方法研究不同恢复年限对人工刺槐林土壤水分时空动态及其时间稳定性的影响,对于了解人工刺槐林在生态恢复过程中的土壤水分动态特征具有重要意义。基于长期定位观测,选取黄土丘陵沟壑区15、20、30、35 a等4个恢复年限人工刺槐林,自2014年5月至2018年10月每年生长季（5-10月）开展土壤水分自动观测。研究结果如下：（1）不同恢复年限刺槐林土壤水分差异显著,刺槐林土壤储水量随恢复年限增加呈现先增加后降低的趋势,排序依次为30 a（184.9 mm） > 20 a（184.6 mm） > 35 a（150.8 mm） > 15 a（128.8 mm）;不同恢复年限刺槐林土壤水分的时空分布特征差异明显,土壤水分变异性随土层增加而降低,但不随恢复年限而有规律的变化;土壤水分主要受到降水以及植被生长的影响,其变异性的时空格局也说明随土壤深度增加土壤水分的稳定性随之增加;（2）通过相对差分分析不同恢复年限刺槐林土壤水分时间稳定性,确定15、20、30、35 a的代表深度分别为80、100、80、150cm土层,都属于与100cm相近的土壤深度;（3）Spearman秩相关分析显示,上土层与下土层的土壤水分的时间稳定性特征差异明显;（4）线性回归与纳什系数结果表明通过相对差分与时间稳定性指数得到土壤水分代表深度的结果是可接受的,其中15 a恢复年限刺槐林的结果最好,决定系数R²和纳什系数NSE分别可达0.91和0.82,但总体结果仍存在误差,在区域土壤水分模拟时需考虑这一不确定性。（5）灰色关联分析表明,土壤质地（砂粒）,土壤总氮、土壤容重、土壤有机碳、土壤总孔隙度以及坡度是不同恢复年限刺槐林土壤水分时间稳定性主要影响因素。     

典型城乡绿化树种土壤微生物组成和多样性的环境响应差异

城市化带来经济繁荣的同时引起了环境问题。城市树木作为城市生态环境的绿化景观的同时还具有缓解环境问题的功能。土壤环境作为城市树木的生长环境,其健康状况直接影响到城市树木的生长状况,而土壤微生物作为土壤生态系统中重要的生物群落,在土壤环境中充当养分和储存的作用,与城市树木共同维系城市生态功能。在土壤微生物中,土壤表层的土壤细菌与真菌群落能对环境变化迅速反应,因此可作为测定城市化等环境变化对于土壤生态系统的指标。为探究土壤细菌和真菌群落沿城乡环境梯度的响应差异,沿北京市的城区-近郊-远郊梯度上共选取7个公园中的国槐林作为研究样地,挖取其根际土壤用于土壤微生物测定,进而探讨国槐根际土壤细菌与真菌群落在城市化影响下的群落组成与物种多样性的响应差异,并找出影响其分布的环境因子。结果表明:(1)土壤微生物的群落分布与组成会受到城市化的影响,具体表现为土壤细菌与真菌群落在城乡环境梯度上均存在显著差异。其中土壤细菌群落共检测出41大类,其中放线菌、γ变形菌、拟杆菌、粘球菌以及厚壁菌在城乡梯度上存在显著差异。而土壤真菌群落共检测出16大类,其中担子菌与罗泽真菌在城乡梯度上存在显著差异。(2)影响土壤微生物群落分布的环境因子包括土壤理化性质和气候因子两方面,其中土壤细菌群落分布的环境因子包括土壤pH、土壤有机碳、土壤全氮以及年均温,而影响土壤真菌群落分布的环境因子包括土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷以及年降水。(3)在城市化的影响区域中,近郊是受城市化影响程度最大的区域,其中土壤细菌群落在近郊区域的群落组成有一定重合度,而土壤真菌群落在整个城乡梯度上均可完全分开。(4)土壤细菌群落相比土壤真菌群落在城乡梯度上更容易受到环境因子的影响,其环境敏感度较高。     

遮光对不同基因型玉米光合特性的影响

采用盆栽试验,研究了遮光对4个基因型玉米光合特性的影响.结果表明:4个基因型玉米叶片的光饱和点、净光合速率(Pn)、电子传递速率(ETR)、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSⅡ)均受光强的影响.遮光降低了玉米的光饱和点,苗期遮光处理豫玉2号和丹玉13分别在光量子通量密度(PFD)为1400μmol·m-2·s-1和1100μmol·m-2·s-1时达到饱和.遮光还降低了玉米的Pn、ETR、Fv/Fm和ΦPSⅡ,但不同基因型玉米表现不同,豫玉2号和掖单22的下降幅度较小,而丹玉13和掖单6号的下降幅度较大.     

小兴安岭谷地云冷杉林主要种群及林隙形成木的空间格局

调查了小兴安岭谷地云冷杉林1.5 hm²(100 m×150 m)固定样地内的物种组成和径级结构,用点格局方法分析样地内主要种群的空间格局和空间关联性以及林隙形成木的空间格局.结果表明： 样地内胸径≥2 cm的乔木有13种,种群密度差异大,重要值在前4位的为臭冷杉、红皮云杉、白桦和花楷槭.种群的径级结构近似倒“J”形.臭冷杉和红皮云杉空间分布相似,随空间尺度的变化趋势为聚集 随机 均匀分布.白桦在≤40 m尺度为聚集分布,>40 m尺度变为随机分布,而花楷槭在整个研究尺度上均为聚集分布.除白桦和花楷槭两者间在整个研究尺度上均为负相关以外,其余种群间均为小尺度上正相关、大尺度上负相关.臭冷杉和白桦种群间正相关的显著性强,其他种群间正相关性普遍较弱.样地内林隙形成木的空间格局表现为中小尺度聚集分布,随尺度增大趋于随机分布.掘根形成的林隙形成木的空间点格局呈单峰型分布,随机、聚集和均匀3种分布均有出现.折干形成的林隙形成木的空间点格局分布整体波动不大,小尺度上在随机和聚集分布间交替出现,到大尺度则归于随机分布.两者间的空间关联性分析表明,≤32 m尺度为显著正相关,>32 m尺度为不显著的负相关.     

林窗模型BKPF模拟红松针阔叶混交林群落对气候变化的潜在反应

用森林动态模型ＢＫ荭松针阔叶混交林群落在气候变化和ＣＯ２倍增后的反应得出,在气候变化５０ａ后现存的天然红松林林木总株数减少２０％以上,地上部分生物量将减少９０％以上,蒙古栎的生物量占锯林分的５７％以上,林分生产力与现在气候条件下比较接近,略高４％,但主要以蒙古栎、山杨、白桦为主,林分叶面积指数大幅度减少。     

千岛湖次生林优势种植物光合特性对不同光环境的响应

在林窗、林缘、林下3种自然光环境下,对千岛湖次生林优势种马尾松、苦槠、石栎和青冈栎在不同季节的光合作用日变化、光响应、CO2响应和叶绿素荧光参数进行比较,探讨优势种对光环境的适应及响应的差异,以期了解群落演替的内在机制.结果表明:在3种光环境下,马尾松、苦槠的日均净光合速率(Pn)为夏季最高,石栎、青冈栎为秋季最高.在林窗、林缘中,年均最大净光合速率(Amax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)均为马尾松最高,苦槠次之,青冈栎和石栎最低;林下生境中,青冈栎的年均Amax、表观量子效率(AQY)最高,其次是石栎和苦槠,马尾松最低.3种生境中,马尾松的年均最大羧化速率(Vc max)、最大电子传递速率(Jmax)和磷酸丙糖利用率(TPU)均显著高于其他3种优势种.马尾松、苦槠4个季节的PSII最大光化学效率(Fv/Fm)均为林窗最高,石栎、青冈栎为林下最高;马尾松、苦槠的Fv/Fm最大值出现在夏季,石栎、青冈栎出现在秋季.马尾松、苦槠更适合生长于林窗等高光强生境中,而石栎、青冈栎在林下等低光强生境中生长较好.随着演替的进程,群落郁闭度增大,石栎和青冈栎将取代马尾松和苦槠成为群落演替顶极阶段的优势种.