秦岭北坡及陕北黄土高原区油松林初步研究

本区水热条件自南而北逐渐变差,油松林的种类组成、层次和层片结构以及生态类型等方面也发生相应变化。油松表现出气候上的广生态幅特点,是它形成现代分布区的基础。陕北黄土高原南部地区,是油松分布区的几何中心和多度中心,今后水热因素不发生大波动,油松多度中心也不会转移。由于生物因素的限制,油松在秦岭不形成地带性优势;在黄土高原上,由于栎林受水分条件的限制,油松林也表现一定的稳定性。     

暖温带山地森林的小气候研究

本文探讨了暖温带山地落叶阔叶混交林和油松林不同梯度的气温、湿度、土壤温度的日变化特征,不同季节的分析结果表明：１．落叶阔叶林夜间始终存在气温随高度增加而增加（第１梯度＞第２梯度＞第３梯度＞第４梯度）的辐射逆温现象。油松林夜间林内气温观测值始终低于林冠以上值。２．在生长季的不同时期,人工油松林的林内气温（林地以上２ｍ和４ｍ）的日间波动程度和振幅都高于林冠以上（林冠顶以上０．５ｍ和２．５ｍ）。而在生长季中期,充分发育的落叶阔叶林林冠能够明显地缓减林内气温波动和振幅。３．两类林分各梯度的气温一般均在正午后２～３小时内达到高峰,而早晚较低,具有明显的日变化特征。４．落叶阔叶林林冠以上２．５ｍ处的水汽压及相对湿度始终低于林地以上４ｍ（林下灌木层以上２．５ｍ）处的同期值,具有比油松林更强的增湿效应。     

氮添加对山西太岳山天然油松林主要植物叶片性状的影响

为探讨植物性状对大气氮沉降的响应与适应机制, 该文以中国特有的、在北方温性针叶林中广泛分布的天然油松(Pinus tabuliformis)林为研究对象, 在2009-2013年开展了氮添加对植物叶片性状影响的野外控制试验, 4个氮添加浓度分别为0 kg·hm^-2·a^-1 (CK)、50 kg·hm^-2·a^-1 (低氮)、100 kg·hm^-2·a^-1 (中氮)和150 kg·hm^-2·a^-1 (高氮)。试验过程中分别测定了油松、蒙古栎(Quercus mongolica)、茶条槭(Acer ginnala)、毛榛(Corylus mandshurica)、沙梾(Cornus bretschneideri)、绣线菊(Spiraea salicifolia)、金银忍冬(Lonicera maackii)、羊须草(Carex callitrichos)、龙常草(Diarrhena mandshurica)、大火草(Anemone tomentosa)和玉竹(Polygonatum odoratum)等11种主要植物的9种叶片性状, 包括叶厚度(LT)、比叶面积(SLA)、干物质含量(LDMC)、叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)等。结果表明: 1)在氮添加影响下, 玉竹等个别物种的LT和SLA、绣线菊等部分物种的叶面积(LA)和LDMC差异显著, 上述所有物种的LNC与大多数物种的叶绿素含量(CC)、LPC显著增加, 油松等9种植物叶片N:P发生显著变化, 不同年龄、不同类型的植物叶片对氮添加的响应不同。2)叶性状之间普遍存在显著相关性, 如SLA与LNC和LPC极显著正相关, LT与LNC和LPC极显著负相关, 且相关性随氮添加强度变化。3) 11种植物的叶片特征空间分布规律与叶经济谱的描述一致, 氮添加使植物在特征空间中的位置向叶片薄、生长快、叶寿命短的“快速投资-收益型”一端发生移动; 在垂直方向上, 阔叶乔木、灌木及草本的位置与针叶乔木的移动方向相反。当环境改变时, 植物会改变生存策略, 调整资源分配, 从而保证物种间相对位置和群落整体结构的稳定性。叶经济谱的形成不依赖于环境的变化, 而是植物一种固有的属性。     

北京松山自然保护区不同母质油松林土壤氮、磷、钾含量垂直分布

以北京市松山自然保护区同海拔油松林下两种母质(花岗岩和石灰岩)上发育的土壤为对象,研究了土壤的全氮、有效磷、速效钾含量在剖面的垂直变化.结果表明:花岗岩母质发育的土壤0～20cm土层的全氮、有效磷和速效钾含量分别为1.61～2.35g·kg-1、5.84～10.74mg·kg-1和39.33～93.66mg·kg-1,石灰岩母质发育的土壤分别为1.69～2.36g·kg-1、4.45～8.57mg·kg-1和60.66～124.00mg·kg-1.两种母质发育的土壤0～10cm土层的全氮、有效磷和速效钾含量均最大,且与各土层之间差异均极显著,并随土层深度的增加而下降,说明土壤全氮、有效磷和速效钾含量的分布有很强的表聚性,而且石灰岩母质发育的土壤的表聚性更强.对同土层土壤进行配对t检验,全氮含量在各土层之间无显著性差异,有效磷含量在0～10cm土层差异极显著,速效钾含量在10～20cm土层之间差异显著.     

黄土丘陵区油松人工林与天然林养分分布和生物循环比较

对黄土丘陵区油松人工林和天然林的养分积累与分配以及养分循环特征进行了比较研究,结果表明：（1）油松林各组分养分含量的变化趋势为：针叶〉树枝〉树皮〉树根〉树干;地上部分的养分在针叶、树枝、树干和凋落物中呈：Ca〉N〉K〉Mg〉P（林型Ⅰ的针叶、枝干和林型Ⅳ的树枝N含量较其它元素含量高）,而在土壤层中呈：Ca〉K〉Mg〉N〉P;不同林型内各养分含量因林龄的不同而有差异。（2）油松林生态系统中养分总贮量的80．83％-98．81％集中在土壤组分中,乔木层养分量占总贮量的0．76％-5．52％,林下植被层和凋落物层的养分贮量分别占系统总贮量的0．05％-0．17％和0．38％～3．48％。人工油松林的养分贮量随抚育林龄的增加先升后降,30a时养分贮量最大,50a时养分贮量明显降低,其中N素衰减较其它养分快（30龄油松林是50龄油松林的4．23倍）。（3）油松林地上部分养分贮量主要集中在针叶,且随着抚育林龄的增加,针叶不但贮量增加而且占地上各组分总贮量比例也增大,树枝和树干只是绝对贮量增加,但所占地上总贮量的比例下降。（4）油松林地上部分养分的年积累量以30a人工林最高,变化趋势为Ⅱ〉Ⅲ〉Ⅳ〉Ⅰ。各组分养分的年积累量总的变化趋势为：针叶〉树枝〉根系〉树皮〉树干,同一组分各养分年积累量与各组分养分贮量变化顺序基本一致,即10年生幼林为N〉Ca〉K〉P〉Mg,人工成熟纯林Ca〉N〉K〉P〉M,天然林与人工成熟林相似。（5）天然林的吸收量、存留量明显高于人工林。人工林随着抚育林龄的增加,吸收量和归还量增大,存留量和循环系数先增后降。各林地油松利用系数为：Ca〉Mg〉N〉K〉P,但同一养分利用率,油松人工林随着林龄的增加而降低,油松天然林与人工成熟林的利用系数和周转期相似。     

黄土高原天然和人工油松林根际土壤解磷细菌群落特征及其功能

为了揭示油松-根系微生物的互作关系及其对油松林分稳定性的影响,本研究选择陕西省黄龙县天然和人工油松林,采集油松根际与非根际土壤,测定非根际土壤化学特性,分离纯化根际土壤解磷(有机磷和无机磷)细菌,通过DNA基因测序鉴定解磷细菌,并测定解磷细菌的解磷能力。结果表明: 天然油松林非根际土壤中全碳(TC)、全氮(TN)含量以及C/N、N/P极显著高于人工油松林。2种油松根际土壤中共鉴定出20属65种解磷细菌,其中以芽孢杆菌属、链霉菌属和假单胞菌属为优势菌群;天然油松林根际解磷细菌多样性、丰富度和均匀度指数均高于人工油松林,而优势度指数低于人工油松林。链霉菌属与非根际土壤TC、TN和C/N、N/P呈正相关,而芽孢杆菌属和假单胞菌属与非根际土壤硝态氮、铵态氮、有效磷及全磷含量呈正相关。2种油松林根际土壤不同解磷细菌的解磷能力存在差异,其中天然和人工油松林根际共有的解磷细菌为假单胞菌Pseudomonas sp.34-5,其对磷酸钙的解磷能力最高,为11.40 μg·mL^-1;天然油松林根际独有的解磷细菌蕈状芽胞杆菌BF1-5对卵磷脂的解磷能力最高,为4.58 μg·mL^-1。该林区2种油松林根际解磷细菌菌群结构存在显著差异。与人工油松林相比,天然油松林根际土壤解磷细菌群落多样性更丰富且分布更均匀,解磷能力普遍高于人工林。     

北京地区油松、侧柏人工林叶面积指数变化规律

叶面积指数(LAI)是群体结构的重要参数,也是衡量林分质量的重要指标。通过光学测量方法和遥感技术等手段测量的大范围LAI需要进一步的地面实测验证。以北京十三陵林场为研究区,利用CI-110植冠分析仪和野外实测的69个油松和侧柏林分LAI为基础,分析了有效叶面积指数(LAIe)与实测叶面积指数(LAIa)的关系。结果表明,油松林的LAIe/LAIa之值在35.52%~36.36%;侧柏林的LAIe/LAIa之值在14.60%~16.72%。由于测定的油松、侧柏林分郁闭度在0.5~0.8,符合生态公益林的经营要求,因此油松、侧柏林的LAI是合适的,可以作为油松、侧柏林林分质量调控的一个重要依据。     

秦岭天然次生油松林冠层降雨再分配特征及延滞效应

为了研究秦岭典型地带性植物油松林冠层降雨再分配特征及延滞效应,选择陕西宁陕县秦岭森林生态系统国家野外科学观测研究站55龄天然次生油松林,从2006-2008年(5-10月份)对林外降水、穿透降雨和树干茎流进行定位观测。利用其中100次实测数据进行分析研究,结果表明:总降雨量为1576.4 mm,穿透降雨量为982.9 mm,树干茎流量为69.5 mm,冠层截留量为524. 0mm,分别占总降雨量的62.4%、4.4%和33.2%。降雨分配与降雨量级密切相关,降雨量级增大,穿透降雨率和茎流率呈增大趋势,截留率呈降低趋势,变化幅度分别为46.6%-68.9%、0.8%-9.2%、53.4%-22.0%。穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量与林外降雨量之间的关系分别为:TF=0.6548P-0.4937,R²＝0.9596;SF=-0.2796+0.0452P+0.0005P²,R²＝0.8179;I=0.5958P^0.8175,R²＝0.8064。降雨事件发生后,穿透降雨和树干茎流出现的时间与降雨发生的时间并不同步,均表现出一定的延滞性,随着降雨量级增大,滞后时间表现出逐渐缩短的趋势((78.5±8.8)-(16.0±0.0) min,(111.0±33.0)-(41.2±0.0) min)。降雨终止时,特别是当降雨量>10.0 mm,穿透降雨终止时间也存在一定的延滞性((3.2±2.6)-(12.0±0.0) min)。但树干茎流终止时间先于降雨终止时间,降雨量级越小,树干茎流终止时间愈早((-58.3±21.5)-(-9.8±0.0) min)。     

北京西山不同海拔油松林PM2.5浓度及叶片吸附量变化规律

以北京西山不同海拔梯度油松人工林为研究对象,对油松林PM_(2.5)浓度变化和叶片PM_(2.5)吸附量进行分析,并应用电子显微镜对不同海拔油松叶表面微形态特征进行观察,阐释叶片吸附PM_(2.5)差异。结果表明:随着海拔升高PM_(2.5)质量浓度逐渐降低,不同海拔油松林PM_(2.5)质量浓度日变化均呈典型的双峰曲线,7:00和19:00是一天的两个峰值,最小值出现在13:00—15:00左右;从不同月份看,不同海拔油松林PM_(2.5)质量浓度最高值出现在冬季的2月,最低值在8月;不同海拔油松林PM_(2.5)质量浓度全年均值为84 m((102.28±18.44)μg/m~3)110 m((94.18±18.34)μg/m~3)160 m((81.53±19.23)μg/m~3)230 m((75.39±15.71)μg/m~3);随着海拔升高单位叶面积PM_(2.5)吸附量逐渐减小,每升高50 m,单位叶面积PM_(2.5)吸附量降低23.25%,每公顷PM_(2.5)吸附量下降26.43%,不同海拔油松林每公顷PM_(2.5)吸附量全年均值为84 m((8.61±1.08)kg/hm~2)110 m((7.30±0.94)kg/hm~2)160 m((6.35±0.99)kg/hm~2)230 m((4.34±1.14)kg/hm~2);处于低海拔的油松叶表面较粗糙,气孔内部和周围聚集大量颗粒物,在叶面形态上更有利于吸附PM_(2.5),高海拔则相反。高海拔空气质量优于低海拔,低海拔的植物吸附颗粒物多于高海拔。研究结果可为城市造林和森林净化大气提供数据支持。     

秦岭火地塘林区油松(Pinus tabulaeformis)林休眠期的土壤呼吸

林木休眠期林地土壤CO2释放是森林生态系统碳平衡关键组成部分之一.由于绝大多数森林生态系统林木休眠期土壤CO2释放过程测定困难,国内有关林木休眠期CO2释放,量化方面的研究开展较少.采用动态开路气室法对秦岭火地塘林区天然次生油松(Pinus tabulaeformis)林土壤呼吸的日变化进行了测定,分析了土壤呼吸速率(mgCO2m-2h-1)与土壤温度和体积含水率的关系,基于土壤日均呼吸速率和土壤日均温度指数方程与观测季的总天数,估算了林木休眠期林地土壤CO2释放量.结果表明:(1)研究区林地土壤呼吸速率存在较大的时、空变异.不同观测部位土壤呼吸速率的峰值出现时间各异,呼吸作用较弱的时段也不一致.同一观测部位不同观测月中,土壤日均呼吸速率变异系数分别为48.38%,82.51%和81.88%;(2)当土温＞8.5 ℃时,0～5 cm和5～10 cm土层,土壤日均温与土壤日均呼吸速率间存在极显著(p＜0.001)的指数关系,Q10分别为1.297和1.323;(3)0～5 cm和5～10 cm土层,土壤体积含水率与土壤呼吸速率间关系复杂;(4) 林木休眠期研究区林地土壤CO2释放量变化于(977.37±88.43)～(997.19±80.73) gCm-2(p=0.005)间.