大兴安岭的生态价值

大兴安岭林区是祖国北方重要生态屏障,拱卫着东北黑土地免受风沙侵蚀,在国家生态建设全局中具有特殊重要地位。那里有我国纬度最高、面积最大、国有林最集中、生态地位最重要的森林生态功能区和木材资源战略储备基地,在维护国家生态安全、应对气     

川西亚高山65年人工云杉林种子雨、种子库和幼苗定居研究

川西亚高山人工针叶林已成为亚高山森林的重要组成部分, 它们是否具有持续的自然更新能力, 是决定川西亚高山针叶林群落演替方向和维持该区针叶林大面积存在的基础。以川西米亚罗亚高山人工云杉(Picea asperata)林(65 a)为研究对象, 对种子雨量年际变化、土壤种子库动态、种子萌发和幼苗定居等更新过程的关键环节进行了连续7年(2002-2008年)的野外观测, 以研究人工云杉林更新潜力及影响其更新的限制因素。结果表明: 该区云杉林种子雨一般从每年的10月初开始下落, 一直到翌年的1月底或2月初结束; 云杉种子散落存在明显的大小年现象, 种子散落周期为4年, 且大小年之间种子产量差异极大; 云杉种子从下落到土壤到种子完全失去活力不到1年时间, 属于Thompson和Grime定义的第II类土壤种子库类型。腐烂死亡和动物取食是土壤种子库损耗的主要因素, 而种子通过萌发真正转化为幼苗的比例非常低, 仅占2002年下落种子总量的3.6%。种子萌发后, 环境筛的作用导致云杉幼苗大量死亡, 尤其是在种子萌发后的一个生长季节内, 其死亡率高达78%。凋落物和苔藓是构成人工云杉林下地表的两种主要地被物类型, 二者占所有调查幼苗数量的93%左右; 两种地被物类型上0-2 cm层幼苗存活率最高, 分别占存活幼苗总数的76.07%和86.72%, 随地被物厚度增加, 幼苗存活率呈明显下降趋势, 而幼苗死亡率呈明显升高的趋势, 表明林下地被物厚度也是影响云杉幼苗定居的重要因素。两种地被物对幼苗生长的影响不同, 除株高之外, 分布在苔藓上的云杉幼苗生长参数(地径、分枝数、干重以及干重年增长率)明显高于分布于凋落物上的幼苗, 表明苔藓地被物更有利于云杉幼苗定居。尽管该区大量云杉种子下落, 但由于种子的高损耗率、幼苗的低输出率以及萌发幼苗的高死亡率, 使得人工云杉林下种子通过萌发转为实生幼苗的数量非常少, 最终真正能补充到云杉种群的个体数量非常有限。     

川西亚高山针叶林不同恢复阶段土壤的硝化和反硝化作用

 采用气压过程分离(Barometric process separation, BaPS)技术对川西亚高山针叶林不同恢复 阶段土壤的总硝化和反硝化作用速率进行了测定,结果表明：川西亚高山针叶林不同恢复阶段土壤的总硝化和反硝化速率差异不显著(p<0.05),不同恢复阶段土壤总硝化作用的 Q10值 差异不显著(p<0.05);总硝化作用速率与土壤含水量呈显著正相关(p<0.05),与土 壤pH值、 土壤有机质、全氮及C/N相关不显著;不同恢复阶段土壤反硝化速率均维持在一个较低的水 平,反硝化速率与土壤中的C/N显著正相关(p<0.05),与土壤含水量、pH值、有机质及全氮相关不显著。与反硝化作用相比,硝化作用对亚高山针叶林土壤氮损失的影响可能更大     

长江上游峨眉冷杉林结构特征的研究

通过对长江上游贡嘎山不同演替阶段峨眉冷杉（Abies fabri）林的野外调查和对比分析,探讨了峨眉冷杉林的结构特征。结果表明,成熟峨眉冷杉林下有丰富的峨眉冷杉种源,小于20年的峨眉冷杉更新幼树幼苗数量少,但却为唯一的优势更新树种,在冬瓜杨、峨眉冷杉混交林中,冬瓜杨、桦木等树种在最初30年高生长非常迅速并能很快占据优势地位。峨眉冷杉是一耐荫性很强的树种,幼龄期生长缓慢,但将更替其它树种形成稳定群落。贡嘎山海拔2900－3400m地区大规模泥石流为100多年发生一次,在泥石流发生地,川滇柳、冬瓜杨、桦树等树种首先出现在迹地并占据优势,在自然条件下恢复峨眉冷杉林将需要较长时间,可通过人为干预措施加以促进和调控。     

亚高山针叶林不同恢复阶段群落物种多样性变化及其对土壤理化性质的影响

 研究了亚高山针叶林不同恢复阶段物种多样性的变化,并用逐步多元回归分析法探讨了17种土壤理化指标对多样性变化的响应。结果表明：人工林物种多样性随着恢复年代的增加呈逐渐增加的趋势,乔、灌、草各层物种组成也发生相应的变化,但多样性的恢复十分缓慢。不同土壤理化性质对物种多样性变化的响应不尽相同,其中土壤容重、土壤含水量等表征土壤水源涵养功能的物理指标,随着物种多样性指数的增加而得到改善;枯枝落叶贮量、有机质含量、水解性酸和Ca、Mg、P含量等土壤营养功能指标也随乔、灌层物种多样性的增加而增加,土壤K2O含量随草本层物种多样性的增加而减少;并建立了上述9项指标与物种多样性的相关数学模型。其余8项指标与多样性指数没有直接的线性关系。保护和提高亚高山人工针叶林群落物种多样性能促进部分土壤养分状况的改善和生态功能的恢复。     

Differential uptakes of different forms of soil nitrogen among major tree species in subalpine coniferous forests of western Sichuan,China

Aims Although acquisition of soil organic nitrogen (N)(mainly amino acids) by plants is a widespread ecological phenomenon in many terrestrial ecosystems, the rate of organic N uptake and their contributions to plant nutrient supply are poorly understood. Our objective was to determine the relative contributions of inorganic N (NO₃^–-N and NH₄⁺-N) and organic N (amino acids) to plant N uptake in a high-frigid forest ecosystem.Methods The differences in the uptake rate of three different forms of N (NO₃^–-N, NH₄⁺-N and glycine) were quantified by exposing seedlings of two dominant tree species (Picea asperata and Betula albo-sinensis) in subalpine coniferous forests of western Sichuan, China, to trace quantities of K¹⁵NO₃,¹⁵NH₄Cl and (U-¹³C₂/¹⁵N) glycine.Important findings Both ¹³C and ¹⁵N were significantly enriched in fine roots 2 h after tracer application, indicating the occurrence of glycine uptake in P. asperata and B. albo-sinensis seedlings. The seedlings of two tree species had a significant preference for NO₃^–-N compared with glycine and NH₄⁺-N, and the uptake rate of NO₃^–-N was 5 to 10 times greater than that of glycine and NH₄⁺-N. The roots of seedlings in the two species took up glycine more rapidly than NH₄⁺-N, implying that soil organic N (i.e., amino acids) could be an important N source for the two species in subalpine coniferous forests. The results of this study are of great theoretical significance for understanding N utilization strategies and nutrient regulation processes in plants of the high-frigid forest ecosystems.     

模拟氮沉降增加对寒温带针叶林土壤 CO2排放的初期影响

研究大气氮沉降增加情景下北方森林土壤CO2排放通量及其相关控制因子至关重要。在大兴安岭寒温带针叶林区建立了大气氮沉降模拟控制试验,利用静态箱-气相色谱法测定土壤CO2排放通量,同时测定土壤温度、水分、无机氮和可溶性碳含量等相关变量,分析寒温带针叶林土壤CO2排放特征及其主要驱动因子。结果表明:氮素输入没有显著改变森林土壤含水量,但降低了有机层土壤溶解性无机碳(DIC)含量,并增加有机层和矿质层土壤溶解性有机碳(DOC)含量。增氮短期内不影响土壤NH+4-N含量,但促进了土壤NO-3-N的累积。增氮倾向于增加北方森林土壤CO2排放。土壤CO2通量主要受土壤温度驱动,其次为土壤水分和DIC含量。虽然土壤温度整体上控制着土壤CO2通量的季节变化格局,但在生长旺季土壤含水量对其影响更为明显。在分析增氮对土壤CO2通量的净效应时,除了土壤温度和水分外,还要考虑土壤有效碳、氮动态的影响。     

神农架海拔梯度上4种典型森林凋落物现存量及其养分循环动态

研究神农架地区典型森林凋落物现存量及其养分动态对认识我国北亚热带森林生态系统养分循环过程及森林碳循环的机理具有重要的参考价值。通过对神农架海拔梯度上4种典型森林常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林及亚高山针叶林凋落物年凋落量及其养分归还量的研究,发现:森林凋落物量随海拔增加呈现先上升后降低的趋势,由低海拔到高海拔,凋落物年凋落量分别为6807.97、7118.14、6975.2和4250.67 kg/hm²。各森林类型凋落物量年变化呈双峰型,高峰期出现在4-5月份、11月份。凋落物养分归还以N 最高(132.06、162.29、157.12和185.77 kg/hm²),以P最少(4.62、4.39、8.24和4.15 kg/hm²),养分归还总量随海拔高度增加而减少。     

川西亚高山针叶林土壤颗粒的分形特征

分形理论为土壤等复杂体系的定量化研究提供了一种有效工具。本文以12个川西亚高山针叶林土壤颗粒组成数据为基础,运用分形模型研究了亚高山针叶林土壤颗粒的分形维数。结果表明,12个川西亚高山针叶林表层土壤颗粒的分形维数D为2.5209~2.7978。通过逐步多元回归分析,土壤颗粒分形维数仅与<0.001 mm颗粒含量的相关系数达极显著。土壤颗粒分形维数与土壤有机质含量、全氮含量和pH相关性不显著,然而土壤有机质含量与全氮含量呈极显著正相关。本研究探讨了利用土壤颗粒粒径分布的分形维数来定量表征川西亚高山针叶林土壤的特征。     

增温对川西亚高山针叶林内不同光环境下红桦和岷江冷杉幼苗生长和生理的影响

 川西亚高山针叶林是青藏高原东部高寒林区的重要组成部分, 也是研究全球变化对森林生态系统影响的重要森林类型。开展亚高山针叶林不同树种对气候变暖响应差异的研究, 可为预测未来气候变暖背景下亚高山针叶林植被组成和森林动态提供科学依据。我们以川西亚高山针叶林两种主要树种——红桦(Betula albo-sinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)为研究材料, 采用开顶式增温法(Open-top chamber, OTC)模拟气候变暖, 研究了增温对全光条件和林下低光环境中(约为全光的10%)生长的红桦和岷江冷杉幼苗生长和生理的影响。在人工林环境下, OTC使增温框内平均气温和地表温度分别升高了0.51和0.33 ℃; 而在林外空地处, OTC使二者分别升高了0.69和0.41 ℃。研究结果显示, 增温总体上促进了两种幼苗的生长和生理过程, 并促使幼苗将更多的生物量投入到其同化部位——叶, 使幼苗的根冠比(R/S)显著降低。增温通过增加叶片的光合色素含量和表观量子效率等光合参数, 促进了幼苗的光合过程和生长。然而, 增温对两种幼苗生长和生理的影响效果与植物种类及其所处的光环境有关。增温仅在林外全光条件下显著影响红桦幼苗的生长和生理过程。岷江冷杉幼苗对增温的响应与红桦相反, 即增温仅在林下低光环境下对岷江冷杉幼苗的生长和生理过程有明显促进作用。这种响应差异可能赋予这两种植物在未来气候变暖背景下面对外界环境变化时具有不同的适应能力和竞争优势, 从而对亚高山针叶林生态系统物种组成和森林动态产生潜在影响。