城市森林土壤有机碳密度及影响因子变化研究

以上海市阔叶混交林、杉林、软阔林和硬阔林土壤为研究对象,分析2013年不同森林土壤有机碳密度(SOCD),并以其为本底值探讨不同森林植被经历4年自然生长后SOCD的变化特征,讨论了土壤容重、电导率(EC)、pH、全氮、全磷、C/N对其的影响,为上海市森林资源合理配置提供建议。结果表明:(1)2013年,上海城市森林的SOCD由大到小的排列顺序为:杉林>硬阔林>软阔林>阔叶混交林。相比2013年,2017年上海市阔叶混交林、杉林、软阔林和硬阔林的SOCD均降低,年均降低速率为0.59 t/(hm²·a)、6.81 t/(hm²·a)、3.89 t/(hm²·a)和6.95 t/(hm²·a)。上海市森林土壤有机碳密度年降低速率较大,且0—10 cm和0—30 cm的SOCD在0—100 cm的贡献率较低。(2)不同时期不同林型的SOCD影响因子不同。2013年,阔叶混交林、软阔林、硬阔林的SOCD受土壤容重、EC、pH、全氮、全磷、C/N影响不显著(P>0.05),杉林SOCD...     

滨岸不同植物配置模式的根系空间分布特征

崇明岛位于长江河口,是世界上最大的冲积岛。滨岸植物配置模式对防止侵蚀、坍塌等具有不同的作用。以崇明岛南岸4种不同的植物配置模式:芦苇(Phragmites australis)-海三棱藨草(Scirpus mariqueter)模式(PSM)、池杉(Taxodium ascendens)-芦苇-海三棱藨草模式(TAPSM)、杂交柳(Salix matsudana×alba)-芦苇-海三棱藨草模式(SPSM)及落羽杉(Taxodium distichum)-芦苇-海三棱藨草模式(TDPSM)为对象,对不同植物配置模式在低、中、高3个潮位根系空间分布进行了调查和分析。结果表明:(1)4种模式中0-40cm土层内平均总根长最大的为SPSM模式,其值为137.0cm/cm2,平均总根长最小的为TAPSM模式(91.4cm/cm2);在3种乔木增配模式中,草本植物根长占总根长比例达94.6%-98.1%。(2)除SPSM模式外,其他3种植物配置模式根长密度均随土层加深而减小,这3种模式根长密度最大的土层皆为0-10cm土层,分别为各自最底层根长密度的15.1倍(PSM)、4.9倍(TDPSM)和2.0倍(TAPSM);SPSM模式在10-20cm土层根长密度最大。(3)在所有4种模式中,直径Φ0.1mm的微细根对总根长密度的贡献均为最大,比例从74.7%到81.7%,其次为直径0.1mm≤Φ1mm的细根,直径Φ≥5mm的大根极少。(4)秩和检验显示,4种模式在低、中、高3个潮位根长密度的差异并不一致。根系能够提高土壤抗侵蚀能力,研究4种模式根系空间分布特征,可以为崇明岛滨岸植物配置,建设抗蚀护滩植被带提供科学依据。     

水位调控对崇明东滩围垦区滩涂湿地芦苇和白茅光合、形态及生长的影响

于2011年植物生长季,研究了长江口崇明东滩围垦区滩涂湿地3个地下水位梯度(低水位、中水位和高水位)下芦苇和白茅的光合、形态和生长特征,以及土壤温度、湿度、盐度和无机氮含量等土壤因子.结果表明： 在生长旺期,芦苇叶片光合能力在高水位显著低于低水位和中水位,白茅叶片光合能力在3个水位梯度间无显著差异.整个生长季内,在单株水平,芦苇形态和生长指标总体上在中水位最优,白茅大多数形态和生长指标在3个水位梯度间差异不显著;在种群水平,芦苇植株密度、叶面积指数和单位面积地上生物量在高水位最大,白茅植株密度、叶面积指数和单位面积地上生物量在低水位最大.生长季初期,3个水位梯度间0～20 cm土层芦苇根状茎生物量差异不显著,而0～20 cm土层白茅根状茎生物量在高水位显著低于低水位和中水位.作为围垦前的原生湿生植物,芦苇在3个水位梯度下表现的差异性可能是由于不同水位梯度下土壤因子和白茅竞争强度不同.合理调控围垦区滩涂湿地水位可以抑制中生草本植物白茅的生长和繁殖,有助于以芦苇为单优势种的原有湿地植物群落的恢复.     

上海四种常见树种单株固碳能力差异及其影响因子

城市树木的固碳能力是决定城市绿地碳汇大小的重要因素。为探究上海常见树种单株固碳能力的差异及影响因子,使用174个城市森林固定样地的长期观测数据,估算了香樟、水杉、银杏和雪松四个树种的单株固碳能力(即年固碳量),采用多元线性回归模型分析了各树种单株固碳能力与个体大小、植株密度和城市环境因子(温度、降水量和夜间灯光强度)的关系。结果表明:(1)香樟、水杉、银杏和雪松的单株固碳能力分别介于4.01-51.58 kg/a、1.04-13.47 kg/a、0.62-18.56 kg/a和1.48-8.47 kg/a之间,在各径组中香樟的固碳能力均显著高于其他树种。(2)个体大小是决定单株固碳能力的最主要因子,个体越大(胸径0-50 cm范围内)单株固碳能力越大;植株密度越大,香樟和水杉的单株固碳能力越小,银杏的单株固碳能力越大。(3)城市环境因子中,温度对树木单株固碳能力有显著负向影响,而降水量和夜间灯光强度对树木单株固碳能力的影响因树种而异。其中香樟和水杉分别与降水量呈显著负相关和正相关关系,但均与夜间灯光强度呈显著正相关关系。在上海未来城市森林建设和管理中,应根据不同树种单株固碳能力的差异及其对不同环境因子的敏感性,适地适树绿化造林,提升城市森林的固碳效益。     

水位调控对崇明东滩围垦区滩涂湿地土壤呼吸的影响

以长江口崇明东滩围垦区滩涂湿地3个地下水位梯度(低水位、中水位和高水位)为对象,于2011年1月至2012年1月测定了湿地的土壤呼吸速率及其主要影响因子.结果表明： 围垦区滩涂湿地低水位、中水位和高水位的土壤呼吸速率年变化幅度分别为0.75～11.57、0.70～12.61和 0.83～6.67 μmol·m^-2·s^-1,土壤呼吸速率的最大值出现在7月,最小值出现在1月;在3个梯度下,0～5 cm层土壤温度为驱动围垦区滩涂湿地土壤呼吸季节动态的关键微气象因子,拟合指数模型可以解释其70 %以上的季节变异,而各梯度间土壤呼吸温度敏感性(Q₁₀值)无显著差异;高水位的土壤呼吸速率最低,可能与土壤温度较低和土壤体积含水量较高有关,中水位的土壤呼吸速率高于低水位,可能是土壤电导率和容重较低,地上生物量和细根密度较高的结果.合理调控围垦区滩涂湿地水位可以降低土壤呼吸速率,增强该类退化湿地的碳汇功能.     

温度升高对长江口芦苇湿地细根形态和生长的影响

全球变暖对滨海湿地植物细根的影响目前尚不十分清楚。以长江口崇明东滩芦苇(Phragmites australis)湿地为对象,利用开顶式生长箱法进行模拟升温。于2019年5-10月,结合微根管法和根钻法,对0-40 cm土层细根(直径≤2 mm芦苇须根)的总根长、总表面积、比根长、比表面积、平均直径和生物量等指标开展连续观测,并计算其净生长速率和周转速率,分析气温升高对芦苇湿地细根形态特征和生长动态的影响。结果表明:在整个生长季,升温显著提高了0-40 cm土层细根的总根长、总表面积和总生物量,且主要表现在0-20 cm土层,而对比根长、比表面积无显著影响。升温显著增强了0-40 cm土层细根的净生长速率,且使其季节变异性加大。升温显著提高了10-40 cm土层细根的周转速率,但在0-10 cm土层影响不显著。总之,升温显著提高了芦苇湿地细根的总量和生长速率,改变其在土壤中的垂直分布格局,但对其水分和养分吸收效率无显著影响。升温使细根周转速率加快,同时使参与周转的细根总量增加,导致各土层特别是0-20 cm土层根源有机碳输入显著增加,这可能会深刻影响芦苇湿地的土壤碳平衡。     

长期模拟升温对崇明东滩湿地土壤微生物生物量的影响

以崇明东滩芦苇湿地为对象,采用开顶室生长箱(Open top chambers OTCs)原位模拟大气升温试验,研究了连续升温8a对崇明东滩湿地0—40cm土层土壤微生物生物量碳氮含量的影响。结果表明:连续升温显著提高了崇明东滩湿地土壤微生物生物量碳氮含量,从土壤表层到深层(0—10,10—20,20—30,30—40cm),微生物生物量碳分别增加了39.32%、70.79%、65.20%、74.09%,微生物生物量氮分别增加了66.46%、178.27%、47.24%、64.11%。但升温对土壤微生物生物量的影响因不同土层和不同季节并未表现出统一的规律,长期模拟升温显著提高4月0—20cm土层和7月0—40cm土层微生物生物量碳氮含量,对10月0—40cm土层微生物生物量碳含量没有影响,但是显著提高了10月0—40cm土层微生物生物量氮含量,同时,微生物生物量碳氮比在7月也显著提高。相关分析表明:无论在升温条件还是在对照条件下,土壤温度、含水量、总氮与土壤微生物生物量碳氮及微生物生物量碳氮比均无相关关系,升温条件下,有机碳与微生物生物量碳氮含量以及微生物生物量碳氮比呈显著正相关,但是在对照条件下有机碳与微生物生物量碳氮含量以及微生物生物量碳氮比呈显著负相关。因此,土壤有机碳是影响土壤微生物生物量碳氮含量对长期模拟升温响应的重要生态因子。