华北低丘山地人工混交林净生态系统碳交换的变化特征

采用涡度相关技术对华北低丘山地30年生栓皮栎-刺槐-侧柏人工混交林生态系统进行连续2年的碳通量观测。结果表明:人工混交林净生态系统碳交换(NEE)的年际和季节变化都很明显,但日变化只在生长季(4—10月)才变得显著。2006和2007年人工混交林NEE的变化范围分别在-27.1～8.1和-24.4～9.8gCO2·m-2d-1,最大月平均CO2吸收量分别出现在5月和7月。生长季净碳吸收约占全年的96%。人工混交林是较强的碳汇,2006和2007年净碳吸收量分别为549.1和445.4gC·m-2a-1。春季干旱是2007年人工混交林净碳吸收显著下降的主要原因。     

不同林龄杉木人工林细根生物量及分布特征

为了研究杉木人工林地下细根的碳分配及其随年龄变化规律,于2014年4月用土壤钻法对湖南省会同县杉木人工林三个不同林龄(7年生、17年生和25年生)细根生物量变化、垂直分布进行了研究。结果表明:杉木人工林0~60 cm土层内杉木细根生物量随着年龄的增加表现出先增加后减少的趋势,7、17、25年生杉木林细根生物量分别为239.79 g·m-2、271.90 g·m-2和191.60 g·m-2,占杉木细根总生物量的68.45%、56.39%和68.64%。而林下植被层地下细根生物量随杉木林年龄的增大而减少,7年、17年和25年生杉木人工林林下植被层细根生物量为别为207.20 g·m-2,54.87 g·m-2和39.54 g·m-2。不同林龄杉木林细根生物量随土层深度的增加而减少,其中7年生杉木人工林细根分布主要在表层;利用渐进累积方程分析表明,25年生杉木人工林向土层深处生长比较明显。不同林龄活细根比根长和比表面积呈现随年龄增长而降低的趋势,组织密度则呈增大趋势。     

湖南会同县杉木人工林管理碳汇的核算研究

[目的]通过制定森林管理参考水平,计量并核算森林管理活动的合格净碳汇清除量。[方法]采用核证减排标准中农业、林业和其他土地利用项目的自愿碳标准,选取其中改善森林管理的项目方法学标准,并结合不可抗力及湖南会同县的杉木人工林林地资源现状,进行计量和核算湖南会同县杉木人工林的合格碳汇量。该方法学标准包括4个碳库,即地上部分、地下部分、枯死木和木质林产品。[结果]对30年生和23年生杉木人工林进行森林管理活动后,林分碳储量变化量和碳汇量都有明显增加。森林管理参考水平在考虑皆伐的碳排放后的净碳汇量为-82.79 t二氧化碳当量·hm~(-2),30年生和23年生的总碳汇量分别为441.00、715.46 t二氧化碳当量;实际合格总碳汇量分别为606.59、881.06 t二氧化碳当量。[结论]不同的森林管理采伐强度对30年生和23年生林分碳汇量的影响差异显著。本文分别基于湖南会同森林生态实验站第1代杉木人工林建立参考水平和生态站2代杉木人工林制定参考水平核算会同县杉木人工林碳汇量,结果是基于后者参考水平核算的会同县杉木人工林合格的碳汇量比基于前者参考水平核算的多30 t二氧化碳当量·hm~(-2)。     

速生阶段杉木人工林碳素密度、贮量和分布

利用定位观测取得的数据 ,对速生阶段杉木人工林的碳素密度、贮量及其空间分布特征进行了研究。结果表明 :杉木不同器官中碳素密度变化范围在 0 4 5 5 8gC·g- 1 ～ 0 5 0 0 3gC·g- 1 之间 ,各器官碳素密度的排列顺序为 :树皮 >树叶 >树干 >树根 >球果 >树枝 ,多年生枝、叶的碳素密度比其他年龄的枝、叶要高 ;灌木层、草本层的碳素密度分别为 0 4 344gC·g- 1 、0 4 0 0 9gC·g- 1 ,死地被物层碳素密度为 0 4 341gC·g- 1 ,土壤中各层次碳素密度分布不均 ,表土层的碳素密度略低于亚表土层 ;碳贮量在杉木不同器官中的分配 ,基本与各器官的生物量成正比例关系 ,树干生物量占林分生物量的 4 7 7% ,其碳贮量占林分碳素贮量的 4 7 5 % ,枝、叶、皮、根等当中的碳贮量占 5 2 5 % ;在速生阶段杉木林生态系统中 ,碳库的总贮量为 12 7 88tC·hm- 2 ,其中植被层中碳总贮量为 35 883tC·hm- 2 ,土壤层 (包括死地被物层 )的碳总贮量为 91 997tC·hm- 2 ;速生阶段杉木林年净生产力为 7 35 1t·hm- 2 a- 1 ,有机碳年净固定量为 3 4 89tC·hm- 2 a- 1 。     

南岭杉木人工林光合-蒸腾作用特征研究

应用便携式光合作用系统Licor-6400观测了南岭杉木人工林林冠层不同高度叶片光合作用-蒸腾作用日进程.结果表明:(1)处于林冠不同高度(林冠顶部、林冠中部和林冠下部,下同)的杉木叶光合作用速率及其日进程变化特征均存在差异,其日平均光合速率为(4.81±0.23)μmol·m-2s-1;(2)位于林冠不同高度的杉木叶的蒸腾作用速率及其日进程变化亦存在差异,其日平均蒸腾速率为(1.48±0.07)mmol·m-2s-1;(3)不同高度的杉木叶水分利用效率(WUE)差异不显著(P=0.05),叶片日平均WUE为(3.41±0.19)μmol/mmol;林冠内不同高度光合有效辐射在该杉木人工林中并非限制因子.     

亚热带三种林型甲烷通量及其影响因子

利用静态箱-气相色谱法,观测中亚热带三种森林类型(杉木人工林(CL)、青冈-石栎常绿阔叶林(CG)和马尾松-石栎针阔叶混交林(PM))土壤CH4通量,及土壤温度、含水率、土壤有机质(SOC)和全氮含量等相关因子。结果表明:亚热带三种森林类型土壤CH4通量总体变化趋势相似,均表现出一定的月变化规律,冬季高、春夏季逐渐降低。其通量平均值为-1.71μg/(m2·h)(CL),-4.14μg/(m2·h)(CG)和-9.48μg/(m2·h)(PM),均表现为大气CH4的汇。土壤CH4通量与土壤温度(地表、地下5 cm和地下10cm)之间相关性显著(p0.01)。杉木林和马尾松-石栎林土壤CH4通量与土壤5 cm含水率显著相关(p0.05)。土壤CH4通量与青冈-石栎林SOC含量,杉木林、马尾松-石栎林的全氮含量的相关性显著(p0.05)。     

非生长季长白山红松针阔叶混交林CO2通量特征

采用开路式涡度相关系统对长白山红松针阔叶混交林非生长季的CO2通量特征进行连续监测.结果显示:非生长季CO2通量变动范围为-0.3～0.5 mg·m-2s-1;秋末与初春均为显著的释放过程,虽然气温低于生物学最低温度,但在晴朗的午间,森林仍有数小时表现为碳汇的特征;在冬季覆雪状态下,森林存在微弱的相对恒定的CO2释放,在融雪阶段有一释放高峰;土壤温度高于0℃时,净生态系统碳交换量与5 cm深土壤温度呈指数相关变化.观测期间(190 d),长白山红松针阔叶混交林净碳交换量为127 g C·m-2,整体表现为一定强度的碳释放.     

樟树人工林林地CO2释放量的研究

对湖南省株洲市樟树人工林不同坡向(南、北坡)林地CO2释放量进行定位观测.结果表明樟树人工林林地CO2释放量一般是在0.040 6～0.422 9 g*m-2h-1之间,平均值为0.266 9 g*m-2h-1,且呈一定的季节变化;坡向对林地CO2释放量的影响不明显;林地CO2释放量与各层土壤温度、含水量在一定范围内呈线性相关性;林地CO2释放量昼夜变化有一定规律性.根据观测的林地CO2释放量日平均值计算得出,樟树人工林林地释放CO2通量估计范围为13.56～94.42 kg*hm-2d-1,平均为61.78 kg*hm-2d-1.     

中亚热带森林转换对地表CH4氧化的影响

利用静态箱-气相色谱法对中亚热带常绿阔叶天然林与杉木人工林地表CH4氧化速率进行17个月的定位观测研究.结果表明:在观测期间(2009 - 04-2010 - 08),天然林与人工林均表现为大气CH4汇,天然林与杉木人工林地表CH4年均氧化速率分别为32.01和25.31 μg·m -2h-1,天然林地表CH4氧化速率为10.83 ～75.02μg·m -2h-1,人工林地表CH4氧化速率为7.66 ～46.40 μg·m-2h-1;地表CH4氧化速率受土壤温度、含水量及其交互作用的影响,土壤体积含水量显著影响地表CH4氧化速率,而土壤温度对地表CH4氧化速率的影响则因土壤体积含水量和土壤深度而异.     

亚热带杉木人工林生物量及其碳储量分布——以福建将乐县杉木人工林为例

根据7块不同林龄杉木人工林标准地调查的数据,对亚热带杉木人工林生物量和碳储量及其垂直分布进行研究。结果表明:杉木人工林林木和各器官生物量随着林龄的增大而增加,树干所占比重最大且逐渐增大,在林龄28年时,乔木层的生物量最大为167.86 t/hm2。杉木人工林碳储量垂直分布序列为乔木层凋落物层草本层,分别为50.28 t/hm2、4.32 t/hm2、1.50 t/hm2,平均年固碳量分别为2.44 t/hm2·a-1、0.19 t/hm2·a-1、0.14 t/hm2·a-1。杉木人工林总平均生物量、总平均碳储量和总平均年固碳量分别为119.05 t/hm2、56.10 t/hm2、2.77 t/hm2·a-1。因此,乔木层作为森林生态系统中主要的碳库层,对于森林的碳汇功能发挥着重要的作用。     

杉观混交林中杉木和纯林杉木生长特点差异

通过对杉木观光木混交林杉木与纯林杉木生长特性的比较分析,结果表明10a生前混交林杉木与纯林杉木树高生长比较接近.10 a生后直至27 a生混交林杉木树高生长始终大于纯林杉木.混交林中杉木在与观光木的竞争中始终处于优势地位,因此它的胸径、材积生长始终比纯林杉木大.4～11a生时纯林杉木种内竞争比较激烈.     

从生产力资源利用和养分循环综合评价杉松混交组合

杉木和松树混交试验，都是按６６％杉木加３４％松树（湿地松、加勒比松、热带松、火炬松、晚松）混交组合的，只有对照区是杉木纯林。试验林的密度为２５００株／ｈｍ￣２，其中杉木１６５０株１０．６６ｈｍ，松树８５０株／０，３４ｈｍ￣２。均是一年生实生苗于１９８３年春季造林，小区面积全是０．２ｈｍ￣２。１０年生时进行了生产力调查，并计算了生物能积累，辐射能利用，养分利用效率和归还串等。试验结果表明：杉木火炬松混交林生产力最高达到６．５５ｔ／ｈｎｔａ，养分利用效率好，每吨养分可生产生物量７３ｋｇ／ｈｎａ‘·ａ：杉木加勒比松混交林辐射能利用率最大达到３．９７％，生物能积累总计为１７３３６ｋＪＪｍ２·ａ，养分归还率最好达到４．８６％。从生产力、辐射能利用率、养分利用效率和养分归还率等综合比较，得分由大到小的顺序是：杉木晚松混交林）杉木加勒比松混交林杉木湿地松混交林杉木火炬松混交林杉木热带松混交林）杉木林。总之，经营杉松混交林经济效益优于杉木纯林。     

立地管理措施对2代8年生杉木林生长的影响研究

在福建省南平峡阳国有林场选择20地位指数级、29 a生第1代杉木人工林建立固定标准地并调查其生长量,随后采伐,设置5种不同立地管理措施进行试验并营造第2代杉木林,开展杉木人工林连栽后的生产力变化研究.研究结果表明,加倍保留采伐剩余物处理的8 a生2代杉木林生长最好,平均胸径、平均树高、平均立木蓄积生长量分别为13.01 cm、9.20 m、16.23 m3/(hm2.a),而炼山(火烧采伐剩余物)处理的生长最差,其生长量分别为11.68cm、8.61 m、11.61 m3/(hm2.a).炼山处理的8 a生杉木林立木蓄积生长量分别为不炼山(保留采伐剩余物)和加倍保留采伐剩余物处理的90.03%和71.50%,但各处理杉木生长量均无显著差异.8 a生第2代杉木林立木蓄积量与采伐前的第1代的无显著相关,但与第1代的地位指数有极显著的正相关.     

氮素高效基因型杉木无性系的选择研究

为筛选适应退化地生长的杉木无性系 ,通过N素胁迫进行N素高效基因型杉木无性系的选择研究 ,结果表明 :不同杉木无性系的N素利用效率存在差异。随N素胁迫加剧 ,杉木无性系NR活力及光饱和点下降 ,CO2 补偿点增加 ,不同杉木无性系对N素胁迫的反应日趋明显 ,根据不同无性系在胁迫条件下的反应 ,把供试无性系分成 3类 :耐N肥性强、耐N肥性弱及耐N肥性一般无性系 ,其中 16 3号和 30 1号无性系是具有较高N素利用效率的省肥高产无性系 ,在肥力较低的林地上能获得较高的产量     

Soil properties under young Chinese fir-based agroforestry system in mid-subtropical China

In order to decrease the soil nutrient loss in young planted Chinese fir (Cunningharnia lanceolata (Lamb.) Hook.) forestland and to investigate the impact of young Chinese fir plantation intercropped with crops on soil quality, a field experiment was set up in the mid-subtropics of China in 1998. The effects of growing crops in combination with young Chinese fir on soil properties were evaluated by measuring physico-chemical, microbiological and biochemical parameters five years after the beginning of this experiment. Three treatments were selected in the experiment, i.e., Chinese fir plantation intercropped with peanut (Arachis hypogaea L.) -wheat (Triticum aestivum L.) cropping sequence (C-P/W); Chinese fir plantation intercropped with maize (Zea mays L.)-wheat cropping sequence (C-M/W) and only Chinese fir plantation (Control). Soils were sampled at the 0–10 cm depth in 2003. The increases in soil nutrients (especially with respect to soil available nutrients), soil microbial biomass C (SMBC), microbial quotient (MQ), soil basal respiration (SBR), microbe numbers and enzyme activities and slight decrease in metabolic quotient (qCO₂) as well as melioration in soil structure and humus quality were observed in tree-crop combinations compared with sole plantation of Chinese fir, although the differences were not always statistically significant. In addition, the evidence obtained from this study also suggests that Chinese fir-crop combination can promote the growth of young Chinese fir. Therefore, growing crops in combination with young Chinese fir can be considered a good forest management practice, helping to limit the gradual depletion of soil nutrients and, at the same time, to some degree controlling the degradation of planted Chinese fir forestland.     

C and N stocks under three plantation forest ecosystems of Chinese fir, Michelia macclurei and their mixture

Chinese fir (Cunninghamia lanceolata), a type of subtropical fast-growing conifer tree, is widely distributed in South China. Its plantation area covers more than 7 × 10⁶ hm², accounting for 24% of the total area of plantation forests in the country. In recent decades, the system of successive plantation of Chinese fir has been widely used in southern China due to anticipated high economic return. However, recent studies have documented that the practice of this system has led to dramatic decreases in soil fertility and forest environment as well as in productivity. Some forest ecologists and managers recognize the ecological role performed by broadleaf trees growing in mixtures with conifers, and a great deal of studies on mixture effects have been conducted, particularly on mixture species of temperate and boreal forests, but these research results were not completely consistent. Possibilities include dependence of the mixture effects in large part to specific site conditions, the interactions among species in mixtures and biological characteristics of species. Although some researchers also studied the effects of mixtures of Chinese fir and broadleaf tree species on soil fertility, forest environment and tree growth status, little information is available about the effects of Chinese fir and its mixtures with broadleaves on carbon and nitrogen stocks. The experimental site is situated at the Huitong Experimental Station of Forest Ecology, Chinese Academy of Sciences, Hunan Province (26°40′–27°09′ N, 109°26′–110°08′ E). It is located at the transition zone from the Yunnan-Guizhou Plateau to the low mountains and hills of the southern bank of the Yangtze River at an altitude of 300–1,100 m above mean sea level. At the same time, the site is also a member of the Chinese Ecosystem Research Network (CERN), sponsored by the Chinese Academy of Sciences (CAS). This region has a humid mid-subtropical monsoon climate with a mean annual precipitation of 1,200–1,400 mm, most of the rain falling between April and August, and a mean temperature of 16.5°C with a mean minimum of 4.9°C in January and a mean maximum of 26.6°C in July. The experimental field has red-yellow soil. After a clear-cutting of the first generation Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) plantation forest in 1982, three different plantation forest ecosystems, viz. mixture of Michelia macclurei and Chinese fir (MCM), pure Michelia macclurei stand (PMS) and pure Chinese fir stand (PCS), were established in the spring of 1983. A comparative study on C and N stocks under these three plantation forest ecosystems was conducted in 2004. Results showed that carbon stocks were greater under the mixtures than under the pure Chinese fir forest and the pure broad-leaved forest, and the broadleaves and the mixtures showed higher values in nitrogen stocks compared with the pure Chinese fir forest. The spatial distribution of carbon and nitrogen stocks was basically consistent, the value being greater in soil layer, followed by tree layer, roots, understory and litter layer. The carbon and nitrogen stocks in soil layer were both highly correlated with the biomass in understory and litter layer, indicating that understory and forest litterfall exerted a profound effect on soil carbon and nitrogen stocks under plantation ecosystems. However, correlations among soil carbon, nitrogen stocks and below ground biomass of stand have not been observed in this study. Translated from Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(12): 3,146–3,154 [译自: 生态学报]     

湖南会同第2代杉木人工林乔木层生物量的分布格局

根据湖南会同生态站14年的定位实测数据,对第2代杉木人工林乔木层的生物量分配进行了研究。结果表明:第2代14年生杉木人工林乔木层的生物量为127.55t/hm2,干和根的增幅大体持平。生态系统生物量的分配比率大小顺序为:干>枝>根>叶>皮。第1、2代14年生杉木人工林乔木层生物量的差异明显,第2代杉木林的树干生物量仅占林分总生物量的61.8%,比第1代杉木人工林下降了17.46%,杉木连栽会使林木的经济系数下降。     

皆伐炼山对华西雨屏区杉木人工林碳库的影响

人工林生态系统的C储量是陆地生态系统碳库之一,皆伐炼山所造成的环境负效应值得深思.本文以华西雨屏区28 a生杉木人工林为研究对象,旨在阐明皆伐和炼山对杉木人工林生态系统C库的影响.结果如下：（1）皆伐所造成的干材C转移量为85.9（±7.6）t·hm-2、（2）炼山所造成的采伐剩余物、林下层植物和凋落物C量损失分别为8.8（±0.3）t·hm-2、0.19（±0.02）t·hm-2和2.80（±0.08）t·hm-2、（3）炼山能显著降低0 ～60 cm层的土壤有机碳含量,其C损失量为39.5（±1.0）t·hm-2.炼山造成的采伐剩余物、林下层植物、凋落物和土壤有机质燃烧所释放CO2量为188.1 t·hm-2.在全球气候变化情景下,人工林皆伐炼山所造成的环境负效应不容忽视.     

闽东高海拔山地地形因子对杉木人工林生长的影响

应用地形5个因子在2个水平下的正交试验设计方法,系统分析了闽东高海拔山地14年生杉木人工林生长的变化规律,结果表明:影响杉木人工林胸径、树高的各地形因子的重要程度依次为:坡形>坡位>坡向>海拔>坡度,影响杉木人工林冠幅的各地形因子的重要程度依次为:坡形>坡位>坡向>坡度>海拔,影响杉木人工林枝下高的各地形因子的重要程度依次为:坡形>坡位>海拔>坡向>坡度。坡形对杉木人工林胸径、树高和枝下高影响显著,坡位对杉木人工林树高影响显著。影响杉木人工林生长的最重要地形因子是坡形,其次是坡位,坡向、海拔和坡度(在45°以内)对杉木人工林生长影响不显著。     

论杉木人工林的回归——从杉木林地力衰退的因果谈杉木林的可持续经营

追溯杉木从常绿阔叶林的伴生树种被选择为人工造林树种的历史.剖析从古老的杉木混农林制度演变为现行的“大面积连片纯林、大面积炼山整地、大面积杉木连栽”的历史背景和严重的生态后果.引起对现行的杉木经营体制的重新思考,认为应让杉木从纯林回归到阔叶林中去,应按生态系统原理组织杉木的栽培制度来经营杉木林,以实现杉木的可持续经营,这是21世纪的发展方向.提出实现可持续经营的途径7条建议.