4种寒温带兴安落叶松林土壤CO_2,CH_4和N_2O排放通量特征

利用静态箱-气相色谱法,研究大兴安岭4种典型落叶松林(藓类-兴安落叶松林、杜香-兴安落叶松林、草类-兴安落叶松林和杜鹃-兴安落叶松林)在生长季主要温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放通量特征及与土壤理化性质的关系。结果表明:4种落叶松林均为CO_2的排放源,平均排放通量分别为45.88(藓类-兴安落叶松林)、38.68(杜香-兴安落叶松林)、54.54(草类-兴安落叶松林)和62.98(杜鹃-兴安落叶松林) mg·m~(-2)h~(-1)。其中杜鹃-兴安落叶松林排放通量最高,4种林型土壤CO_2排放通量均与土壤温度呈显著正相关。CH_4平均排放通量依次为0.089(藓类-兴安落叶松林)、-0.037(杜香-兴安落叶松林)、0.004(草类-兴安落叶松林)和-0.03(杜鹃-兴安落叶松林)mg·m~(-2)h~(-1),藓类-兴安落叶松林和草类-兴安落叶松林为CH_4的源,另2种林型表现为CH_4的汇。其中藓类-兴安落叶松林贡献了该地区95%以上的CH_4排放量。草类-兴安落叶松林和杜鹃-兴安落叶松林与土壤温度存在显著相关性。藓类-兴安落叶松林和杜香-兴安落叶松林与土壤有机碳呈显著负相关。4种林型中仅杜鹃-兴安落叶松林土壤CH_4排放通量与5 cm深土壤含水量存在显著相关性。N_2O平均排放通量依次为0.007 3(藓类-兴安落叶松林)、0.012(杜香-兴安落叶松林)、0.009 3(草类-兴安落叶松林)和-0.0003(杜鹃-兴安落叶松林)mg·m~(-2)h~(-1),表现为N_2O的源(杜鹃除外)。不同月份N_2O排放通量研究结果显示,该地区4种林型N_2O的排放主要集中在夏末和秋季。影响N_2O排放通量的环境因子因林型而异,其中草类-兴安落叶松林与10 cm土壤温度呈显著正相关,与全氮、碱解氮和有机碳呈显著负相关;杜鹃-兴安落叶松林与土壤温度和土壤含水量均呈显著正相关性;藓类-兴安落叶松林和杜香-兴安落叶松林分别与土壤全氮和有机碳存在显著相关性,与土壤温度、含水量、pH值无显著相关性。     

洞庭湖区主要森林类型土壤持水性能研究

采用野外定位观测与室内实验相结合的方法,对洞庭湖区具有代表性的森林土壤持水性能进行研究。结果表明:(1)土壤容重随着土壤深度的增加而增大,土壤表层容重变化幅度大于土壤深层。不同林地土壤容重变化范围为1.03~1.53 g·cm~(-3),平均值大小表现为杉木林(1.18 g·cm~(-3))杨树林(1.36 g·cm~(-3))。(2)林地土壤孔隙度和非毛管孔隙度随着土壤深度增加而减小,土壤孔隙度平均值大小为杨树林(33.15%)杉木林(38.53%)。(3)土壤有效蓄水量平均值大小为杨树林(2 206.50 t·hm~(-2))杉木林(2 235.91 t·hm~(-2))。相对于杨树林而言,杉木林的土壤蓄水能力较强。(4)土壤的持水性能和土壤物理性质指标之间的相关性分析表明,林地土壤的最大蓄水量和有效蓄水量主要取决于土壤的孔隙状况。     

抚仙湖径流区4种典型森林土壤水源涵养功能研究

以滇中抚仙湖径流区4种典型森林(云南松林、混交林、桤木林、慈竹林)为对象,初步探究林地土壤容重和孔隙度等物理性质以及土壤水源涵养功能。结果表明:0-80cm土层内,桤木林、混交林和慈竹林平均土壤容重变幅为1.46-1.50g/cm~3,显著低于云南松林(1.60g/cm~3)。毛管孔隙度大小顺序为混交林桤木林云南松林慈竹林。而土壤毛管孔隙度占总孔隙度的比例大小顺序为:云南松林混交林桤木林慈竹林。慈竹林非毛管孔隙度及其占总孔隙度的比例最高,其次为桤木林和混交林,云南松林最低。慈竹林0-80cm土层土壤非毛管孔隙度是云南松林的2.1倍,而土壤非毛管孔隙度占总孔隙度的比例是云南松林的1.8倍。4种森林80cm土层内土壤最大持水量变幅为3 103-3 540t/hm~2,其大小顺序为慈竹林混交林桤木林云南松林。慈竹林土壤有效蓄水量为1 254t/hm~2,是其他3种森林的1.4-2.1倍。4种森林80cm土层内土壤有效水储量在2 286-2 586t/hm~2之间。总体上,4种森林土壤均具有较强的水源涵养效益,云南松林稍差。     

大兴安岭兴安落叶松原始林倒木养分含量研究

在大兴安岭兴安落叶松原始林内选择杜香-兴安落叶松林、草类-兴安落叶松林和杜鹃-兴安落叶松林3个典型林型,按照不同树种对倒木的养分含量进行了测定。依据现有的资料,结合研究对象实际,制定了大兴安岭兴安落叶松原始林落叶松和白桦倒木的腐朽等级划分标准。结果表明:不同林型内不同树种倒木有机C、全K、全Na,以及Ca和Mg的含量随着倒木的不断分解均没有明显的变化规律;全N含量均有增加的趋势;全P均保持相对稳定。对3个林型内兴安落叶松倒木的各养分含量之间进行对比,有机C、全K、全P百分含量均为杜鹃-兴安落叶松林﹥草类-兴安落叶松林﹥杜香-兴安落叶松林;全N、全Na和Ca百分含量均为杜鹃-兴安落叶松林﹥杜香-兴安落叶松林﹥草类-兴安落叶松林;Mg百分含量为草类-兴安落叶松林﹥杜鹃-兴安落叶松﹥杜香-兴安落叶松。     

大兴安岭天然兴安落叶松白桦林碳层划分的研究

以大兴安岭地区天然兴安落叶松白桦林为研究对象,对不同林型、林龄及密度的天然兴安落叶松白桦林碳储量进行了比较研究。结果表明:混交林碳储量高于纯林,其排列顺序为白桦落叶松林(158.14 t/hm~2)落叶松白桦林(137.62 t/hm~2)白桦林(132.23 t/hm~2)兴安落叶松林(110.62 t/hm~2);天然兴安落叶松白桦林碳储量随着林龄的增长而增加,30~34年、35~39年和40~45年林分碳储量依次为136.01、145.04和161.61 t/hm~2;天然兴安落叶松白桦林碳储量随着林分密度的增加呈递减趋势,其碳储量从大到小的顺序是2 000~2 499株/hm~2(179.42 t/hm~2)、2 500~2 999株/hm~2(135.95 t/hm~2)、3 000~3 499株/hm~2(133.09 t/hm~2)、≥3 500株/hm~2(131.16 t/hm~2)。基于组内方差分析所得结果差异均不显著,因此林龄介于30~45年之间、平均林分密度1 450~3 850株/hm~2的大兴安岭地区天然兴安落叶松白桦林在进行碳汇计量时可以划分为同一碳层进行测定。     

寒温带兴安落叶松林土壤细菌微生物量和群落组成研究

为了研究不同林型兴安落叶松林土壤细菌微生物量和土壤细菌群落结构特征,探讨微生物量和群落组成变化的分布规律及影响因子,选择了4个典型兴安落叶松林:藓类兴安落叶松林、杜香兴安落叶松林、草类兴安落叶松林和杜鹃兴安落叶松林,采用磷脂脂肪酸(PLFAs)和高通量测序的方法,分析了4个林型土壤细菌的微生物量和群落组成。结果表明:PLFA法检测出4个林型中C12~C20 8种类型共44种不完全分布的PLFAs生物标记,4个林型中的兴安落叶松林细菌生物量最高,草类兴安落叶松林最低;高通量共检测出19门35纲55目87科92属细菌,其中变形菌纲Alphaproteobacteria、γ-变形菌纲Gammaproteobacteria、酸杆菌纲Acidobacteria、β变形菌纲Betaproteobacteria、放线菌纲Actinobacteria丰度较高。通过冗余分析分析发现,有效磷对土壤细菌生物量的影响较大,土壤pH值、土壤含水率和土壤养分对土壤细菌的群落组成影响比较明显。本研究表明寒温带兴安落叶松林中不同土壤环境的土壤细菌微生物量和群落组成存在差异,且与土壤环境因子之间具有相关性。     

兴安落叶松落叶量和幼苗发生动态的研究

采用野外试验的方法,研究了兴安落叶松原始老龄林下兴安落叶松的更新条件。在所研究的四种林型的兴安落叶松原始老龄林之间,更新差别表现在下种、发芽和存活三方面。种子年时,老龄林下种量每平方米达到300-1000粒,各林型落种量从大到小的顺序为:赤杨落叶松林→丛桦落叶松林→草类落叶松林→杜香落叶松林。一年中的幼苗发生过程可分为四个时期,种子萌发主要在6月,幼苗死亡主要在7月,而8月份幼苗种群变化较小。从有利于落叶松种子萌发和幼苗存活的方面来说,各林型的顺序是:丛桦落叶松林>杜香落叶松林>赤杨落叶松林>草类落叶松林。这个顺序主要取决于土壤表层的湿度,即土壤湿度越大,发芽数和存活数越多。     

大兴安岭3种主要林型兴安落叶松土壤种子库与天然更新

以内蒙古大兴安岭北部兴安落叶松天然林的3种主要林型杜香-兴安落叶松林、杜鹃-兴安落叶松林、草类-兴安落叶松林为研究对象,利用样地调查数据,研究其土壤种子库与天然更新的相关性。采用SPSS及Winkelmass软件进行单因素方差、相关性及空间分布格局分析。结果显示:土壤种子在不同林型间存在显著差异,并且不同土层当中各林型组的种子密度均呈现明显的垂直分布。从土壤种子库与幼苗天然更新株数的相关系数来看,幼苗天然更新与土壤种子库有活力种子及枯落物层种子的相关性极好、与土层0～5 cm的种子存在显著正相关,而与土层5～10 cm种子相关性不显著。3种主要林型平均角尺度分别是:杜香-兴安落叶松林w=0.595、杜鹃-兴安落叶松林w=0.576、草类-兴安落叶松林w=0.596,平均角尺度均大于0.517,更新幼苗分布格局均呈现聚集分布。幼苗天然更新与土壤种子库有一定的关联性,种源条件是制约兴安落叶松天然更新的主要因素之一。     

林型差异对土壤理化性状及其持水能力的影响

为了探明林型差异对土壤理化特征及其持水能力的影响,采集老虎岭水源涵养林区域4种最典型的林型(马尾松林、马尾松-红锥林、马尾松-红锥-椆木林、红锥-大叶栎林)土壤进行理化特征及其持水能力测定分析。结果表明:土壤毛管孔隙度、持水能力和化学性质在4种林型中存在明显的差异,其中马尾松-红锥林土壤容重最小,总孔隙度和毛管孔隙度最大,最大持水量、毛管持水量、有机质、速效氮和速效磷最多;马尾松-红锥-椆木林非毛管孔隙度最大,全氮、全磷、速效钾和代换性镁最多;红锥-大叶栎林全钾最多;马尾松林土壤容重、非毛管持水量和代换性钙最大,总孔隙度、毛管孔隙度、自然含水率、最大持水量、毛管持水量、全量和速效养分均最低。总体表现,混交林型的土壤理化特征及持蓄能力均优于马尾松纯林,尤以马尾松-红锥林型为最佳。     

兴安落叶松林3个类型生物及土壤碳储量比较研究

运用森林生态学典型样地法设立标准地并获取野外数据,采用重铬酸钾—硫酸氧化湿烧法测定了生物、土壤中的碳。通过对兴安落叶松林3个类型生物及土壤碳储量的比较研究表明:兴安落叶松不同器官中碳素密度变化范围为0.4946~0.5352g/g;杜香落叶松林、草类落叶松林、杜鹃落叶松林生态系统总的碳储量分别为173.21t/hm2、207.81t/hm2、118.95t/hm2,其中生物碳储量分别为53.41t/hm2、86.23t/hm2、33.76t/hm2,土壤碳储量分别为119.80t/hm2、121.58t/hm2、85.19t/hm2;兴安落叶松林有机碳年净固定量为3.51t/(hm2.a)。     

兴安落叶松原始林生态系统碳密度与碳储量研究

选择大兴安岭杜香-兴安落叶松林、杜鹃-兴安落叶松林、柴桦-兴安落叶松林、草类-兴安落叶松林和藓类-兴安落叶松林5种原始林的林木、下木植被、枯落物、木质残体4种碳库层、林木各器官采用野外实地取样与室内实验分析相结合的方法分别进行碳密度和碳储量的研究。结果表明:1)林木器官碳密度大小序列为树干>树根>树皮>树枝>树叶,分别占林木总碳密度的54.89%,21.98%,10.76%,9.65%和2.72%。2)5种林分类型碳密度大小依次为草类-兴安落叶松林型(83.992 4 t/hm2)>杜鹃-兴安落叶松林型(54.788 8t/hm2)>藓类-兴安落叶松林型(50.612 1 t/hm2)>杜香-兴安落叶松林型(49.396 4 t/hm2)>柴桦-兴安落叶松林型(48.587 8 t/hm2),得出兴安落叶松原始林生态系统平均碳密度为57.475 5 t/hm2。3)研究区内兴安落叶松原始林生态系统总碳储量为2.840 3TgC,各碳库层的空间分布序列为林木层(2.054 3 TgC)>枯落物层(0.349 5 TgC)>下木植被层(0.231 6 TgC)>木质残体层(0.204 9 TgC),分别占生态系统总碳储量的72.33%,12.31%,8.15%和7.21%。     

辽东山区不同林龄落叶松人工林土壤理化特征

以辽东山区落叶松人工林为研究对象,研究不同林龄的林分土壤理化特征,为辽东山区落叶松人工林的维护地力提供科学数据。结果表明:不同林龄落叶松人工林土壤容重大小顺序为6a林龄(1.38g·cm~(-3))15a林龄(1.29g·cm~(-3))24a林龄(1.17g·cm~(-3))37a林龄(1.14g·cm~(-3)),随林龄增加土壤容重呈减少趋势且差异显著,而同一剖面土壤容重随土层深度增加呈增大趋势;土壤总孔隙度和毛管孔隙度随土壤深度增加呈减少趋势,随着林龄的增加先下降后上升;不同林龄土壤有机质和全氮平均值大小顺序为37a林龄(39.29g·kg~(-1)、2.53g·kg~(-1))24a林龄(37.51g·kg~(-1)、2.46g·kg~(-1))15a林龄(30.47g·kg~(-1)、1.95g·kg~(-1))6a林龄(21.37g·kg~(-1)、0.89g·kg~(-1)),随林龄增加呈增大趋势且差异显著;不同林龄土壤全磷和全钾含量差异显著,变化呈不规律性。     

兴安落叶松天然林不同林型土壤养分分布特征研究

以内蒙古大兴安岭兴安落叶松天然林不同林型土壤为研究对象,通过对土壤A层、B层的养分含量(有机质、氮、磷、钾)的测定,研究了兴安落叶松天然林不同林型、不同龄组的土壤肥力及垂直分布特征。结果表明:兴安落叶松林各林型土壤养分含量分布特征为土壤有机质含量全钾含量全氮含量全磷含量。有机质含量、全氮含量分布特征为藓类—落叶松林草类—落叶松林杜香—落叶松林;全磷、全钾含量分布特征为杜香—兴安落叶松林草类—兴安落叶松林藓类—兴安落叶松林。大多数林分的土壤有机质、氮、磷、钾的垂直分布规律为:土壤A层土壤B层。土壤有机质的变化规律与土壤全氮的变化规律具有高度的正相关性。     

冀北山地华北落叶松、桦木林土壤水分物理性质研究

华北落叶松和桦木是冀北山区最主要的造林树种。为探讨二者的纯林或混交林对土壤水分物理性质的影响,以冀北山地华北落叶松林、落叶松白桦混交林、桦木林、黑桦林为研究对象,对其土壤水分物理性质进行比较,结果表明:土层越深,土壤容重越大,由大到小依次为华北落叶松林(1.14g/cm~3)、黑桦林(1.03g/cm~3)、落叶松白桦混交林(1.01g/cm~3)、桦木林(0.98g/cm~3),土壤总孔隙度由大到小排序为落叶松白桦混交林(53.04%)、华北落叶松林(51.84%)、桦木林(51.40%)、黑桦林(51.14%);土壤最大持水量由大到小排序为落叶松白桦混交林(55.53%)、桦木林(52.81%)、黑桦林(51.33%)、华北落叶松林(48.22%);土壤稳渗速率由大到小排序为落叶松白桦混交林、桦木林、黑桦林、华北落叶松林。营造华北落叶松和桦木混交林有利于土壤涵养水源和保持水土。     

龙山林场森林碳储量及碳密度研究

通过对龙山林场人工林及天然林的碳储量及碳密度进行计量研究,结果表明10种林分类型固定二氧化碳总量为113.08万t,其中红松林为57 085.86t,落叶松林为94 395.86t、樟子松林为77 493.36t、云杉林为540.8t、柞树林为838 309.87t、白桦林为3 306.04t、山杨林为1 890.56t、椴树林为2 102.03t、软阔混交林为3 655.93t、硬阔混交林为52 011.58t;天然林碳密度平均为179.26t CO_2-e·hm~(-2),人工林碳密度平均为88.03tCO_2-e·hm~(-2),天然林碳密度比人工林高,是人工林的103.64%。     

宁夏六盘山南侧森林枯落物及土壤的水文生态功能研究

森林枯落物和土壤具有重要生态水文功能,对六盘山香水河小流域的辽东栎-少脉椴、华北落叶松林的研究表明:辽东栎-少脉椴林枯落物未分解层、半分解层的最大持水量分别为5.42、11.28 t·hm-2;华北落叶松林的对应值分别为5.72、24.51 t·hm-2.两种林分枯落物的有效拦蓄量分别为0.56和1.63 mm,即华北落叶松林枯落物的持水能力好于辽东栎-少脉椴林.但辽东栎-少脉椴林1 m土层的非毛管持水深和毛管持水深(108.15、441.02 mm)远大于华北落叶松林(65.80、420.00 mm),且前者生长季1 m土层有效持水能力(267.77 ～327.42 mm)大于后者(133.55 ～227.23 mm).从林地综合持水能力来看,辽东栎-少脉椴林的水文生态功能优于华北落叶松林.此外发现,虽然是两个不同的林分,但其1 m土层的有效持水能力的非毛管比例都是36.6%,毛管比例都是63.4%,表明在采用土壤有效持水能力、毛管贮水深、非毛管贮水深这3个指标中的任何一个评价较厚土层的总持水能力时,都将有很好的一致性.     

塞罕坝主要森林类型林下植被多样性研究

以塞罕坝地区主要森林类型为研究对象,运用α多样性指数和β多样性指数对其林下灌木层和草本层生物多样性进行研究。结果表明,各林分类型草本层丰富度指数均大于灌木层丰富度指数。在多样性方面,灌木层的Simpson指数和Shannon-Wiener多样性指数最大的林分分别为樟子松林、山杨林,最小的是华北落叶松;草本层Simpson指数和Shannon-Wiener多样性指数最大的林分分别为华北落叶松林、白桦林,最小的为山杨林。在均匀度上,灌木层Jsw和Jsi均匀度指数最大的林分均为樟子松,华北落叶松林最小。草本层均匀度指数Jsw最大为樟子松林,Jsi最大的为华北落叶松林,白桦和山杨都相对较小。对β多样性的研究则表明各林分类型之间灌木层和草本层的相异系数都较大,不同林分之间共有种较少。     

岷江杂谷脑河9种典型植被群落的水源涵养能力与价值评估

凋落物和土壤非毛管孔隙持水能力是计算植被群落水源涵养功能的重要组分。本文以理县杂谷脑河流域熊耳村的岷江柏人工林、刺槐人工林、油松人工林、黄栌次生林、杨柳阔叶林、云冷杉林、高山栎林、蔷薇灌草丛和沙棘灌丛为研究对象,分析了上述9种植被群落枯落物和土壤0~40 cm的非毛管孔隙持水量。结果表明,单位面积的枯落物现存量最大的是云冷杉林(34.53 t·hm~(-2)),最小的是岷江柏人工幼龄林(1.37 t·hm~(-2)),9种植被群落枯落物总持水量约27 099 t;单位面积的土壤非毛管孔隙持水总量最大的是高山栎林(905.3 t·hm~(-2)),而持水量最小的是蔷薇灌草丛(227.9 t·hm~(-2)),9种植被群落土壤非毛管孔隙持水总量约为331 751 t;熊耳村686.8 hm~2植被群落枯落物和土壤非毛管持水总量约358 850 t,水源涵养价值约219.3万元。     

辽东半岛主要人工林土壤物理性质及其持水特性分析

以辽东半岛地区的红松、落叶松、红松针阔混交林和灌草4种主要林地为研究对象,利用方差分析、Pearson相关性等方法进行计算与分析。结果显示：（1）土层深度与土壤容重呈正相关,与总孔隙度、毛管孔隙度呈负相关;容重、总孔隙度和毛管孔隙度范围分别在0.50～1.30 g/cm3、40%～88%、30%～80%。（2）林分土壤最大持水量、毛管持水量和田间持水量,随着土层深度增加逐渐降低,波动幅度先逐渐降低最后有所增加。不同林分持水能力不同,有林地>灌草地;落叶松林>红松林和红松针阔混交林>灌草地。（3）林分土壤最大持水量、毛管持水量、田间持水量,与土壤厚度和土壤容重呈极显著负相关,与毛管孔隙度和总孔隙度呈极显著正相关,与非毛管孔隙度差异性不显著。林分主要土壤物理性及其持水性受到林分类型和土壤深度的影响,表现出浅层和中层土壤保水持水能力强;落叶松林土壤结构质地更优,保水持水性更强。     

桂西南蚬木林凋落物和表土理化性状分析

为保护蚬木(Excentrodendron hsienmu)群落,了解其生长环境特征,调查广西6个以蚬木为优势物种的林区,分析其凋落物和表土的理化性状。结果表明:凋落物生物量、最大持水率、最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量平均分别为12.56 t/hm~2、176.87%、21.78 t/hm~2、16.35 t/hm~2、13.08 t/hm~2,且不同地区间差异显著(P0.05),凋落物持水动态规律为持水量和持水率与浸泡时间呈对数关系、吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系;凋落物有机碳、全氮、全磷、全钾平均值分别为408.84、14.92、0.63、1.06 g/kg,在不同地区间除有机碳其余指标差异显著(P0.05);0~10 cm表层土壤平均容重为0.81 g/cm~3,非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度、非毛管持水量、毛管持水量、最大持水量平均值分别为7.49%、50.02%、57.51%、82.37 t/hm~2、500.23 t/hm~2、575.11 t/hm~2,且不同地区间差异显著(P0.05),土壤持水量的变化规律与相应的孔隙度一致;土壤pH值为7.42,呈弱碱性,土壤有机质、全氮、全磷平均值分别为145.25、7.03、1.14 g/kg,等级为1级;而全钾平均值为5.85 g/kg,等级为5级。不同地区间土壤养分指标差异显著(P0.05)。综合看来,蚬木林具有涵养水源、改良土壤等生态功能。