森林生态系统养分循环及其动态模拟研究

养分循环是研究森林生态系统的一个重要部分。国内外学者对森林生态系统的研究有很长的历史,建立了养分的分室模型,经历了森林生态系统养分循环研究从一个静态向动态转变的过程。随着计算机技术的发展,养分循环进入动态模拟阶段,推进了对森林生态系统养分循环的研究。本文综述森林生态系统养分循环的发展概况、养分循环过程及其动态模拟过程,为整体了解森林生态系统养分循环提供帮助。     

杉木人工林地力和养分循环研究进展

概述了近十年来我国杉木人工林有关地力和生产力下降问题的报导;杉木人工林生态系统中营养元素的积累、分配和循环,以及林下植被对地力的影响,从人工林生态系统功能和栽培措施等角度讨论了杉木人工林地力衰退的原因及克服的途径。     

森林生态系统养分循环研究进展

养分循环是森林生态系统研究的重要方向之一,人们在系统物流循环、能流平衡、水流循环和生理生态过程研究的基础上,对其进行了广泛而深入的研究。计算机技术和系统分析分室研究法的引入,使森林生态系统养分循环研究从静态转向动态模拟,极大地推动了森林养分循环的研究进程。本文从生态学、生理学及生理生态学角度,综述国内外森林养分循环研究的方法、成果及发展趋势。     

岩石边坡基质-植被系统的养分循环

基质-植被系统是岩石边坡植被护坡工程的主要功能构件,其养分循环状况决定了系统的稳定发展.该文以狗芽根为建植植物,利用模拟边坡的观测试验,对岩石边坡基质 植被系统的养分循环过程进行了研究.结果显示:基质中养分贮量平均占整个系统的98％以上,是系统营养元素的主要贮藏库,各种营养元素总贮量的顺序为KNPCaMg,生物亚系统营养元素总贮量的顺序为KNCaMgP;坡面植被建植2年左右,植被死体的生物量积累可达动态平衡,是系统养分循环得以实现的基础;系统养分元素的生物循环遵循KNCaMgP的顺序,坡面植被对基质养分的吸收以N、Ca、Mg的利用率较高,且各养分元素的年归还量均大于年存留量,坡面植被具有养分高速循环利用特征;由于基质良好的稳定特性及植被层的覆盖作用,系统的养分年输入量大于年输出量（径流输出）,说明其处于良好的养分积累状态,基质（不包括枯落物及死根）的养分年输入量（K除外）也大于年输出量,K元素虽然处于亏损状态,但年亏损额不大,要维持坡面植被的稳定持续发展,不需要外源补给,表明经人工合理配置后,养分不是工程后期管理的主要因子.      

外来入侵植物与地下生态系统相互影响的研究进展

生物入侵已成为世界性的生态、经济问题,是人类当前面临的巨大挑战.作为入侵生物中一个重要组分的外来入侵植物,其入侵不仅改变了入侵地地上植物群落的多样性,而且对入侵地的地下生态系统也产生了深刻影响.国内外的生态学家对于外来植物的入侵虽已提出多个机制假说,但真正机理还未明确.近年来兴起的外来入侵植物与入侵地土壤生态过程相互影响的研究为外来植物入侵机理的揭示提供了新思路.从两个方面综述了近年来对外来入侵植物与入侵地地下生态系统相互作用的研究结果:(1)入侵植物与入侵地土壤微生物的相互影响:外来入侵植物可通过破坏土著植物与土壤微生物问的共生关系、分泌化感物质影响入侵地微生物群落结构和功能、逃避原产地土传天敌、改变入侵地的微生物群落结构进而间接改变土壤养分循环等途径实现入侵;(2)入侵植物与入侵地土壤养分的相互影响:主要是入侵植物与入侵地土壤氮、磷、钾等几种大量元素及其他元素之间的相互作用.在综述国内外研究的基础上,探讨了外来入侵植物入侵机理研究中存在的问题及未来的研究方向,以期为外来植物入侵的预防、控制与生境恢复提供依据.     

森林生态系统粗木质残体研究进展

粗木质残体（coarse woody debris,CWD）是森林生态系统中重要的结构性和功能性组成要素,是联系森林生态系统养分循环、碳库储存、群落更新以及为其他有机体提供生境等主要功能的载体和纽带,对森林生态系统的能量流动及物质循环以及在维护森林生态系统的完整性和稳定性方面具有重要作用,科学有效地对其进行定量化研究,对了解粗木质残体在生物地球化学循环过程中和全球碳循环与碳平衡中的地位与作用具有重要意义。从4个方面阐述森林生态系统粗木质残体的研究进展:①粗木质残体的来源及分类;②粗木质残体的研究内容;③粗木质残体的研究方法;④粗木质残体的生态功能。最后提出了提高粗木质残体定量化研究以及结构与功能研究的4种路径选择:①改进研究方法,提高粗木质残体基础数据的定量化研究,加强本底数据的积累,并构建丰富翔实的粗木质残体数据库;②重视粗木质残体结构与功能的研究,强化人类活动对粗木质残体的影响及其对森林生态系统结构和功能影响的研究;③发展粗木质残体生态功能定量化与模型化研究,定量研究粗木质残体的分解速率及其在生物地球化学循环和全球碳循环与碳平衡中的作用;④研究粗木质残体的动态特征与森林演替的交互关系,优化粗木质残体可持续经营管理方式及管理策略。参64     

黄土高原天然次生林木质残体的基础特征

以黄土高原黄龙山林区典型的天然次生林为研究对象,研究油松针阔混交林木质残体的基础特征.结果表明:研究区木质残体的总储量为10.73 t·hm-2,其中粗木质残体的储量为10.31 t·hm-2,占总储量的96.09%;细木质残体的储量为0.42 t·hm-2,占总储量的3.91%;在粗木质残体中,倒木占了绝大部分,其次为枯立木,大枝和树桩贮量很少.采用指数模型来模拟研究区主要树种木质残体的分解密度,曲线拟合度很高.拟合结果表明木质残体密度随着腐烂等级的增加而呈下降趋势;木质残体的径级主要集中在20~30 cm与30~40 cm 2个径级,二者在株数与储量分布中占绝对优势.存在状态主要为中级腐烂状态,干扰与竞争是木质残体产生的主要因素.研究区天然次生油松针阔混交林木质残体的基础特征反映了该林区森林群落演替后期木质残体的结构特征.     

小兴安岭白桦林降水转化过程元素特征分析

为了探究小兴安岭白桦林生态系统在降水转化过程中养分循环及养分平衡的变化特征,采用生态系统野外长期定位观测和采样的方法,并利用ICP发射光谱分析仪对小兴安岭白桦林穿透雨、树干径流以及林外雨中的K、Ca、Si、Mg和Mn共5种养分元素进行了测定,结合白桦林对大气降雨的截留再分配比例,计算了白桦林内各元素的输入量,结果表明:1)大气降雨中各养分元素年均质量浓度Ca为最高(10.807 mg/L),Mn最低(0.069 mg/L),其排序为Ca＞K＞Si＞Mg＞Mn;大气降雨中养分输入量排序与养分年均质量浓度有相同排序规律;2)穿透雨与树干径流中的各元素年均质量浓度规律一致,均为Ca＞K＞Mg＞Si＞Mn;与大气降雨相比,穿透雨和树干径流中养分元素的年均浓度均有不同幅度的增长;3)大气降雨中除Ca元素外,其他元素的变异系数均大于1,其中K的变异系数最大(1.514),Ca的变异系数最小(0.827);白桦林穿透雨、树干径流中Mg元素变异系数均为最大,分别为0.989和0.827,最小变异系数分别为Si(0.46)和Mn(0.459);与大气降雨相比,穿透雨和树干径流中各养分元素的变异系数均小于降雨中该元素的变异系数;4)白桦林各元素年净输入量为K＞Mg＞Si＞Mn＞Ca,且Ca元素的年净输入量为负值。      

细根异速分解的3个可能影响途径

植物根系分解是驱动陆地生态系统碳和养分循环的关键过程之一。直径小于2 mm的根是一个复杂的异质性细根系统。位于细根系统末端的低级根(如1~3级根)或直径较小的细根(如直径小于0.5 mm的细根),执行水分和养分吸收功能,其周转迅速(0.5~2.5次/a),是植物根系向土壤输入碳和养分的主要途径。近年来对细根分解的研究表明,在细根系统中,低级根的分解速率显著慢于高级根(如3级以上的根)或直径较大的细根(如直径大于0.5 mm的细根),执行输导和储藏功能。本文综述了影响细根异速分解的3个可能途径:菌根、碳质量和氮含量,旨在增强研究者对全球变化下细根功能属性(如细根直径)如何影响生态系统碳和养分循环的理解。      

森林凋落物研究进展

主要论述了森林凋落物对森林生态系统的物质循环和能量流动所起的重要作用,森林凋落物分解的影响因素,以及在小尺度下对林木更新和群落演替的正副效应。森林凋落物在森林生态系统中发挥着重要的作用,它的分解使得被植物有效利用的养分元素重新释放到环境中去,参与生物地球化学循环,从而有机生命体赖以生存的营养物质不会因为植物的利用而枯竭,维持了植物种群、群落、生态系统乃至整个生物圈的持续生存和发展。但森林凋落物由于覆盖于森林地表,使得其对处于土壤表面的微环境系统产生重要影响,因为整个森林生态系统的发育就是从这个系统开始的,所以凋落物会对整个森林生态系统产生重要影响。以往的研究往往注重森林凋落物对森林生态系统的正面影响,忽略了其对森林更新的负面影响,而森林凋落物的负面影响是存在的,而且这些影响在一定程度上决定着森林的更新成败乃至整个生态系统的平衡、协调、持续和健康发展。     

湖南省森林生态系统服务功能价值评估

基于国家林业局行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721—2008),选取适合湖南省森林特征的指标体系,以湖南省2015年度森林资源统计年报数据为基础,评估其森林生态系统服务价值。结果表明:湖南省森林生态系统服务总价值为9 052.35亿元,其中涵养水源的价值为4 726.30亿元,固土保肥价值为716.94亿元,固碳释氧价值为2 896.32亿元,积累营养物质价值为182.01亿元,净化大气价值为479.16亿元,森林游憩价值为51.62亿元。     

皖南黄红壤改良的对策与措施

黄红壤是皖南地区区域经济发展的一个重要自然资源,但不合理的土壤利用与管理阻碍了该区的农业持续发展。笔者在评价皖南地区的气候条件、植被资源、土壤生态系统的基础上,讨论了当前皖南黄红壤地区土壤生态系统中存在的问题,并提出了黄红壤改良的对策与措施：（1）实行农林复合生产,优化土地利用方式,以提高水土资源的利用率,（2）消除土壤“酸、瘠”等限制因子,提高土壤生产率;（3）增施有机肥,平衡施用化肥以补充土壤养分,调控养分循环;（4）建立适宜的耕作制度,改善土壤性质,防止水土流失,提高生产效率和经济效益。     

Predators accelerate nutrient cycling in a bromeliad ecosystem

Conventional ecological theory predicts that predators affect nutrient cycling by decreasing the abundance or activity of prey. By using a predator-detritivore-detritus food chain in bromeliads, we show that predators can increase nutrient cycling by a previously undescribed, but broadly applicable, mechanism: reducing nutrient export by prey emigration. Contrary to expectations, predation on detritivores increases detrital nitrogen uptake by bromeliads. Predation reduces detritivore emergence and hence export of nitrogen from the system. Detritivores therefore benefit their host plant, but only when predators are present. More generally, our results show that predator loss or extinction can dramatically and unexpectedly affect ecosystem functioning.     

林木根系生态研究综述

林木根系生态研究是森林生态系统研究整体的一部分。研究内容包括：林木根系的生态可塑性、林木根系在生态系统物质循环中的作用及林木根系改善土壤物理性质有效性等方面。认为林木根系生态场研究将是今后根系生态研究的一个重要方面。     

Nutrient loss accelerated by clear-cutting of a forest ecosystem

The forest of a small watershed-ecosystem was cut in order to determine the effects of removal of vegetation on nutrient cycles. Relative to undisturbed ecosystems, the cut ecosystem exhibited accelerated loss of nutrients: nitrogen lost during the first year after cutting was equivalent to the amount annually turned over in an undisturbed system, and losses of cations were 3 to 20 times greater than from comparable undisturbed systems. Possible causes of the pattern of nutrient loss from the cut ecosystem are discussed.     

农林业系统中营养元素再循环指数的灵敏度分析

对农林业系统沙兰杨－小麦－玉米群落类型中营养元素氮、磷、钾循环过程和特征进行了分析；计算了氮、磷、钾营养元素在系统中的再循环指数及其灵敏度。结果是输出趋于减少营养物质再循环指数，植物地上部分营养物质的归还对于增加再循环指数是最为关键的。从整体上看，磷再循环指数的灵敏度比其它两个元素要大，说明磷的循环过程是最不稳定的。     

城市樟子松人工林降雨分配过程中养分变化特征

为了探究城市森林生态系统中伴随降雨分配过程的养分循环变化及养分平衡特征,采用定位研究的方法,于2015年5—9月份对东北林业大学城市林业示范研究基地樟子松人工林内穿透雨、树干径流以及林外大气降雨进行了观测和取样,测定了水样中NO₃^-、PO₄^3-、SO₄^2-、Cl^-、F^-、K、Ca和Mg的浓度,分析了伴随降雨分配过程中各养分质量浓度的变化特征和输入规律。结果表明:生长季内,NO₃^-、PO₄^3-、SO₄^2-、Cl^-、F^-、K、Ca和Mg在大气降雨中的输入量分别为11.508、1.654、13.625、6.122、2.219、7.778、17.853、1.005 kg·hm^-2;穿透雨的输入量为14.038、0.890、10.677、3.058、1.908、4.299、9.463、0.862 kg·hm^-2;树干径流输入量则为3.448、0.192、2.103、1.004、0.298、2.298、5.194、0.668 kg·hm^-2。大气降雨、穿透雨和树干径流的养分输入均以NO₃^-、SO₄^2-和Ca为主,且3种养分输入量之和均占8种养分总输入量的69%以上。生长季内,8种养分的净淋溶总量为-1.365 kg·hm^-2,而其中仅NO₃^-和Mg的净淋溶量为正值。在降雨分配过程中,樟子松人工林的冠层能够少量过滤掉大气降雨中的PO₄^3-、SO₄^2-、Cl^-、F^-、K和Ca。     

不同品系橡胶人工林养分循环比较研究

对RRIM600 和热研7-33-97 橡胶人工林生态系统养分积累、生物循环以及土壤养分平衡状况进行研 究。结果表明院（1）热研7-33-97 橡胶人工林总养分积累量与养分归还量都低于RRIM600,而养分吸收量、存留量以 及胶乳中养分流失量却高于RRIM600;（2）两品系橡胶人工林各营养元素积累量大小顺序为K>P>N,橡胶林各养分 元素循环量（吸收、存留、归还及胶乳流失）大小顺序为N>K>P,并且热研7-33-97 比RRIM600 养分消耗更多,养分 流通量更大;（3）随着林龄的增长,两个品系橡胶人工林养分循环流通量都逐年增加,而橡胶林土壤中养分失衡状况 也在逐渐加剧。     

西藏冷杉林生态系统草本层养分特征分析

藏东南是西藏原始森林的主要分布区,2001年10月15日~25日在林芝地区色季拉山生态系统定位站原始冷杉林,采用固定样地法测定了生态系统中草本层不同器官的养分含量。研究表明,草本植物地上部分的养分总含量比地下部分高出20%左右。各元素的含量大小依次为:N>K>Mg>Ca>Mn>Fe>P>Na>Cu>Zn,变动范围为0.004%~1.27%。草本层养分总贮量是15.36 kg.hm-2,不同种类草本植物的养分平均含量和养分总贮量有较大的差异。     

香蕉果园的生态服务功能及其价值评估——以福建省为例

将香蕉果园的生态系统服务功能分为大气调节、水土保持、涵养水源和养分循环,并通过条件价值法和市场价值法及相关模型评估它们的价值.结果表明,2006年福建省香蕉果园的生态系统服务功能价值为7.67亿元.