铁矿采矿迹地不同恢复年限植被生态系统碳密度空间格局

以北京首云铁矿尾矿库采矿迹地利用覆盖客土加生态植被毯措施9年来恢复植被为研究对象,采用空间替代时间的方法,对不同恢复年限的植被生态系统碳密度空间格局进行研究,结果表明:随着恢复年限的增加,恢复植被地上部分碳密度呈现先降低再增加的趋势,恢复5年后植被地上部分碳密度趋于稳定;根系碳密度随着恢复年限与地上部分碳密度呈相同的趋势;枯落物碳密度随恢复年限呈增加趋势,恢复6年后碳密度变化趋于稳定;土壤有机碳密度随恢复年限呈现增加趋势,各层有机碳密度均显著低于周边自然植被土壤有机碳密度,周边植被土壤有机碳密度为恢复植被土壤碳密度的2.07~2.87倍,铁矿采矿迹地恢复过程中土壤碳库具有较大的碳汇潜能。     

退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物学特性

采集不同恢复阶段的土壤样品,采用微生物培养法、生化活性试验法及氯仿熏蒸法分析喀斯特退化植被恢复过程中的土壤微生物数量、土壤生化作用强度、微生物生物量碳及土壤有机碳.结果表明:随着退化喀斯特植被恢复,土壤细菌、真菌、放线菌3大微生物数量及微生物总数明显上升.表现为乔木群落阶段>灌木群落阶段>草本群落阶段>裸地阶段,且细菌较真菌和放线菌占绝对优势,其在4种植被群落类型中分别占微生物总数的95.95%、93.49%、92.32%和92.48%;随着植被恢复,土壤生化作用强度增强;土壤微生物生物量碳与微生物数量的变化规律一致,微生物生物量碳与土壤有机碳呈显著正相关关系(P>0.01).     

千阳县不同林分土壤有机碳的分布特征

通过对黄土高原千阳县不同人工林土壤有机碳的含量及其分布特征的研究,为千阳县人工造林和生态系统的恢复提供依据。于2012年在黄土高原千阳县调查了毛白杨Populus tomentosa、刺槐Robinia pseudoacaia、侧柏Platycladus orientalis、荒地4种样地的土壤有机碳含量,并对其进行相关性分析。结果表明:在调查的0~80cm土层范围内,土壤有机碳含量为毛白杨(4.83 g·kg-1)>荒地(3.55 g·kg-1)>刺槐(3.48 g·kg-1)>侧柏(3.42g·kg-1),随着土壤深度的增加,各林分土壤有机碳含量逐渐降低;各人工林在0~30 cm土层范围内,土壤有机碳含量和土壤密度变化差异显著(P<0.05),而在30~80 cm土层范围内变化差异不显著(P>0.05)。采用不同的树种进行植树造林、植被恢复,有利于土壤碳汇含量的增加,研究结果表明在黄土高原利用毛白杨人工造林优于其它树种。     

赤峰地区杨树人工林土壤碳储量分布特征研究

为科学掌握内蒙古赤峰地区杨树人工林不同土壤类型、不同龄组林分土壤碳储量的分配特征及变化规律,以赤峰市敖汉旗新惠林场的杨树人工林土壤为研究对象,对土壤有机碳含量及土壤容重进行测定,结果表明:(1)土壤有机碳含量随深度的变化,呈指数变化,拟合方程为y=1 050.4e0.2425x,R2=0.9463;(2)土壤有机碳含量随着土壤深度的逐渐增加而呈现逐渐减小的趋势,且表层土壤有机碳含量最高;(3)土壤碳密度随着土壤深度的逐渐增加呈现凹字型的趋势;(4)随造林年限的增加,1 m内土层碳密度、土壤碳储量总体呈现增加趋势,过熟林后呈下降趋势。     

湘中丘陵区不同恢复阶段森林生态系统的碳储量特征

【目的】探讨亚热带植被恢复过程中森林生态系统碳储量及其在各层次(植被层、枯落物层、土壤层)分配格局的变化,为揭示植被恢复对森林生态系统碳汇功能的影响机制和分阶段实施森林生态系统碳库管理措施提供科学依据。【方法】采用空间代替时间的方法,在湘中丘陵区选取地域毗邻、环境条件基本一致的檵木+南烛+杜鹃灌草丛(LVR)、檵木+杉木+白栎灌木林(LCQ)、马尾松+柯+檵木针阔混交林(PLL)、柯+红淡比+青冈常绿阔叶林(LAG)作为一个恢复序列,设置固定样地,采用收获法建立部分主要树种相对生长方程和引用部分主要树种通用生长方程估算生物量,采集0～10、10～20、20～30和30～40 cm土层土壤样品,测定植物、土壤碳含量,估算生态系统各层次的碳储量。【结果】植被层各组分碳含量随植被恢复而变化,同一恢复阶段各组分碳含量基本上表现为乔木层灌木层草本层;枯落物层碳含量以PLL最高,其次为LAG,LCQ最低;同一土层碳含量随植被恢复而增加;从LVR到LAG,植被层、枯落物层、0～40 cm土壤层和生态系统碳储量分别增加了70. 80、1. 17、67. 05和139. 02 t C·hm~(-2);植被层、生态系统碳储量各阶段间的增长速率均呈先快后慢的特征,而土壤层呈快—慢—快的特征;不同恢复阶段生态系统碳储量具有一致的垂直分配格局:0～40 cm土壤层植被层枯落物层;随植被恢复,植被层碳储量对生态系统碳储量的贡献率呈增加趋势,而土壤层碳储量的贡献率呈下降趋势,枯落物层变化不大;生态系统、植被层、土壤层碳储量与植物多样性指数(除植被层外)、植被层生物量、土壤碳含量显著(P0. 05)或极显著(P0. 01)正相关。【结论】随着植被恢复,植物多样性、植被层生物量、土壤碳含量、植被层碳储量、土壤层碳储量和生态系统碳储量均增加,但各阶段的增长速率不同。为了提高亚热带森林生态系统碳储量,在植被恢复早、中期阶段,可合理经营促进植被恢复,通过提高植物多样性、植被层生物量、土壤碳含量来提高植被层和土壤层的碳储量;在植被恢复后期阶段,要通过保护好植被来保证土壤碳含量持续增高。     

龄级和密度变化对黔东南杉木人工纯林结构及有机碳密度的影响

采用空间替代时间、野外样地调查和室内分析相结合的方法,研究了黔东南杉木人工纯林结构及有机碳密度随龄级和密度变化的规律。结果表明,随杉木林龄增大和密度降低:1林分平均胸径和高度值升高、密度值降低,龄级及密度级内的相应指标值差异显著。2除Pielou指数值外,草本层植物多样性指数增加。灌木层植物多样性指数值随林龄增大而增加、随密度降低而减小。不同龄级及密度级灌木层植物Pielou指数值差异显著。草本层植物Gleason指数值在龄级间差异不显著、密度级间差异显著,Pielou指数值在龄级间差异显著、密度级间差异不显著。3土壤密度值增大、土壤有机碳含量等其它理化指标降低。土壤密度值在龄级间差异显著、密度级间差异不显著,土壤有机碳含量等其它理化指标值在龄级及密度级间差异不显著。4乔木、灌木、凋落物和土壤-植被层有机碳密度值增加,草本和土壤层有机碳密度值在龄级间降低、密度级间升高。乔木层植物有机碳密度值在龄级间差异显著、密度级间差异不显著。5林龄和密度对乔木层植物有机碳密度值的贡献率分别为99.06%、0.94%。土壤有机碳密度受土壤层部分指标影响,植被有机碳密度受植被-土壤部分指标综合影响。6培育大径级林和增加土壤有机碳含量是提高杉木人工林有机碳密度的有效途径。     

通辽市杨树人工林土壤碳储量研究

为科学地掌握内蒙古通辽地区杨树人工林不同龄组林分土壤碳储量的分配特点及变化规律,以通辽市兴隆沼、白音花、包罕林场的杨树人工林林分的土壤为对象,利用重铬酸钾氧化—分光光度法,对土壤中有机碳含量及土壤容重进行测定研究分析。结果表明:(1)不同深度土层的土壤有机碳含量是随着土壤深度的逐渐增加而呈现逐渐减小的趋势,而表层土壤有机碳含量最高;(2)不同深度土层的土壤碳密度是随着土壤深度的逐渐增加而呈现"凹"字型的趋势,表层和土壤深度60 cm时,土壤碳密度最大;(3)杨树人工林林分的土壤碳储量变化规律是随着土层深度的逐渐增加而呈现先减后增的变化趋势。     

重庆四面山次生植被不同演替阶段土壤理化性质的比较研究

对四面山不同演替阶段的次生植被类型进行了典型样地的土壤调查,结果表明,在天然次生林演替序列中,随着进展演替的进行,土壤理化性质得到明显改善;而对于人工林演替序列而言,从幼林到中龄林、再到成熟林都表现为土壤理化性质的逐渐退化,从成熟林到过熟林土壤理化性质又有明显的改善。     

放牧与围封对阿拉善荒漠草地土壤有机碳和植被特征的影响

研究了阿拉善荒漠草地过度放牧和围封恢复对地上植被特征及土壤有机碳的影响。结果表明,草地盖度、高度和生物量均为围封6年>围封2年>自由放牧;0～10cm土层中有机碳含量也显示相同趋势,为围封6年(2 17gkg)>围封2年(1 79gkg)>自由放牧(1 72gkg),10～20cm土层土壤有机碳含量随恢复时间略有增加,但无显著差异(p>0 05)。在风蚀较严重的阿拉善荒漠草地,过度放牧对草地植被、土壤养分及其周围环境有极严重的负面影响,采取封育措施后,草地植被恢复、输入土壤的凋落物增加,植被盖度提高使土壤免遭风蚀,促进了土壤有机碳含量增加。     

祁连山中段典型植被土壤有机碳密度研究

【目的】探讨祁连山不同植被类型土壤有机碳含量及密度的分布规律,为祁连山区土壤碳库的科学管理及精确估算提供科学依据。【方法】选择分布在祁连山排露沟流域的青海云杉林、灌木林、草地等3种典型植被为研究对象,通过野外调查取样和室内测定分析,研究了3种植被类型土壤有机碳含量及密度的分布特征。【结果】3种植被类型0～60 cm土层平均有机碳含量为31.74～65.19 g·kg~(-1),青海云杉林土壤有机碳含量显著高于灌木林和草地(P 0.05),但灌木林与草地之间差异不显著(P 0.05);0～60 cm土层平均有机碳密度为12.61～18.65 kg·m~(-2),青海云杉林与灌木林之间差异不显著(P 0.05),但与草地差异显著(P 0.05);灌木林土壤有机碳含量及密度变异程度较为剧烈。随着土层深度的增加,青海云杉林土壤有机碳含量呈先增大后减小趋势,10～20 cm土层有机碳含量显著高于其它土层,而其它土层含量较为接近;灌木林和草地土壤有机碳含量呈减小趋势,具有明显的"表聚现象"。随着土层深度的增加,青海云杉林土壤有机碳密度也呈先增大后减小趋势,10～20 cm土层有机碳密度显著高于其它土层,表层有机碳密度明显低于其它土层;灌木林和草地土壤有机碳密度呈减小趋势。0～40 cm土层有机碳密度占整个剖面的66.99%～77.56%,40 cm以下土壤有机碳密度较小。【结论】祁连山区青海云杉林更有利于土壤有机碳的储存和积累,3种植被类型大部分土壤有机碳存储在0～40 cm土层。     

不同演替阶段的热带天然林土壤化学性质对比

土壤化学性质对土壤养分状况具有重要的影响,是衡量土壤肥力状况的重要依据,是农林业中广泛研究的热点问题[1-3].土壤和植被演替之间的关系从时间的维度上,反映了土壤性质随植被演替的变化,是恢复生态学的重要依据.很多学者对土壤性质与植被演替的关系作了研究,比如,张庆费[2]对浙江天童森林公园植物群落对土壤化学性质的影响的研究表明常绿阔叶林次生演替能增加土壤有机物质含量,促进土壤有机物质的矿化和再合成作用,而土壤化学性状的改善,也为常绿阔叶林的进展演替奠定了基础;宋洪涛[3]等对滇西北黄栎林演替过程中土壤化学性质的变化分析后认为在不同的植被演替阶段, 其林地土壤的化学性质与之相响应,随着其植被的正向演替, 林地土壤各项化学指标均向良性发展.     

喀斯特退化生态系统不同恢复阶段土壤质量研究

喀斯特环境由于其成土过程缓慢,土层浅薄,土被不连续,岩石裸露率高,渗漏性强,土壤持水量低,临时性干旱不时出现,水土易流失,因此缺土、缺水,生态系统极为脆弱[1～4].随着人为活动对资源需求的加剧,喀斯特生态系统更加恶化,不同程度地造成了水土流失、系统功能降低、生态平衡失调,严重影响社会、经济的可持续发展.     

Impact of vegetation succession on leaf-litter-soil C:N:P stoichiometry and their intrinsic relationship in the Ziwuling Area of China's Loess Plateau

Long-term natural vegetation succession plays a substantial role in the accumulation and distribution of plant and soil C:N:P stoichiometry.However,how plant and soil C:N:P relationships or ratios change along with successional stages over a century in the severely eroded areas remain unclear.These were measured over a 100-year natural succession in five successional stages from annual grasses to climax forests.The results show that natural succession had significant effects on carbon(C),nitrogen(N) and phosphorous(P) concentrations in leaf-litter-soil and their ratios in severely eroded areas.Nitrogen concentrations and N:P ratios in leaf and litter increased from annual grasses to the shrub stage and then decreased in the late successional forest stages.Leaf P levels decreased from annual grasses to shrub stages and did not significantly change during late successional stages.Litter P concentration decreased in the early successional stages and increased during late successional stages,with no overall significant change.Soil C and N concentrations and C:N,C:P and N:P ratios increased with successional stages.Soil C and N concentrations decreased with the increasing soil depth.Both were significantly different between any successional stages and controls(cropland) in the upper 10 cm and 10-20 cm soil layers.Leaf N:P ratios may be used to indicate nutrient limitations and this study suggests that plant growth during the grass stages was limited by N,during the shrub stage,by P,and during the forest stages,by both of N and P.In addition,there were close correlations between litter and leaf C:N:P ratios,soil and litter C and N levels,and C:P and N:P ratios.These results show that long-term natural vegetation succession is effective in restoring degraded soil properties and improving soil fertility,and provide insights into C:N:P relationships of leaf,litter and soil influenced by vegetation succession stage.     

川西亚高山天然次生林不同演替阶段土壤团聚体组成及有机碳分布特征

川西亚高山天然次生林是西南亚高山林区水源涵养林的主要森林类型,在该区域森林生态系统的碳收支上有重要的作用。本文采用干筛法和重铬酸钾氧化-外加热法对不同演替阶段的次生林土壤结构及有机碳分布特征进行了研究,研究发现本区域各演替阶段次生林的土壤团聚性均比较强,大团聚体的含量为冷杉+桦木混交林最高,且大团聚体的形成与有机质含量呈负相关。有机碳的含量主要是存在于大团聚体中,以>5 mm粒径的土壤团聚体有机碳贡献率最高,表现为桦木+冷杉混交林>冷杉原始林>桦木林,且有机碳含量与土壤氮含量呈正相关。虽然冷杉原始林大团聚体含量较冷杉+桦木混交林低,但有机碳总含量最高。微团聚体含量随演替阶段的升高呈升高趋势,有机碳的含量随团聚体粒径减小而基本呈增加趋势,比较不同团聚体有机碳含量与贡献率发现,虽然<0.25 mm粒径的有机碳含量高但是贡献率低,说明微团聚体对有机碳的保护力更强,且桦木+冷杉混交林>桦木林>冷杉原始林。     

季风常绿阔叶林植被恢复过程中土壤理化性质动态

以植被不同恢复阶段的普洱季风常绿阔叶林林地土壤为研究对象,分析了土壤理化性质随植被恢复的动态变化。结果表明:土壤容重随恢复时间的延长呈现降低的趋势,而土壤孔隙度和水分含量则随恢复时间的延长缓慢增大。土壤有机质和全N含量在恢复15年及原始林中最高,全P含量为恢复30年最低,原始林最高,全K含量则是恢复40年样地中最高。不同恢复阶段样地中,原始林中速效N含量最高,恢复15年样地中速效P含量最高,恢复40年样地中速效K含量最高。所有恢复阶段间pH值均无显著性差异,而阳离子交换量由高到低依次为恢复15年>原始林>恢复40年>恢复30年。土壤理化性质相关性分析显示,土壤容重与土壤全N、土壤全P、速效N、有机质具有显著相关性,而土壤孔隙度则仅与土壤pH值具有显著相关性,土壤水分含量则与土壤全N、速效N、阳离子交换量具有显著相关性。     

喀斯特森林植被自然恢复中土壤团聚体有机碳含量与团聚体分形特征

采用空间代替时间的方法,研究了茂兰喀斯特森林自然恢复中土壤团聚体有机碳含量与团聚体分形特征。结果表明:同一恢复阶段的同一土层中1 2 mm、0.5 1 mm团聚体质量百分比(4.74%52.37%)与其质量百分比有机碳贡献率(2.87%59.98%)均高于0.25 0.5 mm、<0.25 mm团聚体;相同土层中的相同粒级团聚体土壤有机碳含量(0 10 cm土层23.47 55.82 g·kg-1,>20 cm土层14.36 36.80 g·kg-1)与其质量百分比有机碳含量(0 10 cm土层1.34 22.12 g·kg-1,>20 cm土层0.57 11.93 g·kg-1)均随植被自然恢复呈增加趋势;同一恢复阶段的相同粒级团聚体土壤有机碳含量(0 10 cm土层23.47 55.82 g·kg-1,>20 cm土层14.36 36.80 g·kg-1)与其质量百分比有机碳含量(0 10 cm土层1.34 22.12 g·kg-1,>20 cm土层0.5711.93 g·kg-1)随土层加深呈减少趋势;同一恢复阶段的同一土层团聚体中1 2 mm团聚体中有机碳含量(16.9053.43 g·kg-1)最低但其质量百分比有机碳含量(5.24 22.12 g·kg-1)最高;随植被自然恢复土壤团聚体分形维数在0 10 cm土层(2.01 2.16)呈增加趋势、在>20 cm土层(2.04 2.24)呈减小趋势;喀斯特森林植被自然恢复中土壤结构演化的核心可能是上层土壤细化和下层土壤粗化;喀斯特森林植被自然恢复中土壤结构有所改善;土壤团聚体分形维数可以作为喀斯特植被自然恢复中土壤有机碳质量评价的指标;加强保护喀斯特森林使其自然恢复,既有利于土壤结构的改善与减少侵蚀,也有利于土壤有机碳循环和累积。     

落叶松人工林土壤腐殖物质组分及其对酸度的影响

对落叶松人工纯林不同发育阶段幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林及二代幼龄林土壤腐殖物质组分变化及其对酸度的影响进行研究,以次生林和一代幼龄林为对照,比较不同发育阶段落叶松人工林与天然次生林、一代幼龄林与二代幼龄林土壤有机质含量、腐殖物质组分特征的差异.结果表明:落叶松人工林从幼龄林到近熟林根际与非根际土壤有机质含量、胡敏酸含碳量、胡敏素含碳量随林龄的增大而增大;近熟林到成熟林根际与非根际土壤有机质含量、富啡酸含碳量和胡敏素含碳量随着林龄的增大而降低;土壤腐殖化程度(土壤中胡敏酸占全C的百分比)和土壤腐殖质中胡敏酸含碳量与富啡酸含碳量比值(HA/FA)为次生林大于幼龄林和近熟林;二代幼龄林与一代幼龄林相比,根际土壤有机质含量、富啡酸含碳量和胡敏素含碳量分别降低4.53%、35.8%和1.98%,非根际土壤有机质含量、胡敏酸含碳量、富啡酸含碳量和胡敏素含碳量分别提高46.44%、43.69%、47.45%和49.5%;土壤腐殖物质组分与酸度的相关关系随着年龄的变化而变化,并且不同发育阶段根际土壤腐殖物质组分与根际土壤活性酸(pH值)、交换性酸、水解性酸相关性密切.     

The interaction between organic layer and forest growth and forest development on former heathland

Heathland soils are characterized by high acidity and poor nutrient contents. Nutrient availability could then be an important factor in forest growth and development on these soils. The hypothesis to be verified was 1. The enduring change in vegetation composition and production is of great influence especially on the development of the organic layer and on the nutrient distribution between this compartment and the mineral soil, and 2. As a result, forest nutrition and water supply will change during forest growth with consequences for forest development itself. In NW Germany heathland forest development are dominated by heathlands as the initial stage of the succession, naturally established pioneering pine dominated woodlands, and oak and beech dominated forests as the terminal stages. In a comparative study, within these stages of forest succession the nutrient and water supply in the organic layer were investigated with regards to the nutrient and water supply in the mineral soil and to the morphology of the organic layer itself. The successional development was associated with an increased productivity and a marked enrichment of organic material and nutrients in the organic layer, whereas the nutrient storage in the mineral soil was unchanged. The nutrient storage in the organic layer in the forested sites amounted to up to 80% of the plant-available nutrients within the organic layer–mineral soil system. The water supply increased too due to higher water storage and increasing root penetration within the organic layer. However, the increase in water supply was less marked than the nutrient enrichment. Especially the beech-dominated broad-leaved forests depend on higher nutrient and water supply of the organic layer. They have better growth conditions in the late stages of succession, due to an intense humus accumulation by the pioneering birch–pine woodlands. Consequently, the development of the organic layer facilitates the change of coniferous woodlands to forests and woodlands dominated by broad-leaved trees. Using pine as first planted tree is recommended to support this development.     

喀斯特森林植被自然恢复中凋落物现存量 及其碳库特征演化

采用空间代替时间的方法,研究了茂兰退化喀斯特森林自然恢复中凋落物现存量及其碳库特征.结果表明:随群落恢复凋落物现存量呈减少趋势,早期减幅大,中后期减幅小;随群落恢复凋落物现存量演化受地貌因子、群落生活史、土壤微生物的影响较大,受水热条件的影响较小;凋落物现存量生物量与其分解失重率、表层土壤微生物量碳有较强的负相关关系;凋落物分解失重率与表层土壤微生物量碳呈极强的正相关关系;随群落恢复凋落物现存量含碳率变化不显著,凋落物现存量碳密度变化规律与凋落物现存量变化规律一致,单位面积凋落物碳储量表现为碳源效应,且早期碳源效应较强、固碳能力不稳定,中后期碳源效应较弱、固碳能力稳定;凋落物碳密度(Y)与其现存生物量(x)的关系:Y=b.+b1x(b0、b1为常数).     

不同林龄鹅掌楸人工林土壤团聚体及其有机碳状况

【目的】研究鹅掌楸人工林土壤团聚体及其有机碳状况,为合理经营鹅掌楸人工林、促进林业可持续发展提供依据。【方法】以不同林龄鹅掌楸人工林(幼龄林、中龄林、成熟林)土壤为研究对象,通过野外调查和室内分析,测定各粒级土壤团聚体及其有机碳含量,分析土壤团聚体稳定性主要指标即平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD),阐明土壤团聚体有机碳及其贡献率状况。【结果】不同林龄鹅掌楸人工林的土壤团聚体组成各不相同,但均以大团聚体(> 0.25 mm)为主,含量为54.98%~84.90%,且成熟林的大团聚体含量较幼龄林、中龄林分别显著提高了17.84%、25.52%;土壤团聚体稳定性指标:平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均以成熟林的最大、幼龄林其次、中龄林最小,并且土壤团聚体稳定性指标存在明显垂直分布特征,随土层加深呈下降趋势;土壤团聚体有机碳含量及有机碳贡献率都以大团聚体中为最高;随着林龄增加,成熟林土壤团聚体有机碳含量显著高于幼龄林、中龄林,且于各林龄内,各粒级团聚体有机碳含量随土层加深呈下降趋势;土壤大团聚体有机碳贡献率随鹅掌楸林龄增加显著增大,并于成熟林土层达到80%;土壤团聚体与土壤团聚体有机碳含量相互联系,相辅相成。【结论】随鹅掌楸人工林的林龄增加,土壤大团聚体组成、团聚体稳定性、团聚体有机碳含量及土壤大团聚体有机碳贡献率总体呈增加趋势。