火干扰对兴安落叶松森林土壤微生物群落的影响

以大兴安岭地区兴安落叶松(Larix gmelinii)林土壤微生物为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFAs)法研究不同火烧强度和火后恢复时间对土壤微生物群落的影响。结果表明:(1)火烧强度、火后恢复时间及它们的交互作用对兴安落叶松林土壤微生物群落生物量和结构均具有显著(P<0.05)影响;(2)随着火烧强度的增大,土壤微生物总PLFAs质量摩尔浓度、细菌PLFAs质量摩尔浓度及其相对丰度、真菌PLFAs质量摩尔浓度、放线菌PLFAs质量摩尔浓度、丛枝菌根真菌PLFAs质量摩尔浓度及其相对丰度、细菌和真菌比值均呈减小趋势,而放线菌和真菌PLFAs相对丰度、革兰氏阳性细菌和阴性细菌比值均呈增大趋势;(3)随着火后恢复时间的延长,土壤微生物总PLFAs质量摩尔浓度,细菌、真菌和丛枝菌根真菌PLFAs质量摩尔浓度在高火烧强度表现出增大的趋势;(4)与对照相比,低火烧强度在部分火后恢复时间内促进了微生物的生长,而中火烧和高火烧强度则抑制了微生物的生长。不同火后恢复时间和火烧强度下的土壤养分的变化是引起土壤微生物群落生物量和结构改变的原因之一,研究火干扰对土壤微生物的影响时,应考虑火烧强度和火后恢复时间的综合作用。     

试验林火干扰下大兴安岭北部落叶松林土壤含水率的时空变化

  目的  跟踪量化轻、中、重度火干扰下兴安落叶松林土壤含水率，定点分析其时空变化规律与火烧强度干扰差异，深入探讨其形成机制；旨在清楚地认识高寒区火干扰森林生态系统恢复初期土壤水分变化对植被恢复的影响力，并为其调控提供参考。  方法  采用网格法确定固定点位并实施林火干扰试验，根据火烧强度等级划分轻、中、重度火烧区，烘干法跟踪监测火烧前、火烧后、翌年融雪季后、翌年生长季土壤含水率。  结果  林火干扰后:（1）轻、中、重度火烧区土壤含水率立即下降，春旱时段进一步大幅下降，生长季迅速回升；（2）生长季前重度火烧区土壤含水率显著低于轻、中度火烧区，生长季火烧强度干扰差异消失；（3）生长季前，土壤含水率及其相对变化率的空间格局与火烧强度空间格局极显著负相关。  结论  寒温带针叶林火干扰生态系统恢复初期，春旱时段重度火烧迹地土壤含水率可能限制植被更新和再生，应加强集水保水技术调控。      

林火对大兴安岭典型林型林下植被与土壤的影响

利用大兴安岭南瓮河保护区典型林型的样方调查资料,并采用灰色关联度分析,对不同强度林火干扰下草类 白桦林和草类 落叶松林林下植被的物种多样性、生物量和土壤因子的关联性进行研究。结果表明:1)所有调查样地林下植被的物种丰富度、Shannon指数和Simpson指数等物种多样性指数随着火烧强度增加而降低,表现出未火烧中度火烧重度火烧的趋势,而物种多样性指数年变化量均有明显的增加,其中林火干扰的林下植被物种多样性的增加明显高于未受林火干扰的林下植被物种多样性。2)随着火烧强度的增加,林下植被生物量总量降低;而林下植被生物量总量年增加变化量呈上升趋势,增加的程度随着火烧强度的增强而增大,与火烧强度成正比(重度火烧中度火烧未火烧);而标准木细根生物量在不同火烧强度间无明显变化,而是随着离树干的水平距离的增加而减少(1 m＞2 m＞3 m)。3)火烧迹地土壤pH值和有机碳含量随火烧强度增加而增加,而土壤全氮和全钾含量则相反;在中度火烧情况下,土壤密度和全磷的含量更高。4)灰色关联度分析结果显示,林火干扰后,土壤密度、有机碳含量和全氮含量与林下植被物种多样性的相关性较高;而土壤密度、有机碳含量和pH值与林下植被生物量相关性较高。由于一定强度的林火干扰并未完全破坏林下植被,而是导致部分林下植被死亡,植被间形成林隙,为林下植被创造了生存空间和发展条件,同时土壤养分含量受林火干扰发生变化,为林下植被生长提供养分,一定程度上促进了林下植被的恢复。      

Impact of forest fire on understory vegetation and soil in typical forest types of Daxing＇an Mountains, northeasternChina.

利用大兴安岭南瓮河保护区典型林型的样方调查资料,并采用灰色关联度分析,对不同强度林火干扰下草类一白桦林和草类一落叶松林林下植被的物种多样性、生物量和土壤因子的关联性进行研究。结果表明：1）所有调查样地林下植被的物种丰富度、Shannon指数和Simpson指数等物种多样性指数随着火烧强度增加而降低,表现出未火烧〉中度火烧〉重度火烧的趋势,而物种多样性指数年变化量均有明显的增加,其中林火干扰的林下植被物种多样性的增加明显高于未受林火干扰的林下植被物种多样性。2）随着火烧强度的增加,林下植被生物量总量降低;而林下植被生物量总量年增加变化量呈上升趋势,增加的程度随着火烧强度的增强而增大,与火烧强度成正比（重度火烧〉中度火烧〉未火烧）;而标准木细根生物量在不同火烧强度间无明显变化,而是随着离树干的水平距离的增加而减少（1rn〉2m〉3m）。3）火烧迹地土壤pH值和有机碳含量随火烧强度增加而增加,而土壤全氮和全钾含量则相反;在中度火烧情况下,土壤密度和全磷的含量更高。4）灰色关联度分析结果显示,林火干扰后,土壤密度、有机碳含量和全氮含量与林下植被物种多样性的相关性较高;而土壤密度、有机碳含量和pH值与林下植被生物量相关性较高。由于一定强度的林火干扰并未完全破坏林下植被,而是导致部分林下植被死亡,植被间形成林隙,为林下植被创造了生存空间和发展条件,同时土壤养分含量受林火干扰发生变化,为林下植被生长提供养分,一定程度上促进了林下植被的恢复。     

大兴安岭北部试验林火干扰下土壤密度的时空变化

目的研究不同强度火干扰下寒温带针叶林土壤密度的时空变化格局及其形成机制, 旨在更好地认识火干扰后森林土壤密度的时空动态规律, 为火烧迹地改造和生态恢复提供参考。方法在大兴安岭北部寒温带杜香-杜鹃-落叶松林地内, 进行严密监控下的秋季林火点烧试验。采用网格法布设固定样地, 在火烧前后连续定点观测土壤密度的时空动态。结果林火干扰后:(1)各时段重度火烧区土壤密度较轻、中度火烧区高5%~10%, 且差异达极显著水平。(2)时间序列上土壤密度的变化模式因火烧强度而异, 其中轻度火烧区土壤密度因火烧立即下降而后逐渐升高, 中度火烧区土壤密度未因火烧立即产生实质性变化而后持续升高, 重度火烧区(及3个火烧强度区综合分析)表现为火烧后土壤密度立即升高并持续增强。(3)土壤密度(或土壤密度变化)空间格局与火烧强度空间格局极显著正相关, 火烧强度的作用效果在火烧后立即显现, 其相关程度在融雪季、雨季/生长季进一步加深。结论兴安落叶松林火烧迹地恢复初期, 因火烧强度差异导致的土壤密度变化方向的初始差异在雨季/生长季消失(均表现为升高), 中、重度火烧区土壤密度显著升高。      

火干扰及环境因子对油松林林下植被的影响

为研究火干扰及环境因子影响下油松Pinus tabulaeformis林林下植被的变化,以河北省平泉县辽河源森林公园人工油松林火烧迹地为对象,根据烧伤程度不同,划分为轻度、中度、重度3个火烧强度级别,设置重复3个·样地-1,并分别设置了对照样地(未过火林地),通过对不同火烧强度样地植被与环境因子进行调查,采用冗余分析(RDA)分析了环境因子对林下植被的影响,并探讨火烧迹地的林下植被恢复特征。结果表明:1火烧后林下植被的生长受树木死亡率和坡向的影响比较大,坡位和坡度对林下植被重要值几乎没有影响。2火烧过后植物种类均有所增加,草本种类和灌木种类的重要值发生了不同程度的变化,重度火烧迹地增加幅度最大,与对照相比,草本种类从15种增加到26种,灌木种类由3种增加为6种。3随着火烧强度的增加,林下植被的丰富度指数(R)和多样性指数(H)呈增加趋势(P0.05),均匀度指数(J)递减(P0.05)。火烧后林下植被的生长与变化,受林火因子与地形因子的共同影响,且火烧在一定程度上有利于林下植被的生长。     

试验林火干扰下兴安落叶松林土壤有效磷的时空变化

目的研究3种强度火干扰下兴安落叶松林土壤有效磷时间与空间的变化规律及其形成机制,旨在更好地认识火烧迹地恢复初期土壤有效磷营养生境特征,为火干扰森林生态系统恢复提供矿质营养方面的参考。方法以大兴安岭北部寒温带兴安落叶松林土壤有效磷为研究对象,采用网格法布设固定样地、土钻法采集土壤样品、硫酸-盐酸浸提法测定土壤有效磷含量,连续定点观测秋季林火点烧试验前后土壤有效磷含量的时空动态。结果林火干扰后:(1)轻度火烧区土壤有效磷含量未立即发生显著变化而后逐渐升高;中、重度火烧区土壤有效磷含量立即升高而后持续增强;(2)火烧强度空间格局与土壤有效磷含量空间格局在火烧后各时段均极显著相关,而与土壤有效磷含量变化率的相关性仅表现在火烧后即时阶段,在融雪季、雨季/生长季消失。结论大兴安岭北部兴安落叶松林火烧迹地改造和生态恢复初期,土壤有效磷含量升高有利于林地植被恢复。      

林火对兴安落叶松根生物量及碳氮养分浓度的影响

以大兴安岭塔河林业局兴安落叶松林为研究对象,对不同时间火烧迹地进行调查,采用挖掘法获取土壤根系样品,研究火后落叶松根生物量,C、N养分浓度及C/N值变化。结果表明:1）火烧后1周,受低强度和中等强度火烧树木的活根生物量仅是对照树木的80%和36%,＜1 mm细根生物量则分别是对照的60%和19%。2）火烧后3个月,受低强度火烧树木细根得到了一定程度的恢复,受中等强度火烧树木根恢复程度明显低于受低强度火烧树木;火后2年,前者根生物量与对照树木无明显差异,而后者＜1 mm细根生物量与对照无显著差异,得到恢复。3）火烧降低了树木根的碳和氮养分浓度,低强度火烧使C/N值减小,而中等强度火烧使C/N值增加。林火对树木根系产生了显著的影响,烧毁根系,改变其生理活性及生存环境;而树木根系的恢复受多种因素影响。      

刈割干扰对羊草草甸草原植物功能群及多样性的影响

【目的】 刈割是草原主要利用方式之一,植物功能群和群落物种多样性是判别干扰条件下草地生态系统退化的重要生态学指标。研究不同刈割干扰下羊草草甸草原植物功能群和群落物种多样性的变化,了解刈割干扰下草原功能群与多样性变化过程和机制,为退化割草地生态恢复提供理论依据。【方法】 以呼伦贝尔羊草草甸草原时空刈割配置为试验平台,于2014—2018年植物生长最旺盛的季节（即每年8月初）,采用样方法对各个小区进行群落植被调查。分析一年一割（G1）、两年一割（G2）、漏割带10 m（G3）、漏割带5 m（G4）和对照（CK）处理下草甸草原群落功能群和物种多样性变化以及刈割时间和不同刈割处理间的交互作用,探讨植物功能群与群落物种多样性的相关关系。【结果】 研究发现羊草（Leymus chinensis）在不同刈割制度下均为优势物种,但是随着刈割频次的增加呈现出羊草重要值逐渐降低,退化指示物种星毛委陵菜（Potentilla acaulis）、披针叶黄华（Thermopsis lanceolate）等重要值增加的趋势;两年一割处理下羊草、糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）、长柱沙参（Adenophora stenanthina）、柴胡（Bupleurum scorzonerifolium）和草地早熟禾（Poa ratensis）等植物重要值均高于其他处理。一年一割和常年不刈割处理下草地植物禾本科和豆科植物重要值所占比例减少,以退化植物居多的菊科和莎草科植物所占比例增加,在漏割带为10 m处理草地的豆科植物增加;刈割处理5年后,不同刈割制度下植物群落物种多样性指数均有增加,其中漏割带为10 m处理Shannon-Wiener多样性和Simpson优势度指数增加明显。5个刈割处理均匀度指数变化趋势不同,其中G3和G4处理草地的群落均匀度有增加的趋势,分别增加16%和5.8%,G1、G2和CK草地群落均匀度指数下降,其中G1下降最大（下降了1.8%）,其次是CK（下降1.6%）,G2草地下降最少。植物群落物种多样性指数变化分析表明经过5年不同刈割处理,漏割带10 m处理的草地植物群落物种多样性提高。群落物种多样性指数与植物功能群禾本科重要值存在极显著负相关关系,与毛茛科和菊科重要值呈现显著正相关关系。【结论】 长期高频度刈割会导致草原退化,同样对草原长期不利用也会致使草原发生逆行演替;两年一割和漏割带为10 m的连年刈割均可以缓解群落中禾本科等优势植物比例下降,促进毛茛科植物比例增加;经过5年的不同刈割处理,漏割带为10 m的刈割处理植物群落物种多样性有所提高,即对草原进行适度刈割干扰（两年一割和漏割带10 m）有利于草原的可持续发展。     

刈割干扰对羊草草甸草原植物功能群及多样性的影响

【目的】刈割是草原主要利用方式之一,植物功能群和群落物种多样性是判别干扰条件下草地生态系统退化的重要生态学指标。研究不同刈割干扰下羊草草甸草原植物功能群和群落物种多样性的变化,了解刈割干扰下草原功能群与多样性变化过程和机制,为退化割草地生态恢复提供理论依据。【方法】以呼伦贝尔羊草草甸草原时空刈割配置为试验平台,于2014—2018年植物生长最旺盛的季节(即每年8月初),采用样方法对各个小区进行群落植被调查。分析一年一割(G1)、两年一割(G2)、漏割带10 m(G3)、漏割带5 m(G4)和对照(CK)处理下草甸草原群落功能群和物种多样性变化以及刈割时间和不同刈割处理间的交互作用,探讨植物功能群与群落物种多样性的相关关系。【结果】研究发现羊草(Leymus chinensis)在不同刈割制度下均为优势物种,但是随着刈割频次的增加呈现出羊草重要值逐渐降低,退化指示物种星毛委陵菜(Potentilla acaulis)、披针叶黄华(Thermopsis lanceolate)等重要值增加的趋势;两年一割处理下羊草、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、长柱沙参(Adenophora stenanthina)、柴胡(Bupleurum scorzonerifolium)和草地早熟禾(Poa ratensis)等植物重要值均高于其他处理。一年一割和常年不刈割处理下草地植物禾本科和豆科植物重要值所占比例减少,以退化植物居多的菊科和莎草科植物所占比例增加,在漏割带为10 m处理草地的豆科植物增加;刈割处理5年后,不同刈割制度下植物群落物种多样性指数均有增加,其中漏割带为10 m处理Shannon-Wiener多样性和Simpson优势度指数增加明显。5个刈割处理均匀度指数变化趋势不同,其中G3和G4处理草地的群落均匀度有增加的趋势,分别增加16%和5.8%,G1、G2和CK草地群落均匀度指数下降,其中G1下降最大(下降了1.8%),其次是CK(下降1.6%),G2草地下降最少。植物群落物种多样性指数变化分析表明经过5年不同刈割处理,漏割带10 m处理的草地植物群落物种多样性提高。群落物种多样性指数与植物功能群禾本科重要值存在极显著负相关关系,与毛茛科和菊科重要值呈现显著正相关关系。【结论】长期高频度刈割会导致草原退化,同样对草原长期不利用也会致使草原发生逆行演替;两年一割和漏割带为10 m的连年刈割均可以缓解群落中禾本科等优势植物比例下降,促进毛茛科植物比例增加;经过5年的不同刈割处理,漏割带为10 m的刈割处理植物群落物种多样性有所提高,即对草原进行适度刈割干扰(两年一割和漏割带10 m)有利于草原的可持续发展。