林火对大兴安岭偃松—兴安落叶松林土壤养分的影响

大兴安岭是我国林火高发区,林火对森林土壤的化学性质有着直接或间接的影响。为探明林火与土壤pH值和土壤养分的关系,本文以我国大兴安岭呼中林业局偃松-兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,采用双因素方差分析法研究了不同火烧时间、不同火烧强度对土壤pH值和土壤养分的影响。结果表明:火烧时间相同,土壤pH值随火烧强度的增强而增大。火烧强度相同,火烧后时间越长,土壤pH值越小,但火烧迹地的土壤pH值大于未火烧的对照组;在相同火烧强度条件下,不同火烧时间(1996、2010年和未火烧)偃松-兴安落叶松林迹地的土壤养分含量不同,但未达到显著水平(P0.05);火烧时间相同,不同火烧强度条件下偃松-兴安落叶松林的土壤有机质和全氮含量存在差异(P0.05)。土壤有机质含量在轻度、中度和重度火烧条件下彼此间差异显著(P0.05),并且中度、重度火烧与未火烧之间差异显著(P0.05);未火烧、轻度火烧的土壤全N含量分别与中度、重度火烧相比差异显著(P0.05)。不同火烧时间和火烧强度下土壤pH值、全磷、全钾含量和C/N值差异不显著(P0.05)。火烧后5年(2010年火干扰)、19年(1996年火干扰)后,偃松-兴安落叶松林并未恢复至火烧前生长水平。本研究旨在找到不同火烧时间和火烧强度下土壤pH值和土壤养分的变化规律,为火烧后大兴安岭偃松-兴安落叶松林生态系统的快速有效恢复提供理论依据。      

4种林分凋落叶不同分解阶段化学计量特征

  目的  研究黔西南地区不同林分凋落叶不同分解阶段的化学计量特征,深入了解喀斯特地区不同森林生态系统养分循环规律。  方法  选取黔西南地区4种典型林分类型,包括马尾松Pinus massoniana林、毛竹Phyllostachys edulis林、杉木Cunninghamia lanceolata林,以及以麻栎Quercus acutissima、安顺润楠Machilus cavaleriei和滇青冈Cyclobalanopsis glaucoides为优势种的天然林,采集处于不同分解阶段的森林凋落叶,并测定其全碳、全氮和全磷化学计量特征。  结果  ①毛竹林各分解阶段全碳质量分数均显著低于其余林分(P＜0.05),马尾松林和杉木林已分解阶段凋落叶全碳质量分数均显著低于未分解和半分解阶段(P＜0.05);杉木林未分解阶段全氮质量分数显著低于半分解和已分解阶段(P＜0.05);天然林已分解阶段全磷质量分数显著高于其余林分(P＜0.05),且其半分解阶段全磷质量分数显著低于未分解和已分解阶段(P＜0.05)。②杉木林已分解阶段碳氮比显著高于毛竹林(P＜0.05),且其未分解阶段碳氮比显著高于半分解和已分解阶段(P＜0.05);毛竹林未分解和已分解阶段氮磷比显著高于天然林(P＜0.05);杉木林和天然林半分解阶段碳磷比均显著低于马尾松林(P＜0.05),天然林已分解阶段碳磷比显著低于其余林分(P＜0.05)。  结论  林分类型和分解阶段对凋落叶全碳、全氮和全磷质量分数及化学计量特征均有显著影响。图2表2参36     

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。      

兴安落叶松人工林土壤碳密度分布特征研究

【目的】分析不同人工更新造林方式下兴安落叶松林土壤碳密度分布特征,为研究地区人工林生态系统碳汇管理及造林实践提供理论依据。【方法】2015年7-8月,以内蒙古大兴安岭林区不同人工更新造林方式(荒山荒地、水湿地、火烧迹地)和林龄(幼龄林、中龄林)的兴安落叶松林人工林为研究对象,通过野外调查与室内分析相结合的方法,对兴安落叶松幼龄林和中龄林0~40cm土层土壤有机碳、碳密度以及分布特征进行比较研究。【结果】不同人工更新造林方式下,幼龄林和中龄林落叶松各土层土壤有机碳含量分别为26.84~105.42,30.26~101.81g/kg,土壤有机碳主要集中在0~20cm土层,其所占比例在63%以上,均随着土层的加深而降低;幼龄林和中龄林落叶松各土层土壤碳密度分别为23.80~106.98,34.84~89.48t/hm~2,也随着土层的加深而降低,0~20cm土层碳密度占土壤总碳密度的60%以上,呈现表层聚集现象。幼龄林不同人工更新造林方式土壤总碳密度(0~40cm土层)分别为火烧迹地(258.98t/hm~2)荒山荒地(249.24t/hm~2)水湿地(238.12t/hm~2),中龄林不同人工更新造林方式土壤总碳密度分别为荒山荒地(263.92t/hm~2)火烧迹地(253.83t/hm~2)水湿地(249.44t/hm~2),且不同更新造林方式之间差异均显著。【结论】不同人工更新造林方式下,兴安落叶松人工林土壤有机碳含量及碳密度存在明显差异,在未来研究区造林实践中,建议选择火烧迹地、荒山荒地造林,对于水湿地应以保护和保护性利用为主,并且减少人类活动对森林表层土壤的干扰和破环。     

低强度林火对兴安落叶松林土壤理化性质的影响

[目的]探讨低强度林火对兴安落叶松林土壤理化性质的影响.[方法]依据地表可燃物损耗量来判断林火强度,在大兴安岭松岭林区落叶松林混交林火烧迹地选择低强度林火迹地为样地,对低强度林火迹地与对照样地的土壤理化性质进行3 a连续测定和比较分析研究.[结果]低强度林火主要影响森林土壤A层容重,没有对土壤B层产生显著影响;低强度林火燃烧后土壤A层持水量和贮水能力减小,火烧虽然没有改变土壤B层的有机质,但孔隙度相差明显;低强度林火提高了A层土壤pH,随时间的推移土壤pH从6.4恢复到5.4,说明低强度林火对土壤pH影响有限;低强度林火对土壤有机质再分配是有影响的,不单纯地表现为减少趋势,可能更多的是分解;土壤营养元素中以N素最易挥发,火烧后迹地土壤A层全N量下降;低强度林火对速效K含量增加只限于一个生长季.火后Ca,Mg和P的含量的变化结果与K近似.[结论]有计划地实施低强度林火对森林具有一定的保护作用.     

森林火灾对兴安落叶松林生态系统碳素分布及储量的影响

运用森林生态学典型样地法设立样地并获取野外数据,采用燃烧法测定森林、土壤中的碳,研究过火和未过火两种兴安落叶松林生态系统的碳素分布及储量,结果表明:火干扰后,杜香—兴安落叶松林碳储量减少33.8127t/hm2,草类—兴安落叶松林碳储量减少104.9247t/hm2,其中,森林植被部分的干、枝、叶和根的碳储量都减少,其它组分因林分类型而异;土壤碳储量明显减少,但各层的碳储量空间分布变化不一致。     

兴安落叶松林火烧迹地冻土碳储量分布规律研究

【目的】研究森林火灾后兴安落叶松林土壤有机碳储量的分布规律,为林火干扰后寒温带森林生态系统土壤碳库的研究提供参考。【方法】以内蒙古大兴安岭兴安落叶松林不同年份(2003年和2007年)火烧迹地为研究区,划分不同火烧程度(轻度和重度),于2010-07进行土壤调查取样,分析不同火烧年份和不同火烧程度对0~40cm土层土壤碳储量的影响。【结果】1)与未过火区相比,轻度火灾后冻土区0~30cm土层土壤碳储量均存在不同程度的损失,而30~40cm土层土壤碳储量有不同程度的积累;而重度火灾后冻土区0~40cm土层土壤碳储量均存在不同程度损失。2)在0~10cm土层中,不同程度火烧迹地土壤碳储量的分布没有一致性规律,而在10~40cm土层,土壤碳储量的分布表现出随土层深度增加而降低的一般性规律。3)在0~10cm土层,2003年火烧迹地土壤碳储量相对2007年火烧迹地要低;而在10~40cm土层则呈相反趋势。【结论】林火一定程度上切断了森林土壤有机质的来源,导致森林土壤碳储量下降,表层土壤碳储量受火烧年份影响差异明显,深层土壤碳储量受火烧程度影响差异明显。     

大兴安岭火烧迹地幼苗更新及空间分布格局

森林火灾是大兴安岭林区森林生态系统退化的干扰因子之一,研究火烧迹地幼苗更新及空间分布格局,对深入探讨火烧迹地植被恢复过程中群落演替规律和植被恢复提供基础理论依据。本研究以内蒙古大兴安岭林区西坡北部2010年火烧迹地为研究对象,根据迹地存活株数设置3块30 m×30 m不同火烧强度(轻度L、中度M和重度H)的固定样地,调查并记录更新苗(胸径5 cm)的树种名称、坐标、地径和株高。采用熵值法和空间格局分析法,研究不同强度火烧迹地的更新情况和幼苗的空间分布格局。结果表明:不同强度火烧迹地幼苗的空间分布格局多呈聚集分布,只在轻度L火烧迹地中,Ⅱ级和Ⅳ级幼苗呈均匀分布。中度M火烧迹地幼苗聚集强度最大,轻度L聚集度最小,幼苗的聚集强度随更新密度增大而增大;不同火烧强度和不同更新等级下,兴安落叶松幼苗均为聚集分布,中度M火烧迹地聚集强度最大,重度H聚集度最小。不同强度火烧迹地幼苗的更新情况为:中度M重度H轻度L;兴安落叶松幼苗更新情况为:轻度L中度M重度H,火烧强度越大对兴安落叶松幼苗的更新影响越大。     

紫柏山国家级自然保护区不同植被类型土壤碳氮分布特征及其影响因素

  目的  研究陕西省宝鸡市紫柏山国家级自然保护区不同植被类型下土壤碳氮分布特征,探讨其主要影响因素。  方法  以保护区内壤土类型(槲栎Quercus aliena林、华山松Pinus armandii林)和砂质土类型(锐齿栎Q. aliena var. acuteserrata林、栓皮栎Q. variabilis林、白桦Betula platyphylla林)不同土层土壤样品为研究对象,比较5种植被类型下土壤有机碳质量分数、全氮质量分数、土壤碳氮密度和土壤碳氮储量及碳氮比的差异,分析土壤有机碳、全氮、碳氮比与土壤理化性质的关系。  结果  ①壤土区土壤有机碳质量分数、全氮质量分数、土壤碳氮密度及土壤碳氮储量显著高于砂质土区(P＜0.05),其中壤土区各土层从大到小表现为槲栎林、华山松林,砂质土区各土层从大到小表现为白桦林、锐齿栎林、栓皮栎林。②土壤有机碳质量分数、全氮质量分数、土壤碳氮密度及土壤碳氮储量在0~30 cm土层均随土层深度的增加而显著降低(P＜0.05)。③各植被类型不同土层的土壤碳氮比分布无明显规律且差异不显著,碳氮比为9.94~16.23,有机质的矿化能力较强。④土壤含水量、容重是影响土壤有机碳和全氮质量分数的主要因子,土壤含水量、pH是影响碳氮比的主要因子。  结论  不同植被类型下土壤有机碳质量分数、全氮质量分数、土壤碳氮密度及土壤碳氮储量存在显著差异(P＜0.05),土壤含水量是影响土壤有机碳、全氮和碳氮比的关键因子。图4表5参36      

大兴安岭兴安落叶松林火烧迹地群落演替状况

采用由植被空间序列推断时间系列的方法,分析了大兴安岭地区兴安落叶松(Larix gmelinii)林不同火强度火烧迹地群落演替状况。研究结果显示,重度火干扰后,兴安落叶松林群落演替趋势规律为:杂草丛或灌草丛→白桦山杨混交林→阔叶兴安落叶松林→兴安落叶松林;中度火干扰后,兴安落叶松林的群落演替趋势为:杨桦林或以阔叶树为主的针阔混交林→兴安落叶松林;轻度火干扰后,对兴安落叶松群落的影响较小,不能改变原有的树种组成,林分群落结构变化主要表现在灌木层和草本层中一些旱生物种与中湿生物种的替代过程。     

辽东山区两种针叶人工林土壤真菌群落结构特征

目的为探讨辽东山区两种典型针叶人工林土壤真菌群落多样性及结构特征,揭示真菌群落结构与树种、土壤环境因子的相关性。方法本研究以辽东山区白石砬子自然保护区内落叶松（LGe）、红松（PKe）人工林和辽宁省森林经营研究所实验林场落叶松（LGd）、红松（PKd）为研究对象,采用Illunima Miseq高通量测序技术和OTU分析法比较不同针叶人工林土壤真菌群落结构差异,分析优势菌群与土壤理化性质的相关性。结果（1）与红松人工林相比,落叶松人工林有助于提高土壤全碳、全氮和速效氮的含量。（2）该区落叶松和红松人工林土壤共检测到9个土壤真菌门,优势菌门为担子菌门、子囊菌门、接合菌门和隐真菌门。（3）LGe和PKe,LGd和PKd土壤真菌的多样性和丰富度指数存在差异,但都不显著。（4）Venn和Heatmap表明落叶松和红松人工林土壤真菌群落组成和相对丰度存在差异,LGe和PKe间的差异较LGd和PKd间的差异小。（5）RDA分析与Pearson相关性分析表明,土壤pH、土壤全碳、速效氮、土壤碳氮比是该区针叶人工林土壤真菌群落结构变化的关键影响因素。结论土壤真菌群落结构、多样性指数在不同树种间存在一定差异,LGe和PKe土壤有机质和真菌群落结构多样性差异较小,表现趋同性,LGd和PKd差异较大。      

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。      

抚育间伐对兴安落叶松天然林乔木层碳储量的影响

[目的]研究抚育间伐对兴安落叶松(Larix gmelinii)天然林乔木层碳储量的影响。[方法]以大兴安岭林区70年兴安落叶松天然林为研究对象,采用测树学方法、样地调查法等,研究经过2次平均株数强度为38%的抚育间伐后林分乔木层碳储量的变化。[结果]兴安落叶松天然林乔木层各器官碳储量从大到小依次为干、根、枝、叶。兴安落叶松林木个体平均含碳率为49.48%,抚育间伐使兴安落叶松天然林乔木层碳储量显著增加(P0.05)。[结论]该研究可为大兴安岭兴安落叶松天然林抚育提供技术支撑。     

辽宁仙人洞典型林分森林土壤碳氮分布特征

以辽宁省仙人洞自然保护区内阔叶混交林、红松林、日本落叶松林、针阔混交林、赤松林以及栎类林6种典型林分为研究对象,分析了不同林分类型下土壤有机碳的含量、有机碳储量、全氮含量、碳氮比(C/N)及有机碳含量与全氮、速效磷、速效钾的相关关系。结果表明:随着土壤剖面深度的增加,不同林分的土壤有机碳、全氮含量逐渐降低,且不同土壤层次间呈现出显著性差异;不同林分土壤有机碳含量平均值为15.11~47.07 g/kg;不同林分土壤全氮含量为2.83~11.17 g/kg;不同林分的C/N为9.27~28.23,平均值大小为栎类林红松林赤松林日本落叶松阔叶混交林针阔混交林;不同林分0~50 cm土层的土壤有机碳储量大小为针阔混交林(230.64 t/hm~2)日本落叶松(210.46 t/hm~2)阔叶混交林(136.26 t/hm~2)赤松林(122.84 t/hm~2)红松林(97.84 t/hm~2)栎类林(68.55 t/hm~2);在0~10 cm土层,各个林分土壤有机碳含量与土壤全氮、速效磷、速效钾呈显著正相关(P0.05),在10~20 cm土层,各个林分土壤有机碳含量与土壤全氮、速效磷呈显著正相关(P0.05),土壤有机碳与速效钾不存在显著相关性。     

兴安落叶松针叶床层火蔓延的模拟

以黑龙江省帽儿山地区典型森林类型兴安落叶松林地表可燃物为研究对象,分析不同可燃物含水率、可燃物载量、风速和坡度与火蔓延速度之间的关系,共进行4(可燃物载量)×4(可燃物含水率)×3(风速)×3(坡度)=144组点烧试验,并建立适用于兴安落叶松针叶林的火蔓延模型。结果表明:在试验设定范围内,可燃物床层在火蔓延过程中80%为阴燃,火蔓延速度在75%区间内不超过6 m·h^-1,最大值为93.02 m·h^-1、最小值为0.41 m·h^-1;可燃物载量对火蔓延速度影响不显著,3个显著变量对火蔓延速度的影响由大到小的顺序为:风速、可燃物含水率、坡度;4个因子交互作用对火蔓延速度的相对贡献为:可燃物含水率×坡度×风速27.73%、风速17.22%、可燃物含水率×坡度×风速×载量13.01%、可燃物含水率×风速11.01%、坡度×风速9.21%;火蔓延速度预测模型的标准估计误差值为8.56,验证误差值为12.93。因此,在森林火行为预报工作中,应注意可燃物的特征、所处的地理位置及其环境因素。     

兴安落叶松林土壤微生物生物量季节动态及影响因素

应用氯仿熏蒸浸提法测定了大兴安岭塔河地区兴安落叶松林(Larix gmelinii Rupr.)土壤微生物生物量碳(Cm)和微生物量氮(Nm)的季节动态变化,并研究了其与土壤养分因子和土壤环境因子的关系。结果表明:兴安落叶松林的Cm的变化范围为70.02～1 065.38 mg.kg-1,其Nm的变化范围依次为:15.63～75.18 mg.kg-1。Cm和Nm基本于5—6月呈上升趋势、6—8月呈下降趋势,9月又达到一个最大值,之后开始下降,其中出现1～2个峰值的季节变化格局。Pearson相关分析表明,Cm与Nm呈显著相关(P<0.05),Cm与土壤温度(TS)呈显著负相关(P<0.05),Cm与土壤有机碳(CS,O)和土壤全氮(NT)呈极显著正相关(P<0.01)。Nm与土壤有机碳(CS,O)和土壤全氮(NT)呈极显著正相关(P<0.01)。     

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。     

百花山典型林分土壤有机碳储量及垂直分布特征

针对百花山落叶阔叶混交林、华北落叶松林、桦木林3种典型林分土壤有机碳储量及垂直分布特征进行研究。结果表明,不同林分类型下的土壤有机碳含量存在明显差异,桦木林最高(33.87g/kg±2.82g/kg),华北落叶松林次之(27.42g/kg±2.21g/kg),落叶阔叶混交林最低(26.24g/kg±1.91g/kg),桦木林土壤有机碳的密度为(26.06±1.88)kg/m2,落叶阔叶混交林为(19.81±1.70)kg/m2,华北落叶松林为(18.94±1.50)kg/m2,土层间有机碳密度为(1.57～7.22)kg/m2,且随着土层深度的增加呈现减少的趋势;不同林分中0～20cm土层有机碳储量占整个剖面有机碳总储量的百分比均达到50%以上,0～20cm土层有机碳含量变化总趋势为下坡位>中坡位>上坡位。     

春季冻融期寒温带主要森林类型土壤氮矿化特征

目的春季冻融期是连接冬季与生长季的关键时期，期间强烈的温度变化可能深刻影响土壤生态过程。研究春季土壤冻融过程对氮素矿化的影响，揭示我国寒温带地区冻融对土壤氮矿化的影响规律,为寒温带地区森林生态系统氮素研究和森林生产力评价提供理论依据。方法本研究以寒温带地区3种典型森林（兴安落叶松林、樟子松林、白桦林）为研究对象，利用树脂芯法测定和分析了在春季解冻期间土壤无机氮（NH₄+-N、NO₃?-N）以及净氨化速率、净硝化速率、氮矿化速率的动态变化。结果寒温带春季冻融期3种林型土壤无机氮含量均表现出释放特征，且在冻融末期有大幅增加趋势，但不同林型其变化规律有所不同，3种林型土壤铵态氮含量占无机氮含量的83.91% ~ 97.22%，是春季冻融期土壤无机氮的主要存在形式。冻融循环期间兴安落叶松林、樟子松林和白桦林0 ~ 10 cm土层土壤净氮矿化速率分别增加了1.86、6.18和0.25倍。10 ~ 20 cm土层土壤净氮矿化速率除兴安落叶松林有所降低外，樟子松林和白桦林土壤净氮矿化速率分别增加了4.09和2.25倍。土壤净氨化速率占土壤净氮矿化速率的73.47% ~ 96.76%，土壤氮矿化以氨化作用为主。土壤含水量是土壤有机氮矿化作用的主要影响因素。结论寒温带冻融作用有利于土壤有机氮的矿化，且阔叶林土壤氮矿化对冻融循环的响应强于针叶林。