中亚热带退化林地土壤有机碳及不同粒径土壤颗粒有机碳的变化

采用土壤颗粒分级方法,以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致的4种林地:檵木—南烛—满山红灌草丛(LVR)、檵木—杉木—白栎灌木林(LCQ)、马尾松—石栎—檵木针阔混交林(PLL)和石栎-红淡比-青冈常绿阔叶林(LAG)为对象,研究土壤有机碳(SOC)及不同粒径土壤颗粒有机碳含量随着林地退化的变化特征,剖析林地退化对中亚热带森林SOC库的影响机制。结果表明:随着林地退化,2μm砂粉粒百分含量增高,而2μm黏粒百分含量下降,土壤质地粗砂化;林地SOC含量呈负指数函数下降,LAG林地SOC库以粉粒、黏粒有机碳为分配主体,PLL、LCQ、LVR林地以粉粒、砂粒有机碳为分配主体;随着林地退化,同一土层同一粒径有机碳含量呈下降趋势,砂粒有机碳含量的分配比例明显增加,黏粒有机碳含量的分配比例明显下降,同一土层颗粒有机碳(POC)/矿物结合有机碳(MOC)值增加,SOC固持和保护作用减弱,SOC稳定性下降。群落物种组成、生物量和土壤颗粒组成随着林地退化的变化是导致林地SOC含量和稳定性下降的主要因素。     

亚热带不同植被恢复林地凋落物层碳、氮、磷化学计量特征

【目的】探究不同植被恢复阶段林地凋落物层现存量及其碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量的差异,为亚热带地区退化林地的植被恢复和管理提供科学依据。【方法】采用空间代替时间的方法,在位于亚热带丘陵区的湖南省长沙县选取地域相邻、环境条件基本一致的4种处于不同植被恢复阶段林地:檵木-南烛-杜鹃灌草丛(LVR)、檵木-杉木-白栎灌木林(LCQ)、马尾松-柯(又名石栎)-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,按未分解层、半分解层和已分解层采集凋落物层分析样品,测定凋落物层现存量以及不同分解层凋落物C、N、P含量及其化学计量比。【结果】1)凋落物层及其各分解层凋落物的现存量总体上随着植被恢复而增加,同一林地不同分解层表现为:已分解层>半分解层>未分解层,不同分解层之间的差异随着植被恢复而增大。2)凋落物层C含量以PLL最高,LCQ最低,而N、P含量总体上随着植被恢复而增高;C、N、P含量随着凋落物的分解而下降。3)无论是整个凋落物层C储量还是各分解层凋落物C储量,均以PLL最高,其次是LAG,LVR最低,而N、P储量随着植被恢复而增高。4)整个凋落物层以及各分解层凋落物的C/N比值均表现为:PLL>LVR>LCQ>LAG,而C/P、N/P比值总体上随着植被恢复呈下降趋势;C/N、C/P、N/P比值基本上随着凋落物的分解而下降。【结论】随着植被恢复,凋落物层现存量及其N、P含量增加,C/N、C/P、N/P比值下降,体现了生态系统物质循环随着植被恢复逐渐优化。     

中亚热带2种森林群落组成、结构及区系特征

【目的】研究中亚热带演替阶段相邻的2种森林群落的组成、结构、区系特征,旨在丰富亚热带地区森林动态资料,为加快该地区森林生态恢复和保护生物多样性提供科学依据。【方法】采用空间代替时间方法,结合群落生态学研究方法,在湘中丘陵区选取林龄为45～50年处于演替中期阶段的马尾松+柯(又名石栎)+檵木针阔混交林(PLL)和林龄为80～90年处于演替亚顶极阶段的柯+红淡比+青冈常绿阔叶林(LAG),分别设置3块30 m×30 m固定样地,对胸径≥1 cm的林木进行调查,计算群落多样性指数、特征值和相似系数等指标。【结果】PLL、LAG树种丰富,具有占绝对优势的优势种,且在群落内空间分布比较均匀,LAG树种丰富度和多样性指数高于PLL,且双子叶植物明显增加; PLL、LAG树种组成的差异主要源于乔木树种,特别是常绿阔叶乔木树种,PLL以松科、壳斗科为主,呈现针阔混交林特征,LAG以壳斗科、樟科、漆树科、金缕梅科和八角枫科等常绿阔叶树种为主,呈现常绿阔叶林特征; PLL、LAG的种数和株数垂直结构层次分化明显,LAG各层次树种比PLL更丰富,特别是林下1～5 m层和林冠≥15 m层; PLL、LAG的种数和株数径级结构均呈倒"J"型分布,主要集中在1～8 cm径级; LAG中大径级的种数和株数多于PLL; PLL中,马尾松林下更新失去优势,为衰退型,柯、檵木为增长型,表现出PLL向LAG演替; LAG中,马尾松衰退明显,柯、青冈为增长型,杉木为稳定型; PLL、LAG植物区系以泛热带分布型为主,具有较强热带向温带过渡的性质,LAG热带成分科、属、种多于PLL。【结论】PLL、LAG树种组成、空间结构存在较大差异;亚热带低山丘陵区地带性植被恢复应遵循群落演替动态规律,对已处于演替中期阶段的马尾松针阔混交林可采用封山育林让其自然演替,或通过人工干预(如补植常绿阔叶树种)缩短恢复时间,搭配合理的树种组成,提高林分质量;次生林改造或"针改阔"过程中,应加强泛热带分布型植物的利用,选择起源和演化具有相似性的阔叶树种作为建群种。     

湘中丘陵区4种植被类型土壤全磷、有效磷含量的变异特征

为揭示中亚热带植被恢复对土壤磷(P)有效性的影响机制,在湘中丘陵区选取了地域毗邻、环境(土壤、气候)条件基本一致、处于不同植被恢复阶段的4种植物群落——檵木-南烛-杜鹃灌草丛(LVR)、檵木-杉木-白栎灌木林(LCQ)、马尾松-柯(又名石栎)-檵木针阔混交林(PLL)以及柯-红淡比-青冈常绿阔叶林(LAG)为研究对象,设置固定样地,按0～10、10～20,20～30,30～40 cm分层采集土壤样品,测定不同季节土壤全磷(TP)和有效磷(AP)含量,比较研究不同植被类型土壤TP、AP含量的差异及其季节变化特征。结果表明:1)不同植被类型同一土层TP含量在各季节总体上随着植被恢复而增加,且LAG与LCQ、LVR(除夏季外)差异显著;季节变化也基本一致,除LAG 0～10 cm土层外,均表现为"夏高冬低(或秋低)型"。2)不同植被类型同一季节同一土层AP含量夏、冬季差异较大,而春、秋季较小,不同植被类型同一土层AP含量在各季节的变化不完全随着植被恢复而逐渐增加;但同一土层AP的季节平均含量基本上随着植被恢复而增加,同一植被类型不同土层AP含量的季节变化不尽相同。3)土壤TP、AP含量与群落总生物量、地上部分生物量、根系生物量、凋落物层现存量、土壤粘粒百分含量、有机碳含量、全N含量呈极显著的正相关关系,与土壤pH值呈显著的负相关关系。4)不同植被类型群落生物量、土壤粘粒百分含量、有机碳含量、全N含量、pH值的差异显著影响土壤TP、AP的含量。