秦岭火地塘林区不同海拔不同林型土壤CO_2、CH_4、N_2O通量研究

二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)、氧化亚氮(N_2O)是3种主要的温室气体,温带森林土壤是CO_2、N_2O重要的源,是CH_4重要的汇,以前的研究大部分都关注这3种温室气体在时间上的变化,而很少开展在空间变化上的研究。2014年10月至2015年10月,采用静态箱-气相色谱法对秦岭南坡火地塘林区不同海拔(海拔1 560、1 585、1 963、2 040、2 160m,分别为落叶阔叶林、温性针叶林、温性针叶林、寒温性针叶林、落叶阔叶林)森林土壤CO_2、CH_4和N_2O通量进行了为期1a的监测。结果表明,CO_2全年都为排放,季节波动较大,总体上随海拔增加排放量减少,海拔由低到高(包括3种林型)年排放量依次为:19.12、12.53、11.78、16.95、14.87t·hm~(-2);CH_4全年主要为吸收,在非生长季出现排放,季节波动幅度较大,总体上随海拔增加吸收量增加,海拔由低到高年通量依次为:-2.57、-3.60、-5.94、-5.59、-3.92kg·hm~(-2);N_2O全年以排放过程为主,存在吸收现象,季节波动幅度不大,海拔对其通量影响不明显,海拔由低到高年排放量依次为:0.23、0.62、0.63、0.60、0.95kg·hm~(-2)。土壤温度是影响CO_2、N_2O通量的关键因子。5个样地森林土壤CO_2通量与土壤铵态氮含量(20～40cm)显著相关(P0.05)。高的土壤NH_4~+含量对CH_4的吸收有抑制作用。在冻融交替期,降雨对N_2O的通量有明显影响。海拔由低到高5个样地的GWP(全球增温潜势)分别为:119.13、12.65、11.85、17.02t·hm~(-2)和15.07t·hm~(-2)。     

秦岭3种天然林细根分布特征及其与土壤理化性质的关系

【目的】研究秦岭3种天然林细根分布特征及其与土壤理化性质的关系,为秦岭地区生态治理和森林恢复提供科学依据。【方法】采用土柱法对秦岭辛家山林区云杉林、红桦林及云杉+红桦混交林3种天然林进行根系取样,分析细根生物量密度、细根根长密度、细根体积、细根比根长与土壤有机质含量、孔隙度、密度、硝态氮含量、铵态氮含量和湿度的关系。【结果】随土壤深度增加,3种天然林土壤的有机质含量、孔隙度、硝态氮含量、铵态氮含量和湿度均降低,但密度升高;随土壤深度增加,3种天然林各细根指标均降低,其中细根生物量主要集中在腐殖质层,各林分在腐殖质层的占比均大于69%;腐殖质层具有最高的细根根长密度、细根体积和细根比根长,分别是淀积层的3.76～4.85、2.63～3.80和1.26～1.67倍,分别是母质层的11.13～14.98、6.32～16.01和1.76～3.28倍;3种天然林中,混交林各土层的细根根长密度最高(平均值为0.45 cm·cm~(-3)),云杉林各土层的细根根长密度、细根体积和细根比根长最低(平均值分别为0.26 cm·cm~(-3)、0.88 mm~(-3)·cm~(-3)和0.60 cm·g~(-1));相关性分析表明,3种天然林分各细根指标与土壤的有机质含量、孔隙度、密度、硝态氮含量、铵态氮含量和湿度均呈极显著或显著相关,其中细根生物量密度、细根根长密度、细根体积与土壤有机质含量的正相关性最高(r值分别为0.813、0.795和0.784),与土壤密度的负相关性最高(r值分别为-0.715、-0.658和-0.683);主成分分析表明,影响细根分布的第一主成分因子包括土壤有机质含量、硝态氮含量、密度、孔隙度、湿度和铵态氮含量;通径分析表明,土壤有机质含量对细根生物量密度的直接正效应最高,土壤湿度的间接效应最高且主要是通过有机质含量的间接效应来实现。【结论】秦岭3种天然林的细根指标均随土壤深度增加而减少,土壤腐殖质层为细根集中分布层;3种天然林分中,混交林的细根发达程度最高,云杉林最低;根系分布受多种土壤因子影响,影响程度表现为有机质硝态氮密度孔隙度湿度铵态氮;土壤有机质含量直接影响细根生物量密度;土壤湿度主要通过土壤有机质的间接作用影响细根生物量密度。在对秦岭地区进行生态治理和森林恢复工作过程中,应综合考虑细根生物学特性,合理配置不同树种,注意森林土壤有机质的积累,从而起到维护森林生产力,增强森林生态系统功能的作用。     

秦岭火地塘林区不同海拔森林土壤NO通量

选取秦岭火地塘林区不同海拔(1 560~2 160 m)的有代表性的5个森林样地,从2014年10月到2015年10月对其土壤NO通量采用静态箱—氮氧化物分析仪法进行1 a的监测。结果表明,土壤NO排放主要集中在植物生长季(2015年5月—2015年9月),但整个观测期NO排放保持在较低水平。在非生长季(2014年10月—2015年4月),大部分样地的NO排放先减少后增加,而且监测有NO吸收。不同海拔NO年排放总量分别为2 160m红桦林0.06 kg·ha~(-2)·a~(-1),2 040 m青杄林0.08 kg·ha~(-2)·a~(-1),1 963 m华山松林0.02 kg·ha~(-2)·a~(-1),1 585 m油松林0.11 kg·ha~(-2)·a~(-1),1 560 m锐齿栎林0.19 kg·ha~(-2)·a~(-1)。除华山松外,NO年排放总量随海拔的升高而减少。不同海拔5个样地土壤NO通量均与地温显著相关(P0.05)。华山松林土壤NO排放与土壤孔隙充水率呈负相关(P0.05)。油松林土壤NO排放与土壤铵态氮质量分数负相关(P0.05)。除油松林外,各样地的土壤孔隙充水率都低于60%,可以推断,硝化反应是本地区NO的重要生成源,但受到降雨和土壤有机质等理化性质的影响又伴随有反硝化过程。     

经验模型和过程模型对油松林枯损预测的比较

研究采用西北农林科技大学开发的可变密度全林模型QUASSI 1.0,基于赫尔辛基大学开发的CROBAS碳平衡模型框架,融合二类调查数据、文献数据以及解析木数据,进行参数校正及优化,本地化了CROBASPT(油松)枯损模块的参数。并根据立地条件和初始密度选取了9个代表性油松林分,以20年为预测期,比较分析了经验模型和过程模型在不同密度、不同地位级条件下对枯损预测的差异,探索有效的林分枯损预测方法。同时采用平均误差、平均绝对误差和平均相对误差分析了过程模型CROBAS-PT与经验模型QUASSI 1.0预测值的偏差。结果表明:对于不同初始密度的油松林,CROBAS-PT和QUASSI 1.0在预测期内均呈现初始密度越大,林分年枯损率越大的规律;对于不同地位级的油松林,无论CROBAS-PT还是QUASSI 1.0在预测期内,林分枯损受立地条件的影响均不敏感。CROBAS-PT枯损预测的机理过程分析说明,油松树冠投影在20~40 a预测期内呈现先增加后降低的趋势。立地质量越好的林分,树冠投影越大,枯损率越大。误差检验分析显示,过程模型CROBASPT枯损预测结果符合统计检验要求,尽管CROBAS-PT对于枯损的预测相比经验模型QUASSI 1.0存在一定程度的低估。在缺乏连续观测样地数据,无法保证经验模型的建模数据需求时,采用过程模型方法预测林分枯损不失为一种有效补充。     

黄土高原几种乔灌木根区土壤微生物区系研究

采用化学分析、微生物平皿培养及放线菌形态鉴定法，研究了黄土高原安塞试区5种乔灌木根区0－20cm及20－40cm土层17个土样的土壤性质及微生物的数量与组成。结果表明：①黄土高原丘陵沟壑区坡地人工林与无林裸地土壤中仍然生存着数量较多的细菌、放线菌及真菌，其中各类群的数量排序为：细菌＞放线菌＞真菌；②不同树种根区土壤中细菌、放线菌及真菌数量不同，土壤微生物的数量按灌木林＞乔木林排序；③在黄土高原丘陵沟壑区坡地人工林及无林裸地土壤的放线菌组成中，链霉菌属（Streptomyces)占绝对优势，其次为小单孢菌（Micromonospora)和诺卡氏菌（Nocardia)。灌木林根区放线菌数量与种类均多于乔木；④黄土高原“沙刺人工林－微生物－土壤”生态系统微生物数量大，种类较多，生物活性强，对土壤物质转化及肥力提高有明显作用，在恢复黄土高原植被时应作为先锋树种。     

中欧地区的森林培育及其启示

文中简述了中欧的林业发展史，特别对德国森林培育的现状和存在的问题进行了比较详细的分析。根据德国森林培育的历史和经验，提出了对中国林业建设的几点启示。     

秦岭火地塘林区倒木及其土壤化学元素含量特征

以秦岭火地塘林区油松和漆树倒木为研究对象,采用国际倒木腐烂等级划分方法,测定其 5 个腐烂等级的6种化学元素( C,N,P,K,Ca,Mg) 的含量,分析倒木对土壤化学元素的影响。结果表明: 油松倒木5个腐烂等级间 C 含量没有显著差异,而漆树倒木 C 含量随着分解显著递减; 漆树和油松Ⅴ级倒木的 N 含量随着分解显著递增; Mg 含量在油松倒木分解过程中无显著差异,在漆树倒木分解后期显著增加; P,K,Ca 含量在漆树和油松分解过程中都无显著差异,但 P 和 Ca 含量随着油松和漆树倒木的腐烂呈线性增加,K 含量随油松和漆树倒木分解呈线性下降。油松和漆树倒木下土壤 C 含量随着土层加深而显著减少,K,Ca,Mg 含量随土层加深无显著差异; 土壤 C含量随倒木腐烂显著递增,N,P,Ca,Mg 含量随倒木分解无显著差异。该研究揭示倒木分解过程中各种化学元素的变化规律,对促进秦岭森林生态系统物质循环和制定林木更新措施有重要的参考价值。     

景观格局分析法在水土流失动态监测中的应用

基础设施和重点开发建设项目，给建设区经济社会发展带来巨大效益的同时，也会对建设区及周边生态环境造成一定的破坏。本文在景观格局分析的理论阐述的基础上，着重探讨了景观指标获取及其分析方法在水土流失监测中的应用。     

秦岭火地塘天然次生油松林土壤有机碳的特征

【目的】精确估计火地塘天然次生油松林土壤有机碳密度和储量。【方法】基于林下灌木、草本群落特征数据,采用分层抽样法确定研究区土壤剖面的调查数量,对调查样地上、中、下3"层"的土壤有机碳分布规律及其与天然次生油松林下植物物种多样性的相关性进行了研究。【结果】上"层"土壤有机碳密度变化较小,变化幅度为56.60~71.98 Mg/hm2,变异系数为8.26%;而"中、下"层土壤有机碳密度波动较大,变化幅度为22.83~59.45和38.33~85.82 Mg/hm2,变异系数分别为15.91%和22.94%;随着土层深度的增加,土壤有机碳密度下降。土壤有机碳密度与植物物种多样性无明显相关性。【结论】在95%的可靠性下,抽样估计的相对误差为±11.13%时,研究区土壤有机碳密度为(60.492±6.73)Mg/hm2;0~40 cm土层土壤有机碳储量为72.59 Mg。     

沙棘薪炭林营造技术的试验研究

在陕西渭北黄土高原地区布设沙棘薪炭林营造技术试验,结果表明该地营造沙棘速生丰产薪炭林宜选择光照充足的梁坡台地,阳坡上下部,峁顶等立地类型;重视做好头年秋季整地蓄墒,适当深栽,砸实土壤,采用植苗造林,春季造林宜早,均能提高造林成活率。为提高抄棘薪炭林产量,造林密度不宜过大,株行距1m×1m者,亩生物量可达1871.3kg。同时,加强沙棘幼林地的抚育管护,做好病虫防治都能提高沙棘造林质量。