锐齿栎林土壤呼吸对土壤水热变化的响应

按照5个土壤含水量(0.20、0.25、0.30、0.35、0.40 kg·kg-1)和5个温度(15、20、25、30、35 ℃)梯度设计试验,对取自北亚热带-暖温带过渡区锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)天然林中0～20 cm的原状土柱进行恒温培养和呼吸速率测定.结果表明:土壤温度、含水量及二者的交互作用都对土壤呼吸速率产生显著影响(P＜0.01); 土壤呼吸速率与土壤温度呈正相关,随土壤含水量增高的变化规律为单峰曲线,含水量为0.20～0.35 kg·kg-1 时土壤呼吸速率随含水量的增加而增加,0.35 kg·kg-1时土壤呼吸速率最高,0.35～0.40 kg·kg-1时随含水量的增加土壤呼吸速率下降,是对土壤呼吸产生抑制的土壤含水量临界点;锐齿栎林土壤呼吸Q10值的变化范围为1.36～3.10,平均为2.13,Q10随土壤温度的升高而下降,随含水量增加的变化趋势与土壤呼吸速率一致;土壤含水量0.35 kg·kg-1和土壤温度35 ℃结合下的土壤呼吸速率最高; 回归关系表明土壤呼吸速率与土壤温度呈显著的指数函数关系(P＜0.01),与土壤含水量呈二次函数关系(P＜0.10),土壤温度与含水量可以分别解释呼吸速率变化的73.26%与21.85%,共同解释能力为86.40%,土壤温度对呼吸速率的影响大于土壤含水量.     

锐齿栎林生态系统对水质影响的研究

对秦岭辛家山锐齿栎林生态系统对水质的影响进行了探讨，结果表明：锐齿栎林生态系统对水质具有净化作用，并以林冠层的净化作用为最强，效应指数达－５２．４％，枯落物层次之，效应指数为－６．６％，以土壤层最弱，效应指数为－１．０６％；对水质的评价表明，该地区大气降水的水质为轻污染（质量指数为０．９０５９），以迳流的形式输出系统时的水质为微污染（质量指数为０．３０４４）。     

暖温带森林土壤酶活性对增温的响应及其环境解析

[目的]模拟气候变化背景下土壤酶活性季节变化规律和土壤酶活性对环境因子变异的响应,以深入理解气候变化背景下微生物因素在调控土壤碳循环过程中的作用。[方法]以暖温带锐齿栎林土壤为研究对象,采用红外辐射增温技术和96孔-微平板法测定了生长季和非生长季土壤水解酶和氧化酶活性,解析环境因子在调控土壤酶活性季节变异中的作用。[结果]显示:增温处理在生长季显著提高土壤温度1.91℃,导致土壤有机碳含量显著降低了12.15%,微生物量碳氮显著增加了40.30%和61.29%;增温处理在非生长季显著提高土壤温度2.24℃,但对微生物量碳氮影响并不显著。增温处理对土壤专一酶活性的影响存在季节差异,生长季除N-乙酰-葡糖苷酶外增温处理降低了土壤专一酶活性;非生长季除β-葡糖苷酶和蛋白酶外增温处理增加了土壤专一酶活性。环境因子可以解释土壤专一酶活性变异的82.5%,MBN和NH4-N极显著影响土壤专一酶活性,二者共可以解释变异的59.0%。[结论]MBN和NH4-N是影响土壤专一酶活性的主要环境因子,其他环境因子:土壤水热配比、微生物量碳、微生物量碳氮比、溶解性有机碳和硝态氮等是影响土壤专一酶活性在处理间和季节间变异的主要驱动因子。     

秦岭西段南坡锐齿栎林营养元素的生物循环

对秦岭西段南坡锐齿栎林营养元素的生物循环研究表明,锐齿栎林生态系统的生物量为137.9648～260.9673T/ha,乔木层占总生物量的88.6～96.0%。系统营养元素的总贮量为306.8065～316.6865T/ha(包括0～60cm 土壤),其中土壤占98.4～99.4%,林木仅占0.55～14.3%。30龄锐齿栎林乔木层的生物量及营养元素积累量分别为192.9180T/ha、2771.3809kg/ha,营养元素分配到同化器官较多,且各营养元素积累量在各器官的相对分配各不相同。30龄锐齿栎林营养元素的年吸收量、存留量和归还量分别为362.736、133.261和229.475kg/ha,平均归还率为0.633。吸收量和存留量的大小顺序均为:Ca>N>K>Mg>P,归还率的大小顺序为:Ca>N>K>Mg>P>K。采伐锐齿栎林时应将枝、叶、树梢等保留林地,适当处理加速其分解,使营养元素良性循环。     

秦岭天然油松、锐齿栎林地土壤呼吸与CO2释放

应用密闭呼吸筒法研究了油松、锐齿栎林地土壤呼吸及其季节变化规律,结果表明(1)林地土壤呼吸速率与气温和土壤温度之间具有显著的相关关系,呼吸速率与土壤温度的相关性高于和气温的相关性;(2)通过建立土壤呼吸与根系生物量回归方程,计算出了根系呼吸量;(3)锐齿栎林地年CO2释放量为28.252t*hm-2a-1,其中矿质土壤呼吸占67.50%,根系呼吸占23.81%,凋落物层呼吸占8.69%;油松林地释放的CO2量为22.323t*hm-2a-1,其中矿质土壤呼吸占61.01%,根系呼吸占31.14%,凋落物层呼吸占7.84%.     

锐齿栎林生态系统的地球化学循环规律研究

运用系统学的方法和小集水区技术，对秦岭山地的锐齿栎林生态系统的地球化学循环规律进行了定位研究。结果表明，大气降水向系统输入的养分总量为３３．２８９ｋｇ·ｈｍ－２ａ－１，通过迳流输出的养分量为１７．０１１ｋｇ·ｈｍ－２ａ－１，净累积养分１６．２７８ｋｇ·ｈｍ－２ａ－１，变化率为４８．９１％，表明锐齿栎林生态系统处于进展的变化过程中。同时，讨论了森林冠层对大气降水携带养分的再次分配规律。     

太白山次生锐齿栎林地上生物量影响因素

【目的】分析和比较物种多样性(物种丰富度、物种Shannon-Wiener指数和物种均匀度)、结构多样性(胸径Shannon-Wiener指数、胸径均匀度、胸径变异系数和胸径基尼系数)以及环境因素对秦岭太白山北坡锐齿栎林地上生物量的影响,为促进秦岭生物多样性保护和森林生态系统功能协调发展提供理论依据。【方法】以秦岭太白山北坡锐齿栎林为对象,基于1.5 hm2固定监测样地中所有胸径≥1 cm木本植物调查数据,利用多元线性回归分析物种多样性和结构多样性与地上生物量的相关性。通过构建结构方程模型并结合环境因素,比较物种多样性和结构多样性对地上生物量的作用效应。【结果】线性回归模型和结构方程模型的分析结果均显示:表示物种多样性的3个指标与地上生物量均无显著相关性,表示结构多样性的指标中,只有胸径均匀度与地上生物量呈显著负相关性,但胸径均匀度对地上生物量变异的解释能力却很低。环境因子对地上生物量的影响同时存在直接和间接效应,但直接效应起到主要作用。【结论】群落结构是影响太白山锐齿栎林地上生物量的重要因素;但结构多样性对地上生物量的作用效应是抑制而非促进,说明增加群落结构的复杂性反而不利于地上生物量的累积。环境因素直接影响地上生物量,但对物种多样性和结构多样性与地上生物量的关系无显著影响。本研究证实了群落结构对森林地上生物量的重要性,但这并不能说明群落结构是影响太白山次生锐齿栎林地上生物量的主导因素。     

秦岭林区天然油松、锐齿栎林细根周转过程与能态变化

对秦岭林区天然油松、锐齿栎林细根周转过程的能量变化规律进行了系统研究 ,结果表明 :细根在分解过程中 ,能量的损失符合指数衰减规律 ,锐齿栎的分解系数为 0 0 0 31,年周转率为 0 35次·a- 1 ;油松分解系数为 0 0 0 2 4 ,年周转率为 0 4 8次·a- 1 ;油松林活细根年均储存能量为 119 4 3× 10 6 kJ·hm- 2 ,年死亡损失能量为 2 1 84× 10 6 kJ·hm- 2 a- 1 ,相当于地上部分年凋落物损失能量的 31 7% ;锐齿栎林活细根年均储存能量为172 70× 10 6 kJ·hm- 2 ,死亡损失能量 5 8 31× 10 6 kJ·hm- 2 a- 1 ,相当于地上部分年凋落物损失能量的 6 2 8%。     

小陇山锐齿栎天然林的树种多样性和结构特征

运用林分结构参数混交度、角尺度、大小比数、直径分布、林层数和物种多样性指标,对小陇山百花林场王安沟经营区锐齿栎天然林样地的群落结构特征进行了研究.结果表明:锐齿栎天然林群落的树种组成十分丰富,树种多样性较高,群落中具有构成当地森林群落的主要树种,结构特征为复层异龄林;在水平结构方面群落中,林木个体分布的角尺度均值为0.489,林分内林木整体分布格局属随机分布;群落的树种隔离程度较高,平均混交度为0.598,处于强度和极强度混交的林木比例高达78.6%;群落中树种以胸径作为比较指标的林木个体的优势排列顺序为:白桦>湖北花楸>漆树>锐齿栎>三桠乌药>华山松>少脉椴>鹅耳枥>青榨槭>膀胱果;在垂直结构方面,群落的平均林层数为2.3层,垂直结构复杂,分化明显.     

小陇山锐齿栎天然林结构动态分析

[目的]为了解锐齿栎天然林群落动态变化过程。[方法]采用每木定位监测样地重复观测的方法,对甘肃小陇山林区百花林场王安沟营林区内的锐齿栎天然林进行研究,从树种组成及多样性结构、径级结构、空间结构等几方面分析了锐齿栎天然林群落的结构动态特征。[结果]表明:2次调查群落树种组成和优势树种的重要值排序变化不大,有2个稀少种退出群落,死亡林木40株,死亡率8.3%;群落乔木层的物种丰富度和树种空间多样性下降,优势树种的集中性变大,物种个体数目分配的均匀程度下降。林分径级结构由典型的反"J"型分布变化为左偏的单峰状曲线;群落的空间结构没有发生显著变化,林木分布格局仍为随机分布,中林层和上林层林木个体增加,垂直结构更趋复杂;树种隔离程度下降,建群种锐齿栎的优势度增强,膀胱果、白桦和青榨槭种群的优势度下降。[结论]锐齿栎天然林群落组成和结构变化是一个复杂和缓慢的过程,6年间仅发生了一些微小的波动。     

不同营林措施对马尾松林土壤呼吸影响

以三峡库区马尾松飞播林为研究对象,针对不同营林措施:除灌(清除所有除灌产生的枝叶)、采伐I(采伐强度15%,采伐树干,并未对枝叶进行清除)、采伐II(采伐强度70%,采伐剩余物处理同采伐I)、对照,采用LI-8100土壤CO₂通量测定系统对其土壤呼吸速率进行为期1年的连续观测,分析了不同营林措施对于土壤呼吸的影响以及不同营林措施下土壤呼吸产生差异的原因。结果显示:年土壤呼吸速率均值除灌(1.82±0.07 μmol·m^-2·s^-1)< 对照(2.18±0.05 μmol·m^-2·s^-1)< 采伐I(2.37±0.07 μmol·m^-2·s^-1)< 采伐II(2.86±0.1 μmol·m^-2·s^-1);采伐强度与土壤呼吸速率增值呈正比;不同营林措施与对照土壤呼吸速率均在夏季生长旺盛期7-8月达到最大值;高强度的采伐显著提高了土壤温度与湿度,对照、除灌、采伐I、采伐II土壤呼吸敏感性指数Q₁₀值依次为: 2.18±1.09、1.65±0.07、2.20 ±0.09,2.36±0.09。     

基于反射光谱指数的锐齿栎叶片色素含量估算

[目的]探讨锐齿栎叶片色素含量和光谱反射率之间的关系,确定无损、快速估算锐齿栎叶片色素含量的敏感反射光谱波段和光谱指数。[方法]在2个样地进行了2年的野外观测试验,于生长季内同步测定了锐齿栎叶片的光谱反射率和不同光合色素含量,分析了350 2 500 nm范围内光谱反射率和敏感光谱指数与叶片色素含量及比率之间的定量关系。[结果]锐齿栎叶片的光谱反射率随叶片色素含量呈明显的规律性变化,与Chl a、Chl b、Chl和Car的含量在可见光的绿光黄光及红边区域表现为显著或极显著的负相关性,与Car/Chl表现为极显著的正相关性;在近红外和短波红外区域,光谱反射率与色素的相关性不及可见光区。本文构建的色素敏感光谱指数ND(705,350)、ND(800,705)、m ND(800,705)和m PRI可以准确地估算锐齿栎叶片的Chl a、Chl b、Chl含量和Car/Chl比率。独立的试验数据检验表明估算值和实测值的拟合关系较好。[结论]ND(705,350)、ND(800,705)、mND(800,705)和mPRI可有效地估算锐齿栎叶片的色素含量及比率。     

小陇山不同经营措施下次生锐齿栎天然林物种多样性研究

采用固定样地和样方法调查了小陇山林区百花林场3个实施不同经营措施的锐齿栎天然林林分特征和物种组成,运用4种常用的物种多样性指数对调查林分的乔木层、灌木层和草本层的物种多样性进行对比分析,结果表明:3种类型锐齿天然林的灌木层相对于其乔木层和草本物种组成丰富,多样性高;长期封育后的锐齿栎天然林群落在3种天然林类型中物种组成最丰富,乔木层、灌木层和草本层的Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Margalef指数值在3个林分中最高;近自然技术单株经营后的锐齿栎天然林各层次的物种组成相对较少,多样性较低,但其林分中保留的乔木树种个体较大;结构优化抚育后的锐齿栎天然林的物种组成和多样性介于二者之间.抚育经营措施对林分的影响与抚育经营强度密切相关,适当的抚育经营强度能够促进林分多样性提高,否则会带来不利的影响,结构化森林经营技术是一种有效的经营方法.     

秦岭西段锐齿栎群落林木个体大小分布特征及物种多样性

对秦岭西段小陇山林区腹地和林缘区的锐齿栎群落的大小分布和多样性进行了分析,结果表明:林区腹地分布区锐齿栎群落的个体较多,锐齿栎成年林木树高频度分布的峰值出现在7 - 19 m间,占总数的73.54%, 3 m以下的幼苗幼树占总数的18.43%,锐齿栎幼苗的萌发受中成林木、灌木的影响较大。在林缘分布区内,小于3 m以下的幼苗幼树与林区腹地分布相类似,但3 m以上各树高阶的数量都很少,特别是成熟林木较少,群落处于不稳定状态。林区腹地锐齿栎群落不同层次的物种组成丰富,物种数均高于林缘区,林区腹地锐齿栎群落多样性灌木层>草本层>乔木层,林缘区锐齿栎群落多样性草本层>灌木层>乔木层。     

Effect of Forest Management Measures on Soil Respiration and Its Mechanism

Global warming is one of the hottest environment problems.One of the reasons is the sharp increase of CO2 in atmosphere.Soil respiration in forest ecosystems accounts to 60%-90%of total ecosystem respiration and is therefore one of the key components of the global C cycle.This paper summarized different responses of soil respiration to forest management measures,and described the relevant researches at home and abroad on the effect of management measures like harvesting,forest fertilization,soil improving(Liming),litter removal, and prescribed burning on soil respiration.     

森林经营措施对土壤呼吸的影响机理

全球变暖是当今世界最热的环境问题之一, 其主要原因是大气中CO₂浓度剧增。而森林土壤呼吸占生态系统呼吸总量的60%~90%, 是全球碳循环的一个关键组成部分。文中综述主要森林经营措施对土壤呼吸造成影响的程度及方向, 详尽总结采伐、林地施肥、土壤改良、凋落物移除和火烧等措施对土壤呼吸影响的国内外相关研究。     

黄河小浪底库区山地栓皮栎人工林土壤呼吸的季节动态

[目的]分离并量化土壤自养呼吸和异养呼吸,探讨各自贡献率及其随季节变化的动态特征。[方法]采用壕沟法和气体红外分析法,研究黄河小浪底库区山地栓皮栎人工林土壤总呼吸、自养呼吸和异养呼吸速率的季节动态变化、贡献率和环境影响因子。[结果]表明:栓皮栎人工林总土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸均呈夏季速率高、冬季速率低。栓皮栎土壤总呼吸、自养呼吸及异养呼吸速率与5 cm土壤温度均呈极显著指数相关,温度敏感性系数Q_(10)值大小为自养呼吸(3.40)异养呼吸(2.90)土壤总呼吸(2.45);栓皮栎土壤总呼吸、自养呼吸、异养呼吸速率与0 10 cm土壤体积含水量均显著线性相关;土壤总呼吸、自养呼吸速率与0 10 cm土壤电导率显著相关。土壤总呼吸和异养呼吸的温度敏感系数Q_(10)值均在冬季最大,夏秋季最小;而自养呼吸的Q_(10)值则呈相反的变化趋势。栓皮栎人工林自养呼吸和异养呼吸对土壤总呼吸的月贡献率为13.23%37.33%和62.67%86.76%,且自养呼吸的贡献率与土壤温度的季节变化规律相似。土壤总呼吸、异养呼吸与自养呼吸的CO2年通量分别为1 616.41、1 199.39、417.02 g·m~(-2)·a~(-1)。[结论]经过区分与定量化土壤总呼吸及其组分,确定异养呼吸为本研究区栓皮栎人工林土壤总呼吸的主要组分,作用于异养呼吸的生物与非生物因子均能显著影响整个森林生态系统表层CO_2总排放通量的大小,进一步为该研究区森林生态系统碳循环与能量流动的进一步量化研究提供参考。     

森林土壤呼吸对降雨脉冲的响应研究进展

森林生态系统的土壤碳储量是陆地生态系统碳库的重要组成部分。土壤呼吸则是土壤碳库参与陆地碳循环的主要方式,其受到诸多生物和非生物因子的综合调控。偶发性降雨会引起森林土壤湿度的瞬间增加,进而导致土壤呼吸速率的快速提高。文中介绍了森林土壤呼吸及其组分,综述了降雨脉冲效应的特征和诱导机制（包括物理替代机制、微生物代谢机制、土壤养分限制机制及光化学调控机制等）,分析了当前降雨脉冲研究存在的不足并展望了未来的研究重点,认为森林生态系统是未来开展降雨脉冲效应研究的重要方向,探究森林土壤呼吸不同组分对降雨脉冲的响应差异与机制也是潜在的重要研究方向。