太岳山油松人工林土壤呼吸对强降雨的响应

在全球气候变化背景下,关于森林生态系统土壤呼吸变化的研究越来越受到关注,然而目前由于测定技术限制,对于强降雨影响森林土壤呼吸的国内相关研究还不够深入.选取山西省太岳山油松人工林土壤作为研究对象,应用LI-8150土壤CO2通量全自动连续测量系统,对降雨前后的土壤呼吸速率和环境因子在原位置进行全天候连续监测,分析了3次强降雨前后的土壤呼吸速率变化.结果表明,(1)5月的旱季降雨改善了土壤水分状况,促进了土壤呼吸,降雨结束后土壤呼吸速率的平均水平是降雨发生前的2倍;7月的雨季开端期降雨对土壤呼吸先促进后抑制,土壤容积含水量和土壤呼吸速率的二次关系曲线存在拐点,但总体上降雨是促进了土壤呼吸;8月的雨季降雨整体上抑制土壤呼吸,土壤呼吸速率和土壤容积含水量的变化曲线走势呈明显的镜像,雨中及雨后土壤呼吸速率分别下降了约45％和28％.(2)每一次降雨结束后,土壤温度都有一定程度的下降.雨后,较低的土壤温度在土壤呼吸得到降雨促进时,可加速土壤呼吸速率的恢复;在土壤呼吸受到降雨抑制时,能阻碍土壤呼吸速率的恢复.(3)降雨的不同时期,影响半湿润地区油松人工林土壤呼吸的关键因子也是不同的.降雨前如果土壤容积含水量处于明显变化的状态,水分是影响土壤呼吸的关键因子;如果土壤容积含水量比较稳定,则土壤温度是关键因子.降雨过程中由土壤温湿共同影响土壤呼吸,降雨结束后水分是影响土壤呼吸的关键因子.     

小兴安岭3种原始红松林的土壤有机碳研究

为阐明小兴安岭3 种原始红松林土壤有机碳变化特征及其影响机制,以沿海拔梯度分布的云冷杉红松林、椴 树红松林和蒙古栎红松林为研究对象,采样分析了土壤总有机碳、易氧化碳、微生物生物量碳含量及土壤理化性 质。结果表明:3 种原始红松林土壤总有机碳、易氧化碳、微生物生物量碳含量均随土层加深而递减;蒙古栎红松林 土壤总有机碳与易氧化碳含量最高,椴树红松林次之(仅10 ~20 cm 土层土壤总有机碳低于云冷杉红松林,但差异 不显著),云冷杉红松林最低,这种趋势(蒙古栎红松林 椴树红松林 云冷杉红松林)同海拔梯度变化一致。不同 林型土壤微生物生物量碳含量的差异在不同土壤层次有所不同,但差异均不显著;2 种活性碳、总有机碳与土壤全 氮、C蛐N 之间为显著(P 0.05)或极显著(P 0.01)正相关,与土壤密度呈极显著负相关(P 0.01)。综上,3 种原 始红松林土壤有机碳含量的差异是森林类型、海拔、土壤环境等因素综合作用的结果。      

小兴安岭红松林土壤酶活性与土壤理化性质的时空变化

采用土壤学常规实验研究了小兴安岭原始红松林和人工红松林土壤酶活性和土壤理化性质的时空变化及两者之间的相关性。结果表明:土壤酶活性及土壤理化性质各项指标整体上表现为9月份最高,表层土壤(0h≤5 cm)高于下层土壤(5 cmh≤20 cm),且差异显著。原始红松林土壤葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性低于人工红松林,土壤多酚氧化酶和土壤脲酶活性却相反;土壤理化性质各项指标以原始红松林较高,土壤理化性质和土壤酶活之间具有显著相关性。     

小兴安岭林区云冷杉林生长状况与土壤性质

通过对小兴安岭林区云冷杉林的对比分析,探索云冷杉林演替特征及土壤变化趋势,以达到对云冷杉林的合理经营与定期监测的目的.结果表明:云冷杉林地上层土壤密度均小于下层土壤密度,土壤孔隙度、土壤水分含量均是上层大于下层.死亡云冷杉林土壤密度与生长良好的云冷杉林相比呈下降趋势,由0.75g·cm-3降至0.49g·cm-3;土壤孔隙度呈增加趋势,由70.73%增至80.77%;有机质、水解N呈上升趋势,速效钾、速效磷质量分数则呈下降趋势.生长良好的云冷杉林各种水分常数均低于严重死亡的云冷杉林,且达差异显著水平(p＜0.05).结果揭示出云冷杉生长状况变化对土壤性质的影响和云冷杉对土壤性质变化的反应.     

长白山阔叶红松林土壤呼吸对氮沉降增加的响应1）

通过原位模拟氮沉降的试验研究了长白山阔叶红松林土壤呼吸及其对氮沉降的响应。分别在6、7、8月的月初采用喷洒尿素进行施氮处理,处理水平为对照、低氮（23 kg· hm－2· a－1）、中氮（46 kg· hm－2· a－1）和高氮（69 kg· hm－2· a－1）（以氮素质量计）,每月用红外分析法测定各处理水平的土壤呼吸速率3、4次。结果显示：在生长季内长白山阔叶红松林土壤呼吸有明显的季节变化,10月份最低（0．72μmol· m－2· s－1）,7月份最高（2．27μmol· m－2· s－1）;低、中氮处理提高了土壤呼吸速率,分别比对照高出55．4％和60．3％,高氮则降低了土壤呼吸速率,比对照低21．7％;模拟氮沉降没有改变土壤呼吸的昼夜变化趋势,其变化趋势与土壤温度一致,土壤呼吸速率与5cm 土壤温度呈显著的指数关系;模拟氮沉降增加改变了土壤呼吸对温度的敏感性,对照、低氮、中氮和高氮处理的Q10值分别为1．93、2．34、2．94和1．54。结果表明,在我国北方温带森林地区,未来氮沉降增加会促进土壤呼吸排放,并增加呼吸的温度敏感性,但过高的氮沉降会抑制土壤呼吸并降低呼吸的温度敏感性。     

小兴安岭凉水典型阔叶红松林林冠干扰特征分析

依托小兴安岭凉水阔叶红松林动态监测样地, 运用样方法和树木年代学方法, 调查了样地中6hm2典型阔叶红松林内扩展林窗(≥50m2)特征, 分析了小兴安岭典型阔叶红松林林冠干扰特征及形成原因。结果表明: 林窗平均密度为7.67个/hm2, 平均产生速率为0.08个/(hm2·a), 干扰频率为0.42%/a, 干扰周转期约240年。林窗形成树种主要是红松(50.22%)、臭冷杉(9.78%)、枫桦(7.78%)以及腐烂程度较严重而无法判别的树种(10.44%), 死亡方式主要为干基折断(54.9%)。林窗由多种死亡方式共同形成, 3种以上形成方式占70.83%。每个林窗形成木平均为9.38 株, 且腐烂等级较高。小径级木是林窗形成的受害者, 而不是贡献者; 针叶树对林窗形成的贡献远大于阔叶树。林窗边缘木平均胸径为46.68cm, 平均树高23.6m, 以红松为主(63.08%)。边缘木中臭冷杉生长最快, 红皮云杉和色木槭生长最慢。不同等级林窗内形成木和边缘木的种类和组成相似, 林窗形成木界定标准对判定林窗形成方式影响很大。综合多种方法调查大、中型林窗及大径级形成木, 可提高林窗干扰历史重建及成因判定的准确性。此外, 利用分层解析法可将发生过2次或多次干扰的大、中型林窗形成与发展过程动态解析, 这对理解林窗干扰动态及森林群落演替至关重要。      

原始云冷杉、红松林树木生长对氮沉降的响应

本文通过野外控制试验，设置4个梯度的施氮处理，分别为对照(CK，不加氮)、低氮(T_L，5 g/(m2·a))、中氮(T_M，10 g/(m2·a))、高氮(T_H，15 g/(m2·a))，研究云冷杉红松林主要树种的径生长对氮沉降增加的响应。结果表明，枫桦径生长随氮添加梯度的增加出现了先促进后抑制的趋势；臭冷杉和红松径生长随氮添加梯度的增加而受到抑制，其中臭冷杉表现出明显的衰退现象甚至死亡；花楷槭则表现出较为复杂的响应，可能与该树种对不同梯度氮添加的响应机制不同有关。同时还发现，各处理、各树种的胸径大小与径生长量存在相关性，可能与树种年龄及其所处的生态位相关。研究表明，氮沉降改变树木生长速率和死亡率，可能影响地上生态系统碳库和整个生态系统碳循环。      

小兴安岭原始椴树红松林中幼龄林与成熟林土壤的理化性质

为评价小兴安岭不同森林植被类型对土壤碳氮库的影响,以小兴安岭原始椴树红松林成熟林和中幼龄林为研究对象,采样分析土壤总有机碳、全氮、磷、容重等土壤理化性质。结果表明:相同林龄条件下,随土层加深,椴树红松林成熟林和中幼龄林土壤容重增大,总孔隙度变小,土壤有机质、全氮、磷含量减少,但C/N、pH分布无规律性;不同林龄相同土层,中幼龄林的土壤有机质、全氮、磷略高于成熟林,且土壤有机质、全氮表层0~10cm差异显著,10~20cm、20~30cm差异不显著;含磷量差异均不显著。土壤有机质与全氮、孔隙度呈极显著正相关(P0.01),与容重呈极显著负相关(P0.01),与碳氮比呈显著相关(P0.05),与pH、含磷量相关关系不显著。     

3种温带森林土壤呼吸季节动态及其驱动机制

本研究通过壕沟法定量区分自养呼吸和异养呼吸,结合各种监测因子初步探讨北京东灵山地区3种温带森林土壤呼吸季节变化及其驱动机制.结果表明:3种森林生态系统的土壤呼吸、异氧呼吸和自养呼吸呼吸速率均呈现明显的季节变化;异养呼吸在土壤呼吸中占较大比重,辽东栎林、华北落叶松林、油松林土壤异养呼吸分别占总呼吸的80％、71％、77％,在3种林型之间的差异达到极显著水平(P＜0.001).土壤温度是影响土壤呼吸各组分的主要环境因子,影响土壤呼吸的生物因子在不同林型间存在差异,细根净输入量很大程度上决定了自养呼吸的总量,凋落物净输入量对于异养呼吸有重要影响.     

采伐对森林土壤呼吸影响的研究进展

土壤呼吸是大气二氧化碳(CO₂)重要的来源，采伐作为森林经营的常规活动之一，是影响森林土壤呼吸的重要人为干扰措施。开展有关采伐对森林土壤呼吸影响的研究对更好地理解森林碳循环和应对全球气候变化具有重要的科学意义和应用价值。本研究将采伐分为2类:皆伐和部分采伐(择伐、渐伐、间伐和更新采伐等)。分别综述了皆伐和部分采伐对土壤呼吸影响的代表性研究成果，讨论了皆伐和部分采伐对土壤呼吸的主要影响机制，总结了当前采伐对森林土壤呼吸及其组分与土壤温度敏感性(Q₁₀)的影响并对未来研究提出展望。目前采伐对土壤呼吸的研究主要集中于:①采伐强度对土壤呼吸影响的方向和幅度；②皆伐或部分采伐后土壤呼吸随时间变化的动态特征及受土壤温度等环境因子的影响；③皆伐或部分采伐对土壤呼吸组分的影响；④皆伐或部分采伐对Q₁₀的影响；⑤皆伐或部分采伐对土壤呼吸的影响机制。主要结论为:①因采伐强度、采伐措施、采伐剩余物的处理、气候类型、森林类型和植被恢复时间的不同，采伐的影响效果呈现不同的变化规律；②采伐往往导致土壤自养呼吸减少，异养呼吸增加，土壤总呼吸表现为两者相抵的程度，这种影响会随植被恢复程度的提高而减小；③采伐后短期内Q₁₀有不同的变化规律，长期往往会下降。未来关于采伐对森林土壤呼吸影响的研究应集中于土壤呼吸组分及其温度敏感性对采伐的响应，同时应结合不同强度采伐、不同植被恢复阶段、其他营林措施和大气CO₂浓度上升等全球变化因子，探讨采伐对区域土壤呼吸及组分的影响，更好地理解采伐对森林生态系统碳循环的影响机制。表2参89     

大兴安岭主要林型土壤Zn、Mn形态及潜在生态风险分析

使用BCR连续提取法和重金属形态评价方法(RSP),分别对大兴安岭北部3种主要林型(落叶松、樟子松和白桦)土壤重金属Zn、Mn的形态特征及其潜在生态风险进行分析。BCR连续提取法是将重金属分为以下4种形态:可交换态及弱酸可提取态(EX)、可还原态(RED)、可氧化态(OXI)和残渣态(RES)。RSP表示重金属的污染程度,并将其分为4个等级:无污染,轻度污染,中度污染,重度污染,其值为土壤中次生相中的重金属含量(Msec)与原生相中的重金属含量(Mprim)的比值。研究结果表明:土壤全Mn含量显著高于土壤全Zn含量。3种林型中,落叶松林土壤全Mn含量最高(1169.01±0.74)mg/kg,白桦林最低(470.62±0.65)mg/kg,且3种林型间差异达极显著水平(P<0.01);土壤全Zn含量按降序排列为樟子松林(103.09±0.40)mg/kg>落叶松林(61.02±0.14)mg/kg>白桦林(46.15±0.15)mg/kg。土壤Mn的主要赋存形态为RED-Mn,而土壤Zn的主要存在状态为RES-Zn和OXI-Zn,2种重金属的可提取态比例均大于40%,具有较高的二次释放潜力,且主要分布于表层土壤中。2种重金属的RSP指数为Mn(18.24)>Zn(1.32),均表现为白桦林>樟子松林>落叶松林,且空间分布特征明显。      

透光抚育对长白山"栽针保阔"红松林土壤碳储量影响

运用采伐试验方法,研究上层透光抚育(对照为栽针未采伐、轻度透光抚育(25%)、中度透光抚育(50%)、强度透光抚育(75%)、全透光(100%), 透光抚育强度是指蓄积比例)对长白山中期(33年生)“栽针保阔”红松林土壤碳储量及凋落物碳储量的影响。结果表明: 透光抚育对长白山中期“栽针保阔”红松林的土壤密度((0.83±0.02)~(1.15±0.03)g/cm3)与土壤碳含量((43.36±1.60)~(70.26±1.94)g/kg)具有影响。中度透光抚育显著降低了其土壤密度(8.4%,P0.05),但显著提高了其土壤碳含量(14.9%,P0.05);强度透光抚育与全透光显著提高了土壤密度(23.3%和27.1%,P0.05),但也显著降低了土壤碳含量(23.7%和29.1%,P0.05);而轻度透光抚育对土壤密度与土壤碳含量均无显著影响。透光抚育对长白山中期“栽针保阔”红松林的土壤碳储量((13.12±1.57)~(23.46±2.03) kg/m2)产生了较大的影响;其中,中度透光抚育使其土壤碳储量显著提高了12.8%(P0.05),强度透光抚育与全透光使其显著降低了29.9%和36.9%(P0.05),而轻度透光抚育对其并无显著影响。透光抚育对于其凋落物碳储量((2.13±0.39)~(2.82±0.37) t/hm2)的影响相对较大;轻、中度透光抚育较对照提高了8.1%和19.5%,但仅有中度透光抚育提高显著(P0.05),强度透光抚育与全透光样地较对照样地降低了3.8%和9.8%,仅有全透光降低显著(P0.05)。因此,中度透光抚育能够提高中期“栽针保阔”红松林的土壤碳储量及凋落物碳储量,强度透光抚育与全透光则会降低其土壤碳储量(皆伐也会降低其凋落物碳储量),故从维持或提高“栽针保阔”红松林土壤碳储量考虑,采取中低度透光抚育方式比较适宜。      

氮沉降和干旱对阔叶红松林凋落物分解的影响

氮沉降和降水减少耦合作用对我国北温带森林凋落物分解的影响还知之甚少,通过常规的凋落物分解袋法进行了对照(CK)、施氮(N, 50 kg/(hm·a))、降雨减少(RP,-30%)和降雨减少加施氮(RP+N)4个处理对长白山阔叶红松林主要树种叶凋落物分解和碳、氮元素动态影响的研究。结果表明:凋落物分解95%需要6.025～15.167年,椴树的分解速率最快,其次是蒙古栎,红松最慢,三者混合后分解率介于期间。分解系数结果显示:施氮能在一定程度上促进紫椴叶凋落物的分解, 施氮对红松凋落物和混合凋落物分解则表现出抑制作用, 降雨减少对分解表现为明显的抑制作用,干旱情况下施氮后4种凋落物的分解系数介乎氮沉降和降雨减少两者之间,说明氮沉降和降雨减少存在交互作用。总体看来,氮沉降对凋落物分解和氮元素含量有一定的影响,并且与分解阶段和凋落物种类有关,降水减少对凋落物分解和碳氮元素比值具有显著的抑制作用。      

小兴安岭原始红松林降雨截留观测及分段模拟

以小兴安岭原始红松林为研究对象,通过119场降雨的观测,对原始红松林的降雨截留再分配进行系统研究。结果表明:1)研究期内小兴安岭原始红松林的穿透降雨量、树干径流量和冠层截留量依次为636.04、14.62、177.84 mm,分别占林外降雨量的76.77%、1.76%、21.47%;2)原始红松林的穿透雨率、林冠截留率与降雨量之间均呈对数关系(P0.01),而穿透雨量、林冠截留量与降雨量之间均呈线性相关关系(P0.01);3)当降雨量0.5 mm时,原始红松林开始产生树干径流,且树干径流量和树干径流率均与降雨量呈正相关关系(P0.01);4)在原始红松林水文过程中,通过变异系数比较可知,树干径流的变异性最大,穿透雨变异性最小;5)分段模拟和分类回归树的结果显示,林冠截留与降雨量拟合曲线的分割点为2.3和9.8 mm,且与整体回归模型相比较,分雨量段的林冠截留预测模型精度高,更符合林冠截留的生态水文过程。      

长白山北部林区云冷杉林下土壤的研究

该文通过标准地调查与土样测定,分析了长白山北部林区云冷杉林下土壤的理化性质、营养元素含量、土壤酶活性、土壤微生物种类和数量,并与相同立地条件下的人工落叶松林进行对比.结果表明,长白山北部林区各类型云冷杉林下土壤理化性质、养分含量、土壤酶与土壤微生物数量相差不大,原始林稍高,人工落叶松林下土壤养分含量、土壤酶与土壤微生物数量相对云冷杉林较低.提出了保护与发展云冷杉林的措施.     

抚育间伐对小兴安岭天然针阔混交次生林生境的影响

以小兴安岭地区天然针阔混交次生林为研究对象,进行不同间伐强度、不同间伐带宽的抚育改造,选取各样地土壤因子、枯落物持水因子、物种多样性因子和冠层结构因子共38项评价指标进行分析。运用主客观赋权的方法确定指标权重,采用层次分析法确定主观权重,熵权法确定客观权重,最小信息熵法确定组合权重,最后对生境因子进行单独评价以及综合评价。结果表明:运用组合权重法得到各生境因子的权重大小,按重要性排序为土壤化学性质(0.370),枯落物持水性能(0.231),冠层结构(0.166),物种多样性(0.129),土壤物理性质(0.104)。不同抚育间伐强度和间伐带宽对各改造样地生境因子的影响程度不同。在间伐强度为15%、间伐带宽为10 m时枯落物持水性能最好,综合评价值为3.510;在间伐强度为20%、间伐带宽为18 m时土壤化学性质、冠层结构最佳,综合评价值分别为2.796、0.953;在间伐强度为30%的情况下,间伐带宽为10 m时群落物种多样性程度最优,综合评价值为1.820,带宽为18 m时土壤的物理性质优于其他样地,综合评价值为7.943。通过综合评价得出小兴安岭天然针阔混交次生林在抚育间伐强度为20%,间伐带宽为18 m时的森林生境最佳。从整体来看,抚育间伐大大改善了森林生境条件,为林内生物提供了良好的生存环境,此研究为天然次生林生态经营提供了很好的理论依据。      

藏东南色季拉山不同海拔森林土壤基础呼吸特征

为阐明不同海拔高度森林土壤基础呼吸对温度变化的响应,为未来气候变化情景下不同海拔高度土壤碳动态预测提供科学依据,以藏东南色季拉山不同海拔高度森林表层土壤为研究对象,通过室内升温实验,研究不同海拔高度森林表层土壤基础呼吸对温度变化的响应。结果表明,土壤基础呼吸速率及土壤累积碳通量均随培养温度的升高呈增加趋势,土壤基础呼吸速率随着土壤层次加深而降低。随着培养时间延长,各土壤层次及海拔高度土壤基础呼吸速率总体呈先增加后降低的趋势,局部表现为振荡变化的特征,二者之间呈极显著(P<0.01)负相关指数函数关系。随着培养时间延长,土壤基础呼吸累积碳通量呈增加趋势,且培养的前14 d土壤累积碳通量增幅明显,之后逐渐趋于稳定。土壤基础呼吸累积碳通量与培养时间呈极显著(P<0.01)正相关对数函数关系。总体来看,温度升高将加速森林生态系统表层土壤呼吸碳排放。     

大兴安岭低质林补植改造效果的综合评价

以大兴安岭阔叶混交低质林为研究对象,对其进行补植改造,补植苗木为兴安落叶松(Larix gmelinii)。通过野外实地取样和室内实验测得各指标数据,选取35个评价指标进行分析,利用主成分分析法建立综合评价模型,计算样地改造效果的综合得分,筛选出最佳的补植改造密度。结果表明:不同样地补植改造后的综合得分由大到小依次为BZ5(0.761)、BZ3(0.351)、BZ6(0.247)、BZ2(0.017)、BZ4(-0.059)、CK(-0.394)、BZ1(-0.923)。其中BZ5改造样地的综合得分最高,补植改造效果最好,表明补植密度为800株·hm~(-2)最适宜大兴安岭阔叶混交低质林的补植改造。     

重度火烧对大兴安岭落叶松天然林土壤团聚体有机碳和黑碳的影响

为了揭示重度火烧对大兴安岭落叶松天然林土壤团聚体有机碳(SOC)和黑碳(BC)的影响,本文选取大兴安岭落叶松天然林重度火烧迹地为研究对象,并以未火烧落叶松天然林为对照,进行相关研究。结果表明:1)重度火烧明显增加表层土壤有机碳和黑碳含量。和对照样地相比,重度火烧迹地0~5 cm层全土有机碳增加了41.56%,黑碳增加了123.69%,黑碳含量增加显著(P0.05)。2)重度火烧明显增加了0~5 cm层的5 mm和0.25 mm团聚体比例,降低了0.25~5 mm团聚体比例。3)对照样地相比,重度火烧显著提高了0~5 cm土层内的5 mm和0.053 mm团聚体有机碳含量(P0.05),增幅达177.6%和127.27%。而0.25~2 mm团聚体有机碳含量在3个土层内较对照均有不同程度的降低。2种林地类型各粒径团聚体有机碳含量表现为随粒径增大而增加,随土层深度的增加而降低的趋势。4)团聚体中黑碳含量的分布规律与有机碳相似。重度火烧迹地0~5 cm层的5 mm、2~5 mm、0.053~0.25 mm、0.053 mm团聚体黑碳含量分别增加了4.92、4.19、1.06、0.44 g/kg,与对照之间的差异均达显著水平(P0.05);5)2种林地土壤团聚体BC/SOC比值在0.05~0.41之间,且重度火烧显著增加了BC/SOC比值(P0.05)。相关分析表明,各粒径团聚体有机碳和黑碳含量显著线性相关。