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。     

不同强度火烧对轻组和重组有机碳的影响

[目的]研究火烧迹地中土壤轻组有机碳和重组有机碳含量及其与相关因子的关系。[方法]通过野外采样和室内分析,研究了大兴安岭地区不同强度火烧迹地0～15cm土壤轻组有机碳和重组有机碳含量的差异及其与相关因子的关系。[结果]对照样地、低强度和高强度火烧样地中轻组有机碳含量分别为2．53～10．15g／kg、3．06～12．37g/kg和2．16～11．66g/kg,轻组有机碳占总有机碳的比例为5．69％～19．60％,均值表现为低强度火烧轻组有机碳含量〉高强度火烧轻组有机碳含量〉对照样地轻组有机碳含量,差异不显著（P〉0．05）,但轻组有机碳含量在不同月份差异显著度不同;不同强度火烧样地中重组有机碳含量分别为35．09～54．59g/kg、35．83～64．15g／kg和23．83～51．11g／kg,重组有机碳占总有机碳比例为80．40％～94．31％,均值表现为低强度火烧重组有机碳含量〉对照样地重组有机碳含量〉高强度火烧重组有机碳含量,差异显著（P〈0．05）。[结论]对照样地、低强度和高强度火烧样地中轻组有机碳均值大小依次为低强度、高强度、对照样地,重组有机碳均值大小依次为低强度、对照样地、高强度。土壤轻组有机碳和重组有机碳含量与全氮呈正相关,与土壤温度、含水率呈负线性相关。     

青海高寒农区不同土地利用方式下土壤有机碳含量变化研究

利用有机碳密度分组法,研究了青海省高寒农区退耕还林（草）前后4种土地利用方式（农田、人工林、林草间作、原生样地）下的土壤总有机碳、轻组含量和轻组有机碳的变化趋势。结果表明土壤总有机碳含量由高到低依次为林草间作〉原生样地〉人工林〉农田,林草间作与人工林、农田2组样地间差异显著（P〈0.05）;土壤轻组有机碳由高到低依次为原生样地〉林草间作〉人工林〉农田,原生样地与人工林和农田间差异显著（P〈0.05）;比较轻组含量,其序列依次为原生样地〉林草间作〉人工林〉农田。原生样地的开垦会导致土壤总有机碳和轻组有机碳的下降,而农田退耕为林草间作和人工林后有利于土壤固碳能力的增加。     

火干扰与气候因子对兴安落叶松径向生长的影响

火干扰对森林生态系统的稳定具有重要影响。以1987年5月森林火灾后的漠河林区为研究对象,按照不同的林火强度设置样地,在不同强度火干扰样地内,分别采集兴安落叶松(Larix gmelinii(Rupr.) Kuzen)的树轮样芯,建立树木年轮的宽度年表,分析不同强度的火干扰及气候对兴安落叶松径向生长的影响。结果表明:(1)不同强度火干扰对落叶松径向生长影响程度不同,轻度火干扰样地落叶松生长存在胸径加速生长期,重度火干扰样地落叶松生长存在胸径减速生长期。(2)轻度火干扰样地落叶松年轮宽度与前一年7月份和当年7月份降水量呈显著正相关(P<0.05),与前一年9、11月份和当年9月份最高气温呈显著正相关(P<0.05);重度火干扰落叶松年轮宽度与前一年7月份和当年7月份最高气温呈显著负相关(P<0.05)。(3)不同强度的火干扰对年轮宽度和气候因子的相关性影响不同,重度火干扰样地落叶松年轮宽度与气候因子的相关关系在火干扰前后的变化比轻度火干扰更加明显;该地气温过度升高不利于重度火干扰后落叶松的恢复,而对轻度火干扰后落叶松的径向生长的影响不显著。     

大兴安岭地区火干扰强度与林分空间格局的动态关系

以大兴安岭根河地区兴安落叶松林为研究对象,在1987年、2003年和2015年受到火干扰区域选取中度、重度火干扰样地,并设置未受火干扰的对照样地,运用树轮数据和样地调查数据,分析火干扰下林分结构特征及其空间分布格局动态。结果表明:3~5 m尺度上不同火干扰强度下林分空间格局存在差异且具有阶段性。中度火干扰的兴安落叶松林,恢复5 a趋向均匀分布,恢复15 a和31 a后呈聚集分布;而重度火干扰的兴安落叶松林,恢复5 a趋向聚集分布,恢复15 a呈随机分布,恢复31 a呈聚集分布。不同树种空间分布格局有所不同,重度火干扰的白桦林,恢复初期由随机分布变为不显著聚集分布,恢复10 a后呈显著聚集分布,恢复31 a后,在3 m以上的尺度上又变为不显著聚集分布甚至趋向随机分布。因此,火干扰样地林分空间格局研究应考虑物种差异以及响应的滞后性。     

采伐对小兴安岭森林沼泽土壤碳质量分数和碳密度的影响

为了研究不同采伐强度对小兴安岭森林沼泽土壤碳质量分数和碳密度的影响,选取兴安落叶松(Larix gmelinii—油桦(Betula ovalifolia)—修氏苔草(Carex schmidtii沼泽、兴安落叶松—油桦—笃斯越橘(Vaccinium uliginosum)—藓类沼泽和兴安落叶松—狭叶杜香(Ledum palustre var.angustum)—泥炭藓(Sphagnum magellanicum)沼泽3种森林沼泽类型,利用Elementar vario MACRO元素分析仪测定土壤碳的质量分数,并计算土壤碳密度.研究结果表明:采伐对土壤碳质量分数和碳密度的影响因森林沼泽类型和采伐强度的不同而不同,不同土层受到采伐的影响也存在差异.在碳质量分数方面,采伐一般使兴安落叶松—油桦—修氏苔草沼泽土壤层的碳质量分数有所降低,且随着采伐强度的增大降低幅度加大;采伐改变了兴安落叶松—油桦—笃斯越橘—藓类沼泽土壤层碳质量分数的分布格局,但对其土壤碳质量分数影响不大;择伐既改变了兴安落叶松—狭叶杜香—泥炭藓沼泽各土壤层碳质量分数的分布格局,也提高了深层土壤碳的质量分数;皆伐对土壤碳的质量分数及其分布格局的影响规律与择伐相类似,但未达到显著水平.对0～50 cm土体的碳密度而言:相对于对照样地,兴安落叶松—油桦—修氏苔草沼泽择伐后减低1.9％,皆伐后降低40.6％;兴安落叶松—油桦—笃斯越橘—藓类沼泽择伐后降低8.8％,皆伐后降低18.3％;兴安落叶松—狭叶杜香—泥炭藓沼泽择伐后增加27.3％,皆伐后降低25.7％.     

火干扰对兴安落叶松林分生长优势动态的影响

以内蒙古根河林业局施业区兴安落叶松林(Larix gmelinii)为研究对象,根据火烧迹地的记录和遥感影像,按照不同恢复期(3、15、31 a,分别记作S、M、L)和火干扰强度(对照、中度和重度,分别记作C、M、S),在内蒙古根河林业局设置了的8块典型样地(样地编号分别为SC、SM、SS、MC、MM、MS、LC、LS),并对各样地进行调查和取样。通过树轮数据重建兴安落叶松地上生物量变化历史,采用生长效率和生长优势系数量化林分生长优势动态,对比分析不同火干扰强度和恢复时间长度下兴安落叶松林生长优势变化,揭示火干扰对兴安落叶松生长优势的影响。结果表明：(1)火干扰改变林分直径结构,林分直径结构呈正偏,小径级树木比例增大;重度火干扰显著降低兴安落叶松林径级异质性,与对照样地径级多样性相比,中度火干扰样地径级多样性指数大于2,而重度样地异质性最低,其中恢复15 a的重度样地内多样性指数为0.94。(2)火干扰促进小树的生长效率提高,驱动林分进入第四阶段(小树生长占优势,小树对林分生长贡献超过大树生长量,生长优势系数小于零),其中,中度火干扰样地大树生长效率为0.45%,小树生长效率为5%。随着火干扰强度增加,重度样地小树生长效率越高。(3)重度火干扰样地(MS、LS),林分生长优势系数变化存在明显的阶段性,随着火干扰恢复期延长,大树与小树生长贡献的差异呈现先增大后减小的趋势,且生长贡献的差异逐渐减小;火干扰通过改变林分径级结构和大小树生长效率导致林分发展出现偏移,随着火干扰恢复时间的延长,林分逐步向第二阶段过渡,但以小树贡献占优势的林分生产力仍呈下降趋势。     

重度火烧对大兴安岭天然林土壤有机碳和黑碳的影响1）

以大兴安岭重度火烧迹地土壤为研究对象,通过对比研究,探讨重度火烧对大兴安岭天然林土壤有机碳和黑碳的影响。结果表明：对照样地和重度火烧迹地的土壤有机碳和黑碳质量分数都随土层深入而降低。与对照样地相比,重度火烧迹地0～5 cm土层土壤有机碳质量分数增加了41．56％,＞5～10 cm和＞10～20 cm土层有机碳质量分数变化不大。0～5 cm土层黑碳质量分数增加了21．37 g／kg （ p＜0．05）,＞5～10 cm和＞10～20 cm土层黑碳质量分数分别增加了1．25、1．15 g／kg,差异都未达显著水平。对照样地土壤黑碳与有机碳的比例在14．0％～18．1％,随土层深入表现出先升后降的趋势。重度火烧迹地土壤黑碳与有机碳的比例在17．3％～28．0％,随土层深入表现出逐渐下降的趋势。重度火烧迹地土壤黑碳在有机碳中的比例高于对照样地。2种林分土壤有机碳和黑碳的质量分数之间都呈极显著的线性关系（ p＜0．01）,黑碳在大兴安岭森林土壤有机碳的固定过程中起着重要的作用。     

试验林火干扰下大兴安岭北部落叶松林土壤含水率的时空变化

  目的  跟踪量化轻、中、重度火干扰下兴安落叶松林土壤含水率,定点分析其时空变化规律与火烧强度干扰差异,深入探讨其形成机制;旨在清楚地认识高寒区火干扰森林生态系统恢复初期土壤水分变化对植被恢复的影响力,并为其调控提供参考。  方法  采用网格法确定固定点位并实施林火干扰试验,根据火烧强度等级划分轻、中、重度火烧区,烘干法跟踪监测火烧前、火烧后、翌年融雪季后、翌年生长季土壤含水率。  结果  林火干扰后:（1）轻、中、重度火烧区土壤含水率立即下降,春旱时段进一步大幅下降,生长季迅速回升;（2）生长季前重度火烧区土壤含水率显著低于轻、中度火烧区,生长季火烧强度干扰差异消失;（3）生长季前,土壤含水率及其相对变化率的空间格局与火烧强度空间格局极显著负相关。  结论  寒温带针叶林火干扰生态系统恢复初期,春旱时段重度火烧迹地土壤含水率可能限制植被更新和再生,应加强集水保水技术调控。      

火干扰恢复初期土壤呼吸及其组分与土壤温湿度关系

以内蒙古大兴安岭冻土区草类-兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,采用定位观测测定土壤呼吸、土壤温湿度变化,分析火干扰初期重度火烧迹地土壤呼吸速率(RS)及其组分变化,探讨土壤呼吸速率与土壤温度、湿度的相关性,寻找林火干扰恢复初期冻土区土壤呼吸及其组分规律.结果表明:林火干扰当年对土壤呼吸与土壤异氧呼吸的影响较小;随恢复时间的推移,火烧样地土壤呼吸与土壤异氧呼吸逐渐增强.火干扰后恢复的前3年,火烧样地较未火烧样地相比,RS增加了13.14％,土壤异养呼吸速率(RH)增加了38.38％,土壤自养呼吸速率(RA)降低34.09％.林火干扰对土壤呼吸、土壤异养呼吸有增强作用,对土壤自养呼吸有抑制作用.林火干扰后,土壤异养呼吸的增加抵消土壤自养呼吸的减少,土壤深度为10 cm处的土壤温度(T10)、湿度(W10)均升高,RS、RH与T10的拟合度增强,RA与T10的拟合度降低.林火干扰降低了土壤呼吸及其组分对T10的温度敏感系数(Q10).火烧样地、未火烧样地土壤呼吸及其组分与W10呈显著正相关关系,但拟合系数较低(R2>0.13,P<0.05).     

林地土壤中黑碳的出现及分布特点

黑碳是生物质不完全燃烧残留于自然界的碳形态,是土壤中高度稳定的有机碳,对土壤碳库形成具有重要贡献。为了解森林土壤中黑碳的分布特点,以浙江省为例,采样分析了亚热带林地土壤中黑碳的数量、对土壤碳库的贡献及其在土壤剖面中的分布特征。结果表明,林地土壤中普遍存在黑碳,枯枝落叶层、表土层（0-10cm）和亚表层（10-20cm）黑碳质量分数分别为0.27-67.63,0.83-22.42和0.27-8.72g·kg^-1,分别占有机碳总量的0.12%-13.14%,1.87%-21.40%和3.31%-27.13%。火灾发生对林地表层土壤黑碳数量有较大的影响,近期（40a内）发生过火灾的样区枯枝落叶层和表土层黑碳质量分数明显高于近期没有发生过火灾的土壤（P〈0.05）。因此,表层土壤中黑碳数量在一定程度上可反映林地火灾发生的情况。黑碳在地表可发生侧向迁移,但垂直迁移相对较小,土壤中黑碳的积累量在山坡坡脚区域明显高于坡顶和上坡。残积母质发育的土壤中,黑碳主要集中分布在表层土壤;但坡积母质发育的土壤中,剖面中下部也有较多的黑碳积累。土壤中黑碳颗粒大小呈随剖面深度增加而减小的趋势。     

岩溶生态系统土壤非保护性有机碳含量研究

通过现场采样及室内测定方法,对岩溶天然林、灌丛和人工林土壤的非保护性有机碳进行了研究。结果发现,在0～10cm表层土壤,灌草丛土壤颗粒有机碳含量是天然林土壤的1.40倍,土壤轻组有机碳含量是天然林土壤的4.02倍;但随土层深度增加,天然林土壤颗粒有机碳分配比例和轻组有机碳分配比例大于灌丛土壤,且灌丛土壤有机质逐渐向大团聚体富集,而天然林不同深度土壤大团聚体都富集有机质。天然林土壤和人工林土壤<0.05mm的颗粒有机碳富集系数差异很小,但>0.1mm颗粒和0.1～0.05mm颗粒的有机碳富集系数差异相对较大,尤其在土壤表层有明显的差异。颗粒有机碳、轻组有机碳、不同深度土层土壤有机碳与水稳性团聚体之间存在显著的相关性。     

林火干扰对广东省杉木林土壤有机碳及其组分的影响

目的定量研究林火干扰对森林生态系统土壤有机碳及其组分的影响,揭示林火干扰对森林生态系统土壤有机碳及组分的变化规律,以期为森林土壤碳循环和碳过程研究提供科学参考。方法以广东省杉木林为研究对象,采用相邻样地比较法,以野外调查采样与室内实验分析为主要手段,在森林生态系统水平上,定量测定不同林火干扰强度对土壤有机碳密度、土壤有机碳组分含量和细根生物量的影响,探讨林火干扰对土壤有机碳密度、土壤有机碳组分含量和细根生物量的影响机制。结果林火干扰对杉木林的土壤有机碳密度、土壤有机碳组分含量和细根生物量均有影响,土壤有机碳密度与土壤有机碳组分含量变化趋势表现为对照 > 轻度林火干扰 > 中度林火干扰 > 重度林火干扰。轻度林火干扰对土壤有机碳密度的影响差异不显著（P > 0.05）,而中度和重度林火干扰则显著降低了土壤有机碳密度（P < 0.05）。杉木林土壤细根生物量均低于对照样地,变化趋势为重度林火干扰 > 中度林火干扰 > 轻度林火干扰,轻度林火干扰只显著降低了土壤表层细根生物量（P < 0.05）,而中度和重度林火干扰则显著降低了土壤表层和浅层细根生物量（P < 0.05）。结论林火干扰减少了土壤有机碳密度,减少幅度随土壤剖面深度增加而逐渐变小。不同林火干扰强度后,土壤有机碳组分含量总体随林火干扰强度增加沿土壤剖面递减的幅度呈下降趋势。通过分析林火干扰后土壤碳密度的分布格局及影响机制,可为林火干扰后生态系统碳汇管理以及定量评价林火干扰对森林生态系统碳库的影响提供参考依据。      

不同林龄马尾松人工林土壤微生物量碳氮含量变化规律研究

土壤微生物量是森林生态系统中重要的组成部分,在森林生态系统的碳氮循环中起着重要作用。采用氯仿熏蒸浸提法测定了红壤丘陵区不同林龄马尾松人工林土壤微生物碳和氮,并分析了其与土壤理化性质之间的相关性。结果表明:淤马尾松人工林土壤微生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量均呈现成熟林显著高于中龄林和幼龄林(P<0.05);于土壤微生物量碳和氮之比(MBC/MBN)在不同林龄之间也存在显著差异,且成熟林最大,为28.41依1.03;盂微生物量碳氮之间以及土壤微生物量碳氮与土壤有机碳、全氮、土壤pH值、土壤含水率、土壤C/N呈极显著正相关(P<0.01),而与土壤容重之间呈显著负相关(P<0.05)。上述结果表明,研究区马尾松人工林土壤微生物量碳氮与土壤理化性质密切相关,成熟林土壤养分状况最优。     

长期秸秆还田对稻麦轮作区土壤有机碳组分构成的影响

为研究长期秸秆还田对太湖地区稻麦轮作土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)含量的影响,依托10a田间定位试验,以无秸秆还田为对照(CK),设置稻秸秆不还田+麦秸秆全量还田(W)、稻秸秆全量还田+麦秸秆不还田(R)、稻麦秸秆均半量还田(HRW)、稻麦秸秆均全量还田(ARW)4个秸秆还田处理,分析5种...     

经营管理对森林土壤有机碳库影响的研究进展

森林土壤有机碳库在全球碳循环及减缓气候变暖中发挥着重要作用。施肥、火烧、采伐、林下植被管理、覆盖等营林措施改变了森林生态系统的生产力,显著影响了森林土壤的碳输入和碳输出。综述了主要营林措施对森林土壤有机碳库的影响及其机制,并探讨今后的研究重点。总体而言,施用有机肥、有机无机肥配施及生物质炭添加均可提高土壤有机碳含量。氮肥对土壤有机碳含量的影响存在增加、降低和无影响3种结果;火烧对土壤有机碳的影响取决于火烧后恢复时间、火烧温度、火烧强度、土层深度等因素;皆伐通过改变土壤温度、含水量、有机碳来源等因素,导致森林土壤有机碳含量下降;而间伐对土壤有机碳的影响则与间伐强度有关;去除林下植被及凋落物加快了土壤有机碳的分解,但林下植被的替代与添加则会提高土壤有机碳含量;覆盖提高了土壤有机碳含量,但导致有机碳稳定性下降。随着研究方法和观测手段的不断发展,今后应深入研究营林措施对土壤碳形态、结构和转化过程的影响;同时,更多关注人为管理和气候变化对森林土壤碳库产生的叠加效应。     

土地利用方式对土壤团聚体轻组有机碳的影响

[目的]为确定合理的森林经营措施提供必要的科学依据。[方法]选择东北温带地区典型土地利用方式,采用土壤轻组有机碳分离方法,研究天然次生林、人工林和农田对土壤团聚体轻组有机碳(LFOC)的影响。[结果]不同土地利用方式土壤团聚体LFOC含量天然次生林高于农田,并随土层深度增加而递减。在不同土地利用方式下,表层(0～20 cm)各粒级土壤团聚体轻组有机碳(LFOC)含量差异显著。天然次生林转变为农田下降幅度为2.48～4.17 g/kg。土壤团聚体LFOC含量、土壤团聚体LFOC分配比例均表现为:不同土地利用方式粒径2.00～1.00 mm最高,0.25～0.50 mm为最低。天然次生林转变为农田土壤团聚体LFOC主要损失在大团聚体0.25mm中。2.00 mm的水稳性大团聚体对土壤LFOC具有强富集和物理保护作用。天然次生林和人工林转变为农田时,大团聚体土壤LFOC的下降最明显。天然次生林和人工林平均重量直径(MWD)均高于农田,农田土壤团聚体稳定性最低。[结论]土壤轻组有机碳可作为土壤有机碳库变化的早期敏感指标。     

生态公益林土壤有机碳含量分布特征与环境因子的研究

基于生态公益林效益监测体系的建立,采用野外调查、取样和室内实验分析相结合的方法,研究浙西南庆元县公益林土壤有机碳含量分布特征及其影响因子,结果表明：①研究区公益林土壤有机碳平均含量为44.28 g/kg,不同森林类型土壤有机碳含量差异显著,土壤有机碳平均含量的变化趋势从大到小为：阔叶林、针阔混交林、松木林、杉木林、竹林,同一森林类型土壤有机碳含量变化很大.②不同林龄土壤有机碳含量呈极显著性差异,与林龄呈极显著相关,土壤有机碳含量随林龄增大而增加.③环境因子与土壤有机碳含量表现的相关性不同,生物量、枯枝落叶层厚度、海拔及土壤内在因子与土壤有机碳含量呈极显著或显著相关,各种环境因子交互作用,共同影响土壤有机碳含量.     

两个丘陵山地粘棕壤土壤剖面不同土层有机碳与比重的关系

采样分析位于黄渤海分界线的旅顺南端丘陵山地松树林、玉米田两种土地利用方式下0～50cm土壤有机碳含量与土壤比重。结果表明：2种土地利用方式下土壤有机碳含量分布存在极显著差异（P〈0．01）,松树林0～50cm土壤有机碳总含量（3．57％）高于玉米田（2．41％）,松树林平均土壤比重（2．55g·cm^-3）低于玉米田（2．67g·cm^-3）。不同层次土壤有机碳富集系数显示,土壤有机碳主要富集在表层（0～20cm）土壤,土壤有机碳含量随着土壤深度增加而递减,土壤比重则有相反规律。同时看出土壤比重越大,相应层次的土壤有机碳含量就越低。相关分析表明,土壤有机碳与土壤比重之间相关性达到极显著水平（R松树林^2=0．9297,R玉米田^2=0．9214）,认为林地在增加碳储量和改善环境方面具有很大的潜力。