绍兴淡水湿地人工林优势树种水分利用策略

【目的】以浙江省绍兴市汤浦水库库区3种15～20年生湿地人工林(阔叶林、针阔混交林、针叶林)中的优势树种美洲黑杨、北美枫香、柳叶栎、河桦和池杉为研究对象,分析3次不同量级降水后9天内各树种植物水δD组成,定量阐明不同量级降水对各树种植物水的贡献率及各树种的水分利用策略,为该地区湿地人工林生态系统水循环过程的定量研究、水资源合理利用及管理提供理论依据。【方法】利用氢氧稳定同位素技术,分析植物茎(木质部)水δD随采样时间(雨后9天内)的动态变化,并将植物水δD与潜在水源(大气降水、雨前土壤水和浅层地下水等)的δD值进行比较,判断各树种水分来源,并运用贝叶斯混合模型(MixSIAR)计算不同量级降水对各树种植物水的贡献率。【结果】汤浦水库库区淡水湿地人工林优势植物水主要来源于大气降水、雨前土壤水和浅层地下水;降水事件是影响植物水δD以及该次降水对植物水贡献率的主要因子;降水后9天内,小雨(7. 5 mm)对阔叶林中各树种植物水的贡献率表现为北美枫香(45. 2%～1. 5%)美洲黑杨(38. 0%～0. 6%)柳叶栎(31. 2%～0. 8%),小雨对针阔混交林中各树种植物水的贡献率表现为河桦(39. 0%～0. 6%)池杉(32. 4%～0. 8%)柳叶栎(25. 5%～0. 6%);中雨(14. 5 mm)和大雨(35. 0 mm)对阔叶林中各树种植物水的贡献率表现为美洲黑杨柳叶栎北美枫香,中雨和大雨对针阔混交林中河桦植物水的贡献率皆最高;小雨、中雨和大雨对针叶林中池杉植物水的贡献率分别为40. 2%～2. 6%,58. 2%～2. 7%和67. 4%～20. 9%。【结论】汤浦水库库区淡水湿地人工林各优势树种能够快速吸收利用当次降水;小雨对浅根(0～20 cm)树种植物水的贡献率较高,而中雨和大雨对根系分布较深树种植物水的贡献率更高,该库区针阔混交林和阔叶林中的深根和浅根树种具有不同的水分利用策略,有利于该湿地人工林群落的稳定和各树种共存。建议今后在我国长三角地区进行淡水湿地植被恢复过程中,应考虑选择根系分布不同的树种混种,以合理利用水资源、维持湿地森林生态系统的稳定性。     

森林土壤酶活性对氮沉降的响应

近年来,大气氮沉降日益增加,已对森林生态系统产生了不可忽视的影响,而土壤酶活性反映了土壤肥力及土壤环境质量,因而可以用来评价氮沉降对森林土壤造成的影响。关于氮沉降对森林生态系统酶活性的影响已开展了一系列的研究,然而尚缺少系统总结。文中从森林土壤酶种类和林分类型角度总结了氮沉降对土壤酶活性的影响,并从氮沉降水平、氮种类形态、氮沉降与环境的交互作用等方面探讨了土壤酶活性对氮沉降的响应机制,提出未来研究热点是氮沉降对不同类型的森林土壤酶影响、不同森林类型土壤酶的氮沉降临界值、氮沉降对土壤酶活性影响的长期定位研究以及氮沉降与CO₂浓度、温度、降雨、磷添加的交互作用对土壤酶活性影响,以期为未来森林土壤管理提供参考。     

氢氧稳定同位素在淡水湿地森林水文过程研究中的应用

湿地森林在蓄洪防旱、净化水质等方面对区域水文过程起着重要的调控作用。以往对于淡水湿地森林水文的研究多集中在运用传统水文学方法研究单一水文过程,很少将各水文过程作为一个整体来研究,且各个过程对降水截留效应的影响程度也未全部量化。而利用水分子中天然存在的氢氧稳定同位素作为示踪剂可综合反映并量化植被和土壤对降水的截留能力。文中综述湿地森林对水文过程调控作用的国内外研究概况,探讨氢氧稳定同位素技术在湿地森林水文研究中的进展,包括大气降水、林冠穿透水、降雨径流、土壤水、地下水、蒸发水、植物水的水分来源及各水体的转化关系等。在全球变化背景下,运用氢氧同位素技术系统定量地分析降水在生态系统水文过程的分配比例对于揭示湿地森林植被结构对水文过程的调控机制等具有重要意义,同时也可为建立淡水湿地森林植被恢复模式和制定保护策略提供参考。     

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。     

降水对鼎湖山季风常绿阔叶林土壤水氘特征的影响

【目的】分析我国南亚热带鼎湖山季风常绿阔叶林土壤水的水分来源、不同强度降水在土壤剖面中的时空运移过程及对各层土壤水的贡献率,为研究降水格局变化下鼎湖山自然保护区森林生态系统水循环过程及区域水资源科学管理等提供科学依据。【方法】利用氘同位素技术,比较不同降水条件下鼎湖山季风常绿阔叶林土壤水δD与潜在水源(大气降水、浅层地下水)δD,阐明土壤水的水分来源和降水在土壤剖面中的时空分布特征;运用二元线性混合模型计算不同强度降水对各层土壤水的贡献率。【结果】鼎湖山季风常绿阔叶林中土壤水δD介于大气降水δD和浅层地下水δD之间,土壤水主要来源于大气降水和浅层地下水;雨后5天内,小雨(9.8 mm)对0~10 cm表层土壤水贡献率最高(31.2%~44.6%),对10~40 cm深处土壤水贡献率次之(24.2%~32.0%),对40~80 cm深处土壤水贡献率较小(8.3%~15.7%),对80~100 cm深层土壤水贡献率最小(接近于0);雨后5天为中雨(20.0 mm)对0~10 cm表层土壤水贡献率最大(63.3%~78.9%),对10~40 cm深处土壤水贡献率次之(46.9%~74.0%),对40~80 cm深处土壤水贡献率较小(37.9%~63.0%),对80~100 cm深处土壤水贡献率最小(35.8%~47.5%);无论湿季还是干季,大雨(降水量30 mm)后第1天,该次降水可渗透到80 cm以下深层土壤,且对80~100 cm深层土壤水的贡献率高达94.1%。【结论】0~10 cm表层土壤水δD与降水δD变化趋势一致,林中表层土壤水δD主要受降水δD的控制;降水强度越大,降水从土壤表层向深层土壤渗透速度越快,对80~100 cm深处土壤水δD影响越明显,降水对各层次土壤水的贡献率也越大;土壤剖面中土壤水δD的时空变化特征可指示降水在土壤剖面运移过程;无论小雨还是中雨,80 cm以下深层土壤水δD变化幅度较小,表明鼎湖山季风常绿阔叶林植被结构对降水在土壤剖面入渗过程具有显著的调控作用。     

汤浦水库湿地森林区大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

[目的]研究汤浦水库湿地森林区大气降水中的氢氧稳定同位素特征及水汽来源,为定量阐明降水在会稽山-汤浦水库过渡带湿地森林生态系统水文循环过程中的分配和转化规律及绍兴饮水源水质的保护和管理提供科学依据。[方法]采集2015年7月至2017年7月2个水文年166个大气降水样品,利用稳定同位素技术,分析降水氢氧同位素组成,并阐明其与环境因子(温度、降水量)的关系;采用HYSPLIT模型中的后向轨迹法模拟追踪该地区降水气团的运输过程,判断气团的运移轨迹和水汽来源。[结果]汤浦水库湿地森林区大气降水δD与δ18O关系式:δD=8.36δ18O+14.92(R2=0.966,n=166,P0.01);大气降水中的δD值变化范围-147.52‰~2.71‰,均值-38.13‰±27.61‰;δ18O值变化范围-19.05‰-1.17‰,均值-6.34‰±3.24‰,且不同季节的大气降水氢氧同位素值明显不同;过量氘(d值)(12.61‰)高于全球d值的均值(10‰),呈现干季高湿季低的现象;大气降水δD、δ18O温度效应不显著,但降水量效应显著。[结论]汤浦水库湿地森林区大气降水线与全球及我国大气降水线有差异,降水中的δD、δ18O值有明显的季节变化;根据大气降水中的δD、δ18O值、d值及后向轨迹法模拟结果得出,汤浦水库湿地森林区干季(10月—次年4月)大气降水的水汽主要来源于内陆地区,湿季(5月—9月)的水汽主要来源于西太平洋和印度洋。     

南滚河自然保护区森林土壤酶活性对海拔升高的响应

【目的】研究土壤酶活性对环境因子沿海拔梯度变化的响应,为理解南滚河国家级自然保护区不同海拔水热条件-植被-土壤理化性质与土壤酶活性之间的相互作用过程和机制提供数据支撑。【方法】选取南滚河国家级自然保护区3种不同海拔梯度典型植被带(沟谷雨林、半常绿季雨林和中山湿性常绿阔叶林),研究不同海拔不同土层森林土壤酶活性的变化特征,采用冗余分析和蒙特卡洛检验,分析环境因子沿海拔梯度变化对土壤酶活性的影响。【结果】年均降水量和Simpson指数随海拔升高呈增加趋势,而植物群落多样性(Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数)、年均气温和土壤温度随海拔升高呈下降趋势;土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、水解性氮、有效磷和速效钾含量及含水量随海拔升高呈上升趋势,土壤密度和p H随海拔升高呈降低趋势,土壤C/N随海拔升高呈先增后降趋势;土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性随海拔升高呈增加趋势,土壤多酚氧化酶活性随海拔升高呈下降趋势;随土层深度增加,土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和多酚氧化酶活性逐渐降低,过氧化氢酶活性逐渐增加;样地微气候、植被和土壤理化性质沿海拔梯度变化对土壤酶活性具有重要影响,年均气温、年均降水量、土壤温度、植物多样性指数和土壤理化性质与土壤酶活性不同程度地相关,单一环境因子对土壤酶活性影响的重要性排序为全磷含量含水量pH有机碳含量年均气温土壤温度水解性氮含量年均降水量全氮含量全钾含量 Margalef丰富度指数土壤密度速效钾含量有效磷含量Shannon-Wiener多样性指数Pielou均匀度指数C/NSimpson指数。【结论】水热条件(年均气温、年均降水量、土壤温度和含水量)、植物多样性和土壤化学性质(p H、有机碳、水解性氮、全氮、全钾和全磷)存在明显的梯度变化,可调控不同海拔梯度内的土壤酶活性,其中土壤磷、水分、p H、碳、氮和钾是调控土壤酶活性海拔响应的关键因素。     

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。     

干旱区对降水变化响应的研究进展

水分是干旱区的主要限制因子之一,降水是干旱区最重要的水分来源。根据气候变化研究的预测,未来我国干旱区的降水格局会改变,包括降水量、降水频率和降水强度等。降水变化会影响干旱区的土壤变化,植被变化,土地荒漠化和水文变化等方面。我国极端干旱区和干旱区的降水有总体增加趋势,而部分半干旱区和亚湿润干旱区的降水则出现减少趋势。降水的增加能够促进生物土壤结皮的发育,改善土壤水分状况,促进植物生长,提高植被盖度,促使荒漠植被向草原植被方向发展,有利于土地荒漠化的逆转;另外,降水增加会增加河流的径流量和湖泊水量,促进洪水的发生,降水减少则具有相反的效应。这些研究有助于人们预测干旱区在未来降水格局改变之后可能发生的变化,对于天然植被保育以及荒漠化防治等实践工作等具有重要的理论指导意义。未来的研究需要加强实验,如增雨、升温、模拟氮沉降和CO₂浓度增加等对干旱区的土壤、植被、荒漠化和水文等方面的影响,才能获得更有说服力的结果。     

海口城市湿地动态变化对气候的响应

基于多光谱遥感数据对近十年来的海口市湿地分布情况进行遥感解译,确定海口市城市各类型湿地分布基本情况。结合海口市气象数据,分析研究降水量、气温、相对湿度、日照时数和风速5个气候因子对湿地面积变化的影响规律,以期为湿地的生态保护与管理提供有效依据。结果表明:(1)海口市2011～2018年的湿地总体面积变化明显且具有一定特征,其总体呈现出先增大后减小继而又缓慢增长的趋势;(2)海口市2010年～2018年的年均气温、年日照时数和年均相对湿度整体上均为上升趋势,而年均降水量与年均风速均为下降趋势;(3)海口市的湿地总面积变化与各气象因子间均无明显的相关性,但海口市不同类型湿地面积的变化与不同气候因子间的相关性各有不同,如库塘湿地与相对湿度和风速因子存在相关性,而水产养殖场湿地则与气候因子不存在相关性。     

扎龙湿地芦苇对火烧的生态响应

扎龙湿地是珍稀水禽的重要栖息,具有涵养水源、调节气候、降低风速等生态效应。文章探讨了扎龙湿地植被类型、湿地火烧的产生及扎龙湿地芦苇对火烧产生的生态响应。调查和资料表明：在干旱缺水的湿地地表火烧对季节性积水或常年不积水地段芦苇影响严重,芦苇退化明显。火烧促使湿地植被演替发生变化。     

绍兴海涂湿地湿生植物的调查研究

湿生植物是湿地等水域生态系统的重要组成部分。通过对浙江省绍兴海涂湿地湿生植物进行了调查研究,发现围涂时间越早,植物种类越多,多样性越高。随着围涂时间提早,海涂湿地由滨海型向淡水型过渡,植物群落优势种也由滨海型向淡水型过渡。     

滇中亚高山不同森林土壤酶活性对模拟N沉降的响应

目的 研究不同森林类型中模拟N沉降对土壤酶活性的影响,旨在为N素对区域森林土壤酶活性及土壤活动相关研究提供理论依据。 方法 以滇中磨盘山典型森林云南松(Pinus yunnanensis Franch.)林、高山栎(Quercus semecarpifolia Smith)林、华山松(Pinus armandii Franch.)林和常绿阔叶(Evergreen broad-leaf)林为研究对象,于2018年1月—2018年12月设置：对照（CK,0 g N·m−2·a−1）、低N（LN,5 g N·m−2·a−1）、中N（MN,15 g N·m−2·a−1]和高N（HN,30 g N·m−2·a−1）4种N处理,测定不同施N水平4种林地0～5、5～10和10～20 cm土层蔗糖酶、淀粉酶、脲酶、天门冬酰胺酶、酸性磷酸酶、蛋白酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性。 结果 表明：土壤深度对4种森林类型中8种土壤酶活性的影响均表现为10～20 cm土层土壤酶活性低于5～10 cm土层,降幅最高达76.8%,常绿阔叶林与云南松林土壤过氧化氢酶和高山栎林与云南松林土壤多酚氧化酶活性则在0～5 cm土层受到抑制,活性最低时仅为5～10 cm土层活性的15.4%;施N水平对土壤酶活性影响较为显著,LN显著抑制了高山栎林土壤蔗糖酶与淀粉酶活性;各N处理对脲酶、蛋白酶无显著影响;除常绿阔叶林外,LN处理显著提高了0～10 cm土层天门冬酰胺酶和酸性磷酸酶活性,各N处理抑制了华山松林土壤过氧化氢酶活性和各林分土壤多酚氧化酶活性,促进了高山栎林、云南松林土壤过氧化氢酶活性;森林类型对土壤蔗糖酶、淀粉酶、脲酶、天门冬酰胺酶、酸性磷酸酶、蛋白酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶影响显著（P < 0.01）。 结论 森林类型和土壤深度是影响N沉降下土壤蔗糖酶、淀粉酶、脲酶、天门冬酰胺酶、酸性磷酸酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性变化差异的重要因素;土壤多酚氧化酶对施N水平反应敏感,对森林类型反应较不敏感;8种土壤酶中,天门冬酰胺酶对不同土壤深度、不同施N水平和不同森林类型三者交互作用的响应最为敏感。     

森林土壤蓄调降水功能的研究

森林土壤是森林生态系统的组成部分,是森林植物的营养介质,在水分循环中起着重要作用。森林土壤具有良好的结构,疏松、多孔,覆盖苔藓层和枯枝落叶层,对降水的涵蓄和径流的调节作用明显。十余年来我们在祁连山(北坡)寺大隆林区进行森林涵养水源效益的研究。本文仅就土壤水分动态有关因子进行初步分析, 一、试验区自然概况(略)     

长江源典型区湿地对区域气候变化的响应

利用1977-2007年间的4期Landsat数据提取研究区湿地信息,分析湿地的动态变化特征和变化驱动因子.利用1971-2007年的气象数据分析研究区主要气候因子的变化趋势与特征,并进一步分析湿地变化与不同气候因子的相关性.结果表明:1977-2007年间,研究区湿地数量萎缩,总面积减少了约37％;湿地质量发生明显退化,主要表现在二、三级湿地即沼泽和滩地退化为草地和裸岩与沙地;近40年来,区域气候向着暖干化趋势发展;气温是影响湿地变化的最主要气候因素.     

利用氘同位素研究太行山南麓枣树水分利用的季节性变化

通过测定水中氘同位素的比值来研究枣树在不同水分条件下水分利用的季节性变化.试验结果显示:深层土壤δD值比较稳定,表层土壤水因蒸发而产生氢同位素的分馏,氘同位素富集,旱季表层土壤δD值与土壤含水量呈极显著负相关(R2=0.69,P＜0.01).枣树枝条δD值与表层土壤δD值呈极显著的正相关(R2=0.75,P＜0.01),与深层土壤δD值相关性不强,表明来源于表层土壤的水分能显著地影响到枝条δD值变化.雨季的降水不但增加表层土壤水分含量,也促使表层新根的生长.其根长比旱季增加621.46%,尤其是细根(平均直径0.16mm),从而提高根系对表层土壤水分的吸收.枣树枝条中的水分有一半以上来自于深层土壤,表层土壤水分的贡献决定枣树体内的水分平衡和受胁迫的程度.枝条中的δD值与枝条栓塞程度、叶片水势和光合速率显著相关,枝条δD值可以作为水分生理状态的一个指标.利用枝条δD值来量化植物水分欠缺程度,可以为植物水分利用效率研究提供参考.     

对新兴林场森林土壤的调查报告

森林土壤及其肥力是森林生育的重要环境。森林的凋落物、根系及森林生物又影响着森林土壤及其肥力,两者进行着物质和能量的交换和循环,因此说森林土壤是森林生态系统的重要组成部分,只有深入细致地掌握森林土壤的特征性质,才能科学经营、培育保护和合理利用森林资源,...     

黑河中游荒漠区植被与土壤对降水的响应

黑河流域中游荒漠区生态地域复杂,具有平原荒漠植被的特征,在植被地理规律和地理时空分布上分异明显,有古老和现代特征。通过定位监测资料分析,黑河流域中游荒漠区植被的生物量在雨季(5-9月)随降雨量的增大,植被生物量与降水量之间具有显著的相关关系,相关系数为0.867;月降水量的大小对植被盖度的影响较大,5-9月降水量与植被盖度之间有显著的相关性,相关系数达0.938,9月以后植被盖度随气温下降而降低。土壤平均含水量的与降水量有着密切的关系,相关系数达0.839 8。不同深度层土壤的含水量以0~20cm的受降水影响最大,20~40cm受降水的影响次之,40~60cm受降水的影响较小,60cm以下土壤含水量受降水的影响不大。     

滇中亚高山森林土壤细菌多样性及群落结构对N沉降的响应

【目的】研究N沉降对不同森林类型细菌多样性及群落结构的影响,旨在为我国西南亚高山森林土壤细菌群落以及森林生态系统应对N沉降等研究提供理论基础。【方法】以亚热带高海拔季风气候区高山栎林、云南松林、华山松林和常绿阔叶林为研究对象,设定4个N施氮水平：对照(CK, 0 g·m^-2·a^-1)、低氮(LN,10 g·m^-2·a^-1)、中氮(MN, 20 g·m^-2·a^-1)、高氮(HN, 25 g·m^-2·a^-1),测定施N18个月后土壤细菌多样性及群落结构变化特征。【结果】1)4种林分类型土壤细菌多样性存在一定差异,细菌α多样性指数表现为：常绿阔叶林>华山松林>云南松林>高山栎林;不同施N浓度会造成细菌多样性变化,即随着施N浓度增加,细菌多样性呈先下降后上升的趋势。2)不同施N处理下,土壤细菌群落优势门均由酸杆菌门(29.10%～44.46%)、变形菌门(25.22%～37.50%)、放线菌门(9.3%...