Variation of soil fertility and carbon sequestration by planting Hevea brasiliensis in Hainan Island, China

The development of rubber industry depends on the sustainable management of rubber plantation. To evaluate the environmental effects of planting Hevea brasiliensis on a subsystem of tropical forest ecosystem, the variation of soil fertility and carbon sequestration under rubber plantation within 30-year life period were investigated in Hainan Island. Results showed that （1） with the increase of stand age of rubber plantation, soil fertility decreased all along. From 1954 to 1995, soil organic matter, total N, available K and available P decreased by 48.2%, 54.1%, 56.7% and 64.1%, respectively. （2） If the complete return of litters was considered without additional fertilizer application to the soil of the rubber plantations, the consumption periods for P, N, K, Mg were only 825 years, 329 years, 94 years and 65 years, respectively~ To improve soil fertility is essential for rubber plantation development. （3） The C sequestration of rubber trees per hectare accounts for 272.08 t within 30-year life period and 57.91% of them was fixed in litters. In comparison with C sequestration by rain forest （234.305 t/hm^2） and by secondary rain forest （150.203 t/hm^2）, rubber forest has more potentials for C fixation. On the base of above results, the following measures would benefit the maintenance of soil fertility and the development of rubber industry, including applying fertilizer to maintain the balance of soil nutrients, intercropping leguminous plant to improve soil fertility, reducing the collection of litters, optimizing soil properties to improve element P availability such as applying CaCO3. The information gathered from the study can be used as baseline data for the sustainable management of rubber plantation elsewhere.     

海南岛某些热带植物的地球化学特征

海南岛地带性植被为热带常绿季雨林.因生态环境的不同.还有热带雨林、热带山地常绿阔叶林和稀树草原植被等、土壤类型和地球化学成分及植物的种类,决定了海南岛某些植物的地球化学组成.根据热带主要植被类型的树种分析,得到了Si、Fe、Mn、Cu、Zn、Ni、Ca、Pb、Mg、K等十种元素的平均背景含量.针叶树和草本植物中Si、Fe、Mn、Cu、Zn的含量要比阔叶树高.营养元素Ca的含量以针叶树高,Mg和K含量以草木和阔叶树为高.同时,植物根、茎、叶等各部分的元素含量也不尽相同.热带植物、土壤、岩石中Pb的背景值分别是40ppb、20.9ppm、28.8ppm.公路旁的木麻黄树(Casuarina equisetifolia)叶中的含Pb量为264ppb,皮含Pb为2400ppb.这可能与公路附近空气污染有关.     

Long-term impacts of land-use change on dynamics of tropical soil carbon and nitrogen pools

Land-use changes, especially the conversion of native forest vegetation to cropland and plantations in tropical region, can alter soil C and N pools and N availability for plant uptake. Deforestation, followed by shifting cultivation and establishment of rubber tree plantation, is a common land-use change in Xishuangbanna, southwest China. However the influence of this kind of land-use change on soil C and N dynamics in this region remains poorly understood, This study was conducted to assess the effects of land-use change on soil C and N pools. Soil samples were collected on five adjacent plots, which belong to three land-use types including secondary forest-an acuminate banana( Musa itinerans) secondary forest and a male bamboo( Dendrocalamus membranaceae) secondary forest, shifting cultivation, and rubber tree ( Hevea brasiliensis (H. B. K. ) Muell. Arg. ) plantation(one plot is 3-year-old, and another is 7-year-old). We measured soil bulk density (BD), pH value, moisture content and concentrations of soil organic carbon(SOC), total soil nitrogen(TSN), and inorganic N(NO3^- -N and NH4^ -N) at 0--3, 3--20, 20--40 and 40--60cm depths, and calculated C and N pools in 0--20, 20--40, 40--60, and 0--60 cm soil layers. Compared with the adjacent secondary forests, shifting cultivation and establishment of rubber tree plantations resulted in significant decline in concentrations and stocks of SOC and TSN in 0--20 and 0--60cm soil layers, and increase in pH and bulk density at 0--3, 3--20, and 20--40cm depths. Soil moisture content decreased only in 0--20cm surface soils in shifting cultivation and plantations. The dynamics of mineral N was much more complex, which had different trends among depths and ecosystems. Compared with the secondary forests, SOC stocks in 0--20cm surface soils in shifting cultivation and rubber tree plantations(3-year-old plantation and 7-year-old plantation) decreased by 34.0%, 33%, and 23% ; and TSN stocks decreased by 32.2%, 20.4%, and 20.4%, respectively,whereas the decreases of SOC and TSN stocks in 0--60cm soil layers were much less. The results indicated that C and N losses were mainly occurred in 0--20cm surface soil, followed by 20--40cm layer.     

海南岛综合自然资源特点与热带农业生产的发展

海南岛是我国第二大岛,面积约34000km²（5077万亩）。北临琼州海峡同雷州半岛隔海相望,扼守着祖国的南大门。本岛也是我国面积最大的热带岛屿,自然资源丰富。因此,海南岛生产建设的发展,对我国国防、经济、农业现代化,都有着重大的意义。 海南岛总面积占我国热带、南亚热带面积的7%。面积虽不大,但其自然条件却相当复杂。岛内东、南、西、北气候不同,中部地形复杂,气候垂直变化显著。因此,在安排与发     

华西雨屏区典型人工林对降雨过程中NH_4~+-N和NO_3~--N的过滤作用

氮沉降已成为河流、湖泊及城市等生态系统的主要污染威胁因素之一,森林生态系统能从林冠、地被和土壤自上而下截留过滤大气降雨中的NH+4-N和NO-3-N,是区域大气环境污染生态防治的重要途径.选取华西雨屏区几种典型人工林森林生态系统为研究对象,采用定位监测与室内分析相结合的研究方法,于2011年4—12月对大气降水、穿透雨、树干茎流、地表径流和地下渗滤NH+4-N和NO-3-N的含量与分配进行了研究.结果表明:观测期内40次降雨总雨量为492.72 mm,NH+4-N和NO-3-N的总沉降量分别为13.248 kg·hm-2和16.320 kg·hm-2;3种人工林林冠层对NH+4-N和NO-3-N的过滤能力表现为香樟林混交林柳杉林,而地表和土壤层均表现为混交林香樟林柳杉林;无林地、香樟林、柳杉林和混交林生态系统无机氮截留过滤净输入量分别为19.557、44.079、42.331、64.896 kg·hm-2,对无机氮的综合过滤作用表现为混交林香樟林柳杉林无林地.这些结果说明华西雨屏区合理配置混交林能更加有效地降低大气氮沉降对生态系统的影响.     

中亚热带5种类型森林土壤微生物群落特征

采用PLFA(phospholipid fatty acids,磷脂脂肪酸)分析法研究江西省九连山国家级自然保护区杉木纯林、马尾松纯林、杉木阔叶混交林、马尾松阔叶混交林与天然常绿阔叶林的土壤微生物群落结构特征,探讨植被特征和土壤理化特征对土壤微生物群落的影响. 结果表明:①杉木阔叶混交林土壤细菌、放线菌和总微生物生物量最高,分别为7.77、1.74和18.21 nmol/g,而马尾松纯林均最低. ②针阔混交显著提高了土壤微生物生物量及其丰富度. 土壤微生物生物量及其丰富度均与土壤含水率、w(AN)(AN为有效氮)、w(TC)、w(TN)呈显著正相关(R为0.426~0.701),而与C/N〔w(TC)/w(TN)〕呈显著负相关(R分别为-0.447、-0.518). ③w(AN)对土壤微生物群落结构的解释率达55.8%. 尽管林下灌木、草本层生物量对土壤微生物生物量影响不大,但对微生物群落结构有一定影响,解释率分别为5.5%和6.3%. 灌草层丰富度与土壤微生物生物量及其丰富度呈显著正相关(R为0.369~0.452). 可见,阔叶树种和林下灌草层能够显著影响土壤微生物群落组成.      

THE CLIMATO-ECOLOGICAL FUNDAMENTALS OF THE “MANMADE COMMUNITIES” OF TROPICAL PERENNIAL CROPS ON HAINAN ISLAND, CHINA

<正> According to the leading national classification of the climate of China, given by B. Huang (revised version 1986), Hainan falls into the tropical climatic realm, subdivided into a "peripheral tropical" type for the northern part and a "middle tropical" type for the southern part of the island. While all-year-round frost-free conditions define the tropics in general, the 20t-isotherm for the coldest month represents the boundary between the peripheral tropical and middle tropical types. Compared to the tropical climate in general, Hainan experiences distinctly lower winter temperatures which thus result in a larger annual temperature variation. In terms of precipitation, Hainan records a long rainy season through the southwest monsoon and typhoon seasons from May until October while winter precipitation is comparably lower. Representing two agroclimatic hazards, strong typhoon winds and cold waves seriously affect Hainan. Although to be defined as "marginal tropica-1", the climatic conditions on Hainan     

川西亚高山人工云杉林和自然恢复演替系列的林地水文效应

通过对人工云杉林及自然恢复演替系列林地苔藓、枯落物和土壤的野外调查与室内实验,分析了川西亚高山森林恢复过程中的林地水文效应。结果表明:林地苔藓及枯落物蓄积量随林龄增大而增加,最大持水量也相应增加。10a、30a生人工云杉林苔藓、枯落物蓄积量和最大持水量都显著高于同龄的自然恢复类型;40a生人工云杉林苔藓、枯落物蓄积量显著高于同龄的针阔混交林,但二者最大持水量之间差异并不显著。人工云杉林苔藓和枯落物的最大持水率均低于自然恢复演替系列。70a生人工云杉林苔藓与枯落物最大持水量之和已接近原始冷杉林。各类型林分土壤容重均随土壤深度增加而增大,最大持水量、毛管持水量和最小持水量则降低。土壤0～40cm最大持水量在各林龄人工云杉林之间差异显著,但与恢复阶段没有关系,并不随林龄的增大而增加;在自然恢复演替系列之间差异不显著。人工云杉林地水文效应的增强快于自然恢复过程,表现在人工云杉林苔藓与枯落物蓄积量及最大持水量的增加快于自然恢复过程。     

海南岛典型岸段侵蚀现状及特征分析

海南岛四周以自然岸线为主,其中砂质岸线占岸线总长度的43.1%,极易遭受侵蚀,海岸侵蚀造成的海岸坍塌、岸线后退造成的大片土地资源及滩涂流失、海防林损毁等在海南岛四周沿岸均有发生。本文通过现场调查和多年监测资料,选出七处典型侵蚀岸段,对各岸段海岸侵蚀的特点进行分析,认为海南岛不同岸段的侵蚀主导因素各不相同,主要为河口冲刷侵蚀型、热带气旋浪潮影响侵蚀型、人工构筑物影响侵蚀型和自然水动力与地形配合侵蚀型四种类型,同时根据监测资料对各岸段海岸侵蚀强度进行评价。     

无瓣海桑海滩人工林的生态影响

以东寨港自然保护区内的5年生无瓣海桑海滩人工林为研究对象。利用野外样方调查和采样分析的方法．研究了无瓣海桑人工林的营造对土壤和红树树种等的生态影响。结果表明．无瓣海桑人工林的营造。使林下土壤的结构组成得到改良．含盐量升高。pH值降低．有机质和全N．P，K含量增大。无瓣海桑人工林还促进了乡土红树树种的生长和天然更新．同时加快了陆地向海洋的拓展。经比对．无瓣海桑人工林的生态影响较14年生秋茄人工林的更为显著。     

格式栲天然林水源涵养功能的研究

本文通过对三明莘口格式栲天然林与人工林的林冠层,林木植被层和林褥层及林下土壤层的持水量,土壤渗透性能差异等的研究。结果表明:格式栲天然林林分持水总量比格式持和楠木人工林分别增加 225.131t/ha 和 296.558t/ha;土壤稳渗值高达 8.09 mm/min,分别是格式栲和楠木人工林的3.3倍和25.3倍。格式栲天然林具有良好的水源涵养功能。     

土壤种子库特征及与地上植被的关系——以福建省三明市杉木人工林为例

以杉阔混交林和杉木人工纯林为研究对象,采用野外调查、取样和室内种子萌发法,研究土壤种子库的物种组成、密度、垂直分布特征及其与地上植被的关系.结果表明：混交林土壤种子库由24科30属的30种植物组成,纯林由20科24属的24种植物组成,种子密度分别为656.94±89.59粒/m²和486.11±77.66粒/m²,物种组成均以草本植物为主.两林分土壤种子库中的种子主要集中于0~2cm和2~5cm土层,占69.0%~75.2%.乔木种子主要分布于凋落物层中,灌木、草本和藤本植物的种子主要分布于0~2cm土壤层中.混交林和纯林土壤种子库与各自地上植被的相似性指数分别为0.40和0.33,整体相似程度较低.总体而言,杉木纯林和杉阔混交林林内种源充足,可满足林下植被更新的需求,混交林林下草本植被的更新潜力大于纯林.杉木种源不是其更新障碍的主要因素,林内较厚的凋落物以及林下较弱的光照可能是主要障碍因素,但尚需进一步研究.     

会同森林生态实验站磨哨林场森林碳密度及分配特征

我国具有全世界最大面积的人工林,在全球气候变暖的大背景下,人工林的固碳能力越来越引起关注。研究选择具有长期观测数据的会同森林生态实验站磨哨林场作为研究区,对比分析了9种不同森林类型生态系统各组分（乔木层、林下植被层、凋落物层、土壤层）碳密度及分配特征（人工林8种,林龄范围为25~32 a：杉木林、马尾松林、湿地松林、杉木+樟树林、杉木+火力楠林、马尾松+木荷林、木荷林、火力楠林;天然林1种,平均林龄为63 a：红栲+青冈+刨花润楠林）。结果表明：1）磨哨林场生态系统碳密度平均为261.61 t/hm²,固碳能力较高,其中,马尾松+木荷林以及杉木+火力楠林两种人工混交林的生态系统碳密度最高,天然林位于第5位;2）乔木层和土壤层是磨哨林场森林生态系统碳密度的主体,占98.23%,林下植被层和凋落物层对整个生态系统碳密度贡献较小;3）乔木层中树干部分的碳密度占绝对优势,其次为根和枝,皮最小;土壤层碳密度及分配比例随深度增加而降低,0~20 cm碳密度占整个土壤层比例最高。     

湿润亚热带森林锰、铜、锌随降雨分配的迁移动态特征

为探究森林生态系统中重金属随降雨分配迁移的特征,连续观测两年降雨,对比分析Mn、Cu、Zn在穿透雨、树干茎流、地表径流中浓度、输出量、变异情况的差异,并讨论了重金属迁移规律的产生机制.结果表明,林型对雨水的再分配有较大影响.米槠次生林树干茎流水量极显著大于杉木人工成熟林,故前者树干茎流的重金属浓度低于后者;对于林内雨,穿透雨中重金属浓度在米槠次生林（阔叶林）更高,树干茎流中重金属浓度则在杉木人工成熟林（针叶林）更高.整体而言,林内雨的重金属浓度在旱季高于雨季,表现出明显的季节变化;林型对地表径流的影响较复杂,体现在植被类型、林龄、土壤理化性质等方面.本研究中,Mn随地表径流的输出量在米槠次生林显著大于其它3种林型;Zn在较大林龄的米槠次生林和杉木人工成熟林有更大的输出量;降雨分配过程中3种元素的浓度变异情况有所不同,表现为Mn变异最大,Zn次之,Cu最稳定.本研究结果对进一步了解森林生态系统中重金属的迁移特征提供了依据.     

基于SWMM模型的上海市松江国际生态商务区海绵城市建设效果评价

海绵城市建设旨在恢复城市自然调蓄能力,提升生态环境和城市韧性。以上海市松江国际生态商务区为研究区域建立SWMM模型,评估海绵城市建设对区域降雨径流控制和污染负荷控制效果,结果表明:较之传统开发模式,海绵城市建设能够显著滞蓄雨水、降低区域径流总量、削减入河污染负荷,有效减轻区域排涝压力和水环境压力。对于3,5,20,50 a重现期的2 h降雨,海绵城市径流总量分别削减40.8%、39.5%、37.0%、35.8%;对于5 a重现期的2 h降雨,TSS、COD、TN、TP的削减率分别为36.3%、39.4%、32.9%、47.6%。     

中国植被对氮和盐基阳离子吸收速率及其在土壤酸化中的作用

植被对氮和盐基阳离子的吸收是除酸沉降外另一个重要的土壤酸度来源.本研究基于中国植被的净初级生产力和元素化学组成确定了中国植被对氮和盐基阳离子的吸收速率.结果表明中国东南部,包括东北、华北、华东和华南地区,植被对氮的吸收速率普遍较低,而在中国的西北部吸收速率较高,并且由东南向西北逐渐递减对盐基阳离子来说,吸收速率较高(>2.0 keq·(hm²·a)^-1)的植被有亚热带、热带常绿阔叶林、温带石灰岩落叶阔叶林、温带落叶灌丛和亚热带、热带稀树灌木草原等,它们主要分布在华北西北部、云南南部和海南岛西部,而吸收速率较低(<0.5 keq·hm²·a)^-1)的植被则主要包括分布在东部亚热带地区的常绿针叶林以及分布在西部干旱地区的各种荒漠和草原尽管中国大多数地区不会因为植被吸收而造成显著的土壤酸度增加,但在少数地区,植物吸收造成的土壤酸度输入却不容忽视(>0.5 keq·(hm²·a)^-1)由于这些地区植被吸收造成的土壤酸度输入已经大于或相当于目前的酸沉降水平,而且两者之和也超过了土壤的风化速率,这些地区可能面临土壤的酸化问题.     

不同降雨特征下缓冲带水分及TN分配规律

以3种典型植被缓冲带为研究对象,基于现场监测、质量平衡、相关分析等方法,探明缓冲带水分分配与降雨、土壤因子的关联性,确定水分及总氮(TN)污染负荷去除分配系数.结果表明,径流与降雨量呈高度正相关(0.980～0.987,P<0.01),渗流与降雨量、降雨历时呈显著正相关(0.595～0.828,P<0.01).植被缓冲...     

西双版纳热带森林挥发性有机物的观测研究

2002年7月中旬利用异戊二烯通量测定系统对云南西双版纳热带森林异戊二烯的排放通量进行了连续测量,同时对光合有效辐射(PAR)、气温、湿度、风等参数进行了观测.结果表明,热带地区人工橡胶林区域湿季异戊二烯的排放有明显的日变化规律,中午前后为一天中的最大值,异戊二烯排放通量的日平均值在0.85～0.24mgC/(m²h)之间.对小时值和日平均值而言,异戊二烯的排放与PAR和气温的变化规律比较一致,但它对PAR比对气温更加敏感.不同的天气状况对异戊二烯的排放有非常明显的影响.橡胶林是一个单萜烯排放者,其单萜烯的排放速率明显依赖于PAR.橡胶林和热带雨林冠层上空异戊二烯和单萜烯的浓度也有明显的日变化规律,而且橡胶林区域的异戊二烯和单萜烯的浓度均明显高于热带雨林.     

森林植被变化对水文过程和径流的影响效应

森林植被变化对水分分配和河川径流具有调节作用。对我国森林植被变化水文效应文献的综合分析表明：森林砍伐或火灾引起森林覆盖度下降会导致林冠截留率、凋落物对降水截留能力和蓄水能力、土壤的渗透和蓄水能力降低。不同地区森林植被变化对径流的影响幅度相差较大，但比较一致的结论是：除长江中上游外，森林砍伐会降低植被层的蒸发散，增加河川径流；反之，会减少河川径流量。森林火灾会导致林木蒸发散减少，河川径流增加。     

Effects of acid deposition on terrestrial ecosystems and their rehabilitation strategies in China

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