大兴安岭南部温带山杨天然次生林不同生长阶段生物量及碳储量

基于内蒙古赛罕乌拉森林生态系统定位研究站山杨（Populus davidiana Dode）天然次生林幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林及过熟林生物量调查,探讨了不同龄组山杨天然次生林单株木、林分、林下植被和枯落物的生物量及群落碳储量的时空变化规律。结果表明：随林龄的增大,山杨天然次生林木和各器官生物量总体呈增加趋势,树干所占比例增加,中龄林增加尤为明显;林下植被层、枯落物层生物量随林龄增大呈增加趋势。群落总碳储量的空间分布序列是：乔木层〉枯落物层〉林下植被层。幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林群落的碳储量分别为27.146 6、53.545 1、60.889 8、77.915 8、79.135 3t.hm-2,乔木层碳储量分别为22.206 5、47.215 7、52.056 3、68.445 3、68.773 1 t.hm-2,枯落物层和林下植被层碳储量平均值分别为5.814 4、2.172 7 t.hm-2。乔木层、枯落物层和林下植被层碳储量占总量的平均率分别为86.05%、10.39%和3.57%。研究认为山杨天然次生林群落碳储量随林龄增加的变化规律明显,碳汇潜力巨大;中龄林为碳储量增长迅速期,且持续较长一段时间,是林分管理的关键阶段;自然稀疏有利于促进林木生长,林分碳储量并未随林分密度下降而减小。     

杉木人工林针叶养分含量对模拟氮沉降增加的响应

由于人类活动加剧,世界许多地区的大气氮沉降出现明显的增加,对森林植物和土壤产生明显影响.在福建沙县,通过野外模拟试验研究了杉木人工林针叶养分含量对氮沉降增加的响应.试验设计为4种处理,分别为NO (N,0kg hm-2 a-1,对照)、N1(N,60 kg hm-2a-1)、N2(N,120 kg hm-2a-1)和N3(N,240 kg hm-2a-1),每处理重复3次.通过3a监测发现,相对于NO处理,N1、N2和N3处理分别使杉木针叶平均N含量增加18.25%、11.68%和13.14%,而C/N比值分别下降15.07%、9.96%和12.01%.尽管养分含量随时间变化表现出一定的波动,但氮沉降增加在一定程度上降低了针叶中的P、K、Ca、Mg含量,致使N/P、N/K、N/Ca、N/Mg比值上升,影响了针叶的养分平衡.图2表1参33     

模拟氮沉降对兴安落叶松林凋落物分解的影响

试验施加NH4NO3、KNO3和NH4Cl3种氮肥,设置对照（N0,0 kg·hm-2·a-1）、低氮（N1,10 kg·hm-2·a-1）、中氮（N2,20kg·hm-2·a-1）、高氮（N3,40 kg·hm-2·a-1）4个施氮水平,通过交互试验,研究模拟N沉降对大兴安岭兴安落叶松（Larix gmelinii）林凋落物分解的影响。结果表明,在兴安落叶松林凋落物分解过程中,叶分解最快,其次是枝,分解最慢的为果,在分解16个月后,枝、叶、果的质量残留率分别为76.68%、47.98%和80.43%,3者异极其显著（p〈0.01）。凋落物叶分解95%所需时间为6.71 a,而枝和果所需时间分别为18.07和18.10 a。在模拟大气氮沉降下凋落物分解过程中,施加KNO3,N2处理下的枝、叶、果的质量残留率极显著低于N3处理（p〈0.01）,显著低于N0和N1处理。施加NH4Cl下,N1处理显著低于N0处理（p〈0.05）。在施加NH4NO3下,N1水平处理下的枝、叶、果的分解速率显著增加（p〈0.05）,但是随着施氮量的增加,分解速率就会减慢,N3处理下,有着明显的抑制作用（p〈0.05）,说明氮沉降对于凋落物分解有着促进作用,但是随着时间和氮沉降量的增加,促进作用延缓甚至是抑制作用。     

祁连山北坡亚高山草地退耕还林草混合植被对土壤碳氮磷的影响

土壤有机碳、氮素和磷素是生态系统中极其重要的生态因子,土地利用变化将会引起土壤中碳、氮、磷等元素含量的变化。以祁连山北坡亚高山草地区域内三种利用方式（自由放牧天然草地、开垦20年的燕麦（Avena nuda）耕地、退耕8年的还林草混合植被）的土壤为研究对象,通过采集0~30 cm的土壤,分析土壤的理化性质得到土壤碳、氮、磷的含量,再将其转换为土壤碳、氮、磷储量,分析三种利用方式下土壤碳、氮、磷储量的差异以及影响土壤碳、氮、磷生态化学计量比的因子,旨在探讨退耕还林草工程对该地区土壤养分的影响。结果表明,3个样地的土壤碳、氮、磷储量差异显著（P〈0.05）,天然草地的有机碳、全氮储量（72.17、6.80 t·hm-2）显著高于退耕还林草地的（66.75、4.96 t·hm-2）和燕麦耕地的（36.61、3.61 t·hm-2）。这是因为,其一,比较而言天然草地受干扰小。其二,对于退耕还林草地和燕麦耕地来说,由于刈割获取地上部分,可能使得从土壤中获取的有机碳和氮素大于归还的。全磷储量则表现为燕麦耕地的（2.51 t·hm-2）显著高于天然草地的（2.17 t·hm-2）和退耕还林草地的（1.96 t·hm-2）。这是因为燕麦耕地中化肥的施用使得磷元素富集起来,所以其储量较高。与天然草地相比,耕种20年的燕麦地0-30 cm的有机碳和全氮储量分别低了35.56、3.19 t·hm-2,年平均减少速率分别为1.78、0.16 t·hm-2·a-1。与燕麦耕地相比,退耕8年的还林草地土壤有机碳和全氮储量显著升高了30.14、1.35 t·hm-2,年平均增加速率分别为3.77、0.17 t·hm-2·a-1。退耕8年的还林草地轻组有机碳比例（10.93%）显著高于天然草地（9.72%）和燕麦耕地（8.61%）。土壤含水量、容重和微生物量碳氮是影响土壤碳、氮、磷生态化学计量的重要因子。总结认为,退耕还林草混合植被对土壤碳、氮、磷库具有重要?     

四川省老君山常绿阔叶林乔木碳储量及其分布特征

森林生物碳储量作为森林生态系统碳库的重要组成部分,在全球碳循环中发挥着重要作用。以四川省老君山典型亚热带常绿阔叶林为研究对象,通过外业样地调查与室内实验分析相结合的方法,利用2012年和2015年的植被调查数据,对其乔木层生物量和碳储量进行了计量,分析了乔木层碳储量的空间分配格局,并对不同样地年固碳能力与碳汇潜力进行了探讨。结果表明:老君山亚热带常绿阔叶林在1 500 m处普查样地和1 700 m复查样地的森林乔木层碳储量(以C计)分别为142.95和139.67 t·hm~(-2),乔木年平均固碳增量分别为7.45和7.11 t·hm~(-2),年平均增长率分别为5.83%和5.68%。其中,普查样地的乔木层碳储量、年平均固碳增量、平均年增长率均大于复查样地,显示了老君山亚热带常绿阔叶林具有较强的固碳能力,而且海拔1 500 m处的乔木层在碳蓄积方面占主导优势。另外,海拔1 500 m处常绿阔叶林乔木层碳储量主要存储在树高h≥10m(比例50.54%)和径级10 cm≤d20 cm(比例40.08%)的乔木中,1 700 m处的常绿阔叶林乔木碳储量主要存储在树高5m≤h10 m(比例56.88%)和径级10 cm≤d20 cm(比例48.82%)的乔木中。尤其是老君山常绿阔叶林目前中龄林所占的比重较大,具有较大的碳汇潜力。研究结果可为该地区森林经营管理及碳汇功能评价提供参考。     

不同氮水平下夏玉米农田土壤呼吸动态变化及碳平衡研究

为探讨氮肥对华北平原高产农田土壤呼吸动态变化及其碳平衡的影响,试验设计了习惯施氮量(N228,228 kg·hm-2)、2/3习惯施氮量(N152,152 kg·hm-2)和不施氮(N0)3个处理,采用密闭静态箱法研究了不同施氮水平下夏玉米生长季农田的土壤呼吸速率季节变化、土壤呼吸与地温等环境因素的关系以及农田系统的碳平衡。结果表明,夏玉米农田土壤呼吸速率均值和土壤呼吸释放的总碳量分别为C 98.8-115.9 mg·m-2.h-1和C 2 232.3-2 524.2 kg·hm-2。与处理N0相比,处理N152(N 152kg·hm-2)和N225(N 225 kg·hm-2)的土壤呼吸速率均值分别增加了10.2%和17.4%,土壤呼吸释放的总碳量分别增加了6.74%和13.1%。地温(5 cm)和土壤含水量(0-10 cm)分别与土壤呼吸速率呈指数和二次曲线关系,R2均达显著水平。其中地温(5 cm)解释了土壤呼吸季节变化的55.9%-67.0%,而土壤含水量(0-10 cm)可解释土壤呼吸季节变化的25.3%-59.3%。土壤呼吸的温度敏感系数Q10在2.05-2.23之间,且随着施氮水平的提高而增加。处理N0、N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228kg·hm-2)的土壤含水量分别是22.5%、22.7%和23.3%时,土壤呼吸速率达最高值,超过此阈值,土壤呼吸速率均呈下降的趋势。夏玉米农田系统是大气二氧化碳(CO2)重要的汇,净初级生产力(NPP)固碳量和农田系统的净碳输入(NEP)分别为C 6 829.1-8 950.2 kg·hm-2和C 4 898.2-6 766.8 kg·hm-2。处理N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228 kg·hm-2)与处理N0相比,NPP固碳量分别增加了24.8%和131.1%,NEP分别增加了31.9%和38.1%。     

酸沉降和大气污染对华南典型森林生态系统生物量的影响

调查酸沉降和大气污染对华南典型森林生态系统植物生物量的影响。结果发现,环境污染对树木的生长以及森林生物量影响较大。采用树干解析方法研究发现,不管是尾叶桉还是马尾松其树高、胸径和材积连年生长量基本趋势是污染地区样地比清洁区样地低。尾叶桉和马尾松林分中的生物量也是污染区样地比清洁区样地低。污染区样地中尾叶桉和马尾松林分总生物量分别为66.89t·hm-2和77.56t·hm-2,仅分别为清洁区的78.89%和94.49%。环境污染均促进这两个树种根系的生长,而抑制其干材的生长。尾叶桉和马尾松根系生物量占林木层生物量比例:污染区样地分别为65.16%和15.08%;清洁区分别为40.50%和14.48%。此两个树种干材生物量占林木层生物量比例:污染区样地分别为19.87%和57.71%;清洁区分别为38.15%和70.33%。本研究结果将为华南地区森林生态系统的保护提供科学依据。     

秸秆生物炭对菜地N_2O、CO_2与CH_4排放及土壤化学性质的影响

通过盆栽模拟试验,探究玉米秸秆生物炭施用对菜地温室气体N2O、CO2与CH4排放及土壤理化性质的影响。结果表明,生物炭施用抑制了菜地N2O排放,NB1(施N 400 kg·hm-2,生物炭20 t·hm-2)和NB2(施N 400kg·hm-2,生物炭40 t·hm-2)的N2O累积排放量分别比N处理(施N 400 kg·hm-2)低76.4%和70.7%,但抑制效应并未随生物炭用量的增加而加强。生物炭施用增强了CO2排放,但对CH4排放影响不显著。NB1和NB2累积CO2排放量分别为N处理的1.8和2.1倍,不容忽视的是,这2种处理同时增加了土壤中有机碳含量,分别比N处理高15.2%与21.3%。NB1和NB2在不降低甚至提高蔬菜产量的基础上,提高了土壤中NH4+-N含量与p H值,降低了NO3--N含量。p H值和NH4+-N含量分别平均比N处理高0.265和34.9%,NO3--N含量平均比N处理低12.7%,因此生物炭具有减排N2O与改良菜地土壤质量的巨大潜力。但生物炭引起的CO2排放以及对土壤有机碳增加的净影响效应尚需进一步研究。     

氮沉降下鼎湖山森林凋落物分解及与土壤动物的关系

研究了南亚热带3种森林生态系统凋落物在N沉降下的分解动态及其与土壤动物群落的关系。选取季风常绿阔叶林、针阔混交林和马尾松林建立野外模拟N沉降样地,实施四个处理组,对照(Control)、低氮(50kg·hm-2·a-1,LowN)、中氮(100kg·hm-2·a-1,MediujmN)和高氮处理(150kg·hm-2·a-1,HighN),利用凋落物网袋法,在18个月的时间内调查分析了凋落物分解过程及其中的土壤动物密度特征。研究结果表明,植被演替阶段对凋落物的分解速度存在影响,季风林凋落物降解速度显著性快于混交林和针叶林(P<0.05);18个月后,季风林各处理地凋落物残留率为0.05、0.14、0.13和0.17,混交林为0.64、0.56和0.62,针叶林为0.66、0.63和0.62。N沉降增加对凋落物分解存在一定影响。且这种影响与植被类型之间存在明显的交互作用。N沉降处理对季风林凋落物分解表现出了一定的抑制作用,而且这种差异随时间推移愈益明显,但在混交林和针叶林内,试验后期凋落物分解受到了N沉降处理的促进作用。在试验后期,尤其是12个月后,凋落物网袋土壤动物密度在不同林地和不同水平N处理下体现了差异化发展趋势。在季风林内,N处理地土壤动物密度受到了明显的抑制;在混交林和针叶林内,低N样地动物密度显示了相比对照样地的明显优势,但在较高强度的中N处理地无论在凋落物的降解速率还是在动物密度上都与对照样地没有明显差别。文章认为,N沉降处理所产生的影响可能受环境N饱和程度的调控。文章还提出,在凋落物分解进程中,土壤动物群落具有“后期进入”特征,这对于进一步准确分析森林凋落物分解进程及土壤动物的贡献有重要意义。     

广西罗城马尾松、杉木、桉树人工林碳储量及其动态变化

对广西罗城仫佬族自治县杉木（Cunninghamia lanceolata）、马尾松（Pinus massoniana）桉树（Eucalyptus grandis x E.urophylla）人工林生态系统碳含量、碳储量进行了研究,结果表明：不同发育阶段马尾松、杉木、桉树人工林林下植被含碳率变化幅度为37.96%~49.03%,枯落物含碳率为41.8%～49.6%之间,马尾松幼龄林林下植被含碳率最高,2年生桉树林枯落物含碳率最小。0~60 cm土层含碳率变化幅度为0.45%～2.17%,0~20 cm土层含碳率表现为杉木〉马尾松〉桉树。马尾松、杉木、桉树人工林生态系统碳储量分别为135.61、144.30、87.54 t.hm-2,马尾松和桉树人工林生态系统碳储量均表现为随林龄的增加而增加,马尾松幼龄和近熟林碳储量分别高于杉木,杉木中龄林碳储量高于马尾松中龄林。马尾松、杉木、桉树人工林乔木碳储量分别占其总碳储量的43.03%、34.44%、22.92%。马尾松、杉木、桉树人工林下植被碳储量表现为桉树（2.54 t.hm-2）〉杉木（1.91 t.hm-2）〉马尾松（0.89 t.hm-2）。马尾松、杉木、桉树人工林枯落物碳储量分别占其总碳储量的1.64%、4.56%、1.95%。马尾松、杉木、桉树人工林土壤碳储量分别为74.13、86.48、62.95 t.hm-2,杉木人工林土壤碳储量最高,桉树最小,0~20 cm土层碳储量成为土壤的主体,马尾松0~20 cm土层碳储量占其土壤总碳储量的47.03%,杉木占51.67%,桉树为42.58%。乔木和土壤碳储量成为整个森林生态系统的主要的碳储存库。