太行山针、阔叶森林凋落物分解及养分归还比较

为了解针太行山地区针、阔叶森林凋落物分解特征,以刺槐和侧柏人工林为对象,采用样地调查法,对其凋落物养分归还和营养元素周转进行了研究,结果表明：侧柏和刺槐林年凋落总量分别为7494.71和5372.34kg/hm²;凋落物中落叶比重最大。为减少养分流失,阔叶林树刺槐的N、P养分回流现象明显,其中N回流率约为34%~53%,P回流率约为28%~56%;而针叶树侧柏的养分回流现象不明显。森林凋落物3种元素含量以Ca最高,其次是N,含量最低是P;阔叶林凋落物中N、P含量明显高于针叶林。凋落物N、P迁移符合富集-释放模式;Ca为直接释放类型。刺槐凋落物分解速率明显快于侧柏,其完全分解时间分别为7.7和12.8a。侧柏在养分年归还总量、Ca的年释放率以及P、Ca的周转时间要优于刺槐,而刺槐在N、P年释放率以及N周转时间比侧柏有优势。     

黄土高原草地植被与土壤固碳量研究

在黄土高原自东南向西北,采用样带多点调查与定位监测相结合的研究方法,系统分析了不同草地类型封禁初期和封禁11 a草地生物量与固碳量变化特征。结果表明:4种草地类型地上活体植物、凋落物/地下活体根系和土壤中碳密度与碳储量分布规律均为森林草原＞梁塬典型草原＞丘陵典型草原＞荒漠草原;草地封禁11 a,地上活体植物、凋落物、0~100 cm活体根系和土壤中碳密度总量,森林草原类型为63.38~97.65 t·hm^-2,梁塬典型草原类型为49.04~68.80 t·hm^-2,丘陵典型草原类型为52.33~62.11 t·hm^-2,荒漠草原类型为11.93~19.62 t·hm^-2;碳储量4种草地类型分别为230.287 7 Tg C、332.306 7 Tg C、484.055 5 Tg C和113.856 3 Tg C;黄土高原草地总固碳量为573.10 Tg C,其中:活体植物为42.89 Tg C,占总固碳量的7.48%;凋落物为80.40 Tg C,占14.03%;活体根系为108.66 Tg C,占18.96%;土壤为341.15 Tg C,占59.53%。这充分表明,封禁不仅能使草地植被快速恢复和生物量增加,而且也是提高草地固碳潜力的一条重要途径。     

氮添加与凋落物处理对橡胶林砖红壤有机碳组分及酶活性的影响

研究氮添加与凋落物处理对土壤有机碳组分及酶活性的影响对调控人工林生态系统恢复具有重要意义.于海南岛西部橡胶林地开展野外微区模拟试验,采用二因素完全随机设计,设置4个氮水平[不施氮(CK,0 kg·hm^-2·a^-1,以N计,下同),低氮(LN,50 kg·hm^-2·a^-1),中氮(MN,100 kg·hm^-2·a^-1)和高氮(HN,200 kg·hm^-2·a^-1)]以及2种凋落物处理[凋落物去除(LR),凋落物保留(L)],分析0～10 cm和10～20cm土层的土壤理化性质、总有机碳(SOC)及其组分、酶活性等指标.结果表明,土壤pH随N添加量增加以及凋落物的去除呈显著降低的趋势(P <0.05).土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N含量随N添加的增加显著增加,N添加和凋落物处理对NO₃^-     

秃杉人工林营养元素含量、积累与分配特征的研究

对广西南丹山口林场秃杉人工林的N、P、K、Ca和Mg等5种营养元素含量、积累和分配及其随林分年龄的变化趋势进行了研究。结果表明,不同组分营养元素含量大小次序为树叶＞干皮＞树枝＞树根＞干材;林木各组分营养元素含量以N,Ca或K最高,其次是P,Mg最低。8、14和28年生林分营养元素积累总量分别为574.79、833.21和1214.11kg·hm^–2,其中乔木层营养元素积累量依次占92.87%、86.74%和85.88%,林下植被层依次占2.02%、2.99%和4.62%,地表现存凋落物层依次占5.11%、10.27%和9.50%;乔木层均以N或Ca积累量最多,Mg最少;秃杉人工林不同组分营养元素积累量的分配随林分年龄的增长发生变化,由8年生和14年生以树叶和树枝为主,逐渐转移到28年生以干材和树皮为主。3个林分年龄秃杉林每积累1t干物质需要5种营养元素总量分别为8.97、6.40和4.21kg,其中对N或Ca的需求量最大,Mg最少。     

黄河流域秦岭主要林分凋落物的水文生态功能

用水量平衡场和收获法研究了秦岭松栎林带主要林型凋落物在生态系统水分循环和营养循环中的功能。26龄锐齿栎林、24龄油松林和24龄华山松林凋落物现存量平均值为17.475t/hm₂,排序为华山松林>油松林>锐齿栎林。3种林分年凋落物平均值为4.179t/hm₂,前者是后二者的1.4倍,但凋落物现存量不及后二者一半。生长季节,3种林分凋落物层蓄留量平均值为44.81mm,占同期大气降水量的4.47%,阔叶林较针叶林高。地面蒸发量及其蒸发率为:无林裸地>阔叶林地>针叶林地,无凋落物覆盖>凋落物覆盖;针叶林地表蒸发季节变化相对稳定,阔叶树的变化较大。3种林分凋落物N、P、K、Ca和Mg含量平均值分别为1.08%、0.07%、0.37%、1.37%和0.21%,锐齿栎林较大,油松林和华山松林则差异不大。凋落物主要营养元素积累量平均值为502.5kg/hm₂,排序为:油松林>华山松林>锐齿栎林。锐齿栎林、油松林和华山松林5种营养元素年吸收量、归还量分别为334.4kg/hm₂和147.2kg/hm₂,195.5kg/hm₂和66.9kg/hm₂及138.8kg/hm₂和80.4kg/hm₂,不同林分营养元素的年吸收量和归还量也存在一定差异。锐齿栎林不仅对林地营养元素要求较高,而且循环较快。     

新疆阿尔泰山森林生态系统碳密度与碳储量估算

为科学评估新疆森林碳汇功能提供更准确的基础数据,论文基于在阿尔泰山布设的35个样地实测数据,参考2011年新疆森林资源清查资料,研究了我国境内阿尔泰山森林生态系统碳储量、碳密度及其空间分布特征。结果表明：1）阿尔泰山森林生态系统平均生物量为126.67 t·hm^-2,各组分生物量大小排序为：乔木层（120.84 t·hm^-2）>草本层（4.22 t·hm^-2）>凋落物层（1.61 t·hm^-2）,乔木各器官中,干、根、叶和枝分别占乔木生物量的50%、22%、16%和12%,干所占比例最大;林龄对植被生物量影响显著,生物量随林龄的增长而增加;2）生物量平均含碳率在0.40~0.53范围内,各组分、乔木各器官含碳率均不同,且林龄对含碳率影响显著;3）阿尔泰山森林生态系统碳密度为205.72 t·hm^-2,碳储量为131.35 Tg,其中土壤层、乔木层、草本层和凋落物层碳储量分别为86.67、43.09、1.03、0.56 Tg,土壤层和乔木层碳储量分别占阿尔泰山森林生态系统总碳储量的66%和33%,构成阿尔泰山森林生态系统的主要碳储存库;不同龄级的碳储量表现为成熟林最大,过熟林次之,两者合计占生态系统总碳储量的61%;4）阿尔泰山森林生态系统碳密度整体呈南高北低分布,是由西北—东南不同的环境因子影响所致。     

太湖流域稻麦轮作系统实际施氮量及其多重效应——基于农户调研的实证分析

研究运用分层随机抽样法,在常州市武进区开展农户问卷调查,并利用统计软件对问卷信息进行整理和分析,得到主要结论如下:①太湖流域稻麦轮作系统稻季平均施氮量为310.91 kg·hm^-2,麦季平均施氮量为202.18 kg·hm^-2,一年两季作物平均施氮量为513.09 kg·hm^-2,氮肥过量施用现象主要存在于稻季;②施氮肥对水稻和冬小麦都具有较好的增产作用,但是当施氮量达到一定值后,水稻和冬小麦的产量、氮素累积量、氮肥农学利用率和氮肥吸收利用率都出现下降的趋势;③太湖流域稻麦轮作系统土地氮剩余量和面源氮排放量随着施氮量的增加而持续增加,在目前的氮肥施入水平下一年两季作物的氮素流失量约为41.26 kg·hm^-2。     

中国重要丛生竹硅储量研究

为了探明中国重要丛生竹的硅(Si)储量的大小及空间分布特征,在广东、福建、浙江、云南和四川等丛生竹的主产区选择了8 种重要丛生竹(青皮竹、粉单竹、麻竹、绿竹、黄竹、龙竹、缅甸竹和慈竹),通过测定不同丛生竹叶、枝、秆和现存凋落物中的硅含量和生物量,对我国重要丛生竹的硅储量进行了初步估算.结果表明:① 8 种丛生竹不同竹龄叶、枝、秆Si 含量大小依次表现为叶(12.47~62.71 g·kg^-1) >枝(7.66~29.26 g·kg^-1) >秆(1.12~11.77 g·kg^-1),且各器官中Si含量均低于凋落物(40.86 ~123.74 g·kg^-1);在不同竹种间,绿竹2、3 a 叶、枝Si 含量均显著高于其他竹种,粉单竹的1、2、3 a 秆中的Si 含量分别与1 a 麻竹、2 a 绿竹及3 a 缅甸竹存在显著差异;② 8 种丛生竹地上部分的总Si 储量为5 082.93 kg·hm^-2,其中,现存凋落物的贡献率可达51.18%,远大于叶、枝、秆.不同竹种Si 储量大小依次为:龙竹 >黄竹 >慈竹 >绿竹 >青皮竹 >缅甸竹 >粉单竹 >麻竹;③ 通过对竹种面积与地上部分总Si 储量计算可得,8 种重要丛生竹地上部分Si 总储量约为41.55×10⁴ t Si,目前全国丛生竹地上部分Si 总储量约为51.94×10⁴ t Si.论文对丛生竹生态系统硅储量的估算能为整个竹林系统以及亚热带森林生态系统硅储量的估测提供一定基础数据.     

长期秸秆还田对塿土耕层土壤有机碳库的影响

在关中平原塿土(土垫旱耕人为土)上施用化肥的条件下,进行不同用量玉米秸秆直接还田(低秸9 375 kg·hm^-2,中秸18 750 kg·hm^-2,高秸37 500 kg·hm^-2)、间接还田(厩肥,37 500 kg·hm^-2)的长期定位试验21 a,观测和分析了耕层土壤有机碳的储量及氧化稳定性等的变化。结果显示,与单施化肥相比,秸秆直接或间接还田均可显著提高土壤有机碳含量,耕层土壤有机碳储量分别增加了12%(低秸)、24%(中秸)、41%(高秸)和39%(厩肥)。施用秸秆和厩肥21 a,土壤有机碳累积系数平均分别为5.6%和7.2%。秸秆直接还田和厩肥均使土壤有机碳的氧化稳定性降低,胡敏酸的能态升高且保持相对稳定。以上结果表明,秸秆直接或间接还田不仅能显著提高土壤有机碳储量,也能明显改善土壤有机碳的活性和质量,是提高农田固碳能力、促进农业可持续性的重要措施。     

红椿凋落叶全碳释放的林窗效应

为了调整低山丘陵区低效林林分结构,探明马尾松人工林不同林窗下凋落物的全碳释放规律,论文以长江上游低山丘陵区人为采伐形成的马尾松（Pinus massoniana）人工林7种不同大小林窗（G1：100 m²,G2：225 m²,G3：400 m²,G4：625 m²,G5：900 m²,G6：1 225 m²,G7： 1 600 m²）为研究对象,以林下为对照,研究了乡土阔叶树种红椿（Toona ciliata）凋落叶近1 a的全碳释放率和全碳释放速率（每30 a）。结果表明：1）相对小型（100~200 m²）和大型（1 225~ 1 600 m²）林窗以及林下,中型（400~625 m²）林窗更能促进凋落叶全碳的释放;2）全碳释放速率表现出先快后慢的变化趋势,在分解中后期（90~270 d）,出现碳的富集现象;3）凋落物全碳的释放受林窗大小、位置、分解时间的交互作用,分解时间对红椿凋落叶的全碳释放率影响极显著（P < 0.01）,林窗大小对全碳释放有显著影响（P < 0.05）,而林窗内不同位置（中心和边缘）对凋落叶碳释放无显著影响;4）凋落物分解温度、含水率和全碳释放率、质量损失速率表现出极显著正相关（P < 0.01）。     

黄土高原不同生态系统水土保持服务功能评价

以土壤保持量为评估指标,应用修正通用土壤流失方程,评估了黄土高原水土保持生态系统服务功能,分析了近20 a 来的黄土高原土壤保持量的空间分布及其动态变化,对于揭示全球气候变化背景下黄土高原林草植被建设的生态成效具有重要的科学价值和现实意义。结果表明：1990-2010 年黄土高原平均单位面积土壤保持量为305 t·hm^-2·a^-1,年均土壤保持总量为190×10⁸ t。1990-2000 年农田、草地和林地生态系统平均单位面积土壤保持量分别为249、285 和640 t·hm^-2·a^-1,2000-2010 年平均单位面积土壤保持量分别增加了14.6%、2.9%和7.4%。黄土高原草地和林地的土壤保持率分别为83%~88%和94%~97%。农田生态系统土壤保持量的空间分布特征表现为黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区较大,农灌区和河谷平原区偏低;草地和林地生态系统土壤保持量的空间分布特征表现为沿东南向西北减少的变化趋势。与1990-2000 年不同,2000-2010 年农田、草地和林地生态系统土壤保持量的空间变化特征表现为较为明显的增长趋势,尤其是黄土丘陵沟壑区陕西榆林、延安地区和山西吕梁山区一带。     

西藏色季拉山两种典型天然林分土壤活性有机碳组分与土壤呼吸特征研究

森林土壤活性有机碳和土壤呼吸及其组分区异是森林土壤碳循环过程研究的关键问题.青藏高原亚高山原始森林植被是我国重要的生态屏障,对全球陆地生态系统的碳收支平衡具有举足轻重的作用.本研究选取西藏色季拉山两种最典型的天然林分(急尖长苞冷杉和林芝云杉)为研究对象,测定了这两种林分的土壤活性有机碳含量和同期的土壤呼吸速率及其组分速率,分析了土壤呼吸及其组分与土壤活性有机碳组分之间的关系,结果表明,西藏色季拉山两种天然林分土壤总有机碳(TOC)、土壤颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(LOC)和微生物量碳(MBC)含量均具有显著的表聚性.急尖长苞冷杉林土壤活性有机碳含量较高,其TOC、POC、LOC、MBC含量分别为57.05 g·kg-1、17.9 g·kg-1、12.2 g·kg-1和365.6 mg·kg-1.两种林分的土壤总呼吸速率(Rt)和微生物呼吸速率(Rh)差异不显著(p0.05),但它们与枯枝落叶呼吸速率(Rl)和根系呼吸速率(Rr)差异极显著(p0.01),同时,Rl和Rr之间差异极显著(p0.01).从不同林分来看,林芝云杉林的土壤总呼吸速率(Rt)和微生物呼吸速率(Rh)高,而急尖长苞冷杉林的枯枝落叶呼吸速率(Rl)和根系呼吸速率(Rr)高.两种林分土壤呼吸各组分对土壤总呼吸速率(Rt)的贡献率大小依次为:RhRlRr.两种林分均表现为微生物呼吸对总呼吸的贡献比例最高,林芝云杉为92.42%,冷杉为70.81%.两种林分的土壤活性碳组分与土壤呼吸关系最密切的是MBC,其次是LOC,最不密切的是POC.     

甘肃亚高山云杉人工林土壤特性及水源涵养功能对林分密度的响应特征

定量分析不同密度云杉（Picea asperata）人工林的土壤特性及水源涵养功能,为人工林可持续经营提供理论依据。以28块7种不同密度梯度的云杉人工幼龄林为研究对象,采用样地调查及取样分析方法,测定土壤理化性质、枯落物持水量以及林地贮水性能等。结果表明：1）林分密度对云杉人工林的土壤容重、孔隙度、有机质含量、土壤持水量、枯落物蓄积量和持水量都具有显著影响,随着林分密度的增加,土壤孔隙度、土壤养分、枯落物蓄积量、枯落物持水量、土壤持水量表现为先增加后减小,而土壤容重则表现为先减小后增加。密度为1 550 株/hm²时林分土壤容重最小（1.09 g/cm³）,总孔隙度较大（58.99%）,有机质含量最高（9.12%）,枯落物总蓄积量最多（44.41 t/hm²）,最大持水量较高（166.67 t/hm²）,是密度为3 000 株/hm²林分的4.49倍,土壤持水性能较好（3 898.93 t/hm²）。2）根据林地总贮水量评价的涵养水源功能依次为林分密度1 550 株/hm²（4 068.36 t/hm²）>密度1 750 株/hm²（3 945.32 t/hm²）>密度1 350株/hm²（3 698.39 t/hm²）>密度1 060 株/hm²（3 484.10 t/hm²）>密度2 300 株/hm²（3 157.60 t/hm²）>密度850 株/hm²（2 915.03 t/hm²）>密度3 000 株/hm²（2 820.81 t/hm²）。3）在该研究的林分密度范围内,密度为1 550 株/hm²时林分的土壤特性及水源涵养功能最佳。     

中国亚热带重要树种植硅体碳封存潜力估测

研究选取中国亚热带阔叶林、针叶林、竹林等3 种森林类型中常见的7 个树种,通过微波消解法提取其植硅体,并对其植硅体中碳含量进行测定,计算植硅体产量并估测碳封存量,结果表明:① 7个树种叶子植硅体碳占干物质含量分别为毛竹3.31±0.53 g·kg^-1、杉木0.30±0.06 g·kg^-1、马尾松0.40±0.11 g·kg^-1、苦槠0.19±0.04 g·kg^-1、青冈0.88±0.09 g·kg^-1、木荷0.49±0.18 g·kg^-1、枫香1.12±0.33 g·kg^-1;② 相关分析表明,硅与植硅体含量(P<0.05,R²=0.989 7)、植硅体与植硅体碳占物质含量(P<0.05,R²=0.881 6)、植硅体碳与植硅体碳占干物质含量(P<0.05,R²=0.354 4)之间的相关性达显著水平.③ 毛竹的植硅体碳封存速率最高,若以最高植硅体碳封存速率0.050 6t- e-CO₂·hm^-2·a^-1计算,面积为3.87×10⁶ hm²的毛竹林每年可封存约1.96×10⁵ t CO₂;④ 杉木、马尾松的植硅体碳封存速率分别为0.005 6 和0.010 8 t-e-CO₂ ·hm^-2 ·a^-1,面积分别为1.13×10⁷、1.20×10⁷ hm²的杉木林、马尾松林每年可封存约6.33×10⁴、1.30×10⁵ t CO₂;⑤ 阔叶林植硅体碳封存速率介于0.000 5~0.019 3 t-e-CO₂·hm^-2·a^-1之间,面积为2.49×10⁷ hm²的阔叶林每年可封存1.25×10⁴~48.15×10⁴ t CO₂.     

西藏高原生态系统服务时空格局及其变化特征

西藏高原是我国国家生态安全格局中至关重要的区域,维护提升其生态屏障功能是该区生态保护的核心目标。论文分析了1990—2010年西藏高原生态系统类型及其服务能力的时空变化格局,开展近20 a生态屏障功能的综合评估。结果表明：1）近20 a,西藏高原生态系统宏观格局稳定少动,森林、水体与湿地面积略有增加,草地、荒漠面积减少;2）森林、草地、湿地生态系统水源涵养量为895.19×10⁸ m³,平均单位面积水源涵养量为744.48 m³/hm²,近20 a水源涵养服务在波动中有所提升;3）水蚀区土壤水蚀模数为3 876 t/km²,土壤水蚀量为10.31×10⁸ t,生态系统土壤保持服务保有率为66.3%,近20 a土壤侵蚀量下降,而土壤保持服务保有率呈持续上升趋势;4）土壤风蚀模数为1 581.2 t/km²,土壤风蚀量为18.99×10⁸ t,防风固沙服务保有率为66.5%,近20 a由于风场强度减弱与植被覆盖度增加,土壤风蚀量下降,而生态系统防风固沙服务保有率持续提升;5）森林、草地、湿地碳固定服务量为1.95 Pg C,从前10 a略有下降态势转变为后10 a轻微上升趋势。     

基于生态足迹的土地资源资产负债核算

自然资源资产负债表是一个具有中国特色的全新课题,其理论和实践均处于探索阶段。将生态足迹理论与自然资源资产核算有机结合,通过改进生态足迹模型参数、补充对价值量的核算、重新界定自然资源资产类型,构建了基于生态足迹的土地资源资产核算体系。以新疆为研究靶区,对其土地资源资产变化进行分析,结果表明：（1）改进后的新疆生态足迹模型参数存在年际波动,均衡因子多年平均值中水域（12.239）>湿地（10.161）>林地（3.352）>草地（0.990）>耕地（0.775）>荒漠（0.215）,产量因子多年平均值中湿地（1.234）>耕地（1.214）>林地（0.889）>草地（0.819）>水域（0.674）>荒漠（0.385）。（2）受产品产量和市场价格影响,新疆不同土地类型的单位面积价格由高到低依次是：湿地（1910309元·hm^-2）>林地（329571元·hm^-2）>水域（213303元·hm^-2）>草地（212176元·hm^-2）>耕地（165467元·hm^-2）>荒漠（40395元·hm^-2）。（3）新疆土地资源资产稳定增加,权益持续缩减,负债呈扩大之势。18年内,土地资源资产数量上增加了27.19%,价值上升高了48.19%,权益数量上下降了6.60%,价值上减少了1.27%,负债在数量和价值上分别以1.20×10⁶hm²·a^-1和2.56×10¹¹元·a^-1的速度扩张。（4）基于生态足迹的土地资源资产核算方法具有涵盖质量属性、价值量内涵丰富、避免重复核算等优势。研究结果可为生态足迹与自然资源资产负债表的有机结合提供案例,同时有助于新疆土地资源合理化利用和科学管理。     

不同经营方式毛竹林氮流失年动态规律

为研究自然降雨条件下不同经营方式毛竹林径流养分流失的年动态变化规律及其差异,以浙江省杭州市临安区青山毛竹园为试验区,在粗放经营和集约经营区域,设置独立观察站。每次连续降雨后采集沉砂池水样,测定总氮（TN）、总磷（TP）、硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）、磷酸根离子（PO₄^3-）含量,同时在动态观测期中采集坡面土壤样品,测定pH、有机质及有效N、P含量。结果表明：（1）集约经营和粗放经营毛竹林年单位产流量分别为8086.52 m³/hm²、4850.95 m³/hm²。（2）毛竹林径流水氮流失以硝态氮为主。（3）毛竹林集约经营增加了氮磷流失风险,集约经营和粗放经营毛竹林TN年单位流失量分别为45.26 kg/hm²、25.05 kg/hm²,TP年单位流失量分别为0.31 kg/hm²、0.21 kg/hm²,与粗放经营相比,集约经营氮磷流失分别增加了80.68%、47.62%。（4）毛竹林径流水中TN浓度与土壤碱解氮含量成极显著负相关,径流水中TP浓度与土壤有效磷成极显著正相关。     

黄土高原子午岭林区主要林分生态化学计量学特征

论文以黄土高原子午岭林区4种林分（侧柏、油松、辽东栎、刺槐）的绿叶、凋落物（凋落叶、枯枝、果实）为研究对象,分析其C、N、P含量及化学计量学特征,并计算养分再吸收率,为黄土高原植被恢复建设及人工林合理种植规划提供理论依据。结果显示：植物叶片凋落前N、P均发生营养转移,油松N养分再吸收率最高（44.73%）,刺槐P养分再吸收率最高（41.10%）;刺槐相比于其他3种林分,绿叶C含量（413.94 g·kg^-1）略低,且其4个组分N含量略高于其他林分的相应组分,绿叶、果实P含量相对较高;4种林分的枯枝C∶N、C∶P值最大,碳蓄积功能较强;叶片N∶P值均小于14,表明生长旺盛期林分主要受N限制。油松、刺槐养分再吸收能力强,是黄土高原森林区适宜植被恢复的造林树种。