贵州典型森林群落植被冠层的酸雨淋溶特征及缓冲作用

在贵州龙里地区开展酸雨模拟实验,并进行天然降雨连续监测,采集马尾松、灌丛冠层穿透雨,结果表明:①研究区降雨中主要阳离子浓度依次为NH4+Ca2+K+Na+Mg2+,降雨pH值大于6.0时,降雨中NH4+含量降低,Ca2+占优势;降雨中主要阴离子浓度依次为SO42-NO3-Cl-;冠层穿透雨与降雨相比,Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、NO3-、SO42-和有机酸富集,特别是K+、Ca2+、SO42-和有机酸富集倍数最大.②森林冠层对酸雨的缓冲作用体现在酸雨中H+与树叶组织中的盐基阳离子发生交换反应,淋出K+、Mg2+、Ca2+等阳离子,减少了酸雨中H+含量.Na+相对惰性,在降雨和穿透雨中的含量变化不大;K+、Mg2+、Ca2+的淋出是冠层缓冲降雨酸度的主要原因,其中K+和Ca2+作用最突出,其次是Mg2+.③贵州典型森林群落植被冠层的缓冲作用随降雨pH值而变化.对pH值接近3.0的强酸性降雨,经过冠层形成的穿透雨pH值大于降雨,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为马尾松林针阔混交林灌丛;对4.0pH6.0的降雨,马尾松林冠层使降雨更加酸化,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为针阔混交林灌丛马尾松林;对pH值大于6.0的非酸性降雨,经过冠层后被酸化,穿透雨pH值小于降雨;穿透雨pH值基本在4.0～6.0范围内.     

滇中地区4种典型次生林群落结构和物种多样性研究

以滇中地区主要的4种次生林(华山松林、云南松林、针阔混交林和阔叶林)为研究对象,通过样方调查,分析了群落结构特征和群落多样性。结果表明:各次生林群落优势种及其重要值(IV)分别为华山松林(华山松,89. 96)、云南松林(云南松,81. 64)、针阔混交林(云南松,34. 61;滇石栎,31. 03)、滇石栎(65. 03),以华山松林最为单优。各次生林群落分层物种丰富度指数和Shannon Wiener物种多样性指数均表现为灌木层草本层乔木层;华山松林、云南松林和针阔混交林分层物种Simpson优势度指数、Gini均匀度指数、Pielou均匀度指数均表现为草本层灌木层乔木层,阔叶林表现为灌木层草本层乔木层。针阔混交林的群落总体物种多样性最高,华山松林最低。     

天然林土壤有机碳及矿化特征研究

通过野外调查和室内分析培养,研究了马尾松林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、红松林和油松林这6种天然林林下土壤有机碳含量及有机碳矿化特征.结果表明,林下土壤有机碳含量都表现出随土壤深度增加而逐渐降低的趋势;双指数方程可以很好拟合出天然林土壤有机碳的矿化过程,准确反映出各天然林土壤的矿化反应特征.天然林各层土壤矿化反应趋势相同,但强度各异.其中,红松林0~10 cm土壤反应强度最为强烈,其下各层土壤的矿化反应强度也显著高于其他天然林的同层土壤;对落叶阔叶林和针阔混交林土壤矿化特征比较发现,凋落物种类差异对土壤活性有机碳含量产生较强烈影响,因此呈现出不同的矿化反应特征.     

酸雨对森林植被的影响及在贵州龙里的初步研究——代“酸雨胁迫影响森林植被及其生态效益的评估”专栏序言

酸雨胁迫条件下森林生态效益评估是亟待解决的环境问题之一.酸雨对森林生态系统的危害可分为直接危害和间接危害.在贵州省龙里建立生态水文实验站,自2005年起开展酸雨监测,对森林植被冠层遭受酸雨直接伤害及其对酸雨的缓冲作用进行模拟实验和分析,结果表明研究区酸雨的直接危害有限;为此,依据生态水文过程理论,利用遥感和地理信息系统技术,建立了土壤酸化、土壤酸化-植被生产力和森林生态效益评价3个空间信息模型;模拟计算了研究区酸沉降对土壤化学性质、植被生产力和森林固碳、保肥方面的生态效益的影响,构建了酸雨对森林植被的间接危害评价方法体系.     

酸雨作用下中亚带森林冠层淋溶规律研究

2001年1月～2002年6月对韶山亚热带常绿阔叶林4个采样区进行了酸雨的监测,以监测数据为依据,分析研究了林内穿透水中主要离子的淋溶规律。结果表明:大气降水经过森林冠层后pH值明显升高,韶山亚热带常绿阔叶林对SO42-、NO3-、Mg2+、NH4+离子具有吸收作用,特别是NH4+和NO3-离子。SO42-、Ca2+和Mg2+离子的冠层淋溶百分率随降雨量的增加有明显减少的趋势。Ca2+、K+和Cl-随着pH的增加,其冠层淋溶百分率呈增加趋势。韶山地区在常年酸沉降作用下,森林冠层对酸性离子SO42-、NO3-的吸收作用最强。根据18个月离子浓度平均值来计算,韶山地区森林冠层离子的淋溶序列为:K+>Ca2+>Cl->Mg2+>SO42->NO3->NH4+>Na+。     

井冈山重要森林生态系统碳密度对比

采用生物量模型与实际测量相结合的方法,从植被层(包括乔木与林下植被)、枯落层和土壤层(表层1 m)比较了井冈山5种重要森林生态系统碳密度. 结果表明:①森林生态系统平均碳密度为29.047 kg/m2,常绿阔叶林>针阔混交林>人工杉木林>落叶阔叶林>毛竹林;②土壤碳密度平均值为22.453 kg/m2,占森林总碳密度的77.3%,5种森林类型土壤碳密度排序与总碳密度相同,且差异较小;③植被层碳密度差异最大,针阔混交林碳密度最大(12.039 kg/m2),是碳密度最小的落叶阔叶林(1.322 kg/m2)的9.1倍;④乔木层碳密度排序为针阔混交林>常绿阔叶林>人工杉木林>毛竹林>落叶阔叶林,乔木地上碳密度占乔木总碳密度的61.4%(人工杉木林)～75.8%(落叶阔叶林);⑤灌木层总碳密度差异大,常绿阔叶林和落叶阔叶林的灌木总碳密度分别为最大(0.153 kg/m2)和最小(0.027 kg/m2),前者是后者的5.6倍,灌木地上碳密度占灌木总碳密度的78.3%(针阔混交林)～81.0%(常绿阔叶林);⑥草本层总碳密度差异较小,在0.074 kg/m2(人工杉木林)～0.108 kg/m2(毛竹林)之间,地下碳密度略高于地上;⑦枯落层碳密度最低,不同森林类型间枯落层碳密度差异不大,在0.064～0.084 kg/m2之间.      

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。     

马尾松混交林土壤微生物功能多样性的影响

研究不同混交比例对人工马尾松阔叶混交林土壤微生物群落功能多样性的影响,对石漠化地区植被恢复重建具有重要的意义。以贵阳市花溪区6个人工马尾松阔叶混交林为对象,采用Biolog-Eco技术,研究了0~20%(Ⅰ)、21%~40%(Ⅱ)、41%~60%(Ⅲ)、61%~80%(Ⅳ)、81%~100%(Ⅴ)这5种不同针阔混交比例下土壤微生物功能多样性。结果表明,平均颜色变化率(AWCD)表现为ⅣⅡ2ⅤⅡ1ⅠⅢ,Ⅲ与Ⅱ、Ⅳ差异显著(p0.05);土壤微生物量表现为ⅢⅡ1ⅣⅤⅠⅡ2;Shannon-Wiener指数表现为ⅣⅤⅡ2Ⅱ1Ⅰ=Ⅲ,Simpson优势度指数表现为ⅣⅤⅡ2Ⅱ1=ⅢⅠ,Pielou均匀度指数表现为ⅣⅤⅡ2ⅢⅠⅡ1,除Pielou均匀度指数外均表现为Ⅰ与Ⅴ差异显著(p0.05)。主成分分析及聚类分析表明,Ⅳ、Ⅴ、Ⅱ2可归为一类,Ⅰ、Ⅱ1、Ⅲ归为另一类,阔叶树种比例的增加明显提升了马尾松林土壤微生物群落多样性,Ⅲ类样地土壤微生物多样性较低可能与土层薄、可利用基质较少有关;碳水化合物、多聚物、酚酸类3种碳源是不同混交比例的马尾松针阔混交林之间差异的敏感碳源。因此,混交比例的不同导致马尾松阔叶混交林土壤微生物群落功能多样性的差异。     

模拟氮沉降对土壤酸化及土壤酸缓冲能力的影响

为探讨N沉降对酸雨区森林土壤酸化和土壤酸缓冲能力的影响,于2012年4—12月在重庆缙云山地区选取针阔混交林和常绿阔叶林2种典型林分进行模拟N沉降试验,设N0、N1、N2、N3 4个处理,施N量(模拟N沉降量)分别为0、60、120、240 kg/(hm2·a),每月月初将NH₄NO₃溶液均匀喷洒在所选样方内,8个月后进行取样分析. 结果表明:①不同pH下2种林分土壤的酸缓冲能力存在较大差异,pH越低土壤酸缓冲能力越高. ②2种林分的土壤酸缓冲能力随N沉降量的增加而降低. 在相同的N沉降量下,常绿阔叶林土壤酸缓冲能力略高于针阔混交林. ③N沉降会加快土壤酸化速率. 与N0处理相比,N1、N2、N3处理常绿阔叶林土壤pH分别下降了0.03、0.06、0.16,而针阔混交林则分别下降了0.08、0.10、0.26. ④2种林分土壤中盐基离子含量均随N沉降量的增加而降低,交换性Al3+含量则相反. 与N0处理相比,常绿阔叶林N1、N2、N3处理盐基离子含量分别下降了55.76%、66.00%、70.38%,交换性Al3+含量分别增加了16.03%、21.37%、31.81%;针阔混交林盐基离子含量分别下降了24.12%、43.38%、62.24%,交换性Al3+含量分别增加了19.19%、23.48%、34.85%. 研究表明,氮沉降会降低森林土壤酸缓冲能力,加快酸化速率,并且常绿阔叶林土壤对N沉降的敏感性高于针阔混交林.      

鼎湖山主要森林生态系统地表N2O通量

利用静态箱-气相色谱法对鼎湖山3种处于演替不同阶段的森林类型(季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林)的地表N2O通量进行了1年的原位观测和研究.结果表明,3种林型地表N2O通量按从大到小的顺序为季风林>混交林>松林;不同林型间的N2O通量差异与森林土壤的性质有密切关系,C/N比值较低的季风林凋落叶对土壤中产生N2O的微生物过程有较为明显的促进作用;从全年来看,松林地表N2O通量的季节变化不明显,而季风林和混交林的地表N2O通量在雨季存在明显的降雨驱动效应,统计分析显示在该地区影响森林地表N2O通量的主要因子是土壤湿度.     

重庆南山马尾松衰亡与土壤铝活化的关系

研究了重庆南山马尾松衰亡与铝中毒的关系.发现南山土壤中活性铝含量相当高,而活性钙含量很低,轻灾区和重灾区的Al/Ca比都已超过伤害植物的阈值.试验结果表明,铝活化是土壤严重酸化的后果.溶液培养试验结果表明,铝对马尾松幼苗生长有明显毒害作用,且毒性最大的形态是Al~(3+),铝中毒是南山酸雨危害马尾松的主要原因.     

马尾松酸雨危害与次期性害虫之间关系的研究

本文通过使用罩笼接虫、林中置木招引、模拟酸雨试验小区置木招引的研究方法,对马尾松次期性害虫进行了招引试验.结果表明,受酸雨危害和用酸水处理的试材与对照试材相比,均易遭小蠹、天牛、象虫等次期性害虫的入侵危害.试材平均每100cm~2表面积虫孔数分别高2.2—3,0.5—1.6,0.8—1.0个.     

重庆南山雾水特性及其对马尾松(Pinus massoniana Lamb)的影响

通过对重庆南山四个样点的雾水分析表明,雾水的pH值为3.6—5.6,平均为4.5。离子成分以SO_4~(2-),Ca~(2+)和NH_4~+为主,其总浓度为同期雨水的9.3倍。雾水中还有大量的颗粒物。凝结于针叶上的雾水pH值普遍下降,可达3.0以下。酸雾对马尾松针叶中的Ca~(2+),Mg~(2+),NO_3~-等营养离子有淋失作用,对叶中叶绿素有破坏作用。雾水中的颗粒物覆盖叶表面,可堵塞气孔,影响叶片的光合作用,或造成伤斑。     

重庆南山酸雨与马尾松衰亡的关系

1985—1986年对重庆南山马尾松林衰亡与酸雨的关系进行了研究。四个月的雨水监测表明南山酸雨况情严重。酸雨频率百分之百,平均pH4.2—4.4,最低pH3.6—4.0。土壤酸化程度较重(pH3.7—4.0)。土壤酸化的主要原因是酸雨的输入。濒死树针叶中锰和钴元素大为减少,与土壤中这两种元素的减少相对应。濒死树针叶中铝大量积累,土壤中活性铝增多和铝钙比增大。初步肯定酸雨是南山马尾松衰亡的重要原因之一。     

中亚热带马尾松林凋落物分解过程中的微生物与酶活性动态

采用凋落物原位分解法,研究了中亚热带马尾松林中马尾松、槲栎凋落叶单独及混合(自然质量比8∶2)分解过程中的微生物数量与酶活性动态.结果表明:①3类凋落物的年分解常数K的大小为:混合凋落物(0.94)>槲栎凋落物(0.86)>马尾松凋落物(0.67);②3类凋落物真菌数量和微生物数量均在夏季(135 d时)达到最大值,而此时细菌和放线菌数量最低;③3类凋落物纤维素酶活性、酸性磷酸酶活性均与凋落物干重剩余率呈显著正相关(P<0.05),而马尾松与混合型凋落物中的多酚氧化酶活性同凋落物干重剩余率呈极显著负相关(P<0.01);④微生物数量和多酚氧化酶活性均总体表现为槲栎凋落物>混合凋落物>马尾松凋落物,酸性磷酸酶活性多表现为槲栎凋落物最低,与分解常数K排列有一定的差异,说明凋落物分解是微生物和多种酶共同作用的结果.整体研究表明,凋落物质量和季节气候的差异显著影响微生物群落及其调控的生态过程,与纯马尾松凋落叶相比,针阔混合使微生物数量和多酚氧化酶活性显著提高,这可能是导致分解加快的重要原因.     

A preliminary study on the characteristics of fogwater in the masson pine forest in Chongqing, China

The masson pine (Pinns massoniana Lamb.) forest of 2000 ha situated on Nanshan, the south bank of the Yangtze River near Chongqing, China. From 1982, some trees began to die. Since then, half of the trees have died and the whole forest is in danger. Prom November 1986 to January 1987, a study dealt with the characteristics of fogwater in that area was carried out, in order to explain the relationship between acid fog and masson pine decline. The results of our study showed that the acid fog might be responsible in part for the decline of the masson pine forest.     

黔中地区不同林龄马尾松小气候特征研究

以黔中地区不同林龄马尾松人工林为研究对象,采用时空替代法,选取农田（对照）、林窗、中林龄、近熟林、成熟林和过熟林6个样地,每月选择代表日分时段测量光照强度、光通量密度、气温、相对湿度、蒸气压亏损和风速等小气候指标,同时对样地内不同垂直高度（0.5,1.0和1.5m）观测指标进行比较.结果表明：（1）除风速随测量高度变化（1.5m > 1.0m > 0.5m）差异极显著外（P<0.01）,其余观测指标随测量高度均无显著差异（P>0.05）.（2）观测时段内,不同林龄马尾松林小气候均存在显著性差异（P<0.05）,其中光照强度、光通量密度、气温、蒸气压亏损和风速变化为农田 > 林窗 > 马尾松林;相对湿度变化为马尾松林 > 林窗 > 农田.（3）与农田相比,马尾松林分别降低了光照强度、光通量密度、气温、蒸气压亏损和风速的917.36%、837.35%、5.33%、30.77%、193.58%,增加了6.39%的相对湿度,具有显著的遮阳降温、增湿保湿、维持林冠下小气候稳定的作用.在演替前期,抵挡阳光和风速的效果明显,而在后期,降温增湿以及保湿效果显著.舒适度评价显示,除冬季外,黔中地区马尾松林可发挥良好的森林康养和游憩生态功能.     

上海近期酸雨变化特征及其化学组分分析

依据上海1983─2004年的酸雨监测资料,对该地区酸雨的变化特征、离子化学组成进行了分析.结果表明:上海降水酸度呈波动性变化,特别是1997─2004年酸雨污染趋势加剧.对降水中离子含量的分析可知,酸雨主要为硫酸型和硝酸型.灰色关联度分析表明:降水pH与降水中碱性阳离子的关联序为Na+>NH₄+> Ca2+> K+> Mg2+;pH与酸性阴离子关联序为Cl-> NO₃-> SO₄2->F-.反映出上海降水的离子化学组成受海洋源影响较大.结果还表明,上海酸雨逐步由硫酸型转为硫酸型和硝酸型并重.      

离子强度、pH值和Ca2+/Al3+对马尾松幼苗的铝毒影响

测定了在不同溶液酸度、不同离子强度和Ca²⁺/Al³⁺比下,铝对马尾松幼苗生长状况的影响。结果表明,溶液酸度增加,离子强度减小时,铝的毒害作用增大。钙对铝毒有明显缓解作用,当Ca²⁺/Al³⁺增大时,铝的毒性减小,但其缓解作用与铝浓度有关,当铝浓度增加,钙的缓解能力下降。     

离子强度、pH值和Ca2+/Al3+对马尾松幼苗的铝毒影响

测定了在不同溶液酸度、不同离子强度和Ca~(2+)/Al~(3+)比下,铝对马尾松幼苗生长状况的影响。结果表明,溶液酸度增加,离子强度减小时,铝的毒害作用增大。钙对铝毒有明显缓解作用,当Ca~(2+)/Al~(3+)增大时,铝的毒性减小,但其缓解作用与铝浓度有关,当铝浓度增加,钙的缓解能力下降。