干热河谷林地燥红土固碳特征及"新固定"碳表观稳定性

全球气候变化背景下,森林土壤固碳能力及所固定碳的稳定性受到极大关注.基于土壤密度分组和酸水解技术,对比研究了1991年营造的大叶相思(Acacia auriculiformis)林不同阶段(1991、1997、2003和2010年)土壤及其物理和生化组分中有机碳密度.结果表明,造林19 a后林地表层(0～15 cm)和亚表层(15～30 cm)土壤有机碳密度分别为1.40 kg.m-2和0.99kg.m-2.研究期内(1991～2010年)表层和亚表层土壤平均固碳速率分别为37.89 g.(m2.a)-1和16.84 g.(m2.a)-1,且土壤呈现加速固碳特征.2003年林地表层重组有机碳分配比例为71.44%,显著高于2010年(67.99%).2003年林地表层或亚表层轻组顽固性碳指数显著高于重组,但均随林龄的增加而降低,尤其是轻组顽固性碳指数.2003～2010年间燥红土"新固定"碳中57%～70%受物理保护,33%～49%为生化稳定性碳.研究揭示出干热河谷人工林燥红土具备较大的固碳能力.受物理保护碳的生化稳定性低于非保护碳,其稳定性均随林龄的增加而降低.     

重金属元素在樟树人工林中的累积与迁移

结合樟树人工林生态系统生物产量研究,采用Hp3510原子吸收分光光度法测定樟树人工林生态系统不同组分中Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的含量,探讨了重金属元素Cu、Zn、Mn、Pb、Ni、Cd在湖南株洲市樟树人工林中的累积与迁移.结果表明,樟树人工林地土壤层(0～100 cm)中,6种重金属元素的平均含量以Pb为最高,为67.929 mg/kg,Cd最低,仅为0.699 mg/kg,排序为Pb＞Zn＞Mn＞Ni＞Cu＞Cd,总储量为2 737 174 kg/hm2.在樟树不同器官中,Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的含量范围分别为6.849～13.178 mg/kg,3.776～37.443 mg/kg,32.214～659.130 mg/kg,1.626～15.544 mg/kg,0.218～3.719 mg/kg,1.033～9.506 mg/kg.樟树对土壤中6种重金属元素富集能力排序为Cd＞Mn＞Zn＞Cu＞Pb＞Ni.在樟树林中,6种重金属元素的总积累量为11.124 kg/hm2,且排序为Mn(8.097 kg/hm2)＞Zn(1.429 kg/hm2)＞Cu(0.763 kg/hm2)＞Pb(0.491 kg/hm2)＞ Cd(0.272 kg/hm2)＞Ni(0.072 kg/hm2),重金属元素积累量空间分布为叶(3.447 kg/hm2)＞枝(2.863 kg/hm2)＞皮(1.685 kg/hm2)＞干(1.635 kg/hm2)＞根(1.307 kg/hm2).樟树林与环境之间,Mn的交换能力最强,其次是Cd、Zn、Cu,再次为Ni、Pb.     

Soil microbial community structure and function responses to successive planting of Eucalyptus

Many studies have shown soil degradation after the conversion of native forests to exotic Eucalyptus plantations. However, few studies have investigated the long-term impacts of short-rotation forestry practices on soil microorganisms. The impacts of Eucalyptus successive rotations on soil microbial communities were evaluated by comparing phospholipid fatty acid （PLFA） abundances, compositions, and enzyme activities of native Pinus massoniana plantations and adjacent 1st, 2nd, 3rd, 4th generation Eucalyptus plantations. The conversion from P. massoniana to Eucalyptus plantations significantly decreased soil microbial community size and enzyme activities, and increased microbial physiological stress. However, the PLFA abundances formed ＂U＂ shaped quadratic functions with Eucalyptus plantation age. Alternatively, physiological stress biomarkers, the ratios of monounsaturated to saturated fatty acid and Gram＋ to Gram- bacteria, formed ＂∩＂ shaped quadratic functions, and the ratio of cy17：0 to 16： 1ω7c decreased with plantation age. The activities of phenol oxidase, peroxidase, and acid phosphatase increased with Eucalyptus plantation age, while the cellobiobydrolase activity formed ＂U＂ shaped quadratic functions. Soil N：P, alkaline hydrolytic nitrogen, soil organic carbon, and understory cover largely explained the variation in PLFA profiles while soil N：P, alkaline hydrolytic nitrogen, and understory cover explained most of the variability in enzyme activity. In conclusion, soil microbial structure and function under Eucalyptus plantations were strongly impacted by plantation age. Most of the changes could be explained by altered soil resource availability and understory cover associated with successive planting of Eucalyptus. Our results highlight the importance of plantation age for assessing the impacts of plantation conversion as well as the importance of reducing disturbance for plantation management.     

不同密度杨树人工林的林地涵养水源功能研究

以承德市丰宁县小坝子乡5种密度(600,925,1 200,1 375,1 525株/hm~2)的杨树人工林为研究对象,对其林地的涵养水源功能进行研究。结果显示:(1)土壤容重随密度的变化大小排序为925株/hm~2600株/hm~21 200株/hm~21 525株/hm~21 375株/hm~2;同一密度,随着土层厚度的加深,土壤容重呈逐渐增加的趋势;不同密度杨树林的总孔隙度变化范围为34.51%~50.52%,排序为1 375株/hm~21 525株/hm~21 200株/hm~2600株/hm~2925株/hm~2;不同密度杨树林的最大持水量的范围在457.53~667.33 t/hm~2之间,排序为1 375株/hm~21 525株/hm~21 200株/hm~2600株/hm~2925株/hm~2。(2)枯落物的厚度、蓄积量、持水量、拦蓄量均随密度的增大呈增大的变化趋势,排序为1 525株/hm~21 375株/hm~21 200株/hm~2925株/hm~2600株/hm~2;但是最大持水率的排序为1 375株/hm~21 200株/hm~21 525株/hm~2925株/hm~2600株/hm~2。(3)综合土壤和枯落物来看,林地持水量的排序为1 375株/hm~21 525株/hm~21 200株/hm~2600株/hm~2925株/hm~2,即林分密度为1 375株/hm~2的杨树人工林的林地涵养水源效果好,可为今后在承德市丰宁县地区营建合理的杨树人工林造林密度提供可靠的数据支持。     

米槠天然林和人工林土壤呼吸的比较研究

采用Li-8100开路式土壤碳通量系统,对福建省三明市格氏栲自然保护区米槠天然林和人工林土壤呼吸进行1 a的定位观测,分析了土壤水热因子及凋落物对土壤呼吸的影响.结果表明,米槠天然林和人工林土壤呼吸速率月变化均呈单峰型曲线,峰值分别出现在6月上旬[7.03μmol·(m2·s)-1]和7月下旬[5.12μmol·(m2·s)-1];天然林和人工林土壤呼吸速率的年均值分别为3.74μmol·(m2·s)-1和3.05μmol·(m2·s)-1,两者之间有显著差异(P<0.05);土壤温度是影响土壤呼吸的主要因素,分别可以解释天然林和人工林土壤呼吸速率月动态变化的80.1%和81.0%;天然林土壤含水量与土壤呼吸速率呈显著正相关,但人工林两者不具有相关关系;天然林和人工林土壤呼吸速率与当月凋落物量和前一个月凋落物量呈极显著的正相关关系(P<0.01);指数方程计算的天然林和人工林土壤呼吸的Q10值分别为1.86和2.01,天然林和人工林土壤呼吸年通量值分别为14.34 t·(hm2·a)-1和11.18 t·(hm2·a)-1,天然林转换为人工林后,土壤呼吸年通量下降了22.03%.     

不同经营措施对杉木人工林土壤碳库的影响

森林土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中发挥着关键作用。以我国亚热带杉木人工林为研究对象,以常绿阔叶林为对照,分析比较了不同经营措施对土壤碳矿化、微生物特征、碳库管理指数的影响。结果表明,与连栽杉木纯林相比,杉木火力楠混交模式和轮栽模式均显著增加了土壤微生物量碳含量、土壤微生物熵、易氧化有机碳和碳库管理指数,提高了土壤微生物对底物的利用效率,土壤易氧化有机碳可作为反映土壤碳库质量的有效指标。     

中型景观尺度下斑块类型和地理特征影响杨树人工林干部病害的发生——以河南省清丰县为例

景观病理学在开展病原扩散、病害发生及其严重程度方面以其全新的视角,为森林病害的区域控制提供了新的研究技术及理论支持。首次利用景观病理学原理和方法对河南省清丰县一个中型景观下杨树人工林干部病害发生特征开展了研究,目的是解析在大尺度下斑块类型和地理特征对杨树人工林病害发生的影响。在100 km2的调查区域,以种植方式和林分类型划分斑块类型,分析显示发病株率在不同斑块间差异显著：农田间作斑块的林木发病株率显著低于孤立斑块、纯林斑块、混交林等斑块的发病株率;但发病株率在孤立斑块、纯林斑块及混交林等斑块间无显著差异。抚育管理措施对预防和减轻杨树人工林干部病害的发生起到关键左右：精细管理林分（有修枝、施肥和锄草）的林木发病株率（p=0.001）和发病指数（p〈0.001）均显著低于粗放管理林分（无修枝、无施肥和锄草等）。人类活动,如无序修剪和放牧很可能是造成村落附近林分发病率显著高于其他地点林分的主要原因。采用logistic回归,以品种编号、树龄、树高、林分密度、林分郁闭度、林分类型、斑块类型、地理特征,等为自变量建立病害发生预测模型。方程拟合达到极显著水平（Wald=71.248,p〈0.001）。方程总的预测正确率为68.2%,发病的预测正确率为79.8%。     

川西盆周山地几种人工林的碳聚积效应研究

本文采用材积源生物量法和土壤剖面分析方法,以四川彭州为典型案例,对栽植17年的人工柳杉、杉木、水杉、桦木、桤木、喜树林的碳聚积效应进行了研究.结果表明:不同树种的生物量积累规律为:柳杉>桦木>喜树>水杉>杉木>桤木,每公顷柳杉、桦木、喜树、水杉、杉木、桤木的生物量分别为172t、162t、157t、126t、124t、111t.柳杉的生物量比桦木、喜树、水杉、杉木、桤木增加5.81%、8.72%、26.7%、27.9%、35.5%;不同树种的林分碳贮量为柳杉>桦木>喜树>水杉>杉木>桤木,柳杉、桦木、喜树、水杉、杉木、桤木林分的碳贮量分别为86.0、81.0、7＆5、63.0、62.0、55.5tC/hm2,表明柳杉比其它树种具有更强的生长能力和固碳能力;林下土壤的有机碳含量,在不同土层中的分布规律为:0～10cm>10～30cm>30～50cm>50～70cm,土壤有机碳集中分布于0～50cm土层内;不同树种林下土壤的碳贮量均高于同期的林分碳贮量,表明土壤碳库是林分碳库的补充和延续,且具有更大的固碳潜力.     

采伐林窗对马尾松人工林土壤微生物生物量的初期影响

为了解人为采伐活动形成的林窗对马尾松低效人工林土壤微生物生物量的影响,以39 a生的马尾松人工林7 种不同大小林窗(G1:100 m²、G2:225 m²、G3:400 m²、G4:625 m²、G5:900m²、G6:1 225 m²、G7:1 600 m²)以及林下为研究对象,分析了林窗中央和林窗边缘土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)的季节变化。结果显示:①林窗大小显著影响了林窗内各位置土壤MBC和MBP,对MBN影响不显著;MBN与MBC变化趋势相同,均随林窗增大呈先升后降的单峰型变化,但MBN变化幅度较小,MBP仅在林窗中央具有单峰型变化。MBC、MBN和MBP分别在面积为400~900 m²、225~625 m²和625~900 m²的林窗较高。总体来看,中型林窗更有利于微生物生物量的增值。②季节变化对土壤MBC、MBN、MBP均有极显著影响,MBC为夏高春低,MBN夏高冬低;MBP的变化较复杂,秋季相对较高。③林窗中央与边缘间MBC、MBN、MBP差异不显著,但MBC、MBN显著高于林下。说明较之马尾松纯林,林窗内土壤微生物活性有较大提高。④土壤温度对MBC、MBN有显著影响,土壤含水量对MBN、MBP有显著影响,土壤温度和水分是林窗形成后影响土壤微生物生物量的重要环境因子。     

华西雨屏区不同密度巨桉人工林土壤呼吸特征

从2008-03至2009-02,采用闭合动态法(LI-6400-09)对华西雨屏区不同密度中龄巨桉人工林土壤呼吸进行了研究。结果表明:①该林分土壤呼吸具有明显的季节动态,各密度林分土壤呼吸速率最高值均出现在7月份,最低出现在1月,且密度为883株·hm^-2(1.5 m×8 m)的巨桉林土壤呼吸速率最大,2 222株·hm^-2(1.5 m×3 m)的最小;②2008年4、7、10月土壤呼吸速率24 h平均值均表现为883株·hm^-2> 1 333株·hm^-2> 2 222株·hm^-2,且7月>4月>10月;③土壤微生物生物量碳氮、土壤有机质含量和10 cm根系生物量都表现出相同的趋势,即林分密度越小,土壤微生物生物量碳氮越高,草本植物越多,根系生物量越大,有机质含量越多;④温度是巨桉林土壤呼吸变异的主导因子,土壤呼吸速率与土壤温度和湿度的双因素模型优于单因素模型,两者共同解释了土壤呼吸速率月动态的78.3%~91.5%;⑤各密度林分土壤呼吸Q₁₀值随巨桉林分密度增大而降低,大小顺序为3.65(883株·hm^-2)>2.60(1 333株·hm^-2)>2.55(2 222株·hm^-2)。