祁连山5种典型灌木林枯落物蓄积量及其持水特性

灌木林是祁连山森林的重要组成部分。以往的枯落物持水特性研究多集中在青海云杉(Picea crassifolia)林,对灌丛研究报道较少。因此,本文选择了祁连山区5种灌木林(箭叶锦鸡儿、吉拉柳、金露梅、鲜黄小檗、甘青锦鸡儿),研究其枯落物层持水特性,以期为该区域水源涵养型植被建设、植被生态水文效应评价、水资源综合管理提供理论与技术指导。结果表明:(1)不同灌木林林下枯落物半分解层蓄积量、最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量与有效拦蓄深均大于未分解层。(2)吉拉柳枯落物层(未分解层和半分解层)的最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量与有效拦蓄深最大,分别为155.46 t·hm-2、144.99 t·hm-2、91.68 t·hm-2、9.17 mm,其次为鲜黄小檗、箭叶锦鸡儿、金露梅、甘青锦鸡儿。(3)不同灌木林林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的动态变化规律基本相似。枯落物持水量随浸泡时间延长而增长,在水中浸泡16 h时,其持水量基本达到最大值;未分解层和半分解层吸水速率在1.0 h最快,随时间延长吸水速率逐渐减缓,6 h后明显减缓,未分解层和半分解层吸水速率基本趋向一致。在枯落物持水作用较强的前2.5 h内,吸水速率最快的为吉拉柳,其次为鲜黄小檗。(4)未分解层和半分解层持水量和吸水速率与浸泡时间分别呈显著对数关系和显著幂函数关系。     

云南高原典型林分林下枯落物持水特征研究

森林枯落物具有重要生态水文功能,通过实地调查与实验分析,对云南高原湖泊纳帕海流域3种典型林分枯落物储量、持水量和持水过程进行了研究。结果表明：高山松（pinus densata）林下枯落物储量最大,白桦林（Betula platyphylla Suk.）次之,川滇高山栎（Quercus aquifolioides）灌丛最小,林下枯落物储量最大持水量和有效拦蓄量大小排序表现出和枯落物储量相同的顺序;不论是储量、最大持水量还是有效拦蓄量,各林分枯落物都表现出半分层大于未分解层。3种林下枯落物在0～2 h内吸水较快,在10 h后吸水速明显减缓,用对数方程对3种林下枯落物未分解层和半分解层持水量与浸水时间进行拟合,用幂函数方程对吸水速率与浸水时间进行拟合,结果显示相关系数都较高。     

八达岭林场不同密度油松人工林枯落物水文效应

研究不同林分密度对枯落物水文效应的影响,可为增强水源涵养、提升水文生态功能和优化生态系统服务提供理论依据。以北京八达岭林场4种密度(900、1 260、1 460和1 660 plant·hm~(-2))的油松(Pinus tabulaeformis)人工林为研究对象,采用样地调查和室内浸泡法,分析不同密度下未分解层和半分解层枯落物蓄积量、枯落物持水特征、枯落物持水量和吸水速率及其与浸水时间的关系。结果表明,(1)4种密度油松人工林枯落物蓄积量为14.94-25.74 t·hm~(-2),厚度为20.63-33.37 mm,不同密度林分枯落物蓄积量和厚度表现为1 260 plant·hm~(-2)1 660 plant·hm~(-2)1 460 plant·hm~(-2)900 plant·hm~(-2)。(2)枯落物最大持水量为33.03-51.88 t·hm~(-2),最大拦蓄量为29.98-47.04 t·hm~(-2),有效拦蓄量为25.03-39.25 t·hm~(-2),其中以1 260 plant·hm~(-2)林分最大。(3)枯落物及其各分解层的持水量均随浸水时间呈对数增加,其半分解层枯落物持水量均高于未分解层。(4)枯落物持水速率与浸水时间之间存在明显的幂函数关系,半分解层相对未分解层具有更强的持水能力。综合比较八达岭林场4种密度油松人工林枯落物的持水性能,认为1 260 plant·hm~(-2)的持水能力较好,可较好地涵养水源。     

库布齐沙漠人工防护林林下枯落物及土壤水文效应研究

在库布齐沙漠东北缘采用样地调查和室内浸泡法对库布齐沙漠防风固沙林林下枯落物及土壤层水文效应进行了初步研究,比较分析不同防风固沙林下枯落物及土壤的水文差异,以期为库布齐沙漠防护林的建设与养护提供参考。研究发现,杨树(Populus popular)林的枯落物蓄积量高于同期沙柳(Salix psammophila)林、沙枣(Elaeagnus angustifolia)林及樟子松(Pinus sylvestris)林,杨树林枯落物覆盖下的土壤容重、持水量、孔隙度等物理性状与其他3种林分相比变化显著。不同林龄的4种防风固沙林林下枯落物的厚度介于0.70—2.10 cm,枯落物蓄积量介于7.71—34.37 t·hm~(-2),最大持水量总和介于20.86—59.59 t·hm~(-2),最大拦蓄量总和介于19.27—45.23 t·hm~(-2),有效拦蓄量总和介于16.14—36.29 t·hm~(-2),自然含水率介于19.44%—87.15%。枯落物下土壤容重介于1.44—1.50 g·cm~(-3),土壤最大持水量介于228.80—284.59 g·kg~(-1),土壤总孔隙度介于37.30%—45.08%。回归分析表明,枯落物持水量与浸水时间符合关系式Q=alnt+b,相关系数R2均大于0.881;吸水速率与浸水时间符合关系式V=ktn,相关系数R2均大于0.986。通过对研究区枯落物水文功能参数与土壤性质进行相关分析发现,枯落物的水文功能参数对土壤容重及土壤总孔隙度的影响作用较大。综合研究发现在同林龄不同林分的防护林中,杨树林枯落物的水源涵养能力优于其他3种林分。     

北京松山4种典型林分枯落物持水特征研究

为研究北京松山国家自然保护区不同林分枯落物持水效能差异,采用典型样地调查和室内浸泡法,对松山国家级自然保护区内4种典型林分类型,即蒙古栎(Quercus mongolica)纯林、油松(Pinus tabuliformis)纯林、山杨(Populus davidiana)纯林和毛白杨(Populus tomentosa)-油松针阔混交林的枯落物水文效应进行分析。结果表明,(1)4种典型林分类型枯落物层蓄积量为8.05—23.78 t·hm~(-2),大小排序为蒙古栎纯林(23.78 t·hm~(-2))山杨纯林(21.26 t·hm~(-2))油松纯林(15.85 t·hm~(-2))针阔混交林(8.05 t·hm~(-2))。(2)山杨纯林枯落物最大持水量最大(7.19 t·hm~(-2)),蒙古栎纯林最小(4.37 t·hm~(-2));比较4种典型林分类型枯落物平均持水率发现,针阔混交林最大(230.9%),蒙古栎纯林最小(106.85%)。(3)4种林分枯落物层持水量与其浸水时间呈对数相关(R~20.75,P0.01);其持水速率与浸泡时间符合幂函数关系(R~20.89,P0.01)。山杨纯林有效拦蓄量(13.67 t·hm~(-2))与有效拦蓄率(114.3%)均较高,而油松纯林有效拦蓄量(4.46 t·hm~(-2))及其有效拦蓄率(58.11%)均显著低于其他林分类型。根据水文指标评价上述4种典型林分枯落物持水能力,松山自然保护区内山杨纯林枯落物持水能力最佳,其水源涵养综合能力优于其他3种类型林分枯落物。研究结果可为区域植被恢复和水土流失防治提供理论基础。     

造林密度对樟子松人工林枯落物和土壤持水能力的影响

以毛乌素沙地东南缘榆林市城北6 km的珍稀沙生植物保护基地为研究地点,通过对30个相同立地条件下10种不同造林密度(即10种森林类型,每种设3个重复)的樟子松(Pinus sylvesiris var.mongolica)人工林标准地进行调查、林下枯落物和土壤持水能力的定量测定,比较并分析了造林密度对其林下枯落物和土壤持水性能的影响。这10种樟子松样地的编号及造林密度分别为PⅠ(900 plant·hm-2)、PⅡ(1 200 plant·hm-2)、PⅢ(1 500 plant·hm-2)、PⅣ(1 800 plant·hm-2)、PⅤ(2 200plant·hm-2)、PⅥ(2 500 plant·hm-2)、PⅦ(2 800 plant·hm-2)、PⅧ(3 000 plant·hm-2)、PⅨ(3 300 plant·hm-2)和PⅩ(3 600 plant·hm-2。结果表明,(1)各样地枯落物总量(TL)的排序依次为TLPⅢ=TLPⅣTLPⅩTLPⅧTLPⅨTLPⅥTLPⅦTLPⅤTLPⅡTLPⅠ;最大持水量的变动范围为2.46~8.23 t·hm-2;有效持水量在0.163~6.42 t·hm-2,PⅢ和PⅣ样地枯落物持水功能表现最好,PⅠ样地表现最差。(2)各林地林下土壤自然含水量、土壤容重和土壤最大持水量无显著差别,变动范围分别在8.94%~16.54%、1.10~1.66g·cm-3和200.43~266.43 t·hm-2;土壤非毛管孔隙度差异较大,变动范围为0.99%~4.32%;PⅢ和PⅣ样地土壤持水功能表现最好,PⅠ样地表现最差。(3)利用幂函数分别对枯落物吸水速度与浸泡时间、枯落物持水量与浸水时间进行拟合,均有较高的拟合系数。各样地森林土壤的平均稳渗速率几乎没有差异,均在20 min左右稳定在0.11~0.89 mm·min-1。(4)研究发现,PⅢ和PⅣ样地枯落物和土壤持水能力最好,最佳造林密度是1 500~1 800 plant·hm-2。为防止林分衰退,应及时适当间伐。同时,该地区是否适合大面积大密度的樟子松人工造林,还有待进一步研究。     

不同林龄兴安落叶松枯落物及土壤水文效应研究

林地植被和枯枝落叶层共同发挥着森林生态系统所特有的水文生态功能。对大兴安岭兴安落叶松(Larix gmelinii(Rupr.)Kuzen.)中龄林、近熟林、成熟林、过熟林四种林下枯落物及土壤进行野外实地取样和室内样品处理进行分析,结果表明:兴安落叶松林下枯落物层表现为随林龄增加总存储量增加,变化在18.02~21.65 t·hm-2,半分解层的存储量为未分解层的4.8~5.9倍,其中近熟林枯落物半分解层蓄积量所占比例最大为85.3%。不同林龄枯落物最大持水量和最大持水率均表现为半分解层大于未分解层,且以过熟林最大。最大持水量为过熟林近熟林成熟林中龄林,变动在40.13~75.60 t·hm-2之间,最大持水率为过熟林近熟林中龄林成熟林,变动在5.94%~7.93%之间。不同林龄枯落物有效拦蓄率差异很大,变化在30.18%~422.98%,林龄越大,分解程度越大,有效拦蓄越强,总体未分解层均小于半分解层。有效拦蓄能力也有差异,过熟林表现为最强,总有效拦蓄量达70.57 t·hm-2,相当于拦蓄7.26 mm的降雨,不论从最大持水量、最大持水率还是有效拦蓄量过熟林一致表现为最强。不同林龄枯落物持水过程,在浸泡0.5 h内吸水速率最大,4 h之后减小,8 h时持水量基本达稳定,在整个持水过程中半分解层持水能力均高于未分解层。不同林龄土壤透水性、通气性均比较好。10~20 cm土层表现为随林龄增加而减小,变化在0.48~0.88 g·cm-3;20~40 cm土层则表现为随林龄增加而增加,变化在1.03~1.41 g·cm-3之间;各层土壤毛管孔隙度均表现为中龄林近熟林成熟林过熟林。各土层持水性能无论是毛管持水量、最小持水量还是最大持水量都表现为中龄林最大,随林龄增加而减小的趋势,并且持水能力浅层均较深层的大。中龄林在10~20 cm土层分别达是162.16、122.07和213.00 t·hm-2,20~40 cm土层分别达是77.22、58.13和86.43 t·hm-2;过熟林在10~20 cm土层为100.36、68.43和156.98 t·hm-2,20~40 cm土层只有31.09、24.26和37.83 t·hm-2,不同林龄各层土壤质量含水量、体积含水量也表现出相同的变化规律。该研究可为制定科学合理有效的经营管理方式和砍伐措施提供理论依据。     

崇陵流域不同林分类型枯落物水文效应研究

为研究太行山崇陵流域不同林分枯落物的水源涵养能力,以侧柏(Platycladusorientalis)纯林(Ⅰ)、油松(Pinus tabuliformis)纯林(Ⅱ)、油松-刺槐(Robinia pseudoacacia)混交林(Ⅲ)和杨树(Populus L.)纯林(Ⅳ) 4种典型林分为研究对象,通过野外调查和室内浸泡法,对枯落物持水性能进行研究。结果表明,(1)4种林分类型枯落物厚度范围为1.56—4.59 cm,蓄积量范围为3.66—18.60t·hm~(-2),蓄积量总体上为ⅢⅡⅠⅣ。(2)不同林分最大持水量为9.02—45.27t·hm~(-2),其变化规律与蓄积量相同,杨树纯林平均最大持水率最大(244.98%),侧柏纯林最小(166.02%)。(3)枯落物有效拦蓄量排序为Ⅲ(26.53)Ⅱ(21.40)Ⅰ(9.32)Ⅳ(6.94),最大拦蓄量与有效拦蓄量规律一致,除杨树纯林外,有效拦蓄量与最大拦蓄量均呈现出半分解层高于未分解层。(4)枯落物各分解层的持水量与浸水时间符合对数函数:Q=alnt+b,且回归系数均大于0.97;枯落物的吸水速率与浸水时间符合幂函数V=ktn,且回归系数均大于0.99。综合比较4种林分枯落物的持水能力,油松-刺槐混交林的持水能力最强。研究结果可为崇陵流域的水土保持措施的制定提供一定的理论支持。     

滇南亚热带地区典型公益林与商品林凋落物储量及持水特性

为探讨滇南亚热带地区公益林凋落物水文生态效应,以普洱市7种典型林分类型的公益林——A0常绿阔叶林、A1思茅松(Pinus kesiya)纯林、A2混思茅松林(8:2)、A3混栎类(2:8)、A4黄竹林(Dendrocalamus membranceus)、A5灌木林地、A6宜林地)为研究对象,以同种类型商品林,另加橡胶林(Rubber plantation)和桉树林(Eucalyptus robusta)作对比,通过野外调查、室内浸水法对其凋落物储量、持水特性、对降雨的拦蓄性能等进行定量研究,结果表明,(1)公益林中,思茅松纯林的凋落物储量最大(21.30±2.10)t·hm~(-2),常绿阔叶林最小(12.47±1.31)t·hm~(-2);商品林中,黄竹林凋落物储量最大(14.30±2.41)t·hm~(-2),橡胶林最小(2.83±0.12)t·hm~(-2)。(2)各林分凋落物持水量的变化规律基本一致,持水量随着时间的变化而增大,1.5内,持水量增幅较大,5.5 h后增幅相对平稳。24 h后,公益林中常绿阔叶林的凋落物持水量最大(0.841mm),灌木林最小(0.449 mm);商品林中,橡胶树凋落物持水量最大(0.795 mm),思茅松纯林最小(0.505 mm)。总的趋势为阔叶树种的凋落物持水量大于针叶树种。凋落物持水量与浸泡时间呈对数关系(Y=alnt+b)。(3)同种林分的公益林与商品林的凋落物吸水速率,除混栎类几乎相同,其他类型公益林的凋落物吸水速率高于同类型商品林,各林分凋落物吸水速率与浸水时间之间的关系呈幂函数关系(Y=at~(-b))。(4)公益林中,因思茅松纯林凋落物储量较大,其最大持水量(3.416 mm)也较常绿阔叶林(2.686 mm)大,对降雨的拦蓄能力也最好(2.033 mm);商品林中,黄竹林凋落物有效拦蓄量最高(1.394mm),受干扰程度最大的橡胶林凋落物有效拦蓄量最小(0.434 mm)。综合分析,滇南亚热带地区公益林凋落物的水文生态功能优于商品林。商品林因人为经营活动,其林下凋落物层的完整性遭到破坏,凋落物层的水文功能减弱,所以人为干扰是影响凋落物层水文功能的主要因素之一。     

天山云杉森林生态系统的水源涵养能力海拔梯度变化特征

为揭示天山云杉森林的水源涵养功能,探究天山云杉林枯落物层和土壤层水文效应特征。以天山北麓中段的天山云杉森林为研究对象,沿海拔梯度(1 500-2 300 m)布设系列样地,采用样地调查法和室内浸泡法对天山云杉森林枯落物层和土壤层的水源涵养能力进行定量分析,明确其在海拔梯度上的分异特征。结果表明,1)天山云杉森林枯落物层厚度(2.50-3.38 cm)和蓄积量(13.6-21.7 t·hm^-2),两者均随海拔的升高而显著减小(P<0.05);天山云杉森林枯落物层最大持水量(50.9-65.0 t·hm^-2)和有效拦蓄量(21.6-25.8 t·hm^-2)均随海拔升高先增大后减小;对比不同海拔梯度枯落物的持水过程发现,其在浸水1h内持水量迅速增加,此时吸水速率最大;相同时间内,半分解层枯落物持水量均大于未分解层。2)在1 500-1 700、1 700-1 900、1 900-2 100、2 100-2 300 m 4个海拔段的土壤容重(0.481、0.621、0.643、0.452 g·cm^-3...     

雾灵山典型林分枯落物和土壤水文效应

通过标准地调查、枯落物持水能力测定、土壤物理性质及持水能力测定和入渗实验对雾灵山5种林分类型枯落物和土壤水文效应做了初步研究,结果表明:1)华北落叶松林(Larix principic-rupprechtii)枯落物储量最大,为45.73 t·hm~(-2);核桃楸林(Juglans mandshurica)最大持水量最高,为118.73 t·hm~(-2),相当于11.87 mm的水深;华北落叶松林有效持水量最大,为112.68t·hm~(-2),相当于11.27 mm的水深.2)5种不同林分类型土壤层持水能力相差很大,山杨林(Populus davidiana)的有效持水量最大,为122.80t·hm~(-2),相当于12.28 mm的水深,利用幂函数对土壤入渗速率与入渗时间进行拟合,结果显示相关系数都在0.94以上.     

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。     

川西亚高山川滇高山栎灌丛地被物与土壤持水性能

为进一步研究川西亚高山灌丛的水文特性,选取米亚罗林区川滇高山栎灌丛正向演替的4种类型和杜鹃灌丛(CK),测定林下地表枯落物、苔藓和土壤的持水能力以及探讨土壤持水能力的影响因素.结果表明:(1)地表枯落物积蓄量表现为川滇高山栎-陕甘花楸灌丛(QS)杜鹃灌丛(CK)川滇高山栎-华山松灌丛(QM)川滇高山栎-云杉灌丛(QP)川滇高山栎-粉背黄栌灌丛(QC);苔藓积蓄量为QC QP QM CK;(2)枯落物最大持水量和有效拦蓄量分别为163.78-351.78 t/hm~2和17.69-79.65 t/hm~2,二者为CK QP QC QM QS;苔藓最大持水量和有效拦蓄量分别为12.48-1207.88 t/hm~2和5.24-741.07 t/hm~2,均为CK QM QP QC;(3)土壤最大持水量为887.06-1373.19t/hm~2,表现为CK QS QP QC QM;(4)土壤非毛管持水量为221.25-576.23 t/hm~2,表现为CK QP QSQM QC.(5)综合水源涵养能力为CK QP QM QS QC.综合地被物持水和土壤持水,地被物层持水能力占综合持水量的21.30%.随川滇高山栎灌丛正向演替的发展,地被物调节水量的作用逐渐增加.因此,对其灌丛维护和经营管理中,应强化地被物的监管力度.(图5表5参49)     

琼江河流域森林生态系统水源涵养能力估算

森林生态系统的水源涵养功能是其生态功能的重要组成部分.琼江流域森林生态系统是长江上游生态屏障的重要组成部分,其森林生态系统的水源涵养功能将极大地影响当地的生产生活.文章以四川省遂宁地区琼江河流域2007年森林资源二类调查数据为基础,运用综合蓄水能力法,比较了研究区不同森林类型、林龄、海拔、坡度下的林冠降雨截留能力,枯落物最大持水量和土壤蓄水能力,评估了区域尺度森林生态系统的水源涵养能力.结果表明,2007年,研究区内森林生态系统涵养水源总量为1125.02×104 m3.其中,林冠层截留占总涵养水源量的18.07%,枯枝落叶层持水量占3.34%,土壤蓄水量达到78.59%,是森林涵养水源的主体.柏木因其面积上的优势,使得其水源涵养贡献率最大,达到92.44%;阔叶混交林单位面积涵养水源量最大,达到1568.39 t·hm-2,其次是针阔混交林(1517.10 t·hm-2),经济林(1461.99 t·hm-2),针叶混交林的水源涵养能力最弱,仅1045.39 t·hm-2,主要是因为研究区内针叶混交林土壤的非毛管孔隙度较小.因绝大多数有林地的海拔都处在300~500 m处,使得其水源涵养贡献率最大,达到98.65%.同时,平坡森林生态系统的水源涵养能力最强,达到1171.92 t·hm-2,其次是缓坡,可达1150.59 t·hm-2,能力最小的是陡坡森林生态系统,仅1147.34 t·hm-2.近50 a来,研究区内森林覆盖率变化较大,按照其“十二五”规划,研究区在2015年森林覆盖率将达到45%,根据其森林面积的变化估计其森林涵养水源量可达1511.2×104 m3.在对研究区水源涵养功能及其差异认识的基础上,进行合理经营与管理,可以最大限度地发挥森林生态系统服务功能.     

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。     

不同桉树人工林Fe元素积累和循环的比较

为了桉树(Eucalyptus)的可持续经营,采用野外设置样地和室内分析方法相结合,对刚果12桉(Eucalyptus.ABL12)、尾叶桉(E.urophylla)、窿缘桉(E.exserta)3种桉树Fe元素的积累、循环进行比较研究.研究结果表明:刚果12桉、尾叶桉、窿缘桉3种桉树Fe元素质量分数平均值为:2 438.935 4、4618.853 5、3 858.128 8 mg·kg-1;林分Fe元素积累量为:16 787.430 7、73 163.470 1、16 421.537 kg·hm-2.年存留量为尾叶桉＞刚果12桉＞窿缘桉;年归还量为尾叶桉＞窿缘桉＞刚果12桉;刚果12桉、尾叶桉、窿缘桉循环系数分别为0.56、0.49、0.78.尾叶桉林下有植被的林分和林下无植被的林分Fe元素的质量分数分别为5 999.592 9、3 438.114 mg·kg-1;林分Fe元素积累量为:157.005 2、90.926 1 kg·hm-2;Fe元素年存留量分别为31.401 1、18.185 3 kg·hm-2·a-1;年归还量分别为33.418 3、13.947 kg·hm-2·a-1;年吸收量分别为64.819 4、32.132 3 kg·hm-2·a-1;循环系数分别为0.51、0.43.研究结果表明桉树凋落物的回归,促进林下植被的生长发育,对桉树人工林Fe元素的动态平衡起着重要的作用.     

连续年龄序列桉树人工林碳库

随着桉树人工林栽培面积的扩大,桉树人工林对生物多样性与土壤过程的影响,引发学术界的广泛讨论,更值得关注是的短论轮伐期桉树人工林对森林碳汇增加的贡献缺乏定量化的评估。因此,要合理评价桉树人工林对于生态系统碳吸存的影响,开展野外定位研究十分必要。正是基于这种考虑,项目组对闽南山区连续年龄序列(2a、3a、4a、5a、6a)的尾巨桉人工林碳库进行了分析,以空间替代时间的方法探讨了桉树人工林生长发育过程中的碳库动态,以期对桉树人工林可持续发展提供理论指导。研究结果显示:连续年龄序列桉树人工林生态系统碳库总量分别为152.88、199.97、241.67、221.94和210.95t·hm-2,表现为先期随年龄增加而增加,4年生后则出现下降趋势。其中乔木层C储量次为20.49、32.57、41.86、49.84和83.16 t·hm-2,占总贮量的13.54%～30.09%;林下植被C贮量分别为2.24、2.97、2.46、1.76和4.01 t·hm-2,占3.39%～9.74%;地被物C贮量分别为1.76、2.49、1.44、2.19和6.43 t·hm-2,占0.60%～3.05%;土壤C贮量所占比例最大(56.96%～84.17%),且主要分布在0-40 cm土层。各年龄段桉树人工林生态系统净初级生产力分别为22.86、26.07、32.64、32.71和46.69 t·hm-2.a-1,年固C量分别为10.37、11.72、14.98、15.02和21.51 t·hm-2.a-1,表现为固碳能力随林龄的增大而增大。由此可见,大力发展集约经营的桉树人工林,是解决大气中CO2浓度升高,缓解温室效应潜在的重要途径之一。     

荒漠草原典型植物群落枯落物生态水文功能

在退化荒漠草原生态系统恢复过程中,枯落物是联系植被和土壤物质循环与能量流动的重要中间环节,且发挥着重要的生态水文功能。通过调查荒漠草原5种典型植物群落（蒙古冰草群落、甘草群落、赖草群落、杂类草群落和沙蒿群落）枯落物蓄积量、持水性能、对降雨的截留和对土壤水分蒸发的抑制作用,分析了荒漠草原不同植被类型枯落物的生态水文功能。结果表明：枯落物蓄积量和最大持水量均为蒙古冰草群落〉甘草群落〉赖草群落〉杂类草群落〉沙蒿群落;5种群落枯落物层对降雨的截留量在3.36～5.27 mm,截留率在3.40%～6.82%,枯落物对降雨的截留量与降雨量呈正相关,而降雨量与截留率呈负相关,且枯落物对降雨的截留具有显著的季节变化规律。在不同枯落物覆盖下,枯落物对土壤的抑制效应也存在显著差异,0.5~2 cm覆盖厚度比不盖枯落物土壤水分蒸发减少了19.25%～76.82%,枯落物层减少土壤水分蒸发效应随枯落物层厚度增大而增加。枯落物的蓄积与覆盖对土壤水分的运移和蓄存产生明显的生物学作用,已经成为荒漠草原最重要的生态过程之一。     

疏伐对不同林龄云杉人工林地被层水源涵养能力的影响

以川西亚高山暗针叶林区主要的人工林——云杉人工林为研究对象,通过在四川省理县米亚罗镇设置固定样地,进行群落调查、地被层(枯落物和苔藓)取样测定,探讨不同疏伐处理(S0:对照;S1:疏伐10%;S2:疏伐20%)对不同林龄云杉人工林(幼龄林:25年;中龄林:35年;近熟林:50年)地被层水源涵养能力的影响.结果表明:林分成熟前,云杉人工林地被层持水能力随林龄增加而显著提高;从4年短期效应看,疏伐对云杉人工林地被层持水能力无显著影响.地被层蓄积量组成中,枯落物大于苔藓,占比达55.64%-67.21%,且随着林龄的增加先升高后降低;地被层最大持水量组成中,枯落物占比为45.56%-52.26%,且随着林龄的增加逐渐升高.枯落物蓄积量及最大持水量占比均随疏伐强度的增加先升高后降低,苔藓的贡献逐渐增加;枯落物蓄积量、最大持水率及最大持水量组成均表现为叶片大于枝干.叶片蓄积量占比为53.02%-60.89%,最大持水量占比为64.27%-71.25%,且占比均随林龄增加逐渐升高,随疏伐强度增加先升高后降低.因此,枯落物为地被层水源涵养功能的主要承担者,叶片则是枯落物水源涵养功能的承担主体,且两者的持水能力随着林龄的增加而升高,随着疏伐强度的增加先升高再降低;同时,林龄和疏伐强度的增加还逐步提高了苔藓的持水能力.如何通过提高地被层中枯落物叶片及苔藓的蓄积量来提高地被层水源涵养能力,进而提高云杉人工林水源涵养能力将是今后其结构功能调整和可持续经营研究的重点.(图5表8参45)     

川西亚高山天然次生林生态功能恢复综合评价

川西亚高山原始针叶林遭受大规模采伐后自然恢复形成的次生林已成为该区域的主要森林类型之一,具有重要的生态功能.现有森林生态功能评价大多为水源涵养等单一生态功能,尚缺乏针对多种生态功能的综合评价.采用空间代替时间的方法,以岷江冷杉原始林为参照,基于植物群落学与生物量调查,以及植物和土壤样品采集与测定,分析次生林植物多样性、碳储量、林地涵水能力三大生态功能恢复动态,探讨次生林生态功能恢复速率及其影响因素.结果显示:(1)随着次生林的恢复,林分综合生态功能显著提高,生态功能指数为原始暗针叶林(0.823 6)针阔叶混交林(0.5464)阔叶林(0.367 7).川西亚高山次生林生态功能恢复大约需要180年以上,不同生态功能恢复速率为植物多样性功能林地水源涵养功能固碳功能,不同演替阶段为阔叶林针阔叶混交林原始暗针叶林;(2)恢复到50-60年阔叶林具有较高的物种丰富度、Simpson和Shannon-Wiener指数,尤其是物种丰富度恢复速率较快,但恢复到老龄林相似的冠层物种组成需要较长的时间,可能与砍伐前为原始森林、残余森林呈镶嵌分布,以及桦木和岷江冷杉等建群种周转率低等有关;(3)林地持水能力以针阔混交林为最高,其中土壤蓄水量占绝对优势,针阔混交林具有较高的土壤毛管持水量,而针叶林土壤非毛管持水量较高.恢复速率为土壤毛管持水量(110年)枯落物持水量(118年)苔藓层持水量(135年);(4)随着林龄的增加,地上植被层和土壤碳储量显著增加,土壤层碳储量显著大于植被层,恢复速率为土壤(110年)地上部分(160年)枯落物层和苔藓层(200年),较快的土壤碳储存以及毛管持水量恢复速率与先前地上植被遭受严重破坏而地下土壤干扰较轻有关.本研究表明川西亚高山次生林生态功能恢复是一个漫长的过程,不同恢复阶段、不同生态功能恢复速率差异显著,应针对不同演替阶段采取不同的生态功能恢复策略,尤其要加强现有原始老龄林栖息地和残余老树的保护,注重构建针阔叶混交林结构,保护和促进次生林地被物层的恢复.(图4表5参70)