闽西北马尾松人工林营养元素的积累与分配格局

通过定位监测与取样分析,研究了41 a生马尾松人工林生态系统中的林木、林下植被、地被物及土壤等各组分营养元素含量、积累及分配特征.对林木的养分含量分析显示,除Ca元素外,针叶的养分含量最高,其次是枝、根、皮,树干的养分含量最低.林下植被层的养分含量比较高,其养分含量大小排列顺序为Ca＞N＞K＞Mg＞P;凋落物中各元素的含量与林木养分含量基本一致;土壤中K含量最高,其次是Mg,而Ca、N、P的含量则比较低.通过对林木生产力的分析表明,马尾松的养分年积累量为110.79 kg·hm-2·a-1,其中叶占34.47%,树干占22.56%,皮、枝和根分别占21.43%、10.91%和10.63%.马尾松林生态系统养分总贮量为187864.77 kg hm-2,其中土壤占98.70%,林木占1.18%,林下植被和凋落物养分元素总贮量较低,仅占总贮量的0.12%.     

甘肃省典型林区主要优势树种养分含量变化特征分析

林木养分含量是研究森林生态系统物流和能流的基础,养分分布是揭示生态系统中养分循环功能过程的一个重要参数,了解养分含量变化是合理计算植物群落内养分储量的有效途径,对合理评价植物生长潜力有重要意义。利用动态取样法重点选择祁连山、小陇山、白龙江林区的优势树种青海云杉(Picea crassifolia)、华山松(Pinus armandii Franch)、油松(Pinus tabulaeformis)作为研究对象,按照不同起源、不同林龄、不同部位对各树种的叶、枝、干、根进行动态取样,测定各器官N、P、K含量和土壤理化指标等,共获取24个标准地的数据。结果表明:3种乔木叶的N、P、K质量分数分别为1.26%、0.20%、0.65%;枝的分别为0.46%、0.09%、0.34%;干的分别为0.27%、0.07%、0.20%;根的分别为0.37%、0.10%、0.27%。各器官养分含量顺序为叶根枝。油松幼林龄N、P、K质量分数分别为0.62%、0.22%、1.08%;中幼林分别为1.24%、0.18%、1.62%;近熟林分别为0.85%、0.26%、1.08%;成熟林分别为0.77%、0.15%、1.04%;过熟林分别为0.70%、0.17%、0.70%,不同林龄养分含量顺序表现为中幼林近熟林成熟林幼林龄过熟林。油松天然林叶中含N量最高,为0.39%;根中含P量最低,为0.03%;人工林叶中含K量最高,为0.75%,干中含P量最低,为0.04%。华山松天然林叶中含N量最高,为1.61%;干中含K量最低,为0.10%;人工林叶中含N量最高,为1.83%;干中含K最低,为0.09%。土壤N与林木N差异不显著,具有相关性,枝N和根N较强,系数为0.84和0.97;土壤P、土壤K含量均显著高于林木P、K含量,是林木P、K含量的数倍,也具有相关性,相关性最强的为土壤K与叶K,系数为0.98。     

茂兰喀斯特地区原始林凋落物量动态与养分归还

于2007年9月至2008年8月对茂兰喀斯特地区原始林凋落物进行观测,分析了凋落物总量、组分(叶、枝、繁殖器官和其他)凋落量和各组分不同养分含量的月动态变化及养分归还量。结果表明,凋落物月动态变化表现为常绿落叶阔叶混交林一般具有的双峰模式,凋落高峰出现在9至次年1月和4月;年凋落物量为6.9 t·hm-2,其中叶、枝、繁殖器官和其他组分的年凋落物量分别占年凋落物总量的71.0%、15.9%、1.5%和11.6%;凋落物各养分含量以C、Ca和N为主,无明显的月动态规律,养分年归还量由大到小依次为C、Ca、N、Mg、K和P,此与一般非喀斯特地区森林(由大到小依次为C、N、Ca、K、Mg和P)不同;凋落物各组分养分元素含量存在差异,凋落枝N、Mg、P和K含量较低,其他组分C、N、P和Mg含量较高,繁殖器官C、N和Ca含量较低;凋落物中Ca和Mg含量以及Ca和Mg年归还量远高于一般非喀斯特地区森林;K含量及K年归还量低于非喀斯特地区,说明该地区K的缺乏可能制约着喀斯特地区植被的生长。     

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。     

马尾松林下栽植闽粤栲对生态系统养分循环的影响

通过定位监测和取样分析,研究了马尾松林下栽植闽粤栲对生态系统养分循环的影响.结果表明:林木各组分养分含量排列顺序表现为叶>枝>皮>根>干.总体而言,在马尾松林下套种阔叶树后,除N、Ca元素外,各组分其它养分含量普遍高于纯林.土壤养分元素含量排列顺序为K>Mg>Ca>N>P,混交林土壤中N、P元素含量要高于纯林.马尾松混交林中,林木5种元素总量为3 801.45 kg hm-2,比纯林高71.57%;养分元素的年净积累量为267.74 kg hm-2a-1,是纯林养分净积累量的2.30倍;养分总归还量为426.27 kg hm-2,是纯林的1.69倍.混交林养分利用系数为:N(0.14),P(0.10),K(0.49),Ca(0.16),Mg(0.20);周转时间(a)为:N(15.52),P(94.70),K(2.66),Ca(9.87),Mg(7.53).纯林养分利用系数为:N(0.13),P(0.06),K(0.31),Ca(0.16),Mg(0.20);周转时间(a)为:N(16.83),P(105.27),K(3.95),Ca(8.69),Mg(6.91).林下栽植阔叶树使林木的N、P、K元素的周转期缩短,养分利用系数增加.因此,将现有的马尾松纯林改造成混交林是解决目前马尾松纯林地力衰退的一个非常好的途径.     

川西亚高山针叶林凋落物对土壤理化性质的影响

研究了川西地区亚高山人工云杉林及天然林凋落物变化及其对土壤理化性质的影响.结果表明30 a人工云杉林、40 a人工云杉林及次生林和原始林年凋落量分别为2.67×103 kg hm-2、4.38×103 kg hm-2、4.27×103 kg hm-2和4.77×103 kg hm-2,枯枝落叶层贮量分别为3.19×104 kg hm-2、3.64×104 kg hm-2、1.42×105 kg hm-2和1.45×105 kg hm-2,通过凋落物归还土壤的营养元素(N、P、K、Ca和Mg)的年归还总量依次为82.01 kg hm-2、129.04 kg hm-2、130.57 kg hm-2、170.55 kg hm-2,凋落物年失重率分别为24.35%、22.87%、36.96%和32.23%,人工林凋落物分解一半所需时间约为2.5 a,天然林约为1.6 a.各样地土壤含水量、孔隙度和养分含量大致表现为次生林≈原始林>30 a人工林>40 a人工林.森林年凋落量、枯枝落叶层贮量、养分归还量和年失重率与土壤自然含水率、有机质、N、P、K的含量呈正相关,与土壤容重呈负相关.人工云杉林生态功能的恢复滞后于次生林,凋落物分解缓慢是影响该地区土壤水分和养分状况的重要因素.人工云杉林进入旺盛生长期后,凋落量增加,养分归还量增大,此时期森林对土壤肥力有较高的补给潜力;但凋落物分解过缓,大量养分元素累积于枯枝落叶层,不能及时进入土壤,造成土壤理化性质状况较差.图1 表6 参18     

杉木人工林生态系统的生物地球化学循环Ⅰ:养分归还动态

在福建南平地区 ,对林龄和密度不同的两片杉木人工林的凋落物和森林降水化学进行了 3a(1994～1996 )的定位研究 .株密度n =2 370hm-2 的 16a生林分 (标记为FFC)和株密度n =1180hm-2 的 41a生林分 (标记为XQF)的年凋落量分别为 6 2 10 .7kghm-2 和 3 146 .2kghm-2 ,其中落叶分别占总重量的 76 %和 6 8% .凋落物中 5种主要营养元素的年归还量分别为 173.92kghm-2 和 84.2 0kghm-2 ,其数量大小顺序均为Ca >N >Mg >K>P ,并在 4月份和 11月份出现两次峰值 .在两监测样地 ,降水通过林冠后养分富集现象均十分明显 .降雨、穿透雨和树干径流中养分浓度呈现显著的季节变化 ,均以夏季最低 ,冬季最高 ,春秋季居中 ,这种格局强烈受降雨量的控制 .在两林分中降水引起的 5种元素的年淋溶量分别为 173 .33kghm-2 和 10 7.5 3kghm-2 ,大小顺序为K >Ca >Mg ,而N(及FFC的P)出现负值 ,表明其被林冠层直接吸收 .林龄和密度对生态系统的养分归还具有重要影响 .图 5表 4参 15     

小陇山林区主要森林群落凋落物及死木质残体储量

采用固定面积样方取样法研究了小陇山林区锐齿栎和油松天然林死木质残体及凋落物的总储量.结果表明:小陇山林区锐齿栎天然林粗死木质残体(Coarse woody debris,简称CWD)和细小木质残体(Fine woody debris,简称FWD)储量分别为29 350.92 kg hm-2和2 298.41 kg hm-2,分别为油松天然林的3.8和1.3倍.油松林CWD组成中枯立木占到85.65%,倒木只占14.35%,而锐齿栎天然林枯立木和倒木所占的比例基本为1.从CWD的径级结构上来说,锐齿栎林内以大径级CWD为主(≥20 cm),占样地CWD总储量的60.81%,天然油松林以小径级(20 cm≥小径级≥10 cm)CWD为主,大、小径级分别占CWD储量的55.33%和44.67%.油松林内凋落物储量为30 472.31 kg hm-2,是天然锐齿栎凋落物储量8 902.29 kg hm-2的3倍以上.凋落物和死木质残体储量的不同是锐齿栎天然林和油松天然林种群结构、林分更新和群落内部竞争状况及凋落物分解状况差异所导致的结果.     

几种不同更新的森林群落碳储量结构特征分析

森林更新是维持和扩大森林资源的主要途径,也是森林结构调整、森林可持续经营和构建多功能高效的森林生态系统的过程。在安徽南部的岭南林场,选择了马尾松（Pinus massoniana Lamb）人工林（MP）、杉木（Cunninghamia lanceolata）人工林（CF）、阔叶混交天然次生林（MB）和针阔混交人工次生林（MN）等4种具有典型代表性的森林群落类型,研究了不同更新方式形成的森林群落的碳储量结构特征。结果表明：（1）针阔混交次生林树干生物量密度最大,为（67.32±56.57）mg.hm-2,杉木人工林生物量密度最小,为（43.79±9.13）mg.hm-2,而马尾松树干生物量所占比例最大,为（64.04±1.49）%。阔叶混交次生林碳储量最高,为（126.47±90.75）mg.hm-2;（2）4种群落类型中,阔叶混交林与马尾松群落碳密度最大,分别为95.67和98.21mg.hm-2,杉木群落碳密度最小,为55.41 mg.hm-2。阔叶混交林中的灌木层生物量碳密度最大,为（17.438±24.627）mg hm-2,马尾松林的草本层和枯落层生物量碳密度最高,分别为（1.326±0.431）、（5.517±2.846）mg.hm-2;（3）阔叶混交林群落的地下碳储量最高,为（10.5±9.8）mg.hm-2,群落地下碳储量从大到小的顺序是阔叶混交林〉针阔混交林〉杉木林〉马尾松林。相应的群落地上碳储量从大到小的顺序是阔叶混交林〉针阔混交林〉马尾松林〉杉木林。杉木林根茎比（R/S）最大,为0.21±0.01,杉木林群落中的灌木层根茎比（R/S）最大,为1.61±0.11;（4）在阔叶混交林中,株数密度与乔木层、草本层的碳比例正相关。在杉木林群落中,平均胸径、株数密度与乔木层碳所占比例成负相关。除杉木林群落外,灌木层碳含量之比与胸径及密度等调查因子都呈负相关。     

桂西北喀斯特次生林凋落物养分归还特征

以桂西北喀斯特次生林为研究对象,选择了自然恢复方式下处于同一演替序列的灌丛、藤剌灌丛、乔灌丛3个森林群落,应用网筐收集法于2007年9月至2008年8月定位观测和研究了各群落的凋落物量、组成特征、季节动态变化及其N、P、K含量.结果表明,3个次生林群落年均凋落物量范围为6 053.93 kg·hm-2(灌丛)～6 794.40 kg·hm-2(藤刺灌丛),凋落物以叶占明显优势,其年变化以单峰形式出现,峰值处在9月份;凋落物中主要养分元素的含量为N＞K＞P,而森林养分利用效率表现为P＞K＞N,灌丛、藤刺灌丛、乔灌丛的养分元素年归还总量分别为:95.41、106.09、80.62 kg·hm-2(N),6.58、6.64、5.06 kg·hm-2(P),18.63、19.66、14.90 kg-hm-2(K);群落地表凋落物层的凋落物现存量范围为2 835.23 kg·hm-2(藤刺灌丛)～3349.16 kg·hm-2(乔灌丛),凋落物的分解速率为1.82(灌丛)～2.37(藤刺灌丛),随着凋落物的分解养分元素的回归速度表现出K＞N＞P.同其他森林生态系统相比较,喀斯特次生林群落的凋落物量、养分归还量较大,养分回归较迅速,具有良好的自养能力和恢复潜力.     

鼎湖山粗死木质残体生物量特征

对鼎湖山季风常绿阔叶林1 hm2永久性样地内粗死木质残体(Coarse woody debris,简称CWD)的生物量、存在形式及分解状态进行研究.结果表明:1)鼎湖山季风常绿阔叶林CWD的生物量为42.09 t hm-2,其中倒木和枯立木分别为32.81 t hm-2、9.28 t hm-2,所占比例分别为77.9%、22.1%.1999~2010年间CWD年均输入量为1.68 t hm-2a-1.2)CWD主要优势树种为锥栗(Castanopsis chinensis)、黄杞(Engelhardtia roxburghiana)和荷木(Schima superba),所占比例分别为54.0%、15.1%和13.9%.3)CWD径级主要分布在30 cm以下,但对CWD生物量贡献最大的径级在30 cm以上.4)CWD的分解状态主要为中度分解状态,占CWD总生物量的61.2%.研究还表明,鼎湖山季风常绿阔叶林的CWD生物量呈逐年增加趋势.图2表3参17     

27年生杉木观光木混交林土壤肥力的初步探讨

对27年生杉木观光木混交林及杉木纯林的土壤肥力研究表明,混交林的孔隙状况、水分状况、团聚体结构和养分含量均比纯林有所改善.混交林0～20 cm土壤的非毛管孔隙比纯林的大3.68%,最大持水量、田间持水量和有效含水量分别比纯林高出8.56%、4.92%和8.892%;0～     

杉木观光木混交林群落的能量生态

对杉木观光木混交林群落能量的研究结果表明：混交林中观光木地上部分灰分含量以皮最高,而杉则以叶最高,两者GCV（干重热值）和AFCV（去灰分热值）均以叶为最高;观光木、杉木地下各部分的灰分含量均随径级的减小而增加,GCV均以粗根最高,细根最低;观光木的平均灰分含量高于杉木,但GCV和AFCV均低于杉木;从乔木层、灌木层到草本层,灰分含量依次增加,GCV和AFCV则依次降低,混交林群落的能量现存量公占群落的很小一部分,而其能量年净增量、归还量和净固定量却占有一定比重,混交林群落的太阳能转化率为1.57%,而纯林为1.44%,表明杉观混交林是一种能量生产力较高和维持地力能力较强的杉阔混交类型。同时,混交林的能量累积比大于纯林,能量流动速率则低于纯林;乔木层的能量累积比高于林下植被,能量流动速率则低于林下植被,从能量的角度看,构建合理的群落结构必须选择高能量累积比的乔木层树种,同时须促进能量流动速率快的林下植被的发育以维持和提高地力。     

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。     

北京建成区道路绿化空间结构和行道树健康状况

采用实地普查测量方法,定量研究了北京建成区188条道路行道树的树种结构、径级分布、立木层次和健康状况。结果表明,国槐（Sophora japonica）、毛白杨（Populus alba）、银杏（Ginkgo biloba）是建成区主要行道树种,使用量分别占研究区树木总株数的54．7％、13．7％和7．4％。建成区树木...     

间作杉木对茶园土壤及茶树叶片重金属含量与分布的影响

以单作茶园和杉木—茶间作茶园为研究对象，测定间作杉木对茶园土壤及茶树叶片重金属元素含量及分布的影响。结果表明：（1）间作杉木可降低茶园土壤Pb、Ni、Mn、Zn元素含量，尤其对Mn有较强吸收能力，其次为Ni、Pb、Zn；（2）间作茶园茶树叶片Pb、Mn、Cu、Zn含量均显著低于单作茶园，说明间作杉木对减少茶叶中4种重金属含量，改善茶叶品质可起到明显作用。     

稻田流失养分循环利用系统构建研究初探

针对长江三角洲经济发达地区集约化农田化肥投入超量、稻区水体N、P、K富集度超高,农田生态环境遭到严重破坏等现状,该文系统研究了农田流失养分从农田到水体,再由水体回到农田的循环利用过程,并构建农田养分流失循环利用系统工程,为我国农田流失养分循环利用和农业生态环境健康提供科技支撑。研究结果表明：本区域农田面积为18.6 hm2,水稻季农田化肥N、P、K投入量分别为305.7、44.9、150.8 kg·hm-2;整个水稻季本区域农田地表径流量为4 518.0 kg·hm-2,其中N、P、K流失量分别为16.6、0.5、9.6 kg·hm-2,占水稻季N、P、K肥投入量的5.45%、1.07%和6.37%;农田周围净化池塘中水生植物的N、P、K拦截量分别为67.8、8.1、99.7 kg,分别占本研究区域N、P、K流入量的21.84%、90.31%和55.73%。将水生植物还田,晒干水葫芦（Halerpestes cymbalaria）按4 500 kg·hm-2农田施用,可分别减少农田化肥N、P、K的投入量106.2、9.5、105.8 kg·hm-2。该研究成果对于减轻农业生产面源污染,推进农业生产可持续发展具有积极意义。     

苏南丘陵区典型森林生态系统服务价值估算

针对苏南丘陵区杉木、马尾松、毛竹、栎林等4种典型森林生态系统,实测了其主要的生态系统服务功能,运用多种生态经济学方法估算了4种林分的生态服务价值。生态服务价值包括直接使用价值和间接使用价值,间接使用价值包括气体调节、涵养水源、保土固肥、防止水库淤积、营养物质循环、净化环境价值等。研究区杉木、马尾松、栎林、毛竹4种林分的生态系统服务价值中,间接经济价值分别是其直接经济服务价值的1.82、2.12、3.16、4.04倍,单位面积的森林生态系统服务价值分别为192397.30、113262.69、88350.51、103289.69元·hm-2·a-1。在区域研究中,根据地方实测的数据进行估算,能提高计量森林生态服务功能价值的精度。     

生物炭对玉米苗期生长、养分吸收及土壤化学性状的影响

采用田间盆栽试验,研究了生物炭（biochar）对玉米（Gramineae）苗期生长（60 d）及土壤化学性质的影响。结果表明,在玉米苗期的前33 d,生物炭（48 t.hm-2）对玉米株高的生长有显著抑制作用,但随着玉米的生长发育,生物炭的抑制作用逐渐消失。收获时（播种后60 d）,生物炭对玉米植株干质量,N、P养分的吸收量没有显著影响;生物炭（12、48 t.hm-2）能显著提高土壤全N、有机碳质量分数,但对土壤全P、有效P、pH值没有显著影响。土壤全N、有机碳质量分数与生物炭用量（0、2.4、12、48 t.hm-2）为显著正相关（n=12,p〈0.01）。     

Architecture of 54 moist-forest tree species: traits, trade-offs, and functional groups

Tree architecture is an important determinant of the height extension, light capture, and mechanical stability of trees, and it allows species to exploit the vertical height gradient in the forest canopy and horizontal light gradients at the forest floor. Tropical tree species partition these gradients through variation in adult stature (Hmax) and light demand. In this study we compare 22 architectural traits for 54 Bolivian moist-forest tree species. We evaluate how architectural traits related to Hmax vary with tree size, and we present a conceptual scheme in which we combine the two axes into four different functional groups. Interspecific correlations between architecture and Hmax varied strongly from negative to positive, depending on the reference sizes used. Stem height was positively related to Hmax at larger reference diameters (14-80 cm). Species height vs. diameter curves often flattened toward their upper ends in association with reproductive maturity for species of all sizes. Thus, adult understory trees were typically shorter than similar-diameter juveniles of larger species. Crown area was negatively correlated with Hmax at small reference heights and positively correlated at larger reference heights (15-34 m). Wide crowns allow the small understory species to intercept light over a large area at the expense of a reduced height growth. Crown length was negatively correlated with Hmax at intermediate reference heights (4-14 m). A long crown enables small understory species to maximize light interception in a light-limited environment. Light-demanding species were characterized by orthotropic stems and branches, large leaves, and a monolayer leaf arrangement. They realized an efficient height growth through the formation of narrow and shallow crowns. Light demand turned out to be a much stronger predictor of tree architecture than Hmax, probably because of the relatively low, open, and semi-evergreen canopy at the research site. The existence of four functional groups (shade-tolerant, partial-shade-tolerant, and long- and short-lived pioneer) was confirmed by the principal component and discriminant analysis. Both light demand and Hmax capture the major variation in functional traits found among tropical rain forest tree species, and the two-way classification scheme provides a straightforward model to understand niche differentiation in tropical forests.