连续年龄序列尾巨桉人工林养分循环

为探究尾巨桉乔木层养分随林龄变化的趋势,对闽南山区连续年龄序列(2年、3年、4年、5年、6年)尾巨桉(Eucalyptus urophylly×E.grandis)人工林乔木层的养分积累、分配和循环特征进行了研究.结果表明:(1)尾巨桉各组分中氮(N)的含量最高,其次是钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg),最低的为磷(P).(2)尾巨桉养分贮量随林龄增长而增加,各林龄5种养分元素的总贮量依次为753.26、882.07、1 010.22、1 087.51、1 704.79 kg hm-2,其中树干的养分贮量最大,枝的贮量最小.(3)各年龄段人工林对5种养分元素的年净积累量分别为383.37、392.25、424.21、400.89、505.36 kghm-2a-1.(4)各林分养分年吸收量随林龄增加而增加,而养分归还量则呈相反趋势.(5)林分对营养元素的利用系数分别为0.51、0.44、0.42、0.37、0.30,随林龄增加而逐渐减小;循环系数分别为0.18、0.19、0.24、0.24、0.16;周转时间分别为8.76、9.75、7.58、9.39、17.47年.因此,尾巨桉在生长初期对养分的利用效率较小,中期归还给林地的养分多,到了后期对养分利用增加的同时,归还速率也变小,容易引起林地养分的匮乏,在尾巨桉生长初期和后期中应通过施肥、增加林下植被种类和数量来维持林地地力.     

闽南山区连续年龄序列桉树人工林土壤养分动态

对闽南山区连续年龄序列(2 a、3 a、4 a、5 a、6 a)的尾巨桉(Eucalyptus urophyllaxE.grandis)人工林土壤有机碳及氮、磷、钾含量进行了分析,以评价土壤养分随林分年龄的变化动态.土壤有机碳、全氮、水解氮、全磷、速效磷均表现出随林分年龄增加而增加,到4 a生时达到最大,随后则呈下降趋势,6 a生时下降到最低值.速效钾含量则随林分年龄增加逐步下降,6 a生林分0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm这3个土层速效钾含量分别比2 a生下降了53.2%、44.4%和55.2%;土壤全钾含量也表现出一定的下降趋势.所有年龄林分的土壤有机碳、全氮、水解氮、全磷、速效磷和速效钾含量均随土层深度增加而降低,而土壤伞钾则表现出相反的趋势.因此,在桉树人工林经营过程中,应定期增施钾肥,适时施用有机肥及氮、磷肥,以控制地力衰退.图4表2参24     

连续年龄序列桉树人工林土壤微量元素含量及其影响因素

对连续年龄序列(2 a、3 a、4 a、5 a、6 a)桉树人工林土壤三种微量元素(Fe、Mn、Zn)的含量及其影响因素进行了分析,探讨了土壤微量元素含量随林分年龄的变化规律.土壤养分之间的相关性分析表明,所有年龄阶段的桉树人工林中土壤Fe、Mn、Zn含量与土壤pH值之间呈极显著的正相关,说明土壤微量元素含量强烈受土壤酸度的影响.土壤三种微量元素含量与土壤全K、全ca、全Mg等大量养分元素含量之间均存在显著或极显著的正相关,而与土壤有机C、全N、全P的相关性不明显(0～20 cm表层土壤的Zn除外).总的来说,土壤微量元素含量随桉树人工林年龄的增加呈下降趋势,其中6 a生桉树人工林各土壤层(0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm)的Fe、Mn、Zn含量分别比2a生林分下降13.7%～21.8%、55.6%～57.2%和71.0%～73.2%.在当前桉树人工林种植方式下,随着林分年龄的增加,应增施有机、无机肥和Fe、Mn、Zn等微量元素肥料,以有效控制土壤地力衰退和实现桉树人工林可持续经营.     

尾巨桉人工林小流域降水产流特征分析

研究尾巨桉(E.urophylla×E.grandis)生长阶段(林龄3.5—5.5 a)所处小流域的降水产流特征,有助于了解桉树生长过程的生态水文效应,对修订桉树人工林经营方案中注重提高生态系统的水源涵养能力有重要参考意义.以广西南宁桉树森林生态系统定位观测研究站(南宁桉树生态站)的闭合尾巨桉林小流域为试验区,在小流...     

氮沉降对杉木人工林生长及林下植被碳库的影响

在12年生的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林中开展5年的模拟氮沉降试验,氮沉降水平分别为NO(对照)、N1、N2、N3,N沉降量依次为0、60、120、240 kg·hm-2·a-1,研究氮沉降增加对林木胸径、树高生长及林下植被碳库的影响.在氮沉降试验的前3年,N0、N1、N2、N3处理样地林木平均胸径年增长率分别为3.52%、3.77%、4.32%和4.55%,表明胸径增长随氮沉降水平的增加而增加.各处理样地平均树高年增长率依次为9.95%、10.02%、9.34%和7.99%,说明中-高氮处理(N2、N3)抑制了树高的生长;在氮沉降试验的后2年,各处理样地林木平均胸径年增长率分别为3.65%、4.52%、2.46%和3.55%,树高年增长率分别为7.19%、8.28%、6.41%和6.33%,表明低氮处理(N1)促进了林木的生长,而中-高氮处理在一定程度上抑制了林木生长.各处理样地的林下植被碳储量由大到小的顺序为NO、N1、:N2、N3,与对照相比,N1、N2、N3处理使林下植被碳储量分别降低了0.164.、0.373和0.482 t·hm-2,平均每年减少C 0.041、0.093和0.120 t·hm-2,相当于N1、N2和N3处理使林下植被每年吸存的二氧化碳量减少了0.151、0.342和0.441kg·hm-2.     

不同发育阶段杉木人工林土壤碳库稳定性研究

森林土壤有机碳在全球碳循环中的重要作用主要取决于有机碳的稳定性。为科学评价杉木人工林土壤的碳汇功能及固碳潜力,对湖南省会同县不同发育阶段的杉木人工林土壤有机碳的生化特征和物理保护程度进行了研究。结果表明,在杉木人工林发育过程中,土壤总有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、活性碳库Ⅰ(LPⅠ)、活性碳库Ⅱ(LPⅡ)和重组有机碳(HOC)含量以及微生物熵(MQ)均在中龄林阶段出现最低值,而轻组有机碳(LOC)和顽固性组分(RF)随林龄增加呈现持续上升趋势。土壤RF占SOC的比例(顽固性碳指数,Ir,C)则表现为先增加后减少,即在中龄林阶段比例最高,在成熟林阶段为41.9%~57.6%,高于幼龄林阶段的38.7%~43.0%;HOC占SOC的比例从幼龄林阶段的86.4%~87.5%下降到成熟林阶段的82.5%~83.9%。总体而言,杉木人工林的发育过程是土壤有机碳积累的过程,在这个过程中,土壤有机碳自身的顽固性增强,但受到的物理保护程度减弱。此外,各组分中以LP I对土壤微生物的有效性最高。     

中国主要人工林土壤有机碳的比较

区域和全球碳循环是全球变化研究中的核心内容之一,其中估算并量化区域乃至全球土壤碳储量已经成为碳循环研究中的重大科学问题。森林生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用,而人工林是重要的人工森林生态系统。中国对小尺度区域内一个或数个人工林土壤有机碳含量、密度和储量等已进行了大量研究,但缺乏对全国尺度下主要人工林土壤有机碳的比较研究。本文通过对近10 a内的橡胶（Hevea brasiliensis）、桉树（Eucalyptus spp.）、杉木（Cunninghamia lanceolata）、毛竹（Phyllostachys edulis）、马尾松（Pinus massoniana）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、杨树（Populus spp.）、油松（Pinus tabulaeformis）和落叶松（Larix spp.）等9种人工林土壤有机碳53篇文献资料的统计分析,估算了中国主要人工林的土壤有机碳含量、密度及储量等。结果表明,9种人工林0-60 cm土壤有机碳含量介于4.0-31.1 g·kg^-1,平均14.8 g·kg^-1;0-60 cm土壤有机碳密度为2.8-15.1 kg·m^-2,平均8.7 kg·m^-2;0-60 cm的土壤有机碳储量介于28.2-158.1 Mg·hm^-2,平均84.5 Mg·hm^-2。以落叶松最高,毛竹、马尾松、桉树、杉木和油松等人工林居中,杨树和橡胶仅高于刺槐,刺槐最低。中国人工林土壤有机碳储量具有较为明显的经度分布性,从西向东逐渐升高;同时也具有一定的纬度分布性,大致表现为南低北高;9种人工林土壤有机碳储量虽明显低于同气候带的天然林,但仍具有很高的固碳潜力。人工林生产管理中,亟待寻找能有效增加土壤碳固定及减少碳损失的途径和措施。     

采伐干扰前后巨桉人工林土壤动物群落比较

为了解采伐干扰对巨桉人工林土壤动物的影响,采用手捡法和干湿漏斗法对四川省洪雅县巨桉人工林采伐干扰前和干扰后土壤动物群落进行调查.结果显示:巨桉人工林采伐干扰前后共获大中小型土壤动物5 578头,分属4门10纲25目,采伐干扰后共减少1 290头,类群数减少了3个.采伐干扰前后中小型湿生、干生土壤动物剖面分布具有明显的表聚性,均与地温呈负相关,与土壤有机质含量和土壤含水量呈正相关.采伐干扰对各层中小型湿生、干生土壤动物个体数均有极显著影响(P<0.01),并导致Shannon-Wiener(H′)多样性指数和Pielou(J)均匀性指数增加,密度-类群指数(DG)减小,Simpson(C)优势度指数无显著变化,表明采伐干扰对巨桉人工林土壤动物群落结构有较大影响.     

滇中地区典型人工林土壤活性碳组分特征

不同人工林类型会对土壤碳汇潜力产生影响,为科学评价不同人工植被恢复下土壤碳汇功能作出的响应,需要确定不同人工林土壤碳库储量及其稳定性变化.选择云南省楚雄州白依河国有林场内云南松(Pinus yunnanensis,P)纯林、栓皮栎(Quercus variabilis,Q)纯林、云南松-栓皮栎混交林(PQ)、黑荆树(A...     

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.     

不同年龄小叶锦鸡儿固沙群落土壤酶活性及微生物生物量的变化

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)是科尔沁沙地广为采用的豆科固沙植物。为探讨采用小叶锦鸡儿固定流沙后,土壤生物活性的变化特点和发展趋势,选取5、10、22年生小叶锦鸡儿人工固沙群落为对象,以半流动沙丘和天然群落为对照,研究了人工固沙群落发育过程中土壤磷酸单酯酶、蔗糖酶、蛋白酶、脲酶、脱氢酶的活性和微生物生物量C、N、P质量分数的变化特征。土壤按5层取样:0~10,10~20,20~30,30~40,40~50cm。结果表明,随着小叶锦鸡儿固沙群落发育时间的增长,群落内土壤生物活性逐渐改善,沙土中5种酶的活性和土壤微生物生物量C、N和P质量分数均大幅度提高,其中0~10cm土层增幅最大。土壤酶中蔗糖酶的活性增加最为迅速,5、10和22年生群落0~10cm土层中蔗糖酶的活性分别是半流动沙丘的76.80,167.27和261.63倍。22年生群落的土壤生物活性已接近于天然群落,处于相对稳定的状态。小叶锦鸡儿群落中土壤酶和微生物生物量之间存在极显著的正相关关系。以上表明,小叶锦鸡儿不仅具有较好的防风固沙性能,而且表现出强大的改善土壤生物活性的能力,可作为优良的固沙植物材料在本地区大面积推广应用。     

巨枝人工林灌木层优势种的种间联结性分析

种间联结的研究对于人工林群落的生物多样性保育和可持续经营与管理具有重要的意义,目前对巨桉人工林灌木层物种之间的作用关系知之甚少。根据野外60个样方的调查数据,运用x^2检验、Jaccard指数和Spearman秩相关系数研究了巨桉（Eucalyptusgrandis）人工林灌木层18个优势种的种间关联和相关关系。结果表明,灌木层优势种具有总体上的正联结性,但在153个种对中,具有显著正联结性的种对数约占总种对数的10％,绝大数种对表现为弱联结性或无联结性,种间关系较为松散,表明巨桉林下灌木种群具有相对独立分布的特性。研究种间关系时,种间关联结合种间相关得出的结果较好。根据分析结果将18个优势种划分为4个生态种组,生态种组内的种其资源利用方式和生态要求相似,而组间表现出明显的差异。生态种组的划分能为巨桉人工林林下灌木层的管理提供理论依据。     

低效低质人工林优化改造后林下植被多样性研究

采用样地调查法,对经过人工优化改造的陕西吴起县城周边的低效低质林,选取了其中的11种改造模式（即人工林林分）及1块天然次生林,进行了林下植被多样性的研究。结果表明：12个样地共调查到55种植物,各样地林下植物种有11-23种;阿尔泰狗娃花（altaicus（Willd．）Novopokr．）、达呼里胡枝子（davuriea（Laxm．JSehi月d1．）、赖草（JPc口li”淞（GeorgOTzveL）、针茅（capillataLinn．）、毛连蒿（vestitaWall．exBess．）和委陵菜（chinensisSer．）是最常见的种。而赖草、毛连蒿、达呼里胡枝子、华北米蒿（giraldiiPamp．）、茵陈蒿（capillarisThunb．）、艾蒿（1avandulaefolia DC．）是改造后人工林林下重要值最大的优势种,植物偶见种也较多;不同样地林下植物多样性指数差异显著;物种多样性指数Gleason指数和种间相遇机率（PIE）指数变化趋势基本一致,Simpsom指数、Pielou均匀度指数变化趋势与前两者相反,Shannon—Wiener指数变化趋势不明显。分析表明：人工林林下植被多样性较之天然林要差,其多样性受人工林林分密度、林龄及林分组成等影响。     

不同密度侧柏人工林碳储量变化及其机理初探

以徐州侧柏Platycladus orientalis（Linn）Franco人工林为研究对象,运用生物量转化方程及土壤调查数据探讨了1 679、2 250和3 074株.hm-2的3种密度对生态系统碳储量的影响及其机理。结果表明,①乔木层、土壤层和生态系统的碳储量均随林分密度的增加而明显减少,灌草层碳储量在低林分密度最大,而枯落物层碳储量在中林分密度最大。低林分密度生态系统的碳储量是94.11 t.hm-2,分别是中密度和高密度生态系统的碳储量1.19倍和1.28倍,而这种差异主要是由乔木层和土壤层碳储量差异引起的。②林分密度对细根生物量的影响不显著（P〉0.05）,而细根形态随林分密度的增加表现为低级根中1、2级根直径变粗,根长先变长后变短,比根长变短（P〈0.05）;而高级根中的5级根直径显著变细,根长和比根长变长（P〉0.05）。③林分密度对细根生物量的影响与乔木层、土壤层和生态系统碳储量的变化规律具有较高的一致性,均为低密度下最大,高密度下最小。因此,细根生物量可能是导致系统碳储量变化的主要因素之一。     

Carbon sequestration of black locust forests in the Yellow River Delta region,China

The Yellow River Delta region in China is a land area of 1,200,000 ha with rich natural resources. Adverse environmental conditions, such as low rainfall and high salinity, promote the dominance of black locust trees for afforestation. With the increase of CO₂ in the atmosphere, this forest and others throughout the world have become valued for their ability to sequester and store carbon. Forests store carbon in aboveground biomass (i.e. trees), belowground biomass (i.e. roots), soils and standing litter crop (i.e. forest floor and coarse woody debris). There are well-developed methods to sample forest ecosystems, including tree inventories that are used to quantify carbon in aboveground tree biomass. Such inventories are used to estimate the types of roundwood products removed from the forest during harvesting. Based on standard plot inventories and stem analyses, carbon sequestration estimates of trees were 222.41 t ha^?1 for the Yellow River Delta region accounted for 67.12% of the whole forest. Similarly, carbon storage by herbaceous matter and soil was 0.50 and 50.34 t ha^?1, respectively. The results suggest that carbon sequestration in the forest ecosystem was performed by most of the forest, which plays an increasingly important role in sequestering carbon as the stand grows.     

南亚热带中幼龄针阔混交林碳储量及其分配格局

以南亚热带中幼龄针阔混交林为研究对象,通过典型样地调查法,对森林生态系统各个层次进行取样调查,采用12个样地实测数据和已有生物量模型相结合的方法计算乔木层生物量,灌木层、草本层和凋落物层采用全部收获法测得其生物量,对土壤层的调查采用剖面法加土钻法,代表性样品碳含量的测定采用重铬酸钾-水合加热法。在此基础上,分析了中幼龄针阔混交林碳储量及其分配格局。结果表明,主要造林树种树根、树杆、树枝和树叶碳含量均值分别为45.07%、46.73%、46.30%和47.72%。植物碳含量表现为乔木〉灌木〉草本。乔木碳储量占植被总碳储量比例介于63.38%-94.08%之间,灌木碳储量所占比例介于3.55%-12.67%之间,而草本碳储量仅介于为1.28%-23.95%之间,不同林龄段乔木和灌木碳储量均值随林龄的增加呈上升趋势,而草本碳储量呈下降趋势。土壤碳储量介于106.73-136.61 t·hm^-2之间,土壤碳储量随林龄的增加呈现出先降低后升高的趋势。针阔混交林总碳储量介于134.79-162.60 t·hm^-2之间,分配格局表现为土壤层〉植被层〉凋落物层。土壤层碳储量所占总碳储量比例范围为78.34%-94.45%,植被层所占比例介于4.84%-20.16%之间,凋落物层仅介于0.71%-1.50%之间,中幼龄针阔混交林碳储量主要以土壤固碳为主。研究结果为树种选择、人工林生态系统固碳潜力以及人工碳汇林的经营管理等研究提供科学参考。     

Soil C and N changes with afforestation of grasslands across gradients of precipitation and plantation age

Afforestation, the conversion of unforested lands to forests, is a tool for sequestering anthropogenic carbon dioxide into plant biomass. However, in addition to altering biomass, afforestation can have substantial effects on soil organic carbon (SOC) pools, some of which have much longer turnover times than plant biomass. An increasing body of evidence suggests that the effect of afforestation on SOC may depend on mean annual precipitation (MAP). The goal of this study was to test how labile and bulk pools of SOC and total soil nitrogen (TN) change with afforestation across a rainfall gradient of 600-1500 mm in the Rio de la Plata grasslands of Argentina and Uruguay. The sites were all former grasslands planted with Eucalyptus spp. Overall, we found that afforestation increased (up to 1012 kg C x ha(-1) x yr(-1)) or decreased (as much as 1294 kg C x ha(-1) x yr(-1)) SOC pools in this region and that these changes were significantly related to MAP. Drier sites gained, and wetter sites lost, SOC and TN (r2 = 0.59, P = 0.003; and r2 = 0.57, P = 0.004, respectively). Labile C and N in microbial biomass and extractable soil pools followed similar patterns to bulk SOC and TN. Interestingly, drier sites gained more SOC and TN as plantations aged, while losses reversed as plantations aged in wet sites, suggesting that plantation age in addition to precipitation is a critical driver of changes in soil organic matter with afforestation. This new evidence implies that longer intervals between harvests for plantations could improve SOC storage, ameliorating the negative trends found in humid sites. Our results suggest that the value of afforestation as a carbon sequestration tool should be considered in the context of precipitation and age of the forest stand.     

Birds transport nutrients to fragmented forests in an urban landscape.

The influence of urbanization on nutrient cycling is vaguely known. Here we document that birds, especially those increasing in urban areas (such as crows, Corvus macrorhynchos and C. corone), affect nutrient cycles. Using fecal traps, we measured phosphorus (P) and nitrogen (N) input from the excrement of birds in fragmented forests in an urban landscape. Sources of avian feces were examined on the basis of carbon (C), N, and P percentages and stable isotopes of delta15N and delta13C. Nitrogen and P input was aggregated in the urban landscape, being especially high at the forest where crows roosted during winter. The annual P input due to bird droppings (range 0.068-0.460 kg x ha(-1) x yr(-1); mean 0.167 kg x ha(-1) x yr(-1)) was 12.4% of the total of other pathways in typical forests and 52.9% in the evergreen forest where crows roosted. The annual N input due to bird droppings (range 0.44-3.49 kg x ha(-1) x yr(-1); mean 1.15 kg x ha(-1) x yr(-1)) was 5.2% of the total of other pathways in typical forests and 27.0% in the evergreen forest used by roosting crows. Expected sources of nutrients in feces included insects in the breeding season, fruits in autumn, and mammals and birds in winter. Stable isotopes suggested that the source of nutrients in forests used by roosting crows was from outside the forest. Therefore, birds played a significant role as transporters of nutrients from garbage (including fish, livestock, and/or C4 plants such as corn, with high delta15N and delta13C) in residential and business areas to fragmented evergreen forests, especially near their winter roosts.