Stability of soil organic carbon changes in successive rotations of Chinese fir （Cunninghamia lanceolata （Lamb.） Hook） plantations

The importance of soil organic carbon (SOC) under forests in the global carbon cycle depends on the stability of the soil carbon and its availability to soil microbial biomass. We investigated the e ects of successive rotations of Chinese fir (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook) plantations on the stability of SOC and its availability to microbes by adopting the two-step hydrolysis with H2SO4 and density fractionation. The results showed that successive rotations of Chinese fir decreased the quantity of total SOC, recalcitrant fraction, and carbohydrates in Labile Pool I (LP I), and microbial properties evidently, especially at 0–10 cm horizon. However, cellulose included in Labile Pool II (LP II) and the cellulose/total carbohydrates ratio increased in successive rotations of Chinese fir. The noncellulose of carbohydrates included in LP I maybe highly available to soil microbial biomass. Hence the availability of SOC to microbial biomass declined over the successive rotations. Although there was no significant change in recalcitrance of SOC over the successive rotations of Chinese fir, the percentage of heavy fraction to total SOC increased, suggesting that the degree of physical protection for SOC increased and SOC became more stable over the successive rotations. The degradation of SOC quality in successive rotation soils may be attributed to worse environmental conditions resulted from disturbance that related to “slash and burn” site preparation. Being highly correlated with soil microbial properties, the cellulose/total carbohydrates ratio as an e ective indicator of changes in availability of SOC to microbial biomass brought by management practices in forest soils.     

近自然生态恢复条件下杉木老龄林群落优势树种种群结构与空间格局

为探明杉木人工林生态系统在长时间近自然生态恢复条件下的优势种种群特征,应用相邻格子法对福建南平西芹教学林场75年生杉木老龄林群落优势树种种群结构与空间格局进行分析.结果表明:木荷、丝栗栲、刨花楠种群结构呈现反“J”型,属于增长型种群,杉木、细齿柃木种群呈现正“J”型,属于衰退型种群.在种群水平上,杉木呈现均匀分布,木荷、细齿柃木群落呈现聚集分布,刨花楠、丝栗栲呈现随机分布,且聚集程度,细齿柃木>木荷>刨花楠>丝栗栲>杉木.木荷种群大树阶段呈现随机分布,幼苗、幼树、中树均表现聚集分布;刨花楠、丝栗栲种群不同发育阶段均呈现聚集分布;细齿柃木幼苗阶段呈现聚集分布,幼树阶段呈现随机分布,中树阶段呈现均匀分布;且杉木和细齿柃木不同发育阶段的扩散系数随龄级的递增而变大.杉木老龄林正处于向地带性常绿阔叶林演替过程中的一个过渡阶段.综上表明:近自然生态恢复有效丰富了杉木老龄林群落的植被种类,在退化了的杉木人工林生态系统恢复和重建工作中,杉木的混交树种选择应优先考虑竞争力强的乡土树种,如木荷、刨花楠、丝栗栲等.     

氮、硫沉降对尾巨桉和杉木幼苗光合特性的影响

采用二因素三水平法设计模拟氮(N)、硫(S)沉降的盆栽试验,以Na2SO4为硫源、46%CO(NH2)2为氮源,其中氮沉降梯度为N1(0 kg hm-2 a-1)、N2(50 kg hm-2 a-1)、N3(100 kg hm-2 a-1),硫沉降梯度为S1(0 kg hm-2 a-1)、S2(15kg hm-2 a-1)、S3(30 kg hm-2 a-1).模拟试验6个月后,测定尾巨桉(Eucalyptus urophylla×Eucalyptus grandis)和杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗的SPAD值、可溶性蛋白含量、净光合速率(Pn)和叶绿素荧光参数,分析探讨氮、硫沉降处理下两树种幼苗光合特性的响应机制.结果表明:与空白对照组相比,单一中氮沉降显著促进两树种幼苗Pn的上升(P<0.05),且单一高氮沉降显著促进杉木幼苗可溶性蛋白含量的上升(P<0.05),表明单一氮处理在一定程度上提高了两树种幼苗的光合能力.尾巨桉幼苗各光合指标受单一硫沉降胁迫的影响较杉木幼苗更为显著,前者的SPAD值和可溶性蛋白含量在中硫处理下均显著下降(P<0.05),Pn反之;而后者仅SPAD值在中、高硫处理下显著上升(P<0.05).氮、硫复合沉降下,尾巨桉幼苗各项指标未见明显变化(P>0.05);杉木幼苗仅中氮高硫组的SPAD值和高氮高硫组的可溶性蛋白含量显著上升(P<0.05).综上,与单一氮、硫沉降相比,氮、硫复合沉降的交互效应并未显著增强两树种幼苗的光合特性,但两树种幼苗间对模拟氮、硫沉降的响应和耐受机制存在差异.     

不同耐旱型杉木幼苗的水力结构特征北大核心CSCD

水力结构是植物适应环境变化形成的不同形态结构和水分运输供给策略.开展不同耐旱型杉木茎枝水力结构研究,对揭示杉木的耐旱机理、筛选耐旱杉木基因型和精准造林配置具有重要的理论及实践意义.以课题组前期筛选的忍耐型与敏感型杉木幼苗为研究对象,分析不同耐旱型杉木茎枝的功能性状、水力结构及二者的相关关系,结果表明:杉木茎的总直径和边材横截面积表现为忍耐型>敏感型(P <0.001),而侧枝的边材横截面积表现为忍耐型<敏感型(P <0.05);两种耐旱型杉木茎、枝的导水率、比导率、叶比导率均表现为忍耐型>敏感型(P <0.001),而忍耐型侧枝的胡伯尔值小于敏感型(P <0.001);两种耐旱型杉木不同器官的导水率、比导率、叶比导率表现为主茎>侧枝(P <0.001),而胡伯尔值表现为主茎<侧枝(P <0.001).相关性分析表明忍耐型杉木水力结构参数与主茎性状的相关性更明显,而敏感型杉木侧枝的水力结构与其性状更相关,忍耐型杉木主茎的导水率、比导率与心材直径极显著正相关(P <0.01),忍耐型杉木侧枝的导水率、比导率与总直径极显著正相关(P<0.01),敏感型杉木侧枝的胡伯尔值与其心材直径、边材横截面积极显著正相关(P <0.01).可见,忍耐型杉木主要采取积极主动的生存策略响应干旱逆境,如增加主茎的总直径和边材横截面积以提高水分疏导能力、减小侧枝直径来降低水分消耗等,而干旱条件下敏感型杉木则采取被动忍耐的策略,如减小主茎的直径以降低导水率、增大侧枝的胡伯尔值来承载更少的叶片质量等.(图2表2参32)     

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。     

用迈阿密模型测算我国生物生产量的初步尝试

生物生产量的研究是六十年代以来兴起的一个崭新领域,它以有机物的重量或能量为指标,研究各种生态系统中物质与能量的数量及其固定、消耗、分配、积累与转化的特点,并探讨其与生态因素间的相互关系,制定生物生产力的数学模型,为合理保护、管理和开发利用生物资源,创造稳产高产的生态系统提供理论依据。随着生产的发展和对自然资源开发利用的需要,生物生产量的研究已愈来愈引起人们的关注,不但成为当代生物学研究的中心问题之一,而且对其他学科的发展亦产生重大影响。     

杉木人工林针叶养分含量对模拟氮沉降增加的响应

由于人类活动加剧,世界许多地区的大气氮沉降出现明显的增加,对森林植物和土壤产生明显影响.在福建沙县,通过野外模拟试验研究了杉木人工林针叶养分含量对氮沉降增加的响应.试验设计为4种处理,分别为NO (N,0kg hm-2 a-1,对照)、N1(N,60 kg hm-2a-1)、N2(N,120 kg hm-2a-1)和N3(N,240 kg hm-2a-1),每处理重复3次.通过3a监测发现,相对于NO处理,N1、N2和N3处理分别使杉木针叶平均N含量增加18.25%、11.68%和13.14%,而C/N比值分别下降15.07%、9.96%和12.01%.尽管养分含量随时间变化表现出一定的波动,但氮沉降增加在一定程度上降低了针叶中的P、K、Ca、Mg含量,致使N/P、N/K、N/Ca、N/Mg比值上升,影响了针叶的养分平衡.图2表1参33     

重庆四面山杉木群落物种多样性研究

通过对重庆四面山杉木(Cunninghamia lanceolata)林样地的调查,运用丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数,分析了该地区杉木群落物种多样性特征,将该地区现存杉木群落划分为2个群系组(杉木林和杉木针阔混交林),8个群系,10个群丛。结果表明,杉木群落可分为乔木层、灌木层和草本层。在杉木林群系组中,丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均表现为灌木层>草本层>乔木层。在杉木针阔混交林群系组中,丰富度指数表现为灌木层>乔木层>草本层;多样性指数多数表现为灌木层>乔木层>草本层;均匀度指数变化较为复杂,没有统一规律。杉木群落各层的丰富度指数随海拔高度的升高总体上呈下降趋势。群落各层的多样性指数随海拔高度的升高在特定区间内表现出一定规律性:在海拔1180m以下低海拔区域,随海拔高度的升高呈下降趋势;在海拔1180～1351m范围内,随海拔高度的升高呈波动状态;而在海拔1351m以上高海拔区域,又呈下降趋势。群落各层的均匀度指数随海拔梯度变化较为复杂,未表现出明显规律。     

杉木人工林林下植物物种多样性的动态特征

研究不同生长发育阶段杉木林林下植物演替过程的动态特征,结果表明：偶然种伴生阶段（幼龄林阶段）,林下植物种类组成和数量第一次繁荣,结构比较简单;林下植物贫乏阶段（郁闭阶段）,种类和数量较少,结构简单;林下植物相对稳定阶段（近成熟林和成熟林阶段）,种类组成和数量不断增加,群落呈现稳定的杉木层、灌木层和草本层的三层结构;入侵性演替阶段（老龄林阶段）,种类组成和数量再度繁盛,一些阔叶树种生长进和乔木层,形成具有多物种和多层次的群落结构。不同生长发育阶段的杉木林林下植物α多样性存在明显差异和波动性。幼林阶段林下植物总体和灌木层的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均较高;林分郁闭阶段各指数有明显下降;随后又有所增加,至老龄杉木林阶段达到量大值;在3a、9a和31a杉木林中,物种多样性垂直结构表现出灌木层＞草本层＞藤本植物的格局;在20a杉木林中,物种多样性垂直结构则表现出草本层＞灌木层＞藤本植物的格局;在56a老龄林中,物种多样性垂直结构表现出灌木层＞乔木层＞藤本植物＞草本层的格局。表3参6     

森林凋落物对土壤酸化缓冲作用的初步研究

阔叶树木荷凋落物的灰分元素含量以及分解速率大大高于针叶树杉木凋落物。相比之下,木荷凋落物具有较高的缓冲酸化的潜在能力。覆盖木荷凋落物的土壤,其下渗液盐基含量和PH值与对照相比显著较高,而土壤本身的盐基饱和度和有机质含量也显著较高,土壤酸度和Al/Ca显著较低,即太荷凋落物对土壤酸化有较高的缓冲能力,而杉木凋落物则不然。