川西亚高山/高山典型土壤类型有机碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征

论文通过研究川西亚高山/高山生态系统不同海拔分布典型土壤类型SOC、TN、TP及其生态化学计量学特征,对比《四川土壤》1985年调查成果,评价我国川西亚高山/高山典型土壤恢复状况。测定亚高山草甸土、草甸土、暗棕壤、棕壤、黄棕壤、褐土的腐殖质层、淀积层、母质层土壤SOC、TN、TP含量,计算生态化学计量值。结果表明：土壤SOC含量表现为亚高山草甸土>草甸土>暗棕壤>褐土>黄棕壤>棕壤,TN含量表现为亚高山草甸土>草甸土>暗棕壤>褐土>黄棕壤>棕壤,TP含量表现为暗棕壤>亚高山草甸土>草甸土>棕壤>褐土>黄棕壤;暗棕壤、棕壤基本表现为SOC、TN、TP含量随土层加深递减;依据第二次全国土壤普查分级标准,研究区土壤有机质呈很丰富水平,TN呈丰富水平,TP呈缺乏水平。土壤SOC、TN和TP水平分布从南向北呈先增加后减少。化学计量比特征：土壤碳氮比表现为草甸土>褐土>黄棕壤>亚高山草甸土>暗棕壤>棕壤,土壤碳磷比表现为草甸土>黄棕壤>褐土>暗棕壤>亚高山草甸土>棕壤,土壤氮磷比表现为草甸土>暗棕壤>黄棕壤>褐土>亚高山草甸土>棕壤,TP是主要限制因子。对比1985年调查结果,经过近30 a的恢复,亚高山草甸土、草甸土、黄棕壤、褐土土壤SOC含量呈增加趋势,棕壤SOC含量下降幅度最大,2015年仅为1985年的31.06%;土壤TN变化不大;TP含量呈下降趋势,变化幅度在56.41%~87.85%之间。     

氮沉降下西南亚高山针叶林生长的养分限制特征

长期氮(N)沉降及其诱导的N、磷(P)养分平衡性对森林生长与生产力的生态反馈效应已成为当前森林生态学研究的前沿与热点,但目前大多研究主要基于已有文献数据整合分析,而缺乏野外原位系统性研究与试验证据.以西南亚高山两种典型人工针叶林——云杉(Picea asperata)林和华山松(Pinus armandii)林为对象,...     

西南高山亚高山不同演替阶段退化森林生态系统的恢复重建

介绍"十三五"国家重点研发计划项目"西南高山亚高山退化森林生态系统恢复重建技术研究"的主要研究内容、技术路线和取得的进展,展望西南高山亚高山退化森林生态系统恢复未来的研究重点.该项目针对西南高山亚高山退化森林迹地恢复困难、次生灌丛演替缓慢、低效林结构不合理以及生态功能低下等主要问题,从森林恢复演替不同阶段的角度,研发了...     

川西亚高山植被恢复过程中的土壤和地被物水源涵养能力评价

运用以空间代替时间,以糙野青茅草地、柳树灌丛、白桦林、混交林、冷杉林为植物自然恢复的序列,采用环刀法和实地调查-水浸法研究了川西亚高山植被恢复过程中土壤和地被物的持水能力。结果表明：土壤容重随深度增加而加大、随植被恢复而降低;土壤持水能力随深度增加而降低、随植被恢复而增加,表现为混交林>冷杉林>柳树灌丛>白桦林>草地;地被物储量及其持水能力随植被恢复极显著增加,其组成由草地的凋落物为主到冷杉林时以苔藓为主;生态系统土壤和地被物的持水能力随着恢复而显著提高,表现为混交林>冷杉林>柳树灌丛>白桦林>草地。因此,亚高山植被自然恢复能显著增加区域生态系统的土壤和地被物持水,适度增加阔叶树亦有利于促进川西亚高山恢复植被的土壤持水     

川西亚高山几种天然林下苔藓层的持水特性

苔鲜层是森林生态系统垂直结构上的主要功能层之一,其在保持水土,调节径流和改良土壤等方面扮演着重要的角色.为了探讨川西亚高山天然林下苔鲜层的水文功能,研究了川西亚高山云杉林(PP)、方枝柏林(SS)、冷杉+云杉混交林(AF+PP)和冷杉+桦木混交林(AF+BP)林下苔藓层蓄积量、最大持水量和吸水速率等水文特征参数.结果表明:AF+BP苔藓层的蓄积量最大(11.35 t/hm2),其次是AF+PP(9.85 t/hm2)和PP(7.58 t/hm2),SS(3.32 t/hm2)最小.苔藓层持水量呈现AF+BP>AF+PP>PP>SS.AF+BP、AF+PP、PP和SS林下苔藓层最大持水率分别为739.3%、709.6%、588.9%和279.4%.林下苔藓层持水量随浸泡时间的增加而增加,其规律遵循对数方程(Q=k lnt+p).4种林分中AF+BP、AF+PP和PP在各浸泡时间的吸水速率基本一致,而SS较小,各类林分下苔藓层的吸水速率随着浸泡时间增加按方程V=ktb的趋势下降.     

川西亚高山针叶林人工恢复过程的土壤性性质变化

研究川西岷江上游高山针叶林区不同年龄阶段的人工云杉林地凋落物及其养分贮量和土壤养分及主要理化性质的变化趋势,结果表明：（1）人工云杉林的凋落物及其氮、磷、钾贮量、以60年代抚育成熟林最高,40年代抚育成熟林大幅度下降,分别下降34．1％及49．8％,70．5％,46．7％;（2）人工云杉林地表土的有机质、全氮、全磷随林龄的增加而降低,据典型土壤剖面资料,40年代比60年代抚育林土壤分别降低72．4％,78．6％,42．2％;（3）相应于土壤有机质的变化,与60年代人工云杉成熟林相比,40年代成熟林土壤的自然含水量、总孔工、保肥力（CEC）和交换性盐某养分等均明显降低,表现出肥力退化的趋势,因此,当人工云杉林达到成熟林后,后采取诸如适当间伐等措施,以改善林地生态条件,避免土壤肥力退化,图4表6参11。     

亚高山湖群中真菌群落的分布格局和多样性维持机制

真菌群落的组成和多样性对维持亚高山湖泊生态系统平衡具有重要影响.本文以包括琵琶海(PPH,0、2和4 m)、马营海(MYH,0、2、4和6 m)和公海(GH,0、2、4、6和8 m)在内的亚高山湖群中不同深度的水生真菌群落为研究对象,通过高通量测序的方法探究真菌群落的分布格局和多样性维持机制(确定性过程VS随机过程).结果表明,不同湖泊水质差异明显,GH中p H、电导率、铵态氮、总碳和无机碳含量均显著高于其他两者.真菌群落主要由子囊菌门(Ascomycota,0. 82%～21. 05%)、担子菌门(Basidiomycota, 1. 26%～11. 79%)、壶菌门(Chytridiomycota, 0. 42%～4. 26%)和隐真菌门(Rozellomycota,0. 11%～0. 33%)等组成.囊担子菌纲(Cystobasidiomycetes)、座囊菌纲(Dothideomycetes)、壶菌纲(Chytridiomycetes)和粪壳菌纲(Sordariomycetes)为所有湖泊共有.不同湖泊真菌群落的α-多样性和优势类群差异显著(P 0. 05),而在每个湖内不同深度之间没有显著的差异.相似性分析结果表明,不同湖之间真菌群落的β-多样性明显不同(r=0. 99,P 0. 01),同时MYH(r=0. 98,P 0. 01)和GH(r=0. 25,P 0. 05)不同深度真菌群落的β-多样性也差异明显,但是PPH(r=0. 23,P 0. 05)不同深度真菌群落的β-多样性没有显著的差异.冗余分析和方差分解分析结果表明,在小区域范围内(3个湖之间)以及局域范围内(MYH不同深度)真菌群落的β-多样性格局是环境选择和扩散限制共同影响的结果,但是环境选择的相对作用更强,其中水体p H、溶解氧、总碳和电导率是主要的影响因子.零模型分析结果表明,种间相互作用驱动了GH中真菌群落β-多样性格局的维持.总之,亚高山湖群中真菌群落的β-多样性格局主要是由确定性过程驱动的.     

温带亚高山针叶林土壤碳循环微生物群落的时空动态

选取参与碳固定的二磷酸羧化/加氧酶基因（cbbM）、有机碳降解的淀粉酶基因（amylase）和纤维素酶基因（cellulase）作为分子标记,用实时定量PCR方法对温带亚高山华北落叶松（Larix gmelinii var.principis-rupprechtii）林、白杄（Picea meyeri）林、青杄（P.wilsonii）林和油松（Pinus tabulaeformis）林土壤碳循环功能微生物类群丰度的时空动态开展研究.结果显示,总碳（TC）、总氮（TN）、总硫（TS）、有机质（OM）和有机碳（TOC）、pH值、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性在4种森林土壤中都有不同程度的差异,且有显著的季节变化特征.高海拔华北落叶松林土壤TC、TN、TS、C/N、OM和TOC含量最高,而pH值最低.土壤TC、TN、亚硝态氮（NO₂^--N）含量、蔗糖酶和脲酶活性,与碳循环微生物类群的丰度呈极显著相关.土壤NO₃^--N含量与有机碳分解和固碳微生物类群的相对丰度显著相关;土壤C/N、NO₂^--N、pH值、OM、TOC、过氧化氢酶及脲酶活性,与降解易分解碳（labile C）和难分解碳（recalcitrant C）的微生物类群的相对丰度呈极显著相关.植被类型和季节变化共同影响土壤碳循环微生物类群的丰度,而季节变化是主导因素.植被和土壤环境因子通过调控微生物群落碳代谢功能类群的结构,影响森林土壤碳源-汇的平衡.     

川西亚高山森林优势种对CO2浓度倍增的光合生理响应

通过对川西亚高山森林优势种高山柳(Salix paraqplesia)、岷江冷杉(Abies faxoniana)和缺苞箭竹(Fargesia denudata)幼苗光合生理参数的测定,研究了它们净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)对大气CO2浓度倍增(720 μmol·mol-1)的响应.结果显示:CO2浓度倍增对3个物种的Pn有不同程度的促进作朋,高山柳、岷江冷杉和缺苞箭竹最大净光合速率分别提高30%,81%和68%,岷汀冷杉提高幅度最大.CO2浓度倍增与对照CO2浓度(360μmol·mol2)相比各物种Cond、Tr和WUE升降不一.反映出不同物种幼莆对CO2浓度倍增响应的复杂性.作为川西亚高山森林优势种,高山柳、岷江冷杉和缺苞箭竹对CO2浓度升高的不同响应势必影响其生长和未来物种间的竞争,进而影响群落的组成和物种的多样性,甚至可能引起群落演替发生变化.     

川西亚高山/高山森林土壤微生物对季节性冻融的响应

通过研究川西亚高山/高山森林矿质土壤层微生物群落丰度和结构在季节性冻融期间的变化,可为深入认识亚高山/高山森林冬季土壤生态过程提供理论依据.于2009年8月至2010年8月,在植物生长季节、土壤冻结阶段(包括土壤冻结期和土壤深冻期)和土壤融化阶段(包括土壤融冻期和土壤融化后期),采用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)和实时定量PCR技术同步研究不同海拔冷杉次生林(3 023 m)、天然混交林(3 298 m)和岷江冷杉原始林(3 582 m)矿质土壤层微生物类群的变化特征.结果显示,随着土壤冻结的开始,土壤细菌数量显著降低(P<0.05),而在随后的融化过程中又显著升高;土壤真菌数量具有和细菌数量相似的变化趋势,在融化阶段显著升高;土壤古菌数量在土壤冻结阶段得到升高,表现出与细菌数量相反的变化趋势.并且,Shannon-Wiener指数(H)随森林类群的变化而变化,在土壤冻结阶段,细菌H主要表现为3 582 m处<3 298 m处<3 023 m处,古菌H表现为3 298 m处<3 023 m处<3582 m处,真菌H表现为3 023 m处<3 582 m处<3 298 m处;而在土壤融化阶段3种菌落的H均表现为3 582 m处<3 023m处<3 298 m处.综上,季节性冻融期间强烈的环境变化极大地影响了土壤微生物群落的数量和结构,但不同微生物类群在不同海拔表现出一定的差异.