南亚热带森林土壤微生物量碳对氮沉降的响应

研究了鼎湖山自然保护区3种森林生态系统土壤微生物量碳对氮沉降增加的响应.选取南亚热带代表性森林类型马尾松林、混交林和季风常绿阔叶林(季风林)建立野外模拟氮沉降试验样地.2003年7月开始每月进行氮处理.这些处理分别为对照、低氮处理、中氮处理和高氮处理,即0、50、100 kg N hm-2 a-1 和150 kg N hm-2 a-1.在2004年11月和2006年6月用氯仿熏蒸浸提法分别测定土壤微生物量碳和土壤可浸提有机碳.土壤微生物量碳和可浸提有机碳含量均表现为2006年6月高于2004年11月;季风林高于马尾松林和混交林.随着氮沉降增加季风林土壤微生物量碳减少,但可浸提有机碳含量则增加,且此趋势在高氮处理下表现明显.然而,氮沉降增加对马尾松林和混交林土壤微生物量碳和可浸提有机碳含量的影响不显著.以上结果表明,氮沉降增加可能提高季风林土壤有机碳的固持能力.     

鼎湖山马尾松林植物养分积累动态及其对人为干扰的响应

 通过处理（根据当地习惯收割凋落物和林下层植物）和保护（无任何人为干扰）样地的比较试验,在10年时间里（1990～2000年）研究了鼎湖山生物圈保护区马尾松 (Pinus massoniana) 林群落植物养分积累动态及其对人为干扰的响应,在此基础上深入和较系统地分析讨论了不同的经营措施对马尾松林可持续性的影响,为我国目前大面积的退化马尾松林恢复和马尾松林可持续性管理提供理论依据。结果表明：1990～1995年,5年时间里由于人为干扰活动而直接从处理样地取走的各元素养分量,在林下层为（kg·hm－2）：132.72 (N)、4.72 (P)、63.32 (K)、23.51 (Ca)和7.00 (Mg),在地表凋落物为（kg·hm－2）：48.93 (N)、1.85 (P)、17.28 (K)、19.25 (Ca)和2.92 (Mg)。1990～2000年,保护样地林下层和地表凋落物各元素养分贮量分别以39%～41%和37%～38%的年平均增长速率逐年提高,至1995年达到高峰,之后各元素贮量在林下层和地表凋落物均以14%的年平均速率下降。在处理样地,1990～1995年期间各元素贮量在林下层年平均积累速率为17%,之后（1995～2000年期间）则为26%;与此同时,各元素贮量在地表凋落物年平均积累速率为22%～23%,之后（1995～2000年期间）则为28%。在整个试验过程,马尾松林乔木层养分元素总贮量随时间而增加,但其增加的速率随时间和样地不同而异。1990～1995年,保护样地乔木层养分元素总贮量增加了34.9%～38.1%,较处理样地（收获林下层和凋落物）总贮量增加的百分比（29.3%～33.5%）高。然而,1995～2000年,保护样地乔木层养分元素总贮量增加的百分比为26.3%～28.9%,较处理样地（1995～2000年也停止人为干扰）总贮量增加的百分比（28.8%～32.1%）低。可见,1990～1995年,人为干扰活动导致处理样地马尾松林乔木层养分元素年平均积累量降低约1.58%～1.72%,即年平均增长量约减少0.12～2.39 kg·hm－2（2.39 (N)、0.12 (P)、0.77 (K)、1.98 (Ca)、0.29 (Mg)）,这些量约相当于每年通过林下层和凋落物收割活动而直接从林地中取走的养分总量的6%～19%。正是由于长期以来受收割林下层和凋落物这种人为干扰的影响,鼎湖山马尾松林乔木层养分贮量较低。这种利用方式不仅直接从林地中取走大量的养分而且还对林地肥力产生间接的负面影响,其结果使该退化林地不能恢复或继续退化。作者建议的森林利用方法代替目前收割林下层和凋落物方式,既可以满足当地居民燃料的需求还有利于马尾松林的自然恢复。     

木本植物对高氮沉降的生理生态响应

从4个方面综述了木本植物对氮沉降增加的生理生态响应研究进展。(1)氮沉降增加引起木本植物组织氮浓度增加,从而改变其体内的氮代谢：(2)氮沉降影响植物的光合作用速率及与光合作用相关的含氮组分,一定范围内氮沉降会增加光合速率、光合色素和Rubisco含量：(3)氮沉降增加将导致植物的呼吸作用增强：(4)氮沉降增加不利于植物的抗逆性,导致植物的抗寒力和抗病虫害的能力下降。     

鼎湖山季风常绿阔叶林林下层3种优势树种游离氨基酸和蛋白质对模拟氮沉降的响应

报道了林下层3种优势树种光叶山黄皮（Randia canthioides）、黄果厚壳桂（Cryptocarya concinna）和厚壳桂（Cryptocarya chinensis）叶片游离氨基酸和蛋白质对模拟氮沉降的响应,并探讨这3种植物中重要氨基酸对氮沉降的指示作用,以及γ-氨基丁酸含量的变化对植食性动物的可能影响,为揭示氮沉降对森林植物生理生态影响及其机理,以及监测氮沉降对植被的影响等一系列问题提供初步的理论基础.结果表明,试验21个月后,3个树种叶片游离氨基酸和蛋白质的含量均发生了明显的变化.对总的游离氨基酸含量而言,光叶山黄皮和厚壳桂对氮处理的响应相似,氮处理样地的含量均高于对照,并且中氮处理显著高于对照（p＜0.05）,但两者在高氮处理下均出现了下降的趋势;黄果厚壳桂随着氮处理强度的增加,游离氨基酸总量呈现下降趋势.对于可溶性蛋白质含量来说,光叶山黄皮、黄果厚壳桂和厚壳桂在氮处理下都出现了增加的趋势,黄果厚壳桂和厚壳桂增加尤为明显.找出了对氮沉降响应敏感的指示剂.游离氨基酸丝氨酸、精氨酸和γ-氨基丁酸,特别是精氨酸,可以用来作为光叶山黄皮对氮沉降响应的指示剂;γ-氨基丁酸可以作为黄果厚壳桂对氮沉降响应的指示剂;丝氨酸和γ-氨基丁酸可以作为厚壳桂对氮沉降响应的指示剂.个别游离氨基酸的积累情况可被用来监测氮沉降对植被的影响.     

鼎湖山主要森林土壤CO_2排放和CH_4吸收特征

研究了鼎湖山生物圈保护区马尾松林、混交林和季风常绿阔叶林(季风林)在2000~2001年期间土壤CO2排放和CH4吸收特征。季风林、混交林和马尾松林土壤CO2排放速率在研究期间的平均值分别为(kgCO2-C·hm-2·d-1):18.6±2.6,20.5±3.7和17.8±3.8,土壤CH4吸收速率则分别为(gCH4-C·hm-2·d-1):-5.5±1.8,-3.3±1.6和-7.7±1.8。土壤CO2排放速率和土壤CH4吸收速率在三种森林类型中均表现明显的季节性变化,且其季节性变化根据森林类型和年份不同而异。总的来说,土壤CO2排放速率在所有森林中均呈现夏季最高而冬季最低的变化,土壤CH4吸收速率的季节性变化则相反,基本上表现为冬季最高而夏季最低的变化。三种森林土壤的CO2排放速率和CH4吸收速率在两观测年间的差异均不显著。土壤CO2排放速率在不同森林类型间的差异也不显著,但土壤CH4吸收速率在马尾松林显著高于混交林。在两观测年中,土壤CO2排放速率与土壤CH4吸收速率之间在季风林呈现显著的负相关关系,在混交林和马尾松林中它们之间也趋向呈负相关关系,但未达显著水平。土壤CO2排放速率与土壤温度之间在季风林呈现显著的指数正相关关系,但在其余森林(混交林和马尾松林)中它们之间的关系则不明显。     

鼎湖山森林土壤渗透水酸度和无机氮含量对模拟氮沉降增加的早期响应

在林地分别喷加0、50、100和150kg N hm^-1a^-1,研究鼎湖山马尾松林、马尾松针阔混交林和季风常绿阔叶林中土壤20cm深渗透水酸度和无机氮含量在开始9个月的变化。结果表明,3种森林对照样方土壤渗透水pH值为3．82—4．24,外加氮处理使其平均降低了0．08—0．18。3个森林对照样方土壤渗透水无机氮平均含量分别为6．14、6．66和11．64mg L^-1,铵态氮占15．0％、11．9％和3．0％。外加氮处理使3种森林土壤渗透水铵态氮和硝态氮含量均有不同程度的提高,这表明外加氮处理不但增加了无机氮从森林土壤流失的潜力,而且使土壤进一步酸化。     

省级尺度生态经济发展规划编制方法及实证研究

发展生态经济是生态文明建设体系的核心内容之一,也是优化社会生态系统管理的重要手段,其关键抓手在于编制生态经济发展规划从而实现在行动上的具体落实。当前,面对发展生态经济的客观现实需求,提出生态经济规划编制方法并开展实证研究显得尤其迫切。本研究系统梳理了生态经济的发展内涵,面向省级尺度的生态经济发展规划需求,提出了“对象界定-本底评价-原则确立-目标制定-任务部署-机制支撑”的总体思路,以及“前期准备、内容编制、论证与审批”三大工作模块并依此构建了省级尺度生态经济规划编制技术体系。随后,以《辽宁省“十四五”生态经济发展规划》为例总结了工作经验,具体讨论了生态经济发展规划的内涵界定、指标体系建立等关键问题,以期为我国省级尺度生态经济发展规划编制的科学性和规范性提供思路借鉴。     

鼎湖山马尾松林降水再分配对养分动态影响

在鼎湖山马尾松林中 ,降水到达森林重新分配后 ,pH值的大小变化顺序为 :茎流 >径流 >穿透雨 >降水 ,且它们均呈酸性。与 pH值变化基本上相类似 ,养分元素浓度在各过程中均以茎流最高 ,降水最低。不同元素比较 ,其大小次序为 :Ca>N >Mg>P。Ca、P和Mg三种元素浓度在各过程中的月变化较明显 ,但pH值和N元素浓度的月际变化不强。该生态系统养分元素呈积累状态 ,大气降水的养分输入为 (kg·hm 2 ·a 1) :2 0 .62 9(N)、1 .0 1 5 (P)、46.3 3 2 (Ca)、3 .5 0 8(Mg) ;输出为 (kg·hm 2 ·a 1) :7.1 2 0 (N)、0 .63 2 (P)、2 3 .640 (Ca)、2 .1 3 3 (Mg)。此外 ,还对该生态系统生物地球化学循环特征进行了讨论。     

鼎湖山马尾松林生态系统碳素分配和贮量的研究

鼎湖山马尾松林中 ,马尾松各器官碳含量平均为 5 4.46%,灌木层植物 48.1 0 %,草本层植物40 .2 1 %,地表现存凋落物层 5 4.40 %,以上各组分总平均为 49.2 9%。土壤碳密度为 7.3 7kg· m- 2 (深 1 0 0cm)。生态系统各组分碳贮量分别为 :乔木层 68.876t·hm- 2 ,林下植物层 6.0 3 0 t· hm- 2 ,凋落物层 5 .892 t·hm- 2 ,土壤层 73 .70 5 t· hm- 2。根据研究结果 ,还对广东省马尾松林的现有碳贮量和碳吸存潜力进行了估算和讨论。     

森林演替在南亚热带森林生态系统碳吸存中的作用

研究了鼎湖山南亚热带森林同一演替系列中3个不同演替阶段(马尾松针叶林、马尾松荷木混交林和季风常绿阔叶林)生态系统碳贮量和分配格局特征,并探讨了该地区森林演替过程中生态系统碳吸存潜力和速度。结果表明:(1)针叶林各组分碳素含量高于阔叶林对应组分的碳素含量(后者是前者的72.0%～94.5%)。两个森林植物碳素含量,不同层次比较,均为乔木层>灌木层>草本层,不同器官比较,以根或干最高。(2)乔木层生物量随森林演替进展而增加。针叶林、混交林和阔叶林乔木层生物量分别为:143.5t/hm2、270.1t/hm2和407.8t/hm2,其中大部分由干和皮组成(各器官占乔木层生物量的比例平均为:叶2.8%、枝19.3%、干和皮混合57.0%、根20.9%)。林下层生物量为4.23～14.10t/hm2,是乔木层的1.0%～9.8%,随森林演替进展而减少。(3)土壤容重随深度增加而增加,但随森林演替进展而减少。与土壤容重相反,土壤有机碳含量随深度增加而明显减少,但随森林演替进展而增加。(4)3种类型森林生态系统碳总贮量分别为135.8t/hm2、215.1t/hm2和259.7t/hm2。生态系统碳贮量在各组分的格局十分相似,植被、土壤和凋落物层所占比例均分别约为67.6%、30.2%和2.2%。与其它地带森林比较,鼎湖山保护区森林植被与土壤碳贮量之比和表层(0～20cm)的土壤碳占整个