长沙市区马尾松人工林生态系统碳储量及其空间分布

采用样方法和取样法,研究了长沙市区13年生马尾松林生态系统碳含量、碳储量及其空间分布特征。结果表明:马尾松林木各器官平均碳含量为511.17 g/kg,从高到低排列顺序为叶>干>根>皮>枝;林下灌木层、草本层、枯落物层的平均碳含量分别为531.66、465.53、393.92g/kg。林地土壤层有机碳含量为9.40—24.73 g/kg,各层次碳素含量分布不均,表层(0—15cm)土壤碳素含量较高,并随土壤深度的增加而逐渐下降。生态系统碳库的空间分布序列为土壤层>植被层>枯落物层。植被层的碳储量为34.50t/hm2,占整个生态系统碳总储量的21.57%;乔木层碳储量占整个生态系统的20.27%,占植被层碳储量的93.97%。乔木层碳储量中,树干的碳储量最高,占乔木层碳储量的65.52%,其次为根,占乔木层碳储量的19.15%,树皮最少,仅占2.10%;枯落物层碳储量为3.81 t/hm2,仅占整个生态系统碳储量的2.38%;林地土壤层(0—60cm)碳储量相当可观,为121.62 t/hm2,占系统碳储量的76.05%。马尾松林年净生产力为4.88 t.hm-.2a-1,有机碳年净固定量为2.50 t.hm-.2a-1,折合成CO2的量为9.16 t.hm-.2a-1。     

亚热带红壤侵蚀区马尾松针叶养分含量及再吸收特征

叶片衰老过程中的养分再吸收是植物适应养分贫瘠生境的一种重要策略,一直是生态学领域的研究热点。以亚热带红壤侵蚀区生态恢复先锋树种马尾松为研究对象,分析4种不同恢复水平下马尾松叶片养分含量随叶龄的变化情况及养分再吸收特征。结果表明:(1)叶片中N、P、K含量变化范围分别在(6.10±0.52)—(12.02±0.85)mg/g、(0.17±0.03)—(1.02±0.01)mg/g、(1.58±0.49)—(9.46±0.90)mg/g,随叶龄增长整体呈先增加后降低的趋势,具有一个快速积累期和一个相对漫长衰减期的动态特征,这表明叶龄也是影响叶片养分含量的重要因素;(2)叶片N、P、K含量随生境恢复水平的提高而增加,且N、P含量在除凋落叶外的叶龄阶段均表现出显著正相关,表明叶片中这两种营养元素在动态变化上存在协同性;(3)在叶片N、P、K再吸收效率中,P、K再吸收效率较高,而N相对较低。养分再吸收受生境中营养元素的含量水平、循环方式等因素的综合影响表现出一定选择性,对生境中较为贫瘠或使其生长受到限制的元素具有较高的再吸收效率。这不仅可以减小植物对外源养分的依赖性,同时也维持了体内重要营养元素的平衡。随叶龄增长叶片中N/P逐渐增大,反映出在叶片衰老过程中对限制元素P具有较强的再吸收能力,这种反馈调节提高了马尾松对养分贫瘠环境的适应性。本文的研究结果可为亚热带红壤侵蚀退化区先锋物种在贫瘠生境条件下的养分利用机制与适应对策方面的研究提供理论依据。     

我国森林生态系统碳储量和碳平衡的研究方法及进展

森林在全球碳循环中起着十分重要的作用。从现存生物量的角度出发,综述了我国森林生态系统碳储量和碳平衡研究采用的主要方法及手段,以及在该领域的研究现状,并从实际情况出发探讨我国未来研究的发展趋势和亟待解决的一些问题。     

亚热带地区马尾松林碳储量的遥感估算——以长汀河田盆地为例

全球气候的变化已使得人类日益关注森林生态系统的碳储量变化.以福建省长汀县河田盆地为例,开展马尾松林碳储量估算模型的研究.通过2010年的野外样地调查获得了马尾松林的实测数据,并将其与同年的ALOS遥感影像对应样地的植被光谱信息进行比较.通过研究5种遥感植被指数与马尾松林碳储量之间的相关关系,从中选取了基于归一化植被指数(NDVI)的研究区最佳马尾松林碳储量反演模型.精度分析表明,该模型平均相对误差为-1.95％,均方根误差为3.01 t/hm2,因此可以有效地用于反演研究区的马尾松林碳储量.利用该模型反演出河田盆地2010年马尾松林的总碳储量为114.58×104 t,碳密度为34.92 t./hm2.     

红壤侵蚀地马尾松林恢复后土壤有机碳库动态

运用RothC(version 26.3)模型,并结合“时空代换法”对长汀河田红壤侵蚀退化地马尾松人工恢复后林地表层(0-20cm)土壤有机碳库的动态变化进行了反演和预测,研究结果表明:RothC 26.3模型的模拟结果能够较好地反映红壤侵蚀地植被恢复过程中土壤有机碳的变化趋势;RothC 26.3模型适用于中亚热带季风气候条件下马尾松林地土壤碳库的动态模拟;侵蚀退化地在马尾松林建植后,林地表层土壤碳吸存速率以非线性的形式上升,并在15-25a时间内达到最大,马尾松恢复后前30a林地土壤平均碳吸存速率约为0.385 tC·hm-2· a-1,自马尾松建植后演替至当地顶级群落(次生林)全过程中平均碳吸存速率约0.156 tC·hm-2·a-1;根据模拟结果得到的拟合方程,计算得到研究区红壤侵蚀退化地的碳饱和容量约为36.85 tC/hm2,固碳潜力约为33.26 tC/hm2.     

我国主要森林生态系统碳贮量和碳平衡

在广泛收集资料的基础上,估算了我国主要森林生态系统的碳贮量和碳平衡通量,分析了它们的区域特征。主要结果如下：1)我国森林生态系统的平均碳密度是258.83t·hm^-2,基本趋势是随纬度的增加而增加;其中植被的平均碳密度是57.07t·hm^-2,随纬度的增加而减小;土壤碳密度约是植被碳密度的3．4倍,其区域特点与植被碳密度呈相反趋势,随纬度升高而增加;凋落物层平均碳密度是8.21t·hm^-2,随水热因子的改善而减小。2)森林生态系统有机碳库包括植被、土壤和凋落物层3个部分,采用林业部调查规划设计院1989～1993年最新统计的我国森林资源清查资料,估算我国主要森林生态系统碳贮量为281.16×10⁸t,其中植被碳库、土壤碳库、凋落物层碳库分别为62.00×10⁸t、210.23×10⁸t、8.92×10⁸t。落叶阔叶林、暖性针叶林、常绿落叶阔叶林、云冷杉(Picea-Abies)林、落叶松(Larix)林占森林总碳贮量的87％,是我国森林主要的碳库。3)我国森林生态系统在与大气的气体交换中表现为碳汇,年通量为4.80×10⁸t·a^-1,基本规律是从热带向寒带,碳汇功能下降,这取决于系统碳收支的各个通量之间的动态平衡;阔叶林的固碳能力大于针叶林。我国森林生态系统可以吸收生物物质、化石燃料燃烧和人口呼吸释放总碳量(9.87×10⁸t·a^-1)的48.7％。     

红壤侵蚀地马尾松人工林恢复过程中土壤非保护性有机碳的变化

选择红壤侵蚀区本底条件相似而恢复年限不同的马尾松林为对象,以侵蚀裸地和次生林为对照,结合时空代换法对侵蚀地植被恢复过程中表层土壤非保护性有机碳(轻组有机碳和颗粒有机碳)含量、分配比例及其向保护性有机碳转化过程进行研究.结果表明:在植被恢复过程中(0~30年)土壤有机碳含量及其储量随恢复年限极显著增加.植被恢复7~11年,土壤非保护性有机碳含量显著增加,其分配比例也明显升高,而恢复至27年和30年后分配比例保持在较稳定水平,说明植被恢复初始过程主要以非保护性有机碳的形式积累,而长期恢复后土壤有机碳呈相对稳定状态;0~10 cm和10~20 cm土壤非保护性有机碳向保护性有机碳的转化速率常数(k)与恢复年限分别呈极显著相关和显著相关,说明植被恢复过程中土壤非保护性有机碳逐渐向保护性有机碳转化.     

我国主要森林生态系统炭贮量和碳平衡

在广泛收集资料的基础上,估算了我国主要森林生态系统的碳贮量和碳平衡通量,分析了它们的区域特征。主要结果如下：１）我国森林生态系统的平均碳密度是２５８．８３ｔ．ｈｍ＾－２,基本趋势是随纬度的增加而增加;其中植被的平均碳密度是５７．０７ｔ．ｈｍ＾－２,随纬度的增加而减少;土壤碳密度约是植被碳密度的３．４倍,其区域特点与植被碳密度呈相反趋势,随纬度升高而增加;凋落物层平均碳密度是８．２１ｔ．ｈｍ＾－２,     

鼎湖山马尾松、荷木混交林生态系统碳素积累和分配特征

选取鼎湖山保护区3个马尾松9Pinus massoniana),荷木（Schima superba)针阔混交林样地,研究其生态系统的碳素积累和分配特征。结果表明,鼎湖山马尾松,荷木混交林乔木尾生物量（thm^-2)为：174.41-270.11。平均227.36,且均以马尾松的生物量居多（占54.9%-84.4%)。林下层植物生物量和地表现存凋落物量（thm^-2)分别为7.41-28.28和7.06-11.56。平均14.41和9.03。三个混交林生态系统总碳贮量（thm^-2)分别为146.35,215.30和205.79。平均为189.15,其中植被层碳贮量贡献率最大,依次占62.9%,61.9%和69.9%。平均65.0%;土壤层贡献率次之,依次占34.3%,35.5%和28.5%。平均32.8%;而地表现存凋落物层的贡献最小,仅占2.8%,2.6%和1.6%。平均为2.3%。此外,本文还对该生态系统植被碳吸存潜力进行了讨论。     

贵阳市区灌木林生态系统生物量及碳储量

采用直接收获法和实测数据,以贵州省贵阳市区天然灌木林内木本和草本植物、凋落物及土壤为研究对象,研究了灌木林生态系统的生物量、碳含量及碳储量。结果表明:灌木林植被层生物量为23.16 t/hm2,其中木本植物层生物量为12.46 t/hm2;草本植物层为3.74 t/hm2;凋落物层为6.96 t/hm2,分别占植被层生物量的53.08%、16.15%、30.05%。木本植物25种的碳含量范围为445.91—603.46 g/kg;草本植物6种的碳含量为408.48—523.04 g/kg;凋落物层碳含量为341.01—392.81 g/kg;土壤层碳含量为5.73—26.68 g/kg。生态系统总碳储量为88.34 t/hm2,其中植被层为8.10 t/hm2;凋落物层为2.56 t/hm2;土壤层为77.68 t/hm2,分别占系统总碳储量的9.17%、2.89%、87.94%。灌木林生态系统碳储量的空间分布格局为:土壤层植被层凋落物层。研究结果,可为喀斯特城市估算森林生态系统碳储量和碳平衡提供科学依据。     

马尾松人工林林分密度对林下植被及土壤性质的影响

采用样方调查及取样分析方法,研究广西大青山南亚热带不同密度马尾松人工林林下植被及土壤特征.结果表明:马尾松人工林自然发育14 a后,林分密度从1050 株·hm^-2增加到1800株·hm^-2,林下灌木层物种多样性指数增高.密度为1800 株·hm^-2时,多样性指数最高.当林分密度继续增大到2250 株·hm^-2,灌木层物种多样性指数却呈降低趋势.林下草本物种多样性指数对林分密度变化的响应不敏感;在林分密度影响下,林下灌木生物量与灌木层物种多样性指数变化规律一致.随着林分密度的增大,林下草本生物量呈降低趋势;不同密度马尾松人工林土壤理化特性差异显著(P<0.05).除全K、速效K和速效P外,土壤表层(0～20 cm)养分含量与林下灌木层物种多样性指数变化趋势一致.不同密度林地速效K和速效P含量变化波动较大.密度为2100 株·hm^-2的林分土壤 全P含量较高.中密度(1800 株·hm^-2)林地的土壤持水量和孔隙度均较高,土壤容重较低.     

广西大青山南亚热带马尾松、杉木混交林生态系统碳素积累和分配特征

选取广西大青山3个13年生马尾松、杉木混交林样区,研究其生态系统的碳素积累和分配特征。结果表明,混交林中两个树种的碳素含量各异。马尾松干、根、枝的碳素含量较高,分别为58·6%、56·3%、51·2%,叶和皮含量较低,变化幅度为46·8%~56·3%。各器官中按碳素含量的高低排列顺序为:干>根>枝>皮>叶;杉木皮、叶、干的碳素含量较高,分别为52·2%、51·8%、50·2%,碳素含量从高到低依次为:皮>叶>干>根>枝。从两个树种各器官碳总含量来看,马尾松要高于杉木。灌木层、草本层及地表凋落物层碳素平均含量分别为44·1%、33·0%及48·3%。土壤3个层次(60cm深)碳素含量为1·45%~1·84%,各层次碳素含量分布不均,表层(0~20cm)土壤碳素含量较高。针叶混交林乔木层生物量(t·hm-2)为85·35~101·35,平均为93·83,且均以马尾松生物量居多(占75·7%~82·6%)。混交林生态系统碳库的空间分布序列为土壤层>植被层>凋落物层。植被层的碳贮量平均为51·91t·hm-2,占整个生态系统碳总贮量的29·03%;乔木层碳贮量占整个生态系统的23·90%,占植被层碳贮量的97·7%。乔木层碳贮量中,马尾松占的比例较大,为65·39%。碳贮量在两个树种各器官中的分配,基本与各自的生物量成正比例关系,树干的碳贮量均最高,马尾松、杉木的树干碳贮量分别占各自碳贮量的53·23%、55·57%,树干的碳总贮量占乔木层碳总贮量的54%。其次,两个树种根也占较大比例,树根碳总贮量占乔木层碳总贮量的19·22%。马尾松、杉木枝、皮在各自碳的贮量中分配不同,马尾松枝占的比例要大于皮,而杉木则相反;凋落物层碳贮量平均为3·25t·hm-2,仅占1·82%;林地土壤层(0~60cm)碳贮量是相当可观的,平均为123·43t·hm-2,占69·02%。马尾松、杉木混交林年净生产力为11·46t·hm-2·a-1,有机碳年净固定量为5·96t·hm-2·a-1,折合成CO2的量为21·88t·hm-2·a-1。     

飞播马尾松林碳密度分配特征及其影响因素

研究江西省赣州市飞播马尾松林碳密度的分配特征,选取有关立地、林分、林下植被及凋落物等方面的15个因子,建立林分碳密度与影响因子的关系模型,筛选出主要影响因子.结果表明: 林分平均碳密度为98.29 t·hm^-2,表现为土壤层(49.58 t·hm^-2)＞乔木层(45.25 t·hm^-2)＞林下植被层(2.23 t·hm^-2)＞凋落物层(1.23 t·hm^-2);乔木层、凋落物层、土壤层碳密度之间呈显著正相关,其他各层次碳密度之间的相关性均不显著.株数密度、平均胸径、土层厚度、坡位、林龄、郁闭度是影响飞播马尾松林林分碳密度的主要因子,各因子的偏相关系数为0.331～0.434,t 检验结果为显著;运用多元数量化模型I复相关系数为0.796,F 检验结果为显著(F=9.28).对于林分碳密度,株数密度以1500～2100株·hm^-2最好,而郁闭度以0.4～0.7最好,株数密度及郁闭度过高或过低对林分固碳能力均会产生不利影响;林龄及平均胸径越大、土层越厚,其林分碳密度越高,下坡位的林分碳密度高于其他坡位.     

林分密度对马尾松林林下物种多样性和土壤理化性质的影响

研究四川新津文峰山1057、1136、1231、1383和1515株·hm^-25种林分密度的25年生马尾松人工公益林林下植物物种多样性、土壤理化性质及其之间的相关性.结果表明:共发现维管植物110种,隶属57科98属;随着林分密度的增大,林下物种呈现出阳生性→中生性→阴生性的演替格局,且不同密度对马尾松公益林土壤的全钾和有机质有显著影响,随着林分密度的增大,林下植物有机质和全钾含量均呈先增大后减小的趋势;林下植物多样性指数和土壤因子含量随林分密度增大的变化趋势大致相同,且均在密度为1136株·hm^-2时取得最大值.全磷、速效钾、全钾和全氮的含量与林下植物多样性指数的相关性最密切.当密度在1136株·hm^-2时更利于提高文峰山马尾松公益林林下物种多样性的稳定性和土壤肥力.     

不同干扰模式对受害马尾松人工纯林林分结构的影响

在浙江安吉选择松材线虫病危害的马尾松人工纯林,分别进行暂不采伐直至10年后统一伐除受害木的集中干扰、采伐受害松木的适度干扰、采伐受害松木与周边松木及生长势弱松木的强度干扰,探讨不同干扰模式使受害马尾松林恢复健康的可能性.16年后的试验结果表明: 3种模式下受害林分马尾松的重要值为集中干扰>适度干扰>强度干扰,阔叶树的重要值则正好相反;与集中干扰相比,适度和强度干扰后的马尾松、阔叶树的平均胸径分别提高1.2、1.7倍和1.3、1.9倍,平均树高分别提高了1.5、2.0倍和1.2、1.8倍,林分每公顷蓄积量分别是集中干扰样地的5.2和3.8倍;适度和强度干扰的各径阶株数均远高于集中干扰样地,胸径结构近似于反J型曲线,也形成了复层林,物种丰富度和多样性指数均显著高于集中干扰样地,林木个体差异及林分复杂性指数均表现为适度干扰>强度干扰>集中干扰.适度和强度干扰下单层马尾松同龄纯林均演替为复层马尾松-阔叶树混交异龄林.3种模式均是正向阔叶化演替,演替速度为强度干扰>适度干扰>集中干扰.表明适度干扰更有利于病害马尾松林分恢复,间伐马尾松纯林能加快阔叶混交化进程以抵御松材线虫病的入侵.     

林分密度对马尾松林下植物与土壤种子库多样性的影响

林分密度是影响林下植物多样性的重要因子.本研究以马尾松人工林为对象,设置低密度(1575株·hm-2,D1)、中密度(2474株·hm-2,D2)和高密度(3550株·hm-2,D3)3个林分密度,分析林下植物和土壤种子库多样性及二者的关系,为马尾松人工林实现多目标可持续发展提供科学依据.结果表明:3种林分密度林下草本...     

马尾松人工林伐桩储量与分解特征

伐桩在人工林生态系统地力维持、碳吸存、生物多样性保育、水土保持等方面具有十分重要的意义, 但对其储量及其分解特征的研究并不多见。因此, 该文作者基于马尾松(Pinus massoniana)人工林采伐档案, 2013年7月以1999-2013年间采伐残留的伐桩为研究对象, 调查了1-15年伐桩系统的木桩(SW)、树皮(B)、根桩(SR), 以及不同径级根系(R1: 0 mm <径级≤10 mm; R2: 10 mm <径级≤25 mm; R3: 25 mm <径级≤100 mm; R4: 径级> 100 mm)的储量与分解特征。研究结果表明: 马尾松人工林整个伐桩系统储量介于5-58 t·hm^-2之间, 根桩储量最大, 木桩储量次之, 树皮储量最小, 根桩、木桩和树皮的储量均随着分解时间而降低。伐桩密度随分解时间而降低, 但木桩、根桩和粗根径级均显著影响密度的变化。木桩、树皮和根桩的分解常数分别为0.061、0.027、0.036, R1、R2、R3、R4根系的分解常数分别为0.079、0.042、0.047、0.119。由此可见, 马尾松人工林伐桩系统具有较高的储量, 但分解较慢, 且不同组分的降解速率具有显著差异。     

亚热带地区马尾松树干呼吸碳同位素组成的时间变化特征及其控制因子

作为森林生态系统碳循环的重要组成部分,树干呼吸的时空变异性直接决定着全球碳库对气候变化的响应和反馈。然而,目前关于树干呼吸的时间变化特征,尤其是树干呼吸碳同位素组成(δ¹³C)变化的控制机理还存在很大的不确定性。为探明树干呼吸及其碳同位素的时间变化特征,采用气室法并利用基于光腔衰荡光谱(CRDS)技术组装的Picarro观测系统,于2018年8月—2019年10月对6棵马尾松进行树干呼吸及其同位素的监测,同时测定树干液流速率和树干温度。结果表明:(1)树干呼吸速率及其δ¹³C值均不存在明显的日变化模式,且与树干液流、树干温度相关性不显著;(2)树干呼吸速率季节变化趋势明显,变化范围为0.08～1.61μmol·m^-2·s^-1,且树干温度解释了树干呼吸速率季节变化的82%;(3)树干呼吸δ¹³C呈现先升高后下降的季节变化模式,非生长季的平均δ¹³C为-23.25‰±0.91‰,显著高于生长季的-27.93‰±0.25‰。研究表明,树干呼吸及其碳同位素组成在不...     

Effects of fire disturbance on the soil physical and chemical properties and vegetation of Pinus massoniana forest in south subtropical area

A variety of studies on the impact of fire disturbance on ecosystems has shown that the physical and chemical properties of soil after fire disturbance change notably. Meanwhile, little is known about the effects of different fire intensities on the soil properties and vegetation after fire disturbance, especially in the south subtropical area. In this paper, we analyzed the soil physical and chemical properties, vegetation species and species diversity of fire center, fire edge (which was burned a year ago) and non-burned Pinus massoniana plantation in Gaoyao, Guangdong province, China. The results showed that the soil conductivity, water content, total nitrogen, total potassium, and available potassium content of fire center were significantly higher than those of the non-burned land, and pH was higher than that of fire edge, whereas the available nitrogen, total phosphorus and organic matter content were much lower, which were generally existed in 0–10 cm soil layer and 10–30 cm soil layer. Changes of the soil properties of fire edge were similar with those of fire center, but less significant, and seemed to be more complex. Effects of burning on the vegetation of fire disturbance plots were found to be notable, species number and average height of plants of fire disturbance plots were lower than those of the non-burned plots, a difference of species diversity and uniformity were also shown, and finally, the composition of plant community also changed, e.g., pioneer species such as D. dichotoma, etc., dominated, and drought-resistant plants, heat-resistant plants and positive plants increased after burning.     

贵州马尾松内生真菌多样性

为探究贵州马尾松Pinus massoniana内生真菌的群落组成及多样性.本研究在不同季节,采用组织分离法对30年生健康马尾松的根、茎、叶进行内生真菌的分离,结合形态学和ITS序列进行菌株鉴定,并分析其多样性.结果表明:从1328块马尾松组织块中分离得到1099株内生真菌,其总定殖率为93.98％,总分离率为82.7...