不同火烈度下山西太岳山油松林灌木层物种多样性和叶功能性状

【目的】林火是森林生态系统重要的干扰因子,灌木作为森林群落重要的组成部分,研究火后灌木物种多样性以及叶功能性状的变化,可为火后林下灌木层植被的恢复提供科学依据。【方法】以山西太岳山油松林灌木优势种为研究对象,对不同火烈度(对照、轻、中、重度火烧)样地进行物种多样性调查及样品采集。计算4种多样性指数(Shannon指数、Simpson指数、Pielou指数、Margalef指数),测定优势灌木叶片的8个叶功能性状指标(叶磷含量、氮磷比、叶钾含量、叶氮含量、叶有机碳含量、叶干物质含量、叶厚度、比叶面积)。运用方差分析、多元回归分析研究物种多样性与叶功能性状在不同火烈度之间的差异显著性、变化及变异情况,采用相关性分析探究物种多样性间、叶功能性状间及其两者间的关系。【结果】(1)Pielou指数在重度火烧时具有最大值0.90,其大小按顺序为重度>中度>对照>轻度,而Shannon指数、Simpson指数、Margalef指数均在中度火烧时出现最大值1.65、0.74、1.43,且均有中度>重度>对照>轻度的规律。不同火烈度间的物种多样性指数具有不同的差异显著性(P <0.05)。(2)叶有机碳含量(5.00%)变异系数最小,比叶面积(20.30%)变异系数最大。(3)除叶钾含量之外,其余叶功能性状在不同火烈度间均差异显著。随着火烈度的增加,叶干物质含量、叶磷含量、叶厚度逐渐增大,而叶有机碳含量先减小后增大。(4)叶功能性状之间、物种多样性指数之间、叶功能性状与物种多样性指数间均具有较强的相关性。【结论】火烈度对灌木层物种多样性、叶功能性状均具有显著影响,叶功能性状与物种多样性间存在较强的耦合关系。

四川西昌云南松林地表可燃物载量及影响因素研究

【目的】研究西昌市云南松林地表可燃物载量及影响因素,为科学管理可燃物,降低森林火险等级提供依据。【方法】以四川省西昌市云南松林为研究对象,依据林分因子(树高、胸径、郁闭度、平均活枝高)和地形因子(海拔、坡度、坡向、坡位)设置16块20 m×30 m标准地,调查样地内不同类型地表可燃物(草本、灌木、地表枯叶、1时滞枯枝、10时滞枯枝、100时滞枯枝),结合室内实验结果计算可燃物载量,运用冗余分析明确可燃物载量与林分因子和地形因子的响应关系,运用多元线性回归分析进一步确定各类地表可燃物载量的主要影响因素。【结果】(1)云南松林地表总可燃物载量范围为7.82~33.53 t/hm^(2),平均为22.25 t/hm^(2),易燃可燃物载量平均为10.68 t/hm^(2),占地表总可燃物载量的48.00%。(2)冗余分析结果表明:云南松林地表总可燃物载量与郁闭度呈正相关(P<0.01),与海拔呈负相关(P<0.05),阴坡云南松地表总可燃物和易燃可燃物载量高于阳坡(P<0.01)。(3)多元线性回归分析表明:云南松林地表总可燃物和易燃可燃物载量的主要影响因素均为坡向。【结论】云南松林可燃物载量受到以坡向和海拔为主的地形因子和以郁闭度为主的林分因子的共同作用影响。西昌市云南松飞播林区地表总可燃物载量高,易燃可燃物占比大,存在较大的火灾隐患。

不同火烈度对四川泸山林场云南松林土壤有机碳组分的影响

林火通过改变土壤理化性质显著影响土壤固碳能力及土壤有机碳各组分含量。阐明不同火烈度对云南松林土壤有机碳的影响,对于云南松林火后生态系统恢复及土壤碳库管理具有重要意义。以火烧2年后四川泸山林场云南松林0—5、5—10、10—15、15—20cm层土壤为研究对象,根据不同火烈度(未过火、低烈度、中烈度、高烈度)设置3块20m×30m样地,共12块样地,野外采集土壤样品,室内测定土壤全氮、容重等理化性质和土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、土壤活性有机碳(易氧化有机碳,Readily oxidizable carbon,ROC;颗粒有机碳,Particulate organic carbon,POC;微生物生物量碳,Microbial biomass carbon,MBC;水溶性有机碳,Water-soluble organic carbon,WSOC),采用方差分析研究不同火烈度下土壤有机碳各组分含量的差异性和变化趋势,并采用相关性分析和冗余分析从土壤理化性质角度探究林火对土壤有机碳的影响机制。研究结果表明:(1)不同火烈度显著影响土壤理化性质,其中土壤全氮、有效磷、阳离子交换量、毛管孔隙度、总孔隙度随火烈度增大而增加,而土壤pH、速效钾、碱解氮、容重随火烈度增大而减少。(2)SOC随火烈度增大而减少,其中5—10cm土层降幅最大为44.79%;4种土壤活性有机碳随火烈度增大而减小,其中0—5cm土层下降幅度最明显,各组分降幅大小依次为ROC(36.31%—61.31%)>POC(30.05%—53.61%)>MBC(20.60%—48.19%)>WSOC(13.47%—29.29%),不同组分对林火的不同响应显著影响了土壤ROC、POC、WSOC的占比。(3)土壤有机碳及其活性组分与阳离子交换量、毛管孔隙度、总孔隙度、有效磷、碱解氮呈显著正相关(P<0.05),与容重呈极显著负相关(P<0.01)。火烧后土壤有机碳的变化主要与阳离子交换量、容重、全氮、含水率有关,且阳离子交换量影响最大(解释率为61.7%)。

火烧强度对山西太岳山油松林地表可燃物的影响

【目的】分析不同火烧强度下油松林地表可燃物负荷量特征及其与火后环境因子间的关系,并研究林下草本和灌木层的物种多样性特征,为有效管理油松林地表可燃物及探索火烧迹地林下植被早期更新提供依据。【方法】以山西太岳山天然油松林火烧迹地为研究对象,根据不同火烧强度(轻度火烧、中度火烧和重度火烧)分别设置3块20 m×20 m的样地,以未过火样地为对照,统计各样地中未烧死木株数百分比、树木平均熏黑高度、平均胸径、林分密度等林分因子及坡向、坡度、海拔等地形因子;每块样地中再设置2 m×2 m和1 m×1 m的样方各5个,调查样方内未分解落叶、半分解枯叶、1 h时滞枯枝、10 h时滞枯枝等死可燃物负荷量和灌木、草本等活可燃物负荷量,并测量灌木和草本层的物种数、株数、盖度、密度和频度,计算物种多样性指数。利用多重比较(LSD)法分析不同强度火烧迹地地表可燃物负荷量和林下草本与灌木层的物种多样性,通过冗余分析(redundancy analysis,RDA)探讨各林分因子和地形因子对地表可燃物负荷量的影响。【结果】①不同火烧强度对油松林地表可燃物总负荷量影响显著(P<0.05),未分解落叶(P<0.05)、半分解落叶(P<0.05)、1 h时滞枯枝(P<0.05)、10 h时滞枯枝(P>0.05)等死可燃物负荷量随着火烧强度的增加呈下降趋势,草本(P<0.05)、灌木(P<0.05)等活可燃物负荷量则呈先下降后上升趋势。②RDA分析表明,半分解落叶可燃物负荷量与未烧死木株数百分比呈正相关,与平均熏黑高度呈负相关;1 h时滞枯枝、草本可燃物负荷量与平均胸径呈显著负相关;未分解落叶可燃物负荷量与坡度呈正相关,灌木可燃物负荷量与海拔呈正相关。③不同火烧强度对油松林草本层Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数均有显著影响(P<0.05),但对丰富度指数影响不显著(P>0.05),上述指数均以轻度火烧迹地最高;不同火烧强度对灌木层Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数、丰富度指数均有显著影响(P<0.05),且均以中度火烧迹地最高。【结论】中、重度火烧可以有效降低油松林地表可燃物负荷量;不同火烧强度干扰下,林分、地形因子共同对地表可燃物负荷量产生影响;轻度火烧可以促进草本层的物种多样性,中度火烧可以促进灌木层的物种多样性。因此,对地表可燃物进行合理管理,可以降低森林火灾风险,并可促进火烧迹地林下植被的初期恢复。

林火对云南松林地表可燃物负荷量及区域碳排放量的影响

云南松是我国西南林区典型易燃针叶树,研究林火对云南松林地表可燃物负荷量及火烧后碳排放量的影响,对可燃物管理及区域碳平衡维持提供科学依据。本研究以四川省西昌市2020年3月30日云南松林火烧迹地为对象,设置不同火烧强度(轻度、中度、重度)和对照(未火烧)样地,分析不同火烧强度下地表可燃物负荷量的变化以及地表可燃物负荷量与环境因子之间的相关关系,通过乔木层、凋落物层及地表有机质层可燃物负荷量损失程度计算可燃物燃烧效率,进而计算不同组分可燃物的碳排放量。结果表明:(1)不同火烧强度下云南松林各类型地表可燃物负荷量均存在显著差异(P<0.05),地表可燃物总负荷量具体表现为:重度火烧(50.94 t·hm^(-2))>对照样地(41.08 t·hm^(-2))>中度火烧(37.40 t·hm^(-2))>轻度火烧(28.83 t·hm^(-2));(2)冗余分析结果表明,林分因子中,烧死木百分比、熏黑高度与树高的比值对灌木和草本可燃物负荷量的解释量较大;地形因子中,坡向对地表可燃物负荷量的解释量大于坡度和海拔;(3)云南松林乔木层、凋落物层、地表有机质层可燃物碳排放量在不同火烧强度样地间均存在显著差异(P<0.05),碳排放量分别为23451.30、8322.86、5244.74 t,此次森林火灾碳排放量为37018.90 t。

不同火烈度火烧迹地内油松叶功能性状的变化

叶功能性状对林火的响应是林火生态领域的研究热点之一,研究火后油松叶功能性状变化能够揭示油松为适应火环境形成的生长策略,为促进油松火后恢复提供参考。以山西省沁源县火烧迹地内油松为研究对象,选择当年生叶片分析叶功能性状在不同火烈度(未过火、轻度火烧、中度火烧)火烧迹地间的变化规律,并研究不同火烧迹地内叶经济谱的变化特征。结果表明:除氮磷比外,叶功能性状在不同火烈度的火烧迹地间存在显著差异,其中,叶面积的差异最为明显,是最敏感的性状。随火烧迹地内火烈度的增加,叶面积、叶厚度、叶干物质含量、叶氮含量和叶磷含量升高,比叶面积、叶有机碳含量降低。部分叶功能性状间存在显著的相关关系,但其相关性在不同火烈度的火烧迹地间存在差异。叶经济谱沿着“未过火-轻度火烧-中度火烧”的火烧迹地环境总体向“快速投资-收益型”的资源权衡策略移动,低烈度火烧迹地内油松的生长恢复会加快。