不同林龄亚热带次生林细根生物量和形态分布差异

【目的】研究不同林龄亚热带次生林主要树种细根的生物量、形态特性及其与土壤养分的相关关系,探讨不同林分细根生长特性差异及树种间的竞争作用,为亚热带森林的经营提供理论依据。【方法】在浙江省黄岩山选取经过皆伐后人工播种造林恢复的23年生林分及未经过人为干扰的60年生林分,每个林分中设置10个10 m×10 m的样方,每个样方中随机选取3个采样点,使用根钻法对0~20 cm土层中林分主要树种(青冈、木荷、石栎、其他木本植物)的根系样品及土壤样品进行采集,测定3个不同直径等级(D1.>0~≤0.5 mm,D2.>0.5~≤1 mm,D3.>1~≤2 mm)细根的生物量及其形态特征(比根长、根长密度),以及土壤铵态氮、硝态氮、全磷及有机质含量,并分析细根生物量及其形态特征与土壤养分的相关性。【结果】(1)细根总生物量随林龄的增加而增大,60年生林分细根总生物量显著(P<0.05)高于23年生林分,是23年生林分的1.3倍,这种显著性差异主要由杂根(其他木本植物根系)生物量引起,而青冈、木荷、石栎的细根总生物量在2个林龄林分间无显著差异。(2)各径级细根生物量因树种和林分的不同而存在差异,60年生林分青冈D1和D2径级细根生物量分别比23年生林分高82.1%和51.1%,差异显著(P<0.05);木荷各径级细根生物量在2个林分间无显著差异;60年生林分石栎D1径级细根生物量是23年生林分的55.5%,差异显著(P<0.05);杂根各径级生物量均表现为60年生林分显著(P<0.05)高于23年生林分,分别是23年生林分的1.5倍(D1)、1.9倍(D2)和1.9倍(D3)。(3)木荷、石栎各径级细根的比根长和根长密度在2个林龄林分间均无显著差异(P>0.05),但青冈和杂根的细根形态在不同林龄林分间差异显著(P<0.05),其中60年生林分D3径级比根长分别是23年生林分的1.4和1.3倍,60年生林分青冈D1、D2、D3径级根长密度分别较23年生林分增加了58.36%,41.96%和49.57%,杂根根长密度分别较23年生林分增加了44.76%,120.21%和111.31%。(4)细根总生物量与土壤养分呈显著相关关系,但在树种间和林分间有所差异,在23年生林分中,细根总生物量与土壤铵态氮、硝态氮和有机质含量呈显著或极显著正相关关系;在60年生林分中,细根总生物量与土壤铵态氮、硝态氮、全磷和土壤有机质含量呈显著或极显著正相关关系。【结论】未经过人为干扰的60年生林分细根总生物量显著高于皆伐后人工播种造林恢复的23年生林分,但更容易出现养分短缺的现象;随林龄的增加,青冈可能具有更好的适应能力和竞争能力。

亚热带次生混交林中不同类群植物叶片可提取态碳水化合物的分配格局

可提取态碳水化合物(EC)是植物光合作用的主要产物,能较好地反映植物的适应性和竞争力,目前对不同类群植物间的异同及其在适应与竞争机制方面的解释尚不明确。研究在亚热带地区马尾松林演替至常绿阔叶林中间阶段的次生混交林中选取17种常绿植物和13种落叶植物,于生长旺季和叶凋落期分别收集鲜叶和凋落叶,采用连续浸提7步分级法测定7类EC的含量,比较分析不同类型植物叶片EC的变化规律。结果表明,(1)常绿植物鲜叶游离态糖类的含量及百分比分别为52 mg/g和54%,均高于落叶植物的48.11 mg/g和49%,而水溶性半纤维素类相反(P<0.05);其它几种EC差异均不显著。(2)常绿植物凋落叶的游离态糖类、弱结合态糖类、强结合态糖类和水溶性半纤维素类占有机碳比例分别为10.82%、2.87%、2.70%和3.44%,均低于落叶植物的13.14%、3.95%、3.81%和4.51%;乔木凋落叶游离态糖类和弱结合态糖类占有机碳比例则为10.73%和2.78%,低于灌木的11.90%和3.40%及草藤本的11.98%和3.40%。(3)常绿植物鲜叶的游离态糖类和弱结合态糖类含量显著高于其凋落叶;而落叶植物鲜叶的游离态糖类和总EC含量则明显低于其凋落叶。推断与落叶植物竞争时,常绿植物可能通过提高鲜叶的游离态糖类含量,增强叶片碳源利用取得优势。

湘南典型次生林粗木质残体生物量、碳储量和养分特征

对九龙江森林公园次生常绿阔叶林粗木质残体(CWD)进行量化研究,了解亚热带典型次生林CWD的本底数据。以九龙江森林公园典型天然次生林中的6个20m×20m的标准样地为对象,调查并分析样地内不同分解等级CWD的生物量、碳储量和养分特征变化。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在2.8—30.4t/hm^(2)之间,碳储量在6.10—6.75t/hm^(2)之间,大量营养元素(N、P、K、 Ca、 Mg)含量相对稳定,化学计量变化不显著,微量营养元素中Pb与Cd元素含量随着分解等级的增加而增加。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在亚热带常绿阔叶林中处于中等水平,CWD主要以分解中后期的倒木为主,反映出该次生林处于中幼龄林阶段,具有较高的碳储量,养分含量相对稳定,并表现出Pb与Cd在CWD中积累的现象,在中度分解和重度分解的CWD中Pb含量分别增加了62.65%和69.88%,Cd含量则分别增加了33.33%和100%,其内在机理有待进一步深入研究。研究结果有助于进一步了解CWD如何参与森林生态系统养分循环、重金属积累等生态过程,比较不同林分干扰历史下CWD储量、分布及养分特征的异质性,补充CWD参与碳循环和碳平衡过程的本底数据,为亚热带典型次生林的保护与可持续经营提供了科学依据。

浙江定海次生林内物种丰富度与生物量和生产力关系的环境依赖性

迄今生物多样性与生态系统功能关系的研究主要在物种组成随机配置的人工生态系统中进行,在自然生态系统中研究较少,且未考虑环境因子如何影响生态系统功能及其与生物多样性的关系。本研究选取亚热带广泛分布的次生林为研究对象,利用模型拟合的方法,探讨亚热带次生林中物种丰富度与生物量和生产力之间的关系,以及环境因子(海拔、坡度、坡向、土层厚度)和次生林恢复时间(林龄)对生物量、生产力、物种丰富度与生物量和生产力间关系的影响。结果表明,当不考虑环境因子时,物种丰富度与生物量之间存在显著的线性正相关关系,而与生产力之间存在显著的二次关系(先增加后减少的驼峰型)。当考虑环境因子时,个体密度和土层厚度对生物量具有显著影响,而环境因子对生产力并无显著效应。在坡度较陡、坡向朝南及土层较厚的环境条件下,物种丰富度与生物量具有显著的线性正相关关系;而在坡度较缓、坡向朝北及土层较薄的环境条件下,物种丰富度不影响生物量。在较高海拔环境条件下,生产力随物种丰富度先增加后减少(驼峰形状),而在其他环境条件下,生产力均不响应物种丰富度。以上结果说明自然森林生态系统中物种丰富度与生物量和生产力的关系存在差异,且其相互间的关系依赖于环境因子。

南岭小坑藜蒴栲群落地上部分生物量分配规律

采用皆伐法对南岭小坑750 m2天然藜蒴栲群落的生物量进行实测。该群落有43个树种,其中藜蒴栲为优势种,测定胸径2.0 cm以上267株树木的树干、枝、叶烘干重数据以及胸径(D)、树高(H)数据;揭示了该森林群落地上部分总生物量(AGB)在森林各层次、各树种及乔木层各器官中的分配规律,并建立了该群落的生物量回归模型。结果表明,南岭小坑流域藜蒴栲群落地上部分总生物量131.149 t/hm2,乔木层129.895 t/hm2,下木层1.563 t/hm2,层间植物0.267 t/hm2,凋落物层2.424 t/hm2。树干、树枝、树叶生物量分别是乔木层地上部分总生物量的85.0%、10.6%和4.4%。优势树种藜蒴栲和小红栲生物量占乔木层地上部分总生物量的46.3%和9.8%,这说明在早期演替的藜蒴栲群落中生物量主要集中于少数优势种。乔木层各径阶(DBH<5,5—10,10—15,15—20,20—25,≥25 cm)生物量占乔木层地上部分总生物量的百分比分别是1.0%,13.1%,52.2%,26.4%,4.6%和2.7%。天然次生藜蒴栲群落以D为自变量的总生物量模型是Wtagb=0.116D2.384,R2=0.934,该模型估算值比皆伐实测值低5.0%;以D2H为自变量的总生物量模型是Wtagb=184.274(D2H)0.881,R2=0.952,模型估算值比皆伐实测值低6.9%;这说明针对天然藜蒴栲群落,以D为自变量的总生物量模型更为实用。

南岭小坑木荷群落地上生物量

森林生物量是评价森林生态系统生产力、研究森林生态系统结构与功能的重要指标,也是深入了解森林生态系统变化规律的重要途径和评估森林碳收支的重要参数（吴仲民等,1998）。亚热带常绿阔叶林是我国面积最大的森林类型。