温带阔叶林中氮的保留机制 :“春坝”假设及研究实例(英文)

在过去的半个世纪中 ,森林生态系统物质能量流动模型的发展使得生态学者对矿物元素的来源、去处、转换速率及其干扰破坏的影响有了进一步的认识。其中“春坝”假设提出 :在早春来临之际 ,林冠树木仍处于冬眠之时 ,林下地被植物先于林冠树木发芽开花 ,吸收土壤养分于植物体内 ,使得养分免于因雨水或雪水而造成的淋失而得以保留于森林生态系统中。本文对“春坝”假设的研究作一小结。现有的研究结果显示 ,早春地被植物对土壤氮的吸收量因不同生态系统而异 ;而土壤微生物对氮的吸收量远高于过去人们所认识的水平。早春地被物与土壤微生物都能在季节的变化中吸收土壤养分、共同起着“春坝”作用。两者所起作用大小因气候及生态系统的不同而有所改变。

温度和湿度对暖温带落叶阔叶林土壤氮矿化的影响

更好地了解温度和湿度对土壤氮矿化过程的影响 ,从而估计森林生态系统土壤有机氮的矿化速率。在实验室条件下 ,控制土壤的温度与含水量。将不同含水量 (0 .12、0 .2 0、0 .2 8、0 .35、0 .40 kg· kg- 1 )的土柱置于 5℃、15℃、 2 5℃和 35℃条件下培养 30 d。分析培养前后的 NH+ 4 - N和 NO- 3 - N含量 ,确定土壤的净矿化速率和净硝化速率。结果表明 :在 5～ 2 5℃的温度范围内 ,氮的矿化速率和硝化速率与温度和湿度呈正相关。当温度超过 2 5℃ ,含水量超过 0 .2 0 kg· kg- 1 时 ,净矿化速率和净硝化速率随着温度和含水量的升高反而降低。温度和湿度对土壤的矿化和硝化过程存在比较明显的交互作用。我们建立了二维的方程 (T,θ)来描述温度和湿度对土壤氮矿化速率的影响。暖温带土壤氮矿化的最佳条件是温度 2 2 .4℃、含水量 0 .40 kg· kg- 1 。另外试验过程中 。

东灵山暖温带落叶阔叶林生物量和能量密度研究

研究了辽东栎 (Quercusliaotungensis)林生物量、能量分配和能量密度过程 ,结果表明 ,辽东栎林的生物量在60～ 2 0 0t·hm- 2 之间 ,乔木层的生物量在 50～ 1 60t·hm- 2 之间 ,在林分中所占比例为 80 %～ 98% ,辽东栎生物量在林分中所占比例从 40 %到 1 0 0 % ,净初级生产力从 5t·hm- 2 ·a- 1 到 2 4t·hm- 2 ·a- 1 。辽东栎群落能量现存密度为 830 0 0kcal·m- 2 ,其中乔木层占 96 .65 %、灌木层占 3 .1 2 %、草本层占 0 .2 3 %。乔木层中各器官能量密度排列顺序是树干 >树根 >树枝 >树叶 ,比例是 4 :3 :2 :1 ,灌木层中 ,各器官能量密度顺序是干 >枝 >根 >叶。最后给出了该类森林生态系统变化的生物量和能量概念模式 ,为下一步建立抽象的数学模型 ,建立可操作能实用的计算机模拟模型打下了基础。

温带落叶阔叶林地表鞘翅目成虫小尺度空间格局动态分析

土壤动物空间格局是格局—过程以及生物多样性维持机制研究的重要基础,目前小尺度空间土壤动物空间格局动态特征仍不清楚。基于地统计空间分析方法,以鞘翅目成虫为研究对象,研究帽儿山温带落叶阔叶林小尺度空间(5m)地表鞘翅目成虫群落及类群的空间格局动态特征。结果表明:4次调查共捕获鞘翅目成虫11科、29类、1021只个体,调查月份鞘翅目成虫群落具有较强的时空变异性;Moran'sⅠ系数表明鞘翅目成虫群落和类群具有复杂的正的空间自相关性,其空间异质性可用球状、指数、高斯和线性模型进行拟合。这种空间异质性具有一定的时间变化特征,且这种空间分异是由随机性因素单一调控或结构性因素和随机性因素共同调控的结果;类群之间在多种尺度上表现为复杂的以负相关居多的空间关联性,这种空间关联性的形成主要是结构性因素或随机性因素单一调控的结果。本实验表明地表鞘翅目成虫群落在小尺度空间具有明显的空间异质性特征,这种空间异质性时间变异性较明显。

增强UV-B辐射对暖温带落叶阔叶林土庄绣线菊水分利用效率、气孔导度、叶氮素含量及形态特性的影响

在北京东灵山暖温带森林生态系统中，选择常见灌丛土庄绣线菊（Spiraea pubescens），建立UV-B控制实验。连续3个生长季每天增补9．4kJ·m^-2的辐射剂量，模拟臭氧衰减17％时近地表面uv_B辐射的增强。该实验的目的是在野外环境下观测，长时间人工增强UV-B辐射对土庄绣线菊叶片的气孔导度、碳同位素比率（δ^13C）、叶含水量、叶面积、特别是水分利用效率（WUE）和叶片全氮含量等指标的影响。实验结果表明，增强UV-B辐射显著减少了土庄绣线菊的叶面积（50．1％），提高了叶片全氮含量（102％）。同时，UV-B辐射还在一定程度上（尽管统计显示不显著）降低了气孔导度（16．1％）、胞间CO2浓度与大气CO2浓度之比（Ci／Ca）（4．0％）、提高了碳同位素比率（δ^13C）（20．5‰）、叶含水量（3．1％）及比叶重（乩形）（5．2％），从而导致WUE的增加（4．1％）和植物的抗旱能力增强。值得注意的是，深层土壤（30—40cm）含水量变化会影响气孔导度、δ^13C和WUE对紫外辐射的响应程度：在土壤干旱的季节（6月和9月），气孔导度、δ^13C、WUE这些指标处理和对照的差异很小，但是当土壤水分充足时（7月和8月），处理和对照的差异就较为显著。另外，随着实验处理时间的延长，UV—B的效应变得不显著。相关分析表明，UV—B辐射降低了土壤含水量（30—40cm）与土庄绣线菊叶含水量、δ^13C、Ci／Ca和气孔导度的相关系数，增强了WUE与土壤含水量的相关性，这也许是由于UV-B辐射增强了WUE对土壤水分变化的敏感性。该研究的结果表明UV—B辐射对土庄绣线菊的形态和生长有显著的影响，但对主要水分生理指标影响不显著。

温带落叶阔叶林小尺度空间地表鞘翅目成虫群落多样性

为了研究小尺度空间地表鞘翅目成虫群落多样性的动态特征,在黑龙江省帽儿山森林生态站的温带落叶阔叶林内,设置三个5 m×5 m的固定监测样地,于2014~2015年进行4次野外调查.共捕获鞘翅目成虫11科1021只,步甲科和隐翅虫科为优势科,步甲科的Pterostichus maoershanensis和Carabus billergi为优势种.变异系数和稀释性曲线表明所有调查时间鞘翅目成虫群落具有较强的空间变异性,单因素方差分析表明不同科鞘翅目成虫的个体数量在不同调查时间有显著差异（P〈0.05）.相同调查时间不同样地间鞘翅目成虫的个体数量差异显著（P〈0.05）.Jaccard相似性指数和聚类分析的结果均表明各样地不同调查时间群落状况差异显著,多样性指数在不同调查时间差异显著且与均匀度指数并不一致.本研究表明温带落叶阔叶林小尺度空间地表鞘翅目成虫具有较强的时空变异性.

暖温带落叶阔叶林动态变化的模拟研究(英文)

用森林动态林窗模型 FORET1模拟了暖温带落叶阔叶林的长期变化特征。模型参数取自暖温带地区长期森林研究和经营的历史数据 ,对过去数据中缺少的参数进行了实地测定 ,并用观测的数据对模型作了检验。结果表明模型能较好地模拟暖温带落叶阔叶林的长期动态变化特征。通过模拟可以看出 ,森林的净初级生产力没有明显变化规律且极度不稳定 ,峰值出现在30 a左右 ,相似于世界上其它地区森林动态格局变化 ,生物量格局呈循环状态变化 ,循环周期大致在 110 a左右。

蒙古栎林在温带落叶阔叶林群落分级中的地位

为清楚阐明蒙古栎林的群落分级及其在温带落叶阔叶林群落分级中的地位,我们收集了东北亚201个蒙古栎林和日本的153个栎林的资料,将其综合于一个简表中.并应用Braun-Blanquet方法对这些森林植被进行了比较。结果表明:在温带落叶阔叶林的群落分级系统中,蒙古栎林与水青冈纲占据着同等重要的地位,它们共同构成温带落叶阔叶林纲群(Class-group)。不同生境下的蒙古栎的20个群集或群落被归纳成为2个目、3个群团和3个亚群团。

东灵山3种落叶阔叶林的碳氮元素含量及比率

研究暖温带东灵山3种落叶阔叶林的碳氮元素含量和C∶N比率的化学计量特征。结果表明:1)土壤和乔木层的碳元素含量表现为白桦林>辽东栎+棘皮桦混交林>辽东栎林,氮元素含量在辽东栎+棘皮桦混交林中最高,为另外2种林型含量的2倍,而3种林型的土壤微生物碳氮元素含量之间没有显著差异;2)不同林型土壤微生物的C∶N比率变动很小,并且不受土壤碳氮含量变化的影响;3)3种林型土壤和土壤微生物的C∶N比率变化不大,表现出受限制的化学计量学特征。

基于林地年度变更数据小陇山油松碳储量变化分析

油松(Pinus tabulaeformis)林是我国暖温带落叶阔叶林区域松栎混交林亚区的地带性植被,是我国特有树种,它在西北、华北分布很广,北自辽宁、河北、内蒙古(阴山)到山西、山东,海拔700米~1400米;向西经陕西、宁夏(贺兰山)到甘肃、青海,海拔2000米~3200米;以及西南地区的四川北部,海拔1500米~2400米的山地。地理位置北纬31°~43°30′,东经101°30′~125°。

环境筛选、扩散限制和生物间相互作用在温带落叶阔叶林土壤跳虫群落构建中的作用

群落构建机制是土壤动物群落生态学的重点内容之一.相关研究证明,扩散限制、环境筛选和生物间相互作用可能是土壤动物群落构建的重要调控机制,但少有基于小尺度的系统研究.本文在黑龙江省帽儿山森林生态系统研究站的温带落叶阔叶林内,于2012年8月设置3个5 m×5 m的样地,探讨扩散限制、环境筛选和生物间相互作用在小尺度土壤跳虫群落构建中的作用.基于环境主分量因子(PCs)和Moran特征向量图(MEMs),用变差分解的方法来区分环境筛选和扩散限制的调控作用,并基于偏Mantel检验进一步分析环境变量和空间变量的调控作用.用零模型模拟的方法来说明土壤跳虫群落物种的共存格局、识别群落水平的显著物种对,同时计算环境生态位重叠度指标和体型大小比例来说明生物间相互作用和环境筛选在跳虫群落构建中的作用.变差分解结果表明,扩散限制对土壤跳虫群落具有较大的显著方差解释量,而环境筛选和空间环境结构的解释量相对较小且不显著;偏Mantel检验进一步表明,扩散限制对样地Ⅰ跳虫群落具有重要的贡献;RDA分析表明,土壤有机质、土壤含水量、凋落物干重等环境变量对土壤跳虫群落具有显著的影响,表明环境变量对跳虫群落的重要作用.群落水平零模型分析表明,土壤跳虫群落表现为非随机的共存格局;群落中发现较少的显著物种对,且显著负相互作用的物种对群落构建可能没有显著的作用;体型大小比例和环境生态位重叠度指标表明,土壤跳虫不是竞争性的群落结构,说明环境筛选具有重要调控作用.本研究表明温带落叶阔叶林小尺度土壤跳虫群落主要受到扩散限制和环境筛选的共同调控,生物间相互作用的驱动作用并不显著.

温带落叶阔叶林土壤螨群落多尺度空间自相关性

土壤动物多尺度空间自相关性是土壤动物空间异质性和空间共存格局研究的重要基础。本文在黑龙江省帽儿山森林生态系统研究站的温带落叶阔叶林,于2012年8月设置三个5 m×5 m的样地,分别以0.5 m为步长划分成100个0.5 m×0.5 m的小样方,采用地统计中的全局Moran’s I和局部Moran’s I指数相结合的方法,研究土壤螨群落多尺度空间自相关性特征。全局空间自相关指标表明,除了四种数量稀少的螨类,土壤螨群落和多数螨类的个体数量分别在三个样地内存在显著的多尺度全局空间自相关性,在0.5~5 m尺度形成显著的空间聚集格局。局部空间自相关指数表明,除了样地II的矮汉甲螨属(Nanhermannia sp.)和样地III的菌甲螨属(Scheloribates sp.)、珠足甲螨属(Belba sp.2),土壤螨群落和其他螨类的个体数量在局部地区'聚集'斑块和'孤立'斑块并存。本研究表明,小尺度范围内,多尺度的空间自相关性及'聚集'斑块和'孤立'斑块并存的空间格局可能是温带落叶阔叶林土壤螨分布的典型特征。

物候变化对北美温带落叶阔叶林生态系统生产力的影响

数据源、时间范围、空间尺度等的差异导致许多物候变化对陆地生态系统碳收支影响的研究缺少可比性。该文基于4级碳通量填充数据,采用相对阈值方法提取了两个北美典型温带阔叶林站Harvard Forest(HF)和University of Michigan Biological Station(UMBS)共20年的物候参数(返青期、枯黄期和生长季长度),并研究了物候变化对生态系统生产力的影响。结果表明:1)生长季长度的延长对年累积总初级生产力(GPP)有显著贡献,但由于呼吸作用(RE)的干扰,生长季长度变化对年净生态系统生产力(NEP)的影响并不显著;2)返青期的提前对上半年生态系统总初级生产力的贡献最为显著,二者的相关系数分别为0.76(HF)和0.93(UMBS);3)枯黄期的延迟对生产力的影响并不显著;4)随着春季返青期的提前或秋季枯黄期的延迟,上、下半年GPP和RE的累积量虽均有增加趋势,但由于各自增加的幅度不确定,导致年NEP与二者的响应关系复杂。

辽东栎叶片气孔密度及δ^(13)C值的时空变异

利用数码图像显微镜处理系统和稳定性碳同位素测定技术 ,对 2 0世纪 30— 80年代不同年代不同植被区域内辽东栎叶片气孔密度及δ1 3C值的时空变异规律进行研究。结果表明 ,全国不同区域辽东栎气孔密度为 5 35～80 0stoma·mm- 2 ,平均值为 70 3stoma·mm- 2 ,δ1 3C值为 - 2 8 4 7‰～ - 2 5 0 2‰ ,平均值为 - 2 6 83‰。从时间分布角度 ,由 2 0世纪 30— 80年代 ,暖温带落叶阔叶林区域中辽东栎叶片气孔密度和δ1 3C值持续降低比较明显 ;亚热带常绿阔叶林区域中辽东栎叶片气孔密度呈增加趋势 ,而δ1 3C值呈降低趋势 ;青藏高原高寒植被区域中辽东栎叶片δ1 3C值呈增加趋势 ,但气孔密度几乎没有变化。从空间分布角度 ,30年代 ,暖温带落叶阔叶林、亚热带常绿阔叶林、青藏高原高寒植被 3个区域中辽东栎气孔密度和δ1 3C值依次递减 ,说明水分利用效率 (WUE)呈下降趋势 ;5 0年代 ,辽东栎气孔密度在 4个植被区域之间产生波动 ,温带针阔叶混交林和亚热带常绿阔叶林 2个区域中的辽东栎气孔密度比较接近 ,且高于气孔密度相差不大的暖温带落叶阔叶林和青藏高原高寒植被 2个区域 ,4个植被区域类型之间辽东栎叶片δ1 3C值差异不大 ;80年代 ,辽东栎在由东到西分布的暖温带落叶阔叶林至温带草原区域 。

晋东南山地种子植物区系多样性研究

晋东南山区地处山西省东南,有野生种子植物974种,隶属于456属125科,其中裸子植物7科11属15种,被子植物118科445属959种(其中双子叶植物104科396属833种,单子叶植物14科,49属126种);双子叶植物和单子叶植物占山西和全国科属种的比例较大,优势科和优势属在晋东南山区植物区系组成中占有突出地位。从晋东南山地种子植物多度分布得出,菊科含属48属;禾本科39属;豆科23属;唇形科21属;蔷薇科21属。含种最多的科为菊科97种、蔷薇科96种、禾本科55种、唇形科43种。科内属和科内种回归分析得出,科内属和科内种显示出同样趋势,含属较多的科含种也较多。但科内属变化较平缓,而科内种变化较陡,种数迅速下降,并且有的较特殊,如禾木科含属仅次于菊科,但含种却次于菊科、蔷薇科和豆科;再如杨柳科含属仅两属,但含的种数却达到18种。以科内属和种的百分数为指标分析多度分布同样说明了这个问题。晋东南山地种子植物科属分布类型可划分为15个类型,以各种温带成分占绝对优势,共有250属(表2中的8,9,10,11,13)占总属数的60.98%,热带成分次之(有97属,占总属数的23.67%),具有典型的暖温带落叶阔叶林的性质。种子植物种的区系地理成分可划分为12个分布区类型,以中国特有种占绝对优势,达383种,占总种数的39.32%。

秦皇岛山羊寨动物群及其生存环境的研究

1981年,笔者在秦皇岛市抚宁县山羊寨村小南山发现大量动物化石,经鉴定共有32种动物,其中绝灭种7个,时代为新生代第四纪中更新世,绝对年龄为(18±2)万年至(20±2)万年,相当于北京周口店动物群后期。研究发现:其生活在低山丘陵及其河谷;当时的气候是温和湿润的温带气候,但已向凉干转化;植被为温带落叶阔叶林。

皖北低山风电场工程水土保持防护设计探讨

一、项目及项目区概况安徽埇桥符离风电场工程位于宿州市埇桥区符离镇,工程区属淮北平原北侧的低山地形,场地最高海拔350m,最低海拔40m,山体部分基岩出露,山顶及山坡表土层约15cm,表土层以下多为发育不同程度的风化岩。项目区属暖温带半湿润季风气候区,年降水量890mm,土壤以潮土和砂姜黑土为主,植被属暖温带落叶阔叶林带,项目区内植被覆盖度约18.9%。

北京松山森林动态模拟研究

运用改进的林隙模型ZELIG,对北京松山自然保护区的森林动态进行模拟和验证.结果如下:①模型能够合理地模拟华北暖温带阔叶林区森林的演替过程;群落先锋树种以山杨、白桦为主,100年后可达到相对稳定;建群种包括蒙古栎和油松,这两个种互为消长,栎类优势更显著.②模型较准确地量化模拟出树种组成和生物量,其中,建群种的模拟结果与观测值基本一致;先锋种模拟结果总体优于单个树种的模拟.③对松山自然保护区的森林演替趋势进行预测:不同的初始状态对森林组成和生物量有较大影响,但系统都有回复到同一状态的趋势,且起始于蒙古栎林比起始于油松林回复速度快;有林地中的伴生种受压状态明显;起始于蒙古栎林时生物量均值最大,而起始于油松林时最稳定.

暖温带落叶阔叶林辽东栎和五角枫生长和光合生理生态特征对模拟氮沉降的响应

暖温带落叶阔叶林在维护区域生态系统功能和平衡中起着重要的作用,研究其在氮添加下的生长和生理生态响应,有助于深入理解暖温带落叶阔叶林在全球氮沉降背景下的生长和变化规律。该研究通过在北京东灵山落叶阔叶林的模拟氮沉降控制实验,以优势种辽东栎(Quercuswutaishanica)和伴生种五角枫(Acerpictumsubsp.mono)为研究对象,设置对照和氮添加2种处理,每种处理4个重复,对照样地不做处理;氮添加样地施加尿素(CO(NH2)2),总的氮添加量为100kg·hm^–2·a^–1,测定氮添加对其生长和光合生理生态特征的影响。结果显示:氮添加显著提高了两个树种的净光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量,同时扩大了叶片光系统II反应中心电子传递体库,增加了基于光合电子流驱动的初级受体醌(QA)被还原的周转次数。氮添加也增加了两个树种当年生枝条的长度和生物量,同时在一定程度上提高了辽东栎种子的质量。辽东栎光合作用氮利用效率、枝条生物量对氮添加的响应程度明显超过五角枫。在未来氮沉降加剧的情景下,东灵山暖温带落叶阔叶林优势种辽东栎的优势地位会进一步加强。