川西北高寒草甸对火烧干扰的短期响应

2011年9月对道孚县灌丛草甸火烧后的植物群落特征与土壤环境进行了调查研究。结果表明,火烧对高寒草甸植物群落有显著的负面作用(P<0.05),灌丛的盖度、高度、株丛数、基围和生物量均显著减少(P<0.05),草本植物群落的盖度、高度和生物量也显著减少(P<0.05);火烧对植物群落地上部分的生长有显著的抑制作用(P<0.05),但有利于草本植物地下根系的生长,且火烧使高寒草甸草本植物群落的丰富度和多样性指数提高。高寒草甸土壤理化性质和土壤微生物的变化表现为:土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮、10-20cm土层容重和速效磷明显增加(P<0.05),而土壤pH值和全钾显著下降(P<0.05)。

火烧干扰下高寒草甸土壤微生物群落功能多样性变化特征

为揭示火烧干扰对高寒草甸土壤微生物群落的影响,应用Biolog法研究火烧恢复初期土壤微生物群落、碳源利用类型和功能多样性变化特征及其与土壤理化性质的相关性.结果表明:1)恢复初期火烧样地土壤微生物群落代谢活性显著高于对照样地(P<0.05),火烧土壤微生物平均颜色变化率(1.20)高于对照样地(1.07);2)火烧干扰后高寒草甸土壤微生物群落Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Mc Intosh指数和和碳源利用数分别显著增加了0.037、0.203、1.234和2.340(P<0.05);3)主成分分析表明,火烧使微生物代谢功能特征发生变化,碳水化合物是土壤微生物利用的主要碳源类型;4)相关性分析表明,土壤pH、有机质(SOM)、全磷(TP)与微生物功能多样性指数呈显著相关(P<0.05),土壤碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、全氮(TN)和根土比与碳水化合物类碳源呈正显著相关(P<0.05).综上,火烧恢复初期,土壤有效养分提高,微环境得以改善,土壤微生物代谢活性、碳源利用能力和数量明显提高.

火干扰对小兴安岭落叶松-苔草沼泽温室气体排放的影响

利用静态箱-气相色谱法,研究火烧干扰(轻度、重度)对小兴安岭落叶松-苔草沼泽生长季CO2、CH4、N2O排放的影响.结果表明:火烧干扰使CO2排放通量提高24.0%—45.9%,CH4提高135.1%(轻度)或下降31.3%(重度),N2O由吸收转化为排放.重度火烧改变了CO2的季节排放规律,火干扰改变了CH4与N2O的季节排放规律.火烧与未火烧样地CO2排放与水位呈显著负相关,与空气温度、土壤温度呈显著正相关;未火烧样地CH4排放与水位呈显著负相关,与地表温度呈显著正相关,轻度火烧样地CH4排放与气温和个别土壤温度呈显著正相关,而重度火烧样地CH4排放、各样地的N2O排放与水位和温度相关性均不显著.火干扰使CO2排放源强度较未火烧提高,轻度火烧样地CH4排放源强度较未火烧提高、重度样地则下降;N2O则由吸收汇转化为排放源.火烧样地温室效应贡献潜力较未火烧样地提高了1/4—1/2,且呈现出随火干扰强度增大而递增的变化规律。

火烧对拉萨地区湿草甸湿地土壤养分特征的影响

基于对拉萨地区典型湿草甸火烧样地与对照样地内表层土壤pH、有机质、全量及速效养分含量特征的对比分析,初步探讨了火烧干扰对高原湿草甸表层土壤特征的影响.结果表明:土壤pH在6.06～6.85之间,火烧干扰导致土壤pH升高;土壤中w(全氮)、w(全钾)分别为2.35～5.34、23.33～28.72 g/kg,火烧干扰使其值下降;火烧对土壤中w(全磷)无明显响应;火烧后土壤中w(有机质)(53.97～144.57 g/kg)下降,并且与土壤中w(全氮)的变化趋势一致.土壤中w(速效氮)的季节性差异较大,火烧干扰使生长季初期表层土壤中的w(速效氮)减少,而在生长季旺盛期则增加,w(速效氮)占w(全氮)的比例变化一致;w(速效磷)在2个生长阶段总体增加,占w(全磷)的比例升高,以平地中变化最为明显;w(速效钾)及其占w(全钾)的比例在生长季初期显著增加,后期则下降明显.

火烧及微地貌对高原湿草甸优势种华扁穗草地上部灰分含量及热值的影响

为探讨火烧干扰以及微地貌差异对高原湿草甸植被的影响,以高原湿草甸优势种华扁穗草(Blysmus sinocompressus Tang et F.T.Wang)为研究对象,分别在经历火烧干扰和未烧的湿地中选择平地和地垄作为样地,研究了不同生长期以及不同年份华扁穗草地上部的灰分含量和热值(包括干质量热值和去灰分热值)变化。结果表明:在火烧平地、火烧地垄、未烧平地和未烧地垄4类样地中,不同生长期以及不同年份间华扁穗草地上部的灰分含量和热值均有一定差异。在火烧平地、火烧地垄和未烧平地3类样地中,与生长初期相比,生长旺盛期华扁穗草地上部的灰分含量均降低,其干质量热值和去灰分热值均升高;而在未烧地垄样地中,与生长初期相比,生长旺盛期华扁穗草地上部的灰分含量显著升高,其干质量热值和去灰分热值则均略降低。从样地类型看,在生长旺盛期,平地样地中华扁穗草地上部的灰分含量均低于地垄样地,其干质量热值和去灰分热值均高于地垄样地,其中,其灰分含量在火烧平地样地中最低、在未烧地垄样地中最高;其干质量热值和去灰分热值在火烧地垄样地中均最低、在未烧平地样地中均最高,但总体无显著差异。随时间推移,火烧样地特别是火烧平地样地中华扁穗草地上部的灰分含量增加,而其干质量热值和去灰分热值则有所降低但总体上与未烧样地间无显著差异。总体上看,在火烧样地中,华扁穗草地上部的干质量热值和去灰分热值低于未烧样地;而在平地样地中,其干质量热值和去灰分热值高于地垄样地。研究结果显示:火烧干扰和微地貌差异对华扁穗草地上部的灰分含量和热值均有一定的影响,据此,建议将植物地上部的灰分含量和热值作为高原湿草甸植被优势种响应环境扰动的参考指标。

火烧对古尔班通古特沙漠土壤养分和土壤酶活性的影响

以古尔班通古特沙漠2016年6月意外火烧事件为背景,对比分析火烧和未火烧样地区不同土壤深度化学性质、土壤酶活性的变化特征,为全面评估火烧对温带荒漠生态系统的影响提供土壤学依据。结果表明:火烧样地和对照样地土壤养分含量和酶活性总体上均表现为上层土壤(0—5 cm)大于下层土壤(5—10 cm),仅土壤氧化酶(过氧化氢酶)活性表现为下层土壤大于上层土壤。同时,火烧和土壤深度存在交互效应,火烧对土壤特性的影响受土壤深度的限制。土壤化学性质受火烧的影响主要表现在0—5 cm土壤层,尤其是速效养分在火烧之后有显著增加趋势。火烧对5—10 cm土壤层土壤化学性质无显著影响。火烧后,硝态氮(NO3-N)含量显著下降,铵态氮(NH4-N)含量上升。土壤水解酶、氧化酶活性在火烧之后降低,具体表现为,蔗糖酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶活性在0—5 cm和5—10 cm土壤层均极显著下降,而碱性磷酸酶活性仅在0—5 cm土壤层显著下降。过氧化氢酶活性则在5—10 cm土壤层活性显著下降。表明上层土壤水解酶活性对火烧干扰较为敏感,氧化酶活性在火烧干扰下相对稳定。从各土层土壤酶活性的变化特征来看,火烧对水解酶活性的影响随土壤深度增加而降低,而氧化酶则呈现相反的趋势。总体而言,火烧显著提高了古尔班通古特沙漠土壤速效养分的含量,降低了土壤酶活性,不同土壤酶对火烧响应的敏感程度不同。为深入评估火烧干扰对温带荒漠生态系统的影响提供一定理论依据。

油松人工林火烧迹地早期土壤入渗动态

土壤入渗是决定雨水或融水通过地表再分配给土壤的关键,影响着森林生态水文过程。为研究北京油松(Pinus tabulaeformis)人工林火烧迹地早期土壤入渗特征及其结构性控制因素,在火灾发生(2019年3月)的当年对火烧和对照样地的0–20cm土壤进行为期8个月(5–12月)的采集,测定分析土壤结构和入渗对火烧干扰的响应及随土壤深度和时间的变化,并通过路径分析探讨火烧和土壤结构性质对土壤入渗的作用机制。结果表明:1)土壤各结构指标(除小团聚体外)随土壤深度和时间变化总体具有浅层>深层和6–8月>其他月份的趋势。火烧改变了土壤结构原有的垂直分布特征和季节动态规律,火烧后2个月土壤>5、2–5和1–2 mm团聚体含量和容重显著增加,其余指标均显著减少。随土层加深和时间推移,火烧的作用减弱,但与土壤深度和时间变化具有明显的交互效应。2)土壤入渗特征随土壤深度变化缓慢,但随时间变化显著,表现为雨水较多且出现强降雨事件的8月土壤初渗速率、稳渗速率、入渗总量和饱和导水率最大。火烧后0–5 cm和6–9月的土壤入渗过程与对照相比差异较大,各月土壤入渗特征均下降,出现峰值时间提前1–2个月。3)火烧显著影响土壤结构性质,而土壤入渗性主要受土壤结构性质的直接影响。在未受火烧干扰的情况下,土壤的入渗性受到土壤团聚体、容重和持水量的正效应以及孔隙度的负效应,有机质含量和初始含水率对入渗性的直接影响均不显著,但有机质含量可以通过影响孔隙度或持水量间接影响入渗性。火烧后土壤初始含水率是唯一显著且直接影响入渗性的因素,且初始含水率越高,土壤入渗越慢。综上所述,火烧会改变或解耦火烧迹地早期土壤结构对土壤入渗及其内部的作用程度及途径而间接影响土壤入渗。