岷江上游亚高山川滇高山栎林的降雨再分配

基于2007年6—9月岷江上游地区的气象数据,采用定位研究方法对该区川滇高山栎林的降雨再分配进行了研究.结果表明:研究期间,林外总降雨量486.7mm,林内穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占总降雨量的82.6%、0.9%和16.5%;穿透雨量和树干茎流量与降雨量均呈极显著的线性关系(P<0.01,n=49),穿透雨率和树干茎流率与降雨量的关系可用非线性曲线表示;当林外降雨量>3.2mm时开始出现树干茎流,且树干茎流量(L)与树干基面积(cm2)呈明显的指数关系(R2=0.623).林冠截留率随降雨量(mm)的增加呈双曲线递减;林冠截留率与降雨量、降雨持续时间、降雨强度、降雨时空气相对湿度均呈极显著负相关(P<0.01,n=49),而与风速呈极显著正相关(P<0.01,n=49).

川滇高山栎林土壤氮素和微生物量碳氮随海拔变化的特征

川滇高山栎林是川西亚高山地区地带性的灌丛群落,具有重要的生态水文功能。本文在川西巴郎山东南坡沿海拔梯度(2 551、3 091、3 549 m),研究了川滇高山栎林表土层(0 15 cm)和亚表土层(15 30 cm)的土壤微生物量碳氮、有机碳(TOC)和氮素含量的分布特征及其相互关系。结果表明:海拔3 549 m和3 091 m处两土层土壤TOC及其储量、总氮(TN)、水解氮含量无显著性差异,其含量均显著高于海拔2 551 m处;海拔3 091 m处表土层与亚表土层的铵态氮(NH4+-N)含量显著比3 549 m的高,但与2 551 m处的NH4+-N含量差异不显著;在3个海拔梯度,土壤层硝态氮(NO3--N)含量差异不显著;3个海拔梯度的总无机氮含量在表土层差异不显著,而亚表土层无机氮含量在海拔3 091 m和3 549 m处差异显著;表土层微生物量碳含量变化与有机碳含量变化特征一致,亚表土层土壤微生物量碳含量在3个海拔梯度差异显著;表土层土壤微生物量氮含量在海拔3 091 m处最高,但3个海拔梯度的差异不显著,亚表土层土壤微生物量氮含量随海拔梯度降低而减少,但差异不显著。相关分析表明:水解氮、TOC、TN和土壤微生物量氮含量之间极显著相关(P<0.01);土壤微生物量碳与水解氮、TOC和TN显著正相关(P<0.05);pH值与水解氮、TOC和土壤微生物量氮显著正相关;NH4+-N与pH值极显著负相关。

应用修正的Gash解析模型对岷江上游亚高山川滇高山栎林林冠截留的模拟

修正的Gash解析模型具有较好的物理基础,是目前估算和预测林冠截留的有效工具。基于2007年6月到9月的降雨数据、气象和林分结构资料,采用修正的Gash解析模型对岷江上游川滇高山栎林冠截留进行了模拟。结果表明,林冠持水能力为0.23mm,树干持水能力为0.041mm,树干茎流系数为0.013,使林冠饱和的降雨为0.3mm;研究期间实测的林冠截留量为80.2mm,占总降雨量的16.5%,应用模型模拟的林冠截留总量为81.8mm,高于实测值1.6mm(高于实测值2.0%),林冠截留和树干茎流周累积量模拟值均与实测值有很好的一致性,敏感性分析结果显示,应用修正的Gash解析模型进行岷江上游川滇高山栎林冠截留模拟研究中,模型最易受林冠持水能力影响,其次为郁闭度、树干持水能力,影响最小的林分参数为树干茎流系数。

川西亚高山川滇高山栎林火烧迹地土壤呼吸特征及其影响因素

【目的】探究川西亚高山森林火烧迹地土壤总呼吸速率(Rs)和异养呼吸速率(Rh)的季节动态及其影响因素,比较火烧迹地与对照样地Rs和Rh的变化,为火干扰条件下森林土壤碳循环及其碳排放估算提供依据。【方法】以火烧8年后的川滇高山栎林火烧迹地和对照原始林为研究对象,于2010年9月—2011年12月采用LI-8100A土壤碳通量自动测量系统,通过挖壕沟方法测定Rs及Rh,同时测定5 cm深处的土壤温度(T5)和土壤体积含水量(W5),分析Rs和Rh与非生物因子的关系。【结果】休眠季火烧迹地Rs和Rh均显著高于对照样地(P<0.05),而生长季和全年Rs和Rh与对照无显著差异(P>0.05);T5与Rs和Rh呈极显著的指数正相关关系(P<0.01);W5仅在生长季与对照Rs和Rh相关性不显著(P>0.05),其余时间均对Rs和Rh产生显著影响(P<0.05),即W5低于25.8%时对Rs和Rh产生显著影响(P<0.05),超过37.7%时其影响作用不显著(P>0.05);T5和W5双因子与Rs和Rh的拟合模型明显优于单因素模型,表明该区域土壤碳排放受T5和W5的协同影响;不同季节火烧迹地的温度敏感性(Q10)均低于对照样地,且Rh的Q10最小,Rs的Q10最大;火烧迹地土壤硝态氮、轻组有机碳和颗粒有机碳含量对Rs和Rh的影响大于对照;火烧迹地Rs和Rh年累积量相比对照样地分别高13.9%和1.8%。【结论】火烧迹地土壤碳排放对温度变化的敏感性低于未过火林地,在评估和构建川西亚高山土壤碳排放模型时,应考虑火干扰林地和土壤底物代谢水平。

模拟氮沉降对滇中高山栎林凋落物碳氮磷释放和生态化学计量特征的影响

【目的】研究氮(N)沉降下森林凋落物分解过程中碳氮磷释放和化学计量特征响应情况,为揭示亚热带高海拔区域森林生态系统在未来大气N沉降的影响下养分循环的变化趋势提供参考。【方法】以滇中亚高山高山栎林(Quercus aquifolioides)为研究对象,利用尼龙网袋法于2018年2月至2019年1月开展模拟N沉降下高山栎林凋落叶、凋落枝原位分解试验,设置4个N沉降处理水平,分别为对照(CK,N 0 g/(m^(2)·a))、低氮(LN,N 5 g/(m^(2)·a))、中氮(MN,N 15 g/(m^(2)·a))和高氮(HN,N 30 g/(m^(2)·a))。测定不同处理凋落叶、凋落枝C、N、P残留率的变化,并分析N沉降1年后凋落叶、凋落枝及土壤中C、N、P含量以及C/N、C/P、N/P的变化,最后采用相关性分析和冗余分析对凋落叶、凋落枝和土壤C、N、P及其化学计量比的相关性进行分析。【结果】N沉降下,凋落叶、凋落枝的C、N、P释放模式分别为直接释放、富集-释放、缓慢释放,凋落叶C、N、P释放速率较凋落枝快。N沉降抑制了凋落物(叶、枝)中C、N、P的释放,与CK相比,N沉降1年后,凋落物C、N、P残留率分别增加了1.70%~10.15%,8.45%~23.96%,3.11%~15.78%。N沉降1年后,与CK相比,N沉降处理均增加了凋落物(叶、枝)和土壤中C、N、P含量,且对凋落物(叶、枝)C、N影响达显著水平;N沉降均降低了凋落物和土壤中C/N、C/P值,且对凋落物C/N影响达显著水平。相关性分析和冗余分析结果表明,N沉降下,凋落叶和凋落枝C、N、P含量均与土壤中N、P含量相关性达显著或极显著水平;土壤P对凋落物化学计量的影响较大,土壤N次之,土壤C则影响最小。【结论】在大气N沉降的背景下,滇中区域高山栎林凋落物分解过程中C、N、P养分释放受到了抑制,土壤中的N、P含量对凋落物分解过程中的化学计量变化特征及养分释放具有重要作用。

岷江上游两种亚高山林分枯落物层水文特征研究

研究对比了岷江上游岷江冷杉林和川滇高山栎林枯落物层的水文特征,结果表明,川滇高山栎林凋落呈现多峰型,凋落高峰出现在6月,8月和10月;而岷江冷杉林凋落则为双峰型,凋落高峰出现在10月份和1月份。川滇高山栎林的枯落物未分解层、半分解层和已分解层的现存量分别为4.00 t/hm2,6.77 t/hm2和14.43t/hm2;而岷江冷杉林的枯落物未分解层、半分解层和已分解层的现存量分别为1.14 t/hm2,7.40 t/hm2,11.99t/hm2。川滇高山栎林和岷江冷杉林枯落物总最大持水量为分别为(60.23±11.82)t/hm2和(66.79±24.05)t/hm2。两种森林群落类型枯落物持水量(mm)与浸水时间(h)呈较好的对数函数关系,枯落物未分解层、半分解层和已分解层的持水量与浸水时间之间均呈极显著相关(p<0.001)。

氮沉降下滇中高原森林凋落物分解特征对其持水性的影响

研究模拟氮沉降下凋落物分解特征对其持水性的影响,旨在为氮沉降背景下森林生态系统养分循环和水分循环相关研究提供理论依据。以滇中高原常绿阔叶林和高山栎林为研究对象,在野外开展模拟氮沉降下凋落叶、枝原位分解研究试验,设置0(对照CK),10(低氮LN),20(中氮MN),25(高氮HN)g/(m^(2)·a)N共4种处理,利用尼龙网袋法和室内浸泡法,探究不同处理下凋落叶、枝质量残留率、持水量和持水率及吸水速率变化特征。结果表明:(1)2种林分凋落叶、枝质量残留率随分解时间延长而减少;与CK质量残留率相比,LN处理2种林分凋落叶、枝无显著影响(p>0.05),MN和HN处理使常绿阔叶林凋落叶分解第16,19,23,24个月和HN处理高山栎林凋落叶分解第16个月分别增加5.05%~7.45%,7.88%~8.62%,4.72%。(2)与CK分解95%所需时间相比,LN处理使常绿阔叶林凋落叶、枝和高山栎林凋落枝分别增加0.549,0.366,0.402年,高山栎林凋落叶则减少1.011年,MN和HN处理使2种林分落叶、枝增加0.236~3.638年。(3)分解时间和氮沉降及其二者交互作用显著影响凋落叶、枝最大持水量、最大持水率和最大吸水速率(p<0.001);与CK最大持水量、最大持水率和最大吸水速率相比,LN和MN处理使常绿阔叶林凋落叶分别减少21.99%,6.47%,54.47%,16.14%,4.15%,1.25%,HN处理分别增加0.24%,0.80%,0.96%,LN、MN和HN处理使常绿阔叶林凋落枝和高山栎林凋落叶、枝分别增加8.03%~38.22%,5.47%~60.00%,0.46%~5.72%。(4)2种林分凋落叶、枝持水量和持水率与浸泡时间呈对数函数关系(m=a+b ln t),吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系(v=at^(-b))。(5)常绿阔叶林凋落叶和高山栎林凋落枝质量残留率分别与其最大持水量、最大持水率和最大吸水速率呈显著正相关关系(p<0.05)。综上,凋落物持水性受其分解阶段和氮沉降干扰的影响。

滇中亚高山地带性植被凋落物分解对模拟氮沉降的响应

模拟氮(N)沉降对凋落物分解特征的影响对研究森林生态系统物质循环响应大气N沉降的内在机理和应对N沉降全球化具有重要意义。从2018年2月至2019年1月,对滇中亚高山常绿阔叶林(Evergreen broad-leaf forest)和高山栎林(Quercus semecarpifolia forest)两种地带性植被进行模拟N沉降试验,利用尼龙网袋法对两种林型凋落叶和凋落枝进行原位分解试验,N沉降处理水平分别为对照CK(Control check, 0 g N m^(-2) a^(-1))、低氮LN(Low nitrogen, 5 g N m^(-2) a^(-1))、中氮MN(Medium nitrogen, 15 g N m^(-2) a^(-1))和高氮HN(High nitrogen, 30 g N m^(-2) a^(-1))。结果表明:常绿阔叶林凋落叶和凋落枝分解率分别为44.84%和21.96%,均高于高山栎林的35.97%(凋落叶)和17.51%(凋落枝);N沉降处理使得常绿阔叶林和高山栎林的凋落叶和凋落枝质量损失95%的时间在对照(CK)的基础上均有一定程度的增加,其中以HN处理下最为显著;经过1年的分解,两种林型凋落叶、枝纤维素和木质素降解均受到N沉降的抑制作用;两种林型中凋落物质量残留率、纤维素和木质素残留率三者间呈极显著正相关。针对滇中亚高山区域范围内的两种地带性植被,凋落物分解对N沉降的响应方向主要取决于凋落物基质质量,其中尤以纤维素和木质素为重要影响因素。

土壤原生动物对川滇高山栎恢复时间的响应及生长季动态

青藏高原东缘生态环境脆弱,森林频繁遭到砍伐,生物多样性受到严重威胁,森林砍伐后的生态恢复成为研究热点。原生动物在生态恢复中作为指示生物起着重要作用。本文就未砍伐、砍伐后不同恢复时期(20年、10年和1年)生的川滇高山栎(Quercus aquifolioides)林的土壤理化性质和原生动物在生长季的变化进行比较研究,以探讨生长季不同月份、不同恢复期的原生动物数量变化规律,分析土壤理化性质与其相关性。结果表明:(1)恢复10年和1年的林地的鞭毛虫数量(193个/g干土,164个/g干土)显著高于原始林地(22个/g干土),肉足虫在恢复1年的林地中数量最多(600个/g干土),纤毛虫数量则随次生演替进程逐渐增多。(2)在生长季不同月份原生动物的数量呈先增加后减少的趋势。鞭毛虫和肉足虫的峰值分别出现在7月和8月,而纤毛虫的数量在7、8、9月明显高于6月。(3)原生动物数量与土壤理化性质密切相关。鞭毛虫数量与p H值呈显著正相关(P=0.019),纤毛虫数量与铵态氮(P=0.002)和碳氮比呈显著正相关(P=0.022),肉足虫数量与硝态氮(P=0.008)和碳氮比(P=0.016)呈显著负相关。结果显示,三种原生动物数量在生长季不同月份表现出较大的波动性,其数量变化受土壤理化性质等多种因素调控。纤毛虫数量对川滇高山栎林砍伐恢复有正响应,而鞭毛虫、肉足虫数量有负响应。