Soil functional indicators in mixed beech forests are clearly species-specifi c

Beech stands are considered part of the ancient forest ecosystems in the northern hemisphere.In mixed stands in beach forest ecosystems,the type of associated tree species can signifi cantly aff ect soil functions,but their infl uence on microbial activity,nutrient cycling and belowground properties is unknown.Here,we considered forest patches in northern Iran that are dominated by diff erent tree species:Fagus orientalis Lipsky,Quercus castaneifolia C.A.Mey.,Pterocarya fraxinifolia(Lam.),Tilia begonifolia Stev.,Zelkova carpinifolia Dippe,Acer cappadocicum Gled,Acer velutinum Boiss.,Fraxinus excelsior L.,Carpinus betulus L.,and Alnus subcordata C.A.Mey.For each forest patch–tree species,litter and soil samples(25×25×10 cm,100 of each)were analyzed for determine soil and litter properties and their relationship with tree species.The litter decomposition rate during a 1-year experiment was also determined.A PCA showed a clear diff erence between selected litter and soil characteristics among tree species.F.orientalis,Q.castaneifolia,P.fraxinifolia,T.begonifolia,Z.carpinifolia,A.cappadocicum,and A.velutinum enhanced soil microbial biomass of carbon,whereas patches with F.excelsior,C.betulus and A.subcordata had faster litter decomposition and enhanced biotic activities and C and N dynamics.Thus,soil function indicators were species-specifi c in the mixed beech forest.A.subcordata(a N-fi xing species),C.betulus and F.excelsior were main drivers of microbial activities related to nutrient cycling in the old-growth beech forest.

2016-2018年帽儿山站落叶阔叶林碳通量观测数据集

森林生态系统是陆地生态系统碳循环的主体,准确估算森林生态系统的碳通量是理解全球变化对全球碳循环影响的基础。基于微气象理论的涡动协方差法是陆地生态系统碳通量的标准监测方法之一,已经广泛用于森林、草地、农田等生态系统碳通量长期监测。黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站,属大陆性季风气候,主要植被为天然次生林(温带落叶阔叶林),在我国东北东部山地森林中具有典型性。本数据集整理了2016–2018年帽儿山落叶阔叶林实测的碳通量数据和气象观测数据,包括总初级生产力、生态系统呼吸、净生态系统交换量、入射太阳辐射、入射光合有效辐射、气温、土壤温度、土壤水分和降水量。数据集分为半小时、日、月和年4个时间尺度。建立和共享本数据集可为评价我国东北温带次生林在区域碳循环中的地位以及优化碳循环模型提供必要、准确、可靠的数据支撑。

暖温带落叶阔叶林碳循环的初步估算

森林生态系统碳循环过程与大气中二氧化碳含量有密切的关系 ,直接影响着大气成分的组成 ,进而对全球气候变化有重要影响。以我国暖温带落叶阔叶林生态系统近 10年的定位研究为基础 ,初步建立了该类生态系统碳循环数值模式。结果表明 :暖温带落叶阔叶林典型生态系统每年从外界主要是大气中吸收的碳是 10 .3t·hm-2 ·a-1,植物呼吸释放到大气中的碳通量为 5 .5t·hm-2 ·a-1。森林植物干物质积存的碳量为 4.8t·hm-2 ·a-1,通过凋落物分解释放到大气中的碳通量为 2 .46t·hm-2 ·a-1。森林同化的碳绝大部分以活生物呼吸和凋落物分解的形式释放到大气中去了 ,存留在活生物体和凋落物中的很少。通过对碳现存量的研究发现 ,所研究的森林生态系统碳现存量为 16 5 .0 5t·hm-2 ,其中活生物体碳现存量为 6 1.2t·hm-2 ,死生物体碳现存量为 10 4.0 5t·hm-2 (包括土壤中碳 ) ,土壤碳现存量为 96t·hm-2 。土壤碳储量占总碳储量的 5 8% ,土壤是该地区森林生态系统主要的碳库 。

喀斯特常绿与落叶阔叶混交林过去50年来的碳循环模拟

通过对Forest-DNDC模型的植被和土壤参数本地化校准,以气象插值数据为输入,模拟了贵州省普定县高原型喀斯特次生常绿与落叶阔叶混交林1965~2014年的土壤、植被和生态系统碳循环特征。结果表明,与冷模拟和实测值相比,参数本地化校准后的模型能更准确地模拟春、秋、冬3个季节的土壤呼吸动态,而模拟的夏季土壤呼吸偏小;但统计检验指出,参数修订后的Forest-DNDC模型能够较好地模拟喀斯特森林土壤呼吸,降低了模拟误差,可用于喀斯特常绿与落叶阔叶混交林碳动态的模拟。进一步分析发现,1965~2014年喀斯特森林的碳通量除模拟早期的前3~4年急剧增加之外,随后总初级生产力(GPP)保持相对稳定,植物呼吸(Rplant)和生态系统呼吸(R_(ecosystem))随着森林发育而增加,土壤呼吸(R_(soil))减少,植被净初级生产力(NPP)呈迅速减小趋势;净生态系统碳交换量(NEE)亦较迅速下降,在2013年达到最低值-0.17 t C/ha,喀斯特森林由碳汇变为弱碳源。相关分析表明,年均温度和年降水对喀斯特常绿与落叶阔叶混交林的GPP和R_(soil)没有显著影响,但却显著影响NPP、R_(plant)、R_(ecosystem)和NEE。

气温和降水量对东灵山阔叶林凋落物分解特征的影响

植物凋落物分解是北半球中纬度森林生态系统生物地球化学循环的关键环节,其过程目前尚不甚清楚。北京东灵山暖温带落叶阔叶林凋落物破碎程度、颜色变化和微生物培养的定量化综合研究结果显示:大粒级碎片含量和颜色值L是凋落物早期分解程度的直接量度。可培养微生物菌落数(CFU)自1月起逐渐增加,于9月达到峰值,增幅受控于气温和降水量。微生物菌落数与大粒级凋落物含量和L值具有较强的相关性,显示了微生物的生长繁殖对提高森林凋落物降解速率的作用。本次研究中,气温和降水量两个环境因子能够得以分离。当气温升高而降水量却较低时,凋落物分解减慢;当降水量较高时,即便气温有所下降,分解速率也可能很高,其作用机理可能与微生物生物量有关。升温和降水量的合理分配能够提高凋落物分解速率,促进碳排放。若未来区域升温且降水量也增加,森林土壤碳排放量也将增大。