南岭国家级自然保护区地上粗木质残体质量估算模型构建

为了更好地支撑广东南岭国家级自然保护区以及附近森林生态系统碳储量和碳汇估算,研究采用广东南岭国家级自然保护区海拔400~1800 m之间阔叶林和针阔混交林中采集的300个粗木质残体(Coarse wood debris,CWD)样品,以分解等级和体积参数为自变量构建CWD质量估算模型。CWD样品平均直径3.332~5.919 cm,平均长度1.55~2.80 m,平均密度0.150~0.224 g·cm^(-3)。尽管直径、长度和密度在个体和样地之间的差异较大,但总体上不随海拔和森林类型而变化,代表性较好。CWD分解等级对样品特征有显著影响,样品密度随分解等级增加而下降。建立的模型拟合度高,分解等级和体积参数均能有效解释CWD质量变化。

河流水利工程对碳循环影响研究综述

文章在概述河流水利工程的发展基础上,重点关注其对碳循环过程的影响;综述水利工程碳循环研究案例,认为水利工程碳循环主要受地理位置、工程规模和运行管理影响,碳收支评价结果受计算方法、评价体系和数据差异影响,相关研究成果差异较大。尝试利用沉积物碳含量与水库长期沉积量乘积,重新计算得出中国水库碳埋藏量约为21.03亿t,水电工程对能源结构碳减排估算结果表明水利工程具有显著的“功能性碳汇”效果,统计数据显示其碳足迹比火力发电低约937 g(CO_(2eq))/(kW∙h);参考2021年水力发电水平,水力发电每年可减少电力系统约3984 Tg(CO_(2eq))碳排放。与此同时,文章还探讨了水利工程发展过程中的政策导向性问题,进一步阐明河流水利工程发展中遇到的碳中和、生态友好与服务功能兼顾的难点。未来,建议加强多尺度联合系统性研究和数据共享,建立统一的碳收支评价体系,深入研究河流水利工程发展过程中的多要素变化机制,探索科研-应用-政策的良性协同发展,强化“功能性碳源/碳汇”研究,积极推动水利工程在生态文明建设和“双碳目标”实现路径中创新发展。

不同种源光皮树叶功能性状分异及其对种子特性的影响

[目的]了解不同种源光皮树在引种地叶功能性状的差异,探寻不同种源对环境的生存适应策略。[方法]以来自江西和广东韶关的不同种源光皮树为研究对象,通过对叶片形态、营养成分、光合性状及种子品质进行测定,分析其差异性及相关性。[结果]不同种源光皮树之间叶功能性状存在分异,其中:光合性状差异最大,尤其是叶绿素含量,变异系数高达80.09%;叶片相对含水率、叶片厚度和叶片干物质含量的变异系数较小,分别为3.41%、8.71%和9.38%;种子品质的变异系数较小,为6.29%~19.85%。叶功能性状对种子品质具有一定的影响,其中:种子千粒质量与叶片钙含量、叶组织密度显著正相关,与叶片磷含量、钾含量显著负相关;出油率与叶片镁含量、最大净光合速率显著正相关,与叶组织密度显著负相关;油脂的不饱和脂肪酸含量与叶片厚度显著负相关,油脂的脂肪酸含量与叶片厚度显著正相关,与叶片钙含量显著负相关。[结论]不同种源光皮树叶功能性状间存在差异,进而影响到种子特性。钙是光皮树生长结果的关键元素,栽培过程中加强植物钙的管理是优质丰产的关键。

不同种源光皮树叶绿素荧光特性及其光合响应能力

【目的】为光皮树的引种筛选提供理论参考。【方法】以11个种源光皮树Swida wilsoniana为研究对象,采用丙酮浸提法测定叶绿素含量,使用LI-6400便携式光合作用测定仪测定净光合速率,并采用直角双曲线修正模型拟合光响应曲线,使用PAM-2500便携式脉冲调制叶绿素荧光仪测定叶绿素荧光参数,分析不同种源的光合特性,确定其光合能力的差异。【结果】YG8023和JX17种源叶片的光合色素含量显著高于其他种源。JX2的F_(0)(最小荧光)、F_(m)(最大荧光)和F_(v)(可变荧光)值均显著高于其他种源,各种源的F_(v)/F_(m)(PSⅡ最大光化学效率)值为0.729~0.779,YG8040的PQ(光化学猝灭)和ETR(相对电子传递速率)值显著高于其他种源。F_(v)/F_(m)与NPQ(非光化学猝灭)呈显著负相关;ETR与PQ呈极显著正相关,与NPQ呈显著负相关。JX17光响应曲线的α(初始斜率)值最高,JX3的LCP(光补偿点)最高,YG8023的Rd(暗呼吸速率)最低。【结论】不同种源光皮树的叶绿素荧光特性存在显著差异,其中种源JX12、JX16、JX17、LC3、YG8023受到较大的光抑制,JX6具有较高的光能转换效率并能够较好地利用光能。在4个本地种源中,YG8008可以更好地适应强光环境,YG8023可以更好地适应弱光环境,LC3和YG8040处于中等水平。不同种源光皮树的光响应特征参数存在显著差异,11个种源中JX3和JX6表现出典型的阳生植物特征,JX16、JX9和YG8023的耐阴能力远高于其他种源,其他种源处于中等水平。

增加光照对林下樟树苗木的影响及作用机理

【目的】揭示增加光照对林下樟树苗木生长的影响,促进退化天然次生林的更新,【方法】选择中上层植物种为常绿阔叶树和苦竹的退化天然次生林,采用伐除苦竹后补植樟树苗木的方法研究增加光照对樟树苗木存活和生长的影响,并通过遮阴试验研究樟树幼苗对光照强度的生理适应机制。【结果】伐除苦竹对林下樟树苗木存活和生长有明显影响,林冠开度由2.36%±0.46%(对照林分)提高到11.37%±0.87%(伐除苦竹林分)时,樟树苗木存活率由16.67%提高到63.89%,地径生长量由0.5 cm提高到0.9 cm,树高生长量由0.16 m提高到0.63 m。在30%~50%遮阴条件下,樟树幼苗高生长显著高于对照(未遮阴)和其他处理的植株,遮阴70%~90%时与对照之间的差异不显著;30%~70%遮阴处理下的叶片数量显著高于对照和90%遮阴处理;叶面积和叶片厚度随着遮阴程度增加而下降,而比叶面积的变化趋势则相反;随着遮阴程度的增加,叶片含水量增加并呈台阶式变化,70%~90%遮阴下的叶片含水量显著高于光照更强的处理。遮阴使樟树幼苗叶片叶绿素a和b含量上升,但遮阴强度达到90%时叶片叶绿素a和b含量出现下降;遮阴强度达到70%及以上时,叶绿素a/b比值低于其他处理。随着遮阴程度上升,樟树幼苗最大净光合速率和表观量子效率均逐渐下降,光补偿点和暗呼吸速率整体呈下降趋势,但有例外(遮阴70%),光饱和点范围为800~1 200 μmol·m^(-2)·s^(-1),且没有明显变化规律。【结论】在苦竹扩张严重的退化天然次生常绿阔叶林中,伐除苦竹增加林地光照可提高樟树苗木的存活率和生长,有利于林分的更新和提质增效。轻度和中度遮阴条件下,樟树幼苗可通过减少对叶片的投入、降低最大净光合能力及提高叶绿素含量等策略来适应光照限制的生境;强度遮阴将严重抑制樟树幼苗的生长,从控制试验结果看,70%遮阴率是限制樟树幼苗生长的光照强度阈值。

不同林内环境下苦竹新鲜残体的分解特征

[目的]研究苦竹新鲜残体的分解过程及影响因素可以预测苦竹林在受到极端气候事件导致的机械损伤后生态系统物质循环变化过程,评估灾害对森林碳汇功能的影响,为灾后森林科学管理提供依据。[方法]以广东南岭地区皆伐后苦竹大量扩张的次生林为对象,设置对照(CK)和移除林下竹子(RB)两种林内环境,采用分解袋法研究了苦竹各器官新鲜残体的分解特征。[结果]苦竹各器官新鲜残体的分解过程可以分为两个阶段,即前期阶段(前2个月)质量快速损失,后期阶段(后24个月)缓慢分解。前期阶段各器官平均质量损失率依次为竹叶(51.2%)>竹枝(31.7%)>竹根(24.4%)>竹秆(16.6%),各器官间均存在显著差异(P<0.05),RB环境下竹叶的质量损失率显著低于CK。后期阶段各器官平均质量损失率依次为竹枝(40.3%)>竹叶(29.1%)>竹秆(28.1%)>竹根(19.6%),各器官间除竹叶与竹秆外均存在显著差异,RB环境下竹枝的质量损失率显著高于CK,竹根的质量损失率显著低于CK。Olson分解模型能够较好地模拟各器官的分解过程,平均分解系数(k)依次为竹叶(0.891)>竹枝(0.554)>竹秆(0.249)>竹根(0.242),各器官间除竹秆和竹根外均存在显著差异,RB环境下竹叶的k显著低于CK。各器官分解50%的周期(T_(0.5))依次为竹秆(2.48 a)>竹根(2.44 a)>竹枝(0.97 a)>竹叶(0.51 a),其中竹根和竹秆显著高于竹枝和竹叶,RB环境下竹根的T_(0.5)显著高于CK。各器官分解周期(T_(0.95))依次为竹根(12.81a)>竹秆(12.12 a)>竹枝(5.22 a)>竹叶(3.22 a),其中竹根和竹秆显著高于竹枝和竹叶,RB环境下竹秆的T0.95显著低于CK,竹根的T_(0.95)显著高于CK。各器官基质质量与分解指标间的相关系数总体上表现为前期阶段高于后期阶段,CK环境下高于RB环境下,其中碳(C)、钾(K)、C/氮(N)、C/磷(P)与分解指标间相关系数较小,N、P、N/P与分解速率呈正相关,木质素/N与分解速率呈负相关。[结论]苦竹新鲜残体的分解过程表现为前期快速失重后期缓慢分解;竹叶分解速率最快,其次为竹枝,竹秆和竹根最慢;各器官基质质量中,N、P、N/P、木质素/N对分解速率影响较大,且主要影响分解前期阶段;清除林下竹子能减缓竹叶和竹根的分解,加快竹秆和竹枝的分解,减弱基质质量对分解速率的影响。

粤北石漠化地区植被恢复树种选择

选择正确的栽植树种是石漠化生态系统植被恢复的关键。为了筛选粤北石漠化地区生态修复树种,文章以粤北石漠化地区植物样地调查数据为基础,选取了重要值、胸径、树高、枝下高、冠幅、碳储量为评价指标,应用熵权-TOPSIS综合评价法进行树种选择。研究结果表明:石漠化地区植物多样性低,进行植被恢复时,在“适地适树”的原则上应优先考虑乔木树种湿地松Pinus elliottii、马尾松P.massoniana,灌木树种檵木Loropetalum chinense、盐肤木Rhus chinensis作为粤北石漠化植被恢复选择树种;杜英Elaeocarpus decipiens、桂花Osmanthus fragrans树种可作为石漠化树种选择的辅助和补充。

广东南岭天然常绿阔叶林林下光环境对林下幼树功能性状的影响

光环境与幼树功能性状的关系对天然林的更新与演替具有重要的生态学意义。以广东南岭区域天然常绿阔叶林下不同林龄(幼龄林,中龄林,老龄林)的森林群落为研究对象,通过监测冠层结构、林下光照数据和林下幼树功能性状等指标,研究林龄梯度下其冠层结构与林下光环境之间的关系,以及林下幼树功能性状对光环境的响应。结果表明:(1)中龄林叶面积指数显著高于幼龄林和老龄林(P<0.05),随着林龄的增长,林冠开度和透光率逐渐下降,林龄梯度下透光率、R/FR(红光/远红光比值)、Bw/Rw(宽带蓝光/宽带红光比值)差异极显著(P<0.001);(2)天然常绿阔叶林中透光率与光质之间极显著相关(P<0.001),R/FR随着透光率的增加而增加,Bw/Rw随着透光率的增加而减少。(3)林下幼树功能性状在光环境之间差异显著(P<0.05),老龄林林下幼树叶片氮含量显著高于幼龄林,而叶片重叠率显著低于幼龄林;(4)在本试验地中,R/FR和Bw/Rw的变化对林下幼树的高径比和光合作用并无显著影响,光强对同种植物不同光环境下最大净光合速率的影响较大。总体而言,林龄梯度冠层结构和光环境的差异能在一定程度上解释幼树功能性状的差异,这将有助于我们理解光环境对林下幼树更新的影响机制,同时为天然植被恢复和森林经营提供指导。

^(13)C脉冲标记法研究非正常凋落物对土壤有机碳的激发效应

冰暴、台风等极端气候事件严重干扰了森林生态系统,导致大量落叶、断枝、断干等非正常凋落物产生,将对土壤碳库产生激发效应,然而目前对这种现象的研究仍十分匮乏。以马尾松(Pinus massoniana)、黧蒴锥(Castanopsis fissa)、浙江润楠(Machilus chekiangensis)3种南亚热带常见树种为研究对象,利用^(13)C标记植株并采集其新鲜叶片添加至土壤表面,进行了为期110 d的室内培养实验,培养中分别测量了CO_(2)排放量、^(13)C丰度值以及培养前后土壤碳库的变化。结果表明,不同树种的非正常凋落物的碳排放模式相似,均表现为前期快速升高,之后波动下降,后期稳定在较低水平。其中91.39%—94.04%的碳排放过程发生在前中期(0—45 d)。110 d的培养过程中,非正常凋落物分解产生的碳有67.86%—95.31%以C–CO_(2)的形式排放到大气当中。非正常凋落物输入对土壤有机碳的激发效应主要分为3个阶段。培养前期(0—7 d)3种非正常凋落物输入均引起了土壤碳强烈的负激发效应且在短期内达到峰值,峰值分别为−50.05、−117.72、−124.08;培养中期(7—35 d)负激发效应强度逐步下降,表现为先快速下降后速率转慢;培养后期(35—110 d)碳激发效应较为平稳,不同树种之间有所差异,黧蒴锥、浙江润楠的碳激发效应逐渐转为正向,而马尾松维持负激发效应并缓慢下降至消失。经过110 d的培养,马尾松、黧蒴锥的0—5 cm层土壤有机碳显著高于对照组(P<0.05),黧蒴锥的0—5、5—10 cm层土壤的^(13)C同位素值显著高于对照组(P<0.05)。各处理组与对照组之间全氮、有效氮差异均不显著(P>0.05)。非正常凋落物输入在短期内对表层土壤有机碳含量影响显著而对深层土壤没有影响,其分解产生的碳大部分以C–CO_(2)的形式排放到大气当中。

基于高频温度与表面更新理论的蒸散发观测新方法研究进展

精准的蒸散发观测是解释和理解水与能量交换过程及其机理的重要途经,亦可为蒸散发遥感产品验证提供数据支持。基于表面更新理论的高频温度法对蒸散发物理过程的描述,不同于经典的涡动相关法,是一种新兴的蒸散发观测手段,其观测精度媲美涡动相关系统,且高频温度观测系统成本较低(低于波文比系统),在欧美等地获得推广应用。通过梳理高频温度法理论基础与国外近30年的研究进展,结合国内初步观测与研究成果,探讨了高频温度法应用中面临的问题与挑战,为推动国内蒸散发观测方法多源化并从多角度理解蒸散发过程及其机理提供方法支撑。

南亚热带常绿阔叶林4个常见树种的生物量分配特征与异速生长模型

【目的】分析南亚热带常绿阔叶林4个常见树种的生物量器官分配特征,构建各树种单株及不同组分(地上部分和地下部分)生物量模型,以提高其生物量估算准确性。【方法】以位于广州市的南亚热带常绿阔叶林为对象,以该地区森林历史调查数据为依据,结合研究区实际树种组成,选取黧蒴、中华锥、千年桐和华润楠4个常见树种,采用收获法测定各树种不同组分生物量,构建各树种单株及各组分的生物量模型,并探讨树高(H)和木材密度(ρ)作为第二自变量以不同形式加入模型对模型精度的影响。【结果】4个树种树叶生物量占比为5.34%~7.28%,华润楠显著低于黧蒴(P<0.05);4个树种树枝生物量占比为16.82%~24.20%,华润楠显著低于中华锥和黧蒴(P<0.05);4个树种树干生物量占比为47.22%~58.05%,中华锥显著低于其他3个树种(P<0.05);4个树种树根生物量占比为14.25%~22.25%,黧蒴和千年桐显著低于中华锥和华润楠(P<0.05);随着胸径增大,千年桐和华润楠的树叶生物量占比呈极显著下降趋势(P<0.01),4个树种的树枝生物量占比均呈上升趋势,树干生物量占比均呈下降趋势,根生物量占比和胸径之间均未表现出显著相关性;以胸径(D)为单一自变量的生物量模型具有较好拟合精度(平均R^(2)=0.947);将H以D2H形式包含在模型中,导致地上和全株生物量模型的拟合能力下降,但地下生物量拟合能力略有提升;将H以独立第二自变量包含在模型中,将增加模型的多重共线性问题;将ρ以D2ρ形式包含在模型中对单株及各组分生物量的估算精度均有所下降;将ρ以独立第二自变量包含在模型中,能略微提高估算精度。【结论】阳生树种千年桐分配较多生物量给树干,耐荫树种中华锥分配较多生物量给枝叶,耐荫树种中华锥和华润楠的根系更发达。随着胸径的增加,4个树种的树干生物量分配比例呈下降趋势而树枝的生物量分配比例呈上升趋势。对4个树种的生物量估算,建议选用D为单一自变量的模型,不建议将H作为第二自变量包含在模型内。增加ρ为第二自变量后仅能小幅提高模型拟合能力,建议实际应用中根据调查目的在准确性和工作难度间做出取舍。

广东南岭苦竹地上生物量分配特征与回归模型

苦竹(Pleioblastus amarus)在广东南岭地区分布广、数量多,其碳汇潜力不可忽视,构建苦竹地上生物量模型可以为区域森林碳储量计算和碳汇功能评估提供重要基础数据。本研究以广东南岭地区苦竹林为对象,采用随机取样法选取45株样竹测定各器官生物量,以胸径(DBH)为主要因子构建苦竹各器官及地上生物量模型,并探讨竹高作为第二参数加入模型对模型精度的影响,比较地上生物量不同算法间差异。结果表明:苦竹竹秆生物量占比为76.1%±0.8%,竹枝为14.5%±0.5%,竹叶为9.4%±0.4%。竹秆生物量占比与DBH呈显著正相关(P<0.05),竹枝和竹叶生物量占比与DBH呈负相关。以DBH为自变量的一元模型及以DBH和竹高为自变量的二元模型对竹秆和地上生物量均有很高的预估精度(R^(2)均超过0.95),对竹枝和竹叶生物量预估也有较好精度(R^(2)分别为0.888和0.684)。增加竹高作为第二参数加入模型能小幅度提高模型预估精度但存在较严重的多重共线性问题。在估算地上生物量时,采用单一模型计算与采用先估算出各器官生物量再累加计算的差异很小。以上结果说明,苦竹倾向于采取先分配较多生物量给枝叶以快速进行光合作用之后再分配较多生物量给竹秆以稳定群落地位的生物量分配策略,在估算苦竹地上生物量时,采用DBH为单一变量的一元模型具有较好的估算精度,同时能减少工作量。