森林生态系统强大的碳源/汇功能是实现"碳中和"和"碳达峰"战略目标最经济、有效的自然气候解决方案和固碳增汇手段.准确评估森林生态系统的碳汇能力,对于明确森林碳储量有重要意义.为明确亚热带-暖温带气候过渡带的常绿落叶阔叶混交林的碳通量特征及其驱动因素,2011-2020年利用涡度相关法开展了大别山常绿落叶阔叶混交林碳通量和环境要素的观测试验.结果表明:大别山常绿落叶阔叶混交林净生态系统CO2交换量、生态系统呼吸(Reco)、总初级生态生产力分别为-788.13 gC m-2 a-1、1074.14 gC m-2 a-1、1862.27 gC m-2 a-1,该森林生态系统整体表现为碳汇,其固碳能力与相近纬度的常绿落叶阔叶混交林基本持平,并高于针阔叶混交林、毛竹林等其他类型的森林生态系统.10年间,大别山常绿落叶阔叶混交林的固碳能力有所增强.影响大别山常绿落叶阔叶混交林碳通量的主要环境因子为温度与太阳辐射,气温(Ta)、净辐射(Rn)、光合有效辐射和总辐射与生态系统碳生产力和GPP呈显著正相关(P＜0.001),Reco与Ta和Rn呈显著正相关(P＜0.001).研究结果为气候变化响应敏感的南北气候过渡带森林生态系统的碳储量估算、碳循环过程模拟提供观测数据支持和科学依据.

森林可燃物模型可以对具有巨大变异性的可燃物进行综合描述,是建立林火模拟系统和进行林火行为预报和模拟的基础.本文从潜在林火行为的角度出发,依据可燃物的关键参数,利用系统聚类方法对可燃物分类并进行火行为预测,最终建立赣南地区标准森林可燃物模型.结果表明:坡度不变条件下,不同可燃物的蔓延速率、火焰长度随着风速的增加而上升;可燃物对坡度和风速敏感,火线强度随之增大而增加.赣南地区可建立4个标准可燃物模型,代表性植被类型分别为毛竹林(模型FL-Ⅰ)、马尾松林(模型FL-Ⅱ)、针叶(马杉)、针阔(马杉木)混交林和杉木林(模型FL-Ⅲ)以及木荷林和阔叶林(木枫)混交(模型FL-Ⅳ).不同可燃物林火行为的预测结果以及4个标准可燃物模型的地表和垂直结构特征可为林火管理提供帮助.

为了探究短期氮沉降对凋落物和土壤有机质化学组成的影响,以亚热带毛竹林为对象,于2020年7月—2022年1月设置氮沉降增加(施氮量50 kgN·hm-2·a-1)处理,利用热裂解气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)技术,对毛竹林毛竹叶/根凋落物和土壤的有机质化学组分进行了分析.结果表明:与对照相比,短期氮沉降处理土壤有机质中酚类的相对含量显著增加了 50.9％,而脂肪酸的相对含量显著减少了 26.3％;叶凋落物中烷烯烃和木质素的相对含量显著增加了 51.9％和33.5％,酚类和多糖的相对含量显著减少了52.2％和56.3％;根凋落物中多杂环芳香烃的相对含量显著减少了 16.6％.土壤有机质中脂肪酸的相对含量与叶凋落物中多糖的相对含量呈显著正相关;土壤有机质中酚类的相对含量与叶凋落物中木质素的相对含量呈显著正相关,与多糖的相对含量呈显著负相关.短期氮沉降对毛竹林毛竹叶/根凋落物和土壤的总有机碳、总氮和碳氮比均无显著影响,但是会显著改变三者的有机质化学组成;另外,短期氮沉降下土壤有机质化学组成的变化受叶凋落物有机质化学组成的影响.

为探究毛竹林下种植茶树对土壤有机碳储量与碳组分的影响,该研究以毛竹纯林、竹茶混交林和常绿阔叶林为研究对象,采集这 3 种林分类型的表层(0～10 cm)土壤,测定土壤有机碳(SOC)、碳组分、生物与非生物因素指标.结果表明:(1)竹茶混交林林下植物多样性相较于毛竹纯林显著降低,但其土壤有机碳密度(22.54±2.09)t.hm-2、碳组分与毛竹纯林无显著差异(P>0.05).竹茶混交林的矿物结合态有机碳(MOC)为(20.13±1.83)g.kg-1,占总有机碳的 92.66%.常绿阔叶林土壤有机碳密度比竹茶混交林和毛竹纯林高土壤有机碳密度分别高 41.15%和 41.00%(P<0.05).(2)3 种林分类型土壤微生物量碳(MBC)含量范围为 0.58～3.08 g.kg-1,土壤 16S rRNA丰度范围为 2.18×1010～5.65×1010copies.g-1,固碳基因cbb L丰度范围为 0.37×108～1.10×108 copies.g-1,土壤微生物碳利用效率范围为 0.03～0.28;3 种林分类型之间微生物相关指标不存在显著差异(P>0.05).(3)3 种林分类型SOC与土壤pH、砂粒含量和地上凋落物生物量呈显著负相关,与土壤黏粒含量、粉粒含量、总氮、C ∶ N、总磷和铵态氮含量呈显著正相关(P<0.05).(4)就不同碳组分而言,颗粒有机碳(POC)和MOC均与土壤pH、砂粒含量和根系生物量呈显著负相关,与土壤含水量、黏粒含量、粉粒含量、总氮、C ∶ N、总磷和铵态氮含量呈显著正相关(P<0.05).综上表明,竹茶混交改造会造成原生毛竹纯林林下植被多样性下降,但并未造成土壤碳储量下降;而相较于常绿阔叶林,毛竹经营措施需要改进,以提升其碳汇效益.

土壤微生物是森林生态系统的重要组成部分,毛竹(Phyllostachys edulis)扩张使植被类型发生改变,进而对土壤微生物群落产生影响.为揭示毛竹向杉木(Cunninghamia lanceolata)林扩张过程中对土壤细菌群落的影响.本文在浙江省杭州市临安区於潜镇南山村,以杉木纯林(s)为对照,选取毛竹杉木混交林(h)、毛竹纯林(m)两种林型,通过高通量测序技术探究毛竹扩张对杉木林土壤细菌群落的影响.结果表明:毛竹扩张导致杉木林土壤细菌群落a多样性降低,与杉木林相比,混交林地细菌多样性及丰富度分别降低了2.4％、8.6％,但无显著差异;毛竹林分别降低了5.9％、16％,且差异显著(P＜0.05).毛竹扩张杉木林后,改变了土壤细菌菌群的相对多度;杉木林中变形菌门、Unassigned和疣微菌门的相对多度最高,分别占32.39％、3.7％、3.2％;毛竹林中酸杆菌门和拟杆菌门的相对多度最高,分别占45.05％、5.19％;混交林中浮霉状菌门、放线菌门和绿弯菌门的相对多度最高,分别占7.51％、6.79％、5.12％.毛竹扩张形成混交林后,浮霉状菌门、放线菌门的相对多度显著上升(P＜0.05),分别增加了3.12％、2.71％,而迷踪菌门和芽单胞菌门的相对多度显著下降(P＜0.05),分别减少了0.43％、0.36％;奇古菌门相对多度显著下降(P＜0.05).β多样性分析结果显示,毛竹扩张对杉木林土壤细菌群落结构产生显著影响(P＜0.05),毛竹林与竹杉混交林的土壤细菌结构较为接近,两者与杉木林细菌群落集聚距离较远.LEfSe分析显示硝化螺菌属(Nitrospira)、芽单胞菌科和分枝杆菌属(Mycobacterium)的相对多度变化显著,可作为毛竹扩张杉木林土壤细菌群落结构变化的指示种.土壤NH4+可能是引起细菌群落变化的主要土壤环境因子.这些结果说明毛竹向杉木林扩张可引起林地土壤细菌群落发生改变,这为了解毛竹扩张对土壤碳氮等元素循环、扩张机制及扩张调控提供了基础数据.

为揭示天然林改为毛竹林过程中土壤微生物变化规律,在浙江省湖州市安吉县和长兴县两地选择不同种植历史的粗放经营毛竹林,分层采集0～20和20～40 cm的混合土壤样品,应用PCR-DGGE技术分析土壤细菌和真菌群落结构及多样性变化.结果表明:在马尾松林改种毛竹林或毛竹林入侵杂灌阔叶林形成毛竹纯林过程中,土壤细菌和真菌的群落结构均发生明显变化,且细菌结构对毛竹种植的响应更敏感;随着毛竹生长时间的延长,表层土壤细菌群落表现出抵抗干扰、最后向改种毛竹之前状态恢复的趋势.毛竹种植时间、样地和土层均对土壤细菌和真菌多样性产生显著影响,其中样地和土层的影响明显大于种植时间.土壤性质和细菌、真菌结构的冗余分析结果表明,不同地点、不同土层驱动土壤微生物结构随时间变化的主要因子没有一致规律,且第1、2轴对样地变化的解释率大多低于65.0％,说明除本研究分析的5个土壤化学指标外,可能还有其他土壤理化性质共同驱动微生物结构的变化.

为探讨生物质炭添加对森林原位土壤呼吸动态及温度敏感性的影响, 于2014年5月至2016年4月对浙江省杭州市富阳区庙山坞林区毛竹(Phyllostachys edulis)林进行了为期两年的生物质炭添加试验,生物质炭施加量分别为0 (CK)、5 (LB)、10 (MB)和20 t·hm-2(HB).利用LI-8100土壤碳通量系统测定土壤呼吸速率时空动态.结果表明: 添加生物质炭会降低毛竹林土壤呼吸速率且呈现明显的季节动态, 土壤呼吸速率在6-7月最高(林分1中LB处理除外), 1月或2月最低, 添加生物质炭对毛竹林土壤呼吸的影响显著; CK、LB、MB和HB处理的年平均土壤呼吸速率分别为3.32、2.66、3.04和3.24 μmol·m-2·s-1; 与对照相比, LB、MB和HB处理下年平均土壤呼吸速率分别降低2.33%-54.72%、1.28%-44.21%和0.09%-39.22%.添加生物质炭使LB、MB、HB处理的土壤水分含量分别增加了0.97%-75.58%、0.87%-48.18%和0.68%-74.73%.土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈现显著的指数相关关系, 与5 cm土壤水分含量没有显著相关性, 但与温度和水分呈显著相关关系.生物质炭添加影响土壤呼吸温度敏感性, LB、MB处理明显增加土壤温度敏感性.LB、MB和HB处理下年平均累积土壤呼吸CO2排放分别降低7.98%-35.09%、1.48%-20.63%和-4.71%-7.68%.添加生物质炭显著降低毛竹林土壤碳排放和土壤温度敏感性, 对缓解气候变化具有一定意义.

以四种不同林分类型的林下种植多花黄精为研究对象,探讨了超声波辅助提取多花黄精总黄酮的提取条件,分析了多花黄精总黄酮的含量变化,并对多花黄精总黄酮的羟基自由基清除能力和牛血清白蛋白结合效应进行了评价.结果表明,多花黄精总黄酮的适宜提取条件为:超声功率250 W、乙醇体积分数70％、超声提取时间20 min、料液比1:20(g∶ mL).在此优化提取条件下,测得毛竹林下套种多花黄精的总黄酮含量最高,为(10.30 ±0.05) mg/g;天然阔叶林、杉木林、人工阔叶林的多花黄精总黄酮含量依次为(5.11 ±0.06)、(5.00±o.03)、(5.00±0.05) mg/g.多花黄精总黄酮对羟基自由基的清除率达到89.38％;对牛血清白蛋白具有一定的荧光淬灭活性,与BSA结合作用的指数方程为y=1647 e-0.242x(R=0.9969).

以世界双遗产地武夷山风景名胜区内4种森林类型地表可燃物作为研究对象,采用外业调查与内业实验相结合的方法,对比分析地表可燃物含水率(绝对含水率与熄灭含水率)特征及其与地形、林分等14个影响因子的关系.结果显示:活地表可燃物绝对含水率、熄灭含水率在4种林型间差异较小,死地表可燃物差异较大,其中毛竹林在不同林型中绝对含水率较高,熄灭含水率较低,马尾松近成熟林则相反.在灌木、草本、1小时时滞可燃物(1 hr)、10小时时滞可燃物(10 hr)中,毛竹林绝对含水率大于熄灭含水率,不易点燃;马尾松近成熟林灌木、草本绝对含水率大于熄灭含水率,1 hr和10 hr可燃物绝对含水率＜熄灭含水率,容易点燃.绝对含水率中,不同坡向毛竹林的地表可燃物无显著差异,马尾松近成熟林仅在灌木、1 hr可燃物有差异,1 hr差异表现为阴坡＞阳坡.冗余分析(RDA)结果显示,活可燃物、死可燃物受不同的环境因子影响,环境因子对死可燃物含水率的解释量高于活可燃物.本研究结论表明,不同林型地表可燃物熄灭含水率比绝对含水率稳定,为评估景区森林点燃风险与火行为模拟提供了重要理论指导.

为明确毛竹(Phyllostachys edulis)-苦参(Sophotora flavescens)、毛竹-决明(Catsia tora)复合经营适宜的立竹密度,以立地条件和经营水平一致的3种立竹密度D1(1600±200株·hm-2)、D2(2400±200株·hm-2)、D3(3200士200株·hm-2)毛竹林下种植的固氮植物苦参和决明实生幼苗为试验对象,调查了不同立竹密度下苦参和决明幼苗的生长指标和生物量积累以及分配规律.结果表明:毛竹林下苦参和决明幼苗的株高、地径及叶生物量、茎生物量、豆荚生物量、根生物量、地上生物量、全株生物量均随立竹密度的增大而降低,且D1立竹密度显著高于D2、D3立竹密度;苦参幼苗叶重比、豆重比随立竹密度的增大呈“∧”型变化,根重比、根冠比呈“V”型变化,茎重比呈持续下降趋势且D1立竹密度显著高于D2、D3立竹密度(P＜0.05),除茎重比外,其他生物量比在不同立竹密度毛竹林间均无显著差异(P＞0.05).而随立竹密度的增大,决明幼苗茎重比、根重比、根冠比的变化趋势与苦参相同,而叶重比和豆重比呈持续增大趋势,且D1、D2与D3立竹密度间差异显著(P＜0.05);主成分和R型因子综合评定法分析表明3种立竹密度毛竹林下苦参和决明幼苗生长和生物量分配的综合得分大小顺序为D1＞D2＞D3立竹密度.研究表明,立竹密度对毛竹林下苦参和决明幼苗的生长和生物量分配有重要影响,从试验毛竹林立竹密度来分析,毛竹-苦参、毛竹-决明复合经营适宜的立竹密度为D1(1600±200株·hm-2).