根际微生物在植物养分获取以及碳、氮循环中发挥着重要作用,而植物细根(包括吸收根和运输根)与根际微生物群落关系密切.阐明火后森林恢复过程中先锋树种细根性状的变化与根际微生物群落的关系,可为基于细根和根际微生物动态的火后植被恢复管理提供理论支持.该研究以大兴安岭30年时间序列火烧迹地先锋树种白桦(Betula platyphylla)为研究对象,利用16SrRNA高通量测序技术,分析了火后恢复过程中白桦根际细菌群落结构与土壤性质和细根性状的关系.结果表明,火后恢复时间显著影响土壤pH、吸收根性状和根际细菌α多样性.随火后时间的增加,土壤pH呈先升高后下降再升高的趋势,吸收根比根长和比表面积呈先升高后下降的趋势.火后9年是白桦根际细菌α多样性逐渐回升的转折点.不同火后恢复时间根际细菌群落主要优势门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)和酸杆菌门(Acidobacteriota),主要优势属为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium).玫瑰弯菌属(Roseiarcus)、酸球菌属(Acidipila)以及分枝杆菌属(Mycobacterium)等优势属的相对丰度在不同火后恢复时间中差异显著.根际细菌α多样性主要受土壤pH和吸收根比根长的显著影响,细菌群落结构变化受细根的碳、氮含量和运输根磷含量的影响.综上,细根、土壤和微生物之间的互作共同影响了根际细菌的群落结构及多样性,从而塑造了根际环境,促进火后生态系统的恢复.

火是制约植物生长发育的重要干扰因子,影响植物的生理代谢,甚至导致植物死亡.非结构性碳水化合物(NSC)主要包括可溶性糖(SS)和淀粉(ST),对植物在干扰下存活具有重要作用.然而,关于植物NSC及其组分含量对火后时间响应机制的研究尚有不足.该研究采用"空间替代时间"的方法,在大兴安岭呼中区选取5个不同火烧时间的重度火烧地块和1个临近的未火烧地块,分别采集白桦(Betula platyphylla)的叶片、细根以及根际土壤样品,测定白桦叶片和细根的NSC及其组分含量、白桦叶片和细根的性状特征,以及根际土壤属性.结果表明:白桦叶片ST和NSC含量随火后时间的增加显著降低,而细根ST和NSC含量随火后时间的增加显著增加,叶片和细根的NSC含量分别在火后30年和火后17年与火烧前无显著差异,表明细根NSC含量从重度火烧干扰的影响中恢复得更快;火后时间对白桦叶片的NSC含量有直接影响,还通过影响比叶面积对叶片的NSC含量产生间接影响;火后时间对白桦细根NSC含量的影响主要是通过影响土壤pH和比叶面积间接产生.综上,火后时间对植物NSC含量的影响具有明显的器官差异性.该结果可为火烧迹地的植被恢复研究提供科学数据和理论基础.

本研究对长白山自然保护区长白落叶松林火烧迹地植物群落进行了两期调查,以明确林火干扰对该群落物种组成、径级结构及优势树种空间分布格局的短期影响.结果表明:(1)未受林火干扰的对照林分有14个乔木树种,火烧1年后的长白落叶松林有6个乔木树种,火烧4年后仅剩下4种.(2)未受林火干扰林分的群落径级结构呈偏倒"J"型分布,而火烧迹地均大致呈正态分布.不同径级优势种(长白落叶松和白桦)的抗火干扰能力表现出相似规律,都为大径级＞中径级＞小径级.(3)未受林火干扰林分中,各径级长白落叶松和白桦在0～25m尺度上均基本表现为随机分布.而林火干扰1年后的长白落叶松的小径级(DBH＜11 cm)在小尺度(r＜12m)上表现为聚集分布,在大尺度上(12 m＜r＜25 m)表现为随机分布;中径级(11 cm≤DBH＜21 cm)在0～25 m尺度上表现为聚集分布,大径级(DBH≥21 cm)则表现为随机分布;而白桦的中、大径级在0～25 m尺度上均表现为随机分布.林火干扰4年后,长白落叶松小径级和大径级的空间分布格局与火烧1年后分布格局相似,而中径级则在小尺度上表现为聚集分布,在大尺度上表现为随机分布;白桦的中径级基本呈聚集分布.本研究探明了火干扰后长白落叶松林的短期动态变化,为区域森林恢复与管理提供了指导意义.

云南松是我国西南林区典型易燃针叶树,研究林火对云南松林地表可燃物负荷量及火烧后碳排放量的影响,对可燃物管理及区域碳平衡维持提供科学依据.本研究以四川省西昌市2020年3月30日云南松林火烧迹地为对象,设置不同火烧强度(轻度、中度、重度)和对照(未火烧)样地,分析不同火烧强度下地表可燃物负荷量的变化以及地表可燃物负荷量与环境因子之间的相关关系,通过乔木层、凋落物层及地表有机质层可燃物负荷量损失程度计算可燃物燃烧效率,进而计算不同组分可燃物的碳排放量.结果表明:(1)不同火烧强度下云南松林各类型地表可燃物负荷量均存在显著差异(P＜0.05),地表可燃物总负荷量具体表现为:重度火烧(50.94 t·hm-2)＞对照样地(41.08 t·hm-2)＞中度火烧(37.40 t·hm-2)＞轻度火烧(28.83 t· hm-2);(2)冗余分析结果表明,林分因子中,烧死木百分比、熏黑高度与树高的比值对灌木和草本可燃物负荷量的解释量较大;地形因子中,坡向对地表可燃物负荷量的解释量大于坡度和海拔;(3)云南松林乔木层、凋落物层、地表有机质层可燃物碳排放量在不同火烧强度样地间均存在显著差异(P＜0.05),碳排放量分别为23451.30、8322.86、5244.74 t,此次森林火灾碳排放量为37018.90 t.

红火蚁Solenopsis invicta是我国重大有害入侵生物,目前我国对于红火蚁的科学研究、防治策略、政策法规多集中于农业领域.虽然红火蚁在林草湿地与城市绿地中也有着广泛分布与巨大危害,但在这些领域的发生特点和防控策略被大大忽视.在林业中,红火蚁的发生与砍伐、火烧和翻土等人为扰动,以及生物多样性、林分郁闭度和土壤裸露程度等自然因素高度相关.人工林中的生物多样性与林分郁闭度较低,人为扰动多,因此人工林内部与周边地区均有较高的红火蚁入侵风险;而在天然林中,红火蚁的巢穴多分布于林缘、林窗及火烧迹地等阳光可以直接照射的区域.此外,苗圃和城市绿地有大量的裸露土壤和人类活动,红火蚁发生风险较高.在人类活动较多的人工林、苗圃和城市绿地,红火蚁主要危害人体健康和基础设施,并直接或间接危害林木.此外,红火蚁的入侵降低了生境中节肢动物的丰度和多样性,并威胁自然保护区和湿地中的野生动物.尽管有研究表明,在某些条件下红火蚁有利于促进种子传播和土壤营养物质循环,但其危害性远远大于可能带来的益处.在林业上,预防红火蚁入侵主要有检疫、监测和防治3个环节.在检疫方面,木材、带土苗木和草皮是可能携带红火蚁需要重点检疫的对象,熏蒸可有效杀灭红火蚁.在监测方面,诱饵法和陷阱法是主要的监测手段,近年来快速发展的遥感和雷达技术也有望在天然草地和城市绿地的红火蚁监测中发挥作用.尽管化学防治是目前最主要的红火蚁防治手段,使用高毒、广谱、难降解的杀虫剂可能危害自然保护区与湿地等生境中的生物多样性,因此有必要研发更加绿色环保的红火蚁防治药剂和方法.

探究轻度火烧后土壤呼吸及其组分变化规律以及对林地环境因子的影响,可为林火干扰条件下滨海沙地人工林土壤碳排放估算提供科学依据.该研究以闽南沿海地区木麻黄(Casuarina equisetifolia)人工林火烧迹地和对照样地为研究对象,于2019年9月至2020年8月采用LI-8100土壤碳通量自动测量系统测定土壤总呼吸速率(Rs)和异养呼吸速率(RH),同时测定10 cm深处的土壤温度(T10)、湿度(W10)和0-10 cm土壤的物理化学性质,探讨轻度火烧对林地土壤Rs和RH以及非生物因子的影响.结果表明:火烧迹地土壤全年平均Rs和RH分别为(2.37±0.65)和(2.05±0.63)μmol·m-2·s-1,对照样地土壤全年平均Rs和RH分别为(2.86±1.08)和(2.51±1.08)μmol·m-2·s-1,火烧迹地与对照样地土壤呼吸速率及其组分存在显著差异.除对照样地土壤RH外,两块样地土壤呼吸速率及其组分与土壤温度呈极显著指数相关关系,与土壤水分的相关关系均未达到显著水平.土壤呼吸速率与土壤可溶性有机碳、土壤微生物生物量氮含量呈极显著正相关关系,与土壤可溶性有机氮含量呈显著正相关关系,与土壤微生物生物量碳含量呈显著负相关关系.轻度火烧对木麻黄人工林土壤呼吸及其组分均有抑制作用,说明林火干扰对森林生态系统土壤呼吸和碳循环具有重要影响.

为探究滨海地区人工防护林火烧迹地土壤总呼吸速率及其组分的动态变化规律以及与之相关的影响因素,利用壕沟法区分土壤异养呼吸和自养呼吸,采用Li-8100碳通量自动测定系统,对福建省滨海沙地尾巨桉人工林火烧迹地土壤呼吸进行测定,同时测定0～10 cm处的土壤温度(T10)和土壤体积含水量(W10),分析火烧迹地和对照样地土壤呼吸及其组分与林地水热因子的月动态变化,探讨土壤呼吸速率与土壤温度、土壤水分以及土壤理化性质的相关关系.结果表明:火烧迹地土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸的月平均速率分别为2.20、1.87和0.33 μmol·m-2·s-1,对照样地土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸的月平均速率分别为2.96、2.15和0.81 μmol·m-2·s-1,火烧迹地土壤呼吸及其组分均显著下降(P＜0.05);全年火烧迹地和对照样地土壤呼吸及其组分与T10均表现出极显著指数相关,全年火烧迹地和对照样地土壤总呼吸速率与W10均表现出显著正相关,火烧迹地土壤异养呼吸与W10无显著相关,对照样地土壤异养呼吸与W10表现出极显著正相关,火烧迹地土壤总呼吸和异养呼吸的Q10值相同,且稍低于对照样地的Q10值;林地土壤呼吸速率与土壤NO3--N、无机氮均存在极显著正相关,与NH4+-N存在显著正相关;在尾巨桉人工林中,林火干扰对土壤呼吸速率有显著影响,土壤异养呼吸和自养呼吸均显著降低.通过建立回归模型可知,土壤总呼吸与土壤温度和体积含水量均显著相关,进一步证明土壤温度和含水量是影响林地土壤呼吸速率的主要因子,且林火干扰还会导致土壤碳氮组分发生改变,从而影响土壤碳排放速率.

野火是大兴安岭活跃的生态干扰因子,显著影响火烧迹地土壤有效磷(AP,Available Phosphorus)和土壤微生物生物量磷(MBP,Microbial Biomass Phosphorus),本文旨在了解兴安落叶松林火烧迹地AP、MBP的时空演变特征,并在此基础上探究两者间的偶联机制.采用"以空间换时间"的研究方法,于大兴安岭塔河地区兴安落叶松林火烧迹地选取实验样地,于未过火兴安落叶松林选取对照样地,踏查每个样地的海拔、坡度、坡向、坡位信息,测定火烧迹地土壤AP、MBP含量,分析兴安落叶松林火烧迹地AP与MBP的时空演变特征.火干扰后,火烧迹地土壤AP、MBP含量均随恢复时间表现出先减少后增加的趋势,恢复初期火烧迹地MBP含量显著低于未过火样地,AP含量显著高于未过火样地(P＜0.05);不同海拔火烧迹地AP、MBP含量差异显著(P＜0.05),不同海拔未过火样地AP、MBP含量均无显著差异(P＞0.05).火烧迹地土壤MBP、AP的随机森林回归模型的模型总解释度约为84％,而未过火样地的模型总解释度约为60％,两个模型均达到了极显著水平(P＜0.001),在对照样地随机森林回归模型中,坡位达到了显著水平(P＜0.05),坡向、坡度、海拔三个地形因子达到了极显著水平(P＜0.01),在火烧迹地随机森林回归模型中,所有解释变量均达到了极显著水平(P＜0.01).火干扰对土壤微生物的影响是一个长期过程,相较于AP,MBP对火干扰的响应更为敏感.火干扰会显著加强地形因子对AP、MBP的影响力,并改变地形因子对AP、MBP影响力的相对重要性.

林火作为我国北方森林生态系统的重要干扰因子,随着全球气候变暖,其影响将更为严重.本文对大兴安岭地区兴安落叶松(Larix gmelinii)林重度火烧迹地3块不同恢复阶段1个生长季土壤微生物生物量氮、碳的动态变化进行了调查.结果表明:在整个生长季,土壤微生物生物量氮、碳都呈现先增加后减少的趋势,而且土壤上层微生物生物量氮、碳都高于土壤下层.火后3年和火后28年土壤上、下层微生物生物量氮高于对照样地,火干扰后9年土壤上、下层微生物生物量氮低于对照样地;火后3年土壤上、下层微生物生物量碳低于对照样地;火后9年和28年微生物生物量碳高于对照样地.火后不同恢复阶段土壤微生物生物量氮、碳在6月份达到峰值,然后在生长季中呈下降趋势.火后9年土壤上层微生物生物量碳与磷(P)含量呈显著负相关关系,火后9年土壤下层和火后28年土壤上层微生物生物量氮与土壤含水量呈正相关.本研究结果将为研究中国北方森林系统火后土壤微生物生物量氮、碳的动态变化及其火后的主要影响因子提供数据基础.

对云南省大理苍山火烧遗迹地土壤中的捕食线虫真菌资源进行调查过程中,发现一株能自发产生孢子捕食器官的捕食线虫真菌,编号WZ27,经形态和分子鉴定为细颈亚隔指孢Dactylellina parvicolla.该株菌的主要特征为不需要经过任何物质的诱导即可自发产生孢子捕食器,其自发形成孢子捕食器官的百分率达到18.3％,通过线虫与牛粪的诱导,孢子捕食器官的形成明显增加.同时与细颈亚隔指孢D.parvicolla参考菌株相比,捕食器官生成时间要更短(P＜0.001),且捕食率高于参考菌株(P=0.003).