土壤微生物是参与陆地生态系统生物地球化学循环过程的重要成员.造林可以显著影响土壤微生物群落结构与功能,但造林初期驱动的土壤理化因子变化对土壤微生物结构与功能的影响尚不清楚.通过分析由珍稀乡土树种组成的三种新造混交林(BB:银杏 Ginkgo biloba-桢楠 Phoebe zhennan;CB:香椿 Toona sinensis-红豆杉 Taxus wallichiana-桢楠 Phoebe zhennan;MB:鹅掌楸Liriodendron chinense-乐昌含笑 Michelia chapensis-香椿 Toona sinensis-玉兰 Yulania denudata)表层(0-20 cm)土壤真菌群落组成、功能类群及其土壤理化因子,并以草灌化未造林地作对照(CK),研究土壤真菌群落结构和功能对不同林型造林初期的响应.结果表明:(1)不同林型土壤真菌群落丰富度、多样性指数高于CK,表现为MB＞BB＞CB＞CK,主要受到土壤孔隙度、水解性氮的影响.(2)土壤真菌门水平优势类群在不同处理间无显著差异,其中子囊菌门占绝对优势,MB中的被孢霉门相对丰度显著高于CK(P＜0.05).与CK相比,球囊菌门与Leptodiscella相对丰度在各林型中均降低.(3)通过非度量多维尺度(NMDS)与置换多元方差(Adonis)分析表明,造林初期,造林土壤真菌群落结构与CK存在显著差异(P＜0.01).冗余分析(RDA)分析表明全钾、水解性氮、土壤容重及土壤碳氮比是影响真菌群落指示种的主要土壤理化因子;被孢霉门与水解性氮、碳氮比、全氮、非毛管孔隙度、含水率均呈正相关,与全钾呈负相关.(4)真菌群落主要以腐生营养型为主,病理营养型次之;造林后腐生营养型真菌相对丰度降低,而土壤腐生菌的相对丰度在BB与MB处理中反而显著增加(P＜0.05);MB处理中动物病原菌的相对丰度显著增加(P＜0.05);真菌优势功能类群主要受到土壤pH、土壤孔隙度、土壤碳氮比(C/N)、土壤有机质、全氮、全钾的影响.造林初期土壤真菌群落结构与功能类群发生了显著改变,阔阔混交林较针阔混交林变化更加明显,其中多种阔叶树混交林病原菌相对更高.

为了探究珍贵树种毛红椿对施用不同肥料不同用量的响应,该文以毛红椿幼林为研究对象,设置氮肥(N)、磷肥(P)、复合肥(CF)及缓释肥(SRF)4种肥料3个施肥水平(高、中、低),研究施肥对毛红椿幼林生长和叶片养分、生理的影响.结果表明:(1)施肥均可促进毛红椿树高和胸径生长,氮肥和复合肥效果更明显,氮肥处理的4年生毛红椿平均树高、平均胸径、平均材积较不施肥(CK)分别提高了 15.0％、21.9％、67.5％,其中低氮肥(N1)处理的胸径年均生长量最大(2.99 cm),复合肥处理的平均树高、平均胸径、平均材积较CK分别提高了 16.7％、19.2％、54.3％.高缓释肥(SRF3)和低磷肥(P1)分别在第4年树高、胸径的年增长量达到最大(分别为1.96 m、2.33 cm).(2)施肥显著增加了毛红椿叶片叶绿素含量和非结构性碳水化合物含量,氮肥显著促进可溶性糖合成而磷肥显著促进淀粉合成.(3)N1和磷肥分别显著促进毛红椿叶片氮和磷含量的提高,磷肥、复合肥和氮肥均可显著提高叶片钾含量.(4)主成分分析结果表明,施肥促进生长效果依次为氮肥＞复合肥＞磷肥＞缓释肥＞不施肥,其中N1即100 g·plant-1·year-1的综合评价值最高.综合施肥成本和效益,施氮肥或复合肥能有效促进毛红椿幼林生长发育,推荐幼林期每年每株施100 g氮肥即可.该研究结果可为毛红椿造林初期林木养分管理提供参考.

为探讨干旱胁迫对油松非结构性碳水化合物(NSC)的影响及其响应机制,以2年生油松幼苗为对象,设置适宜水分、轻度、中度和重度干旱胁迫处理(即80％、60％、40％和20％田间持水量),比较幼苗在不同胁迫时间(15、30、45和60 d)各器官NSC含量的变化规律.结果表明:不同干旱胁迫处理程度与时间对油松幼苗当年生叶、1年生叶、茎、粗根和细根的可溶性糖、淀粉及总NSC含量均具有显著交互作用.干旱胁迫15d时,当年生叶NSC含量在干旱胁迫处理显著低于适宜水分处理,细根NSC含量在轻度和重度胁迫处理显著高于适宜水分处理.干旱胁迫45 d时,随着胁迫程度增加,当年生叶、1年生叶、茎、粗根和细根淀粉含量均呈增加趋势.干旱胁迫60d时,随着胁迫程度增加,细根淀粉含量呈下降趋势,细根可溶性糖及NSC含量在胁迫处理显著低于适宜水分处理.综上所述,油松幼苗胁迫初期,NSC优先供给细根以促进吸收水分,而长期胁迫,将导致NSC向下运输受阻,根系生长和吸收功能下降.这种NSC对干旱胁迫阶段性响应策略的揭示为东北地区油松幼苗造林最佳时间选择及水分管理提供数据支持.

针对我国大量灌木林出现退化而宜林地又日益减少的现状,在适宜种植乔木的地区,将退化灌木林转变为乔木林被认为是一种可行的植被恢复方式.以关帝山林区退化灌木次生林转变而成的不同林龄(10、18、23、27年和35年)华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr.)林为研究对象,并以相邻的退化灌木次生林为对照,探究这种转变对生态系统碳储量及其组分的影响,将为我国开展造林/再造林、林业碳汇项目等工作提供科学依据和数据支撑.与灌木林相比,造林初期的生态系统碳储量及其组分均出现不同程度的下降.10年生华北落叶松林的生态系统碳储量相对于灌木林显著下降了32.9％(P＜0.05),但并非所有组分的下降都显著(P＜0.05).植被碳储量下降34.7％,其植被地上和地下碳储量分别下降5.4％和70.9％,但只有植被地下碳储量是显著减少的(P＜0.05);凋落物碳储量下降42.8％,但并不显著(P=0.71);土壤有机碳储量(0-50 cm)显著下降32.6％(P＜0.05),其不同土层(0-10、10-30 cm和30-50 cm)的碳储量也都出现显著减少(P＜0.05).林龄从10年到35年,华北落叶松林生态系统碳储量增加了1.6倍,植被及其组成(地上和地下)、凋落物、土壤有机碳及其不同土层(0-10、10-30 cm和30-50 cm)等的碳储量也随之不断增加,从而使得生态系统碳储量及其组分逐渐达到并全面超过灌木林.但是,不同组分要达到灌木林的碳储量水平,需要的时间存在较大差异:土壤有机碳库＞植被地下碳库＞植被地上碳库,其中深层土壤有机碳＞表层土壤有机碳(0-10 cm).

研究自然植被恢复过程中的物种组成、群落结构及生物多样性的变化,能够为人工促进植被恢复的树种选择与群落结构的优化配置提供重要依据.本研究以空间代替时间对喀斯特断陷盆地典型区云南省建水县不同天然植被(草丛、灌丛、乔木林)进行群落学调查,对不同恢复阶段的植物群落按乔木、灌木、草本进行分层,分析各恢复阶段植物群落的物种组成、水平和垂直结构、生物多样性.结果 表明:在总面积为3200 m2的12个样地中,共记录43科72属94种维管束植物,优势种以壳斗科(Fagaceae)、鼠李科(Rhamnaceae)、紫金牛科(Myrsinaceae)、蔷薇科(Rosaceae)、木犀科(Oleaceae)等科的植物为主;在草丛→灌丛→乔木林的恢复过程中,群落物种组成中的科数、属数、种数逐渐增加,低矮和小径级植物个体数所占比例逐渐减少,但整体仍以低矮的小径级植物为主.草本植物的丰富度和Shannon指数在植被恢复的初期即草丛阶段最大,而均匀度指数则以灌丛阶段最大;木本植物的丰富度和Shannon指数随着植被的恢复逐渐增大,但均匀度指数随着植被的恢复逐渐下降;随着植被的恢复,草本层和乔木层的生态优势度逐渐增大,灌木层的生态优势度逐渐减小;草本植物由早期一年或多年生的喜阳、耐旱、耐贫瘠的草本向抗逆性强的多年生草本过渡,并逐渐向中性和阴性转变,其中刺芒野古草(Arundinella setosa)能够很好地适应该地区的环境;薄叶鼠李(Rhamnus leptophylla)、铁仔(Myrsine africana)、假虎刺(Carissa spinarum)、小石积(Osteomeles anthyllidifolia)等阳性树种为该地区植被恢复的先锋种,其早期的出现为其他植物的恢复创造条件,后期又逐渐被喜阴的植物替代,在植被恢复初期可利用这些物种;在植被恢复后期,壳斗科的铁橡栎(Quercus cocciferoides)成为建群种,可在灌丛阶段植被恢复时利用该物种,也可以选择使用该物种植树造林;在整个植被恢复过程中,优势度从以矮小植物为主朝着高大植物发展、优势种寿命越来越长的趋势十分明显.

连续3a调查长白落叶松人工林下更新红松、红皮云杉和水曲柳3个树种的地径、树高、保存率,研究不同郁闭度择伐林及皆伐带宽度和带内不同位置对3个树种更新幼树生长的影响.结果表明:林下造林3a后,红松的保存率最高,其次是红皮云杉和水曲柳;3个树种的树高生长均随郁闭度降低呈现增加的趋势;水曲柳树高在20 m皆伐带内生长最快,红松和红皮云杉则是在30 m皆伐带内树高生长最快;在皆伐带中间和东侧位置生长的幼树普遍比西侧的要好;红皮云杉造林苗较矮(20 cm左右)且初期苗高生长缓慢,受草本植物遮蔽阳光的影响较大;皆伐带内幼树的生长速度比择伐林内幼树快,杂草生长同样很快,造林需要付出更多的割灌除草等抚育成本.

明确黄土高原不同林分类型枯落物的时空变化特征,理解其水土保持功能,为流域土壤侵蚀模拟和预测提供基础数据和理论支撑.野外实测了北洛河流域内山杨、刺槐和沙棘3种人工林分以及乔木初期(白桦)、中期(辽东栎—油松混交林)、亚顶级(油松)和顶级(辽东栎)4个次生演替阶段林分枯落物盖度、厚度和蓄积量.用浸泡法对枯落物持水能力和过程进行了研究.流域各林分类型枯落物厚度介于4.55-1.38 cm,蓄积量介于17.24-4.99 t/hm2,24h持水深和有效拦蓄深分别介于2.73-0.96 mm和2.45-0.81 mm,表现为辽东栎—油松混交林＞油松/辽东栎＞山杨＞刺槐＞沙棘＞白桦.枯落物持水量与浸泡时间存在对数函数关系(R2≥0.85,P＜0.01),2 h以内迅速增加,8 h基本饱和.半分解层厚度、蓄积量、持水量和吸水速率均大于未分解层.流域内次生演替林分水分吸持能力和拦蓄作用总体上优于人工林分.植被演替过程中,辽东栎-油松混交林枯落物盖度、蓄积量和持水能力表现最优,建议在黄土高原造林及林地抚育管理过程中重视混交林的建设和保护.

为评价舟山新木姜子(Neolitsea sericea)的耐盐性,对其在不同盐胁迫下的光合生理特性进行实验研究.以舟山新木姜子2年实生幼苗为试验材料进行盆栽实验,通过添加不同浓度的NaCl溶液,设置4个不同土壤盐分处理(土壤含盐量分别为0、0.3％、0.6％ 和0.9％).分别在第10 d、20 d、30 d、40 d,测定舟山新木姜子幼苗在不同处理条件下的叶片叶绿素含量(Chl)、净光合速率(Pn)和最大光化学效率(Fv/Fm)等指标.结果表明:在不同处理之间,在相同的胁迫阶段,叶片Chl无显著性差异(P>0.05);在各胁迫阶段,随着土壤含盐量的增大,叶片Pn、最大光合速率(Pnmax)和光饱和点(LSP)都呈现下降趋势.在轻度盐胁迫(0.3％)舟山新木姜子幼苗叶片Fv/Fm介于0.74—0.78之间,与对照无显著性差异(P<0.05),中度(0.6％)和重度盐胁迫(0.9％)最终都显著降低了叶片Fv/Fm;在胁迫初期,0.3％、0.6％和0.9％土壤盐分处理条件下Pnmax与CK相比分别下降了29.46％、52.51％、97.91％;在胁迫初期,LCP随土壤含盐量的增加而升高,0.3％土壤盐分处理条件下叶片LCP随胁迫时间的延长呈现先下降后上升的趋势.研究表明,舟山新木姜子幼苗在轻度盐胁迫下(土壤含盐量0.3％)生长受到了一定程度的抑制,但仍能正常存活,表现出一定的耐盐性;在中度(土壤含盐量0.6％)和重度盐胁迫下(土壤含盐量0.9％)则无法存活.该研究结果为该物种迁地保护和滨海盐碱地造林树种选择提供了理论科学依据.

在热带和亚热带森林中,火烧是一种清理采伐迹地的有效管理措施.尽管许多研究表明,火烧刺激了土壤的碳排放,但对亚热带火强度对土壤呼吸的影响还缺乏了解.在中亚热带米槠常绿阔叶次生林采伐迹地上,设置高火烧强度(HF)、低火烧强度(LF)炼山造林处理,利用LI-8100对造林初期(2012年3月-2012年12月)土壤呼吸进行测定,同时监测观测期土壤温度、含水量以及降雨量等气象因子,分析不同火烧强度对中亚热带造林初期土壤呼吸及排放量的影响,同时探讨影响土壤呼吸变化的主要因素.结果表明:(1)观测期间不同火烧强度对土壤呼吸的影响呈现出明显的时间变化特征:与对照(CT)相比,土壤呼吸在火烧后2个月以内显著增加(P＜0.05),HF和LF分别增加76.3％和55.3％;在火烧后2-5个月内三种处理间没有显著差异(P＞0.05);但之后,火烧处理土壤呼吸显著低于CT(P＜0.05),HF和LF分别降低40％和32.6％;在观测期间火烧处理没有导致土壤CO2累计排放量的增加.(2)火烧处理下,仅HF处理中土壤呼吸与土壤温度显著相关(P＜0.05),但拟合决定系数较低.(3)单次降水事件会导致火烧处理下土壤呼吸的增加,而对照无明显增加;但连续性降水事件中,降雨早期促进土壤呼吸,而后期呈现出抑制作用.

生态恢复与社会经济发展密切相关,退耕还林工程的实施影响社会经济状况,统筹耕地与造林之间的矛盾成为亟待解决的问题.阐明退耕还林工程与社会经济之间的互馈关系,是实现生态保护与社会经济协同发展的前提和基础.通过构建山西省晋北地区退耕还林工程与社会经济之间的系统动力学模型,揭示二者间的互馈关系.以耕地、造林用地间的矛盾作为参数变换的前提,通过改变耕地面积变化率、造林面积、植树造林投资系数,设置持续退耕还林型、低速退耕还林型、保护耕地型、间断退耕还林型四种仿真情景,并阐明了不同退耕还林情景对社会经济的影响.结果表明:(1)退耕还林对社会经济有积极影响,各情景下社会经济变量均呈现不同速度上升态势.(2)尽管持续退耕还林型的林业产值增长最快,但却抑制了未来社会经济发展,在此情景下各社会经济变量较低;低速退耕还林型更有利于退耕还林工程与社会经济的和谐发展,地区生产总值(GDP)、粮食总产量等社会经济变量在此情景下较高;保护耕地型在模拟初期对粮食总产量有明显提升作用,后期则会对归一化植被指数(NDVI)、植被固碳量产生更加积极的影响.(3)在低速退耕还林型下,2035 年山西省晋北地区GDP达 18412.90 亿元,年均增长率为 9.34%,粮食总产量达 829 万t.比较四种情景,低速退耕还林型在协调耕地与造林矛盾的同时,还可以有效平衡社会经济发展与森林生态建设之间的关系.