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火干扰对森林土壤氮素循环与转化的影响研究进展

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生态学杂志 2024年第2期43卷 372-382页

作者：胡同欣丁海磊孙龙东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

森林火灾是森林生态系统最重要的干扰因素之一,林火的发生改变了森林土壤生态环境,影响着土壤氮素循环与转化的生物与非生物因子,对土壤氮库以及氮素循环过程有着重要影响。阐明火干扰下森林土壤氮组分的变化特征,对于理解森林土壤氮素... 详细信息

森林火灾是森林生态系统最重要的干扰因素之一,林火的发生改变了森林土壤生态环境,影响着土壤氮素循环与转化的生物与非生物因子,对土壤氮库以及氮素循环过程有着重要影响。阐明火干扰下森林土壤氮组分的变化特征,对于理解森林土壤氮素循环与转化对火干扰的响应机理至关重要。而现有关于火干扰对土壤氮素循环与转化的影响研究结果还不尽一致,其影响机制尚不明晰。笔者通过查阅大量相关文献,重点论述了火干扰对土壤氮循环中氮素损失、氮素固持、氮矿化、反硝化和气态氮排放等关键过程的影响,以及火干扰对土壤氮素循环与转化的影响机制,认为土壤氮素循环与转化的特征主要受到火烧因子(火烧强度、火烧频率、火烧后恢复时间、火后恢复方式、火后产物黑碳和灰分)、植被类型及土壤性质3个方面的影响,并从火干扰对土壤氮循环的影响机制、火干扰对土壤氮素循环的长期影响、火干扰后产物对土壤氮素循环影响等3个方面进行探讨与展望,以期深入了解火干扰下土壤氮素循环的特征。

关键词：火干扰森林土壤植被类型氮循环氮素转化

火干扰和黑炭输入对油松林生长季土壤甲烷通量的影响

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中南林业科技大学学报 2024年第7期44卷 10-20页

作者：胡同欣王玉崧窦旭孙奥博于澄韩宇孙龙东北林业大学林学院黑龙江哈尔滨150040 东北林业大学森林生态系统可持续经营教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150040

【目的】火干扰作为森林生态系统中一个重要的扰动因子,对森林土壤性质及结构都会产生剧烈作用,而森林土壤又是大气CH_(4)最重要的汇,因此火干扰对森林土壤CH_(4)通量的影响是不可忽视的。同时在林火发生后由于植被的不完全燃烧也会产... 详细信息

【目的】火干扰作为森林生态系统中一个重要的扰动因子,对森林土壤性质及结构都会产生剧烈作用,而森林土壤又是大气CH_(4)最重要的汇,因此火干扰对森林土壤CH_(4)通量的影响是不可忽视的。同时在林火发生后由于植被的不完全燃烧也会产生大量黑炭。黑炭是一种具有多孔结构的芳香化合物,进入土壤后可以影响土壤孔隙度、pH等理化性质从而改变土壤结构,因此常被用作土壤改良剂减少农田土壤CH_(4)的排放,但对于火后黑炭输入是否可以影响森林土壤CH_(4)通量及其影响因素尚不明确。【方法】以沈阳棋盘山地区油松林作为研究对象,探究火干扰和黑炭输入后土壤CH_(4)的动态变化及其影响因素。【结果】1)火干扰会增加油松林生长季土壤CH_(4)通量,其中重度火烧样地土壤CH_(4)通量显著高于对照样地及轻度火烧样地。2)黑炭输入会降低油松林生长季土壤CH_(4)通量,且随着黑炭输入量的增加,土壤CH_(4)通量降低的幅度也会增加。3)火干扰强度对土壤CH_(4)通量具有直接的极显著正向作用,解释了46.9%(P火干扰会显著增加土壤CH_(4)通量,黑炭输入可以在一定程度上减缓火干扰对土壤CH_(4)通量的影响,并且火干扰和黑炭输入主要通过改变微生物生物量影响土壤CH_(4)通量。研究为如何降低火后温室气体排放,从而改善火烧迹地的生态环境以及火后林下管理提供了理论依据。

关键词：甲烷火干扰黑炭微生物生物量

火干扰下白桦树干不同高度的树皮性状及其环境解释

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应用生态学报 2023年第2期34卷 315-323页

作者：孙兴悦张雨鉴秦倩倩白岩松刘艳红北京林业大学森林资源与生态系统过程北京市重点实验室北京100083

白桦是我国大兴安岭地区森林群落中火干扰后的先锋树种,树皮作为其维管形成层的外部结构,具有重要的保护和运输作用。本研究以大兴安岭天然次生林中的白桦为对象,分析火干扰下白桦树干不同高度(0.3、0.8和1.3 m)处内、外树皮的功能性状... 详细信息

白桦是我国大兴安岭地区森林群落中火干扰后的先锋树种,树皮作为其维管形成层的外部结构,具有重要的保护和运输作用。本研究以大兴安岭天然次生林中的白桦为对象,分析火干扰下白桦树干不同高度(0.3、0.8和1.3 m)处内、外树皮的功能性状,量化林分、地形和土壤3类环境因素的解释度并明确驱动其变化的关键因子,揭示易火环境下白桦的生存策略。结果表明:火干扰后白桦的相对内皮厚度表现为0.3 m处(4.7%)>0.8 m处(3.8%)>1.3 m处(3.3%),与对照(30~35年未发生火干扰)相比分别增加28.6%、14.4%、3.1%;相对外皮厚度及总树皮厚度随树干高度呈现相似的规律。火干扰对白桦其他树皮功能性状具有不同程度的影响。其中,火干扰后白桦3个高度内皮密度与对照相比显著降低了3.8%~5.6%,含水率则显著升高了11.0%~12.2%,而火干扰对内(外)皮碳、氮、磷含量的影响不显著,但火干扰后白桦0.3 m处内皮氮含量(5.24 g·kg^(-1))显著高于另2个高度(4.56~4.76 g·kg^(-1))。环境因子分别解释了内、外皮功能性状变化的49.6%和28.1%,其中土壤因子的单独解释最高,分别为18.9%、9.9%。胸径是影响内外皮生长的最关键因子。综上,火干扰通过改变环境影响白桦的生存策略,增加其对树皮基部的资源分配,提高白桦在火干扰环境下的防御能力。

关键词：火干扰白桦树皮功能性状环境

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火干扰对森林土壤斥水性的影响研究进展

生态学报 2019年第5期39卷 1846-1852页

作者：刘发林陈小伟曾素平彭早珍中南林业科技大学林学院长沙410004 林业遥感大数据与生态安全湖南省重点实验室长沙410004 南方森林资源经营与监测国家林业局重点实验室长沙410004 数字洞庭湖南省重点实验室长沙410004 攸县林业局株洲412300

土壤斥水性是指水分不能或很难湿润土壤颗粒表面的现象,很多植被类型及气候带森林存在土壤斥水性。土壤斥水性受水分、温度、干湿交替、土壤质地、植被类型等生物和非生物因子的影响。而火干扰是森林生态系统土壤斥水性的重要影响因子,... 详细信息

土壤斥水性是指水分不能或很难湿润土壤颗粒表面的现象,很多植被类型及气候带森林存在土壤斥水性。土壤斥水性受水分、温度、干湿交替、土壤质地、植被类型等生物和非生物因子的影响。而火干扰是森林生态系统土壤斥水性的重要影响因子,使森林土壤斥水性增强,渗透率降低,地表截留体减少,从而增加地表径流和土壤侵蚀。就火干扰对土壤斥水性的发生机理及其对水文过程的影响进行了较为全面的总结和讨论,并指出目前存在的问题和未来的研究重点。森林火灾后火烧迹地地表径流和土壤侵蚀显著增加,定量预测火灾后土壤斥水性对径流与侵蚀的影响比较困难,因此,基于不同尺度和自然降雨的火灾后斥水性对地表径流和土壤侵蚀的实验及长期定位观测是今后的研究方向与重点。

关键词：土壤斥水性火干扰地表径流土壤侵蚀

火干扰对小兴安岭白桦沼泽温室气体排放的短期影响

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应用生态学报 2011年第4期22卷 857-865页

作者：牟长城张博文韩丽冬于丽丽顾韩东北林业大学林学院哈尔滨150040

利用静态箱-气相色谱法,研究了火干扰对小兴安岭白桦沼泽生长季CH4、CO2和N2O排放的季节变化、源/汇功能的影响,以及其与环境因子的关系.结果表明:轻度火干扰使白桦沼泽的气温和地表温度升高1.8℃～3.9℃,水位下降6.3 cm;重度火干扰使... 详细信息

利用静态箱-气相色谱法,研究了火干扰对小兴安岭白桦沼泽生长季CH4、CO2和N2O排放的季节变化、源/汇功能的影响,以及其与环境因子的关系.结果表明:轻度火干扰使白桦沼泽的气温和地表温度升高1.8℃～3.9℃,水位下降6.3 cm;重度火干扰使气温和0～40 cm土壤温度升高1.4℃～3.8℃,水位下降33.9 cm.轻度火烧、未火烧样地CH4呈春季吸收、夏秋季排放,重度火烧样地则呈春夏季吸收、秋季排放;未火烧样地CO2呈夏季>秋季≈春季,火干扰样地呈夏季>秋季>春季;未火烧样地N2O呈春季>夏季>秋季,轻度火烧样地呈秋季>春季>夏季,重度火烧样地呈夏季>秋季≈春季.未火烧样地CO2通量与气温、地表温度呈显著正相关,轻度火烧样地CO2通量与气温、5～10 cm土壤温度和水位呈显著正相关,重度火烧样地CO2通量与5～40 cm土壤温度呈显著正相关.火干扰使其CH4排放量提高169.5%(轻度)或转变为弱吸收汇(重度),CO2和N2O排放量分别下降21.2%～34.7%和65.6%～95.8%,全球温暖潜势下降22.9%～36.6%.火干扰能够减少白桦沼泽温室气体排放,湿地管理实践中可适当开展有计划的火烧.

关键词：小兴安岭白桦沼泽温室气体排放火干扰

火干扰对大兴安岭呼中林区地上死木质残体碳储量的影响

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应用生态学报 2015年第2期26卷 331-339页

作者：杨达贺红士吴志伟梁宇黄超罗旭肖江涛张庆龙中国科学院沈阳应用生态研究所森林与土壤生态国家重点实验室沈阳110164 中国科学院大学北京100049

基于野外样点实测数据,分析了不同烈度火烧对大兴安岭呼中林区地上死木质残体碳储量的影响.结果表明:不同烈度的火烧会对地上死木质残体碳储量产生显著影响.兴安落叶松林和针阔混交林(落叶松与白桦)中死木质残体碳储量大小为重度火烧>... 详细信息

基于野外样点实测数据,分析了不同烈度火烧对大兴安岭呼中林区地上死木质残体碳储量的影响.结果表明:不同烈度的火烧会对地上死木质残体碳储量产生显著影响.兴安落叶松林和针阔混交林(落叶松与白桦)中死木质残体碳储量大小为重度火烧>轻度火烧>未火烧,而白桦林中死木质残体碳储量大小为重度火烧>未火烧>轻度火烧.火干扰能显著改变森林中死木质残体碳储量的组成百分比.随着火烧烈度的增加,枯立木比重显著增大,枯落物比重显著减小,而不同火烧烈度下倒木和树桩的碳储量比重变化不显著.不同烈度的火烧对死木质残体碳储量特征的影响不同,轻度火烧下死木质残体碳储量的空间变异性最高,重度火烧下空间变异性最弱.不同火烧烈度下大兴安岭森林死木质残体碳储量差异显著,在进行森林死木质残体碳储量估算时,需要充分考虑这种差异性.

关键词：火干扰火烧烈度死木质残体碳储量大兴安岭

火干扰强度对大兴安岭森林地上植被碳储量的影响

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应用生态学报 2017年第8期28卷 2481-2487页

作者：洪娇娇陈宏伟齐淑艳刘娜许晶沈阳大学生命科学与工程学院沈阳110044 辽宁省城市有害生物治理与生态安全重点实验室沈阳110044

以大兴安岭呼中林区不同强度的火烧迹地为研究对象,对森林地上植被(乔木层、灌木层和草本层)碳储量进行分层采样,采用异速生长方程和生物量收获法获得各层生物量并转换为碳储量,分析了不同火烧强度下研究区地上植被碳储量的差异.结果表... 详细信息

以大兴安岭呼中林区不同强度的火烧迹地为研究对象,对森林地上植被(乔木层、灌木层和草本层)碳储量进行分层采样,采用异速生长方程和生物量收获法获得各层生物量并转换为碳储量,分析了不同火烧强度下研究区地上植被碳储量的差异.结果表明:火烧强度显著影响研究区森林地上植被碳储量,表现为未火烧>轻度火烧>中度火烧>重度火烧.相同火烧强度下,各林层碳储量变化状况表现为乔木层>灌木层>草本层.乔木层碳储量在不同火烧强度下表现为未火烧>轻度火烧>中度火烧>重度火烧;灌木层碳储量在不同火烧强度下表现为轻度火烧>未火烧>中度火烧>重度火烧;草本层的碳储量在不同火烧强度下表现为轻度火烧>未火烧>重度火烧>中度火烧.火烧强度显著影响森林生态系统乔木层和草本层的碳储量,对灌木层碳储量的影响不显著.

关键词：火干扰火烧强度地上碳储量大兴安岭

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火干扰对油松林土壤细菌群落的影响

生态学杂志 2023年第6期42卷 1355-1364页

作者：李炳怡刘冠宏顾泽刘晓东舒立福中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业和草原局森林保护学重点实验室北京100091 北京林业大学生态与自然保护学院北京100083

以河北省平泉市油松天然次生林火烧迹地的土壤细菌群落为对象,利用高通量测序技术(16S rRNA)测定不同火强度样地土壤样品的OTU,并在不同分类水平进行注释,分析细菌优势群体在对照样地、轻度火烧样地、中度火烧样地、重度火烧样地的数量... 详细信息

以河北省平泉市油松天然次生林火烧迹地的土壤细菌群落为对象,利用高通量测序技术(16S rRNA)测定不同火强度样地土壤样品的OTU,并在不同分类水平进行注释,分析细菌优势群体在对照样地、轻度火烧样地、中度火烧样地、重度火烧样地的数量变化特征,并综合土壤理化性质(有机碳、铵态氮、硝态氮、速效磷、含水率、pH)、土壤酶活性(脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶、脱氢酶),分析火干扰后土壤微环境变化和土壤细菌群落的关系。结果表明:不同火强度改变细菌群落构成,门水平上以变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、绿弯菌门(Chloroflexi)为优势群体。属水平上以Candidatus_Udaeobacter(疣微菌门、Chthoniobacterales目)、慢生根瘤菌(Bradyrhizobium,变形菌门、根瘤菌目)、RB41(酸杆菌门、Pyrinomonadales目)、uncultured_Acidobacteria_bacterium(酸杆菌门、嗜邻聚杆菌目)、分枝杆菌(Mycobacterium,放线菌门、Corynebacteriales目)为优势群体。火干扰对细菌群落分布具有显著影响,不同火强度分组之间的差异显著(P火烧样地最高,Observed_species在轻度火烧样地最高,PD_whole_tree和香农指数在轻度、中度和重度火烧样地普遍高于对照样地。中度火烧有助于维持群落较高多样性,重度火烧则增加群落异质性导致生境破碎化,在多年后仍具有影响;脲酶和脱氢酶活性对不同火强度样地细菌群落组成具有最大解释度,脲酶活性与Candidatus_Udaeobacter、uncultured_Acidobacteria_Bacteria、RB41高度正相关,脱氢酶活性与Candidatus_Solibacter、苔藓杆菌、慢生根瘤菌和uncultured_Acidobacteria_Bacteria高度正相关。

关键词：火干扰高通量测序土壤细菌土壤理化性质土壤酶活性

火干扰对小兴安岭毛赤杨沼泽温室气体排放动态影响及其影响因素

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生态学报 2012年第24期32卷 7808-7817页

作者：顾韩牟长城张博文东北林业大学林学院哈尔滨150040 黑龙江科技学院哈尔滨150027 佳木斯市环境科学院佳木斯150042

利用静态箱-气相色谱法,对小兴安岭轻度火烧毛赤杨沼泽CH4、CO2、N2O生长季排放通量进行研究。结果表明:火烧使毛赤杨沼泽生长季CH4排放通量提高485.2%,CO2和N2O排放通量分别下降45.5%、24.8%。火烧未改变CH4季节性排放规律,但改变了CO2... 详细信息

利用静态箱-气相色谱法,对小兴安岭轻度火烧毛赤杨沼泽CH4、CO2、N2O生长季排放通量进行研究。结果表明:火烧使毛赤杨沼泽生长季CH4排放通量提高485.2%,CO2和N2O排放通量分别下降45.5%、24.8%。火烧未改变CH4季节性排放规律,但改变了CO2、N2O季节性变化规律。火烧样地CH4排放通量与土壤15cm温度间存在显著正相关性关系而与水位相关性不显著,火烧样地CO2排放与土壤0—30 cm温度呈显著或极显著正相关,与水位极显著负相关。对照样地CO2排放通量与土壤0—15 cm温度呈显著或极显著正相关,与水位极显著负相关,火烧使毛赤杨沼泽CH4排放源的强度增强,CO2、N2O的排放消弱,全球温室潜势下降约为43.34%。

关键词：小兴安岭毛赤杨沼泽温室气体排放火干扰