华北山地次生林土壤氮营养生境异质性及主要更新树种的响应机制

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
30972349
项目类别：
面上项目
资助金额：
30.0万
负责人：
韩有志
依托单位：
山西农业大学
学科分类：
C1607.森林培育学
结题年份：
2012
批准年份：
2009
项目状态：
已结题
起止时间：
2010-01-01 至2012-12-31

项目参与者：
杨秀清；杨秀云；石晓东；闫海冰；王丽艳；项小英；李乐；
关键词：
土壤氮素营养生境森林更新适应机制异质性次生林

项目摘要

森林生态系统动态中，树木所需的土壤有效氮源常呈现异质性特征，树木在长期适应中对氮素营养吸收会表现出分异特性，如有些树种喜吸收利用铵态氮，而另一些则偏好利用硝态氮，尤其更新幼苗对不同形态土壤氮素反应较敏感。土壤氮源往往缺乏，苗木对不同形态氮的偏好以及生长反应差异性很可能制约更新演替树种的发生和生长。本项目在华北天然次生林分布区选择不同的森林类型，旨在研究：（a）华北山地次生林土壤全氮及不同形态有效氮（NH4+/NO3-）营养生境的异质性特征；（b）定量估计更新格局与氮营养生境的空间关联程度，评价林下土壤氮营养生境异质性对主要树种更新格局的影响作用；（c）主要更新树种对土壤有效氮营养生境异质性适应过程中的生理机制。通过研究，揭示更新演替格局和过程背后潜在的生理生态学机制，为科学地进行森林生态系统经营管理和退化森林生态系统恢复与重建提供基础理论依据。

结项摘要

森林更新动态中，土壤氮素形态及其含量在空间分布上的变化，可能会影响更新幼苗的发生格局。在华北山地天然次生林中选择样地，研究土壤氮素空间异质性和森林更新格局特征，借助协同变异函数理论模型（Cross-variogram）及GIS叠加分析，探讨森林更新格局与土壤氮素之间的空间关联性，并探讨更新树种的氮响应机制。森林土壤具有以铵态氮（NH4+-N）为主的氮营养生境，有效氮空间自相关变异（55.6%~81.3%）明显。更新幼苗数量在不同空间位置的研究单元间分异很大，且以自相关变异（64.6%~85.2%）为主；更新的分布格局与土壤有效氮之间具有明显的空间关联性。在氮有限或缺氮情况下，华北落叶松更新与有效硝态氮耦合程度较高，而云杉更新与有效铵态氮耦合程度较高。氮素的空间异质性作用对更新格局的产生具有潜在的重要影响；各有效氮形态及其组成通过影响氮代谢酶活性调控更新幼苗的N代谢，通过影响蛋白质合成并影响N的吸收（N的吸收速率和吸收量）和同化，再通过N在幼苗体内的分配进而影响生物量及其分配格局，从而影响幼苗的生长。研究结果可为深入认识森林更新动态过程中潜在的生理生态学机制提供依据。