长白山针阔混交林凋落物-土壤生态化学计量特征

[目的]研究林分尺度下凋落物-土壤生态化学计量特征,阐明森林生态系统凋落物和土壤养分的变化规律以及二者的相互关系,为天然针阔混交林的经营和管理提供科学依据。[方法]以长白山北坡4块面积1 hm²的云冷杉-阔叶混交林样地为研究对象,采集0～20、20～40 cm土样,收集半分解层(F层)和完全分解层(H层)凋落物,测定凋落物碳、氮、磷与土壤pH、有机质、全氮、全磷、有效磷和速效钾,并计算凋落物现存量及凋落物-土壤化学计量比。采用相关性分析和冗余分析等方法研究云冷杉-阔叶混交林凋落物特征与土壤养分及化学计量比的关系。[结果]凋落物现存量与0～20 cm土壤碳氮比呈极显著正相关(P <0.01)。凋落物碳、碳磷比和氮磷比均随凋落物分解程度加深显著降低(P <0.05)。冗余分析结果表明,F层凋落物现存量与F层凋落物碳、碳磷比和H层凋落物磷具有较强的正效应。凋落物与土壤养分化学计量比均表现为碳磷比>碳氮比>氮磷比。[结论]完全分解层凋落物氮是影响云冷杉-阔叶混交林0～20 cm土壤pH、有机质、全磷、速效钾和土壤碳磷比的关键因子;凋落物氮为20～4...     

木麻黄防护林生态系统凋落物及养分释放研究

运用定位研究的方法 ,在福建惠安赤湖林场定期收集木麻黄林分的凋落物 ,开展凋落物分解试验 ,并研究了木麻黄防护林的养分释放规律。结果表明 :( 1 )沿海木麻黄防护林 2 0a和 7a林分的凋落物年产量分别为 1 3 973和 1 2 3 85t·hm- 2 a- 1 ;( 2 )在凋落物分解过程中 ,木麻黄凋落物的失重率随时间而变化 ,其相互关系可用方程式W =-0 0 3 2 6t3+0 5 465t2 +2 1 5 41t+0 865 7来表达 ;( 3 )在不同林龄林分中 ,2 0a林分凋落物及其各组分中养分元素的含量高于 7a林分 ;同一林分中 ,元素种类不同 ,它们在凋落物各组分中的含量差别较大 ;( 4 ) 7a和 2 0a木麻黄林分每年归还给林地的养分总量为 2 5 0 2 4和 2 80 2 5kg·hm- 2 a- 1 ;( 5 )木麻黄凋落物分解的半衰期为 1 0 2a ,95 %的凋落物分解所需时间为 4 4a;7a和 2 0a林分每年通过凋落物分解释放进入林地土壤的养分总量分别为 1 2 5 1 2和 1 3 6 82kg·hm- 2 a- 1 。     

毛乌素沙地人工固沙灌木林凋落物分解及改良土壤的研究

通过对毛乌素沙地沙柳、柠条、杨柴三种灌木林地凋落物的数量、分解速度、土壤养分积累、土壤物理性质等的测定,探讨了人工固沙灌木林改良土壤的过程。研究结果表明:树种不同,凋落物生物量存在着较大的差异,其中沙柳最多,其次为杨柴,柠条最少;凋落物的分解受树种和环境因素两方面的影响,各处理失重率表现为埋置处理地表淋溶地表无淋溶,相同处理下柠条失重率显著高于杨柴,杨柴显著高于沙柳;沙柳、杨柴、柠条灌木林地均显著增加了土壤有机质、全氮、全磷含量,且增加主要表现在0~25 cm土层;灌木林较流动沙丘显著降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度。毛乌素沙地人工固沙灌木林地通过凋落物的产生及分解,使土壤有机质、全氮、全磷养分含量不断提高、土壤容重降低、孔隙度增大、促进了土壤的改良。     

马尾松两种林型土壤养分特征及其与凋落物质量的关系

【目的】研究土壤养分和地被层凋落物养分含量的差异,为马尾松人工林营林措施及地力维持提供科学依据。【方法】以鼎湖山两种典型林型(马尾松纯林和马尾松-黧蒴混交林)为研究对象,对比分析0~60 cm土层的土壤养分含量及地被层凋落物养分含量的差异,探索凋落物质量如何影响土壤养分。【结果】1)林型对土壤有机质、全氮和硫酸根含量有显著影响(P<0.05),对土壤全磷、交换性K+、Ca2+和Mg2+有极显著影响(P<0.01),混交林土壤养分含量(除硝态氮含量和交换性H+含量以外)均高于纯林。2)相同林型不同土层间土壤养分含量差异极显著(P<0.01),其中,土壤有机质和全氮含量随土层的加深而递减,且主要聚集在0~10 cm土层,表聚效应十分明显。3)纯林凋落物有机碳、全氮、C/N和全磷等含量高于混交林;相同林型不同分解层凋落物有机碳、全钙和全镁含量有显著差异(P<0.05),均表现为未分解层>半分解层>腐殖质层。4)土壤养分与地被层凋落物质量的RDA分析表明,0~10 cm土层土壤养分与腐殖质层有机碳呈极显著负相关(P<0.01),与腐殖质层C/N呈显著负相关(P<0.05);在10~20 cm土层,土壤养分与腐殖质层有机碳呈极显著负相关(P<0.05)。【结论】纯林的土壤养分低于混交林的主要原因是纯林凋落物具有较高的C/N和有机碳含量。     

木麻黄林的凋落物动态及其分解

木麻黄林的凋落量随林龄增长而提高,至杆材阶段达到最大。凋落物中以落叶所占比例最大,碎屑所占比例最小。相关分析结果表明,决定木麻黄凋落量及其动态的主导因子为低温、干旱和风力。木麻黄凋落物分解率较低,分解过程中各种养分浓度发生变化,多数元素浓度有所提高。大量元素分解速率为钾>钙>镁>氮>磷,微量元素为钼>硼>锌>铜>铁>锰。     

桉树人工林土壤养分对凋落物分解的影响

以桉树人工林为研究对象,利用野外试验和室内分析相结合的方法,其中野外试验采取网袋法,系统研究了桉树人工林间作下土壤养分对凋落物分解的影响,可旨在为维护桉树人工林的长期生产以及实施人工林生态系统的经营管理提供理论支持。结果表明:桉树纯林凋落物叶和枝分解360 d后均比桉树+象草林低,比桉树+山毛豆林凋落物叶和枝分解低。不同间作模式下桉树凋落物叶和枝均先固持后释放;P含量变化不同,K、Ca、Mg含量均下降。桉树纯林土壤有机质降低34.8%,而桉树+象草林、桉树+山毛豆林土壤有分别增加147.3%和15.5%;3种林分土壤氮含量分别增加44.6%和2.9%,49.3%和12.8%,466.9%和68.9%。利用典范对应分析(CCA)得出桉树人工林凋落物分解速率、养分释放动态以及土壤养分关系明显,桉树凋落物叶和枝分解速率与土壤养分关系紧密,尤其是与土壤总磷含量。土壤总氮、有效氮、总磷和总钾对桉树凋落物叶氮含量和总磷养分释放影响较大,桉树人工林凋落物枝分解中,土壤有机质、总氮、有效磷与凋落物枝氮含量、总磷含量关系密切。间作桉树林促进桉树凋落物叶和枝分解,3种不同间作桉树人工林凋落物叶和枝分解均呈现快-慢-稍快模式,N元素质量分数属于富集-释放模式,P元素先下降后上升,除桉树+山毛豆枝凋落物外,属于释放-富集模式;K、Ca、Mg的质量分数随着分解过程一直下降,属于淋溶-释放模式,桉树纯林凋落物叶各养分元素释放速率是MgCaKNP,凋落物枝养分释放速率是MgKCaNP;桉树+象草人工林凋落物叶和枝均是MgKCaNP;桉树+山毛豆人工林凋落物叶是MgKCaNP,凋落物枝则是KMgCaPN,凋落物叶和枝中养分含量的释放尤其受土壤总氮和速效磷的调节。     

土壤动物在长白山臭冷杉凋落物分解中的作用

【目的】研究长白山臭冷杉凋落物分解率和C、N、P元素释放量的变化规律,探讨土壤动物在凋落物分解过程中对臭冷杉凋落物分解和养分元素释放的影响,进一步完善土壤动物生态学研究,为长白山地区森林保护与管理提供科学依据。【方法】2011年10月—2012年10月,利用凋落物袋法对长白山北坡暗针叶林和明亮针叶林2个亚带(2类生境)优势种——臭冷杉凋落物的分解率、养分动态及土壤动物的作用进行研究。采用手捡和Tullgren法相结合来分离凋落物中的土壤动物,凋落物中有机碳(TOC)的测定先采用过量的K2Cr O7-H2SO4经高温消煮分解后,再用Fe SO4滴定法滴定,全氮(TN)和全磷(TP)相对含量的测定采用Smartchem140全自动化学分析仪完成。采用SPSS 18.0软件分析生境、网孔及其相互作用对凋落物分解率及养分含量的综合影响,并运用Pearson相关系数分析土壤动物个体数和类群数与凋落物分解率以及养分绝对含量间的关系。利用Canono for Windows4.5对各土壤动物类群与凋落物分解率和养分元素绝对含量进行冗余分析。【结果】2类生境中臭冷杉凋落物经过1年的分解,在1 mm网袋内的分解率显著高于0.01 mm网袋(P0.05)。2种网袋内凋落物分解表现出季节性变化,夏秋季分解率高于冬春季。明亮针叶林2种网袋内凋落物的分解率高于暗针叶林。2类生境中2种网袋内的凋落物TN、TP相对含量经过1年的分解均有上升,且暗针叶林显著高于明亮针叶林,尤其是1 mm网袋内TP相对含量显著高于明亮针叶林(P0.05);在明亮针叶林1 mm网袋内凋落物TOC相对含量低于暗针叶林,而0.01 mm网袋内相反。分解1年后2种生境1 mm网袋内凋落物TP相对含量显著低于0.01 mm网袋(P=0.001),而TN和TOC含量没有显著差异。暗针叶林凋落物分解过程中在网袋内共捕获21个类群905只土壤动物,明亮针叶林共捕获19个类群1 227只土壤动物。2类生境中参与臭冷杉凋落物分解的土壤动物主要有节跳虫科、甲螨亚目、山跳虫科、球角跳虫科、辐螨亚目、革螨亚目、线蚓科和鳞跳虫科。Pearson相关系数及RDA分析显示,土壤动物个体数、类群数和主要土壤动物类群与针叶林臭冷杉凋落物分解率呈正相关,而与TN、TP和TOC绝对含量呈负相关。【结论】土壤动物对臭冷杉凋落物的分解有显著的促进作用,因而对养分元素的释放有显著促进作用。     

马尾松木荷混交林土壤微生物及肥力的初步研究

对马尾松、木荷纯林及其混交林下土壤微生物、土壤呼吸强度和养分含量的分析研究表明,木荷林下土壤微生物数量较多,凋落物有机质品质较好,它与马尾松混交后,有利于混交林下土壤微生物繁衍,可加速土壤有机物质的转化和增加土壤养分。     

森林凋落物分解过程中酶活性研究进展

凋落物的分解是生态系统养分循环的重要过程.森林凋落物和土壤中的酶在森林凋落物分解过程中起着重要的作用.本文对森林凋落物分解过程中酶活性的测定方法及影响因素进行了综述,结论为:提取技术的不断提高使得对森林凋落物分解过程中的酶进行定量测定及精确测定其活性成为可能;森林凋落物分解过程中的酶活性受生物因素、非生物因素及凋落物自身化学组成的影响;微生物群落是影响酶活性的主要生物因素,土壤有机质、温度和湿度等是影响酶活性的重要非生物因素;对凋落物分解与酶系统相互作用机制的研究将成为凋落物分解过程中酶活性研究的一个发展趋势.     

森林凋落物分解的影响因素

森林凋落物的分解与森林生态系统的物质循环有着密切的联系.凋落物的分解在很大程度上受制于凋落物自身基质质量这一内在因素,而树种、生长阶段以及养分再吸收率的差异使得凋落物的基质质量会有所不同,且森林病虫害也能影响凋落物的基质质量,从而间接影响凋落物的分解.此外,一些外在因素,包括气候条件(温度、光照、降雨)、立地条件(土壤肥力、海拔、坡向)和生物条件(土壤微生物、土壤动物)等也会改变凋落物的分解程度和向土壤释放养分的速率.本文论述了以上这些因素和凋落物分解的关系,为森林生态系统养分平衡研究提供依据.     

土壤水分梯度对阔叶红松林结构的影响

2002年8月,在吉林省白河林业局红石林场(12755E,4230N),沿着一个山坡设置了一个长宽为112m8m、包含14个样方的样带。调查了群落结构、0-10cm和10-20cm的土壤含水量、枯落物现存量及其C、N、P含量,主要树种的叶片和枝条的C、N、P含量。沿着山坡的不同位置土壤含水量的不同导致阔叶红松林的群落结构发生变化。蒙古栎的比例随着土壤含水量的下降而逐渐升高,而其他主要阔叶树种则逐渐减少乃至消失。枯落物的水分变化趋势与土壤一致。在不同坡位枯落物的分解状况不同,干重差异显著。坡下枯落物含量较坡上的丰富,部分原因在于群落结构的变化。水分和养分含量的变化影响了枯落物的成分、降解及其养分的释放,进一步影响了林木的生长速度和林分结构并最终影响整个生态系统。图7表2参14。     

不同坡位木荷人工林生物量及营养结构研究

对不同坡位３４年生木荷人工林进行林分生长、生物量及营养结构、林地土壤状况等的调查结果表明：下坡平均木及全林的平均树高、胸径、材积及生物量总干重明显大于上坡；叶片中营养元素含量基本与生长状况一致，主杆和枝条中这些元素浓度则相反；全林分中各营养元素的持有量为Ｃ＞Ｎ＞ｃａ＞Ｋ＞Ｍｇ＞Ｐ。     

The influence of the forest canopy on nutrient cycling

Rates of key soil processes involved in recycling of nutrients in forests are governed by temperature and moisture conditions and by the chemical and physical nature of the litter. The forest canopy influences all of these factors and thus has a large influence on nutrient cycling. The increased availability of nutrients in soil in clearcuts illustrates how the canopy retains nutrients (especially N) on site, both by storing nutrients in foliage and through the steady input of available C in litter. The idea that faster decomposition is responsible for the flush of nitrate in clearcuts has not been supported by experimental evidence. Soil N availability increases in canopy gaps as small as 0.1 ha, so natural disturbances or partial harvesting practices that increase the complexity of the canopy by creating gaps will similarly increase the spatial variability in soil N cycling and availability within the forest. Canopy characteristics affect the amount and composition of leaf litter produced, which largely determines the amount of nutrients to be recycled and the resulting nutrient availability. Although effects of tree species on soil nutrient availability were thought to be brought about largely through differences in the decomposition rate of their foliar litter, recent studies indicate that the effect of tree species can be better predicted from the mass and nutrient content of litter produced, hence total nutrient return, than from litter decay rate. The greater canopy complexity in mixed species forests creates similar heterogeneity in nutritional characteristics of the forest floor. Site differences in slope position, parent material and soil texture lead to variation in species composition and productivity of forests, and thus in the nature and amount of litter produced. Through this positive feedback, the canopy accentuates inherent differences in site fertility.     

新造林地土壤肥力变化规律研究

从不同森林类型土壤肥力状况的角度,对梧州共青林场新造未成林地的土壤营养元素含量进行对比研究,探讨了林地采伐更新为红锥（Castanopsis hystrlz）林和荷木（Schima superba）林后其森林土壤肥力的变化情况。结果表明,随着红锥林和荷木林的生长发育,各林地养分状况明显降低。和对照林地相比,土壤pH值、...     

燕山东段森林群落及灌木群落枯落物的研究

燕山东段森林群落枯落物现存量平均为４．３５－２８．６７ｔ／ｈｍ＾２，以山杨混交林、松栎混交林、椴树混交林最高，栎林和油松林次之，侧柏林最低。灌木群落枯落物现存量平均为４．１５－１８．９４ｔ／ｈｍ＾２，低于森林群落。森林枯落物现存量受树种组成、年龄、立地条件及人为干扰的影响。其中，人为干扰影响最大，几乎使枯落物损失殆尽。森林枯落物营养元素总贮量０．１７６－１．５３４ｔ／ｈｍ＾２，最大贮水量３．９－５     

马尾松人工林生态系统养分特性的研究

马尾松在不同坡位生长差异显著 ,坡上部生物量为 6 6 8t.hm-2 ,坡中、下部分别是上部的 2 5、3 0倍 ;坡上部养分积累量N、P、K、Ca、Mg分别为 119 4、10 2、90 3、6 6 6、2 2 5kg hm-2 ,坡中、下部分别是上部的 2 4～ 2 8倍和 3 0～ 3 5倍 ;植被的生物量为 6～ 2 7t .hm-2 ,占马尾松地上部生物量的 11%～ 17% ,植被的各养分积累量占地上部 (马尾松地上部 +植被 )积累量的比例分别为 ,N :34%～ 41% ,P :2 8%～ 33% ,K :2 7%～ 30 % ,Ca :13%～ 38% ,Mg :9%～ 16 % ;在坡面上 0～5 0cm土层内各养分积累量分别为 ,N :386 1～ 6 713kg·hm-2 ,P :6 17～ 6 83kg·hm-2 、交换性K :5 49～ 6 2 3kg·hm-2 、交换性Ca:916～ 96 9kg·hm-2 、交换性Mg :5 3～ 6 0kg·hm-2 ;A0 层的生物量为 9 3～ 9 5t·hm-2 ,A0 层N为 10 4～ 117kg·hm-2 ,P为 7～8kg·hm-2 ,K为 6～ 11kg·hm-2 ,Ca为 46～ 73kg·hm-2 ,Mg为 5～ 8kg·hm-2 ;1年的凋落量为 3 70～ 5 91t .hm-2 ,叶 >枝 >皮 >球果 ,养分积累量N为 2 3 8～ 43 6kg·hm-2 ·a-1,P为 1 5～ 2 8kg·hm-2 ·a-1,K为 7～ 11 5kg·hm-2 ·a-1,Ca为 14 5～ 2 1 8kg·hm-2 ·a-1,Mg为 4 7～ 7 4kg·hm-2 ·a-1,不同坡位养分的归还量明显不同。     

四种人工林枯落物持水特性

为了解木荷等4种人工林的枯落物水文特性,在广东省佛山市云勇林场,以木荷、杉木、藜蒴和火力楠人工林为研究对象,通过枯落物储存量调查和浸泡实验,分析枯落物持水特性,建立了枯落物持水量、吸水速率与浸泡时间的相互关系。结果表明：4种人工林林分枯落物总储存量介于2．82～10．92t／hm2,杉木林最大（10．92t／hm2）,火力楠林最小（2．82t／hm2）;最大持水量依次为：杉木林〉藜蒴林〉木荷林〉火力楠林;最大拦蓄量介于4．16—12．93t／hm2;有效拦蓄量介于2．46～8．92t／hm2,依次是杉木林〉藜蒴林〉火力楠林〉木荷林。枯落物浸泡实验表明：枯落物持水量与浸泡时间存在对数曲线关系,而吸水速率与浸泡时间则是幂函数关系。4种人工林枯落物持水率和吸水速率随时间的动态变化规律基本相似。随浸泡时间的延长,枯落物持水率呈增加趋势,在浸泡10—12h后,持水率增幅趋于平缓;枯落物吸水速率在前2h内变化最快,之后逐渐变缓,24h时吸水基本停止。     

米槠人工林土壤微生物群落组成对凋落物输入的响应

全球气候变化显著影响森林凋落物数量,进而会对土壤微生物群落造成影响。本研究以亚热带米槠人工林为研究对象,探究不同凋落物量输入处理(凋落物去除、凋落物加倍、对照)下,森林土壤微生物群落组成的变化。结果表明:与去除凋落物相比,凋落物加倍后0~10 cm土壤铵态氮(NH4^+-N)、硝态氮(NO3^--N)、全氮(TN)、有效磷(AP)含量分别显著增加了30.30%、49.66%、12.77%和13.90%。与对照相比,凋落物加倍与去除处理土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量分别显著增加和下降(P<0.05),但凋落物加倍与去除处理间无显著差异。凋落物加倍处理下土壤丛枝菌根真菌(AMF)、革兰氏阳性菌[G(+)]、革兰氏阴性菌[G(-)]、放线菌(ACT)、真菌(F)丰度和总磷脂脂肪酸(TPLFA)含量分别比去除凋落物处理的土壤高68.35%、63.35%、82.65%、69.02%、40.56%和65.85%,而土壤革兰氏阳性菌与阴性菌比值、真菌与细菌比值则分别降低11.64%和26.67%。冗余度分析表明,铵态氮是影响该人工林土壤微生物群落组成的最主要环境因子。可见凋落物输入量变化改变了土壤养分有效性,进而显著影响了土壤微生物群落组成,这对进一步深入探究全球气候变化对亚热带森林土壤养分循环的影响具有重要意义。     

Nutrient supply at the local tree level in mixed forests of sessile oak and beech

In mixed-species forests, tree species composition can affect nutrient return through litter fall. This in turn is expected to have an effect on soil available nutrients, which could influence the nutrient status at the local tree level. Using ion-exchange resins, we estimated resin available soil nutrients at two depths beneath target trees of sessile oak and beech in the Belgian Ardennes. First we tested whether resin available nutrients were related to tree nutrition, using foliar nutrient concentrations as a proxy. In a second step, we tested whether local litter fall, through total nutrient return or litter species composition, affected resin available nutrients. In a final stage, we tested the impacts of local stand composition, as an integrated proxy of above- and belowground processes, and compared them to those of litter composition. With the exception of P for oak, nutrient supply was only poorly related to foliar nutrient concentrations for both target species. The effects of litter fall on nutrient supply were driven by litter species composition and not by total nutrient inputs. Litter composition and local stand composition effects were in close agreement. Our results show that nutrient supply to target trees in mixed-species stands is affected by local neighbourhoods, yet to a limited extent. Direct translation of resin available nutrients into foliar concentrations is probably hampered by complex capture patterns.