关帝山不同林龄华北落叶松人工林土壤化学计量特征及土壤理化性质分析

研究了关帝山孝文山林场和庞泉沟自然保护区11、25、35、45 a的华北落叶松人工林林下土壤C、N、P元素含量及化学计量特征和理化性质,并采用主成分分析法对各林龄土壤质量进行评价,以期为关帝山华北落叶松人工林下土壤养分循环机制研究奠定基础,为华北落叶松人工林近自然经营和林分质量提升提供科学依据。结果表明,各林龄华北落叶松人工林土壤各层C、N含量及C/P、N/P、含水率、总孔隙度、硝态氮、速效磷均随林龄增大呈先增大后减小的趋势,pH、容重随林龄增大呈先减小后增大的变化趋势;P含量、通气度、铵态氮随林龄增大呈增大趋势,C/N随林龄增大呈减小趋势。关帝山林区11、25、35、45 a华北落叶松人工林土壤质量得分分别为-2.94、0.38、0.70、0.22,其中,35 a林下土壤质量综合评分最高。土壤pH和容重对土壤的C、N、P含量及化学计量比有极显著影响。关帝山林区华北落叶松人工林在近熟林阶段的土壤质量最好,且土壤pH和容重是驱动土壤C、N、P含量及计量特征变化的主要因子。     

白龙江上游不同林龄粗枝云杉人工林土壤化学计量特征

以白龙江上游不同林龄（20、25、30、35、40、45 a）粗枝云杉人工林土壤为对象,采用野外取样法和室内分析法,测定不同深度（0~20 cm和20~40 cm）土壤的有机C、全N、全P、全K含量,并分析其化学计量特征,探讨林龄对云杉人工林土壤养分化学计量比的影响及其与土壤养分的相关性,以期通过调节土壤养分含量来提高系统的养分利用效率及云杉人工林的生产力,增强云杉人工林的水源涵养能力。结果表明:1）林龄和土层对云杉人工林土壤养分含量均有显著（P<0.05）影响。随林龄的增加土壤有机C含量呈“W”形变化,土壤全N、全P含量呈“N”形变化,30 a前的土壤养分较30 a后的养分含量低;相同林龄随土层增加土壤养分含量（除全K外）均呈现逐渐降低的趋势。2）林龄和土层深度对土壤C/N、C/P、C/K、N/P均有显著（P<0.05）的影响。除C/P之外,其他比值随林龄的增加均不稳定,变异系数较高;随土层深度的增加其比值（除N/P外）呈降低趋势。由化学计量比值大小得出,研究区土壤缺乏全N和全K,全 P含量较充足,云杉人工林在30 a之前受土壤P控制,30 a之后受土壤N控制。3）由相关性分析表明,随着土层深度的增加,土壤C、N、P、K、C/N、C/P、C/K、N/P之间的相关系数降低。有机C和全P是影响C/N、C/P、C/K、N/P的关键因子。     

格氏栲天然林及人工林和杉木人工林生活叶-凋落叶-土壤生态化学计量特征

通过采用野外调查与室内分析相结合的方法,测定格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林生活叶、凋落叶以及土壤（0~40 cm）C、N、P含量,并探讨3种林分生活叶、凋落叶和土壤的化学计量特征。结果表明:1）3种林分C、N、P含量均为生活叶＞凋落叶＞土壤,3种林分生活叶和凋落叶C、N、P含量差异均不显著,土壤C含量为格氏栲天然林显著高于2种人工林,而N、P含量差异不显著;2）3种林分C∶N、C∶P、N∶P均表现为凋落叶＞生活叶＞土壤,格氏栲天然林和人工林生活叶N∶P均＞16,而杉木人工林生活叶14＜N∶P＜16,生活叶C∶N为杉木人工林最高,凋落叶C∶N为格氏栲人工林最低,凋落叶、土壤C∶P为杉木人工林最低;3）随土层深度的增加,3种林分土壤C、N、P含量逐渐减少,而C∶N、C∶P、N∶P变化不大;4）3种林分N含量和C∶N在生活叶和凋落叶之间均呈显著负相关（P＜0.05）。格氏栲天然林改为人工林后土壤C含量显著降低,格氏栲天然林和人工林生长受N限制,杉木人工林生长受N、P限制,且土壤P的有效性高。研究结果有助于了解不同林分的限制性元素,为该研究区格氏栲和杉木的养分管理提供科学依据。     

华北落叶松与胡枝子叶凋落物混合分解及其对土壤养分的影响

为深入认识华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)叶凋落物分解特征及与伴生植物胡枝子(Lespedeza bicolor)间的关系,本试验采用野外凋落物网袋分解法,在华北落叶松人工林中设置了4种不同质量混合比例的叶凋落物处理(即纯华北落叶松,华北落叶松和胡枝子(3∶1),华北落叶松和胡枝子(1∶1),华北落叶松和胡枝子(1∶3)),研究了华北落叶松叶凋落物分解及土壤养分变化规律。结果表明:胡枝子叶凋落物能促进华北落叶松叶凋落物的分解,随着分解期的延长以及胡枝子叶凋落物比例的增加,促进作用越来越明显;随分解期的延长,叶凋落物中的N、P呈上升趋势,而K、C呈下降趋势,除C外,混合叶凋落物中的N、P、K含量均高于纯华北落叶松,且随着胡枝子比例的增加而增加;除速效P外,随着胡枝子叶凋落物比例的增大,土壤中的碱解N、速效K、有机质和pH值含量均呈现上升趋势。此结果为促进华北落叶松叶凋落物的分解,维持华北落叶松人工林地力提供理论依据。     

杉木人工林土壤碳、氮、磷化学计量特征

以4个不同林龄(3 a、14 a、21 a和46 a)的杉木人工林为研究对象,分0～5、5～10、10～20、20～40 cm 4个土层进行取样,测定土壤有机碳、全氮、全磷含量,并计算其化学计量,探究有机碳含量、全氮含量、全磷含量、C:N、C:P、N:P和C:N:P随不同土层的变化规律及其在不同林龄的变化规律。结果显示:4个林龄杉木人工林土壤有机碳含量为18.5～22.28 g/kg,全氮含量为1.4～1.63 g/kg,全磷含量为0.28～0.34 g/kg。不同林龄有机碳含量和全氮含量呈现出随林龄变化呈先减少后增加的趋势,不同土层有机碳和全氮含量随土层深度的增加逐渐减少,全磷含量在不同林龄和土层之间差异不显著。4个林龄杉木土壤C:N为11.55～14.27,平均值为13.27,C:P为57.11～79.57,平均值为68.34; N:P为4.44～5.73,平均为5.01; 4个林龄杉木土壤C:N:P分别为42:4:1,43:5:1,41:5:1和50:6:1。研究区的C:N和C:P都主要受到C的影响,所以在杉木人工林的生长过程中,控制好有机碳的含量是十分必要的。     

关帝山华北落叶松林土壤生态化学计量特征

[目的]土壤生态化学计量学是研究土壤养分循环过程的重要手段。本文旨在探究华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林分土壤的生态化学计量特征。[方法]本研究在山西关帝山林区海拔2 000～2 500m范围内采集土样,测定其理化性质,分析土壤有机碳C、全氮N、总磷P化学计量特征对海拔的响应。[结果](1)华北落叶松林分土壤C、N、P含量均值分别为46. 335、2. 702、0. 246 g·kg~(-1),随海拔上升,土壤C、N、P均呈现增加趋势;C/N、C/P、N/P随海拔的升高有降低趋势,但不明显,尤其是C/N;(2)在高海拔2 400～2 500m处,土壤C、N、P以及C/N、C/P、N/P的变异性最小,土壤养分相对稳定,中海拔处各指标变异性较大,呈中等强度变异;(3)土壤C、N、P三者两两均呈现显著正比例关系(P0. 01),C/N、C/P、N/P三者显著性不高,无明显规律性关系,R~2小于0. 6。[结论]关帝山华北落叶松林分土壤C、N、P含量及生态化学计量特征与海拔变化关系密切,研究发现该地区土壤总磷P含量较低,是林地土壤限制的因素之一,后续可适当提高土壤P的含量。研究为该地区森林可持续发展和土壤养分良好循环提供一定的理论依据。     

马尾松人工林林龄对土壤和叶片养分含量的影响

探索不同林龄马尾松人工林土壤和针叶养分特征及其相关性,为马尾松人工林高效培育提供理论参考。采用时空互代法,以桂中不同林龄（4、9、15、19、22、30、56 a）马尾松人工林为对象,利用冗余分析和结构方程探讨马尾松人工林林龄对土壤和针叶养分含量的影响。结果表明,林龄对土壤和叶片养分均具有显著影响,随林龄的增加土壤pH呈先增后减趋势,中龄林中最大,有机碳、全N、全P、碱解N和速效态K、Ca、Mg、Zn和B含量呈先减后增的U形变化,中龄-成熟林阶段最小,全K和有效P含量呈W形变化;针叶养分含量随林龄增加呈波动性变化,C、N、P和K含量在过熟林中最大,Ca、Zn分别在中龄林、成熟林中含量最大,Mg和B均在幼龄林中最大。针叶K、Ca、Mg、Zn和B与土壤对应元素呈显著正相关,土壤有机碳、全N、有效P和速效K是影响马尾松叶片养分含量变化的敏感因素,土壤速效元素对叶片养分的正向效应显著,而土壤有机碳和全量养分的负向效应显著。综上,不同林龄阶段马尾松土壤和叶片养分存在显著差异,在马尾松15 a后,土壤和叶片养分均有所下降,尤其是受N素和微量元素限制,为此在马尾松中龄林后,建议施用N肥满足其健康生长,并辅以适量微量元素,以增强植物光合作用和蛋白质的合成及抗逆性。     

天然马尾松林土壤碳氮磷特征及其与凋落物质量的关系

目的对森林土壤碳氮磷特征及其与凋落物质量的关系进行分析,可为森林质量的精准提升提供参考依据。方法以赣南天然马尾松为研究对象,基于标准地调查及样品测定获取数据,利用主成分提取反映凋落物质量特征的变量并将其分别与土壤有机碳（C）、全氮（N）、全磷（P）建立线性回归模型,分析土壤C、N、P含量与凋落物质量的关系。结果（1）随土层深度（1）随土层深度的增加,土壤C、N、P含量逐渐降低,0 ~ 10 cm土层的C、N含量均显著高于其他土层（P < 0.05）,各土层TP含量均无显著差异（P > 0.05）。土壤中的C、N、P含量整体表现为中等偏低到极低的状态;随林龄的递增,各土层C、N、P含量均呈上升趋势,其中0 ~ 10 cm土层的C含量各龄组间均呈显著差异（P < 0.05）。（2）凋落物半分解层、未分解层现存量随林龄的递增呈先增后减的趋势,各龄组均在近熟林达最大值;各分解层的C、N、P含量在不同龄组间均无明显变化规律,但半分解层的C含量、C/N值均显著小于未分解层（P < 0.05）,N、P含量则为半分解层大于未分解层,其差异均不显著（P > 0.05）。（3）反映凋落物半分解层、未分解层质量特征的主成分均与土壤C、N含量呈显著相关、与土壤P含量相关性不显著,表现为土壤C、N、P含量与凋落物半分解C、N、P含量呈正相关、凋落物未分解层C、N、P含量呈负相关。结论天然马尾松林土壤的养分含量整体偏低,凋落物C、N、P含量在未分解层减少、半分解层增加时其土壤养分含量增加,因此,在经营中促进凋落物的分解可提高土壤养分含量,有利于林木生长。      

油松人工林凋落物对土壤理化性质的影响

对不同林龄油松人工林凋落物与土壤理化性质进行了测定分析。结果表明:油松人工林年凋落量与现存量随林龄增加均表现出递增趋势,30 a生油松林的年凋落量和23 a生油松林现存量分别达到4.236 t.hm-2和18.788 t.hm-2;枯枝落叶层主要营养元素储存量随着林龄的增加而增加;N、P、K的积累量分别为114.72～201.32、5.63～11.12、12.48～23.11 kg.hm-2;凋落物分解率呈波动式递增趋势,且与阔叶树混交比例密切相关;油松人工林林地土壤有机质、N含量、P含量、田间持水量随林龄增加呈波动式递增,而容重则呈递减趋势;年凋落量、现存量、分解率与土壤有机质、N、P、K的含量、pH、田间持水量呈正相关,与土壤容重呈负相关。     

华北落叶松人工林叶内营养元素含量的变异

通过固定标准木、定期采样和化学测定, 分析了华北落叶松人工林叶内营养元素含量随冠向、冠层和生长季节的变化而变化规律 结果表明: 叶的营养元素含量在不同冠向间有一定的差异, 但差异不显著不同冠层间叶的营养元素含量变化有一定的规律, N、P、K由树冠底部到树冠顶部是逐渐增加的, Ca则是逐渐减小, Mg的变化无一定规律 方差分析表明林木不同冠层的N、P、K、Mg含量差异不显著, Ca的含量则差异显著 树冠各层次针叶营养元素含量的平均值与树冠中部针叶的营养元素含量很接近, 建议进行营养元素概算以树冠中部的针叶为样品 华北落叶松人工林叶的营养元素含量随季节的变化而呈现有规律的变化 刚展叶的华北落叶松N、P、K、Mg含量很高, 展叶期明显下降, 之后随季节的变化逐渐下降, 落叶前期显著下降; Ca的含量随季节变化相反, 刚展叶含量很低, 随季节变化一直呈上升趋势, 落叶前达峰值 根据叶的营养元素含量的季节动态和变异规律, 确定的最佳采样时间为7、8月份     

半干旱区华北落叶松林冠层蒸腾特征及其影响因子

准确量化半干旱区森林植被耗水特征及其影响因子对植被-水-土的综合管理至关重要。选择内蒙古大青山的华北落叶松人工林为研究对象,利用热扩散探针法监测树干液流,同步监测气象因子和土壤体积含水量。结果表明,研究期间华北落叶松冠层蒸腾存在明显月、季节变化,冠层蒸腾季节变化呈单峰曲线,冠层月蒸腾量（mm）为8月（55.08）＞7月（54.76）＞6月（48.76）＞5月（43.13）＞9月（40.20）＞10月（12.36）。华北落叶松林冠层蒸腾与气温、太阳辐射、大气湿度、饱和气压差、风速、土壤水分均存在极显著相关关系（P＜0.01）,回归分析表明气温、太阳辐射和大气湿度是影响冠层蒸腾的主要气象因子;基于边界线的分析表明,冠层蒸腾随太阳辐射、气温变化可用对数增长函数拟合,即随太阳辐射、气温增大,冠层蒸腾先快速后缓慢增大,达到阈值后趋于平稳;冠层蒸腾随大气湿度增加的变化遵循抛物线曲线,阈值为59.41%。次降水量对冠层蒸腾的影响存在差异,降水强度>10 mm的次降水量显著影响华北落叶松人工林冠层蒸腾。总体来看,气温、太阳辐射、大气湿度和降水是影响华北落叶松冠层蒸腾的主要环境因子。     

滨海盐碱地混交林效应研究

为探讨混交造林在黄河三角洲滨海盐碱地上的长期应用效果,调查了3个不同混交林和4个树种纯林的生长现况,对比研究了混交林中各树种与相应纯林之间在生长状况、叶片营养和生理生化特性上的差异。结果表明,土壤盐渍化的长期影响造成该地区人工混交林的总体生长状况较差,27 a后的保存率处于43.3%~70.4%之间。与刺槐纯林相比,刺槐与白蜡、白榆和臭椿混交后其胸径、树高和保存率均显著降低,叶片中的氮、磷、钾、叶绿素含量和相对含水量减少,抗逆性能明显下降。与刺槐混交后,白蜡的生长状况和叶片特性受到一定程度的抑制,然而白榆和臭椿的胸径、树高、叶片营养元素和叶绿素含量均明显高于各自纯林;白榆和臭椿在与刺槐混交后其抗逆性能较纯林得到明显改善,主要表现为超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性和脯氨酸含量显著升高,而叶片中的束缚水/自由水比值和丙二醛（MDA）含量显著降低。     

阔叶树对红皮云杉人工林土壤营养状况的改善作用

目的研究红皮云杉人工林培育过程中林分地力的变化状况以及阔叶树对红皮云杉人工林土壤营养的改善作用，为红皮云杉人工林的培育筛选适宜的混交树种和施肥营养元素。方法在红皮云杉人工林和天然林中采集树叶、凋落物和土壤样品，实验室内使用碳氮分析仪测定样品C含量，凯氏定氮仪测定叶片和凋落物的N含量，连续流动分析仪测定土壤的N含量，硫酸?高氯酸消化?钼锑抗比色法测定样品P含量。结果（1）4种红皮云杉人工林间土壤的C、N、P含量差异显著，3种混交林均大于纯林，其中红皮云杉胡桃楸混交林C、N、P含量最大；（2）4种红皮云杉人工林间土壤的C∶N、C∶P差异显著，3种混交林均小于纯林，其中，红皮云杉胡桃楸混交林C∶N、C∶P最小；（3）混交树种叶片及其凋落物的N、P含量差异显著，以黄檗为最低，胡桃楸为最高，但均高于红皮云杉；（4）混交树种叶片及其凋落物的C∶N、C∶P以黄檗为最高，胡桃楸为最低，但均显著低于红皮云杉；（5）混交林中混交树种叶片及其凋落物与土壤之间C、N、P含量及C∶N、C∶P的相关性皆高于同林型中红皮云杉叶片及其凋落物与土壤之间C、N、P含量及C∶N、C∶P的相关性。结论依据树种叶片、凋落物及土壤部分的C含量、N含量、P含量、C∶N、C∶P和N: P，胡桃楸和水曲柳可做为红皮云杉人工林的适宜混交树种，培育过程中应注意解决N素和P素含量的不足。      

毛乌素沙地中国沙棘人工林早衰原因与特点

为了解中国沙棘人工林早衰的原因与特点,对毛乌素沙地的人工林与天然林进行比较研究。结果表明,天然林林地土壤含水率、有机质、全N及速效N含量显著高于人工林,林地生产力、分株生长量也显著高于人工林,但林分密度显著低于人工林;天然林年龄结构为金字塔形,人工林则为纺锤形;在影响林地生产力和分株生长量的因素中,土壤含水率起决定性作用。可见干旱缺水、养分贫瘠、密度过大均可导致人工林早衰,其中干旱缺水是主导因素;人工林早衰的主要特点在于分株变小（寿命缩短）、林地生产力降低、林分稳定性削弱。     

土壤分散性与分形维数对坡耕地转变为藤椒林地的响应

为了解坡耕地转变为藤椒林地后土壤分散性、分形维数和肥力特征,探讨土壤分形维数与肥力的相互关系,为坡地退耕种植藤椒和土壤管理提供参考,以川东丘陵区坡耕地退耕后种植形成的3 a(TJ-3)和5 a(TJ-5)藤椒林及对照农耕地(CK)为对象,采集0~20 cm土层样品,测定土壤微团聚体组成、颗粒组成、养分含量、酶活性和微生物数量,运用隶属函数法综合评价藤椒种植对土壤分散性和肥力的影响。结果表明:坡耕地转变为藤椒林地后,土壤微团聚体组成中2~0.02 mm粒级颗粒含量增加,<0.02 mm粒级颗粒含量降低。土壤结构性颗粒指数、团聚状况、团聚度、物理稳定性指数,有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量,细菌、真菌、放线菌和总微生物数量,蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性,颗粒分形维数和肥力综合值均随种植年限延长而增加;相反,土壤分散率、侵蚀系数、分散性综合值和微团聚体分形维数随种植年限延长而降低。土壤分散性综合值和微团聚体分形维数与土壤养分含量、微生物数量和酶活性及土壤肥力综合值均呈显著相关性(P<0.05)。说明种植藤椒促进土壤较小粒级的微团聚体向较大粒级微团聚体聚合,改善土壤微团聚体组成,增加土壤结构稳定性。土壤分散性综合值和微团聚体分形维数可以作为坡地退耕后土壤肥力变化的综合性评价指标。     

不同林龄樟子松人工林根际与非根际土壤生态化学计量特征

  目的  探究辽西北沙地不同林龄樟子松Pinus sylvestris var. mongolica人工林根际与非根际土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)质量分数及生态化学计量特征关系,为该地区的樟子松林培育、经营及管理提供理论依据。  方法  采用时空互代的方法,在辽西北章古台地区选取6个林龄(10、20、30、40、50和60 a)的樟子松人工林作为研究对象,分析各林龄下根际与非根际土壤碳、氮、磷质量分数及化学计量比的差异和影响因素。  结果  辽西北沙地樟子松人工林土壤贫瘠,根际土壤碳、氮、磷质量分数均高于非根际土壤,根系对养分的富集与平衡维持作用明显。林龄、根际以及二者之间的交互作用,对土壤碳、氮、磷质量分数及其生态化学计量比影响显著。樟子松人工林土壤C∶N主要受到土壤全氮的影响,土壤C∶P主要受土壤有机碳的影响,土壤N∶P受土壤全氮的影响大于全磷。各林龄樟子松人工林土壤C∶N均远高于全国平均水平,表现为氮限制,其中60 a过熟林氮限制更为强烈。樟子松人工林根际土壤氮、磷限制存在一定程度的协同性。  结论  各林龄樟子松生长均受到氮限制,相较于根际土壤,非根际土壤氮更为缺乏。在森林经营过程中,应充分考虑根际与非根际土壤的差异性,建议对辽西北沙地樟子松人工林施用氮肥、引入固氮植物以解除氮限制,并注意根系磷肥的补充。图1表5参28      

基于FVS的华北落叶松人工林树高生长量模型研究

基于大量华北落叶松人工林临时样地和解析木数据,选用林木大小和立地条件为自变量,构建起单木树高生长量回归模型,模型相关系数R²为0.516。结果表明,影响华北落叶松单木树高生长量的因素从大到小依次为:林木生长、立地条件。利用检验数据对所建立的树高生长量模型进行检验,预测值2.77 m要略高于实测值2.74 m,t-检验差异不显著,模型预测效果良好。     

望天树人工幼林土壤微生物量碳氮及养分特征

  目的  望天树是热带雨林标志种及国家一级濒危树种，人工栽培是扩大其种群数量的重要途径。通过对望天树人工纯林及混交林的土壤理化性质、土壤微生物生物量碳氮及养分含量的分析，为望天树人工幼林混交树种选择及土壤管理提供参考。  方法  在望天树人工纯林、望天树－降香黄檀及望天树－巨尾桉混交林设置标准地，采用对角线法采集不同土层的土样，测定土壤pH值、有机质及养分含量、微生物生物量碳氮含量，利用生态化学计量和主成分分析方法研究不同林分和土层对土壤微生物生物量碳氮含量及土壤质量的影响。  结果  （1）土壤微生物生物量碳氮和土壤养分含量的垂直分布特征表现为随着土层深度的加深而下降，不同林分类型对其垂直分布影响不明显。（2）望天树人工幼林平均土壤C∶N∶P为35∶2∶1，土壤微生物生物量MBC∶MBN为8∶1。不同树种组成显著影响着土壤养分和微生物生物量碳氮及其化学计量比，望天树－巨尾桉混交模式可以明显提高土壤微生物活性，改善土壤质地和微环境。（3）相关性和主成分分析表明，望天树林地土壤微生物可以通过自身调节对土壤养分的变化保持一定的内稳性，土壤微生物生物量碳氮可以作为土壤养分储备库和碳氮源变化的早期生物指示指标。望天树－巨尾桉混交林对土壤微生态功能、质量和肥力状况的影响最显著，是最有利于望天树幼林林地土壤微生物生长、土壤养分发育的一种林分类型。  结论  望天树人工幼林土壤微生物生物量碳氮、养分含量及其化学计量特征表现出明显的表聚效应，且树种组成对其垂直分布影响不明显。望天树混交林相比纯林而言，对土壤微生物环境和土壤质量的促进效果更明显，其中望天树－巨尾桉混交模式更有利于养分活化，提高微生物群落功能及改善林地土壤结构，是望天树幼林时期和桉树纯林改造较合适的混交模式选择。