不同碳输入方式对沿海防护林土壤氮库的影响

为探究凋落物和根系在滨海沙地人工林土壤氮循环中所扮演的角色,设置去除凋落物、切断根系、对照3种处理,分析3种典型沿海防护林(尾巨桉、纹荚相思、木麻黄)土壤氮素对不同碳输入的响应。结果表明：滨海沙地土壤矿质氮含量(2.91－4.49 mg?kg－1)远低于内陆森林土壤;3种人工林土壤矿质氮含量表现为纹荚相思>木麻黄>尾巨桉,其中纹荚相思与尾巨桉土壤矿质氮含量差异显著( P<0.05);不同树种土壤硝态氮( NO－3－N)含量存在显著差异,表现为纹荚相思>木麻黄>尾巨桉。树种对切断根系或去除凋落物的响应不一致,切断根系后纹荚相思和木麻黄土壤NO－3－N含量显著高于对照,对铵态氮( NH＋4－N )含量影响不显著;切断根系和去除凋落物处理后土壤硝化作用均增强,对尾巨桉的影响达显著水平( P<0.05);切断根系和去除凋落物均显著降低尾巨桉和纹荚相思土壤微生物量氮( MBN)含量,对土壤可溶性有机氮( DON)的影响与之相反。土壤NO－3－N与土壤MBN之间存在极显著的负相关关系( r＝－0.671, P<0.01),与土壤DON呈极显著正相关( r＝0.900, P<0.01),土壤DOC与NO－3－N、 NH＋4－N之间分别存在显著的负相关( r＝－0.413, P<0.05)和极显著的正相关关系( r＝0.461, P<0.01)。     

滨海沙地3种人工林表层土壤微生物量及其影响因素

为探究福建东南沿海不同人工林砂质土壤微生物生物量碳(MBC)和生物量氮(MBN)及其影响因子,以肯氏相思(Acaica cunninghamia)、纹荚相思(Acacia aulacocarpa)和木麻黄(Casuarina equisetifolia)人工林为对象,采用通径分析模型,分析土壤微生物量对土壤理化性质、凋落物和细根生物量的响应。结果显示:3种人工林土壤MBC和MBN质量分数分别为42.60~51.56和5.38~6.88 mg·kg~(-1),且木麻黄的MBC和MBN质量分数均显著高于纹荚相思和肯氏相思(P0.05)。土壤w(MBC)∶w(MBN)为7.49~7.98;微生物碳熵(w(MBC)∶w(SOC))和氮熵(w(MBN)∶w(TN))的变化范围分别为1.09%~1.17%和1.34%~1.50%。Pearson相关分析表明,MBC、MBN质量分数与DOC、SOC、TN、凋落物生物量和细根生物量呈极显著正相关(P0.01)。通径分析表明,影响土壤MBC最重要的因子是细根生物量,其次是SOC;影响土壤MBN最重要的因素是细根生物量,其次是凋落物生物量。3种人工林的MBC和MBN质量分数、微生物碳氮熵与国内多数森林土壤相比均处于较低水平。     

南亚热带海岸沙地不同林分凋落物量及养分归还

2016年1—11月,在福建省东山赤山国家森林公园内利用凋落物搜集器法对尾巨桉、厚荚相思、湿地松和木麻黄4种人工林凋落物的凋落物量及其动态变化、养分归还量及其动态变化进行研究。结果表明:南亚热带4种人工林的年凋落物量为7.3～10.1 t·hm~(-2),木麻黄的年凋落物量显著高于湿地松、尾巨桉和厚荚相思。4种林分年凋落物量的动态变化模式均为单峰型,峰值均出现在夏季,厚荚相思峰值出现在7月,其他3种林分均出现在9月,峰值月凋落物量占年凋落物量27.2%～38.3%。凋落物各组分中凋落叶所占比重最大(68. 3%～76. 0%),其次是枝(6. 3%～17. 8%)和其他组分(7. 0%～12.1%)。4种林分每年归还养分为3 932.6～4 900.3 kg·hm~(-2),凋落物各组分养分归还量从大到小顺序为叶>枝>其他组分>花果,各养分的归还量大小顺序为C>N>K>P。4种林分C、N、P、K动态变化模式均为单峰型,归还峰值也均出现在夏季,养分归还量动态变化与凋落物量动态变化趋势相同。     

滨海沙地纹荚相思和木麻黄凋落物混合分解的变化过程

以滨海沙地典型人工防护林纹荚相思和木麻黄的凋落物为对象,采用网袋法研究凋落物单独分解和不同配比组合混合分解360 d后的干质量剩余率的动态变化。结果表明:凋落物干质量剩余率,受分解时间、配比以及分解时间和配比交互的影响显著(P0.05)。不同人工林下不同树种及不同处理的凋落物干质量剩余率有所差异,凋落物干质量剩余率由大到小顺序均为:A处理、C处理、D处理、B处理、E处理,分解速度均为先快后慢。纹荚相思人工林和木麻黄人工林不同处理凋落物分解360 d后,凋落物干质量剩余率分别为43.38%～54.58%和40.86%～52.42%,Olson指数衰减模型的分解系数分别为0.647～0.895和0.755～0.888,半衰期(凋落物分解50%所需的时间)分别为0.774～1.071 a和0.781～0.918 a,周转期(凋落物分解95%所需的时间)分别为3.347～4.630 a和3.374～3.968 a。从分解速率来看,E处理(m(纹荚相思)∶m(木麻黄)=2∶1)的分解为最佳组合,建议在土壤养分贫瘠的滨海沙地营林过程中,营造该比例混交林来加快林下凋落物分解,促进土壤改善养分状况。     

滨海沙地厚荚相思和木麻黄人工林凋落物碳归还规律

通过对滨海沙地9年生厚荚相思和木麻黄人工林凋落物收集、养分测定和分析,研究它们的碳归还规律。结果表明:厚荚相思和木麻黄人工林年凋落物量分别为7 616 kg/hm2和8 218 kg/hm2;厚荚相思凋落物碳的年归还量为3 863kg/hm2,略高于木麻黄的3 825 kg/hm2;凋落叶是凋落物的主要成分;厚荚相思凋落物碳归还季相动态规律为夏季>春季>冬季>秋季,春季和冬季变化不明显;木麻黄人工林表现为夏季>春季>秋季>冬季。2个树种的春季凋落物碳归还量差异不明显,夏季明显高于其他3个季节。凋落叶碳归还是森林生态系统碳回归的主要途径。运用Duncan法检验,木麻黄凋落物碳的归还量在夏季和冬季与其他3季相比为差异显著(P<0.05),厚荚相思和木麻黄在相同季节凋落物碳的归还量差异不显著。研究结果能够为科学评价森林生态系统固碳效益提供依据。     

滨海沙地不同树种人工林生物量及凋落物碳氮养分归还

基于福州市滨海后沿沙地上营造的人工林的调查,以9年生尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)、木麻黄(Casuarina equisetifolia)、纹荚相思(Acacia aulacocarpa)3种主要人工林为对象,采用Monsi分层切割法(乔木层)和样方收获法(草本层、凋落物层)获取这3种人工林的生物量,研究其生物量分配格局及凋落物碳氮养分归还。结果表明,尾巨桉乔木层地上部分生物量为49.950t·hm^-2,地下部分生物量为15.270t·hm^-2,分别占生态系统总生物量的62.08%和18.98%;草本层生物量为0.698t·hm^-2(0.87%);凋落物层生物量为14.539t·hm^-2(18.07%)。木麻黄乔木层地上部分生物量为51.630t·hm^-2,地下部分为20.270t·hm^-2,分别占生态系统总生物量的62.65%和24.60%;草本层生物量为0.017t·hm^-2(0.02%);凋落物层生物量为10.488t·hm^-2(12.73%)。纹荚相思乔木层地上部分生物量为51.130t·hm^-2,地下部分为13.760t·hm^-2,分别占生态系统总生物量的64.43%和17.34%;草本层生物量为0.093t·hm^-2(0.12%);凋落物层生物量为14.369t·hm^-2(18.11%)。3种人工林地上各器官生物量均表现为:树干>树枝>树皮>树叶。这3种人工林生态系统总生物量与乔木层生物量排序相同,表现为木麻黄(82.40t·hm^-2)>尾巨桉(80.46t·hm^-2)>纹荚相思(79.35t·hm^-2),且生物量分配格局均为乔木层>凋落物层>草本层。3种人工林的净生产力表现为木麻黄(16.21t·hm^-2·a^-1)>尾巨桉(14.00t·hm^-2·a^-1)>纹荚相思(12.51t·hm^-2·a^-1)。凋落物碳氮养分年总归还量表现为木麻黄(3.953t·hm^-2·a^-1)>尾巨桉(3.329t·hm^-2·a^-1)>纹荚相思(2.751t·hm^-2·a^-1)。     

木麻黄混交林防护效能和改土效果研究

通过木麻黄分别与厚荚相思、刚果12桉、湿地松混交造林研究表明,与木麻黄纯林相比,木麻黄混交林能有效提高防风固沙效能和改善土壤的肥力状况,其中以木麻黄与厚荚相思混交表现得最明显,其次为木麻黄与刚果12桉混交.木麻黄与厚荚相思混交林是沿海地区理想的防护林类型.     

改变凋落物输入对森林土壤有效氮的影响

选取太行山南麓麻栎林土壤为研究对象,设置对照(CK)、加倍凋落物(DL)、去除凋落物(NL)、去除凋落物和根系(NI) 4种处理,观测1 a中0～10、10～20、20～30 cm土层有效氮含量和土壤容重变化,以探讨全球变化背景下凋落物和根系的输入变化对土壤有效氮的影响。结果表明,麻栎林土壤有效氮含量随土层加深而减小,各处理下均表现为0～10 cm10～20 cm20～30 cm,容重与有效氮含量均呈显著或极显著线性负相关。CK和DL处理下的土壤有效氮表现出明显的季节变化动态,秋冬季节较低,夏季较高;第一年秋季累积的凋落物主要在次年进行分解,试验开始5个月后(次年1月份)不同处理间的差异开始显现,与CK相比,DL提高了土壤有效氮含量,NL和NI降低了有效氮含量;同样去除凋落物的情况下, NI的土壤有效氮含量高于NL。不同处理间的差异在0～10、10～20 cm土层表现明显,20～30 cm土层容重受凋落物处理和时间变化影响不显著,该土层有效氮含量对不同处理的响应比较滞后。研究表明,该地区凋落物输入变化对土壤有效氮含量的影响大于地下根系造成的影响,容重等土壤物理性质发生同步变化。     

滨海沙地不同林分类型土壤养分含量及其化学计量特征

测定长乐滨海沙地尾巨桉、木麻黄、纹荚相思、肯氏相思和湿地松等5种典型人工林0～10、10～20、20～40、40～60 cm土层土壤全碳、全氮、全磷含量,并分析其化学计量特征。结果表明,长乐滨海沙地5种林型0～10 cm土层土壤全碳、全氮含量分别为1.50～3.26、0.12～0.24 g·kg-1,均显著高于10～60 cm土层,基本随土层深度的增加而逐渐减小;土壤全磷含量在不同土层之间差异不大。0～60 cm土层土壤全碳含量以纹荚相思林最高,湿地松林最低;全氮含量则表现为固氮树种大于非固氮树种;全磷含量在不同林型之间差异不明显。5种林型土壤C∶N、C∶P、N∶P基本随土层深度的增加而逐渐减小; 0～10 cm土层土壤C∶P和N∶P均显著高于其他土层; 4个土层相关性分析表明,土壤C∶N、C∶P、N∶P与全碳、全氮含量呈正相关,与全磷含量呈负相关。     

不同凋落物配比对杉木土壤微生物量碳氮的影响

[目的]探讨土壤微生物对不同配比杉木—火力楠凋落物分解的响应,为促进我国南方杉木人工林的可持续经营与发展提供科学依据.[方法]在我国南方典型酸雨区福建省邵武市4、15和32年生杉木人工林内,设5个凋落物分解试验处理,分别为杉木(C)、火力楠叶(M)、杉木:火力楠叶=2:1(C2M1)、杉木:火力楠叶=1:1(C1M1)、杉木:火力楠叶=1:2(C1M2),采用网袋法分析不同配比处理杉木人工林0~5 cm表层土壤微生物量的碳、氮含量及微生物量碳氮比的差异.[结果]4和15年生杉木人工林中土壤微生物量碳含量最高的处理分别为C2M1和C1M1,显著高于C、M单一配比处理(P<0.05,下同),32年生杉木人工林中各处理间土壤微生物量碳含量随时间波动变化;4、15和32年生杉木人工林中,不同混合凋落物与单一凋落物的土壤微生物生物量氮含量差异随时间的变化存在差异.各林龄土壤微生物量碳氮比在凋落物分解的不同时段存在明显波动变化,且分解时间为120和240 d时出现最低值.土壤温度与水分含量对4年生和15年生杉木人工林表层土壤微生物量碳氮的影响显著,对32年生杉木人工林影响不明显;各林龄表层土壤微生物量碳氮含量与土壤pH呈显著相关.方差分析结果表明,受林龄、杉木—火力楠凋落物配比及凋落物分解时间的多重影响,各林分表层土壤微生物量碳氮含量在凋落物整个分解周期内呈波动变化,其中微生物量碳含量的峰值出现在60和240 d,微生物量氮含量的峰值出现在120和240 d.[结论]对纯杉木幼龄林和中龄林的混交改良采用杉木—火力楠以2:1和1:1混交效果更佳,而在生产实践中对杉木—火力楠配比的选择还应综合考虑杉木林龄、土壤pH、土壤温度和水分含量等环境因子及季节变化的影响.