四川卧龙亚高山暗针叶林土壤水的氢稳定同位素特征

根据2003年夏季测得的四川卧龙自然保护区亚高山暗针叶林地区3个不同群落的降水、土壤水、浅层地下水(泉水)氢稳定同位素含量(δD),分析土壤剖面各层次土壤水氢稳定同位素的变化规律及其与水分迁移的关系.结果表明:1)土壤表层(枯枝落叶层)水δD受降水δD的直接影响,并且与降水δD有相同的变化趋势;2)A、B、C群落土壤垂直剖面的土壤水δD空间分布形式反映了降水δD的时间变化特征.0～20 cm上层土壤水δD值很低,20～40 cm时迅速升高,50～60 cm时基本稳定,50～60 cm深层土壤水δD受浅层地下水δD的影响增强;3)土壤水δD介于降水δD与浅层地下水δD之间,表明卧龙亚高山暗针叶林土壤水源于降水与浅层地下水.在一次性降水14.8 mm后5天内,降水对枯枝落叶层的贡献率最高为75.49%～99.91%,对0～5 cm土壤水的贡献率次之为66.68%～83.01%,对30～40 cm土壤水的贡献率为24.50%～80.57%,对50～60 cm土壤水贡献率最低为21.22%～29.17%;4)浅层地下水δD受降水δD的直接影响不明显,变化幅度很小,浅层地下水δD的稳定性说明地下水代表了多年降水的平均状态.     

绍兴淡水湿地森林土壤水氘同位素对降水的响应

【目的】以浙江省绍兴市汤浦水库库区3种淡水湿地森林(阔叶林、针阔混交林、针叶林)为研究对象,分析不同量级降水后其土壤水氘同位素的时空变化规律,定量阐明降水对各层土壤水的贡献率,为揭示降水在该淡水湿地森林生态系统水循环中的分配规律提供科学依据。【方法】利用稳定同位素技术研究3类淡水湿地森林土壤水氘同位素值在3次不同量级降水后的动态变化,分析比较土壤水与其潜在水源(大气降水、浅层地下水等)的氘同位素值(δD),判断林中土壤水来源;运用二元线性混合模型计算不同量级降水对这3种湿地森林中枯枝落叶层及各层土壤水的贡献率。【结果】绍兴汤浦水库库区淡水湿地森林中的土壤水δD在3次不同量级降水后均介于大气降水δD和浅层地下水δD之间,表明该库区土壤水主要来源于降水和浅层地下水;小雨(7.5 mm)后,3个林地0～60 cm土层土壤水δD值较雨前对照略有升高,而60～100 cm深层土壤水δD值变化很小,表明7.5 mm降水可入渗补给到0～60 cm土层;中雨(14.5 mm)后第1天,阔叶林、针阔混交林和针叶林0～100 cm土层土壤水δD均值分别降低了9.5‰±4.0‰,9.3‰±4.1‰和7.0‰±2.6‰,中雨后9天内,3个林地各层土壤水δD值随采样天数的增加逐渐升高并接近雨前对照,表明降水δD对土壤δD的影响逐渐减小;大雨(35.0 mm)后第1天,3个林地枯枝落叶水和表层(0～20 cm)土壤水δD值接近降水δD值;不同量级降水对3个林地枯枝落叶水的贡献率最大,0～20 cm表层土壤水次之,随着采样天数增加,降水对各层土壤水的贡献率皆呈现减小的趋势;降水事件(不同量级降水)是影响雨后土壤水δD以及该次降水对土壤水贡献率的主要因子。【结论】浙江绍兴汤浦水库库区不同类型淡水湿地森林中枯枝落叶层水δD对降水δD的响应最显著,0～20 cm表层土壤水δD的响应次之;单次降水量越大,降水对各层土壤水的影响越明显,贡献率也越大,大雨(降水量20 mm)影响各层土壤水的时间超过9天;该地区淡水湿地森林对小雨(降水量≤10 mm)和中雨(10 mm降水量≤20 mm)在土壤剖面的入渗具有一定的调控作用,且降水在针阔混交林土壤中存留时间最长,针叶林最短,可见,浙江绍兴汤浦水库混交林(阔叶林和针阔混交林)对小雨及中雨的调控作用略优于纯林(针叶林)。建议今后在长三角地区进行人工淡水湿地森林植被恢复和构建时应考虑多树种混交种植。     

西鄂尔多斯半日花及霸王的水分利用

【目的】研究西鄂尔多斯荒漠珍稀濒危植物半日花及霸王对不同强度降水的利用模式,以期阐明植物的生长规律和分布趋势及其对降水变化的适应机制,为荒漠珍稀濒危植物保护提供参考。【方法】利用氢稳定同位素技术,分析比较3次不同强度降水后9天内,半日花、霸王植物(茎)水δD与其潜在水源(降水、土壤水、地下水)δD,定量阐明半日花、霸王对不同强度降水的利用率。【结果】1)8.6 mm降水后9天内,0~20 cm表层土壤含水量明显上升、土壤水δD降低,12.1 mm降水后9天内,0~40 cm土壤含水量和土壤水δD变化明显,79.6 mm降水后9天内,各层土壤含水量显著上升、土壤水δD降低;2)降水后9天内,半日花和霸王对大雨(20 mm)的利用率最高,分别为76.4%~98.5%和55.6%~74.3%;半日花对小雨(10 mm)的最高利用率为67.0%,对中雨的最高利用率为71.8%,表明半日花可充分吸收利用有限的水分,并最大限度地利用该地区大气降水,以更好地生存和生长;3)在3种不同降水强度下,半日花对降水的利用率皆显著高于其伴生植物霸王;4)在中等降水强度(10 mm降水量≤20 mm)条件下,霸王和半日花存在明显的竞争水分现象,在小降水强度(10 mm)条件下,霸王和半日花利用不同深度土壤水,无水分竞争现象;5)半日花的根系主要分布在0~40 cm土层中,细根在0~20和20~40 cm土层中分别占该层根系生物量的58%和37%;霸王根系主要分布在20~60 cm土层,其中细根(≤2 mm)在20~60 cm土层中分布最多(68.2%)。【结论】小雨(10 mm)对表层土壤水(0~20 cm)δD有影响,中雨(10 mm降水量≤20 mm)对0~40 cm土壤水δD有影响,大雨(20 mm)对各层土壤水δD均有明显影响;半日花对不同强度降水均能充分有效地利用,霸王对大雨有明显的响应,这2种植物的水分利用策略与其细根分布相一致。     

绍兴淡水湿地人工林优势树种水分利用策略

【目的】以浙江省绍兴市汤浦水库库区3种15～20年生湿地人工林(阔叶林、针阔混交林、针叶林)中的优势树种美洲黑杨、北美枫香、柳叶栎、河桦和池杉为研究对象,分析3次不同量级降水后9天内各树种植物水δD组成,定量阐明不同量级降水对各树种植物水的贡献率及各树种的水分利用策略,为该地区湿地人工林生态系统水循环过程的定量研究、水资源合理利用及管理提供理论依据。【方法】利用氢氧稳定同位素技术,分析植物茎(木质部)水δD随采样时间(雨后9天内)的动态变化,并将植物水δD与潜在水源(大气降水、雨前土壤水和浅层地下水等)的δD值进行比较,判断各树种水分来源,并运用贝叶斯混合模型(MixSIAR)计算不同量级降水对各树种植物水的贡献率。【结果】汤浦水库库区淡水湿地人工林优势植物水主要来源于大气降水、雨前土壤水和浅层地下水;降水事件是影响植物水δD以及该次降水对植物水贡献率的主要因子;降水后9天内,小雨(7. 5 mm)对阔叶林中各树种植物水的贡献率表现为北美枫香(45. 2%～1. 5%)美洲黑杨(38. 0%～0. 6%)柳叶栎(31. 2%～0. 8%),小雨对针阔混交林中各树种植物水的贡献率表现为河桦(39. 0%～0. 6%)池杉(32. 4%～0. 8%)柳叶栎(25. 5%～0. 6%);中雨(14. 5 mm)和大雨(35. 0 mm)对阔叶林中各树种植物水的贡献率表现为美洲黑杨柳叶栎北美枫香,中雨和大雨对针阔混交林中河桦植物水的贡献率皆最高;小雨、中雨和大雨对针叶林中池杉植物水的贡献率分别为40. 2%～2. 6%,58. 2%～2. 7%和67. 4%～20. 9%。【结论】汤浦水库库区淡水湿地人工林各优势树种能够快速吸收利用当次降水;小雨对浅根(0～20 cm)树种植物水的贡献率较高,而中雨和大雨对根系分布较深树种植物水的贡献率更高,该库区针阔混交林和阔叶林中的深根和浅根树种具有不同的水分利用策略,有利于该湿地人工林群落的稳定和各树种共存。建议今后在我国长三角地区进行淡水湿地植被恢复过程中,应考虑选择根系分布不同的树种混种,以合理利用水资源、维持湿地森林生态系统的稳定性。     

北京山区侧柏利用水分来源对降水的响应

【目的】探究降水不足的北京山区降水量变化对侧柏利用水分来源的影响,为了解侧柏对土壤干旱胁迫的响应提供理论依据。【方法】2015年7月,测定侧柏枝条及各潜在水源的稳定氢氧同位素(18O/16O、2H/1H)比率,利用Iso-Source多元线性混合模型,计算2015年6月29日—7月1日3天不同降水梯度(A区:完全遮断自然降水,降水量0 mm;B区:遮挡自然降水的一半,降水量12.7 mm;C区:无遮挡自然降水,降水量25.4 mm;D区:将A区降水输入该区,形成双倍降水,降水量50.8 mm)下侧柏对各层土壤水和地下水的利用率。【结果】随降水量增加,侧柏表现出"二态"结构特征,其水分来源从深层逐渐向表层转移;A区侧柏主要吸收60~100 cm土层土壤水和地下水,利用率分别为31.5%和32.8%;B区侧柏与A区相似,对60~100 cm土层土壤水和地下水的利用率分别为28.1%和25.7%,对0~20、20~40和40~60 cm土层土壤水的利用率在15.4%左右;与B区相比,C区侧柏对60~100 cm土层土壤水和地下水的利用率有所减少,分别为19.8%和22.8%,对0~20和20~40 cm土层土壤水的利用率增加,分别为17.8%和22.9%;D区侧柏水分来源与C区相近,对0~20、20~40和60~100cm土壤水和地下水都有利用,利用率为20.0%~25.2%。【结论】侧柏能根据水分条件调整对水源的利用率,这种适应水分环境的水分利用能力有利于侧柏度过极端干旱胁迫。     

哈尼梯田水源区3种典型植被下不同水体的氢氧稳定同位素特征及相互关系

【目的】以全福庄小流域哈尼梯田核心区上方水源林区的3种植被类型(乔木林、灌木林、荒草地)为研究对象,对0～100 cm土层土壤水的运移过程和水分来源及其对浅层地下水的补给比例进行定量估算,揭示植被类型对土壤水分运移的影响,以期为定量研究哈尼梯田区森林-梯田复合生态系统水循环过程以及哈尼梯田的可持续发展提供科学依据。【方法】利用氢氧稳定同位素技术研究2015年4—12月期间3种植被类型下不同水体的氢氧稳定同位素特征,同时选取3次代表性降水事件(2015年7月24日、7月29日和8月3日)分析3种植被类型下土壤水δ¹⁸O值随土层深度的变化特征,分析比较土壤水与其潜在水源(大气降水、浅层地下水等)的δ¹⁸O值,判断林地土壤水分来源,运用二元线性混合模型计算降水和浅层地下水对土壤水及地表水和土壤水对浅层地下水的贡献率。【结果】不同水体氢氧稳定同位素均值表现为：地下水>地表水>乔木林地土壤水>灌木林地土壤水>荒草地土壤水>降水,降水的变异系数最大,地表水和浅层地下水的变异系数较小;荒草地土壤水以降水补给为主,占比67.02...     

利用氘同位素研究太行山南麓枣树水分利用的季节性变化

通过测定水中氘同位素的比值来研究枣树在不同水分条件下水分利用的季节性变化.试验结果显示:深层土壤δD值比较稳定,表层土壤水因蒸发而产生氢同位素的分馏,氘同位素富集,旱季表层土壤δD值与土壤含水量呈极显著负相关(R2=0.69,P＜0.01).枣树枝条δD值与表层土壤δD值呈极显著的正相关(R2=0.75,P＜0.01),与深层土壤δD值相关性不强,表明来源于表层土壤的水分能显著地影响到枝条δD值变化.雨季的降水不但增加表层土壤水分含量,也促使表层新根的生长.其根长比旱季增加621.46%,尤其是细根(平均直径0.16mm),从而提高根系对表层土壤水分的吸收.枣树枝条中的水分有一半以上来自于深层土壤,表层土壤水分的贡献决定枣树体内的水分平衡和受胁迫的程度.枝条中的δD值与枝条栓塞程度、叶片水势和光合速率显著相关,枝条δD值可以作为水分生理状态的一个指标.利用枝条δD值来量化植物水分欠缺程度,可以为植物水分利用效率研究提供参考.     

基于~(18)O稳定同位素的银川平原北部4种灌木夏初水分来源的研究

在宁夏西大滩,通过测定不同种类及不同年龄盐生灌木木质部水分及不同潜在水源稳定氧同位素组成(δ18O),应用同位素线性混合模型估算了不同灌木对不同水源的利用率。结果表明:不同深度土壤水δ18O值存在较大差异,并呈现规律性变化,140 cm以上δ18O值波动较大,说明该土壤剖面土壤水δ18O受蒸发与井水灌溉的双重影响;140 cm以下δ18O值连续下降,说明该土壤剖面土壤水δ18O主要受井水影响。20年生多枝柽柳平均利用19.9%的地下水,3年生四翅滨藜平均利用15.5%的地下水,3年生枸杞平均利用15.1%的地下水,3年生多枝柽柳平均利用13.3%的地下水。20年生多枝柽柳对表层土壤水的依赖最低(5%),3年生多枝柽柳对表层土壤水的依赖最高(38.9%)。     

莲花山白盆珠自然保护区3种森林土壤养分含量比较

以莲花山白盘珠自然保护区针阔混交林、季风常绿阔叶林和山地常绿阔叶林表层土壤(0~20cm)为对象,测定了土壤pH值及主要养分含量,并应用相关分析法,探究了不同养分间的相关性。结果表明:(1)山地常绿阔叶林土壤pH值显著低于针阔混交林和季风常绿阔叶林;(2)森林土壤有机质、全氮(N)、全磷(P)、速效N、有效P含量在不同森林类型间差异显著:山地常绿阔叶林土壤有机质、全N、全P显著高于针阔混交林和季风常绿阔叶林;针阔混交林土壤速效N含量最高,但有效P含量最低;(3)3种森林土壤全N与全P含量均存在极显著相关性,但其它养分间的相关性随森林类型而异,表明森林类型对土壤养分的影响既有普遍性,又有特异性。     

北京山区侧柏和栓皮栎的水分利用特征

【目的】探讨北京山区典型乔木侧柏和栓皮栎的水分利用情况,为北京山区植被建设提供参考和理论依据。【方法】通过测定其木质部水分及其不同水源的稳定氢氧同位素值,利用多源线性混合模型(iso-source),再结合茎干液流计(TDP),分析不同水源对2种植物的贡献率和贡献量。【结果】结果表明:1)2个树种在旱季和雨季的茎干液流通量排序为:旱季侧柏(5.87 kg)旱季栓皮栎(9.42 kg)雨季侧柏(13.42 kg)雨季栓皮栎(18.26 kg)。2)侧柏在旱季主要利用深层60~80 cm的土壤水分和地下水,利用率分别为19.8%和51.4%,日平均利用量为1.16和3.02 kg;在雨季主要利用表层0~20 cm的土壤水分和地下水,利用率分别为51.4%和27.7%,日平均利用量为6.90和3.72 kg。3)栓皮栎在旱季表层0~20 cm的土壤水分和深层60~80 cm的土壤水分利用率贡献最大,分别为53.5%和20.2%,日平均利用量为5.04和1.90 kg;在雨季的水分利用率贡献最大的还是集中在表层0~20cm的土壤水和地下水分,利用率分别为51.8%和38.1%,日平均利用量为9.46和6.96 kg。【结论】从侧柏和栓皮栎的水分利用特征来看,2个树种对各水源的利用深度相似,在造林树种选择时,应避免混交产生竞争。在季节性干旱的北京山区水分匮缺,在造林时应优先选择蒸腾耗水较小的侧柏树种。     

降雨对华北石质山地侧柏林土壤温湿度及水分运移的影响

以华北石质山地侧柏林为研究对象,运用氢稳定同位素(δD)技术,结合大气、土壤的温湿度,探讨雨季和旱季降雨对不同深度土壤温湿度动态及水分运移的影响。结果表明:土壤温度在雨季随降雨产生先减小后增大,随土壤深度增加而降低,而旱季初期则随降雨持续减小,且随土壤深度的增加而升高。雨季和旱季,土壤湿度随降雨先增大后减小,且均随土壤深度的增加而下降。雨季前期土壤湿度较低时,中雨可使表、中层土壤湿度增加较多,且该层土壤水δD贫化,即降雨优先补给表、中层土壤;而前期降雨充足时,中雨使下层土壤湿度增加较多,而所有土壤水δD均贫化,即降雨可较快入渗到深层土壤。大雨使所有土层湿度增加且差异较小、δD贫化,即降雨可迅速入渗全部土层。旱季初期,中雨使表层湿度增加较多,即使前期土壤湿度较低时,雨后全部土壤水δD均贫化,即中雨也可较快入渗到深层土壤,进一步补给地下水。表层枯落物水δD值受降雨δD值直接影响,随降雨产生先贫化后富集;而浅层、深层地下水δD值皆较稳定,几乎不受短期降水影响,可为干旱季节植被生长提供重要水源。     

安庆地区大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

【目的】研究安庆地区大气降水氢氧同位素特征、水汽来源和运移过程,为揭示安徽沿江地区森林生态系统水循环过程对气候变化的响应机制提供科学依据。【方法】运用氢氧稳定同位素技术测定安庆地区2015年6月至2017年6月(25个月)共155个大气降水样品的氢氧同位素组成,得出大气降水线方程;建立安庆地区大气降水中氢氧稳定同位素值与气温、日降水量相关关系,分析影响该地区降水中氢氧同位素组成变化的主要因素;计算大气降水过量氘值用以示踪水汽来源,并运用HYSPLIT气团轨迹模型进一步验证水汽来源结果的可靠性。【结果】安庆地区大气降水氢同位素(δD)与氧同位素(δ~(18)O)关系为δD=(8.08±0.06)δ~(18)O+(10.84±0.48)(R~2=0.99,n=154);降水δD和δ~(18)O均与气温显著负相关(P0.01),与日降水量无显著相关关系;大气降水过量氘值接近全球平均值(10‰),表明该地区水汽主要受海洋季风的影响;HYSPLIT气团轨迹模型结果进一步表明,安庆地区春季的水汽主要来源于我国华北、华南地区的大陆性气团及局地蒸发水汽,降雨量较大时也会受到太平洋东南季风的影响,而夏、秋、冬季的水汽主要受我国南海气团、印度洋西南季风及太平洋东南季风的影响。【结论】安庆地区大气降水由海洋水汽主导;不同于经典大气降水稳定同位素理论中的温度效应,安庆地区大气降水稳定同位素呈现显著的反温度效应,这可能与其所处纬度有关,表明不同地理位置会对大气降水的氢氧稳定同位素组成产生影响,今后研究中需加以区分。     

闽西毛竹林不同施肥处理下土壤有机碳含量垂直分布与季节动态

【目的】以期更全面反映毛竹林地培肥机制,为毛竹林科学经营提供依据,也为森林生态系统碳平衡估算与模拟提供基础数据。【方法】在永安天宝岩国家自然保护区,选取生长良好、具有代表性的典型毛竹纯林,采用随机区组设计,共设置18块20 m×20 m样地,包括6个处理:施5年毛竹专用肥(Ⅰ),施5年氮、磷、钾配方肥(Ⅱ),施5年有机肥(Ⅲ),施1年毛竹专用肥(Ⅳ),施1年有机肥(Ⅴ)和不施肥(Ⅵ),探讨不同施肥措施毛竹林土壤有机碳含量、垂直分布格局、季节动态变化及土壤有机碳含量影响因子。【结果】不同施肥处理毛竹林0~100 cm土层有机碳平均含量无显著差异,分别为11.39,9.83,10.49,10.34,9.83和11.20 g·kg~(-1);施肥显著降低0~20 cm表层土壤有机碳含量,与不施肥毛竹林(Ⅵ)相比施肥毛竹林(Ⅰ-Ⅴ)表层0~10 cm有机碳含量分别降低9.05%,27.33%,28.84%,18.92%和25.37%,10~20 cm有机碳含量分别降低1.25%,23.68%,23.47%,20.48%和18.61%;随着土层深度增加,施肥正效应得以体现,毛竹林(Ⅰ-Ⅴ)80~100 cm土层有机碳含量提高2.72%~37.14%;毛竹林(Ⅰ-Ⅵ)土壤有机碳含量均随土层深度增加呈现降低趋势,碳含量标准误差亦随土层深度增加而不断减小,表明深层土壤有机碳更为稳定;毛竹林(Ⅰ-Ⅵ)土壤剖面有机碳含量无显著季节变化,但表现出秋冬季有机碳含量大于春夏季的趋势,不同季节下毛竹林(Ⅰ-Ⅵ)0~100 cm土层有机碳加权平均值分别为10.86~12.33,8.98~10.38,10.14~11.32,9.66~11.29,9.19~10.24和10.40~12.23 g·kg~(-1);土壤有机碳含量与土壤全N含量、全P含量、水解N含量、有效P含量和速效K含量极显著正相关(P0.01),而与土壤密度和pH值极显著负相关(P0.01)。【结论】毛竹林短期施肥未显著改变土壤层有机碳平均含量,但导致浅层土壤有机碳含量显著下降,深层土壤有机碳含量小幅上升,然而随土壤深度增加而降低的垂直分布格局未变化;施肥或不施肥情况下土壤剖面有机碳含量均无显著的季节动态变化,取样时间对土壤有机碳含量估计的影响甚微;毛竹林施肥虽能显著提高竹林生产力,但施肥过程和高强度采伐却破坏原有竹林结构,不利于表层土壤有机碳的积累和贮存,因此毛竹林经营中应尽量减少土壤扰动,及时合理补充矿质营养元素,适当挖笋与采伐,使土壤有机碳含量保持较高水平,以利于维持毛竹林地长期生产力。     

北京山区侧柏用水来源随水分条件变化的多时间尺度

【目的】探究北京山区典型树种侧柏的用水来源在不同时间尺度下对水分条件变化的响应,为该地区侧柏林的经营管理提供科学支撑。【方法】以北京山区典型造林树种侧柏为研究对象,选择连续的具不同降水量的3个年份,即2015年(年降水量580 mm,平水年)、2016年(年降水量649.8 mm,偏丰年)和2017年(年降水量309.3 mm,枯水年),利用稳定氢氧同位素技术,结合MixSIAR来源混合模型,分析在不同年降水条件下侧柏用水来源特征;同步监测样地气象要素以及土壤含水率等信息,计算土壤相对可利用水分(REW),分析侧柏用水的水分来源与水分条件的相关性。【结果】1)深层(4～100 cm)土壤REW显著大于浅层(0～40 cm)土壤(P<0.05),降雨使得各层REW显著提高;雨季REW显著大于旱季。浅层(0～40 cm)土壤的REW在2016年(0.341)和2017年(0.360)中显著低于2015年(0.423)(P<0.05),而深层土壤REW在3年间差异均不显著,按年份顺序分别为0.613、0.618和0.587。2)侧柏的用水来源贡献率总体表现为深层土壤大于浅层土壤,...     

莲花山白盆珠自然保护区 3 种森林土壤养分含量比较

以莲花山白盘珠自然保护区针阔混交林、季风常绿阔叶林和山地常绿阔叶林表层土壤（0~20 cm）为对象,测定了土壤pH 值及主要养分含量,并应用相关分析法,探究了不同养分间的相关性。结 果表明：（1）山地常绿阔叶林土壤pH 值显著低于针阔混交林和季风常绿阔叶林;（2）森林土壤有机质、 全氮（N）、全磷（P）、速效N、有效P 含量在不同森林类型间差异显著：山地常绿阔叶林土壤有机质、 全 N、全P 显著高于针阔混交林和季风常绿阔叶林;针阔混交林土壤速效 N 含量最高,但有效 P 含量最 低;（ 3）3 种森林土壤全N 与全P 含量均存在极显著相关性,但其它养分间的相关性随森林类型而异, 表明森林类型对土壤养分的影响既有普遍性,又有特异性。     

祁连山中段高寒草甸土壤水热特征及其对气象要素的响应

【目的】对祁连山中段高寒草甸土壤水热进行研究,深入探讨该区域内气象要素对土壤水热的影响过程,进而为植被保护和恢复提供理论依据。【方法】以分布在祁连山中段的高寒草甸为研究对象,利用土壤温湿度自动监测系统,结合降水量、气温、风速、空气湿度等气候因素,采用回归分析法探究土壤水热特征与气象要素的耦合关系。【结果】1）降水量与气温具有明显的季节变化,夏、秋季波动明显,空气湿度与风速无明显季节变化;2）各层土壤的温湿度变化在观测时间段内趋势较为一致,浅层土壤温度随季节变化波动明显,浅层土壤变化幅度大于深层土壤;3）各层土壤温湿度耦合关系良好,深层土壤温湿度耦合关系优于浅层土壤;4）土壤温度与气温和降水量的相关性显著,与空气湿度的相关性不显著,与风速不存在显著相关关系;土壤湿度与气象要素的相关性与土壤温度类似;5)10～30 cm土层土壤温度与气温均显著相关,相关系数分别为0.824、0.789、0.744;10～30 cm土层土壤湿度与降水量显著相关,相关系数分别为0.296、0.325、0.329,土壤温度与气温的相关性优于土壤湿度与降水的相关性。【结论】1）研究区域内土壤温度、湿度的年内变化均...     

文山国家级自然保护区不同海拔地带性植被的土壤微生物生物量碳氮分布特征

【目的】探究文山国家级自然保护区土壤微生物生物量碳氮沿海拔地带性植被的分布特征及其关键调控因子,为理解亚热带森林土壤碳氮循环过程及其调控机制提供基础数据参考。【方法】以保护区低海拔亚热带季风常绿阔叶林、中海拔半湿润常绿阔叶林和高海拔中山湿性常绿阔叶林3种典型地带性植被类型为研究对象,采用氯仿熏蒸法研究土壤微生物生物量碳氮含量沿海拔和土层的变化,并运用偏Mantel检验、Fourth-Corner方法解析植被多样性、土壤性质与微生物生物量碳氮之间的关系。【结果】1)土壤微生物生物量碳氮含量的海拔变化差异显著（P<0.05）。3个地带性植被群落的土壤微生物生物量碳氮含量随海拔升高呈增加趋势,即亚热带季风常绿阔叶林(15.75和2.84 mg·kg^-1)<半湿润常绿阔叶林(28.05和4.95 mg·kg^-1)<中山湿性常绿阔叶林(41.61和7.80 mg·kg^-1)。2)各地带性植被带土壤微生物生物量碳氮含量均随土层加深而呈显著的减小趋势（P<0.05）,0～10 cm土层微生物生物量碳氮含量分别是...     

不同更新方式对亚热带常绿阔叶林土壤氮矿化的影响

【目的】探索亚热带米槠常绿阔叶林转换为人促更新林和人工林后的土壤氮矿化作用的变化,为评价和选择森林经营方式提供参考。【方法】以亚热带米槠常绿阔叶天然林、人促更新常绿阔叶林和米槠人工林为研究对象,比较不同森林类型表层(0～10和10～20 cm)土壤的铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)含量,并采用室内氮矿化培养方法测定土壤氮矿化速率,研究不同经营方式对森林土壤氮矿化作用的影响。【结果】天然林转换为人促更新林和人工林后,0～10和10～20 cm土层土壤NH_4~+-N含量分别下降5%～13%和16%～25%,NO_3~--N含量分别增加1.4%～241%和68%～871%,且人促更新林NH_4~+-N含量比人工林高3%～27%,人促更新林NO_3~--N含量比人工林低40%～65%;天然林转换后,人促更新林和人工林土壤净氮矿化速率分别下降11%～12%和27%～50%,人促更新林土壤净氮矿化速率显著高于人工林,净硝化速率显著低于人工林。【结论】与人工林相比,人促更新营林方式的干扰活动程度低,林地凋落物养分归还量大,同时土壤净氮矿化速率高且硝化速率低,向土壤输入更多的有效性氮源。因此,人促更新方式有利于土壤氮保存和提高氮素有效性,在氮素养分循环方面比人工林经营方式更具有优越性。     

落叶松人工林、皆伐迹地及农田土壤碳及肥力的差异

采集东北地区落叶松人工林、皆伐迹地和农田不同深度土壤进行分析,以便确定森林皆伐、农田化过程中土壤碳及肥力变化及其垂直剖面差异。结果表明:1)4个地点林地0~20 cm土层有机碳储量平均为93.0 t·hm-2,显著高于农田57%和皆伐地24%,而深层(20~80 cm)农田土壤有碳储量均值大多高于林地和皆伐迹地(P<0.05),但是后二者差异大多不显著;无机碳较有机碳低3个数量级,且与有机碳变化趋势相反,但对土壤碳收支影响较小。2)农田0~20 cm土壤全氮和碱解氮储量分别较林地低52%和65%(P<0.05),较皆伐迹地低30%和86%(P<0.05),但深层呈农田高于林地与皆伐迹地的趋势;农田0~20 cm土壤全钾储量高于林地39%(P<0.05),深层差异呈变小趋势;不同土层及不同处理方式之间土壤全磷储量均未产生显著变化。3)农田0~20 cm土壤密度显著高于林地(27%)(P<0.05)和皆伐迹地(15%)(P<0.05),但是深层差异不显著;不同土层林地、皆伐迹地和农田土壤pH值和电导率差异均未达到显著水平(P>0.05)。综合来看,不同处理对土壤的影响表层大于深层且差异明显,多数指标在农田、林地、皆伐迹地间变化趋势表层与深层不同甚至相反。     

自然生草桃园表层土壤水分和草地地上生物量的空间分布及其关系

【目的】阐明桃树果园短期自然生草条件下土壤水分空间分布特征及其与草地地上生物量的关系。【方法】以信阳沙壤土五月鲜桃园为研究对象,在冬春季短期自然生草条件下,采用1 m×1 m网格采样法,以经典统计学和地统计学半方差函数为工具,研究表层(0~5 cm)土壤水分和草地地上生物量空间分布特征。【结果】表层(0~5 cm)土壤含水量和地上草地生物量符合正态分布,平均体积含水量为10.08%,95%置信区间为9.84%~10.32%,变异系数为16.36%,0.2 m×0.2 m草地地上生物量均值为9.17 g,变异系数为56.71%。区域田块尺度上,自然生草桃园草地地上生物量和表层(0~5 cm)土壤水分空间分布均符合指数函数模型,模型块金值/基台值分别为0.477 3和0.499 8,变程分别为7.20和2.51。即二者均具有中等程度的空间依赖性,草地地上生物量较表层(0~5 cm)土壤含水量具有更强的空间依赖性。克里格插值结果表明,表层(0~5 cm)土壤含水量和草地地上生物量空间上呈斑块状分布,且表现为距离树体越远值越大的分布特征。相关分析结果表明,地上生物量与表层(0~5 cm)土壤含水量之间极显著正相关(P<0.001)。【结论】果园短期自然生草有利于保蓄表层土壤水分,改善土壤水分条件,草地地上生物量是影响果园表层土壤水分空间分布的重要因素。