武夷山不同海拔典型森林土壤有机碳和全氮储量分布特征

为探究武夷山森林土壤碳氮储量的分布特征,以武夷山国家公园不同海拔高度(600,1 000,1 400 m)的典型森林土壤为研究对象,研究土壤有机碳和全氮含量及储量随海拔高度的变化规律,分析了影响土壤有机碳和全氮储量变化的因子。结果表明:随着海拔的升高,土壤有机碳和全氮的含量在0—5 cm土层和5—10 cm土层变化规律不同,5—10 cm土层的土壤碳氮含量随海拔变化趋势更为明显,而0—5 cm土层的土壤碳氮含量表现为1 000 m海拔较高; 海拔1 000 m的土壤C/N明显高于海拔1 400 m和600 m; 在土壤有机碳和全氮储量方面,1 400 m明显高于1 000 m和600 m,且高海拔区域土壤碳氮储量的变化幅度显著大于低海拔区域,两土层间差异不显著; 相关分析和RDA分析表明细根C/N和土壤温度是影响土壤有机碳和全氮储量的主导因子。综上所述,土壤有机碳和全氮的分布随海拔升高并非线性增长,受到气候、植被特征及土壤状况的综合影响,高海拔地区土壤碳氮储量对气候变化的响应更为敏感。     

杉木人工林凋落物添加与去除对土壤碳氮及酶活性的影响

为了解未来气候变化过程中森林生产力增加的背景下，凋落物增加如何影响土壤碳氮过程，本研究在杉木人工林中通过模拟实验研究了凋落物添加（Litter addition）（一倍）与去除(Litter exclusion)对土壤中碳氮、碳氮同位素（δ13C、δ15N）、微生物量碳氮（MBC、MBN）、及酶活性的影响。研究结果表明，凋落物添加后导致土壤中氮获得酶（β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶）活性显著上升，加速对土壤中有机质的分解获取氮素，这可能是由于凋落物添加后导致植物细根生物量增加，增强了植物吸收氮素的能力，从而使土壤中可溶性有机氮（DON）、铵态氮、硝态氮含量下降，迫使微生物分泌更多的氮获得酶去获取氮素；凋落物添加与去除处理对土壤碳的影响较小，土壤中SOC、DOC均未发生显著变化；土壤中δ13C丰度与凋落物处理之间未呈现出相关规律性，而δ15N丰度在凋落物添加处理后显著上升。这些结果说明，凋落物处理对杉木林土壤中氮的影响较为敏感，对土壤碳的影响较小。因此，未来气候变化导致森林生产力提高、凋落物输入增加，可能会导致土壤中氮素的损失，迫使土壤微生物分泌更多的氮获得酶同植物竞争土壤氮，最终可能会造成土壤碳氮循环的不平衡，对整个生态系统造成严重影响。     

红壤侵蚀区植被恢复过程中土壤有机碳组分变化

为了解土壤有机碳组分在植被恢复过程中的变化规律,选取了红壤区本底条件基本一致的不同恢复年限马尾松林为研究对象,以未治理的侵蚀裸地(CK1)和恢复后的次生林(CK2)为对照,采用物理化学分组法,将土壤有机碳分为由溶解性有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POM)组成的活性碳库、物理保护态的团聚体与粉粒和黏粒组合成的缓效性碳库以及化学结构稳定的惰性碳库。结果表明:在植被恢复过程中(0~30年)活性碳库储量及其分配比例在植被恢复7~10年显著提高(P0.05),并在植被恢复27~30年保持较稳定水平,缓效性碳库储量及其分配比例在27~30年呈显著变化(P0.05),而活性碳库分配比例有所降低,且POM、DOC与缓效性碳库均达显著相关(P0.01),说明活性碳库在恢复7~10年后逐渐向缓效性碳库转化;惰性碳库储量随恢复年限不断增加,但其分配比例保持较稳定水平。相关性分析显示,恢复年限、不同组分与不同碳库均达显著相关(P0.01),且缓效性碳库随植被恢复最敏感,说明在马尾松恢复过程中土壤有机碳以活性碳库积累逐渐转化为缓效性碳库积累为主,进而影响惰性碳库的积累,有利于土壤有机碳的长期保持。     

丹江流域气候因子变化分析

利用1970—2015年丹江流域气候因子数据,采用小波分析和Mann-Kendall突变检验法,研究了丹江流域气候因子多时间尺度的周期性变化规律。小波分析结果显示,在大尺度上(23~32 a)气温的年际和季节变化规律一致,但在小尺度上(8~22、3~7 a)变化周期差异明显,且随着时间尺度的缩小,周期变化越来越频繁;降水量的年际和季节变化在不同时间尺度上呈现出不同的规律性,这种规律在大尺度上(22~31 a)相对稳定,在小尺度上(12~21、3~11 a)干湿交替频率增大、时间间隔缩小。Mann-Kendall突变检验表明,丹江流域年平均气温变化总体呈上升趋势,且在1985年增温突变,冬季气温对全年增幅贡献最大,也是年平均气温在1985年后突变增温的主要原因;年平均降水量的增加中夏季的贡献值较大,但其不稳定的变化趋势也是导致年平均降水量变频较大的主要原因;年平均日照时数的减少与年平均降水量的增加有关。