杉木人工林凋落量及气候因子敏感性分析

为研究凋落量、组成和动态变化及其与气候因子间的关系,对福建沙县杉木人工林进行了连续7 a的定位观测。结果表明,2005-2011年杉木凋落量变化范围为1 051.83-2 407.80 kg.hm-2,年平均值为1 493.14 kg.hm-2,凋落量2005-2006年显著降低(P<0.05),随后6 a间呈先增加再降低又增加的趋势,但变化幅度较为缓和。凋落物中落叶、落枝、落果、树皮及碎屑所占比例分别为62.9%、16.6%、7.63%、3.16%和9.73%。杉木凋落量季节动态总体表现为双峰型,峰值分别出现在2月(全年最大值)和7月,且2-7月凋落量占全年的62.3%,是杉木全年凋落量的主要贡献期。对凋落物的逐月观测数据与相应气象因子进行相关分析(Pearson和Spearman相关系数,n=84),结果显示,杉木凋落量对降水量和风速最为敏感(P<0.05),其次是气温和日照时间。     

杉木人工林凋落物分解对氮沉降增加的响应

通过野外模拟试验,研究了杉木人工林凋落叶分解对氮沉降增加的响应。试验设计为4种处理:N0（0 kg/(hm2·a),对照）、N1（60 kg/(hm2·a)）、N2（120 kg/(hm2·a)）、N3（240 kg/(hm2·a)）,每种处理重复3次。经660 d分解后,N0、N1、N2、N3处理凋落物残留率分别为24.58%、21.99%、15.46%和25.17%,分解系数分别为0.776 4、0.807 6、1.018 8和0.760 8,95%的凋落物分解所需时间分别为3.99、3.95、3.06和4.11年,表明N1、N2 促进了凋落物的分解,而N3则表现出一定的抑制作用。模拟氮沉降在一定程度增加了凋落叶中的氮含量,从而降低了碳氮比。除N3处理外,凋落物分解系数与凋落物中的氮含量呈显著的正线性关系,而与碳氮比呈负相关。      

模拟氮沉降对杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)土壤酶活性及微生物群落功能多样性的影响

在杉木人工林中开展模拟氮沉降试验,设计N0(对照)、N1(N 60 kg/(hm2.a))、N2(N 120 kg/(hm2.a))和N3(N 240 kg/(hm2.a))等4个氮沉降水平。通过连续7年的处理后,研究了外加氮源对土壤酶活性及群落功能多样性的影响。相同氮沉降处理下,参与土壤碳循环的6种主要酶(蔗糖酶、纤维素酶、淀粉酶、β-葡糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶)活性、土壤微生物群落碳源利用能力和多样性指数与均匀度指数均随土层加深而降低。氮沉降对纤维素酶和多酚氧化酶具有促进作用,而对淀粉酶和过氧化物酶表现出一定的抑制作用;中?低氮沉降(N1、N2)对蔗糖酶无影响,而对β-葡糖苷酶具有促进作用,高氮沉降(N3)促进了蔗糖酶活性,但抑制了β-葡糖苷酶活性。各土层中,低氮处理(N1)促进了微生物群落碳源利用能力和多样性指数与均匀度指数的增加,而中?高氮处理(N2、N3)则呈抑制作用。主成分分析表明,土壤微生物群落利用的主要碳源为碳水化合物和羧酸,不同氮沉降处理碳源利用类型存在差异。因此,氮沉降促进了表层土壤纤维素酶、多酚氧化酶和蔗糖酶的活性,但在一定程度上抑制了淀粉酶、过氧化物酶和β-葡糖苷酶活性;氮沉降增加改变了杉木人工林土壤微生物群落的功能多样性。     

模拟氮沉降对水稻生长、产量及光合特性的影响

田间试验研究4种水平的模拟氮沉降(即N0、N1、N2、N3、N4,施氮量分别为0、3、6、12、24 g/(m2.a)对早稻品种"岳优463"不同生长发育阶段的影响。结果表明,氮沉降对水稻的生长、产量及光合作用有一定的促进作用。经高氮沉降(N4)处理,水稻株高、光合速率在分蘖期分别比对照(N0)增加了45.6%和49.5%,在乳熟期比对照增加了6.4%和28.9%。氮沉降对水稻叶绿素a、叶绿素b和叶绿素(a+b)含量均表现为促进作用。乳熟期N1、N2、N3、N4的叶绿素(a+b)比N0增加了34.9%、51.5%、111.3%和143.6%。中高氮处理(N3,N4)对水稻产量的促进作用较为显著,N1、N2、N3、N4的产量分别比N0增加了1.3%、6.2%、13.0%和42.6%。随施氮水平的增加,秕谷率也增加,而产量指数和籽粒大小呈下降趋势。     

杉木人工林土壤氮矿化对长期氮添加和季节的响应

  目的  探讨长期氮沉降和季节变化对杉木Cunninghamia lanceolata人工林无机氮及氮素转化速率的影响。  方法  以福建省三明市沙县官庄国有林场亚热带人工杉木林为研究对象,开展长期(10 a)氮添加梯度(对照:N₀;低氮:N₁;中氮:N₂;高氮:N₃)野外控制试验,通过野外原位培养方法测定氮添加对净氮矿化、硝化和淋溶的影响。  结果  ①氮添加显著提高了铵态氮(NH₄ +-N)、硝态氮(NO₃ ?-N) 和总无机氮质量分数,从大到小均依次为N₃、N₂、N₁、N₀,且铵态氮质量分数均高于硝态氮。②氮素转化速率随氮添加梯度而增大,高氮显著促进了氮素转化(P＜0.05)。③季节显著影响氮素转化(P＜0.05),净氮矿化速率、硝化速率与淋溶速率均表现为夏季高、冬季低的季节动态。  结论  氮添加显著增加了土壤无机氮与氮素转化速率,土壤pH、碳氮比(C/N)和土壤温度可能是研究区氮添加驱动氮素转化的主要因子。在杉木人工林的经营与管理中需要更多关注土壤养分和氮素转化速率对外源氮输入的响应。图2表3参40     

杉木第3代种子园母树和土壤营养元素分析

以福建省沙县官庄国有林场第3代杉木种子园为对象,对母树叶片、枝和土壤养分含量进行了诊断分析。结果表明:母树叶片中大量元素含量大小为N>K>Ca>Mg>P,微量元素含量大小为Mn>Fe>Zn>Cu,叶片中N/P、N/K、N/Mg、N/Ca分别为9.75、1.57、9.72、1.87;枝中大量元素含量大小为Ca>K>N>Mg>P,微量元素含量大小为Fe>Mn>Zn>Cu,枝中N/P、N/K、N/Mg、N/Ca分别为4.80、0.91、3.46、0.89;0～60 cm土层中土壤有机质含量均值为25.92 g.kg-1,大量元素含量大小为K>Mg>N>Ca>P,微量元素含量大小为Fe>Zn>Mn>Cu,0～20、20～40、40～60 cm土层中C/N比值分别为12.06、11.32、8.68。综合分析表明,N、P和Mn元素含量偏低,建议在经营过程中加以补充。     

模拟氮沉降对杉木人工林土壤可溶性有机碳和微生物量碳的影响

在杉木人工林中开展模拟氮沉降试验,设计N0(对照)、N1(60kg N/hm2.a)、N2(120kg N/hm2.a)和N3(240kg N/hm2.a)4种氮沉降水平。通过连续7年的处理后,研究外加氮源对土壤可溶性有机碳及微生物量碳的影响及与土壤酶活性的关系。相同N沉降处理下,土壤有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳均随土层加深而降低。氮沉降对土壤有机碳具有促进作用,中-低氮沉降(N1、N2)增加幅度大,高氮沉降(N3)增加幅度小。低氮(N1)处理促进土壤微生物生物量C增加,而中、高氮(N2、N3)则抑制;各氮沉降处理土壤可溶性有机碳含量从高到低的顺序为:N3、N2>N1>N0。40-60cm土壤微生物量碳与蔗糖酶、纤维素酶呈极显著正相关关系,与淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化物酶呈极显著负相关关系;除40-60cm土层的β-葡糖苷酶外,各层土壤可溶性有机碳与土壤蔗糖酶、纤维素酶和β-葡糖苷酶活性呈极显著正相关关系,与淀粉酶、多酚氧化酶和过氧化物酶呈极显著负相关关系。因此,氮沉降增加将会对土壤碳累积与分解过程产生较大的影响。     

乐安河流域水文气象要素变化特征分析

根据乐安河流域1954—2013年水文、气象资料,采用非参数统计方法 Mann-Kendall和Spearman秩相关检验对其降水、气温、暴雨、干旱和径流变化进行趋势分析。结果表明:乐安河流域降水总体呈弱减少趋势,其中春、秋、冬季降水量呈减少趋势,夏季降水量呈增加趋势;平均气温呈极显著增加趋势;全年干旱时间呈上升趋势,除了20世纪60年代其他时期整体上表现为秋冬旱出现频率高于夏旱;流域径流变化与年降水量总体变化趋势基本吻合。以上结果说明,该流域季节性干旱和洪涝灾害有进一步加剧的风险,需要采取措施应对全球气候变化对区域水资源的影响。     

氮沉降对杉木林土壤有效氮和磷含量的影响

为探究长期氮沉降对土壤有效氮和磷含量的影响,以亚热带杉木人工林为研究对象,研究10 a 氮沉降对杉木人工林土壤有效氮、磷含量的影响,并探讨干、湿季土壤有效氮、磷含量对氮沉降的响应动态。试验分为对照(0 kg?hm－2?a－1)、低氮(60 kg?hm－2?a－1)、中氮(120 kg?hm－2?a－1)、高氮(240 kg?hm－2?a－1)4种处理模拟氮沉降试验,结果表明,随着施氮量的增加,土壤铵态氮、硝态氮和有效氮含量呈上升趋势,并且铵态氮和硝态氮表现出明显的季节动态。土壤pH值和NH＋4－N/NO－3－N值随着施氮量增加而降低,有效磷的含量在中氮处理中最高, N/P值均在一个较高的水平范围。     

红壤侵蚀区不同生态修复措施对凋落物量及其养分归还的影响

通过野外定位监测和取样分析,探讨在红壤侵蚀区采取4种生态修复模式(马尾松林、修沟种草马尾松林、修竹节沟马尾松林和封禁马尾松林)27年后,其林分凋落物量及其养分归还动态。结果表明,4种修复措施林分的年凋落物总量分别为3 267.30,3 530.58,3 937.67,4 997.88kg/hm2,说明封禁处理对于提高林分凋落物量效果显著。各修复措施凋落物量呈现明显的季节动态,全年凋落物呈现单峰型,峰值均出现在8月份。4种修复措施(马尾松林、修沟种草、修竹节沟和封禁)凋落物的5种元素(N、P、K、Ca、Mg)归还总量分别33.83,38.90,48.39,64.40kg/hm2,大小顺序为:封禁>修竹节沟>修沟种草>强干扰马尾林,其中N元素的年通量变化为23.33～47.60kg/hm2,P为0.50～0.96kg/hm2,K为5.40～8.62kg/hm2,Ca为4.02～6.33kg/hm2,Mg为0.58～0.89kg/hm2。