亚热带樟树人工林土壤呼吸对凋落物处理的响应

2011年9月到2012年8月,选取湖南省长沙市湖南省森林植物园樟树Cinnamomum camphora人工林作为试验样地,设置添加凋落物(DL)、去除凋落物(RL)和对照(CK)3种处理,对不同处理下土壤呼吸速率进行12月的连续观测。研究结果表明:樟树人工林不同处理下土壤呼吸呈显著的季节动态,均呈单峰曲线。添加凋落物处理下(DL),土壤呼吸的年均值为2.816,去除凋落物处理下,土壤呼吸的年均值为1.943,与对照的2.534相比分别高14.33%和低23.01%。樟树人工林凋落物处理下土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈极显著线性相关(P0.01),与5 cm土壤湿度相关性不显著(P0.05)。樟树人工林添加和去除凋落物处理下土壤呼吸Q10值分别为2.04、2.02,均高于对照的1.87。由此可见凋落物对森林CO2通量有重要影响。     

施氮对樟树林土壤微生物碳源代谢的影响

以亚热带地区樟树林为研究对象,设置3个氮添加水平,即0(对照)、5(低氮)和15 g·m -2(高氮),采用BIOLOG-AN,FF,Gen Ⅲ和YT 4种微孔板,对施氮1年后土壤微生物群落碳源利用进行研究。结果表明：1)施氮后土壤微生物群落代谢活性均不同程度地降低,而且氮添加水平越高,土壤微生物代谢活性越弱;2)施氮可影响微生物群落多样性,施氮后,4种微生物群落丰富度增强,均匀度降低,厌氧菌、真菌和革兰氏菌的优势度降低;3)碳源利用分析表明,施氮后,糖类虽然仍是4种微生物群落主要利用的碳源,却相应地提高了其他几类碳源的利用程度,土壤真菌和厌氧菌的碳源利用受氮添加影响较大,而革兰氏菌和酵母菌碳源利用受氮添加影响相对较小。     

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。     

樟树人工林土壤呼吸的动态变化

以长沙市城市森林中的樟树人工林为研究对象,用LI-COR-6400-09测定樟树人工林生长期土壤呼吸的日变化、全年的季节变化,并分析其与土壤温度因子之间的关系.结果表明：土壤呼吸的日变化呈单峰曲线,最高值出现在15：00～20：00,最低值均出现在早晨5：00～6：00,与5cm处土壤温度变化相一致,呈显著正相关;季节变化呈不规则的曲线格局,年均土壤呼吸速率为443.52mg·m^-2h^-1,最大值为976.54mg·m^-2h^-1,出现在7月下旬5cm处土壤温度最高时,最小值为23.13mg·m^-2h^-1,出现在1月下旬5cm处土壤温度最低时;樟树人工林土壤呼吸的季节变化与土壤温度呈显著的指数相关,拟合方程为Rs=0.1598e0.1355t,R2=0.949,P〈0.000,土壤温度可以分别解释土壤呼吸变化的94.9%;土壤呼吸温度敏感性Q10值为3.88.     

去除和添加凋落物对杉木人工林土壤氮矿化的影响

2007年7月在天际岭国家森林公园用树脂芯原位测定去除凋落物、添加凋落物对土壤无机氮含量的影响.结果表明:经过28 d的培养,土壤中3种处理之间的NO-3-N含量差异不显著(p＞0.05),NH4+-N的差异则极显著(p＜0.01);NH4+-N含量从培养前的16.92、23.55和20.50 mg·kg-1分别降低到7.87、4.06和10.4 mg·kg-1,NO-3-N含量则从培养前的0.43、0.45和0.47mg·kg-1分别上升到5.84、5.21和6.52 mg·kg-1;净铵化量均出现负值,分别降低了9.05、19.50和10.36 mg·kg-1,净硝化量均为正值,分别增加了5.41、4.76和6.05 mg·kg-1.这一研究结果有助于更好地认识亚热带森林生态系统土壤氮循环过程.     

樟树人工林土壤养分综合评价

本研究对我国樟树主要人工林分布区土壤进行调查,共采集8个省(区)的24个地区104个样地土壤样品,测定土壤有机质及氮、磷、钾等养分含量,分析土壤养分变异规律及相关性,并采用主成分(PCA)分析法对樟树人工林土壤养分进行系统性综合评价。结果表明,樟树人工林土壤多为强酸性土壤,各地区土壤中有效磷与速效钾的差异最为显著,有效磷含量区间为0.21～256.60 mg·kg^-1,速效钾含量为14.98～717.16 mg·kg^-1,变异系数分别达2.17与1.03。根据土壤养分分布频率研究结果,49.04%的樟树人工林土壤养分全钾含量丰富,而35.58%～42.31%的樟树人工林土壤中的有效磷、全磷、碱解氮处于甚缺状态。综合土壤养分主成分分析与分级结果,樟树人工林土壤养分等级多处于中养分与低养分两级,其中湖北沙洋、福建福清、江西信丰、江西寻乌等地区土壤肥沃,均为高养分地区(F_总>1),而广东河源、江西德兴、江西安福等地区樟树人工林土壤较为贫瘠(F_总<-1)。     

长期施氮与灌溉对毛白杨人工林土壤硝态氮分布与积累的影响

目的 研究灌溉和施氮对硝态氮在毛白杨林地土壤中积累与分布的影响,为毛白杨速生丰产林科学精准施肥和减少硝态氮淋失提供依据。 方法 在华北平原毛白杨适生地河北威县,利用"十二五"毛白杨大径材培育研究长期试验地,研究了通过灌溉保持不同土壤水分状况（田间持水量45%、60%、75%）和施氮量（0.0、101.6、203.2、304.8 kg·hm-2）对土壤硝态氮分布与积累的影响。 结果 土壤硝态氮分布具有明显的表聚性,在0200 cm土层呈先下降后上升再下降的"S"型变化趋势,且施氮量越大,硝态氮在60100 cm土层累积的趋势越明显。随着土壤水分的增加,土壤硝态氮的淋洗峰所在土层深度分别在4060、6080、80100 cm。土壤硝态氮累积量随施氮量的增加而增加,随灌水量的增加则呈先增加后减少的趋势;水氮交互作用对硝态氮的分布与积累影响显著。林地不同水氮组合土壤硝态氮积累量为86.11259.29 kg·hm-2。 结论 施氮量与土壤水分含量对毛白杨林地土壤硝态氮的分布与积累影响显著,在0200 cm土层内,随着施氮量的增加,硝态氮的积累量呈上升趋势;随着土壤含水量的增加,硝态氮积累峰所在的土层呈逐渐下移的趋势。与农田生态系统相比,试验林地0200 cm土层内硝态氮积累量较低,林地生态系统庞大林木根系对硝态氮吸收作用值得重视。同时,为了减少硝态氮的淋失,建议减少氮肥的施用,并将田间持水量控制在60% 75%。     

模拟氮沉降对喀斯特原生乔木林土壤氮矿化的影响

[目的]近年来大气氮沉降对森林土壤的影响已经成为全球生态领域研究的热点问题之一.本文探究氮沉降背景下喀斯特森林生态系统土壤氮矿化的响应特征,以期为森林生态系统的可持续发展提供理论基础和管理依据.[方法]以喀斯特原生乔木林土面和石沟2种小生境的土壤为研究对象,采用原状土原位连续培养法,研究模拟不同氮沉降水平下土壤硝态氮、...     

樟树人工林土壤水文-物理性质特征分析

对樟树人工林林地不同坡向阳坡和阴坡的土壤水文-物理性质进行为期两年的观测和对比分析.结果表明:随土层深度的增加,土壤容重、最大持水量、最小持水量、总孔隙度逐渐减小,通气度减弱.土壤含水量呈现下降趋势、土壤水分年动态变化主要决定于降雨量和降雨的分布状况,与降水的年动态变化一致,6月份达到最高.依此确定出土壤水分消耗期、相对稳定期、积累期3个时期.阴坡0～20 cm、20～40 cm层的渗透性能均好于阳坡同层土壤,0～20 cm层达到稳渗所需时间阴坡比阳坡短,分别为56 mim和64 min;20～40 cm层达到稳渗所需时间阴坡比阳坡长,分别为48 mim和32 min,阴坡、阳坡0～20 cm层的初渗速度和稳渗速度均大于20～40 cm层.     

氮添加对辽东山区落叶松人工林土壤碳氮的影响

在工业发达、农业集约化程度较高的区域氮沉降增高仍然很突出。为明晰氮沉降类型及其强度对土壤碳氮的影响,研究了多形态、多水平氮添加下落叶松人工林的土壤碳排放及土壤碳氮的变化。结果表明,NH_4~+-N添加低、中、高3种水平每年土壤碳排放量分别比对照增加了253.81、17.15和5.69 g C·m~(-2); NO_3~--N添加低、中氮两种水平分别比对照增加了203.37和111.06 g C·m~(-2),而高氮水平减少了47.14 g C·m~(-2)。两种形态氮素添加下土壤铵态氮含量变化微小,而硝态氮含量则在逐年升高,土壤微生物生物量碳呈现出降低的趋势,而土壤微生物生物量氮表现出升高的规律。双因素方差分析显示氮素形态对土壤铵态氮及微生物量碳、氮含量均有显著的影响,而氮添加水平仅对土壤硝态氮含量有显著的影响。     

江西省樟树人工林土壤营养状况的调查研究

在江西省内樟树主产区安福县选取45个代表性人工林土壤样品分析的结果表明,选取的3个樟树人工林土壤呈酸性和强酸性,土壤风化淋溶程度高;3个人工林区及同一个种植区不同土层深度的土壤容重和孔隙状况均存在一定差异;绝大部分土壤有机质含量均在20 g/kg以下,处于低量劣质水平;不同土层的土壤全氮和全磷含量极低,全钾含量则为中等...     

模拟氮沉降对杉木人工林土壤微生物的影响

在杉木人工林中开展N0(对照),N1(60kgN·hm-2a-1),N2(120kgN·hm-2a-1)和N3(240kgN·hm-2a-1)4种水平氮沉降模拟试验,连续处理7年后,探讨外加氮源对土壤微生物的影响。结果表明:各土层中,低氮处理(N1)可增加土壤微生物生物量碳含量、微生物生物活性和微生物群落碳源利用能力,而中、高氮处理(N2和N3)则呈抑制作用;低氮处理(N1)能提高土壤微生物Shannon-Wiener多样性指数与均匀度指数,而中、高氮处理使指数降低;主成分分析结果表明,土壤微生物群落利用的主要碳源为碳水化合物和羧酸,不同氮沉降处理土壤微生物群落利用的的碳源类型存在较大差异。     

樟树与马尾松群落净土壤氮矿化速率的比较

2009年7月至8月,在湖南省植物园用树脂芯原位测定法,比较了樟树和马尾松群落土壤中无机氮含量及氮矿化速率。结果表明:培养前2种群落土壤中无机氮差异显著(P0.05),呈现马尾松樟树的规律,其中NH4+-N分别占群落土壤无机氮的98.2%和93.69%,是无机氮的主要存在形式;经过14、28和42 d的培养,樟树和马尾松群落土壤中NH4+-N和NO3--N含量均发生显著的变化(P0.01),NH4+-N的含量均呈现出先下降后上升的规律,NO3--N含量则表现出不同的规律,樟树群落为上升,马尾松群落为先下降后上升;樟树群落净氮矿化量为-(33.82±3.48)、-(16.81±5.90)和(29.14±4.41)mg.kg-1,马尾松群落为-(59.93±3.48)、-33.17和-13.11 mg.kg-1。     

氮添加对亚热带黄山松林土壤磷组分的影响

目的 探究氮沉降背景下黄山松林土壤磷组分的变化,并进一步探究磷组分变化的驱动因素,为黄山松林如何适应未来氮沉降持续加剧情况提供科学依据。 方法 对福建省戴云山黄山松林进行短期氮添加试验,测定土壤磷组分、微生物生物量、酸性磷酸单脂酶（ACP）、磷酸二酯酶（PD）和磷脂脂肪酸,探究氮沉降对亚热带土壤磷组分、土壤微生物群落的影响和驱动土壤磷转化的关键因素。 结果 与对照相比,高氮添加显著降低0～10 cm土层中等易分解态磷和难分解态磷含量（p＜0.05）,对易分解态磷的含量、微生物生物量磷、ACP、PD活性和土壤微生物群落组成无显著影响。总体上,10～20 cm土层磷组分变化趋势与0～10 cm土层一致,但变化不显著。高氮添加显著降低10～20 cm土层微生物生物量磷含量,显著提高ACP、PD活性和微生物生物量氮/微生物生物量磷。此外,低氮添加显著降低10～20 cm土层革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌的比值（p＜0.05）。冗余分析表明,可溶性有机碳和丛枝菌根真菌是影响土壤磷组分变化的关键因素。 结论 短期低氮添加下通过磷组分转化（如中等易分解态磷的矿化）维持了土壤磷有效性。这些结果有助于理解短期氮沉降下贫磷生态系统土壤磷有效性和生产力的维持机制。     

增温和氮添加对中亚热带杉木人工林土壤氮矿化和N2O排放的影响

目的 研究增温和氮沉降对中亚热带森林土壤氮矿化和氧化亚氮（N2O）排放的影响,以期深入认识全球变化背景下中亚热带森林土壤氮循环过程。 方法 选取经过野外增温和氮添加处理的中亚热带杉木人工林土壤,将野外非增温处理和增温处理的土壤置于不同温度（20、25 ℃）培养箱中,同时对野外氮添加处理的土壤继续添加不同梯度的氮素（0.1、0.2 g·kg−1,以干土计）,进行为期28 d的室内培养,研究增温和氮添加对土壤氮矿化和N2O排放的影响。 结果 与对照相比,增温和氮添加及二者交互处理增加了土壤铵态氮、硝态氮和矿质氮含量,且氮添加水平越高增加越明显,增温处理增加不显著。与对照相比,培养28 d后增温处理的土壤净铵化速率、净硝化速率和净氮矿化速率变化不显著,低氮、增温 + 低氮显著增加土壤净硝化速率,而高氮、增温 + 高氮显著降低土壤净氮矿化速率。与对照相比,增温和氮添加及二者交互处理总体降低土壤N2O排放速率,土壤N2O累积排放量也显著降低（P<0.05）,其中,单独增温、低氮、高氮、增温 + 低氮和增温 + 高氮处理土壤N2O累积排放量显著低于对照50%、21%、29%、62%和31%。增温和氮添加及二者交互处理显著降低土壤pH值。相关性分析表明：土壤N2O排放速率与土壤pH值呈显著正相关,与硝化速率呈显著负相关,而与土壤铵化速率无显著相关。 结论 增温和氮添加降低土壤pH值,同时抑制土壤N2O排放,因此,全球变化背景下中亚热带森林土壤中存留的硝态氮可能以淋溶方式损失。     

不同林龄对亚热带尾叶桉人工林土壤养分影响研究

以广西南宁高峰林场一年生、两年生、三年生尾叶桉人工林为研究对象,测定分析了14项土壤物理、化学性质,通过主成分分析筛选出最小数据集,并运用隶属度函数进行了土壤质量评价。结果表明:不同林龄大部分土壤物理、化学性质差异显著,随着林龄增长,土壤容重显著升高,土壤pH值、孔隙度显著下降。二年生尾叶桉在有机质、全钾含量上优于一年生、三年生尾叶桉林地。土壤质量评价结果显示,二年生(0.578)三年生(0.535)一年生(0.461),土壤质量随着林龄增长先升高,后下降。建议在3年以上的尾叶桉林地及时进行追肥,以达到尾叶桉林地的速丰、增产目的。     

亚热带泡桐人工林土壤养分利用效率研究

泡桐是一种材质好、用途广的速生树种,在林业生产中占有重要地位,研究泡桐养分利用效率对营林实践具有重要意义。以湖南省邵阳、攸县、湘阴、茶陵、浏阳的泡桐林为研究对象,分析泡桐林生长及土壤主要的物理、营养、生理特征,运用主成分分析、数据包络模型和结构方程等方法对泡桐养分利用效率及其影响因素进行研究,发现:1)泡桐林土壤的容重(BD)、pH值、速效钾(AK)、有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)以及脱氢酶(DH)是泡桐林的土壤关键要素;2)泡桐林地条件对养分利用效率影响显著,研究区泡桐人工林的养分利用效率较高(均值0.88),有近一半的地块达到最有效,其中,湘阴县的土壤养分利用效率最优,其次为茶陵、邵阳、攸县、浏阳;3)泡桐间作类型影响泡桐养分利用效率,泡桐与油菜、油茶间作或纯林种植能够提高其养分利用效率,但与杉木、橘树间作不能促进泡桐对土壤养分的有效利用;4)对泡桐养分利用效率影响最大的因素是速效钾、权重为0.71,其次为有机质(0.55)、土壤容重(0.50)、脱氢酶(0.29)、阳离子交换量(0.06)、土壤pH值(-0.36),土壤肥力状况对生物量影响明显,其相关系数为0.76。     

长沙樟树人工林生长季土壤呼吸特征

用LI-COR-6400-09测定并研究湖南长沙樟树人工林生长季节土壤呼吸速率的日变化及季节变化规律,分析土壤呼吸与土壤水热因子的关系.结果表明:樟树林生长季土壤呼吸速率日变化呈单峰曲线,与5 cm深处土壤温度日变化相一致,2者呈显著指数相关,P=0.003;樟树林土壤呼吸速率季节变化显著,呈不规则曲线波动,平均呼吸速率为4.0 μmol CO2·m-2s-1,与5 cm深处土壤温度之间呈显著指数相关,拟合方程为Y=O.324 2e0.1064x,R2=0.903,P=0.001,与5 cm土壤湿度呈显著二次曲线相关,模拟方程为Y=-0.026 1w2 1.869w-28.406,R2=0.436,P=0.05,土壤温度和湿度可以分别解释土壤呼吸变化的90.3%和43.6%;由拟合的指数方程计算出樟树林生长季节的Q10值为2.9,4-6、7-8和9-10月Q10.值分别为3.08,1.59和2.72,呈现Q10.值随土壤温度升高而下降的趋势;土壤呼吸速率同时受土壤湿度的影响,当土壤湿度小于35.8%时,土壤呼吸与土壤湿度呈正相关,但当土壤含水量超过35.8%这个阈值,土壤湿度就成了土壤呼吸的抑制因子.     

氮沉降对杉木人工林土壤化学计量特征的影响

以福建沙县官庄国有林场杉木人工林模拟氮沉降试验平台为对象,研究土壤碳氮磷化学计量特征对氮沉降(N沉降量分别为0、60、120、240 kg·hm-2·a-1)的响应。连续7 a的试验结果表明:模拟氮沉降对土壤碳含量影响不显著,对土壤氮含量和氮磷比有增加作用而对土壤磷含量有减少作用。但模拟氮沉降的效应主要集中在表层土壤,表明加强对表层土壤生物地球化学循环研究可以更好地评价生态系统对氮沉降的响应。     

林龄、叶龄对亚热带杉木人工林碳氮稳定同位素组成的影响

[目的]研究5个不同林龄(3,8,14,21,46年)、不同叶龄(当年生、1年生、2年生、3年生)杉木人工林叶片的碳、氮稳定同位素组成,并根据它们对氮循环等过程的指示作用来探索不同林龄、叶龄杉木人工林氮循环过程及氮饱和程度的差异,从而为不同生长阶段杉木人工林制定施肥措施提供科学依据.[方法]以福建南平峡阳林场5块相互毗邻的不同林龄杉木人工林为研究对象,在每个林龄的林分内分别设置4个20 m ×20 m的试验小区.分别采集不同林龄杉木活叶并根据“主干法”将采集的杉叶分为不同叶龄,然后在每个小区内采集0 ～ 10 cm深度土层的土样,用同位素质谱仪测定它们的碳、氮稳定同位素组成(δ13C,δ15N),用碳氮元素分析仪测定叶片氮含量,叶片15N富集指数由叶片δ15N值减去相应的土壤δ15N得到.[结果]叶片δ15N值的变化范围为-2.52‰～2.81‰,叶片氮含量的变化范围为7.72％～13.5％,二者在不同林龄间均具有极显著差异,并均呈现出幼林和老林较高、处于速生期的林分较低的趋势,且叶片δ15N值与叶片氮含量之间存在显著的相关性,但不同叶龄叶片δ15N值间则不具有显著差异;不同林龄叶片的15N富集指数存在显著差异,呈现出幼林与老林叶片15N富集指数较接近于0的趋势;叶片δ13C的变化范围为-29.93‰～-27.88‰,不同林龄间差异不显著,但同一林龄不同叶龄叶片的δ13C则有显著差异,且有随着叶龄增大而减小的趋势.[结论]不同林龄叶片δ13C差异不显著但呈现幼年较低的趋势,可能是不同树高导致不同林龄杉木水分利用效率间的差异所致,而同一林龄不同叶龄杉木δ13C间的显著差异则可能是光合作用效率不同造成的.不同林龄在叶片δ15N、叶片氮含量、叶片15N富集指数间的显著差异均指示出处于速生期的林分氮饱和程度显著低于幼林和老林,这说明虽然我国亚热带地区氮沉降现象严重,但氮素仍是限制处于速生期杉木人工林生长的因素.