模拟氮沉降对甜槠林分凋落物及主要养分归还量的影响

选取亚热带典型的常绿阔叶甜槠林为研究对象,从2011年4月至2013年6月进行模拟氮(N)沉降试验,以探讨甜槠林凋落物养分归还量对N沉降的响应。氮沉降水平分别为:对照(CK,0 kg N hm-2a-1),低氮(LN,50 kg N hm-2a-1),高氮(HN,100 kg N hm-2a-1),高氮+磷(HN+P,100 kg N hm-2a-1+50 kg P hm-2a-1),每个处理重复3次。在模拟氮沉降2 a后,于2012年7月开始收集各样地的凋落物样品,分析凋落物及其养分归还量。结果表明:不同处理凋落物量没有显著差异,表明氮沉降增加没有显著提高林分凋落物产量;不同处理落叶、落枝中N、P、K、Ca、Mg含量均无显著差异,表明氮沉降亦没有显著增加凋落物各养分含量;模拟氮沉降处理均增加了各养分元素年归还量,但不同元素对N沉降的响应不同。N、K和Mg年归还量与CK存在显著差异,而P和Ca年归还量与CK处理无显著差异。     

杉木人工幼龄林对模拟氮硫沉降的响应——凋落物分解失重规律

试验采用二次正交回归旋转设计,研究分析杉木人工幼龄林凋落物分解失重率(y)与N(x2)、S(x1)沉降之间的数量关系,建立失重率与N、S沉降两因素的响应模型。结果表明:y=53.17500+2.59439x1-0.81657x2+0.26857x12-3.68125x22+3.67500x1x2;S沉降在变量设计水平[-1.414,1.414]范围内促进凋落物分解,N沉降在变量设计低水平[-1.414,0]时促进凋落物分解,而在高水平[0,1.414]时抑制凋落物的分解;N沉降对凋落物失重率增加的影响比S沉降大;S沉降与N沉降对凋落物失重率的影响在变量设计低水平[-1.414,0]时具有反向的作用,而在高水平[0,1.414]时具有正向的作用;N、S沉降对凋落物分解失重率的影响在变量设计低水平[-1.414,-0.5]时具有正向作用,而在高水平[-0.5,1.414]时具有反向作用。     

不同梯度氮沉降对亚热带甜槠林凋落物及养分的影响

[目的]分析不同梯度氮沉降作用下亚热带常绿阔叶甜槠(Castanopsis eyrei)林凋落物量及养分变化规律,从而为亚热带地区氮沉降研究提供数据参考与理论依据。[方法]对安徽省仙寓山地区设置不同梯度施氮对照试验,长期实地监测甜槠林凋落物量及其养分的响应状况。[结果]凋落物量大小顺序为:高氮加磷(HN+P)低氮(LN)高氮(HN)对照CK,不同处理间的差异未达到显著水平;但是落叶量LN与CK之间差异显著(p=0.023)。各处理凋落物量的月变化模式均呈双峰型,分别在4和11月达到峰值;凋落物中各组分所占比例从大到小均为:叶果枝碎屑花皮;施肥处理不同程度上改变了落果量的比重:HN+P(27%)HN(25%)CK=LN(23%)。甜槠林C,N,P,K,Ca,Mg这6种大量元素的养分年归还量共计:HN+P 4.62t/(hm2·a)CK 4.44t/(hm2·a)HN 4.17t/(hm2·a)LN 3.96t/(hm2·a);不同处理各养分(K除外)归还量均表现为上述关系,且HN+P与CK之间的N,P的养分归还量差异显著(p=0.047;0.023)。对于各组分而言,落叶的养分归还量占年养分归还量的52%~58%。[结论]模拟不同梯度的氮沉降处理在一定程度上改变了甜槠林凋落物总量的大小及其组成比例,且影响到其他养分的吸收及归还量。     

亚热带3种森林凋落物量及碳氮归还动态变化

[目的]探明亚热带不同森林类型的碳汇功能,为森林经营和针叶林改造中的树种选择提供指导。[方法]基于月动态监测,研究了罗卜岩自然保护区亚热带常绿阔叶林(米槠林)、常绿-落叶阔叶混交林(闽桦-闽楠林)和针叶林(马尾松林)3种森林类型的凋落物产量及碳氮归还动态变化。[结果](1) 3种林分中马尾松林的年总凋落量最高[9 815 kg/(hm²·a)],其次为闽桦-闽楠林[9 207 kg/(hm²·a)],米槠林最低[8 083 kg/(hm²·a)],叶是闽桦-闽楠林和马尾松林凋落物的主要组分,而米槠林凋落物以碎屑等其他组分为主;3种森林的总凋落量、叶、花果和其他组分凋落量月动态均呈双峰型曲线,峰值分别出现在11—12月和次年的4—5月。(2) 3种林分总凋落物碳归还量为马尾松林[4 970 kg/(hm²·a)]>闽桦-闽楠林[4 458 kg/(hm²·a)]>米槠林[3 804 kg/(hm²·a)],总凋落物氮归还量为闽桦-闽楠林[160 ...     

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。     

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。     

亚热带杉木人工林下植物多样性对氮沉降的响应

基于野外长期控制试验,研究了氮沉降7 a后人工杉木林下植物多样性的响应。试验处理分为N₀[(Control),0 kg/(hm²·a)];N₁[60 kg/(hm²·a)];N₂[120 kg/(hm²·a)];N₃[240 kg/(hm²·a)]。林下植物中共发现51种植物,隶属34科,45属。随着氮沉降的增加,呈现出植物α多样性指数减少,而β_ws多样性指数增加的趋势,群落相似性指数明显降低。去趋势对应分析排序(detrended correspondence analysis, DCA)结果表明,氮沉降改变了植物群落结构。其中,菝葜和沿海紫金牛在4个处理中均有发现,为广适种。毛冬青、粗叶榕、毛花连蕊茶、毛枝连蕊茶、香附子这几种植物在N₀-N₂处理中有发现,属于较耐受种。茅莓、羊乳、羊角藤、琴叶榕、紫麻、杜虹花、乌蔹莓、海金莎均为一般耐受种,在N₀和N₁处理中有发现。另外,黄瑞木、黄樟等16种植物可能为敏感种,仅可在N₀处理中发现。总之,亚热带森林植物多样性受到了氮沉降增加的不利影响,应针对某些濒危植物种类实施合理的保育措施。     

北京密云油松人工林凋落物营养元素归还特征研究

2006-2007年对北京密云水库库西33年生的油松人工林凋落物的数量及其营养元素归还特征进行了研究。结果表明,油松人工林凋落物年凋落量为2193.75kg/hm2;N、P、K通过凋落物归还土壤的年归还量分别为13.86,0.75,3.39kg/hm2;油松凋落物各组分中N、P、K归还总量大小顺序为:叶枝皮、果、花;N、P、K年归还量大小顺序为:NKP。凋落物现存量为13.7t/hm2,凋落层年平均分解率为0.16t/hm2,凋落物层N、P、K总贮量为162.44kg/hm2。     

不同凋落物质量对杉木人工林土壤微生物群落结构的影响

凋落物是森林生态系统的重要组成部分。对福建南平峡阳林场7年生二代杉木人工林生态系统进行添加8种不同凋落物处理3年后,分析不同质量凋落物对土壤微生物群落组成的影响。结果表明:(1)添加高质量的桉树凋落物会使土壤磷脂脂肪酸总量、革兰氏阳性、阴性细菌生物量比添加杉木凋落物分别增加了27%、35%和19%,而添加低质量的樟树凋落物使得土壤磷脂脂肪酸总量和革兰氏阴性细菌较杉木显著降低29%和10%。(2)桉树凋落物添加下土壤真菌/细菌比(0.14)显著高于其他凋落物添加的比值,樟树凋落物添加下土壤的革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌比(1.64)显著高于其他凋落物添加处理的比值。(3)不同质量凋落物添加处理对土壤pH和碳氮比无显著影响。毛竹凋落物添加下土壤中硝态氮含量最高。(4)相关性分析表明,凋落物碳含量与土壤中脂肪酸总量、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌和菌根真菌具有正相关关系。烷基碳(Alkyl C)与脂肪酸总量、革兰氏阳性、阴性细菌、细菌、真菌及真菌细菌比均有正相关性。甲氧基碳(N-alkyl C)、氧烷基碳(O-alkylC)和芳碳(ArylC)与革兰氏阳性阴性细菌比呈显著正相关。冗余分析表明,烷基碳(AlkylC)与16︰1ω7c、18︰1ω7c、18︰2ω6c、18︰1ω9显著正相关,对土壤微生物群落结构有显著影响。可见,不同树种之间凋落物烷基碳组分的差异是影响土壤微生物生物量和群落组成的重要指标。     

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,在杉木人工林中通过模拟实验研究凋落物添加(一倍)与去除对土壤中碳氮、碳氮同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)、微生物生物量碳氮(MBC、MBN)及酶活性的影响。结果表明:凋落物添加后土壤中氮获得酶(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;凋落物添加与去除处理对土壤碳的影响较小,土壤有机碳(SOC)与可溶性有机碳(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。     

氮沉降对杉木人工林土壤团聚体及其有机碳分布的影响

在杉木人工林中开展模拟氮沉降实验,设计N0(对照)、N1(60 kg/hm2)、N2(120 kg/hm2)和N3(240kg/hm2)4种氮沉降水平,通过对杉木人工林进行8年模拟氮沉降试验后,研究土壤水稳性团聚体及其有机碳的响应.结果表明:1～0.5 mm粒径水稳性团聚体含量在各氮沉降处理占总水稳性团聚体的比例均最大,＜0.053 mm粒径的含量最小.各级团聚体含量从高到低依次为1～0.5 mm,＞2 mm,2～1 mm,0.5～0.25 mm,0.25～0.053mm,＜0.053mm.与对照(N0)相比,中低氮处理(N1、N2)提高了水稳性大团聚体(＞0.25 mm)的含量以及团聚体平均重量直径,而高氮处理(N3)表现出一定的抑制作用.各氮沉降处理中,＞2 mm粒径的团聚体有机碳含量最高,但处理间差异不显著.土壤水稳性团聚体有机碳储量在氮沉降处理下有所增加,以低氮处理(N1)最高,说明氮沉降增加在一定程度上促进了土壤的固碳潜力.     

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。     

川西南常绿阔叶林土壤呼吸及其对氮沉降的响应

通过原位进行低氮(LN,50 kg N/hm2.a)、中氮(MN,100 kg N/hm2.a)和高氮(HN,150 kg N/hm2.a)处理,研究了川西南天然常绿阔叶林土壤呼吸及其对模拟N沉降的响应。结果表明:(1)该森林土壤呼吸速率最大值612.21±77.82 mg CO2/m2.h出现在7月份,最小值108.95±17.01 mg CO2/m2.h出现在2月,年均土壤呼吸速率为348.00±157.83 mg CO2/m2.h,年均土壤呼吸通量为8.31±3.77 t C/hm2.a。采用双因素关系模型(Rs=aebTWc),土壤温度和土壤湿度共同解释了该常绿阔叶林2005年10月~2006年7月土壤呼吸速率季节变化的68.6%~73.9%,其拟合结果优于以土壤湿度或温度为参数的单因素关系模型。影响土壤呼吸速率的主导因子是温度,其地表温度变化响应的敏感程度Q10值为2.12,以土壤5 cm深处的温度为参数时,Q10值为2.51。(2)N沉降处理3个月后,该森林中HN和MN处理的土壤呼吸速率(309.43±17.24 mg CO2/m2.h,303.82±11.50 mgCO2/m2.h)均显著高于CK(269.28±13.78 mg CO2/m2.h)(P<0.05);处理4个月后,HN的土壤呼吸速率(272.42±13.25 mg CO2/m2.h)均显著高于MN(239.65±10.33 mg CO2/m2.h)、LN(229.10±9.90 mg CO2/m2.h)和CK(234.51±12.77 mg CO2/m2.h)(P<0.05);但处理7~10个月时,各处理之间无显著差异。研究表明,N沉降初期明显促进了常绿阔叶林土壤呼吸,后期无明显影响。     

近自然杉木林经营对土壤微生物量碳氮特征的影响

在福建农林大学西芹教学林场,比较不同近自然杉木林经营模式(老龄林、萌芽林)与对照(91年二代杉木人工林(炼山)、93年二代杉木人工林(不炼山)、天然林)的土壤微生物量碳氮(MBC、MBN)含量的差异。结果表明:近自然杉木林经营模式(老龄林、萌芽林)和天然林的各层次土壤MBC、MBN含量及其占土壤全碳(TC)和全氮(TN)的比例均高于91年二代杉木人工林和93年二代杉木人工林;土壤MBC含量与土壤MBN含量呈显著正相关;土壤MBC/MBN除在0~10 cm土层,91年二代杉木人工林略高于老龄林外,其它土层均以老龄林最高;从土壤的垂直分布特征来看,5种模式的各层次土壤MBC、MBN含量大小依次均为0~10 cm10~20 cm20~40 cm40~60 cm,即呈现出土壤MBC、MBN含量随土层的加深而降低的趋势。说明近自然杉木林经营模式(老龄林、萌芽林)更有利于土壤微生物的繁殖与生长,具有较高的土壤肥力。     

广西杉木人工林生物量及分配规律的研究

本文根据２０１个样地和１４５株样本的实测数据，建立了广西不同地区杉木人工林单木生物量估测优化模型，并对各地杉木单木生物量、林分生物量及其在时间和空间上的分配规律进行了分析比较。     

模拟氮沉降对温带不同森林类型土壤氮矿化速率的影响

通过室内模拟不同氮形态(NH4+-N、NO3--N、NH4+-N+NO3--N)沉降实验,研究不同氮形态沉降对温带不同森林类型(椴树红松混交林、白桦天然次生林、红松人工林和落叶松人工林)土壤氮矿化速率的影响。结果表明:在整个培养期间,与对照相比,经过氮沉降土壤净氨化速率、净硝化速率及净矿化速率都呈现出增长趋势,而其增加的程度又取决于森林类型、土层、氮处理类型和处理时间。不同林型土壤净氨化速率、净硝化速率及净矿化速率受氮沉降影响不同,混交林对氮沉降的响应要弱于阔叶林,高于针叶人工纯林;土壤A层比土壤B层对氮沉降敏感;以铵态氮形态沉降时对铵态氮含量、净氨化速率影响较大,以硝态氮形态沉降时对硝态氮含量、净硝化速率影响较大,混合形态的氮沉降要比单种形态的氮沉降使土壤净氨化速率、净硝化速率及净矿化速率增加幅度更高;氮沉降时间越长,土壤净氨化速率、净硝化速率及净矿化速率与对照差距越大,说明氮沉降对土壤的影响存在累加效应。