华西雨屏区常绿阔叶林土壤呼吸对模拟氮沉降的响应

【目的】研究华西雨屏区常绿阔叶林土壤呼吸对模拟氮沉降量的响应,分析二者的关系。【方法】从2013年12月至2014年11月,通过野外原位试验,采用LI-8100土壤碳通量分析系统测定对照(CK,0g/(m~2·a))、低氮(L,5g/(m~2·a))、中氮(M,15g/(m~2·a))和高氮(H,30g/(m~2·a))4个氮沉降水平的土壤呼吸速率,分析土壤呼吸速率与10cm土壤温度和含水量的关系,以及氮沉降处理对土壤微生物生物量碳、氮含量的影响。【结果】华西雨屏区常绿阔叶林土壤呼吸速率具有明显的季节动态变化,呈单峰型,在夏季较高,冬季较低。模拟氮沉降处理4次后,各氮沉降处理开始表现出对CO_2释放的抑制作用,在夏季抑制作用最明显,且氮沉降量越大抑制作用越强,全年L、M和H氮沉降处理的CO_2释放量分别比CK降低6.88%,15.76%和28.17%。模拟氮沉降使得土壤呼吸Q_(10)值减小,CK、L、M和H处理的Q10值分别为2.77,2.60,2.45和2.40,这表明随氮沉降量增大土壤呼吸的温度敏感性降低。单因素回归方程分析结果表明,与土壤温度相比,土壤含水量对土壤呼吸速率的影响较小。经过连续1年氮沉降后,L、M、H处理土壤微生物生物量碳和氮分别比CK降低9.65%,14.51%,25.47%和11.40%,19.51%,23.31%,且均与CK差异显著。【结论】在氮沉降持续增加和全球气候变化的背景下,氮沉降使得华西雨屏区天然常绿阔叶林向大气中排放的CO_2量减少。     

温度和湿度对紫花苜蓿土壤氮矿化的影响

目的预测华西雨屏区檫木人工林土壤供氮潜力和氮矿化对温度和含水量的响应。方法采用室内培养法研究檫木人工林土壤在不同温度(5、15、25和35℃)和含水量[20%、40%、60%和80%的田间持水量(FWC)]处理条件下的氮矿化特征。结果土壤净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率均随温度和含水量的升高而呈先升高后降低趋势,最大值均出现在25 ℃+60% FWC处理,且与除25 ℃+80% FWC外的其他处理差异显著(P<0.05)。土壤氮净矿化速率(y₃)对温度(x₁)和含水量(x₂)的响应模型为y₃ =−1.671 3+0.278 0x₁+7.541 3x₂−0.005 6x₁²− 6.404 4x₂²+0.008 8x₁x₂ (R²=0.952, n=48),得出有利于促进土壤氮净矿化的最佳温度和含水量分别为25.6 ℃和61% FWC。土壤氮矿化作用在5~15 ℃范围内最敏感。结论华西雨屏区檫木人工林能够适应全球变暖趋势,可以增加土壤可利用氮含量,有较好的供氮潜力。     

杭州常绿阔叶林对林内近地层温度和湿度的调节效应

１９９０－１９９１年，观测了杭州风景区天然常绿阔叶林内的温度和湿度，并以此与杭州市气象台的同期气象资料进行比分析。其结果表明：天然常绿阔叶林对林内地表温度的调节效应最为显著，林内年平均温度比市区下降２．６－３．３℃，年平均最高温度下降１２．１－１３．２℃，年极端最高温度下降２５．３－２９．４℃；使年平均最低温度上升１．３－１４．６℃。对林内５－２０ｃｍ深度地中温度的调节作用也甚为明显，可使年平均温     

杭州常绿阔叶林对林内近地层温度和湿度的调节效应*

1990～1991年,观测了杭州风景区天然常绿阔叶林内的温度和湿度,并以此与杭州市气象台的同期气象资料进行对比分析。其结果表明:天然常绿阔叶林对林内地表温度的调节效应最为显著,林内年平均温度比市区下降2.6～3.3℃,年平均最高温度下降12.1～13.2℃,年极端最高温度下降25.3～29.4℃;使年平均最低温度上升1.2～1.4℃,年极端最低温度上升7.9～8.0℃;使平均日较差下降13.3～14.6℃。对林内5～20cm深度地中温度的调节作用也甚为明显,可使年平均温度比市区下降2.0～3.0℃。对地表、地中温度的降温效应都以盛夏午后14:00前后最为显著,在严冬季节具有一定的增温效应。对林内近地层气温的调节趋势与地温基本一致,但调温幅度比地温小。可使林内近地层空气的年平均绝对湿度比市区提高0.5～0.6hPa,年平均相对湿度上升7%～8%,且都以午后14:00前后增湿最为明显。     

模拟氮沉降对常绿阔叶林土壤有效氮形态和含量的影响

【目的】研究不同氮沉降处理对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤NH_4~+-N和NO_3~--N分布及其含量的影响。【方法】设置对照(CK,0g/(m~2·年))、低氮(L,5g/(m~2·年))、中氮(M,15g/(m~2·年))和高氮(H,30g/(m~2·年))4个氮沉降水平,从2013年11月开始,每15d进行1次模拟氮沉降,于2014年5月和11月采集0~20cm土层土样,并测定土壤铵态氮、硝态氮含量和pH值等理化指标,分析不同氮沉降处理土壤NH_4~+-N和NO_3~--N与其他理化指标的相关性。【结果】无氮沉降背景下(CK),华西雨屏区常绿阔叶林土壤无机氮含量为14.66~16.97mg/kg,NO_3~--N占无机氮含量的59.46%。夏季土壤中NH_4~+-N含量较高,而冬季土壤中NO_3~--N含量较高。模拟氮沉降降低了土壤的pH值,并且随着氮沉降量的增加,pH下降作用更明显。各处理不同土层土壤NO_3~--N和NH_4~+-N含量随着氮沉降量的增加而增大,表现为CKLMH。模拟氮沉降促进了土壤NO_3~--N和NH_4~+-N的累积,且0~10cm土层累积作用明显高于10~20cm土层。各氮沉降处理土壤NO_3~--N、NH_4~+-N与全氮、有机质、体积含水量之间均存在显著(P0.05)或极显著(P0.01)相关性。【结论】模拟氮沉降使华西雨屏区常绿阔叶林土壤NH_4~+-N和NO_3~--N含量增加,土壤pH值减小。     

氮沉降和降水变化对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤呼吸的影响

【目的】探究氮沉降和降雨变化对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤呼吸的影响。【方法】通过野外原位试验,设置氮沉降(N)、减少降雨(R)、增加降雨(W)和对照(CK)4个处理,对天然常绿阔叶林土壤呼吸速率、0~10cm土层土壤温度和土壤体积含水量进行为期1年的观测,并对以上3项指标的相关性进行分析,然后在试验处理的第13个月测定微生物生物量C、N含量。【结果】(1)N、R和W处理的平均土壤呼吸速率分别比CK降低了29.53%,12.26%和21.18%,各处理均显著抑制了常绿阔叶林土壤呼吸速率(P0.05)。(2)N、R、W和CK的土壤呼吸年通量分别为1 489.85,1 854.85,1 666.32和2 114.11g/m2,N、R和W处理均显著减少了土壤呼吸年通量(P0.05)。(3)N、R、W和CK的Q_(10)(土壤呼吸对温度的敏感系数)值分别为2.37,2.98,2.43和2.53。减少降雨可能使土壤呼吸的温度敏感性升高,氮沉降和增加降雨则降低了土壤呼吸的温度敏感性。(4)分别采用指数模型和一元二次项方程拟合土壤呼吸速率与温度和体积含水量间的回归方程,表明土壤温度能解释土壤呼吸月动态变化的83.08%~94.67%,土壤体积含水量能解释土壤呼吸月动态变化的63.06%~67.30%。(5)与CK相比,N、R、W处理的微生物生物量C、N含量均显著降低。【结论】氮沉降、增加降雨和减少降雨处理均显著抑制了华西雨屏区天然常绿阔叶林的土壤呼吸。在模拟氮沉降和降水变化下,与土壤水分相比,土壤温度是该区常绿阔叶林土壤呼吸的主要影响因素。     

华西雨屏区光皮桦林土壤呼吸对模拟氮沉降的响应

从2008年1月至12月,对华西雨屏区光皮桦(Betula luminifera)林进行了模拟氮沉降试验,应用LI-8100土壤碳通量分析系统和气压过程分离(Barometric Process Separation,BaPS)技术分别研究了4个氮沉降水平0(CK)、5(L)、15(M)、30(H)gN·m-2·a-1下土壤呼吸的日变化和月动态.结果表明,土壤呼吸具有明显的季节动态,各处理土壤呼吸最高值均出现在7月份;氮沉降初期,各处理土壤呼吸差异不明显,5月份以后各氮沉降处理土壤呼吸开始表现出抑制效应,随着施氮浓度的增加,抑制效应愈加明显(CK>L>M>H);土壤呼吸日变化基本呈现单峰曲线,呼吸速率最高值一般出现在14:00-16:00.随着氮沉降的增加,对土壤呼吸产生的抑制效应增强,这可能与光皮桦林土壤本身的氮素状态有关.各处理土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著指数正相关关系,对土壤呼吸与土壤温度和湿度的偏相关分析得出,温度能解释土壤呼吸的大部分变异(50.1%～79.8%),是影响光皮桦林土壤呼吸的主导因子.随着氮沉降浓度的增加,土壤呼吸的Q10值减小,表明氮沉降可能降低了土壤呼吸的温度敏感性.     

华西雨屏区不同林龄杉木人工林土壤酶活性的动态变化

为了研究杉木人工林种植过程中土壤酶活性随种植时间的变化,以空间代替时间的方法,分别选取林龄为10、17、25 a的杉木林作为研究对象,采用荧光光度法和紫外分光光度法测定1月、4月、7月、10月土壤中纤维素水解酶(CBH)、β-葡萄糖苷酶(βG)、酸性磷酸酶(AP)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD).结果表明:10 a林龄的杉木人工林土壤中,4种水解酶(CBH、βG、AP、NAG)活性均显著高于林龄17 a和25 a的杉木人工林土壤(P<0.05);林龄25 a的杉木人工林土壤PPO酶活性显著高于林龄10 a的杉木人工林(P<0.05);林龄25 a的杉木人工林土壤POD酶活性显著高于林龄10 a和17 a的杉木人工林(P<0.05).CBH酶活性在春季极显著高于其它季节(P<0.01),βG酶活性多数情况下随季节变化不显著(P>0.05),但总体春季有所降低;在林龄10 a的杉木人工林土壤中,AP、NAG酶活性均表现出夏季显著高于其它季节(P<0.05),其它龄级中季节动态不明显;PPO酶活性总体呈现出冬季显著高于其它季节(P<0.05),POD酶活性亦为冬季最高,夏季显著低于其它季(P<0.05).因此,杉木林土壤酶活性与不同林龄的立地差异及不同季节的气候差异密切相关.     

华西雨屏区几种人工植被类型对土壤磷库的影响

【目的】了解华西雨屏区不同人工植被类型土壤磷库特征,分析人工植被类型对土壤磷库及其有效性的影响。【方法】选取华西雨屏区7种典型人工植被类型:橘树(Glycosmis cochinchinensis)迹地、橘树林地、巨桉(Eucalyptusgrandis)林地、玉米(Zea mays)地、香樟(Cinnamonum camphora)林地、柚子(Citrus maxima)林地和桃树(Prunus persica)林地,于2010年7月分别采集土壤根层或耕作层与根下层或犁底层原状土样,分析其磷库及有效磷特征。【结果】华西雨屏区几种典型人工植被类型显著影响了不同土壤层次磷库特征,但不同人工植被类型的影响方式和程度并不一致。玉米地和巨桉林地植被类型下根下层或犁底层土壤全磷库大于根层或耕作层;橘子林地具有最大的根层土壤磷库,而玉米地具有最大的犁底层土壤磷库;尽管玉米地具有较高的根层土壤有效磷含量,但香樟林地根下层土壤有效磷含量最高。【结论】植物生长和人为管理差异是显著影响人工植被土壤磷库及其有效性的重要原因,这为区域土地利用结构调整和生态环境建设提供了理论依据。     

沼泽湿地土壤氮矿化对温度变化及冻融的响应

通过室内控制培养试验方法,研究了不同温度和冻融循环过程对沼泽湿地土壤有机氮矿化影响.结果表明,湿地土壤中无机氮以铵态氮为主,温度和培养时间显著影响土壤有机氮的矿化,在温度-25～30℃之间,N的矿化速率、硝化速率随温度增加而增加,30℃时矿化速率(1.17mg·k-1·d-1)和硝化速率(0.79mg·k-1·d-1)最大.沼泽湿地土壤有机氮矿化培养时间以4～5周较为适宜.冻结温度和冻融次数显著影响土壤有机氮矿化过程,且-25～5℃冻融循环比-5～5℃冻融循环矿化累积量高.冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中有效氮的累积,为春季植物生长提供足够的氮素,对维持生态系统稳定有重要意义.     

氮素形态与温度对鲁西沙区林地土壤有机碳矿化的交互作用

为探讨氮素形态与温度对土壤有机碳（SOC）矿化的交互作用,本研究以鲁西黄河故道沙区黑杨（Populus nigra）人工林为例,采用室内培养实验,研究不同氮素形态（硝态氮、铵态氮）及不同温度（10、20、30℃）对SOC矿化的单独及交互作用。结果表明：10℃时铵态氮的输入使SOC累积矿化量比对照（不输入氮）增加11.8%～21.3%,表明该区域SOC矿化受铵态氮限制;随温度升至20℃和30℃,铵态氮输入对SOC矿化的影响转为抑制作用。硝态氮输入在整个培养过程中抑制SOC矿化;培养结束时,硝态氮输入处理的SOC累积矿化量比对照降低4.1%～11.5%(10℃)、9.1%～29.3%(20℃)和8.6%～23.7%(30℃)。增温促进SOC矿化。增温和两类氮输入对SOC矿化的交互作用均为负效应,两因素对SOC矿化交互作用的实测值比理论值降低7.9%～21.9%（硝态氮）、16.1%～23.6%（铵态氮）,因为两类氮输入有降低SOC矿化温度敏感性的趋势。研究表明,硝态氮、铵态氮对SOC矿化的影响存在差异,增温、氮输入对SOC矿化的交互作用显著小于两因素单独作用之和。     

模拟氮沉降对季风常绿阔叶林凋落物碳氮组分的影响

【目的】探究季风常绿阔叶林凋落物对氮沉降增加的响应规律。【方法】设置4个氮添加水平:对照、低氮、中氮和高氮,其年添加氮量分别为0、35、70和105 kg·hm~(–2),分干、湿季收集凋落物样品,并进行碳、氮组分含量分析。【结果】随氮添加量的上升,凋落物总有机碳(TOC)和水溶性有机碳(WSOC)含量显著增加,且WSOC/TOC质量比具有上升趋势。氮添加未显著改变酸不溶组分碳(AIFC)含量以及AIFC/TOC质量比,但与对照比较均具有下降趋势。不同的氮添加处理均未显著改变凋落物总氮(TN)、水溶性氮(WSN)和酸不溶组分氮(AIFN)含量,以及WSN和AIFN占TN的比例。短期氮添加对凋落物C/N质量比和AIFC/AIFN质量比无显著影响,但显著增加干季的WSOC/WSN质量比。【结论】氮沉降促进了季风常绿阔叶林凋落物中可溶性有机碳的积累,这可能有利于可溶性有机物转入土壤中,从而影响生态系统中的养分循环。     

亚热带常绿阔叶林降雨中可溶性碳氮动态 及其对模拟氮沉降的响应

通过模拟大气氮沉降,对安徽祁门查湾自然保护区亚热带常绿阔叶林大气降雨及穿透雨进行持续监测,探讨森林降雨中可溶性有机碳、氮动态对大气氮沉降的响应。本试验设置了2个处理即高氮处理和无添加对照。结果表明,降雨中水溶性有机碳(TOC)年平均含量为3.204 mg·L^-1,NH₄⁺-N为0.243 mg·L^-1,NO₃^--N为0.408 mg·L^-1,可溶性有机氮(DON)为0.754 mg·L^-1。经过森林林冠淋洗后,穿透雨中TOC年平均浓度达5.623 mg·L^-1,对照林分（5.923 mg·L^-1）＞高氮处理（5.322 mg·L^-1）;NH₄⁺-N年平均浓度为0.285 mg·L^-1,对照（0.273 mg·L^-1）＜高氮处理（0.297 mg·L^-1）;NO₃^--N年平均浓度为0.509 mg·L^-1,对照（0.523 mg·L^-1）＞高氮处理（0.494 mg·L^-1）;DON年平均浓度为0.691 mg·L^-1,对照（0.665 mg·L^-1）＜高氮处理（0.716 mg·L^-1）。降雨经过林冠层后,TOC、NH₄⁺-N、NO₃^--N含量均有明显提高,但DON的含量有所下降;短期的模拟氮沉降对穿透雨可溶性碳和氮没有显著影响。大气降雨中TOC、NH₄⁺-N、NO₃^--N、DON含量的季节变化明显,主要受控于降雨强度、降雨量,穿透雨的变化可能和树木的生理需求程度有关。     

哀牢山亚热带常绿阔叶林地温特征及变化趋势

地温是森林气候的重要指标,对于植物生长和土壤呼吸具有重要作用.本文利用中国科学院哀牢山亚热带森林生态系统研究站(ASSFE)林外和林内的长期地温观测资料,对研究较少的地温多年平均特征和长期变化趋势进行了研究.结果表明:哀牢山亚热带常绿阔叶林具有较强的生态气候功能,林内外年平均地表温度的差异为2.4℃(林内年平均最高地表...     

旱地不同栽培模式和施氮对土壤水分、温度及氮素矿化的影响

【目的】为旱地土壤的水肥调控及生态环境保护提供科学依据。【方法】于2007-03~05利用田间原位培养方法,研究了旱地不同栽培模式(常规对照(不覆盖无灌溉)、覆膜(覆盖地膜)和覆草(覆盖秸秆,4 500kg/hm2))和施用氮肥(施用纯N 0,120 kg/hm2)对土壤水分、温度及氮素矿化特性的影响。【结果】与常规栽培模式相比,覆盖秸秆和地膜均不同程度地提高了0~20 cm土层土壤含水率。覆盖地膜明显地提高了0~20 cm土层的土壤温度,而覆盖秸秆后,土壤温度一直处在较低水平。同一栽培模式下,施用氮肥提高了0~20 cm土层土壤硝态氮含量、硝态氮淋溶量及土壤氮素矿化量。施用氮肥后,3种栽培模式相比,覆草模式土壤氮素矿化量最低;与常规模式相比,覆膜增加了土壤温度,但其土壤氮素矿化量并未增加。【结论】有必要进一步采用田间原位培养方法,研究旱地不同栽培模式对土壤氮素矿化特性的影响。     

武夷山四新少叶黄杞常绿阔叶林物种组成及多样性特征

通过对武夷山四新常绿阔叶林物种组成、生物多样性以及样方种—面积曲线进行研究,探讨以少叶黄杞为优势种的中亚热带常绿阔叶林生态系统的组成、结构和功能.采用相邻格子样方法进行样方调查,结果表明:样方内维管植物有35科67属139种;以壳斗科、杜鹃花科、杜英科、山茶科为主,栲属、杜鹃花属、杜英属为重要属;优势树种为少叶黄杞、米槠、南岭栲、赤楠.表明四新常绿阔叶林在取样面积大于0.48 hm2时,物种数量趋于稳定,拟合曲线公式为:y=21.836lnx-87.287(R2=0.990 2);样地植物胸径小于6 cm的植株数占73.89%,落叶植物仅占12.38%.多样性分析结果表明:样地内物种丰富,分布较均匀,较多的树种构成了群落的优势种.     

百山祖常绿阔叶林木本植物的克隆繁殖特性

通过调查百山祖自然保护区动态样地内所有乔木和胸径≥1cm或高度≥2 m灌木的母株产生根蘖的情况,分析不同生活型层次和不同物种的根蘖能力差异、根蘖率与母株胸径的关系以及根蘖率与生境的相关性.结果表明:样地母株总数36769株,根蘖总数34786株,整个样地的根蘖率为0.94;该样地5种生活型物种的根蘖率存在差异,呈现冠层乔木＞亚层乔木＞小乔木＞灌木＞藤本;全部物种整体根蘖率和6个主要物种的根蘖率都随母株胸径增大呈先增加后下降的趋势,最大峰值均出现在略大于母株胸径区间的中间值处;样地沟谷、陡坡、缓坡、山脊4种生境的根蘖数、母株数、母株密度、根蘖密度、根蘖率存在差异,其中母株密度和根蘖率均呈现山脊＞缓坡＞陡坡＞沟谷.此结果反映出样地总体根蘖率较高,克隆繁殖是该群落木本植物的重要繁殖方式;冠层乔木、亚层乔木和小乔木的优势种、亚优势种的根蘖率普遍较高,表明克隆繁殖在群落结构形成中发挥着重要作用;物种在母株胸径与根蘖率方面呈现的一致性反映出根蘖的生长和定居在一定程度上依赖于母株的资源供给;根蘖率与生境的关系符合克隆植物基株的风险分摊原理.     

福建将乐林场常绿阔叶次生林主要种群种间联结性研究

【目的】研究福建省将乐国有林场常绿阔叶次生林主要种群间的联结性,为探索植物群落演替及原生性植被类型的恢复提供依据,为该林场常绿阔叶次生林的可持续经营提供参考。【方法】采用样地调查法,在福建将乐林场选取重要值较大的22个树种,利用种间联结指数VR研究群落的整体关联性;利用χ2检验、Pearson相关系数检验、Spearman秩相关系数检验分析种对间的联结性。【结果】该林场常绿阔叶次生林种间联结指数VR为1.014,主要种群总体呈现较弱的正关联。231个种对中,χ2检验结果显示,正、负关联的种对数分别为110和119对,正负关联种对数的比值为0.924;显著和极显著相关种对数占总数的11.3%。Pearson相关系数检验结果表明,正、负相关的种对数分别为77和153对,正负关联种对数的比值为0.503;显著和极显著相关的种对数占总数的7.4%。Spearman秩相关系数检验结果表明,正、负相关的种对数分别为100和129对,正负关联种对数的比值为0.775;显著和极显著相关的种对数占总数的13.9%。【结论】福建将乐林场的常绿阔叶次生林总体联结程度较小,22个主要树种种对间关系以负相关较多,种间关联性不明显,主要种群独立出现的概率较大。