中亚热带天然林改造成人工林后土壤呼吸的变化特征

【目的】研究中亚热带常绿阔叶林(天然林)改造成人工林后土壤碳排放量的变化及主要影响因子,为评估森林类型转换对土壤碳排放的影响提供科学依据。【方法】在福建农林大学西芹教学林场的常绿阔叶林及由其改造而来的38年生闽楠人工林与35年生杉木人工林中分别设置4块20 m×20 m样地,利用Li-8100土壤碳通量观测系统于2014年9月—2016年9月进行定点观测,并同期观测土壤温度、含水量、有机碳含量(SOC)、微生物生物量碳含量(MBC)、可溶性有机碳含量(DOC)、0～20 cm土层细根生物量和年凋落物量及凋落物碳氮比(C/N)。【结果】常绿阔叶林改造成闽楠(38年后)和杉木人工林(35年后),年均土壤碳排放通量由16. 22显著降为12. 71和4. 83 tC·hm^-2a^-1,分别减少21. 60%和70. 20%;各林分类型的土壤呼吸温度敏感性Q¹⁰值表现为常绿阔叶林(1. 97)<闽楠人工林(2. 03)<杉木人工林(2. 91),转换为杉木人工林后,Q¹⁰值显著升高(P<0. 05);土壤温度能分别解释常绿阔叶林、闽楠人工林与杉木人工林土壤呼吸速率变化的89. 70%、88. 50%和87. 90%,土壤呼吸速率和土壤含水量相关不显著(P>0. 05);土壤呼吸速率和SOC、MBC、DOC、年凋落物量及0～20 cm土层细根生物量均极显著正相关(P<0. 01);土壤呼吸温度敏感性指数Q¹⁰值和凋落物C/N极显著正相关(P<0. 01),而与年均土壤呼吸速率及MBC极显著负相关(P<0. 01);进一步分析发现土壤MBC和SOC含量是影响土壤呼吸速率的2个最重要因子,而凋落物C/N在影响土壤呼吸温度敏感性中的贡献最大。【结论】中亚热带地区常绿阔叶林改造成闽楠(38年)或杉木(35年)人工林后,土壤碳排放通量显著降低。林分类型转换后树种组成和林分结构发生改变,凋落物数量、质量及细根生物量显著降低,土壤SOC和MBC含量显著下降可共同导致土壤呼吸通量的下降。土壤温度是3种林分类型土壤呼吸季节变化的主导因素,而土壤总有机碳库和土壤微生物量碳库的差异是不同林分之间土壤呼吸差异的主导因素,凋落物C/N对土壤呼吸的Q¹⁰影响最大。为提高模型预测森林类型转换影响土壤碳排放的精度,应综合考虑土壤有机碳库、易变性有机碳库及底物质量的变化。     

南亚热带6种人工林凋落物的初步研究

2006年5月至2007年4月在广西凭祥市中国林科院热带林业实验中心伏波实验场,采用塑料网框收集法对米老排、西南桦、红椎、火力楠、马尾松、杉木6种人工林分凋落物的凋落量及凋落节律进行了研究,结果表明:不同树种林分凋落物的动态变化规律不同,凋落量也各异.在6种林分中,叶、杂物的凋落量以米老排最高,分别达4 748.23、1 881.07 kg·hm-2·a-1,西南桦最低,分别为2 641.32、153.88 kg·hm-2·a-1;枝凋落量以马尾松最高,达902.94 kg·hm-2·a-1,杉木最低,仅149.93 kg·hm-2·a-1.林分的年总凋落量也以米老排最高,达7 095.76kg·hm-2·a-1,西南桦最低,仅3 309.05 kg·hm-2·a-1,米老排林分的年总凋落量是西南桦的2.14倍,而红椎、杉木、马尾松、火力楠4种林分的年总凋落量比较相近,为5 555.61～5 864.87 kg·hm-2·a-1,相差不足6%.6种林分年总凋落量的差异极显著,多重比较显示,米老排与另外5个树种比较都达到了极显著差异,红椎和杉木与西南桦、火力楠、马尾松比较达极显著差异;火力楠、马尾松与西南桦比较达极显著差异.     

集约经营雷竹林土壤呼吸年动态变化规律及其影响因子

在浙江临安市雷竹主产区定位监测1年内土壤各组分呼吸动态。结果表明:雷竹林地土壤总呼吸速率、土壤生物异养呼吸速率及根系自养呼吸速率的年平均值分别为5.42,2.24和2.89μmolCO2·m-2s-1;1年中分别在2和7月出现土壤呼吸峰值;雷竹林地土壤年释放CO2量为73.40t·hm-2a-1,其中林地异养呼吸和自养呼吸分别占总呼吸的45.67%和54.33%;土壤呼吸、土壤生物异养呼吸和土壤根系自养呼吸均与土壤温度呈明显的指数关系,以土壤5cm深处温度为依据得到的温度系数(Q10值)分别为1.70,1.86和1.48,土壤总呼吸与土深5cm处土温、8:00气温、土壤水溶性有机碳含量和土壤总有机碳含量呈显著正相关(P<0.01),而土壤含水量、8:00大气相对湿度和土壤水溶性有机碳含量与土壤呼吸无显著相关性。     

毛竹向杉木林扩张对土壤活性有机碳及碳库管理指数影响

以戴云山自然保护区毛竹向杉木林扩张形成的3种林分:杉木林、毛竹-杉木混交林和毛竹林为对象,测定其土壤易氧化态碳、土壤水溶性有机碳和土壤微生物量碳的含量,研究毛竹扩张对林分土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响。研究结果表明:(1)3种林分8月和1月土壤易氧化态碳、土壤水溶性有机碳和土壤微生物量碳含量均随土层加深逐渐降低,表现出明显表层富集现象。各土层8月土壤易氧化态碳含量均比1月低,土壤微生物量碳含量则相反。3个土层土壤易氧化态碳含量排序为杉木林毛杉混交林毛竹林;(2)3种林分土壤微生物量碳、土壤易氧化态碳和土壤水溶性有机碳储量基本随土层深度增加呈递减趋势,0-60cm土层土壤水溶性有机碳和易氧化态碳储量均为杉木林毛杉混交林毛竹林,土壤微生物量碳储量则相反,3种林分间差异均未达到显著水平;(3)0-60cm土层3种林分土壤碳库活度和碳库活度指数基本为杉木林毛杉混交林毛竹林,土壤碳库指数为杉木林毛杉混交林毛竹林,土壤碳库管理指数为毛竹林毛杉混交林杉木林。研究表明,毛竹向杉木林扩张有利于土壤质量改善,但杉木林演替成毛竹纯林后对土壤质量长期影响,则需要进一步深入研究。     

滇中高原云南松天然林和人工林土壤呼吸特征的比较

以云南磨盘山国家森林公园云南松天然林和人工林为研究对象,采用LI-6400-09便携式土壤呼吸室对土壤呼吸速率进行连续定位观测。结果表明:(1)两种林分的土壤呼吸速率具有明显的季节变化,均呈单峰曲线趋势;云南松天然林土壤呼吸速率在1.58~4.23μmol·m-2s-1之间,变异幅度为2.68;人工林土壤呼吸速率在1.13~3.34μmol·m-2s-1之间,变异幅度为2.96。(2)土壤呼吸速率的季节变化与不同层次土壤含水量均显著正相关(p0.05),而与不同层次土壤温度的相关性仅在云南松人工林达到显著水平。(3)双因素关系模型拟合结果表明,土壤温度和含水量共同解释了云南松天然林和人工林土壤呼吸速率的80.8%~93.0%和84.2%~85.9%。(4)两种林分土壤呼吸速率与土壤有机质含量相关性不显著(p0.05),土壤全氮含量仅与云南松天然林土壤呼吸相关性显著(R2=0.712,p0.05),而土壤水解氮含量对两林分土壤呼吸的影响均达到显著水平(p0.05),土壤C/N则与两林分呈极显著(p0.01)的负相关关系。因此,与天然林相比,人工林土壤温度、湿度及土壤C、N养分含量等土壤环境因子都存在变化,从而导致云南松天然林和人工林土壤呼吸速率时空变化的差异性。     

凋落物对中亚热带米槠天然林和人工林土壤呼吸的影响

【目的】研究凋落物对米槠天然林和人工林土壤呼吸的影响,为未来气候变化条件下评估森林土壤CO2排放提供科学依据。【方法】以福建省三明市格氏栲自然保护区内林龄约200年的米槠天然林和林龄50余年的米槠人工林为对象,在每种林分内设置3块20 m×20 m样地,每块样地内随机布设9个1 m×1 m的试验小区,设置对照(CK),枯落物、凋落物去除(no Litter,NL)和枯落物保留、凋落物加倍(double litter,DL)3种处理。于2013年1月至2014年12月,每月月中及月末在9:00—12:00采用LI-8100A测定不同处理的土壤呼吸,并测定5 cm土深土壤温度及0~10 cm土层土壤体积含水率。【结果】研究期内NL、DL、CT处理的土壤温度在米槠天然林分别为18.2,18.0和17.98℃,在米槠人工林分别为18.68,18.70和18.76℃,均无显著差异,但人工林土壤温度显著高于天然林;凋落物对土壤呼吸的贡献率在米槠天然林中为11.8%,在米槠人工林中为29.7%;米槠天然林DL处理比CK处理土壤呼吸年通量增加了25.2%(P0.05),表现出激发效应,而米槠人工林DL处理土壤呼吸年通量与CK无显著差异;2种林分土壤呼吸速率与5 cm土深土壤温度均呈极显著的指数关系(P0.001),与0~10 cm土层土壤体积含水量均显著正相关(P0.05)。【结论】凋落物添加对米槠天然林土壤呼吸产生激发效应,而对人工林土壤呼吸无显著影响。     

针阔混交林凋落物对土壤呼吸的影响

以位于长江三峡库区的重庆缙云山针阔混交林为研究对象,利用美国LI-COR公司生产的LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对林地有凋落物和无凋落物两种土壤呼吸速率进行了观测。结果表明:(1)有无凋落物对土壤温度、土壤含水量均无影响;(2)有凋落物和无凋落物土壤呼吸的昼夜变化都呈现为单峰曲线,下午14:00左右达到峰值,并且无凋落物土壤呼吸速率小于有凋落物土壤呼吸速率;(3)有凋落物和无凋落物土壤呼吸季节变化趋势都表现为双峰型,峰值分别出现在7月和9月;(4)针阔混交林通过土壤呼吸释放的CO2量达到24.05 t/hm2,其中由凋落物释放的CO2达到5.09 t/hm2,占总CO2释放量的21.16%,说明凋落物对土壤呼吸影响显著。     

湘中丘陵区土壤微生物指标对土地利用方式的响应

为了探明土地利用方式对土壤微生物性质的影响,研究了湘中丘陵区6种土地利用方式(石栎+青冈常绿阔叶次生林、杉木人工林、毛竹林、苗圃、农用旱地、水田)土壤微生物指标(微生物生物量碳Cmic、氮Nmic含量、微生物熵、微生物生物量碳氮比、土壤基础呼吸强度、土壤微生物代谢熵)。结果表明,土地利用方式明显影响了土壤Cmic、Nmic含量,6种土地利用方式各土层Cmic、Nmic含量的变化趋势基本一致,与青冈+石栎常绿阔叶林相比,毛竹林、水田土壤Cmic、Nmic含量显著提高,而杉木人工林、苗圃、农用旱地却显著下降;6种土地利用方式各土层微生物熵的变化不一致,毛竹林、苗圃、农用旱地、水田土壤微生物熵普遍高于青冈+石栎常绿阔叶林,而杉木人工林最低;水田土壤Cmic/Nmic最高(9.35以上),青冈+石栎常绿阔叶林最低;青冈+石栎常绿阔叶林土壤基础呼吸强度、代谢熵最高,水田土壤基础呼吸强度较高,代谢熵最低,表明湘中丘陵区土壤微生物生物量主要受土壤有机碳源的制约,青冈+石栎常绿阔叶林土壤具有较多活性微生物种群,有机碳利用率较低,有利于土壤有机碳的积累,水田有机碳利用率较高。     

极端降雪对北亚热带-暖温带气候过渡带人工林土壤呼吸的影响

[目的]本研究的主要目的是研究极端降雪对北亚热带-暖温带气候过渡带人工林土壤呼吸的影响机制。[方法]以信阳市人工林为研究对象,以2018年1月信阳市的暴雪为契机,设置增加雪被、自然降雪、去除雪被的控制试验,利用LI-8100测定了不同厚度雪被处理下土壤呼吸的变化,并结合土壤温度、土壤湿度、土壤微生物量碳氮含量、土壤可利用性氮含量等变化,研究土壤呼吸与环境因子之间的关系。[结果]在试验前期,增加雪被显著提高了土壤温度,但增加雪被处理下,试验中后期土壤温度值及整个试验阶段的土壤温度平均值均显著低于对照处理。增加雪被厚度可使土壤呼吸速率提高21.57%,而去除雪被对土壤呼吸速率无显著影响。雪被变化对于微生物量碳氮、土壤可利用性氮含量均无显著影响。增雪处理引起的土壤呼吸速率增加主要由试验前期土壤温度的升高导致的。[结论]极端暴雪可能提高气候过渡带人工林的土壤呼吸速率,但这种提高受到降雪量的影响,30 cm左右的降雪并未显著影响土壤呼吸速率,如果积雪深度继续增加,土壤碳排放速率会有所增强。此外,积雪深度在不同的融雪阶段对土壤呼吸的影响幅度不一致,降雪对土壤呼吸的影响主要发生在积雪完全消融之前这一阶段。本结果可为建立气候变化下的生态系统碳循环模型提供部分数据支持。     

秦岭天然油松、锐齿栎林地土壤呼吸与CO2释放

应用密闭呼吸筒法研究了油松、锐齿栎林地土壤呼吸及其季节变化规律,结果表明(1)林地土壤呼吸速率与气温和土壤温度之间具有显著的相关关系,呼吸速率与土壤温度的相关性高于和气温的相关性;(2)通过建立土壤呼吸与根系生物量回归方程,计算出了根系呼吸量;(3)锐齿栎林地年CO2释放量为28.252t*hm-2a-1,其中矿质土壤呼吸占67.50%,根系呼吸占23.81%,凋落物层呼吸占8.69%;油松林地释放的CO2量为22.323t*hm-2a-1,其中矿质土壤呼吸占61.01%,根系呼吸占31.14%,凋落物层呼吸占7.84%.     

About Soil Erosion and Soil and Water Loss

ＡｂｏｕｔＳｏｉｌＥｒｏｓｉｏｎａｎｄＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＬｏｓｓＺｈａｎｇＨｏｎｇｊｉａｎｇＣＯｌｌｅｇｅｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｎ，ＢｅｉｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＢｅｉｊｉ１ｉｇ１０００８３，Ｐ．Ｒ...     

不同利用类型土壤生化作用强度与土壤退化程度分析

通过对研究区6种不同利用类型土壤生化作用强度的定量研究,探讨土壤生化作用强度与土壤退化程度的关系及土壤退化的内在原因,旨为退化土壤生态系统的恢复与重建提供科学依据。研究表明：不同利用类型对土壤生化作用的影响都达到了显著影响水平,不同利用类型土壤生化作用强度存在明显差异,土壤生化作用之间的相关性与生化作用强度一样可表征不同利用类型的土壤退化程度。     

北京西山油松栓皮栎混交林的土壤水分特征

探讨林地土壤物理性质、土壤含水量的动态变化与土壤水分有效性的关系。研究表明：林地土壤密度为1．20～1．45Mg·m^-3，总孔隙度为45％～58％，非毛管孔隙度为6％～10％，通气性略差。应用压力膜仪测定和拟合土壤水分特征曲线符合Gardner提出的经验方程θv=AS^-B。林地土层厚80cm，土壤总持水量为418．77mm，土壤的田间持水量为348．53mm，土壤在凋萎湿度时的持水量为34．01mm。土壤有效水范围为土壤的田间持水量与土壤的凋萎湿度持水量之差，为314．52mm。土壤贮水量变化在60～180mm，远远低于土壤的田间持水量。从4月下旬到6月上旬土壤的平均容积含水量为最小，土壤平均容积含水量接近10％，为土壤的旱季；土壤在7月至9月上旬为最高含水量时期，土壤平均容积含水量为15％～20％。其他时段的土壤平均容积含水量在10％～15％。     

不同桉树人工林土壤呼吸旱雨季变化特征

以雷州半岛气候背景条件下具有良好培育前景的5种桉树人工林(湿加松林为对照)为研究对象,测定并分析各个林分土壤呼吸速率在旱季和雨季的差异,以揭示其与土壤温、湿度的关系.结果表明:土壤呼吸速率在旱季表现为先减后增变化趋势,在雨季表现为先增后减或逐渐减小变化趋势,旱、雨季变化特征明显.6个林分旱、雨季土壤呼吸速率均值分别为1.63~3.32μmol·m-2·s-1和2.55~4.36μmol·m-2·s-1.旱季土壤温、湿度共同促进土壤呼吸作用,雨季土壤温度促进土壤呼吸,土壤湿度抑制土壤呼吸作用.     

银杏-茶间作模式对土壤养分和酶活性的影响

为了揭示银杏-茶间作模式对土壤养分和土壤酶活性的影响,对不同种植模式的土壤酶活性与土壤养分进行采样分析。结果表明,与纯茶园相比,银杏茶间作模式土壤养分和酶活性高于单作模式,土壤酶活性均随着土层垂直深度的增加逐渐降低。土壤酶活性与土壤养分的相关分析结果显示:土壤酶活性与土壤养分含量具有较高的相关性,因此土壤酶活性可以作为土壤养分评价的一个重要指标。     

红心杉根际土壤与非根际土壤养分差异研究

对江西省南昌市湾里区红心杉林根际土壤与非根际土壤养分差异进行研究。结果表明:不同年龄的红心杉林分,其根际土壤与非根际土壤的养分均存在差异,林分年龄与土壤类型的交互效应均极显著。pH和有效磷、有机质含量在林分年龄和土壤类型间都存在极显著差异;碱解氮、全氮、速效钾含量在林分年龄间存在极显著差异,在土壤类型间无显著差异;全磷含量在林分年龄间存在极显著差异,在土壤类型间存在显著差异。红心杉非根际土壤的养分在20、40年生的变化很小,而根际土壤的全氮、全磷、速效钾含量差异仍然明显。     

Germination characteristics and diversity of soil seed banks and above-ground vegetation in disturbed and undisturbed oak forests

The destruction of natural ecosystems is an important issue in many parts of the world. In the west of Iran, a vast area of the Zagros Mountain range is covered by typical vegetation including several rare plant species, of which many are currently considered endangered by anthropogenic activities. Despite the important role of soil seed banks to help conserve these degraded plant communities, the floristic studies in the Zagros forests have only focused on above- ground vegetation. In this study, the characteristics of soil seed banks and above-ground vegetation were examined at two forest sites： an undisturbed control （Un） and a disturbed （D） site. The objectives of this study were 1） to investigate the diversity of above-ground vegetation and soil seed banks in disturbed and undisturbed forests, 2） to examine the soil properties and the germination characteristics of the soil seed bank in disturbed and undisturbed oak forests and 3） to estimate the potential of soil seed banks in the restoration of disturbed sites. The results show that soil properties between Un and D sites were significantly different with higher values of pH, NH4-N, N~o,, CEC, OC, clay and canopy percentage in the Un site than in the D site. The Simpson diversity, Margalef richness and evenness indices differed significantly between sites, either for the soil seed banks or the above-ground vegetation. After a period of 26 weeks, the germination speed and the mean daily number of germinants were significantly different between Un and D sites. Without other conservation measures, soil seed banks alone cannot result in a full recovery after severe disturbances in the oak forests of Zagros.     

滇池湖滨带3种类型土壤理化性质研究

选取滇池湖滨带沼泽土、冲积土、水稻土为研究对象,测定其理化性质,分析引起土壤理化性质变化的原因,以及水田耕作和人为干扰对滇池湖滨带土壤的影响.研究结果表明:水田耕作使土壤肥力下降,土质变劣;水稻田施肥带来的面源污染,是引起富营养化和滇池湿地退化的潜在因素.修堤致使滇池水位变化,湖滨带冲积土淹于水下而形成人工湿地;冲积土壤有机质含量低,但速效磷、速效钾快速释放,有利于种植水生植物.     

Carbon and nitrogen stocks in soil,trees and field vegetation in conifer plantations 10 years after deep soil cultivation and patch scarification

Abstract

Biomass, total nitrogen (N) and total carbon (C) stocks were determined in trees, roots, field vegetation and soil in plots given two different site preparation treatments, deep soil cultivation (DSC) approximately 50?cm deep and patch scarification (PS), at three locations in Sweden 10?years after treatment. One location was planted with Pinus contorta, one with Picea abies and one with a mixture of P. abies and Pinus sylvestris. No differences were found in total ecosystem (trees, roots, field vegetation and soil) C and N stocks between the DSC and PS plots. In the DSC plots the tree biomass, tree N and C contents and total biomass were higher than in the PS plots, but the opposite was found for stocks in field vegetation. Biomass and C stocks in the total vegetation (trees, roots and field vegetation) were higher in the DSC plots. However, vegetation N stocks did not differ between the soil treatments, probably because the combined amount of leaf tissue in the trees and field vegetation did not differ between them. The proportions of biomass allocated to roots, stems and needles did not differ between the two treatments. However, the rooting was deeper in DSC plots, possibly because nutrient availability was higher, and subsoil density lower, following DSC than following PS.