森林枯落物分解研究进展

森林枯落物是森林生态系统的重要组成部分,其分解过程是维持土壤有机质形成、林地物质与养分循环以及森林生态系统生产力的重要生态过程.研究枯落物分解过程及影响因素对于认识森林生态系统碳氮循环动态过程具有重要意义.多年以来,枯落物分解研究取得了一些突破性进展,但是,近5年来却很少见到有关枯落物分解研究的系统性综述,这极大地阻碍...     

旅游干扰对九寨沟冷杉林下枯落物及其土壤水文功能的影响

在野外调查和室内分析的基础上,研究了旅游干扰对九寨沟冷杉林下枯落物及其土壤水文功能的影响。结果表明:旅游干扰显著降低了九寨沟冷杉林下枯落物厚度、单位面积最大持水量、最大持水率、自然持水率、有效拦蓄率和有效拦蓄量(p0.05),与未干扰区相比较,干扰区枯落物厚度、单位面积最大持水量、最大持水率、自然持水率、有效拦蓄率和有效拦蓄量分别降低了40.48%,29.68%,25.21%,49.96%,38.92%和34.29%;旅游干扰下土壤容重显著增加,总孔隙度、非毛管孔隙度和毛管孔隙度减小,土壤持水能力急剧下降;与未干扰区比较,干扰区土壤最大持水率、单位面积最大持水量、有效持水量和土壤含水量分别下降了9.11%,0.34%,12.91%和8.25%,雨季前期含水量、饱和含水量和有效调蓄水空间下降了41.59%,56.01%和44.50%,相同土层基本呈现未干扰区干扰区,二者的差距随土层深度的增加而逐渐减小或趋于消失,30cm土层以下,干扰区土壤—水文指标基本与对照达到一致,由此表明旅游干扰严重破坏了土壤水文调蓄功能,而破坏作用主要集中在0—30cm土层。相关性分析表明,土壤渗透性能与总孔隙度和非毛管孔隙度均为极显著正相关关系(p0.01)。     

河北省太行山区3种人工水土保持林枯落物及土壤水文效应

[目的]揭示人工水土保持林林下枯落物以及土壤持水特征,为太行山区水土保持林的建造和规划提供理论依据。[方法]运用烘干法,室内浸泡法,环刀法等得出不同林分林下枯落物蓄积量、持水量、吸水速率、最大持水能力和拦蓄量,比较了不同林分枯落物和土壤的持水能力。[结果]枯落物总储量范围为9.96~19.19t/hm2,表现为栓皮栎林总储量最大,荒坡总储量最小。枯落物最大持水量变化范围为23.76~66.72t/hm2,栓皮栎—侧柏混交林最大,荒坡最小。栓皮栎—侧柏混交林有效拦蓄量可达51.50t/hm2,在各林分中最大;荒坡有效拦蓄量为19.55t/hm2,在各林分中最小。枯落物持水量、吸水速率均与浸泡时间呈相关关系,前者为对数关系(R0.97),后者为幂函数关系(R0.98)。各林分土壤容重均值介于1.14~1.55g/cm3,总孔隙度介于38.62%~43.76%。各林分土壤有效持水量表现为:刺槐林栓皮栎—侧柏混交林栓皮栎林荒坡,其中刺槐林最大(为106.85t/hm2),荒坡最小(为89.37t/hm2)。[结论]水土保持林持水能力远大于荒坡。     

植被退化对尕海湿地枯落物分解的影响

[目的]分析植被退化对青藏高原东部尕海湿地枯落物分解的影响,为湿地生源要素生物地球化学循环过程研究提供基础依据。[方法]采用分解袋法,研究尕海泥炭沼泽和沼泽化草甸不同植被退化梯度湿地枯落物分解特征及其影响因素。[结果]各植被退化阶段湿地枯落物分解过程存在显著差异,植被退化总体抑制了枯落物分解,但不同湿地类型枯落物分解对植被退化响应有所不同;在生长季内(5—9月),沼泽泥炭植被未退化枯落物分解速率显著高于退化(p0.05);沼泽化草甸平均分解速率排序为:未退化(0.028 9g/d)中度退化(0.028 7g/d)轻度退化(0.028 0g/d);各植被退化阶段湿地的枯落物分解过程具有明显的年际变化特征,总体表现为2014年分解较快,2015,2016年相对较慢;温度和降雨对各退化阶段枯落物分解速率具有促进作用,但作用不显著。[结论]尕海湿地植被退化过程中枯落物分解动态受到枯落物自身性质、气候条件、土壤营养状况等自然环境条件的共同影响,相比而言,受枯落物性质的影响更大。     

茅台水源功能区不同植被类型的枯落物及土壤特征

运用野外调查与室内分析的方法,对茅台水源功能区几种不同植被类型下的枯落物和土壤特征进行了研究,结果表明:不同植被类型的枯落物特征存在一定差异,其中柏木林的枯落物储量、有效持水量及最大持水量均最大,而撑绿竹林枯落物储量最小、白茅草丛枯落物有效持水量及最大持水量最小;不同植被类型枯落物吸水速度均随着吸水时间增加呈幂函数关系降低。不同植被类型土壤特征中针阔混交林的土壤养分含量普遍较高,马尾松林和白栎灌丛下的土壤养分含量普遍较低;柏木林、针阔混交林土壤层的渗透能力较强,白茅草丛的渗透能力最小。     

北部湾经济区枯落物及其林下土壤持水能力研究

通过对北部湾经济区5个典型生态系统的枯落物和土壤持水性能进行的研究,结果表明:枯落物累积量为防城港 > 十万山 > 大明山 > 药用植物园 > 金花茶保护区;最大持水率为药用植物园 > 大明山 > 金花茶保护区 > 十万山 > 防城港;最大持水量为大明山 > 十万山 > 金花茶保护区 > 药用植物园 > 防城港;0—20 cm土壤的总孔隙度和毛管孔隙度是大明山 > 十万山 > 药用植物园 > 金花茶保护区 > 防城港,大明山的毛管持水量和最大持水量都最大,分别达到了882.6,954.9 g/kg,防城港最低,只有231.3,269.0 g/kg。     

浙江省典型森林类型枯落物及林下土壤水文特性

选择浙江省5种典型林型(杉木林、毛竹林、阔叶林、针阔混交林、马尾松林)枯落物及林下土壤作为研究对象,布设30m×30m标准样地,枯落物水文效应测定采用浸泡法,土壤层水文效应测定采用环刀法。结果表明:不同林分类型枯落物蓄积量大小介于10.14～25.07t/hm2,排列顺序分别为针阔混交林>阔叶林>马尾松林>杉木林>毛竹林;最大持水量大小介于21.82～33.64t/hm2,排列顺序为针阔混交林>阔叶林>杉木林>马尾松林>毛竹林;有效拦蓄量大小介于16.8～24.84t/hm2,其排序为针阔混交林>杉木林>阔叶林>马尾松林>毛竹林;5种森林类型枯落物的持水量均随浸水时间而增大并逐步趋于稳定,其关系符合对数函数;前0.5h内枯落物吸水速率最大,1h之后吸水速率急剧降低,而后随着时间的推移,枯落物的吸水速率趋于统一,其关系呈幂函数关系;5种森林类型林下土壤容重、非毛管孔隙度、孔隙度、持水能力等指标差异并不显著,土壤持水力均值介于201.86～296.63t/hm2。综合来看,阔叶林及含有阔叶树种的林分持水能力相对高于针叶林。     

杨树刺槐混交林枯落物分解速率的研究

试验研究杨树纯林、刺槐纯林以及杨树刺槐混交林枯落物分解速率结果表明 ,枯落物分解速率随土壤水分的增大而增加 ,土壤含水量达最大持水量时其分解速率达最大值。起始分解速率以 70 %田间持水量为最大 ,其达最大分解速率的时间为 4d ,其他土壤含水量起始分解存在滞后现象 ,达最大分解速率的时间为 7d左右。不同枯落物分解速率为刺槐纯林 >杨树刺槐混交林 >杨树纯林 ,其原因是由刺槐纯林枯落物C N值较高 ,而杨树纯林枯落物C N值较小缘故所致。刺槐与杨树混交可降低枯落物C N值 ,加快枯落物分解速率     

飞播马尾松林不同林下植被类型枯落物及土壤水文效应

为探明飞播马尾松林不同林下植被类型对枯落物及土壤水文效应的影响,按林下植被优势(分芒萁类、禾本类及灌木类3种类型)设置典型样地,对其枯落物持水性能及土壤蓄水能力进行比较分析.结果表明:3种类型的枯落物现存总蓄积量为0.65 ～3.57t/hm2;其中,灌木类总蓄积量＞芒萁类＞禾本类.3种类型枯落物自然含水率、最大持水率、最大拦蓄率及有效拦蓄率范围分别为15.50％～29.74％、167.70％～218.25％、139.00％ ～199.66％和113.85％ ～167.39％;枯落物自然含水量、最大持水量、最大拦蓄量及有效拦蓄量均表现为灌木类＞芒萁类＞禾本类,除半分解层自然含水量以外,其他持水量指标均表现为灌木类显著高于其他2种类型.0 ～ 20 cm土层的饱和蓄水量、非毛管持水总量以及毛管持水总量均以芒萁类最高,分别为865.95、138.96和726.99 t/hm2;其中,芒萁类在0～20 cm土层,非毛管持水总量显著高于其他2种类型,而0～ 10 cm土层饱和蓄水量显著高于禾本类.综合分析表明:灌木类枯落物的水文效应显著高于禾本类和芒萁类,而芒萁类土壤层水文效应明显优于灌木类和禾本类,这是由于土壤层饱和蓄水量及有效蓄水量分别占林地表层(枯落物层和0 ～ 20 cm土壤层)的99％和94％以上,总体上芒萁类林地表层水文效应明显优于灌木类和禾本类.     

外源氮输入对土壤有机碳矿化和凋落物分解的影响

目前,由人类活动造成的陆地生态系统氮输入量已经远远超过了其自身的生物固氮,外源氮输入的增多已经并将继续对土壤有机碳矿化和凋落物分解产生影响。本文分析了国内外有关氮输入增多对土壤有机碳矿化和凋落物分解的影响及其机理:由于研究点环境状况不同,凋落物性质的差异和分解阶段的不同等原因,氮输入对土壤有机碳矿化的结果主要表现为抑制或促进作用;对凋落物分解的影响表现为促进、无影响和抑制三种效果,有关其作用机理还有待进一步深入研究。着重指出对于作为大气CO2"汇"的沼泽湿地,氮输入的增多能够对其碳"汇"功能产生影响,因此进行氮输入对湿地土壤有机碳矿化和凋落物分解方面的研究,对于探讨湿地碳循环对外源氮输入的响应及其机理非常重要。     

土壤质地对秸秆分解的影响及其微生物机制

本研究以河南省封丘县的砂质、壤质、黏质潮土为对象,基于网袋秸秆埋设法,比较分析了经半年埋设后小麦和玉米秸秆分解速率变化,及基于磷脂脂肪酸(PLFA)的微生物组成差异。结果表明:秸秆分解率在不同质地潮土间无显著性差异;残留秸秆中碳含量与原始秸秆相当,表明秸秆分解过程中碳按比例减少;但氮和磷含量显著增加,尤其在质地黏重的土壤处理中更为明显。经半年埋设,小麦和玉米秸秆中钾的释放比例分别高达99%和97%。PLFA结果显示,两种秸秆中的细菌、真菌、放线菌在砂、壤、黏土处理间无显著差异,表明影响秸秆分解的微生物生物量在不同土壤质地处理间相当,这可能是导致秸秆在不同质地潮土中分解率无显著差异的原因之一;但PCA分析表明,参与小麦和玉米秸秆分解的微生物种类有所不同,其差别主要与革兰氏阳性菌14:0、i14:0、3OH-16:0、i17:0,革兰氏阴性菌cy17:0以及放线菌10Me18:0有关。     

凋落叶和磷添加对马尾松林土壤碳激发效应的影响*

探究土壤有机碳(SOC)矿化的激发效应(Priming effect, PE)对了解森林土壤碳吸存具有重要意义。凋落叶输入是调节激发效应的重要因素,其对激发效应的影响可能受到关键养分(如磷)的制约。在亚热带低磷土壤中,凋落叶和磷添加如何影响森林土壤碳矿化和激发效应目前仍不清楚。以马尾松林土壤为研究对象,探究三种凋落叶(马尾松(Pinus massoniana)、火力楠(Michelia macclurei)和枫香(Liquidambar formosana))和磷(KH2PO4)添加对土壤激发效应,土壤养分及微生物特性的影响。结果表明,三种凋落叶添加均显著增加了SOC矿化,产生了正激发效应,且马尾松凋落叶诱导的激发效应强度最大,火力楠凋落叶次之,枫香凋落叶诱导的激发最弱。此外,凋落叶添加整体上降低了速效氮 (AN)的含量,却增加了微生物生物量氮(MBN)和微生物生物量磷(MBP)的含量,提高了β-葡萄糖苷酶(βG)和酸性磷酸酶(ACP)的活性。单独添加磷显著增加了SOC矿化,且提高了土壤有效磷(AP)、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)、MBN和MBP的含量。而与单独添加凋落叶相比,火力楠和枫香凋落叶与磷共同添加显著降低了土壤激发效应的强度和ACP的活性。回归分析结果表明,累积激发效应与AP、MBN和MBP含量显著负相关,与ACP活性呈显著正相关。综上,凋落叶添加刺激了微生物生长,产生了正激发效应,且激发强度与凋落叶质量有关;而磷添加可能会降低低质量凋落叶产生的土壤激发效应。     

生物质炭负载解钾菌对土壤酶活性与微生物群落结构的影响

为探究生物质炭负载解钾菌对土壤微生物特性的影响,基于5个处理即空白（CK）、施用化学钾肥（KCl）、接种解钾菌（KSB）、施用生物质炭（BC）、施用生物质炭负载解钾菌（BC-KSB）的黑麦草盆栽耗竭试验,分析不同处理下土壤酶和微生物群落结构的响应特征。结果表明,BC-KSB相比其余施肥处理更有利于提高土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活性,同时也提高了土壤细菌的物种多样性与菌群丰富度,并提高了土壤有益菌群（绿弯菌门、放线菌门、芽孢杆菌属和慢生根瘤菌属）的丰度,抑制了土壤致病菌群（变形菌门和罗河杆菌属）的繁殖。各施肥处理相比CK均显著提升了黑麦草干物质量,且以BC-KSB处理对黑麦草干物质量的提升最为显著。与CK和KCl相比,BC-KSB能显著提高土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、有机质、全氮和速效钾的含量（P <0.05）。冗余分析表明,土壤有机质、速效钾、酸性磷酸酶、脲酶和微生物生物量氮是影响细菌群落结构的主要因子,黑麦草的生长主要受伯克氏菌属和罗河杆菌属的影响较大。可见,BC-KSB对黑麦草产量、土壤养分、土壤酶活性和细菌群落结构均产生了积极的影响,对于改良土壤生态...     

翻压不同绿肥品种对植烟土壤肥力及酶活性的影响

为了明确不同绿肥品种与土壤肥力及酶活性的关系,通过田间试验及简单相关分析、典型相关分析和主成分分析,研究种植翻压不同品种绿肥对植烟土壤酶活性及土壤肥力的影响。结果表明,不同品种绿肥种植翻压均可显著改善土壤的物理性状,提高土壤养分含量和土壤酶活性,在效应上具有相似的特点,主要影响土壤脲酶、过氧化氢酶与酸性磷酸酶活性及碱解氮和有效磷的含量,主要差异是土壤体积质量、孔隙度、pH、有机质、全氮、速效钾、过氧化氢酶的变化;脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶4种土壤酶不仅两两之间均呈极显著正相关,而且与土壤肥力指标均呈极显著相关;土壤肥力与土壤酶活性存在极显著的典型相关关系;此结果对当前的烤烟生产和土壤改良具有较大的意义。     

马尿酸在土壤中的分解及对土壤酶活性的影响

选用沈阳市东陵区天柱山耕作棕壤,采用室内培养试验,研究了外源马尿酸在土壤中的分解特点及其对土壤酶活性的影响。结果表明:不同浓度外源马尿酸在土壤中的分解均呈现出分解速率较快的特点,于第7d降解率可达98%以上,其分解速率可用动力学模型进行描述。马尿酸对土壤酶的影响主要表现在培养的7～42d;其中,对中性磷酸酶、脲酶、转化酶活性的影响均表现为中、高浓度显著抑制,低浓度显著促进,且浓度间差异显著;对土壤过氧化氢酶活性的影响,各浓度均表现为显著的抑制作用,随浓度增加抑制增强,不同浓度间差异均达显著水平。与马尿酸在土壤中的分解特点相比,马尿酸对各酶的影响显示出了滞后性,进而对养分转化的影响会有较长期性。     

Effects of sulfuric,nitric, and mixed acid rain on litter decomposition,soil microbial biomass,and enzyme activities in subtropical forests of China

Acid rain pollution is changing gradually from sulfuric acid rain (SAR) to mixed acid rain (MAR) and then to nitric acid rain (NAR) with the rapidly growing number of motor vehicles. The influences of changed acid rain types on ecosystem functions, particularly on litter decomposition, remain unclear. Two dominant litter types from a coniferous forest and a broad-leaved forest were incubated in microcosms with original forest soils and treated by five types of acid rain with different SO₄²⁻ to NO₃⁻ ratios (1:0, 5:1, 1:1, 1:5, and 0:1). During a six-month incubation period, litter mass losses, soil microbial biomass, and enzyme activities were investigated. Results showed that various acid treatments inhibited litter decomposition, soil microbial biomass, and most enzyme activities, and the inhibitory effects of NAR were more significant than those of SAR and MAR. The resistance to external acid of microbial communities in broad-leaved forest was higher than that in coniferous forest. NAR and MAR treatments slowed down soil carbon (C), nitrogen (N), and phosphorus (P) mineralization by attenuating the correlations between litter mass losses and the enzymes involved in C, N, and P cycling. Results reveal that the ratio of SO₄²⁻ to NO₃⁻ in acid rain is an important factor which profoundly influences litter decomposition process. In the future, a decreasing ratio of SO₄²⁻ to NO₃⁻ in acid rain will be observed in subtropical forests. Thus, soil C would accumulate as a consequence of future acid precipitation, and this may seriously affect the balance of ecosystem C, N flux.     

石墨烯施用后对土壤酶活性及土壤微生物群落的影响

将不同浓度的纯石墨烯和氧化石墨烯(0、100、1 000 mg/kg)分别加入潮土和红壤两种土壤中,培养56天后测定潮土和红壤中的脲酶、过氧化氢酶活性,微生物功能及遗传多样性变化。结果表明,培养0、7、14、56天后,100和1 000 mg/kg浓度的石墨烯和氧化石墨烯对红壤和潮土的脲酶和过氧化氢酶活性没有显著的影响。两种浓度的石墨烯和氧化石墨烯对红壤和潮土微生物的AWCD指数没有显著的影响,且两种土壤之间未表现出差异。对添加0、200和1 000 mg/kg氧化石墨烯的潮土进行DGGE测试分析,处理组与对照组相比增加了3个条带,测序分析认为这3个条带与鞘氨醇单细胞菌属和未被培养的细菌类似,可见氧化石墨烯对土壤中微生物有一定的影响,能引起耐受菌数量的增加。     

模拟增温增水对克氏针茅草原主要物种及群落凋落物分解的影响

应用开顶式生长室（OTC, Open Top Chamber）模拟增温,以自然状态为对照,设增温(W)、增水（P）和增温+增水（WP）3个处理,对克氏针茅草原主要物种克氏针茅(Stipa krylovii)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、冷蒿（Artemisia frigida）以及群落凋落物的分解速率进行试验研究。结果表明：(1)经过1a的分解,W处理下各物种凋落物质量残余率高于CK,即增温减缓了凋落物的分解;WP处理对凋落物质量残余率的影响与W处理一致,但其增温的影响程度更大;P处理下凋落物残余率与CK无显著差异。(2) 增温对不同种类凋落物分解进程无显著影响;而增水明显加快了糙隐子草的分解进程;增温+增水对冷蒿的分解进程影响较大,但最终各物种凋落物残余率差异不显著。(3)对残余率变化动态的方差分析表明,增温增水对凋落物分解的影响主要与凋落物种类以及分解时间的长短有关。(4)采用Olso负指数模型模拟凋落物质量损失变化过程,增温条件下,除冷蒿外,其它各种凋落物的k值（表征分解速率）均低于CK;增水条件下,克氏针茅和糙隐子草的k值低于CK,而冷蒿和群落凋落物的k值高于CK;增温+增水条件下,不同种类凋落物k值的变化与W处理一致,但整体上WP处理下凋落物的k值高于W处理。根据研究结果可以推断出,未来气候变化下内蒙古克氏针茅草原凋落物的分解将趋于减缓。     

不同气候和土壤条件下秸秆腐解过程中养分的释放特征及其影响因素

农田土壤中秸秆腐解伴随氮磷钾养分的释放是重要的生物地球化学过程,也是秸秆还田替代化肥养分的基础。了解不同农区秸秆分解过程中的养分释放动态,揭示秸秆、气候和土壤条件的交互作用机制,是制定秸秆还田合理措施的理论基础。基于寒温带-暖温带-中亚热带的黑土、潮土、红壤互置试验平台,研究了小麦、玉米秸秆在3年腐解过程中养分释放过程和影响因素。结果表明,秸秆中养分释放速率的大小顺序为KPN;秸秆中氮素和磷素在寒温带以及在红壤和潮土中表现为先富集再释放特征,在暖温带、中亚热带以及黑土中表现为直接释放特征;秸秆中钾素均表现为直接快速释放特征,在腐解0.5 a平均释放率达89.5%。气候和土壤条件主导了氮磷的释放,其相对平均贡献率分别为19.5%和15.2%。在腐解后期(2~3 a)气候、土壤和秸秆因素对养分释放的贡献率30%,说明土壤生物因素可能起了主导作用。