西藏原始暗针叶林凋落物有机碳释放特征与土壤有机碳库关系研究

结合野外凋落物分解袋法和室内分析试验,对藏东南2种典型暗针叶林—急尖长苞冷杉(Abies georgei var.Smithii)和林芝云杉(Picea likiangensis var.linzhiensis)凋落物的分解和有机碳释放特征进行研究,分析了2种亚高山暗针叶林凋落物有机碳释放速率与土壤有机碳及其组分之间的关系。结果表明:藏东南2种原始暗针叶林凋落物分解均呈现出雨季分解快(4—9月)、旱季分解慢(10—翌年3月),前期分解快(3—9月)、后期分解慢(10—翌年2月)的特征,且冷杉(PLLF)分解速率大于云杉(AGSF),Olson指数衰减模型能够较好地模拟2种暗针叶林凋落物的分解,冷杉(PLLF)和云杉(AGSF)凋落物半分解时间为2.11,2.52年;分解95%时间为8.96,10.84年;2种暗针叶林凋落物中有机碳含量表现出先上升后下降,再平稳降低的趋势,而2种暗针叶林凋落物中有机碳释放速率表现出先短暂富集再释放的模式;2种暗针叶林土壤总有机碳(TOC)及其活性组分(MBC、POC、LOC)含量都具有明显的表聚性(p<0.01),且同一土壤层次内TOC、MBC、POC、LOC互相之间均呈极显著正相关关系(p<0.01);2种暗针叶林凋落物分解进程中有机碳的释放速率与表层土(0—10 cm)中TOC、MBC、POC、LOC含量、10—20 cm土层中的TOC、MBC含量以及20—40 cm土层中MBC含量之间呈现显著的正相关(p<0.05)。     

森林凋落物分解研究进展

 森林凋落物分解是森林生态系统养分生物循环的重要环节,而分解过程中所释放的CO2是全球碳素收支的重要组分,开展森林凋落物分解研究是充分认识森林生态系统结构和功能的基础。研究认为:凋落物分解的预测指标可分为3类,即环境指标(如实际蒸散量)、凋落物物理质量(如叶抗张强度)和化学质量指标(如C/N比、木质素/N比和C/P比等);凋落物分解过程中养分释放机制极其复杂,养分动态模式主要有淋溶—释放、淋溶—富集—释放和富集—释放3种,并因凋落物种类、分解阶段和元素本身性质的不同而异;凋落物混合分解并非单一树种分解的简单叠加,因树种组成和比例不同,基质的化学组成会发生变化,从而影响分解者的多样性、丰富度和生理活性,进而直接和间接地影响其分解速率;凋落物混合分解中可能存在无效应、促进效应和抑制效应;现有的研究结果显示,凋落物混合分解的适宜比例应与群落中不同树种的种群比例相一致;CO2浓度升高不仅影响凋落物的化学性质,而且与分解环境中土壤的生物活性密切相关,但CO2浓度升高并不改变凋落物质量与分解速率之间的关系;越来越多的研究显示,CO2浓度升高的环境下,植物群落的物种组成会产生变化,这种变化对养分循环速率的影响远大于单纯大气CO2浓度变化的影响。     

杉木与阔叶树叶凋落物混合分解对土壤性质的影响

通过盆钵模拟试验对杉木与楠木、杉木与木荷叶凋落物混合分解后土壤性质进行研究,结果表明:土壤微生物区系中,细菌占微生物总数的98.18%~99.80%,真菌、放线菌在微生物总量中的比例差异不显著(P>0.05),分别为0.12%~1.01%和0.12%~1.08%;7月份土壤微生物中放线菌数量显著高于3月份土壤微生物中放线菌数量(P<0.05),而细菌数量相对较少;杉木、楠木以及木荷叶凋落物三者单独分解时,阔叶树林地细菌数量较大,杉木林地的真菌、放线菌数量较多。当杉木与楠木叶凋落物混合分解时,土壤三大微生物数量以及微生物总量都明显增加;与木荷叶凋落物混合分解时,仅细菌和微生物总量有所增加。混合分解后,林内土壤养分大体呈低~高~低的变化模式;pH值均有不同程度的,其中增加最多的是杉楠X1+3X2的处理。     

云冷杉林土壤酶活性与土壤养分的研究

对不同生长状况云冷杉林土壤酶活性在不同土层进行比较,并对土壤酶与土壤养分及与林下植物的关系进行分析。结果表明：不同土层的土壤酶活性对云冷杉林死亡程度响应不同,0-15 cm土壤酶活性变化最为显著,随土层深度的增加,酶活性减小,且对云冷杉的死亡响应程度减弱;5种土壤酶活性对云冷杉死亡程度响应表现不一,脲酶和过氧化氢酶活性随死亡程度的加大对云冷杉死亡率响应较最大,而转化酶、磷酸酶及多酚氧化酶活性随云冷杉死亡程度的增加下降较小;土壤有机质的含量对云冷杉林死亡程度的响应较大,对照样地有机质含量与重度及极重度死亡样地间呈极显著相关关系（P〈0.01）,5种酶活性均与有机质、速效K含量极显著正相关（P〈0.01）;云冷杉林死亡率增加,其林下植物多样性指数亦呈增加趋势,随着云冷杉林死亡程度的增加林下灌木层多样性增加,而林下草本层的多样性先增加后减少;林下植物Shannon-Wiener指数和Pielou指数与土壤多酚氧化酶活性的相关性最强,其次是过氧化氢酶。     

福建沿海主要防护林树种的生物量、凋落物及其对林下土壤养分的影响

防护林在改善环境状况方面扮演着重要角色,对其生物量、凋落物量以及林下土壤养分的研究可以加深对树木生长规律和树木与环境的相互关系的了解。通过采用平均木法对海坛岛主要防护林树种即木麻黄、台湾相思、黑松、湿地松的生物量进行测定,并通过凋落物的收集和土壤养分的分析了解四树种的生长习性以及养分丰缺情况。结果表明:①生物量总量从大到小依次为湿地松(270.84t/hm2)>黑松(125.72t/hm2)>台湾相思(75.99t/hm2)>迹地更新不良木麻黄(56.02t/hm2)。②从凋落物的研究情况可知9月份是四树种共同的生长月,凋落物归还量很高,而对于木麻黄和台湾相思而言,另一个凋落物归还量的高峰期是5月份。③对于四种树种林下土壤养分的测定,可以看出台湾相思林下土壤养分相对丰富,而总体来说四种树种的林下土壤营养物质相对缺乏,影响到防护林的生物量进而影响其防风固沙、保持水土的性能。     

中国亚热带两种竹林凋落物输入量、凋落物分解和养分释放动态

Bamboos are one of the fast-growing and multiple use species in the world, and thus bamboo forests/plantations play an important role in C sequestration at regional and global levels. We studied aboveground litterfall, litter decomposition and nutrient dynamics for two years in two subtropical bamboo ecosystems in Southwest China so as to test the hypothesis that litter quality determine the rate and nutrient dynamics during decomposition of different litter fractions. Mean annual total aboveground litter production ranged from 494 to 434 g m-2 in two bamboo stands （P stand, dominated by Pleioblastus amarus and H stand, hybrid bamboo dominated by Bambusa pervariabilis x Dendrocalamopsis daii）. Bulk （-80%） of litter production was contributed by leaf litter in two stands followed by twigs and sheathes. Different litter fractions represented considerable variations in the rates of mass loss and nutrient release. Variation of the mass remaining after 2 years of decomposition was significantly explained by initial C/N ratio and initial P concentration. Initial concentrations of N, P, Ca, and Mg explained 57.9%, 95.0%, 99.8% and 98.1%, respectively, of the variations of these elements mass remaining after 2 years of decomposition. The patterns of nutrient dynamics and the final amount remaining were mainly determined by their initial litter substrate quality in tl~ese two subtropical bamboo plantations.     

连续年龄序列桉树人工林凋落物分解的研究

通过野外定位监测和取样分析,研究了连续年龄序列(3 a,4 a,5 a,6 a)桉树人工林的叶凋落物分解及养分释放动态。结果表明,经过390 d分解后,不同龄级桉树人工林凋落物的残留率分别为31.11%,28.37%,36.70%和46.99%,年平均分解系数分别为0.962 0,0.956 8,0.793 0和0.628 6,周转期分别为3.03,3.07,3.54,4.66 a,说明随着林木龄级的增加凋落物的分解速度逐渐下降。在凋落物分解过程中,N、P、K、Ca、Mg、Mn、Zn和Fe元素,均体现出比较明显的淋溶-富集-释放模式。各年龄段桉树林凋落物N元素的周转期分别为1.65,1.95,2.39,2.96 a,P为1.82,1.48,2.35,3.05 a,K为0.95,1.31,3.27,2.80a,Ca为3.39,2.74,3.49,3.29 a,Mg为1.27,2.03,3.66,2.33 a,Mn为1.98,1.01,2.67,3.38 a,Zn为2.74,1.83,2.92,4.03 a,Fe为2.96,1.07,2.84,3.19 a。从各元素的周转时间可以看出,N、P、K元素的周转速度较快,说明这些元素易淋溶,能更快地归还林地以供应林木生长的需要。     

黄河三角洲不同人工刺槐混交林凋落物分解特性

为研究黄河三角洲不同人工刺槐混交林凋落物分解特性,选取白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林、国槐刺槐混交林、榆树刺槐混交林4种混交林,采用凋落物袋法进行为期1年8月的凋落物分解特性研究。结果表明:4种混交林凋落物分解速率变化规律相似,前期分解较快,后期分解较慢。4种混交林凋落物分解系数介于0.55~0.74,其中臭椿刺槐混交林凋落物分解系数最高,榆树刺槐混交林最低;臭椿刺槐混交林凋落物分解周期最短为4.03a,榆树刺槐混交林最长为5.47a。4种混交林凋落物中N、P、K、木质素含量以及木质素/N差异显著(P0.05),凋落物分解速率与其N、P含量呈显著正相关关系,与K含量以及C/N呈显著负相关关系。混交林土壤pH、含水量与凋落物分解系数呈显著正相关关系;电导率、碱解氮、有效磷、速效钾含量与凋落物分解系数呈显著负相关关系,表明土壤pH、含水量升高有利于凋落物分解,而电导率、碱解氮、有效磷、速效钾含量升高则减缓凋落物分解。     

雷竹凋落叶不同分解环境中土壤动物群落特征

为研究火烧迹地雷竹(Phyllostachys violascens)凋落叶分解过程中土壤动物群落特征,以毗邻雷竹林为对照,采用凋落物袋法研究雷竹凋落叶分解速率及土壤动物群落结构的变化特征.结果显示,两个样地雷竹凋落叶分解过程总体上可以划分为3个阶段,即分解初期(质量损失率较高)、分解中期(凋落叶的质量损失率较上阶段减...     

木荷林凋落物的归还动态及分解特性

通过对杭州常绿阔叶林中凋落物的定位观测研究表明,该系统中年均凋落物量为5.85t/hm2,其中以叶最多,占总量的79.5%,枝果较少,分别占7.1%和13.4%。归还动态呈双峰型,即4月和9月为2次高峰。凋落物的半分解时间为1.59a,分解动态呈指数衰减规律。凋落物的年养分归还量达223.69kg/hm2。木荷林中凋落物的现存量为7.47t/hm2。平均分解率为45.18%。林分中凋落物量还处于增长阶段。     

封育措施下荒漠草原不同枯落物分解特征

以荒漠草原优势植物羊草(Leymus chinensis)、短花针茅(Stipa breviflora)及羊草+短花针茅(Leymus chinensis+Stipa breviflora)枯落物为研究对象,通过模拟试验,采用分解袋法,测定不同枯落物在分解过程中残留率的变化,分析枯落物元素释放规律及分解过程中对土壤性质的影响。结果表明:(1)在整个试验期内,不同枯落物残留率和质量损失率呈慢—快趋势,分解速率表现为羊草+短花针茅>短花针茅>羊草;试验区枯落物分解可以较好地拟合为Olson模型,不同枯落物分解50%和95%分别需要2.79~3.15,12.05~13.62年;(2)经过360天的分解,不同枯落物的全C、N、P均表现为释放的状态(NAI<100%),其中全C呈现波动释放的变化特征,释放比例为47.88%~54.54%;全N、全P呈释放—富集—释放的变化特征,其释放比例分别为36.34%~47.87%,57.08%~74.71%。(3)不同枯落物的分解均提高土壤有机C、N、P含量,均比初始值分别增加1.41~1.50,1.27~1.40,0.14~0.15 g/kg。研究结果为草地生态系统元素循环过程提供理论依据。     

不同植被类型下草本群落与土壤因子的关系

[目的]在黄土高原大规模植被恢复重建的背景下,揭示贴地草本群落与耕作层土壤理化性质的协同发育及相互关系对恢复植被的可持续性发展尤为重要。[方法]以陕北绥德辛店沟小流域不同植被恢复类型下草本群落为研究对象,通过野外布设样方采集土壤标本,测定群落盖度,物种信息等指标,辅以室内试验和统计分析的办法,分析了不同植被类型下草本群落特征、土壤因子及其响应关系。[结果](1)陕北小流域不同植被恢复类型下草本层的Margalef丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数四项指数总体差异显著,荒地、灌丛地>乔灌混交林>人工草地、乔木林(p<0.05)。(2)土壤因子与草本群落生物量、群落盖度、叶功能性状呈现出显著相关关系(p<0.05),且在不同植被类型下草地样方的响应中南坡优于北坡。(3) RDA排序分析发现,土壤有机碳、全氮、全磷含量、土壤容重和土壤最大持水量是影响草本群落生长发育的关键因子。[结论]灌丛地、乔灌混交林和荒地中草地生态稳定性及水土保持功能性优于其他植被恢复模式。     

不同人工林凋落叶混合分解速率及其C,N释放动态

对岷江上游连香树、糙皮桦、云南松和云杉4种主要人工林凋落叶进行了凋落叶混合分解试验,探讨了凋落叶混合分解过程中的残留率以及分解过程中C,N含量和C,N释放率的动态变化,为试验区最佳混交树种的选择提供理论指导.结果表明,不同凋落叶分解速率存在显著差异.糙皮桦与云杉,糙皮桦与云南松,连香树与云南松凋落叶混合后对分解过程具有明显的促进作用,连香树与云杉凋落叶的混合对分解的促进作用不明显.放置于阔叶林地的针阔混合凋落叶分解速率较之放置于针叶林地快,且针阔混交有益于凋落叶的分解.在分解过程中凋落叶C含量呈减小趋势,但其释放率反之;N含量在分解过程中,连香树、云杉、云南松凋落叶表现为增加(富集)减小(释放)趋势,糙皮桦表现为减小—增大—减小的变化趋势.针阔林地凋落叶混合后促进了针叶林地凋落叶C和N的释放.     

罗望子人工林土壤有机碳在不同团聚体中的特征

研究了干热河谷地区不同种植方式的罗望子人工林内0-10,10-20,20-40 cm土层土壤团聚体中的有机碳分布特征.结果表明,在所有样地中,1～0.5,0.5～0.25 mm这2个径级的土壤团聚体有机碳最高,10～5 mm团聚体有机碳最低.不同种植方式的人工林土壤团聚体有机碳差异较大,其中以罗望子+乡土草本,罗望子+百喜草2种种植方式的团聚体有机碳最高,罗望子+余甘子混交林内最低,但罗望子+乡土草本方式的团聚体有机碳高于罗望子+百喜草方式.光板地土壤团聚体有机碳在3个土层的差异较小.     

太岳山不同郁闭度油松人工林枯落物及土壤水文效应

通过定位试验结合室内测定的方法,研究了山西太岳山不同郁闭度油松人工林枯落物及土壤水文效应。结果表明:(1)不同郁闭度林分枯落物储量变化范围为7.43~10.86t/hm2,随郁闭度增加枯落物储量增加;最大持水率变化范围为276.54%~311.33%,最大持水深为8.02~14.34mm,表现为(按郁闭度排序):0.70.60.80.5,郁闭度为0.7林分的枯落物持水效果最好;枯落物未分解层和半分解层持水量与浸泡时间呈明显对数关系(R0.87),持水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系(R0.94)。(2)不同郁闭度林分土壤容重变化范围为1.36~1.49g/cm3,总孔隙度均值变化范围为44.71%~48.75%,有效持水量变化范围为395.33~831.00t/hm2,表现为(按郁闭度排序):0.60.70.50.8;稳渗速率变化范围为1.00~3.47mm/min。     

伊犁河谷不同森林模式下土壤的养分特征和粒径组成

[目的]对伊犁河谷不同森林模式下土壤粒径组成和养分空间特征进行研究,为科学栽培和可持续经营提供理论依据。[方法]通过野外采样与室内试验,分析伊犁河谷不同模式下土壤粒径分布特征及其与土壤理化性质的关系。[结果]7个模式林地土壤基本集中在细粉粒和粗粉粒两个粒级。主要由细粉粒—粗粉粒—黏粒、细粉粒—粗粉粒—极细砂粒和粗粉粒—细粉粒—极细砂粒为主的质地组成,其中细粉粒—粗粉粒—黏粒土壤养分较佳,相比之下含有砂粒的土壤养分较低。土壤有机质和土壤碱解氮与黏粒和细粉粒含量的关系非常密切,尤其是细粉粒;速效磷与砂粒、黏粒和细粉粒呈正相关;速效钾与黏粒和细粉粒含量的关系密切,随着其含量增加而增加,跟砂粒呈显著负相关,砂粒含量高,速效钾含量降低。[结论]伊犁河谷7个模式林分土壤养分状况各异,养分各项指标含量不同,可根据养分状况进行抚育管理。各模式土壤中粉粒含量占绝对优势。根据各养分含量与各粒径组成之间的相关性分析表明,土壤颗粒越细,与土壤养分的关系越密切。     

不同密度樟子松固沙林土壤水分特征

[目的]探讨樟子松固沙林合理栽植密度,为进一步深入分析樟子松固沙林水量动态平衡、衰退原因及林分稳定性评价提供参考。[方法]以科尔沁沙地南缘3种密度(400,600和800株/hm2)的33a樟子松固沙林为研究对象,连续监测了生长季降雨、0—200cm土壤含水量、200cm以下渗漏量,分析了3种密度下土壤水分特征及差异。[结果](1)3种密度下土壤水分时空变化趋势基本一致,0—30cm为降雨影响剧烈层,60cm以下受40mm降雨影响,降雨结束后均表现蒸渗型水分消退特征,之后转换为蒸散型;(2)0—200cm土壤体积含水量大小为:400株/hm2600株/hm2800株/hm2,且差异显著(p0.05);(3)200cm以下均有水分渗漏,其中800株/hm2最低,为0.4mm。[结论]丰水年3种密度林分基本能够维持水量平衡,但正常降水或极端降水年份会增加土壤蓄存水消耗,可能出现水分亏缺或衰退现象。建议生产中樟子松固沙林适宜密度应控制在400株/hm2左右。     

马尾松林地不同枯落物覆盖下土壤入渗特征

采用室内人工降雨模拟试验,在径流小区尺度上观测坡面产流过程,并用WatchDog1400土壤水分自动监测站观测土壤体积含水率变化过程,研究枯落物覆盖下坡面水分入渗特征。结果表明:(1)土壤入渗滞后时间随着枯落物覆盖量的增加而增大,在坡度上体现为10°5°;(2)土壤入渗率随雨强、枯落物覆盖量增加而增大,随坡度增大而减小;土壤储水量随覆盖量增加先增大后减小,在雨强方面体现为120 mm/h60 mm/h;(3)逐步回归结果表明,土壤入渗滞后时间、入渗率和储水量与枯落物覆盖量呈线性关系,滞后时间、入渗率与枯落物覆盖量呈一次函数正相关关系,储水量与覆盖量呈二次函数关系。研究结果可为低效林枯落物水源涵养功能研究提供依据。