退化马尾松林恢复过程中芒萁覆盖对土壤微生物生物量碳氮及其周转的影响

为探究侵蚀退化红壤马尾松林恢复过程中林下芒萁对土壤微生物生物量碳氮月动态及其周转的影响,以不同恢复年限的马尾松林为研究对象,对比分析马尾松林恢复过程中林下保留芒萁、去除芒萁处理和林下裸地土壤中12个月的土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量及其周转速率、周转时间和流通量,并分析其与土壤理化性状的关系。结果表明:(1)保留芒萁覆盖处理的MBC和MBN平均含量分布比林下裸地提高26.99%~277.31%和13.54%~173.39%,而去除芒萁处理分布比保留芒萁处理降低12.29%~27.01%和5.02%~28.45%,差异均随恢复年限呈先降低后增加的趋势。(2)所有处理的土壤微生物量碳氮季节动态均表现为春夏季较高,秋冬季较低的趋势,进入生长季前的土壤微生物量碳氮含量更能反映该地区的平均水平。(3)在退化马尾松林恢复过程中,芒萁覆盖降低土壤微生物生物量碳氮周转速率,增加周转时间,提高土壤微生物生物量碳氮含量和流通量,促进土壤有机质的积累和养分释放。相关分析和逐步回归分析表明,MBC、MBN流通量分别与DOC、DON呈显著正相关,周转速率分别与铵态氮(NH₄⁺-N)和TN呈显著负相关,表明土壤碳和氮及其有效性是影响土壤微生物量周转的关键因素。     

亚热带红壤区不同植被恢复类型土壤有机碳δ13C特征

为探究亚热带红壤区不同植被恢复类型对土壤有机碳周转的影响,本研究以自然恢复草地、马尾松林和木荷林为研究对象,测定植被和土壤有机碳的δ¹³C,探讨不同林分类型对土壤有机碳来源的影响。结果表明,自然恢复草地植被以C₄植物为主,退化草地转变为马尾松林和木荷林后,植被类型以C₃植物为主。2种林分从凋落物δ¹³C到表层土壤有机碳δ¹³C增加幅度超出了正常的增加范围,显示两个林地有机碳来源为原有草地和当前恢复林分的混合物,表层土壤来源于恢复林分的有机碳低于来源于原有草地的有机碳;2个林分土壤有机碳δ¹³C均随着深度增加而不断增大。木荷林土壤有机碳的分解速率低于马尾松林,木荷林中土壤有机碳存留时间高于马尾松林。综上所述,尽管马尾松林土壤有机碳来源于新碳的比例高于木荷林,但木荷林中土壤有机碳分解更慢,因此对马尾松林和木荷林土壤的固碳过程需要更加深入的研究。本研究为退化红壤区植被恢复树种的选择提供了理论依据,丰富了南方退化红壤区植被恢复林土壤有机碳研究。     

城市公路绿化带土壤有机碳的分异

根据地表植被和形成年限不同将城市公路绿化带土壤划分为不同的类型,应用同位素示踪理论和质量平衡原理探讨土壤有机碳(SOC)和溶解性有机碳(DOC)的来源和迁移规律。结果表明,城市公路绿化带SOC和DOC变幅较宽、离散程度较大;SOC和DOC含量无显著相关性;不同类型土壤SOC或DOC含量间均无显著差异(P>0.05)。贵阳市公路绿化带SOC中的C4-C为原始土壤所具有。表层土壤源于SOC的DOC含量较少。大气颗粒物和雨水中的DOC是土壤表层DOC的主要来源。在各公路绿化带整个土壤剖面层次1δ3CSOC值相近。新城公路绿化带土壤剖面来源于土壤腐殖类物质的DOC占土壤总DOC的比例随着土壤深度的加深有降低趋势。老城的公路绿化带土壤剖面中,随着时间的增加,源于土壤腐殖类物质的DOC逐渐增加,并随着土壤剖面的加深,这种现象更为突出。     

植被恢复对侵蚀退化红壤碳吸存的影响

侵蚀退化土壤具有较大的碳吸存潜力,恢复我国大面积退化土壤对增加碳汇具有重要意义。在长汀县河田镇研究了侵蚀退化裸地恢复为马尾松、板栗园和百喜草地后土壤有机碳库的变化,试图揭示植被恢复对土壤有机碳垂直分布的影响,以及侵蚀退化红壤在植被恢复过程中碳吸存潜力和速率。裸地的土壤有机碳含量和储量极低,垂直分布变化不明显;而植被恢复显著增加了土壤的有机碳含量和储量,0~5 cm土层受植被恢复影响最大,40 cm以下土层深度受植被恢复的影响很小,0~20 cm土层是储存有机碳的主要层次。以次生林为参照,裸地土壤的碳吸存潜力为56 t/hm2,而植被恢复后土壤仍约有30~44 t/hm2的吸存潜力。马尾松林、板栗园和百喜草地0~100 cm土层土壤碳吸存量分别为25.234 t/hm2,11.418 t/hm2和15.394 t/hm2,年平均碳吸存速率分别为1.06t/(hm2.a),1.90 t/(hm2.a)和3.08 t/(hm2.a),短期碳吸存速率高于长期碳吸存速率。     

南方红壤区侵蚀退化马尾松林地生态恢复研究

我国南方红壤区严重侵蚀退化马尾松林地土壤极度贫瘠,加之退化面积广等因素,导致其恢复的难度加大,如何恢复侵蚀退化马尾松林地成为当前面临的一个艰巨而又迫切的任务,因此加快相关方面的研究和治理,探讨其退化机理,解决生态恢复关键技术,对于推动红壤区的生态建设具有重要意义。该文从土壤退化、人为因素、马尾松的生物学特性等方面阐述了马尾松林地的退化机理,总结了退化马尾松林地生态恢复的途径和模式及其产生的生态环境效应,并提出了马尾松侵蚀退化林地进一步研究的展望,以期为退化马尾松林地生态修复的后续研究作一参考。     

红壤侵蚀裸地不同植被恢复后林地土壤微生物特性的研究

本研究以中国科学院红壤生态实验站侵蚀地植被恢复试验区为依托,调查侵蚀裸地不同植被恢复类型林地表层土壤微生物特性.结果表明:侵蚀裸地种植植被后,表层土壤酸化程度减小,土壤养分含量和孔隙度显著提高,微生物生物量增加、活性增强;不同植被恢复类型相比,各指标的大小顺序均为樟树>胡枝子>马尾松;侵蚀裸地植被恢复前后表层土壤均以细菌为主,其中马尾松林地表层土壤真菌比例最高:植被恢复林地土壤有机C处于累积阶段,土壤微生物对C的利用率显著提高,但不同植被恢复类型之间无显著差异.     

不同恢复年限侵蚀红壤生态化学计量特征

为了解侵蚀红壤碳、氮、磷分配格局及化学计量特征,本文在长汀县侵蚀红壤区选取不同恢复年限(2、13、30、33年)、立地条件相近、样地情况基本一致的马尾松林作为研究对象,以未治理侵蚀地(CKl)和次生林(CK2)为对照,对其土壤总有机碳、全氮和全磷质量分数及其化学计量比的特征进行测定和分析.结果表明:1)随恢复年限的增加,土壤总有机碳和全氮质量分数呈线性增加,土壤全磷质量分数无显著变化,恢复2 ～33 a的马尾松林土壤总有机碳、全氮和全磷质量分数仍显著低于CK2土壤,表明土壤肥力的恢复是一个漫长的过程.2)土壤C∶N、C∶P、N∶P随恢复年限的增加呈上升趋势,恢复2～33 a的马尾松林土壤C∶N逐渐趋向CK2.3)土壤C∶N和C∶P与土壤总有机碳质量分数呈正显著相关,土壤N∶P与全氮质量分数呈显著正相关,土壤N∶P与全磷质量分数相关性不显著,表明侵蚀退化红壤恢复过程中,土壤化学计量比主要受土壤碳和氮质量分数的控制,暗示着侵蚀红壤现阶段的植被恢复对N素的响应比对P素的响应更敏感.     

城市公路绿化带土壤有机碳的分异

根据地表植被和形成年限不同将城市公路绿化带土壤划分为不同的类型,应用同位素示踪理论和质量平衡原理探讨土壤有机碳（SOC）和溶解性有机碳（DOC）的来源和迁移规律。结果表明,城市公路绿化带SOC和DOC变幅较宽、离散程度较大;SOC和DOC含量无显著相关性;不同类型土壤SOC或DOC含量间均无显著差异（P〉0．05）。贵阳市公路绿化带SOC中的C4-C为原始土壤所具有。表层土壤源于SOC的DOC含量较少。大气颗粒物和雨水中的DOC是土壤表层DOC的主要来源。在各公路绿化带整个土壤剖面层次δ^13Csoc值相近。新城公路绿化带土壤剖面来源于土壤腐殖类物质的DOC占土壤总DOC的比例随着土壤深度的加深有降低趋势。老城的公路绿化带土壤剖面中,随着时间的增加,源于土壤腐殖类物质的DOC逐渐增加,并随着土壤剖面的加深,这种现象更为突出。     

红壤侵蚀区植被恢复过程中土壤有机碳组分变化

为了解土壤有机碳组分在植被恢复过程中的变化规律,选取了红壤区本底条件基本一致的不同恢复年限马尾松林为研究对象,以未治理的侵蚀裸地(CK1)和恢复后的次生林(CK2)为对照,采用物理化学分组法,将土壤有机碳分为由溶解性有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POM)组成的活性碳库、物理保护态的团聚体与粉粒和黏粒组合成的缓效性碳库以及化学结构稳定的惰性碳库。结果表明:在植被恢复过程中(0~30年)活性碳库储量及其分配比例在植被恢复7~10年显著提高(P0.05),并在植被恢复27~30年保持较稳定水平,缓效性碳库储量及其分配比例在27~30年呈显著变化(P0.05),而活性碳库分配比例有所降低,且POM、DOC与缓效性碳库均达显著相关(P0.01),说明活性碳库在恢复7~10年后逐渐向缓效性碳库转化;惰性碳库储量随恢复年限不断增加,但其分配比例保持较稳定水平。相关性分析显示,恢复年限、不同组分与不同碳库均达显著相关(P0.01),且缓效性碳库随植被恢复最敏感,说明在马尾松恢复过程中土壤有机碳以活性碳库积累逐渐转化为缓效性碳库积累为主,进而影响惰性碳库的积累,有利于土壤有机碳的长期保持。     

南方红壤严重侵蚀地不同恢复年限马尾松人工林生态系统碳储量特征

[目的]研究南方红壤侵蚀地不同恢复年限植被生态系统碳库储量,为该地区马尾松人工林制定合理的森林经营方式提供理论支持。[方法]以福建省长汀县河田镇裸地、不同恢复年限(10,20,30a生)马尾松人工林和天然次生林为研究对象,测定不同恢复阶段林地植被和土壤碳库储量。[结果]马尾松人工林植被恢复能够显著提高植被和土壤碳库储量。10a,20a,30a生马尾松人工林与裸地相比生态系统碳库储量分别增加2.80,3.54,8.56倍,但依然低于天然次生林;马尾松人工林植被恢复能够显著提高表层(0—10cm)土壤碳库储量,而对深层土壤碳库储量影响不显著;不同恢复阶段植被和土壤碳库增加速率不同,呈现非线性增加。[结论]南方红壤严重侵蚀地植被恢复能够增加生态系统碳库储量,但该地区土壤碳库的恢复是长期的缓慢过程。今后应加强南方红壤地区森林植被的保护,避免植被过度干扰和破坏而引起严重土壤侵蚀。     

红壤侵蚀区马尾松林下植被特征与土壤侵蚀的关系

针对南方花岗岩发育的红壤侵蚀区,在赣县大田乡选择5个低丘马尾松林,利用植物样方调查方法对样地的地形、土壤、植被、侵蚀沟进行调查和测量,基于获取的数据,利用统计学方法分析植被特征与土壤侵蚀的关系.结果表明：1）马尾松人工林郁闭度低,林木生长状况差,林地阳坡半阳坡植被总盖度仅为36.9％;2）林下灌草生物量低,物种丰富度、多样性、均匀度差,物种较为单一;3）林下植被以草本为主,草本以芒萁为主,其生物量占草本总生物量的75％以上;4）马尾松林下细沟、浅沟发育,土壤侵蚀严重,仅细沟、浅沟流失的土壤厚度达71.2 mm;5）不同坡位的侵蚀沟发育相关性显著,侵蚀沟与坡面的微环境差异明显,尤其是土壤密度和土壤水分差异显著;6）马尾松林下土壤侵蚀量对植被恢复具有抑制作用,但沟壑密度的发育能够提高灌草物种丰富度、多样性,以及促进灌草均匀性分布.     

南方红壤侵蚀区马尾松林下植被恢复限制因子与改造技术

林下植被匮乏是南方红壤丘陵区退化马尾松林生态系统普遍存在的一个突出问题.恢复退化马尾松群落的林下植被对于扭转该地区低效马尾松林的逆向演替,改善当地生态环境具有重要意义.分析了马尾松林下植被匮乏的主要成因,并从土壤养分、土壤物理性状、夏季高温和季节性干旱、土壤酸化和人为干扰等方面综合探讨了林下植被恢复的主要限制性因素.从如何控制林地水土流失,改良退化林地土壤及减少人为干扰3个方面提出了退化马尾松林下植被恢复的对策.总结了到目前为止林下植被恢复较为成功的几种模式,以期为今后南方红壤侵蚀区退化马尾松林的改造和修复提供参考.     

Restoration of surface soil fertility of an eroded red soil in southern China

To ameliorate degraded red soils and restore their productivity, it is necessary to quantitatively assess the effects of different land uses on soil fertility. In this study, surface soil samples (0–20 cm) under different land uses were collected from an 18-year ameliorative experiment site of a eroded red soil in Lanxi county, Zhejiang province of southern China. The status of surface soil fertility was quantified with a ryegrass growth test in the greenhouse and by numerical analysis of twelve important fertility indexes. The soil fertility indexes were grouped into three major factors using a factor analysis, i.e., organic matter-nitrogen-structure, acidity and phosphate. By means of principal component analysis and cluster analysis of these fertility factors, the fertility of the eroded red soil as a function of land use patterns had the following decreased order: vegetable land>paddy field, cropping arable land and ryegrass land>tea garden>citrus garden>forestland>wasteland. The result suggested that organic matter, total N, available N, and water-stable aggregates were the main characteristics for fertility restoration of the eroded red soil. Soil fertility was most rapidly restored where the soil had been used as vegetable land, and least restored when left as wasteland. The results indicated that land use strongly affected the fertility restoration of eroded red soils because of its effect on the input of nutrients and energy, thus determining the speed and direction of soil fertility evolution.     

长期不同施肥土壤对可溶性有机碳的吸附特征

  【目的】  分析长期不同施肥农田土壤对可溶性有机碳(DOC)浓度与结构的吸附差异特征,以及吸附能力与土壤性质、DOC结构的相关关系,为农田土壤固碳潜力及合理施肥提供理论依据。  【方法】  供试土壤选自长期定位试验中棕壤和红壤两种土壤的不施肥(CK)、单施有机肥(M)、单施化学氮磷钾肥(NPK)和有机肥配施化学氮磷钾肥(NPKM) 4个施肥处理。供试DOC标准溶液由新鲜猪粪提取,提取液DOC浓度为2400 mg/L。以该提取液配置系列DOC浓度溶液,运用Langmuir等温吸附方程拟合土壤对新鲜猪粪来源DOC的吸附浓度变化,采用三维荧光光谱技术分析吸附前后DOC结构及各区域成分相对体积荧光强度变化,分析影响DOC吸附的主要因素。  【结果】  红壤与棕壤对DOC的最大吸附量分别为12.81和10.82 g/kg,两种土壤均表现为NPKM处理的吸附能力高于NPK、CK。新鲜猪粪提取的DOC主要为类酪氨酸蛋白(区域Ⅰ)、类色氨酸蛋白(区域Ⅱ)和溶解性微生物代谢产物(区域Ⅳ)。土壤对这类DOC吸附较多的成分是类酪氨酸和类色氨酸。通过平行因子分析法得出,土壤对新鲜猪粪中的DOC吸附存在2个荧光组分,分子量较高的类蛋白物质(类酪氨酸和类色氨酸)与可溶性微生物代谢产物(C1组分),分子量较小聚合程度较低的类酪氨酸蛋白物质与可溶性微生物代谢产物(C2组分)。不同施肥处理对C1和C2组分的吸附能力差异显著,对C1组分的吸附能力为M≈NPKM>NPK>CK,对C2组分的吸附能力为NPK>M≈NPKM>CK。土壤对DOC的最大吸附量Q_max与土壤中游离态铁(Fe_d)、络合态铁(Fe_p)、土壤有机质(SOM)呈极显著正相关性,与DOC腐殖化指数HIX和C1组分含量呈极显著正相关性 (P<0.01),与荧光指数FI呈极显著负相关性 (P<0.01)。  【结论】  从新鲜猪粪提取的DOC结构简单,类酪氨酸蛋白、类色氨酸蛋白和溶解性微生物代谢产物含量较多,腐殖化程度较低。土壤对DOC的吸附过程会受到DOC结构特征和土壤理化性质的影响。土壤有机质(SOM)、Fe_d和Fe_p含量越高,吸附DOC的能力越强。长期施有机肥土壤对DOC中的类腐殖酸等高聚合度的芳香性大分子物质的吸附比例相对较高,而长期单施化肥土壤对分子量较小、聚合程度较低的类酪氨酸蛋白物质吸附量较高。     

侵蚀红壤恢复区植被垂直结构对土壤恢复特征的影响

通过获取典型的侵蚀红壤恢复区植被垂直结构参数及林下土壤属性值,构建归一化土壤恢复指数,研究了植被垂直结构对林下侵蚀土壤恢复特征的影响。结果显示:研究区植被垂直结构与土壤属性特征较侵蚀期均有所恢复,植被垂直结构对侵蚀土壤的恢复影响显著,土壤重组有机碳、全氮和黏粒含量的恢复水平均呈现出纯林林草林灌草的趋势,体积质量顺序相应为林灌草林草纯林。植被投影叶面积指数与归一化土壤恢复指数呈显著正相关(r=0.332*,P0.05)。在投影叶面积指数大于0.2的情形下,土壤恢复特征随植被垂直层次的增多呈正向演变,不同植被结构投影叶面积指数的增大有利于侵蚀区退化土壤质量的恢复,灌草层是侵蚀红壤恢复的重要影响因素。     

红壤区植被恢复团聚体POC变化归因分析

研究植被恢复条件下土壤水稳性团聚体颗粒有机碳的分布特征及影响因素,为退化红壤区生态系统重建与土壤质量改善提供理论依据。在江西省泰和县植被恢复与重建基地,选取立地条件基本一致的马尾松纯林、湿地松纯林、木荷纯林、马尾松补植木荷、湿地松补植木荷、湿地松—木荷原始混交林6种恢复模式,于2019年通过调查取样和试验分析,探索不同植被恢复模式土壤各粒级水稳性团聚体颗粒有机碳(POC agg)、土壤物理化学性质变化特征及相互关系。结果表明:(1)退化红壤以水稳性大团聚体(>0.25 mm)为主(百分比含量为87%),木荷纯林、马尾松补植木荷林土壤大团聚体含量最低。表层(0—10 cm)土壤POC agg受恢复模式影响最显著(P<0.05),以湿地松纯林POC agg含量为最高(14.44 g/kg);(2)土壤物理化学性质因恢复模式的不同而呈显著性差异,其中湿地松补植木荷林下土壤有机质(SOM)、木荷纯林下土壤全氮(TN)、湿地松纯林下土壤全磷(TP)含量分别为最高;(3)人工针叶纯林中团聚体组成对POC agg影响最大,团聚体组成、SOM和TN是影响POC agg的重要因素(P<0.01),且土层越深关联度显著增加(P<0.01);其中微团聚体(<0.25 mm)POC agg受其直接或间接效应均较高,TN在<0.053 mm粒级团聚体POC agg的影响最大。木荷纯林能明显改善土壤结构和肥力,且湿地松对林下土壤养分尤其是POC agg固持能力较高。结合退化红壤区生态修复实践,以湿地松纯林作为先锋树种进行植被恢复,抚育过程中补植木荷可能会更好地改善土壤性质。     

花岗岩红壤侵蚀退化地不同治理模式土壤抗蚀性评价

为探究花岗岩红壤侵蚀退化地不同治理模式对土壤抗蚀性的影响，通过野外调查与室内外试验，以长汀县封禁（M1）、乔灌草混交（M2）、全坡面播草（M3）、低效林改造（M4）、条沟草灌带（M5）这5种治理模式的土壤为研究对象，选取开垦地（CK1）和裸露地（CK2）为对照，利用主成分分析法揭示土壤抗蚀性主要影响因子，并结合灰色关联分析和耦合分析对土壤抗蚀性进行综合评价。结果表明：（1）不同治理模式的土壤抗蚀性由强到弱依次为M5 > M2 > M3 > M4 > M1 > CK2 > CK1；（2）> 0.25 mm水稳性团聚体含量和有机质含量是影响土壤抗蚀性的主要因子；（3）土壤抗蚀性与土壤理化性质的灰色关联度较高（0.696），M3的土壤抗蚀性与土壤理化性质之间系统耦合度最高（0.883）。研究结果为花岗岩红壤侵蚀退化地的水土流失治理及生态恢复提供科学依据。