北京密云油松人工林凋落物营养元素归还特征研究

2006-2007年对北京密云水库库西33年生的油松人工林凋落物的数量及其营养元素归还特征进行了研究。结果表明,油松人工林凋落物年凋落量为2193.75kg/hm2;N、P、K通过凋落物归还土壤的年归还量分别为13.86,0.75,3.39kg/hm2;油松凋落物各组分中N、P、K归还总量大小顺序为:叶枝皮、果、花;N、P、K年归还量大小顺序为:NKP。凋落物现存量为13.7t/hm2,凋落层年平均分解率为0.16t/hm2,凋落物层N、P、K总贮量为162.44kg/hm2。     

红壤侵蚀地植被恢复后土壤水分特征及其凋落物碳归还模式

[目的]研究退化恢复地土壤水分物理性质和凋落物碳归还的关系,理解不同植被恢复措施的理水调水功能。[方法]采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究了南方红壤侵蚀地典型植被恢复模式(柑橘林、封育林、木荷×马尾松林混交林、阔叶林)土壤(0—80cm土层)水分特征及其凋落物碳归还。[结果](1)不同植被恢复模式土壤含水量随土壤水吸力的增大而减小,其剖面平均含水量在15与2.5kPa水吸力条件下相比,下降幅度的大小依次为:柑橘林(45.92%)封育林(45.10%)木荷×马尾松林混交林(38.79%)阔叶林(31.20%);(2)土壤含水量随土层深度的增加而降低,各植被恢复模式在不同水吸力条件下底层(60—80cm)土壤含水量与表层(0—10cm)的相比,柑橘林的变化幅度为30.11%~9.72%,封育林为31.81%~24.46%,木荷×马尾松林混交林为24.46%~5.49%,阔叶林为8.21%~0.24%;在不同土层或不同水吸力条件下,阔叶林土壤含水量下降的幅度均最小;(3)不同模式凋落物碳归还总量大小依次为:木荷×马尾松林混交林(1 915.79kg/hm2)阔叶林(1 414.84kg/hm2)封育林(1 212.32kg/hm2)柑橘林(633.88kg/hm2),阔叶林阔叶碳归还量和饱和含水量均大于木荷×马尾松林混交林,阔叶碳归还量和饱和含水量表现出更大的一致性。[结论]阔叶林土壤保水持水性能最佳,且阔叶碳归还对土壤饱和含水量的影响大于其他组分。     

广西喀斯特次生林地表碳库和养分库特征及季节动态

以自然保护区原生林为对照,调查了广西喀斯特区处于同一次生演替序列中的灌丛、藤刺灌丛、乔灌丛3个群落的地表凋落物存量,同时对凋落物层和土壤表层(0-5 cm)的有机碳,全氮、磷、钾等养分元素的含量、贮量状态及其雨季前后的变化进行了研究.结果表明:地表凋落物存量及有机碳、全氮贮量随演替阶段上升均呈增高趋势;除全磷外,土壤的有机碳和养分元素含量与凋落物层贮量相关性显著(p<0.05);雨季期间,凋落物迅速分解,地表凋落物的分解量要大于当季凋落量,并且次生林的凋落物分解与养分释放量显著高于原生林;雨季后,各群落有机碳和养分的凋落物层贮量以及土壤含量均有所降低.其中凋落物层贮量下降显著的是藤刺灌丛与乔灌丛.土壤养分含量则在灌丛与原生林阶段下降更为明显.在从灌丛向顶级群落演替的进程中,森林的自养能力可能存在一个先增高再降低的过程.     

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。     

北京密云2种人工林氮磷钾的生物循环特征

 为了探究北京密云2种典型人工林生态系统主要养分元素的生物循环特征,2006—2007年以北京密云水库库西试验区的油松人工林和麻栎-侧柏人工混交林为研究对象,采用标准样方定位观测的方法,对其主要元素N、P、K的降水输入、凋落物归还、积累量以及生物循环特征进行了观测和研究。结果表明:1)大气降水向油松林和混交林生态系统每年分别输入养分量为31.56和13.27kg/(hm2.a);2)油松林和混交林凋落物中N、P、K的归还总量分别为18.00和14.06kg/(hm2.a);3)油松林中乔木层N、P、K积累总量为612.37kg/hm2,各器官中N、P、K积累量大小排序是叶>枝>干>根,混交林中乔木层N、P、K积累量分别为153.87、18.28和100.13kg/hm2;4)油松林养分利用系数排序为N>K>P,混交林养分利用系数为K>N>P,油松林对N、P、K的吸收系数均高于混交林,而混交林N、P、K的循环系数均高于油松林。研究结论阐明,油松林和混交林通过降水归还的养分量占总归还量分别为63.7%和53.0%,通过凋落物归还的养分量占总归还量分别为36.3%和47%,2种人工林生态系统的降雨淋溶均为年养分归还量的主要部分;油松林和混交林生态系统从土壤中吸收N、P、K的总量分别为126.58和54.96kg/(hm2.a),其中有77.02和24.42 kg/(hm2.a)存留于林分中,有49.56和30.54 kg/(hm2.a)通过淋溶和凋落物归还土壤。     

杉木凋落物及其生物质炭对土壤原有有机碳矿化的影响

利用~(13)C同位素技术和培养实验,研究不同添加量(0、10、20、30、40、50 g·kg~(-1))杉木凋落物和生物质炭(Biochar,BC,350℃热解)对土壤原有有机碳(原SOC)矿化及外源碳自身分解的影响。实验进行28 d,培养温度为25℃,水分保持为60%土壤持水量(Water holding capacity,WHC)。结果表明:凋落物及BC添加显著提高了土壤总CO_2累积排放量(P0.05),且凋落物的影响更为明显;来源于外源碳及原SOC的CO_2累积排放量均随添加量的增加而增加。培养结束时,凋落物碳(LR-C)分解率为5.71%～13.68%,生物质炭碳(BC-C)分解率仅0.34%～0.50%,凋落物和BC处理下原SOC分解率分别为对照土壤的6.42倍～13.58倍与2.06倍～3.94倍。回归分析发现,2种外源碳处理下原SOC分解率与添加量均呈极显著的线性关系(P0.01);LR-C分解率亦随添加量的增加而增加;但BC-C分解率则与添加量呈显著的开口向上的抛物线关系(P0.05),并在10 g·kg~(-1)添加量时达到最大。相关分析表明,短期内BC分解受微生物活动的影响较小,在土壤中更加稳定。因此,将凋落物制备为BC后施入更有利于杉木人工林土壤有机碳固存。     

氮添加对马尾松人工林凋落物分解及其微生物活性的影响

对马尾松人工林凋落物进行了12个月的模拟氮沉降试验[对照CK,0 kg N/(hm~2·a)]、低氮[(LN,50 kg N/(hm~2·a)]、中氮[MN,100 kg N/(hm~2·a)]和高氮[HN,150 kg N/(hm~2·a)],研究了凋落物分解特征、土壤微生物活性及其对模拟氮沉降的响应。结果表明:(1)随着氮浓度的增加,马尾松凋落物的分解系数呈先增加后降低趋势,MN处理下马尾松凋落物的分解系数达到最高,之后有所下降;与对照相比,LN,MN,HN凋落物分解系数分别增加了15.36%,56.89%和12.97%;(2)模拟氮沉降促进了微生物量碳、氮、磷,相同月份微生物量碳、氮、磷均随着氮浓度的增加呈先增加后降低趋势,在MN处理下微生物量碳、氮、磷达到最大,HN处理下微生物量碳、氮、磷有所降低;(3)模拟氮沉降增加了大部分土壤酶的活性,HN处理下有所抑制,土壤中与碳(纤维素酶、纤维二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶和β-木糖苷酶)、氮(硝酸还原酶)、磷(酸性磷酸酶和碱性磷酸酶)元素循环相关的酶均随着时间的增加呈增加趋势,相同月份在MN处理下达到最大,HN处理下有所降低。(4)不同氮处理下土壤微生物活度、微生物代谢熵、自养呼吸、异养呼吸、总呼吸变化趋势基本保持一致,随着时间的增加呈增加趋势,相同月份在MN处理下达到最大,HN处理下有所降低;(5)相关性分析表明纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、硝酸还原酶与凋落物分解系数呈显著正相关(p0.05),土壤微生物量碳、氮、微生物活度、微生物代谢熵和微生物总呼吸与凋落物分解系数呈显著正相关;PCA排序表明:土壤微生物呼吸和土壤微生物代谢熵很大程度上反映了其微生物特性,其中土壤碳循环酶、微生物活度、土壤微生物代谢熵对凋落物分解贡献最大。     

江西省农田耕层土壤有机碳量分析

土壤中的有机碳主要储存在表层中,分析农田土壤有机碳密度和储量,既可以为提高土壤肥力服务,也可为农田土壤固碳潜力的估算提供依据。本文以第二次土壤普查图、土地利用变更图和GIS技术为基础,通过土壤样品采集、分析,估算了江西省农田表层土壤的有机碳密度和储量,并与第二次土壤普查结果进行了比较。结果表明:江西农田表层土壤平均有机碳密度为3.8391 kgm-2、有机碳储量为109759.9823×106kg,与第二次土壤普查时相比,农田表层土壤有机碳密度增加了0.21 kgm-2,在相同农田面积的状况下,土壤有机碳储量增加了6167.92×106 kg。     

间伐对油松人工林碳储量的长期影响

间伐不仅能改变人工林林木生长状况,还会影响整个森林碳储量,研究间伐对人工林碳固存的长期影响,有助于准确评价人工林的碳汇功能,为人工林的科学经营管理提供参考。2016年8月,以黄土高原森林区营造于1962年,间伐于1985年的4种(强度间伐、中度间伐、轻度间伐、对照)油松人工林为对象,保留密度分别为800,1 500,2 200,2 900株/hm~2,研究了间伐对油松人工林不同植被层、叶凋落物、粗木质残体和土壤有机碳库的影响。结果表明:轻度和中度间伐下油松人工林系统碳储量较对照显著提高了28.54%和21.33%,强度间伐碳储量(154.66t/hm~2)与对照(169.26t/hm~2)无显著差异。乔木层是油松人工林的主要碳库,占人工林总碳储量的64.85%~74.62%。不同处理下乔木层树干碳储量所占比例最高(52.05%~56.43%),树根和树枝次之(22.27%~22.60%和17.73%~18.32%),树叶最低(3.56%~7.01%)。中度和强度间伐下在提高林下灌草多样性的同时,总的灌草碳储量分别比对照高24.27%和25.24%。间伐显著降低了叶凋落物碳储量,其中,强度间伐下的叶凋落物只有对照的48.15%。土壤碳库的变化主要是由土壤表层0—20cm有机碳变动所引起,中度和强度间伐土壤表层碳储量较对照分别减少了17.68%和33.76%,而轻度间伐(51.23t/hm~2)与对照(50.96t/hm~2)无显著差异。土壤表层碳储量与植物多样性和基础呼吸呈显著负相关。轻度和中度间伐有助于森林生态系统碳固定,其中轻度间伐不仅有利于地上植被碳固定,而且还有助于土壤碳库的维持。     

青藏高原土壤有机碳储量与密度分布

采用全国第二次土壤普查数据结合作者的实测数据,利用1∶100万土壤数据库对青藏高原土壤有机质层、土壤矿质层及整个剖面的土壤有机碳密度和土壤有机碳储量分别进行了估算。结果表明:青藏高原的平均土壤有机碳密度约为C 7.2 kg m-2,较前人的C 8.01~19.05 kg m-2全国平均土壤有机碳密度偏低。青藏高原总的土壤有机碳储量约为18.37 Pg,其中有机质层土壤有机碳储量约占38.14%,矿质层土壤有机碳储量则占61.86%。     

某些农作物种子的质量减弱系数、质能吸收系数和吸收剂量的转换系数

本文测定了9种农作物种子和几种无性繁殖植物材料的元素重量百分组成、组织密度,根据Hubbell给出的不同元素质量减弱系数、质能吸收系数,计算了农作物种子和无性繁殖植物材料的质量减弱系数和质能吸收系数,并根据特定情况下导出的“相应点剂量转换法”数学模型,计算了农作物种子或无性繁殖植物材料的吸收剂量转换系数。     

作物蒸发蒸腾量的计算方法研究

本文用山西、陕西、内蒙、甘肃四省、区辐射台的资料对目前普遍采用的彭曼(Penman)公式中的某些系数进行上修正;分析了作物系数的变化规律:提出了土壤水分修正系数的表达式;以水量平衡方程为基础建立了非充分灌溉条件下作物蒸发蒸腾量的计算模型.     

用FAO-56作物系数法推求控制灌溉条件下晚稻作物系数及验证

根据国家“863”节水农业重大专项试验资料，利用FAO-56推荐的分段单值法和双值法构建了控制灌溉条件下晚稻的作物系数曲线，分析了调整灌溉或降雨后的最大作物系数值对双值法水稻作物系数计算结果的影响，并根据2004年实测资料对研究结果进行了验证。结果表明：控制灌溉条件下，晚稻分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期及乳熟期的作物系数实测值分别为1.14、1.49、1.43和1.12。分段单值法得到初始生长期、生育中期和后期的作物系数分别为1.1、1.39和0.79。降雨频繁阶段或灌溉阶段，对最大作物系数作调整后，减小了双值法作物系数计算值与实测值的误差。验证结果表明，2004年晚稻累积蒸发蒸腾量模拟值与实测值的相对误差为12.42%～16.24%，以基于调整后的双值法作物系数的晚稻蒸发蒸腾量模拟结果与实测值最为接近。     

Analysis of Vanselow,Gapon, and Davis selectivity coefficients based on simple lattice Statistics

Simple lattice statistics was applied to formulate the monovalent-bivalent cation exchange reaction on lattice surfaces. The Davis and Gapon selectivity coefficients K_D and K_G could be derived for two-dimensional lattices with different reactions between bivalent cations and exchange sites. On the other hand, the Vanselow selectivity coefficient Kv could not be derived for twodimensional surfaces, but was found to be suitable for one-dimensional arrays of exchange sites. These results suggest that the use of K_v should be restricted to one-dimensional exchangers like linear polyelectrolytes and humic substances, while K_D is suitable for general purposes.     

玉米热风干燥中对流换热系数和当量导热系数的确定

以玉米作为热风干燥物料，在垂直热吹风干燥实验中，建立了干燥速率与对流换热系数的关系式。提出了由干燥速率来确定热风与玉米的对流换热系数，进而求取厚层玉米当量导热系数的实验方法     

土壤磷扩散规律及其能量特征的研究 Ⅳ.土壤磷扩散的预测

根据扩散系数受温度影响即温度影响水粘度的特性,提出了不同温度下磷扩散预测的修正Ｎｙｅ模型的Ｄ＝Ｄ０ｋｆθ／ｂ（式中ｋ为粘度校正系数,其值等于２５℃与预测温度水粘度之比）,并采用低的水／土比及低浓度范围吸附等温线的斜率（ｂ）用该模型可以相当准确地预测土壤中磷的扩散系数,常温下尤其如此,在土壤水低吸力范围内,预测值与实测值相差一般不超过２倍。     

粉煤灰中重金属Pb/Cr/Cu在土壤——小白菜中的迁移与形态转化

以两种粒径粉煤灰与莱西棕壤按不同比例混匀后连续进行了四批次小白菜生长周期试验,采用欧共体标准物质局提出的三步提取法(简称BCR法)研究施灰土壤中铅(Pb)、铬(Cr)和铜(Cu)四种化学形态的转化特征,并通过计算小白菜对重金属的富集系数和转移系数,分析土壤重金属在小白菜中的迁移特性与生物利用率。结果表明:在小白菜种植的整个周期,各处理施灰土壤中Pb、Cr和Cu均以残渣态为主,含量随种植批次增加而减少;Pb、Cr的可提取态含量占15%以上,乙酸溶解态含量随种植批次增加而增加,Cu的可提取态含量占55%以上,乙酸溶解态含量随种植批次增加而减少。小白菜对三种重金属的富集能力表现为:CuCrPb,且均小于临界值1,因此,相较Pb和Cr,Cu的生物利用性更强。小白菜由根部向地上可食部分转移系数大于1,转移能力表现为:CrCuPb,因此Cr在小白菜中迁移能力更强。     

夜间增温对小麦吸持铅素的影响

当前非对称气候变暖及部分农业土壤铅富集潜在影响我国小麦生产,揭示夜间增温对小麦吸持铅素及其分配的影响有助于确保粮食安全生产。利用田间被动式夜间增温系统设置不同铅浓度客土盆栽试验,研究小麦产量与地上部组织的生物量、铅含量与积累量、铅富集系数和迁移系数随温度变化的响应。结果表明,夜间增温显著增加小麦产量8.3%,却显著降低茎叶和地上部总干重;铅污染表现为负效应且随污染程度增加而加大。夜间增温显著降低地上部植株、籽粒与颖壳中铅含量,但对茎、叶中铅含量影响不大;分别显著降低籽粒中铅积累量7.6%(轻度污染)和6.8%(重度污染)、颖壳中铅积累量12.0%(无污染)和13.9%(重度污染)和全部污染处理下小麦地上部(14.0%~23.3%)、茎(22.5%~24.9%)、叶(17.9%~31.8%)中铅积累量。夜间增温显著降低无污染处理铅在茎、叶、籽粒和颖壳中的富集系数和轻污染处理铅在茎、籽粒和颖壳中的富集系数,但未显著影响重度污染处理铅在各器官中的富集系统。增温显著降低了全部污染处理中由茎向籽粒、颖壳转移的铅迁移系数。夜间增温有利于小麦生产且能降低铅胁迫农田粮食遭受铅污染的潜在风险。     

关于谷物湿膨胀系数的讨论

湿膨胀系数用于预报谷物堆密度和研究谷粒应力裂纹产生原因等研究。文献中,计算此系数的参照体积和参照长度都取含水量为零状态下的值。这对计算谷粒湿应力会有误差,应当取初始状态下的值。理论上３个互垂方向的线膨胀系数之和应等于体膨胀系数,而且与方向无关,前者和已发表的实验结果基本一致,后者则不很一致。该文基于二相材料的假定,提出了理论湿膨胀系数,它对实验测定工作有指导意义。该文指出水分迁移会给谷粒造成损伤,应用损伤力学理论研究这个问题将是很有意义的。     

无压灌溉日光温室番茄高产指标

该文以Φ20 cm蒸发皿蒸发量作为灌溉水量计算标准,研究了不同作物—皿系数（Kcp）时的无压灌溉日光温室番茄产量和形态指标,并以番茄生育期结束时的茎粗、茎高、地上部鲜质量、地上部干质量和根系干质量为单项指标,通过通径分析方法,计算了它们与产量之间的直接和间接通径系数。结果表明,Kcp 为1.0～1.2时的灌溉水量能显著提高番茄产量,而Kcp 为0.2～1.0时的灌溉水量对番茄产量影响较小。灌溉水量的不同对番茄茎粗影响较大,而对番茄茎高影响较小。茎粗、地上部鲜质量、地上部干质量和根系干质量与产量之间均呈极显著关系,且茎粗和根系干质量可作为评价番茄高产的单项指标,而地上部鲜质量与地上部干质量则通过与其他指标的相互影响间接作用于产量。通过对相对高产指标根冠比的分析表明,无压灌溉灌水量的大小影响根系在不同深度土层的分配比例和总的根系发育,且根冠比维持在某一范围时将获得高产。研究结果对培育具有高产形态指标的番茄有较强的指导意义。