杉木人工林凋落物分解对氮沉降增加的响应

通过野外模拟试验,研究了杉木人工林凋落叶分解对氮沉降增加的响应。试验设计为4种处理:N0（0 kg/(hm2·a),对照）、N1（60 kg/(hm2·a)）、N2（120 kg/(hm2·a)）、N3（240 kg/(hm2·a)）,每种处理重复3次。经660 d分解后,N0、N1、N2、N3处理凋落物残留率分别为24.58%、21.99%、15.46%和25.17%,分解系数分别为0.776 4、0.807 6、1.018 8和0.760 8,95%的凋落物分解所需时间分别为3.99、3.95、3.06和4.11年,表明N1、N2 促进了凋落物的分解,而N3则表现出一定的抑制作用。模拟氮沉降在一定程度增加了凋落叶中的氮含量,从而降低了碳氮比。除N3处理外,凋落物分解系数与凋落物中的氮含量呈显著的正线性关系,而与碳氮比呈负相关。      

氮沉降对杉木人工林凋落物微量元素含量的影响

在12年生的杉木人工林中开展4种水平的模拟氮沉降试验,分别为N0(对照)、N1、N2、N3,N沉降量依次为0、60、120、240 kg.hm-2.a-1。通过对凋落物的化学分析发现,4种微量元素在凋落物各组分中的年平均含量大小表现为Fe>Mn>Zn>Cu。氮沉降处理,尤其是中低水平的氮沉降(N1、N2)明显增加了凋落叶中Mn、Fe元素的含量,但在一定程度上降低了Zn元素含量。各微量元素在1 a中出现2个养分归还高峰期,第1次峰值大都出现在4月份,但第2次峰值出现的时间不一致。经N0、N1、N2、N3处理,Cu元素的年归还量分别为8.69、8.99、9.79和8.77 g.hm-2;Mn元素年归还量分别为244.91、293.95、278.68和200.99 g.hm-2;Zn元素年归还量分别为40.08、42.92、44.73和38.63 g.hm-2;Fe元素年归还量分别为459.00、614.09、598.81和406.28 g.hm-2。相对于N0处理,N1、N2处理表现出提高凋落物Cu、Mn、Zn、Fe元素归还量的正作用,而N3处理表现为负作用。     

模拟氮沉降对杉木人工林凋落物氮素含量及归还量的影响

以亚热带杉木人工林为研究对象,开展4种水平的模拟氮沉降处理,分别为N0(对照)、N1(60kg/hm2.aN)、N2(120kg/hm2.a N)、N3(240kg/hm2.a N),每处理重复3次。通过对凋落物进行为期2年的监测后发现,氮沉降使落叶中的氮含量显著增加;凋落物其它组分中的氮含量对氮沉降的响应不敏感,处理之间没有显著差异。与对照(N0)相比,N2和N3处理分别使凋落物氮归还量增加10.9%和32.6%,而N1处理对氮归还量的影响不显著。氮素归还量还表现出一定的季节变化动态,虽各处理之间不尽相同,但总的来说,在2月份和5月份出现两个比较明显的峰值。     

氮沉降对城市森林凋落物养分元素含量及其耦合性的影响

目前,氮沉降增加呈现全球化趋势,影响森林生态系统生物地球化学循环过程,已成为生态和环境研究的热点内容之一。为探讨氮沉降增加对城市森林凋落物养分含量的影响,进一步认识城市森林养分循环过程,为区域城市化进程的生态风险评估提供科学依据,本研究以安徽省合肥市蜀山国家森林公园凋落物为研究对象,在连续3年模拟氮沉降实验后（氮添加设置3种水平,分别为对照组：0 kg·hm^-2·a^-1、CK;低氮：50 kg·hm^-2·a^-1、LN;高氮：100 kg·hm^-2·a^-1、HN）,研究氮沉降对城市森林凋落物（枝叶果碎）养分元素含量及其耦合性的影响。结果表明：（1）不同施氮水平下,凋落果内CK与HN中C元素含量,凋落叶中CK与LN、碎中LN与HN两组中N元素含量差异显著（P＜0.05）。（2）凋落物不同组分间,N沉降显著影响Ca元素含量（P＜0.05）,对C元素含量无显著影响;凋落枝组分间K含量差异显著（P＜0.05）,凋落叶与其他各组间N含量差异显著（P＜0.05）,凋落果与其他各组间P含量差异显著（P＜0.05）;凋落叶与凋落果间Mg元素差异显著。（3）N沉降对各组分间的C/N、C/P、N/P等生态化学计量比无显著性影响,但对凋落叶、凋落果中C/N值有显著抑制作用（P＜0.05）。（4）N沉降显著影响C、N间相关性及Ca、Mg间相关性,且均表现为LN显著增强相关性,HN显著抑制相关性;N沉降显著增强了P、K间的相关性,而显著降低了K与Ca、Mg的相关性。（5）N沉降对C/N与N/P、C/P与N/P间的耦合性有显著影响,且均表现为LN显著增强生态化学计量比间的耦合性,HN显著降低二者耦合性。研究结果为城市森林凋落物养分循环过程对N 沉降的响应提供了理论依据。     

模拟氮沉降对油松林单一及混合叶凋落物分解的影响

通过长期原位模拟氮沉降试验,研究暖温带油松林单一和混合叶凋落物分解对外源氮添加的响应过程与机制。氮处理水平分别为对照(0 kg/(hm2a),N0),低氮(50 kg/(hm2a),N1),中氮(100 kg/(hm2a),N2)和高氮(150 kg/(hm2a),N3)。利用凋落袋法对天然林油松针叶、辽东栎阔叶、油松--辽东栎混合叶以及人工林油松针叶进行原位分解试验。研究结果表明,自然状态下天然林油松针叶、辽东栎阔叶、油松--辽东栎混合叶、人工林油松针叶分解95%所需时间分别为7.58、4.89、6.92、8.03 年。氮沉降显著促进了人工林油松针叶的分解,抑制天然林辽东栎阔叶的分解;分解前期,N沉降促进天然林油松针叶、油松--辽东栎混合叶分解,并在分解后期对油松针叶分解产生抑制作用,而对油松--辽东栎混合叶分解无显著影响。在氮沉降持续增加的背景下,研究结果可为油松林生态系统物质循环和能量流动提供基础数据。      

不同凋落物配比对杉木土壤微生物量碳氮的影响

[目的]探讨土壤微生物对不同配比杉木—火力楠凋落物分解的响应,为促进我国南方杉木人工林的可持续经营与发展提供科学依据.[方法]在我国南方典型酸雨区福建省邵武市4、15和32年生杉木人工林内,设5个凋落物分解试验处理,分别为杉木(C)、火力楠叶(M)、杉木:火力楠叶=2:1(C2M1)、杉木:火力楠叶=1:1(C1M1)、杉木:火力楠叶=1:2(C1M2),采用网袋法分析不同配比处理杉木人工林0~5 cm表层土壤微生物量的碳、氮含量及微生物量碳氮比的差异.[结果]4和15年生杉木人工林中土壤微生物量碳含量最高的处理分别为C2M1和C1M1,显著高于C、M单一配比处理(P<0.05,下同),32年生杉木人工林中各处理间土壤微生物量碳含量随时间波动变化;4、15和32年生杉木人工林中,不同混合凋落物与单一凋落物的土壤微生物生物量氮含量差异随时间的变化存在差异.各林龄土壤微生物量碳氮比在凋落物分解的不同时段存在明显波动变化,且分解时间为120和240 d时出现最低值.土壤温度与水分含量对4年生和15年生杉木人工林表层土壤微生物量碳氮的影响显著,对32年生杉木人工林影响不明显;各林龄表层土壤微生物量碳氮含量与土壤pH呈显著相关.方差分析结果表明,受林龄、杉木—火力楠凋落物配比及凋落物分解时间的多重影响,各林分表层土壤微生物量碳氮含量在凋落物整个分解周期内呈波动变化,其中微生物量碳含量的峰值出现在60和240 d,微生物量氮含量的峰值出现在120和240 d.[结论]对纯杉木幼龄林和中龄林的混交改良采用杉木—火力楠以2:1和1:1混交效果更佳,而在生产实践中对杉木—火力楠配比的选择还应综合考虑杉木林龄、土壤pH、土壤温度和水分含量等环境因子及季节变化的影响.     

贝江河林场杉木人工林凋落物储量及其持水特性

基于野外调查与室内浸水试验,研究贝江河林场不同林龄组的杉木人工林凋落物储量、持水量、持水率和吸水速率。结果表明,不同林龄杉木人工林凋落物储量为1.41～7.77 t·hm^-2,大小顺序为成熟林>近熟林>幼龄林>中林龄,且未分解层大于半分解层;最大持水量为2.88～12.01 t·hm^-2,大小顺序与总储量一致;最大持水率为171.0%～266.8%,大小顺序为幼龄林>中林龄>近熟林>成熟林。不同林龄不同分解程度凋落物的持水动态变化规律一致,即持水量和持水率随着浸水时间的增加而增加,在0.25 h前增加较快,最后达到最大值;吸水速率随着浸水时间的增加而降低,在0.5 h前吸水速率很高,之后渐渐趋于饱和;且持水量和持水率与浸泡时间均呈对数关系,吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系。总体上,在一定的年龄范围内,林龄的增加有利于凋落物的积累和持水量的增加。     

氮沉降对杉木人工林土壤有机碳和全氮的影响

通过野外模拟试验,研究氮沉降增加对杉木人工林土壤有机碳、全氮及C/N比的影响。试验设计为4种处理,分别为N0(0 kg.hm-2.a-1)、N1(60 kg.hm-2.a-1)、N2(120 kg.hm-2.a-1)、N3(240 kg.hm-2.a-1),每处理重复3次。以尿素[CO(NH2)2]作为氮源,每月以溶液方式对林地进行喷施。通过2 a的处理后发现,随着氮沉降水平的增加,土壤有机碳呈下降趋势,而全氮含量则不断上升,致使土壤C/N比降低。     

模拟氮沉降对杉木人工林土壤有效养分的影响

通过野外模拟试验,研究了氮沉降增加对杉木Cunninghamia lanceolata人工林土壤有效养分的影响。试验设计为4种处理,分别为N0(0 kg.hm-2.a-1),N1(60 kg.hm-2.a-1),N2(120 kg.hm-2.a-1),N3(240 kg.hm-2.a-1),每处理重复3次。以CO(NH2)2作为氮源,每月以溶液方式对林地进行喷施。通过2 a的处理后发现,随着氮沉降水平的增加,各处理土壤pH值、土壤速效磷、土壤速效钾、土壤交换性钙和土壤交换性镁质量分数均呈下降趋势,而铵态氮和硝态氮质量分数则不断上升。各处理中,不同层次土壤铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁质量分数随土层深度增加而下降,而土壤pH值随土层深度增加而增加。图6表3参30     

模拟氮、硫复合沉降对杉木幼龄林植株C和N含量的影响

采用二次正交回归旋转设计,研究杉木人工幼龄林叶和枝的C、N含量和C/N与氮、硫沉降之间的关系,并建立模型.结果表明,氮沉降和硫沉降对降低杉木叶和枝的有机碳含量作用不显著.氮沉降能极显著提高杉木叶氮含量,显著提高枝氮含量,氮输入量的饱和临界值约为145 kg.hm-2.a-1;硫沉降可提高杉木叶和枝的氮含量,对叶作用不显著,对枝作用显著.硫沉降为26 kg.hm-2.a-1时叶的N含量达到最大值,硫沉降为30 kg.hm-2.a-1时,枝的N含量达到最大值.氮沉降和硫沉降对杉木叶和枝的C/N有显著的抑制作用(氮沉降作用更显著),对枝的影响较对叶的影响明显.试验处理前叶和枝的平均C/N分别为69.57和158.01,处理后叶和枝的C/N分别为51.36-68.25和98.25-147.21.     

氮沉降对杉木人工林土壤呼吸与土壤纤维素酶活性的影响

为研究森林土壤呼吸速率和纤维素酶活性对氮沉降增加的响应,以福建三明沙县官庄林场12年生杉木人工林为研究对象,设置了N0、N1、N2和N3四个水平,N沉降量以氮素计依次为0、60、120、240 kg.hm-2.a-1,对其林地土壤表层(0-20 cm)、中层(20-40 cm)和底层(40-60 cm)土壤进行了为期3 a的模拟氮沉降试验。结果表明:氮沉降抑制了林地表层土壤的呼吸作用,但明显促进了中层和底层土壤的呼吸作用。在N1、N2和N3处理下,林地表层土壤呼吸速率分别降低了28.34%、2.04%和15.31%,而中层土壤土壤呼吸速率分别增加了53.44%、62.22%和20.20%,底层土壤呼吸速率分别增加了117.46%、42.72%和72.86%。氮沉降在初始的2 a内使森林土壤纤维素酶活性提高,而在第3年,N1和N2处理对土壤纤维素酶活性的促进作用减弱,N3处理则显著降低了土壤纤维素酶活性。总体上看,经N1、N2处理后,土壤呼吸速率与土壤纤维素酶活性存在正相关性,而N3处理下两者的关系不显著。     

5-7年生杉木幼林凋落物数量与月动态

对福建南平峡阳国有林场1997年营造的杉木幼林凋落物的数量、组成及其季节动态的研究表明,杉木幼林(5-7年生时)向林地输入凋落物共为588.40 kg.hm-2,其中杉木叶占17.54%,枝与皮占4.99%,花与果占1.13%;其他植物凋落物、杂物分别占64.34%和12.01%.杉木的凋落物仅占总凋落量的23.65%.杉木幼林总凋落量年际变化较小,2003年的凋落量是2002年的1.11倍;8月的总凋落量2 a均最大.     

采伐剩余物管理措施对二代杉木人工林土壤全碳、全氮含量的长期效应

根据福建省南平市峡阳国有林场二代杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)人工林5种采伐剩余物管理措施(收获采伐剩余物和地被层、全树收获、仅收获树干和树皮以及加倍采伐剩余物、炼山)下0-40 cm深度土壤全碳、全氮含量15a的监测数据,研究了采伐剩余物管理措施对杉木林土壤碳氮含量的影响。结果显示,加倍采伐剩余物处理样地5次取样年份(造林第3年、第6年、第9年、第12年和第15年) 0-10 cm土层土壤全碳、全氮含量均高于其他处理样地,但单因素方差分析显示,采伐剩余物管理措施在5次取样年份对0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土层全碳、全氮含量均没有显著影响(P >0.05)。重复测量方差分析显示,杉木造林15a期间土壤全碳、全氮含量随年份显著变化(P<0.01),但处理措施以及处理措施与取样年份的交互作用对3个土层土壤全碳、全氮含量影响不显著(P >0.05)。杉木林15年生时,不同处理样地3个土层碳储量差异不显著(P >0.05),0-40 cm土层平均值为88.71 Mg/hm²。表明采伐剩余物管理措施对亚热带杉木人工林土壤全碳、全氮含量的长期效应并不显著。     

模拟氮沉降对季风常绿阔叶林凋落物碳氮组分的影响

【目的】探究季风常绿阔叶林凋落物对氮沉降增加的响应规律。【方法】设置4个氮添加水平:对照、低氮、中氮和高氮,其年添加氮量分别为0、35、70和105 kg·hm~(–2),分干、湿季收集凋落物样品,并进行碳、氮组分含量分析。【结果】随氮添加量的上升,凋落物总有机碳(TOC)和水溶性有机碳(WSOC)含量显著增加,且WSOC/TOC质量比具有上升趋势。氮添加未显著改变酸不溶组分碳(AIFC)含量以及AIFC/TOC质量比,但与对照比较均具有下降趋势。不同的氮添加处理均未显著改变凋落物总氮(TN)、水溶性氮(WSN)和酸不溶组分氮(AIFN)含量,以及WSN和AIFN占TN的比例。短期氮添加对凋落物C/N质量比和AIFC/AIFN质量比无显著影响,但显著增加干季的WSOC/WSN质量比。【结论】氮沉降促进了季风常绿阔叶林凋落物中可溶性有机碳的积累,这可能有利于可溶性有机物转入土壤中,从而影响生态系统中的养分循环。