凋落物对中亚热带米槠天然林和人工林土壤呼吸的影响

【目的】研究凋落物对米槠天然林和人工林土壤呼吸的影响,为未来气候变化条件下评估森林土壤CO2排放提供科学依据。【方法】以福建省三明市格氏栲自然保护区内林龄约200年的米槠天然林和林龄50余年的米槠人工林为对象,在每种林分内设置3块20 m×20 m样地,每块样地内随机布设9个1 m×1 m的试验小区,设置对照(CK),枯落物、凋落物去除(no Litter,NL)和枯落物保留、凋落物加倍(double litter,DL)3种处理。于2013年1月至2014年12月,每月月中及月末在9:00—12:00采用LI-8100A测定不同处理的土壤呼吸,并测定5 cm土深土壤温度及0~10 cm土层土壤体积含水率。【结果】研究期内NL、DL、CT处理的土壤温度在米槠天然林分别为18.2,18.0和17.98℃,在米槠人工林分别为18.68,18.70和18.76℃,均无显著差异,但人工林土壤温度显著高于天然林;凋落物对土壤呼吸的贡献率在米槠天然林中为11.8%,在米槠人工林中为29.7%;米槠天然林DL处理比CK处理土壤呼吸年通量增加了25.2%(P0.05),表现出激发效应,而米槠人工林DL处理土壤呼吸年通量与CK无显著差异;2种林分土壤呼吸速率与5 cm土深土壤温度均呈极显著的指数关系(P0.001),与0~10 cm土层土壤体积含水量均显著正相关(P0.05)。【结论】凋落物添加对米槠天然林土壤呼吸产生激发效应,而对人工林土壤呼吸无显著影响。     

中亚热带天然林改造成人工林后土壤呼吸的变化特征

【目的】研究中亚热带常绿阔叶林(天然林)改造成人工林后土壤碳排放量的变化及主要影响因子,为评估森林类型转换对土壤碳排放的影响提供科学依据。【方法】在福建农林大学西芹教学林场的常绿阔叶林及由其改造而来的38年生闽楠人工林与35年生杉木人工林中分别设置4块20 m×20 m样地,利用Li-8100土壤碳通量观测系统于2014年9月—2016年9月进行定点观测,并同期观测土壤温度、含水量、有机碳含量(SOC)、微生物生物量碳含量(MBC)、可溶性有机碳含量(DOC)、0～20 cm土层细根生物量和年凋落物量及凋落物碳氮比(C/N)。【结果】常绿阔叶林改造成闽楠(38年后)和杉木人工林(35年后),年均土壤碳排放通量由16. 22显著降为12. 71和4. 83 tC·hm^-2a^-1,分别减少21. 60%和70. 20%;各林分类型的土壤呼吸温度敏感性Q¹⁰值表现为常绿阔叶林(1. 97)<闽楠人工林(2. 03)<杉木人工林(2. 91),转换为杉木人工林后,Q¹⁰值显著升高(P<0. 05);土壤温度能分别解释常绿阔叶林、闽楠人工林与杉木人工林土壤呼吸速率变化的89. 70%、88. 50%和87. 90%,土壤呼吸速率和土壤含水量相关不显著(P>0. 05);土壤呼吸速率和SOC、MBC、DOC、年凋落物量及0～20 cm土层细根生物量均极显著正相关(P<0. 01);土壤呼吸温度敏感性指数Q¹⁰值和凋落物C/N极显著正相关(P<0. 01),而与年均土壤呼吸速率及MBC极显著负相关(P<0. 01);进一步分析发现土壤MBC和SOC含量是影响土壤呼吸速率的2个最重要因子,而凋落物C/N在影响土壤呼吸温度敏感性中的贡献最大。【结论】中亚热带地区常绿阔叶林改造成闽楠(38年)或杉木(35年)人工林后,土壤碳排放通量显著降低。林分类型转换后树种组成和林分结构发生改变,凋落物数量、质量及细根生物量显著降低,土壤SOC和MBC含量显著下降可共同导致土壤呼吸通量的下降。土壤温度是3种林分类型土壤呼吸季节变化的主导因素,而土壤总有机碳库和土壤微生物量碳库的差异是不同林分之间土壤呼吸差异的主导因素,凋落物C/N对土壤呼吸的Q¹⁰影响最大。为提高模型预测森林类型转换影响土壤碳排放的精度,应综合考虑土壤有机碳库、易变性有机碳库及底物质量的变化。     

祁连山中段高寒草甸土壤水热特征及其对气象要素的响应

【目的】对祁连山中段高寒草甸土壤水热进行研究,深入探讨该区域内气象要素对土壤水热的影响过程,进而为植被保护和恢复提供理论依据。【方法】以分布在祁连山中段的高寒草甸为研究对象,利用土壤温湿度自动监测系统,结合降水量、气温、风速、空气湿度等气候因素,采用回归分析法探究土壤水热特征与气象要素的耦合关系。【结果】1）降水量与气温具有明显的季节变化,夏、秋季波动明显,空气湿度与风速无明显季节变化;2）各层土壤的温湿度变化在观测时间段内趋势较为一致,浅层土壤温度随季节变化波动明显,浅层土壤变化幅度大于深层土壤;3）各层土壤温湿度耦合关系良好,深层土壤温湿度耦合关系优于浅层土壤;4）土壤温度与气温和降水量的相关性显著,与空气湿度的相关性不显著,与风速不存在显著相关关系;土壤湿度与气象要素的相关性与土壤温度类似;5)10～30 cm土层土壤温度与气温均显著相关,相关系数分别为0.824、0.789、0.744;10～30 cm土层土壤湿度与降水量显著相关,相关系数分别为0.296、0.325、0.329,土壤温度与气温的相关性优于土壤湿度与降水的相关性。【结论】1）研究区域内土壤温度、湿度的年内变化均...     

六盘山半干旱区华北落叶松人工林林下日蒸散特征及其影响因子

【目的】在半干旱的六盘山北侧叠叠沟小流域研究华北落叶松人工林的林下日蒸散变化特征,分析其对环境变化的响应规律,以期为准确计算和预测森林蒸散、实现森林精细化管理和缓解林水矛盾提供科学依据。【方法】选择华北落叶松人工林典型样地,在2013年8—10月,监测林内外气象条件,并选取能代表多种气象因子综合作用的潜在蒸散作为影响林下蒸散的气象指标;在样地内代表性地点布设11个微型蒸渗仪,其中5个保持自然状态,6个进行防雨处理,以加大土壤湿度变化范围和利于分析土壤湿度对林下蒸散的影响;逐日监测林下蒸散量和蒸渗仪内土壤湿度;分析林下蒸散对土壤湿度和气象因子的响应规律,在此基础上建立考虑二者综合影响的林下日蒸散模型。【结果】研究期间的林下日蒸散波动幅度较大,但随气温、太阳辐射、降雨量逐渐降低而逐渐减小;林下蒸散明显受到诸多气象因子影响,但主要气象因子存在月份和天气类型差异,从8月份的饱和水汽压差变为9月份的太阳辐射和10月份的日最高气温,多云天为潜在蒸散和太阳辐射,晴天为温度,阴雨天为潜在蒸散;除潜在蒸散这个体现多个气象因子综合影响的气象指标外,土壤湿度也是影响林下蒸散的重要因素,且其影响在防雨和自然处理下表现一致;林下日蒸散随潜在蒸散和土壤湿度增加均呈先快速升高、后缓慢升高、在达某个阈值(日潜在蒸散4.5 mm·d~(-1),土壤体积含水量35%或相对含水量0.56)后趋于平稳的变化趋势;建立了耦合日潜在蒸散(PET,mm·d~(-1))和土壤体积含水量(VSM,%)影响的林下日蒸散(ET_U,mm·d~(-1))模型,并基于实测数据拟合了模型参数:ET_U=(-0.045PET~2+1.392PET)[1-EXP(-1.292VSM)],精度较高(R~2=0.80)。【结论】六盘山半干旱区华北落叶松人工林林下日蒸散量随潜在蒸散和土壤湿度增加而升高,后增速渐缓并在超过阈值后趋于平稳,综合考虑这二者影响的林下蒸散模型能准确计算和预测林地蒸散。     

西藏“一江两河”中部流域人工造林对土壤养分和肥力的影响

【目的】研究西藏“一江两河”中部流域造林地和邻近未造林地土壤理化性质差异性及其变化趋势,旨在为西藏重点区域人工造林及其林分经营提供理论参考,提高对该区人工造林地土壤肥力的系统性认识。【方法】以人工林(造林地)及其对照地(和造林地邻近的具有相同初始条件的非林地)土壤为研究对象,采用配对样地法,于2016年7—11月对54对样地0～80 cm土层分4层(0～20,20～40,40～60,60～80 cm)进行土壤调查取样,测定各土层土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、水解性氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、土壤密度(BD)、土壤质量含水量(MWC)、pH值、土壤粒径分布(PSD)等理化性质,通过两个关联样本检验方法、养分分级、主成分分析方法分析比较人工造林对土壤理化性质的影响。【结果】人工林较对照地0～80 cm土层剖面土壤BD、TP和AP分别显著降低了6.0%、10.5%和36.5%,MWC、TN和SOM分别显著增加了22.4%、28.6%和16.8%,AP变幅最大,TN增幅最高,pH、AK、TK、AN和PSD变化不显著。未造林地氮、磷、钾、有机质养...     

间伐对祁连山青海云杉人工林土壤水分的影响

利用EM50土壤水分监测仪,在样地尺度上,测定了祁连山青海云杉天然林、无间伐和间伐强度为20%的人工林地生长季节的土壤水分,对比分析间伐对人工林土壤水分的影响。结果表明:未间伐人工林林地表层(10 cm)土壤含水量显著高于间伐强度为20%的人工林和天然林,间伐导致了人工林林地表层土壤水分下降;而对于深层土壤含水量而言,间伐措施又显著提高了深层60 cm处的土壤含水量。与天然林地土壤含水量相比,无间伐人工林深层60 cm和80 cm处的土壤体积含水量仅为天然林的49.7%和52.1%,深层土壤已经出现旱化现象,间伐措施能够减缓这种旱化现象。     

火烧迹地植被恢复对生长季林内小气候的调节作用

【目的】研究大兴安岭重度火烧迹地不同恢复年限兴安落叶松人工林生长季的空气温湿度和土壤温度变化特征,深入认识火烧迹地植被恢复对林内小气候的调节作用。【方法】采用空间代时间的方法,对重度火烧迹地后不同恢复年限(3～24年)的兴安落叶松人工林原位观测生长季(6—9月)内空气温湿度和土壤温度,利用HOBO Prov2温湿度记录仪监测距地表1.5 m高处空气温湿度,利用Watch Dog B101型按钮温度记录仪监测5和10cm深处土壤温度,每隔1 h自动记录数据,比较不同恢复年限兴安落叶松人工林空气温湿度、土壤温度日变化及生长季变化。【结果】空气温度日变化呈现早晚低、日间高的倒"U"字型变化趋势,空气相对湿度日变化呈现"U"字型变化趋势,土壤温度日变化呈现不同相位的正弦曲线,5 cm深处土壤温度日较差比10 cm深处大,5 cm深处土壤最高温和最低温出现时间比10 cm深处早;各恢复年限兴安落叶松人工林生长季空气温度日较差高于土壤温度日较差,空气最低温和最高温出现时间早于土壤;随着恢复年限增加,空气温湿度和土壤温度的最高值及最低值的出现时间均表现出延迟效应,日较差也逐渐减小;恢复24年时,空气和土壤的最高温、最低温出现时间比对照样地晚1～2 h,空气相对湿度的最高值、最低值出现时间比对照样地晚1～3 h;随恢复年限增加,林内空气温度逐渐降低,恢复24年时6、7、8、9月空气温度比对照样地显著降低3.5、2.96、3.46和3.84℃;植被恢复过程中6—9月空气相对湿度为58.69%～85.79%,恢复24年时最高,对照样地最低,恢复24年时6、7、8、9月空气相对湿度比对照样地显著提高14.19%、12.89%、13.16%和13.67%;随恢复年限增加,5和10 cm深处土壤温度均逐渐降低,恢复24年时6、7、8、9月5 cm深处土壤温度分别比对照样地低9.71、6.85、6.17和4.76℃,10 cm深处土壤温度比对照样地低10.96、7.82、7.13和5.03℃;小气候因子(M)与恢复年限(t)可用M=kt+p(k为方程回归系数; p为方程常数项)方程拟合,且拟合效果显著(P0.05)。【结论】重度火烧迹地种植兴安落叶松人工林后,随恢复年限增加,林内空气温度和土壤温度逐渐降低,空气相对湿度逐渐升高,森林小气候向更加荫凉潮湿的方向发展,且波动性减弱,稳定性增强。     

人工与自然植被恢复下尾矿土壤微生物及酶活性的时空变化

【目的】研究不同植被恢复模式下铁尾矿地土壤微生物数量及土壤酶活性的时空变化,为铁尾矿废弃地的生态治理提供科学依据。【方法】基于随机取样和跟踪观测方法,以自然恢复及人工造林2种不同植被恢复模式下的唐山迁安铁尾矿废弃地的土壤生物学性质为研究对象,检测与分析不同植被恢复年限铁尾矿土壤中微生物的数量与土壤酶活性。【结果】土壤微生物数量随植被恢复年限增加而增长;空间分布上,土壤中主要微生物数量随尾矿土壤深度加大而降低;在土壤微生物总数量中,以细菌数量最多,放线菌次之,真菌数量最少;人工林地土壤的细菌、放线菌、真菌的数量均明显高于自然恢复地,且增长速度也较快;与自然恢复地相比,在恢复11年后,人工林地0～20 cm土层的细菌、真菌、放线菌数量分别高出14.25%,80.56%,75.19%,20～40 cm土层分别高出22.78%,125.80%,0.51%;40～60 cm土层分别高出8.41%,145.45%,55.70%。土壤酶活性随恢复年限增大而增加;在空间分布上,土壤酶活性随土壤深度加深而逐渐降低;土壤酶活性表现为人工林地自然恢复地;与自然恢复模式相比,在恢复11年后,人工林地0～20 cm土层中土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶的活性分别高出26.39%,51.11%,51.68%,49.60%;20～40 cm土层分别高出23.69%,5.13%,19.83%,46.20%;40～60 cm土层分别高出4.26%,3.45%,1.38%,134.60%。【结论】在尾矿地进行植被恢复可改良土壤生物学特性,自然恢复和人工造林均能增加土壤微生物数量、提高土壤酶活性、改善土壤生物学性质,但人工造林模式的改良效果优于自然恢复模式。     

不同更新方式对亚热带常绿阔叶林土壤氮矿化的影响

【目的】探索亚热带米槠常绿阔叶林转换为人促更新林和人工林后的土壤氮矿化作用的变化,为评价和选择森林经营方式提供参考。【方法】以亚热带米槠常绿阔叶天然林、人促更新常绿阔叶林和米槠人工林为研究对象,比较不同森林类型表层(0～10和10～20 cm)土壤的铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)含量,并采用室内氮矿化培养方法测定土壤氮矿化速率,研究不同经营方式对森林土壤氮矿化作用的影响。【结果】天然林转换为人促更新林和人工林后,0～10和10～20 cm土层土壤NH_4~+-N含量分别下降5%～13%和16%～25%,NO_3~--N含量分别增加1.4%～241%和68%～871%,且人促更新林NH_4~+-N含量比人工林高3%～27%,人促更新林NO_3~--N含量比人工林低40%～65%;天然林转换后,人促更新林和人工林土壤净氮矿化速率分别下降11%～12%和27%～50%,人促更新林土壤净氮矿化速率显著高于人工林,净硝化速率显著低于人工林。【结论】与人工林相比,人促更新营林方式的干扰活动程度低,林地凋落物养分归还量大,同时土壤净氮矿化速率高且硝化速率低,向土壤输入更多的有效性氮源。因此,人促更新方式有利于土壤氮保存和提高氮素有效性,在氮素养分循环方面比人工林经营方式更具有优越性。     

塞罕坝华北落叶松人工林间伐和混交改造对大型土壤动物群落结构的影响

【目的】比较研究塞罕坝地区华北落叶松人工林间伐和混交改造对大型土壤动物群落组成和多样性的影响,为实现华北落叶松人工林质量精准提升和可持续利用提供理论依据和技术支撑。【方法】以塞罕坝机械林场未经营的华北落叶松人工林(CK)、抚育间伐后的华北落叶松人工林(TH)和引入阔叶树的华北落叶松白桦混交林(M)为对象,于2014年5—9月,利用手拣法调查大型土壤动物群落,研究不同经营措施林分内土壤动物的结构组成、空间分布、多样性和功能群组成的差异及其影响因素。【结果】共获得大型土壤动物55类1 405头,隶属2门4纲12目,优势类群为正蚓目、叶甲科幼虫、象甲科幼虫。总体上,经间伐和混交改造后华北落叶松人工林内大型土壤动物的类群数显著高于未经营的对照林分(P005),TH内土壤动物密度亦显著高于CK(P005)。不同经营措施林分大型土壤动物类群数均表现为沿土壤剖面位置上升逐渐增加的趋势,且M和TH凋落物层土壤动物类群数及0～10 cm土层土壤动物密度显著高于CK(P005)。间伐和混交改造后,土壤动物群落各多样性指数均有提高,其中M的Shannon-Wiener多样性指数(H)显著高于CK(P005)。各功能群中,植食性土壤动物所占比例(4719%)最高,其次为腐食性土壤动物(3331%);捕食性(19类)和植食性(18类)土壤动物的类群数居多;多因素方差分析显示,经营措施、土层和时间均对大型土壤动物功能群组成和结构影响显著(P005),其中间伐和混交改造均可显著提高植食性土壤动物的类群数。冗余度分析(RDA)显示,凋落物全碳含量(P=003)和C/N(P=008)对凋落物层大型土壤动物分布影响显著;而土壤含水量(P=0008)、pH(P=0012)和土壤密度(P=0062)对土壤层大型土壤动物分布影响显著。【结论】塞罕坝华北落叶松人工林经间伐和混交改造后,林分结构和微环境的改善可提高大型土壤动物的种类、数量和多样性水平,尤其是部分功能群种类增加可能更有利于凋落物早期的粉碎和分解。     

毛乌素沙地不同林龄杨柴灌木林土壤剖面水分变化特征

以毛乌素沙地不同林龄杨柴灌木林为研究对象,采用TRIME-TDR土壤水分测定系统,测定了不同林龄杨柴灌木林的土壤体积含水量,分析了其空间变化特征。结果表明:(1)在0~180 cm范围内,林龄为38年的样地土壤体积含水量显著高于30年和15年样地,30年和15年样地差异不显著。(2)随着土层深度的增加,林龄为38年和30年的样地土壤体积含水量分别在80~100 cm和20~40 cm间达到最大值,为8.21%和7.85%,15年样地则呈现降低的趋势。土壤体积含水量最大值随着林龄的增加有向深层次运移的趋势,并且最小值均出现在140~180 cm范围内。(3)随着杨柴灌木林林龄的增加,0~20 cm土壤层水分呈现减小趋势,20~100 cm土壤层水分基本呈现增大趋势,100~180 cm土壤层水分出现先减小后增大的趋势。     

不同林龄鹅掌楸人工林土壤团聚体及其有机碳状况

【目的】研究鹅掌楸人工林土壤团聚体及其有机碳状况,为合理经营鹅掌楸人工林、促进林业可持续发展提供依据。【方法】以不同林龄鹅掌楸人工林(幼龄林、中龄林、成熟林)土壤为研究对象,通过野外调查和室内分析,测定各粒级土壤团聚体及其有机碳含量,分析土壤团聚体稳定性主要指标即平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD),阐明土壤团聚体有机碳及其贡献率状况。【结果】不同林龄鹅掌楸人工林的土壤团聚体组成各不相同,但均以大团聚体(> 0.25 mm)为主,含量为54.98%~84.90%,且成熟林的大团聚体含量较幼龄林、中龄林分别显著提高了17.84%、25.52%;土壤团聚体稳定性指标:平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均以成熟林的最大、幼龄林其次、中龄林最小,并且土壤团聚体稳定性指标存在明显垂直分布特征,随土层加深呈下降趋势;土壤团聚体有机碳含量及有机碳贡献率都以大团聚体中为最高;随着林龄增加,成熟林土壤团聚体有机碳含量显著高于幼龄林、中龄林,且于各林龄内,各粒级团聚体有机碳含量随土层加深呈下降趋势;土壤大团聚体有机碳贡献率随鹅掌楸林龄增加显著增大,并于成熟林土层达到80%;土壤团聚体与土壤团聚体有机碳含量相互联系,相辅相成。【结论】随鹅掌楸人工林的林龄增加,土壤大团聚体组成、团聚体稳定性、团聚体有机碳含量及土壤大团聚体有机碳贡献率总体呈增加趋势。     

祁连山青海云杉林土壤温湿度变化特征分析

以祁连山大野口流域100m×100m青海云杉林样地为试验地,采用野外测定和室内分析相结合的方法,分析了青海云杉林地土壤含水量、土壤温度在剖面上的变化规律及土壤温湿度两者之间的相关性。研究表明:试验地青海云杉林土壤含水量随土层深度增加,其含水量逐渐减小,0~30cm土层属于土壤水分相对稳定层,30~60cm土层属于土壤水分活跃层。土壤温度随土层深度增加,其温度亦逐渐减小,土壤变异系数在不同深度土层呈现出先高(0~10cm)后低(10~30cm)而后又高(30~60cm)的变化特点。土壤温湿度两者之间拟合公式为y=0.083 1 x-5.259 8(R2=0.489 2,P0.01)。     

排水造林对温带小兴安岭沼泽湿地碳源/汇的影响

【目的】从生态系统尺度揭示排水造林干扰对温带沼泽湿地碳源/汇功能的影响规律及其影响机制,以期为湿地碳汇管理提供科学依据。【方法】选取小兴安岭沼泽湿地排水造林后不同时期(10,30年)形成的人工兴安落叶松林及天然草丛沼泽为研究对象,采用静态箱-气相色谱法、碳/氮分析仪测定法与相对生长方程法,同步测定10,30年生人工兴安落叶松林及相应立地上天然草丛沼泽的土壤呼吸(CO_2、CH_4)碳排放量、植被净初级生产力与年净固碳量,并依据生态系统净碳收支平衡揭示排水造林对温带沼泽湿地碳源/汇的影响规律。【结果】排水造林改变了草丛沼泽CH_4排放的季节变化趋势,由单峰排放型转化为排放与吸收交替型,并使CH_4源/汇功能发生了转化,由草丛沼泽CH_4强排放源(年通量1.780 mg·m~(-2)h~(-1))转化为人工林CH_4弱吸收汇(年通量-0.006 mg·m~(-2)h~(-1));排水造林对草丛沼泽土壤CO_2排放年通量(168.07~220.43 mg·m~(-2)h~(-1))并无显著影响,10,30年生人工兴安落叶松林土壤CO_2排放年通量分别较草丛沼泽降低12.8%(P0.05)和提高14.3%(P0.05);排水造林改变了草丛沼泽CH_4和CO_2排放主控因子,即其CH_4主控因子由30~40 cm土壤温度转化为与土壤温度不相关,草丛沼泽土壤CO_2主控因子为气温及0~30 cm土壤温度,10和30年生人工林排水垄转化为气温及0~40 cm土层土壤温度、而排水渠转化为气温及地表温度(30年生人工林)或与气温及土壤温度均不相关(10年生人工林);10年生人工林植被净初级生产力和年净固碳量(10.51和4.68 t·hm~(-2)a~(-1))显著低于草丛沼泽(15.44和6.74 t·hm~(-2)a~(-1))31.9%和30.6%(P0.05),而30年生人工林植被净初级生产力和年净固碳量(14.40和6.39 t·hm~(-2)a~(-1))却与草丛沼泽相近(-6.7%和-5.2%,P0.05);10年生人工林碳汇(0.72 t·hm~(-2)a~(-1))显著低于草丛沼泽(2.08 t·hm~(-2)a~(-1))65.4%(P0.05),30年生人工林碳汇(1.20 t·hm~(-2)a~(-1))仍低于草丛沼泽但差异性不显著(-42.3%,P0.05)。【结论】10年生兴安落叶松人工林显著降低小兴安岭草丛沼泽湿地碳汇功能近2/3,其碳汇功能恢复至少需要30年以上时间,故应避免对温带沼泽湿地进行排水造林。     

甘肃山地核桃园土壤水热和养分的变化特征

为给核桃园土壤管理提供理论依据,对甘肃省康县和清水县核桃园土壤温度、水分变化和矿质养分含量进行了测定与分析,探究了山地核桃园土壤水热和养分的变化特征。结果表明:核桃生育期土壤温度变化曲线呈倒"V"形,不同深度(20~80 cm)土层的年平均温差小于1.0℃;随着土层深度的增加,土壤温度的变幅减小,土壤最高、最低温度的出现时间均推后;坚果生长前期(坐果期至硬核期),土壤温度随土层深度的增加而降低,而坚果生长后期(硬核期至成熟期)不同土层的温度相近;土壤温度的变异系数(CV,%)随土层深度的增加而降低。土壤含水量也随土层深度的增加而增加,而其变异系数也随之降低;20 cm深的土壤含水量的变幅最大,80 cm深的变幅最小,平均变异系数为2.42%~5.84%;不同土层的土壤含水量表现为,核桃生长前期的变幅较大而生长后期的变幅较小。土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾及硼、锌含量随土层深度的增加均呈降低趋势;全磷、全钾含量差异不大;钙、镁含量随土层深度的增加而呈降低趋势(康县试验园)或较大变化特征(清水县试验园);两地土壤偏碱性或碱性。     

杉木人工林土壤养分及酸杆菌群落结构变化

【目的】研究浙江开化杉木人工林连栽过程中土壤养分及寡营养细菌酸杆菌群落变化规律,揭示不同类型杉木林地导致土壤肥力变化的酸杆菌分子生态学机制,为该地区杉木人工林林分结构调整、土壤资源的科学管理以及构建健康土壤生态系统提供科学依据。【方法】以马尾松林(对照)、马尾松林皆伐后的一代杉木林、杉木林迹地自然更新二代林土壤为研究对象,测定不同深度土层(0～20 cm, 20～40 cm)的土壤pH、束缚水含量、有机碳及主要速效养分含量,比较分析土壤肥力水平,同时进行土壤细菌16S rDNA高通量测序分析了优势酸杆菌群的结构变化。【结果】1)马尾松林改植杉木后土壤酸化显著,碱解氮、有效磷及速效钾含量显著降低(P<0.05),不同林地肥力水平大致规律表现为马尾松林>杉木一代林>杉木连栽林。2) 3种森林类型的土壤细菌中酸杆菌门均占明显优势(32.68%～49.17%),且连栽后的杉木连栽林0～20 cm土层酸杆菌占比显著高于马尾松林0～20 cm土层(P<0.05)。3)共检测出18个酸杆菌类群,其中Gp2在各个样地中均为绝对优势菌群,占酸杆菌群的47.74%～68.80%,Gp1占21.69%～29.72%,其次是Gp3占13.30%～22.41%。酸杆菌类群中Gp2优势加强,同时Gp3具有由优势菌属转变为次优势菌属的趋势。Gp1和Gp10相对丰度分别与土壤pH呈显著负相关(P=0.035)和显著正相关(P=0.035),Gp2相对丰度与土壤有效磷呈显著负相关(P=0.010)。【结论】马尾松林改植杉木及杉木人工林连栽过程中土壤肥力水平降低,而土壤寡营养细菌酸杆菌相对丰度提高,酸杆菌群落作为土壤优势菌群随土壤环境变化而不断调整,这预示着酸杆菌在杉木人工林土壤物质循环中起非常重要作用。     

间伐对杉木人工林土壤理化性质的影响

在浙江省开化县林场研究了不同间伐处理下杉木人工林土壤物理和化学性质的变化,结果表明,间伐2年后,土壤理化性质得到显著改善,0-20 cm土层土壤容重随间伐强度增加而降低,土壤温度、有机质、总氮、水解氮、速效钾、有效磷和pH值均随间伐强度增加而升高,37%间伐强度对土壤理化性质的影响高于20%间伐强度处理。间伐对0-10 cm土层土壤理化性质的影响大于10-20cm土层。这些研究结果对认识杉木人工林经营与土壤质量的变化关系具有重要意义。     

马尾松两种林型土壤养分特征及其与凋落物质量的关系

【目的】研究土壤养分和地被层凋落物养分含量的差异,为马尾松人工林营林措施及地力维持提供科学依据。【方法】以鼎湖山两种典型林型(马尾松纯林和马尾松-黧蒴混交林)为研究对象,对比分析0~60 cm土层的土壤养分含量及地被层凋落物养分含量的差异,探索凋落物质量如何影响土壤养分。【结果】1)林型对土壤有机质、全氮和硫酸根含量有显著影响(P<0.05),对土壤全磷、交换性K+、Ca2+和Mg2+有极显著影响(P<0.01),混交林土壤养分含量(除硝态氮含量和交换性H+含量以外)均高于纯林。2)相同林型不同土层间土壤养分含量差异极显著(P<0.01),其中,土壤有机质和全氮含量随土层的加深而递减,且主要聚集在0~10 cm土层,表聚效应十分明显。3)纯林凋落物有机碳、全氮、C/N和全磷等含量高于混交林;相同林型不同分解层凋落物有机碳、全钙和全镁含量有显著差异(P<0.05),均表现为未分解层>半分解层>腐殖质层。4)土壤养分与地被层凋落物质量的RDA分析表明,0~10 cm土层土壤养分与腐殖质层有机碳呈极显著负相关(P<0.01),与腐殖质层C/N呈显著负相关(P<0.05);在10~20 cm土层,土壤养分与腐殖质层有机碳呈极显著负相关(P<0.05)。【结论】纯林的土壤养分低于混交林的主要原因是纯林凋落物具有较高的C/N和有机碳含量。     

长沙樟树人工林生长季土壤呼吸特征

用LI-COR-6400-09测定并研究湖南长沙樟树人工林生长季节土壤呼吸速率的日变化及季节变化规律,分析土壤呼吸与土壤水热因子的关系.结果表明:樟树林生长季土壤呼吸速率日变化呈单峰曲线,与5 cm深处土壤温度日变化相一致,2者呈显著指数相关,P=0.003;樟树林土壤呼吸速率季节变化显著,呈不规则曲线波动,平均呼吸速率为4.0 μmol CO2·m-2s-1,与5 cm深处土壤温度之间呈显著指数相关,拟合方程为Y=O.324 2e0.1064x,R2=0.903,P=0.001,与5 cm土壤湿度呈显著二次曲线相关,模拟方程为Y=-0.026 1w2 1.869w-28.406,R2=0.436,P=0.05,土壤温度和湿度可以分别解释土壤呼吸变化的90.3%和43.6%;由拟合的指数方程计算出樟树林生长季节的Q10值为2.9,4-6、7-8和9-10月Q10.值分别为3.08,1.59和2.72,呈现Q10.值随土壤温度升高而下降的趋势;土壤呼吸速率同时受土壤湿度的影响,当土壤湿度小于35.8%时,土壤呼吸与土壤湿度呈正相关,但当土壤含水量超过35.8%这个阈值,土壤湿度就成了土壤呼吸的抑制因子.     

陇东黄土高原沟壑区刺槐和油松人工林的生物量和碳密度及其分配规律

【目的】基于陇东黄土高原沟壑区刺槐人工林和油松人工林样地调查数据,分析其生物量、碳含量、碳密度及其分配规律,为该地区人工林碳效益估算提供基础数据。【方法】以陇东黄土高原沟壑区12年生刺槐人工林和12年生油松人工林为研究对象,采用样地调查与生物量实测的方法,研究刺槐人工林和油松人工林乔木不同器官、灌草层和枯落物层生物量,以及刺槐人工林和油松人工林乔木层、灌草层、枯落物层和土壤层碳储量及其分配特征。【结果】刺槐人工林乔木层平均碳含量(468.44 g·kg －1)低于油松人工林乔木层平均碳含量(512.77 g· kg －1);刺槐林乔木各器官碳含量为458.00～496.96 g·kg －1,不同器官碳含量表现为干＞枝＞叶＞根＞皮,油松人工林乔木各器官碳含量为503.83～536.27 g·kg －1,不同器官碳含量依表现干＞叶＞枝＞皮＞根;刺槐林草本层、灌木层及枯落物层平均碳含量分别为390.52,398.72和402.82 g·kg －1,油松林草本层、灌木层及枯落物层平均碳含量分别为413.17,436.85和414.03 g·kg －1;随着土壤深度增加,刺槐林和油松林土壤碳含量依次降低,0～10 cm土层土壤含量显著高于10～20,20～30和30～50 cm土层;刺槐林0～50 cm 土层土壤平均碳含量(4.96 g·kg －1)高于油松林(4.45 g·kg －1);刺槐林植被层生物量为54.80 t·hm －2,乔木层、草本层和灌木层分别占95.88%,2.65%和1.46%;油松林植被层生物量为24.37 t·hm －2,乔木层、草本层和灌木层分别占93.43%,5.17%和1.40%;刺槐林枯落物层生物量和碳密度分别为1.36和0.55 t·hm －2,分别是植被层的2.48%和2.12%,油松林枯落物层生物量和碳密度分别为0.92和0.39 t·hm －2,分别是植被层的3.78%和3.09%;刺槐林和油松林土壤层碳密度分别为31.15和24.35 t·hm －2,0～10 cm土壤层碳密度较高,分别占0～50 cm土层土壤碳密度的40.19%和38.73%;刺槐林植被层生物量(54.80 t·hm －2)高于油松林植被层生物量(24.37 t·hm －2);刺槐林和油松林生态系统总碳密度分别为57.60和37.38 t·hm －2,且均表现为土壤层＞植被层＞枯落物层。【结论】刺槐林和油松林植被层生物量表现为乔木层＞草本层＞灌木层,乔木层生物量均以树干占比最大,分别为40.02%和37.29%;2种人工林生态系统碳密度主要分布在土壤和植被中,且刺槐人工林生态系统具有较高的固碳能力。