四川盆地亚热带常绿阔叶林不同物候期凋落物分解与土壤动物群落结构的关系

为了解植物生长不同物候时期凋落物分解过程中土壤动物群落结构动态及其与凋落物分解的关系,以四川盆地亚热带常绿阔叶林典型人工林树种马尾松和柳杉,次生林树种香樟和麻栎凋落物为研究对象,采用凋落物分解袋试验研究,凋落物分解过程中土壤动物的群落特征。4种凋落物分解袋共获得土壤动物8047只,其中,柳杉(2341只)>香樟(2105只)>马尾松(2046只)>麻栎(1555只)。其中,秋末落叶期、萌动期和展叶期,马尾松凋落物袋中主要以捕食性土壤动物为优势类群,而后以菌食性土壤动物为主;香樟凋落物袋中除秋末落叶期和叶衰期以菌食性土壤动物为主要优势类群外,其他各时期均以捕食性土壤动物为主要优势类群;柳杉凋落物分解各时期均以菌食性土壤动物为主要优势类群;麻栎凋落物分解在前3个时期以菌食性为主,而后以植食性土壤动物为主要优势类群。相关分析表明,在秋末落叶期和萌动期土壤动物的个体密度主要和氮、磷含量及其格局密切相关,叶衰期主要和难分解组分木质素显著相关。除在秋末落叶期土壤动物对凋落物分解的贡献率与土壤动物的个体密度显著相关外,其余主要物候关键时期均与土壤动物的类群密度及其食性显著相关。     

不同土壤水分条件下生长的巨桉对紫花苜蓿的化感作用

为了了解紫花苜蓿对不同水分条件下生长的巨桉化感作用的响应,采用生物检测法研究了生长在不同水分[75％,55％,40％和30％田间持水量(FC)]条件下的巨桉幼树叶片水浸液对紫花苜蓿种子萌发和幼苗生长特征的影响。结果表明,不同水分条件下生长的巨桉均对紫花苜蓿表现出明显的化感作用。巨桉叶片水浸液显著降低了紫花苜蓿的发芽指数,且随着巨桉生长土壤水分的减少,降低作用增强。生长在较差水分(40%和30％FC)条件下的巨桉,其高浓度叶片水浸液显著抑制紫花苜蓿幼苗生长,但其低浓度叶片水浸液促进种子发芽;而生长在较好水分(75%和55％FC)条件下的巨桉,其低浓度叶片水浸液促进紫花苜蓿幼苗生长,高浓度叶片水浸液提高了种子发芽率。高浓度巨桉叶片水浸液降低了紫花苜蓿叶片叶绿素含量和根系活力。另外,紫花苜蓿对巨桉叶片水浸液处理表现出一定程度的抗性。紫花苜蓿对巨桉化感作用的这些响应特征表明紫花苜蓿可以作为巨桉林下植被优选物种。     

巨桉人工林草本层优势种的种间关系及生态种组的划分

根据野外60个样方的调查数据,运用χ²检验、Jaccard指数和Spearman秩相关系数研究了巨桉人工林草本层16个优势种的种间关联和相关关系。结果表明,草本层优势种种间联结性不强,种间关系较为松散,种的分布相对独立,呈负联结趋势,群落还处于演替之中,物种的组成还会发生变化。研究种间关系时,种间关联结合种间相关得出的结果较好。根据分析结果将16个优势种划分为3个生态种组,生态种组内的种其资源利用方式和生态要求相似,而组间表现出明显的差异。生态种组的划分能为巨桉人工林林下草本层的管理提供理论依据。     

巨桉人工林草本层主要种群的生态位分析

根据野外60个样方的调查数据,应用Levins、Shannon-Wiener生态位宽度指数和Levins生态位重叠指数分析了巨桉人工林草本层13个主要种的生态位宽度和生态位重叠特征。结果表明,里白和芒的生态位宽度最大,主要是由于其具有广泛的适应性。生态位宽度较大(或较小)的种群,它们所构成的种对间生态位重叠既有较大的,也有较小的,生态位宽度与生态位重叠程度无相关性。总体上看,巨桉人工林草本层物种间生态位重叠相对较低。从生态响应速率来看,里白发展性最强,可能形成少数种独占巨桉人工林草本层的格局。     

降雨季节亚热带常绿阔叶林透冠雨对土壤可溶性有机质的迁移作用

[目的] 作为森林土壤中活性最高的组分,可溶性有机质(DOM)不仅可以直接被微生物利用,还是生态系统中C、N、P等元素迁移的主要载体,其迁移过程受到透冠雨驱动的水力作用和溶解过程的影响。[方法] 通过野外原位控制透冠雨输入试验,以亚热带常绿阔叶林的砂质红壤为对象,对照林窗降雨,分析降雨季节森林透冠雨对不同土层土壤可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)和可溶性有机磷(DOP)动态变化的影响。[结果] (1)相对于林窗降雨,整个降雨季节以透冠雨为载体输入到土壤的DOM显著增加(p<0.01),DOC、DON和DOP浓度分别增加37.00%,93.47%,85.12%,DOC、DON和DOP通量分别增加20.76%,49.93%,61.55%,但通过40 cm深土壤后,其输出通量差异并不显著,表明土壤对透冠雨中DOM具有较强的吸收能力。(2)相较于林窗降雨,透冠雨显著降低土壤表层输入C/N的29.19%,C/P的26.00%,而无明显改变N/P,而经过40 cm深土壤后,透冠雨显著降低土壤40 cm深度输入C/N的19.35%,C/P的13.35%和N/P的7.45%。表明透冠雨DOM增加主要是因为吸收冠层中的DON与DOP,而在土壤中DOM减少部分主要集中在DOC与DOP。(3)土壤DOC与DOP表现为截留减少,而DON表现为富集增加。相较于林窗降雨,透冠雨显著增加0—40 cm土壤对DOC截留量的39.93%和DOP截留量的72.42%,显著减少对DON释放量的32.37%。[结论] 研究结果充分证明亚热带常绿阔叶林透冠雨能促进DOM的输入,有利于土壤各层次对DOM的吸收,对于生态系统可持续经营和管理具有一定的科学意义。     

全自动青毛豆剥壳机的研制

在分析青毛豆剥壳机理的基础上,设计出一种全自动青毛豆剥壳机,并对关键部件—送料装置和轧辊的设计参数进行分析计算,得到了相应参数的理论计算模型。根据关键参数的理论计算结果,制作了产品样机,并利用新鲜毛豆进行了多次剥壳试验,同时对试验数据进行统计分析。试验结果表明,剥豆成功率稳定在90%以上,毛豆破损率稳定在5%以下。     

巨桉人工林林下植被的数量分类

根据野外54个样方的调查数据,对巨桉人工林林下植被进行TWINSPAN分类。结果表明,巨桉人工林林下植被可划分为14个群落类型。根据分类结果,巨桉人工林群落层次结构包括3种类型：＂巨桉＋灌木＋草本＂型（占所有样方的74.1%）、＂巨桉＋草本＂型（占所有样方的22.2%）、＂巨桉＂型（占所有样方的3.7%）。     

季节性冻融期亚高山/高山森林细根分解动态

为了解季节性冻融期不同阶段土壤冻融作用对细根分解的影响,采用凋落物分解袋法测定粗枝云杉、红桦和岷江冷杉细根在川西亚高山/高山森林区不同海拔地段(3 023,3 298,3 582 m)5个冻融阶段(初冻期、深冻期、融化前期、融化中期和完全融化期)的分解动态。结果表明: 经过一个季节性冻融期细根残留率为88%~92%,不同海拔和不同树种之间差异显著。季节性冻融期各阶段均对3个树种细根分解具有明显贡献,但贡献率随着分解的延读表现出降低的趋势,且较低海拔的这种趋势更加明显。细根分解速率常数在0.177 6~0.242 4之间,各阶段细根相对失质量率与土壤温度密切相关,但细根分解速率与细根初始质量多项指标的相关性均不显著。建立包含季节性冻融期土壤平均温度、土壤温度波动、细根钙含量和细根木质素与氮比值的回归模型,可解释95%的细根分解速率差异形成原因。这些结果表明温度导致的土壤冻融过程是影响季节性冻融期细根分解速率的重要原因,而细根质量的影响相对较弱。     

森林凋落物分解过程与土壤动物的相互关系研究进展

以土壤动物为主导的碎屑食物链是凋落物生物化学降解的主要途径,也是实现森林生态系统碳和养分循环的关键环节。现有的研究结果已经清晰认识到：①气候环境是决定生态系统土壤动物多样性及其对凋落物分解贡献的首要因素;②凋落物质量明显调控了特定气候带内土壤动物与凋落物分解的相互作用关系;③全球气候与环境变化正在改变土壤动物多样性与凋落物特征,导致土壤动物对凋落物分解的作用更不明确。同时,当前土壤动物分类方法相对滞后、凋落物分解袋法等研究方法存在明显缺陷。今后应在不断完善研究方法的基础上,重点关注气候变化情境下凋落物质量变化与土壤动物群落演替的生态关联性,使得土壤动物参与的物质循环、能量流动与信息传递等关键过程更加清晰。     

岷江下游丘陵区3种农业种植模式对铅（Pb）污染土壤的修复效益

为了解间作和轮作组成的农业种植模式对中轻度Pb污染土壤的修复效益,定点调查了岷江下游丘陵区3种农业模式(MI:玉米+红薯-小白菜+菠菜,M2:玉米+生姜-茎用芥菜,M3:水稻)作用下,土壤中Pb含量的变化以及Pb在土壤和作物系统中迁移和分配的特征,采用有时序的灰色关联分析法,比较了 3种模式的综合效益.结果发现,土壤Pb含量变化在模式M1、M2中表现为显著下降后持平的\"L\"形特点(降幅10.65%、13.91%).M3中为显著下降(降幅14.17%).Pb在作物非食用器官中含量是食用器官的1.10～33.00倍.玉米和稻谷食用器官中Pb的含量安全,生姜受到中度Pb污染,红薯、小白菜、菠菜等食用器官中Pb污染较严重,人体通过模式中作物日摄入Pb总量是WHO/FAO标准的4.23倍,但由于人体对Pb具有的耐性和清除机制、食用前对农产品的加工措施、当地农户将红薯和菠菜等作为猪饲料使用,以及现今社会人类日常饮食种类的丰富性等,有效地降低了农产品中Pb含量超标对人体危害的风险性.分析表明,3种模式的综合效益是显著的,灰色关联分析法的排序结果为M2＞M1＞M3.