Stabilization mechanisms of organic matter in four temperate soils: Development and application of a conceptual model

Based on recent findings in the literature, we developed a process‐oriented conceptual model that integrates all three process groups of organic matter (OM) stabilization in soils namely (1) selective preservation of recalcitrant compounds, (2) spatial inaccessibility to decomposer organisms, and (3) interactions of OM with minerals and metal ions. The model concept relates the diverse stabilization mechanisms to active, intermediate, and passive pools. The formation of the passive pool is regarded as hierarchical structured co‐action of various processes that are active under specific pedogenetic conditions. To evaluate the model, we used data of pool sizes and turnover times of soil OM fractions from horizons of two acid forest and two agricultural soils. Selective preservation of recalcitrant compounds is relevant in the active pool and particularly in soil horizons with high C contents. Biogenic aggregation preserves OM in the intermediate pool and is limited to topsoil horizons. Spatial inaccessibility due to the occlusion of OM in clay microstructures and due to the formation of hydrophobic surfaces stabilizes OM in the passive pool. If present, charcoal contributes to the passive pool mainly in topsoil horizons. The importance of organo‐mineral interactions for OM stabilization in the passive pool is well‐known and increases with soil depth. Hydrophobicity is particularly relevant in acid soils and in soils with considerable inputs of charcoal. We conclude that the stabilization potentials of soils are site‐ and horizon‐specific. Furthermore, management affects key stabilization mechanisms. Tillage increases the importance of organo‐mineral interactions for OM stabilization, and in Ap horizons with high microbial activity and C turnover, organo‐mineral interactions can contribute to OM stabilization in the intermediate pool. The application of our model showed that we need a better understanding of processes causing spatial inaccessibility of OM to decomposers in the passive pool.     

黄土高原刺槐林对土壤养分时空分布的影响

以不同树龄刺槐纯林林地和撂荒地作对比,研究了黄土高原刺槐人工林对土壤养分时空分布特征的影响。结果表明,刺槐林地土壤有机质、pH值、全氮、有效氮、有效磷、速效钾、交换性钙和交换性盐基总量随刺槐树龄增加无明确变化规律,土壤全磷和交换性镁含量则呈现波动性变化;刺槐林地土壤有机质、全氮、有效氮含量随土壤深度增加按幂函数衰减,有效磷含量有递减趋势,土壤全磷、速效钾、交换性钙、交换性镁和交换性盐基总量随土壤深度增加无明显变化规律,而土壤pH随深度呈波动性变化;与撂荒地相比,刺槐林地土壤有机质、全氮、有效氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁含量及交换性盐基总量分别增加21.6%~96.8%,34.3%~160.1%,191.5%~238.4%,2.1%~24.1%,19.82%~92.71%,64.2%~80.0%,25.0%~46.5%和67.2%~89.5%,表明刺槐林对改善土壤养分状况具有重要作用。     

山西太岳山不同林龄油松林土壤有机碳稳定性的变化特征

【目的】分析不同林龄油松林土壤有机碳及其组分的变化特征,为揭示维持油松林土壤有机碳稳定性的生物学机理提供理论依据。【方法】以山西太岳山林区40,80和110年生的油松林为研究对象,测定不同林龄油松林土壤有机碳及其组分（高氧化活性有机碳（F1）、中氧化活性有机碳（F2）、低氧化活性有机碳（F3）、稳定有机碳（F4））含量、pH、全氮含量、全磷含量、阳离子交换量、土壤酶活性和土壤粒径分布,分析不同林龄油松林土壤有机碳的稳定性和土壤理化性质的变化特征。【结果】土壤有机碳含量随林龄的增加而增大。难被氧化分解的有机碳组分（F3和F4）占总有机碳的70%以上,且所占比例随林龄的增大而增高;易被氧化分解的有机碳组分（F1和F2）占总有机碳的30%以下,随林龄的增大占比总体降低。40,80和110年生油松林在0~10 cm土层土壤有机碳的稳定系数分别为2.69,5.77和6.60,在10~20 cm土层分别为3.42,5.90和6.36。随着林龄的增加,土壤全氮含量、阳离子交换量、β-1,4-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶活性呈增大趋势;在0~10 cm土层,土壤黏粒和粉粒含量呈降低趋势,土壤砂粒含量呈增大趋势。地表凋落物现存量与土壤有机碳含量呈显著的正相关关系,与F4呈极显著正相关关系,影响土壤总有机碳的积累与稳定。逐步回归分析结果显示,F1主要受全氮、阳离子交换量、粉粒含量、砂粒含量和β-1,4-葡萄糖苷酶活性的综合影响;F2主要受pH和β-1,4-葡萄糖苷酶活性的综合影响;F3主要受粉粒含量、β-1,4-葡萄糖苷酶活性和纤维二糖水解酶活性的综合影响;F4主要受pH、全氮、黏粒含量、粉粒含量和砂粒含量的综合影响;总有机碳主要受pH、全氮、全磷和阳离子交换量的综合影响。【结论】当油松林林龄为40~110年时,随林龄的增加,土壤理化性状和生物学性状均得到改善,林龄越高,土壤有机碳固持能力越强,土壤有机碳库越稳定。     

斜纹夜蛾侧沟茧蜂对寄主龄期的选择

应用均匀设计研究了斜纹夜蛾侧沟茧蜂与斜纹夜蛾1龄末-2龄初幼虫、3龄幼虫和4龄幼虫共存系统中，寄生蜂对不同龄期幼虫的选择寄主作用，建立了3个龄期的3个龄期的幼虫被寄生量模型。根据模型，计算了寄生蜂对3个龄期幼虫寄生的选择系数。结果表明，斜纹夜蛾侧沟茧蜂能寄生斜纹夜蛾1-4龄幼虫，但当1龄末-2龄初幼虫、3龄幼虫和4龄幼虫同时存在时，该蜂偏爱寄生1龄末-2龄初幼虫，其次为3龄幼虫。     

碧流河水库鲢、鳙的年龄、生长和资源量的研究

根据１９８９～１９９１年间对碧流河水库鲢、鳙的取样调查分析，对该水库渔获物中鲢、鳙的年龄、生长和可捕群体的资源量进行了初步研究。渔获物中鲢、鳙均以Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ龄为主，ＶｏｎＢｅｒｔａｌｌａｎｆｆｙ生长方程适合描述其生长过程。鲢的可捕群体资源量为２．９９×１０￣５ｋｇ，鳙为３．７５×１０￣５ｋｇ。     

秦岭林区华山松种群结构与动态研究

运用标准地及样方法对秦岭林区天然华山松种群的结构特征进行了研究,结果表明：秦岭林区华山松种群以单层结构为主;种群的空间分布格局随发育阶段由集群→随机→集群分布过渡,在水平方向不同龄级个体呈镶嵌分布;种群年龄结构及存活曲线复杂,增长型和衰退型并存,并以缺失某些年龄阶段的间断衰退型为主;种群个体的径阶结构多呈右偏正态分布,表现出种群幼苗、幼树储备不足的特点。     

烤烟烘烤过程中叶片膜脂过氧化特性的研究

采用温湿度自动控制电热烤烟箱，研究了烘烤过程中烟叶膜脂过氧化及其内源保护酶活性的变化。结果表明，随烘烤时间延长，叶内超氧物歧化酶（ＳＯＤ）和过氧化物酶（ＰＯＤ）活性下降，丙二醛（ＭＤＡ）含量增加。烘烤４８ｈ和７２ｈ后，两种酶先后失活，ＭＤＡ积累达最大值，证明烟叶烘烤过程中叶片膜脂过氧化水平不断提高。不同处理以高温快烤烟叶膜脂过氧化水平最高，低温慢烤最低。而且变黄温度对烟叶膜脂过氧化的作用比定色期不同升温处理的作用大。     

胚龄和基因型对小麦幼胚体细胞胚性无性系的诱导

幼胚胚龄和供体植株的基因型都会影响小麦幼胚体细胞胚性无性系的产生。胚龄对小麦幼胚体细胞胚性无性系的高频率诱导有显著影响 ,表现为愈伤组织诱导率 (出愈率 )和胚性愈伤组织诱导率在不同胚龄下差异显著。在最适胚龄条件下 ,基因型对小麦幼胚培养出愈率的影响不大 ,而主要影响胚性愈伤组织的发生频率。在培养当代 ,以小偃 2 2、千斤早和西农 88(1)的培养效果为最好     

浙江省毛竹直径与年龄的二元Weibull分布模型

利用2004年复查的浙江省森林资源连续清查体系4250个固定样地中的245个毛竹纯林样地数据,用具有严格概率模型性质的二元Weibull分布模型描述浙江省毛竹直径与年龄的二维结构,并讨论二元Weibull分布模型的生成函数,给出几个不同形式的表达式,指出模型良好的概率模型性质。一元Weibull分布模型的直径、年龄模型分别是二元模型的边际分布,而且用边际分布求得的参数与用联合分布求得的参数也很接近。本研究是省级地域的毛竹宏观模型,该模型也可尝试应用到林分水平,以及其他类型森林。     

林龄、密度对华北落叶松人工林下生物多样性的影响

生物多样性维护是人工林经营过程中必须考虑的重要因素。而林龄、密度变化对于生物多样性的影响,则是确定人工林经营措施的重要依据。以地处燕山山地木兰林管局境内华北落叶松人工林为研究对象,选择林龄、密度、郁闭度3个指标对生物多样性的影响,采用物种丰富度指数（d1）,物种多样性Simpson指数（D）,和Pielou均匀度指数（JD）,分析生物多样性特征。结果表明：华北落叶松人工纯林生物多样性各指数,随林龄、密度、郁闭度的变化趋势基本一致。随着林龄的增大灌木层的多样性指数最大出现在林龄11a,草本层最大出现在林龄16a。随密度的变化趋势是随着密度的增大,灌木层呈现逐渐增大的趋势,草本层则是先增大后减小的趋势。随郁闭度的变化趋势是灌木层和草本层都随郁闭度的增大呈现先增大后减小的趋势。