《亚热带果园生态系统吸存及其管理》书评

正王义祥、翁伯琦、邢世和等合著的《亚热带果园生态系统吸存及其管理》一书已由科学出版社出版.该书不仅对果园碳固存的现状和研究方法进行了综述性介绍,还将福建省农业科学院农业生态研究所有关研究人员多年来对亚热带果园碳平衡的研究成果进行了集中总结.著作以柑橘、油桃、龙眼等典型亚热带果园为例,分析了亚热带果园碳的吸收存储及其在土壤、植株、凋落物、以及土壤分库中的动态,研究了果园经营时间、开垦方式、生草、肥料施用等因素对碳存储的影响,评价了不同措施下土壤的固碳潜力以及对区域碳固存的影响.本书对于全面评估亚热带果园碳平衡有重要的作用,并为亚热带果园的碳平衡管理提供了科学依据.     

亚热带红壤果园土壤熟化与酶活性相关性的研究

我国亚热带果区大多分布于红壤丘陵地,由于红壤具有强烈的富铝化作用,对其果园土壤的改良熟化产生了不良的影响,且在一定程度上阻碍着果树业的发展。业已证明,红壤果园土壤熟化与果树高产、稳产、优质关系密切,因此,深入研究亚热带红壤果园土壤熟化规律及定向培肥途径,对提高果树生产水平具有重要的现实意义。     

亚热带红壤区森林土壤剖面微生物残体碳分布及影响因素

土壤剖面中20cm以下土壤有机碳(SOC)储量占土壤剖面总SOC储量50%左右,由于土壤微生物残体碳(MRC)是稳定土壤碳库的重要来源,因此研究土壤剖面中MRC对SOC的贡献对于评估土壤碳储量具有重要意义。然而,目前关于MRC含量及其对SOC贡献的研究多数集中在土壤表层,在土壤剖面和母质中尚不清楚。选取江西省千烟洲亚热带典型森林红壤剖面,通过氨基糖与磷脂脂肪酸(PLFA)微生物标志物分析方法,分析红壤剖面和母质中MRC的影响机制及其对SOC贡献的分布特征。研究结果表明：(1)MRC含量随着土壤剖面深度增加而显著降低(P<0.05),在整个土壤剖面中,细菌MRC对SOC贡献为6%—12%,真菌MRC对SOC贡献为12%—36%,MRC对SOC贡献为18%—46%。从土壤表层至母质,真菌MRC对SOC贡献高于细菌MRC。(2)结构方程模型结果表明,在土壤剖面中,MRC含量主要受到微生物-PLFA含量、容重和溶解态有机碳含量的影响。研究量化了红壤剖面中MRC对SOC的贡献,表明在20cm以下土壤及母质中,微生物残体碳对红壤地区生态系统碳库具有重要贡献。     

红壤丘陵区典型农田土壤秸秆还田后纤维素降解特征及其影响因素

以亚热带红壤丘陵区典型旱地和水旱轮作长期定位试验地为研究对象,以单施化肥(NPK)为对照,研究长期秸秆还田配施化肥(NPKS)后农田土壤中纤维素的积累效应及其周年降解特征,并从纤维素降解的关键酶活性、土壤基本性质和气候环境阐明影响农田土壤中纤维素降解的主要因子。结果表明:两种土地利用方式下,长期(13年)NPKS处理后土壤中纤维素积累并不显著;周年变化来看,添加NPKS后旱地和水旱轮作地土壤中纤维素含量分别在施肥后6和3个月内迅速降至施肥前水平,表现为水旱轮作地土壤中纤维素降解速率显著高于旱地;水旱轮作地中纤维二糖水解酶(CBH)及β-葡萄糖苷酶(βG)活性的增量在添加NPKS后均显著高于旱地,说明水旱轮作地中纤维素酶活性对秸秆还田的响应更强;两种土地利用方式下,长期施肥后纤维素占土壤有机质的比例下降,说明纤维素并不是亚热带红壤丘陵区农田土壤有机碳库积累重要的直接组分。相关分析和回归分析结果表明,β-葡萄糖苷酶、土壤微生物生物量碳、碱解氮是影响纤维素降解的主要因子。未来可通过调整施肥、土地利用方式来调控亚热带红壤丘陵区农田土壤有机碳库及其组分的转化过程。     

红壤丘陵景观单元土壤有机碳和微生物生物量碳含量特征

为了探讨我国亚热带红壤丘陵区不同利用方式下土壤有机碳(SOC)和土壤微生物生物量碳(SMB-C)含量的特征,在湖南省桃源县选取典型样区,通过密集取样,分析了红壤丘陵景观单元内水田、旱地、林地、果园4种典型利用方式下表层土壤(0～20 cm)SOC和SMB-C含量.结果表明,典型红壤丘陵景观单元中SOC含量高低的顺序为水田(16.0 g·kg^-1)＞旱地(11.2 g·kg^-1) ＞果园(9.5 g·kg^-1)＞林地(8.4 g·kg^-1),SMB-C含量则为水田(830 mg·kg^-1)＞旱地(361 mg·kg^-1)＞林地(200 mg·kg^-1)＞果园(186 mg·kg^-1),且在不同利用方式下SOC与SMB-C均呈极显著正相关(P＜0.01),说明本研究区内各土地利用类型的土壤SMB-C含量变化可以敏感地指示SOC的动态.研究结果还表明,将我国亚热带红壤丘陵林地开垦为果园或耕地后,表层土壤 SOC含量不可能降低.     

红壤退化地森林恢复后土壤有机碳对土壤水库库容的影响

亚热带红壤侵蚀退化地实施生态恢复后生物生产力恢复迅速,但土壤尤其是土壤水库的功能并未获得同步恢复,导致土壤水库对于降水和地表径流的调节能力低下,区域性洪涝灾害和季节性干旱依然突出。采用野外调查和室内分析相结合的方式,研究了南方红壤侵蚀退化地典型植被恢复类型(马尾松与阔叶树复层林、木荷与马尾松混交林、阔叶混交林)0—60cm土层土壤水库各种库容差异,以及土壤总有机碳和活性有机碳密度分布特征,采用典型相关分析方法对土壤水库库容与土壤有机碳密度两组指标进行相关分析。结果表明:随着土层深度的增加,各森林恢复类型死库容呈上升趋势,兴利库容和最大有效库容呈下降趋势,防洪库容变化趋势不明显,木荷与马尾松混交林兴利库容略高。不同森林恢复类型同一土层土壤总有机碳密度均表现为马尾松与阔叶树复层林木荷与马尾松混交林阔叶混交林,而活性有机碳密度则以阔叶混交林最大。典型相关分析表明,土壤有机碳水平对土壤水库库容的增加具有显著的因果影响关系(P=0.01),其中对有机碳水平起到主导性贡献作用的是水溶性有机碳。因此,对于退化红壤地森林恢复初期,可通过适当密植和立体种植,提高林地生物量和土壤碳密度,并在马尾松等先锋树种针叶林分中补植阔叶乔灌木,以增加土壤活性有机碳含量,增大土壤水库容量,从而有利于土壤水库结构和功能以及退化生态系统的快速恢复。     

植被恢复对侵蚀红壤可溶性有机质含量及光谱学特征的影响

为了解植被恢复对侵蚀红壤可溶性有机质含量及结构特征的影响, 以福建省长汀县河田镇植被恢复后的侵蚀红壤及对照裸地为研究对象, 对两试验地0-60 cm深土壤中可溶性有机质的含量及光谱学特征进行了比较研究。结果表明: 侵蚀红壤植被恢复后, 土壤可溶性有机碳含量显著提高, 在土表到60 cm深度的6个10 cm土层中, 植被恢复土壤可溶性有机碳含量分别提高为对照裸地相应土层的5.6、4.7、4.6、3.1、2.4及2.2倍。可溶性有机氮含量在两试验地之间的差异在各土层中不一致。植被恢复各土层侵蚀红壤可溶性有机质的芳香化指数显著高于对照裸地, 荧光发射光谱腐殖化指数略高于对照裸地, 植被恢复后的侵蚀红壤与对照裸地间荧光同步光谱腐殖化指数无明显差异。荧光同步光谱图中, 两试验地侵蚀红壤可溶性有机质的吸收主要为类蛋白质及芳香性脂肪族荧光基团的吸收。傅里叶红外光谱结果显示, 与对照裸地相比, 植被恢复后的侵蚀红壤土壤可溶性有机质中官能团种类更多, 且含有更多芳香碳及羧基碳。两试验地土壤可溶性有机质均表现为芳香化及腐殖化程度随土层的加深而降低。相关性分析显示, 土壤可溶性有机质的芳香化及腐殖化指数与土壤碳氮总量有极显著正相关关系。总之, 侵蚀红壤经植被恢复后, 土壤可溶性有机碳含量及可溶性有机质的芳香化指数显著提高, 可溶性有机质的腐殖化指数略有增大, 可溶性有机质结构更复杂, 更不易被分解, 因此有利于土壤肥力的恢复。     

红壤丘陵山地柑桔园土壤熟化问题的初步探讨(简报)

丘陵山地红壤广泛分布于我国江南,由于地处优越的自然生物气候条件,而成为发展柑桔等亚热带果树的重要基地。然而,这些园地土壤仍不同程度表现出自然土壤的基本特性,即所谓的“瘠、酸、粘、旱”,故改良红壤,促进土壤熟化,是创造柑桔高产、稳产、优质的基本条件之一。为此,探讨红壤柑桔园土壤熟化问题,是亚热带地区     

侵蚀退化红壤自然恢复下土壤生物学质量演变特征

为了探讨严重侵蚀退化红壤区自然植被恢复过程中土壤生物学质量演变特征,对南方严重侵蚀退化红壤自然植被恢复的4个演替阶段（裸地,地衣地,苔藓地和草地）,以及该地区人工马尾松林地的土壤微生物量、酶活性和线虫数量进行了比较研究。结果表明：在侵蚀红壤自然恢复过程中土壤生物学性质演变特征明显。在恢复初期,地衣和苔藓对土壤生物学性质的改善主要体现在土壤表层。在0～2cm土层地衣地土壤微生物量碳、氮、蔗糖酶和脲酶活性高于裸地,但差异不显著;苔藓地表层微生物量氮、脲酶和酸性磷酸酶活与人工马尾松林地已无显著差异,表明苔藓地是严重侵蚀退化红壤自然恢复过程中土壤质量改善的重要阶段。裸地、地衣地和苔藓地土壤线虫恢复程度低于微生物量和酶活性。草地土壤微生物量碳、氮和3种酶活性以及线虫数量则显著高于自然恢复初期各阶段。与人工恢复林相比较,自然恢复草地表层土壤生物学质量优于人工马尾松林地,但对深层土壤的改善效果不如林地。相关分析表明自然恢复过程中土壤微生物与酶活性的改善程度比较一致,而土壤线虫对自然植被恢复响应与微生物和酶活性不尽相同。     

生物黑炭与无机肥料配施对旱作红壤有效磷含量的影响

针对我国南方旱地红壤有效磷含量普遍较低的问题,研究了生物黑炭与无机肥料配施对旱地红壤有效磷、有机碳含量和pH的影响.结果表明:生物黑炭与无机肥料配施后,红壤理化性质得到不同程度的改善;土壤pH值、有机碳和有效磷含量在油菜各生育期均得到不同程度的提高,在抽薹期、开花期、成熟期分别较种植前平均提高了16%、24%、26%,23%、34%、38%及100%、191%、317%.pH、有机碳和有效磷含量随着生物黑炭用量的增多而增加.施用生物黑炭处理的土壤有效磷与pH和有机碳呈显著相关性.研究结果可为改善旱地红壤缺磷状况及其理化性质提供科学依据.     

红壤丘陵区土地利用方式变更后土壤有机碳动态变化的模拟

采用双组分模型模拟土地利用方式变更后土壤有机碳储量的变化,并用一些调查和监测数据进行了初步验证．此双组分模型将土壤有机碳分为新形成有机碳和原有有机碳两个组分．每个组分有机碳的形成转化用一级动力学方程描述．本文用此模型对亚热带土壤开垦利用为马尾松林地、湿地松林地、柑桔园和牧草地４种方式１０年来土壤有机碳储量的变化过程进行了模拟,初步结果表明,模拟值与实测值拟合较好．可见,此方法适于用来模拟不同土壤类型下土地利用系统变更初期的土壤有机碳储量动态变化过程．     

南方红壤丘陵区旱地多熟种植的发展现状与研究进展

多熟种植是我国现代农业中一种重要的农作制度,对于我国实现农业可持续发展及确保国家粮食安全具有重要作用.中国南方红壤丘陵区地处热带、亚热带湿润气候区,光、温、水资源充足,自然条件十分优越,适宜发展多熟种植模式.文章从南方红壤丘陵区概况、种植模式的多样化及投入产出高效化等方面,对目前我国南方丘陵区旱地多熟种植模式的研究现状...     

红壤柑桔园土壤熟化与酶活性相关性的研究

本文通过对不同垦植年限红壤權柑园土壤化学性状和土壤酶活性的研究,讨论了土壤酶活性与土壤养分含量的关系,土壤酶活性与红壤柑桔园土壤熟化度的相关性,以及土壤酶在红壤果园土壤定向培肥进程中的作用。本研究表明,土壤酶活性可作为红壤柑桔园土壤热化度的重要指标,进而探讨了以土壤酶活性指标作力表征红壤果园土壤熟化度的可能性。     

氮沉降对热带亚热带森林土壤氮循环微生物过程的影响研究进展

近年来,高速的城市化和工业化建设导致全球大气氮沉降量逐年递增,其中热带亚热带地区氮沉降量显著高于全球平均水平,而大部分热带亚热带森林土壤趋近氮饱和状态,氮沉降增加将持续向土壤输入外源活性氮,极易导致土壤氮过剩,进而破环整个森林生态系统氮循环的平衡。我国热带亚热带地区经济发展快速,氮沉降增加导致的土壤养分失衡和林地退化等生态问题日益凸显,森林土壤氮循环对大气氮沉降的响应及适应机制已引起了学术界的广泛关注。研究表明氮循环各环节均由特定的功能微生物驱动完成,明确氮沉降增加对热带亚热带森林土壤氮循环功能微生物及其介导的关键过程的影响,对评价未来氮沉降增加背景下全球森林土壤氮循环的响应及驱动机制有重要作用,可为促进我国热带亚热带地区森林修复、生态环境的改善与提升提供科学支撑。鉴于此,本文综述了热带亚热带森林土壤氮循环主要过程（如固氮、硝化、反硝化、厌氧氨氧化等）及其功能微生物群落丰度、活性、组成等对氮沉降增加的响应,同时分析了这些功能微生物的群落特征与主要环境因子（如NH₄⁺、NO₃^-、有机碳、pH、含水量等）的关联性。在此基础上探讨了氮沉降增加下功能微生物对热带亚热带森林土壤氮循环的调控作用,重点探讨了功能微生物如何通过改变丰度与群落组成而影响氮循环过程,并对目前研究中存在的主要问题与未来研究重点进行了简要剖析。     

根际沉积及其在植物-土壤碳循环中的作用

植物根际沉积是一种重要的植物与土壤交换的界面过程,在土壤碳周转方面具有重要的作用;根际碳的沉积也是联系植物、土壤及微生物的桥梁.本文就近年来关于根际沉积中碳平衡、碳循环等相关研究,阐述了根际碳沉积的机制,探讨了相关试验中存在的问题,以及不同植物品种、种类和生育期根际沉积的差异和根际沉积物与土壤呼吸的关系,指出了根际沉积在植物 土壤体系中碳循环的重要作用.在此基础上,提出了未来的研究领域及方向.     

Extended leaf senescence promotes carbon gain and nutrient resorption: importance of maintaining winter photosynthesis in subtropical forests

The relative advantages of being deciduous or evergreen in subtropical forests and the relationship between leaf phenology and nutrient resorption efficiency are not well understood. The most successful deciduous species (Lyonia ovalifolia) in an evergreen-dominated subtropical montane cloud forest in southwest (SW) China maintains red senescing leaves throughout much of the winter. The aim of this study was to investigate whether red senescing leaves of this species were able to assimilate carbon in winter, to infer the importance of maintaining a positive winter carbon balance in subtropical forests, and to test whether an extended leaf life span is associated with enhanced nutrient resorption and yearly carbon gain. The red senescing leaves of L. ovalifolia assimilated considerable carbon during part of the winter, resulting in a higher yearly carbon gain than co-occurring deciduous species. Its leaf N and P resorption efficiency was higher than for co-occurring non-anthocyanic deciduous species that dropped leaves in autumn, supporting the hypothesis that anthocyanin accumulation and/or extended leaf senescence help in nutrient resorption. Substantial winter carbon gain and efficient nutrient resorption may partially explain the success of L. ovalifolia versus that of the other deciduous species in this subtropical forest. The importance of maintaining a positive carbon balance for ecological success in this forest also provides indirect evidence for the dominance of evergreen species in the subtropical forests of SW China.     

Depth-Dependent Patterns of Bacterial Communities and Assembly Processes in a Typical Red Soil Critical Zone

Abstract

Depth patterns of soil microbial distribution have not been well characterized and little is known about the balance between stochastic and deterministic processes in shaping microbial community through soil profiles. We examined how the composition, diversity, and assembly processes of bacterial communities change to a depth of 4 m along three cores sampled through a typical upland red soil Critical Zone in subtropical China. The sampled soils at the center of the Critical Zone were acidic, highly weathered, and clay loam to clay in texture, and developed from Quaternary red clay. Bacterial richness and phylogenetic diversity decreased with depth in the upper soil zone (0–90?cm), but was constant in the deeper zone (90–420?cm). In both the upper and deeper zones, richness was strongly and positively correlated with total organic carbon, dissolved organic carbon and total nitrogen. Depth-dependent changes of community structure were observed above the upper but not deeper zones. Stochastic processes were more important in the upper zone, whereas deterministic processes were dominant in the deeper zone. The distinct depth-dependent patterns of bacterial communities and assembly processes exist through deep soil profiles and are influenced by both contemporary and historical pedogenetic factors and processes.     

几种豆科树木结瘤固氮的初步研究

 作者通过野外调查和盆栽试验,探讨了几种豆科树种的结瘤固氮特征,土壤条件的影响和植株生长。木豆、山毛豆、刺槐在南亚热带褐红土种植,山合欢、刺槐在中亚热带紫色土种植,对绿化荒山荒地、改良土壤和促进生态平衡具有重要意义。     

氮沉降对森林生态系统土壤碳库的影响

森林土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,对维持全球碳平衡具有重要意义。不断加剧的全球氮沉降有可能改变森林生态系统中碳元素的地球化学循环过程,从而引起森林土壤碳储量的变化。本文从森林土壤碳收支的角度,将氮沉降对森林生态系统土壤碳库影响的复杂过程划分为凋落物分解、细根周转、土壤呼吸和土壤可溶性有机碳淋失4个相对独立的过程。综合国内外研究现状,对其进行了简要评述,指出了目前研究的不足,并探讨了这一研究领域的发展方向。