杨树人工林凋落物养分归还功能研究

对杨树中龄林、成熟林凋落物量、组成特征、季节动态及凋落物中N、P、K、Fe、Ca、Mg含量进行了定位观测和实验测定。结果表明:杨树成熟林的年凋落物量为4.45t·hm^-2·a^-1,是中龄林的1.42倍,两者存在显著差异(p<0.05);叶是凋落物的主要形式,分别占中龄林、成熟林总凋落物量的70.1%和81.5%;凋落物量具有明显的季节动态,表现为"双峰"型;成熟林养分归还量是68.4kg·hm^-2·a^-1,是中龄林48.96kg·hm^-2·a^-1的1.4倍;两林分各养分年归还量的大小顺序为N>Ca>K>Mg>Fe>P;杨树成熟林的N、P、Fe、Mg4种元素的利用率大于中龄林的,而K和Ca元素的利用率却相反。     

杉木、木荷纯林及其混交林凋落物量和碳归还量

2005年5月-2007年4月,研究了福建省建瓯市水土保持科教园内19年生杉木人工林、木荷人工林和杉-荷混交林凋落物量和碳归还量.结果表明：3种人工林的年均凋落物量分别为2470.85、4171.96和4285.99 kg·hm^-2·a^-1,不同人工林中凋落物均以落叶为主,占林分年总凋落量的68.62%～87.26%.杉木人工林凋落物量在每年的4-5月、7月和12月出现3次较大峰值,而木荷人工林和杉-荷混交林凋落物量的峰值仅出现在每年的3月份.与人工纯林相比,混交林促进了阔叶树种的单株凋落物量增加,但抑制了针叶树种的凋落物量.落叶是3种人工林凋落物碳归还的主体,人工林碳年归还总量大小顺序与年均凋落量相同,其中杉-荷混交林最高(2.12 t·hm^-2·a^-1),杉木人工林最低(1.19 t·hm^-2·a^-1).与针叶和阔叶人工纯林相比,针阔混交林的凋落量大、碳归还量高,具有良好的碳吸存能力.     

增施氮磷肥对木荷林凋落物生产量及其养分的影响

以浙江天童常绿阔叶林木荷群落为对象,2011年研究了不同施氮磷肥水平下凋落物生产量和养分动态特征.结果表明: 增施氮磷肥处理后,木荷群落凋落物的年生产量在6.82～8.30 t·hm^-2·a^-1,呈“三峰型”季节动态模式;凋落物年平均氮含量(P处理除外)和年平均磷含量增加;凋落物氮磷含量季节动态发生改变,而对凋落物氮年归还量(60.05～7147 kg·hm^-2·a^-1)和磷年归还量(2.94～3.93 kg·hm^-2·a^-1)没有显著影响.与对照相比,试验初期(2011年春季)各施肥处理下的凋落叶氮磷比普遍较高,而2011年冬季较低,说明长期施加氮磷肥可能改变森林生态系统原有的氮磷限制状况.     

干热河谷印楝和大叶相思人工林根系生物量及其分布特征

以元谋干热河谷10年生印楝和大叶相思为研究对象,采用分层挖掘法对印楝纯林、大叶相思纯林及印楝×大叶相思混交林根系生物量及其分布特征进行研究.结果表明:印楝×大叶相思混交林根系总生物量为2.707 t/hm2,介于印楝纯林(2.264t/hm2)和大叶相思纯林(3.405 t/hm2)之间.混交林内主根总生物量为1.057 t/hm2,为印楝纯林和大叶相思纯林的69.9％和69.7％,而除粗根外,混交林内其它径级的侧根(中根、小根和细根)生物量均介于印楝纯林和大叶相思纯林之间,分别为印楝纯林的228.7％、120.1％、450.0％,为大叶相思纯林的71.3％、65.8％和48.8％.干热河谷印楝和大叶相思人工林根系在土壤表层分布比例大,尤其足0-0.2 m土层内,其根系生物量占根系总生物量的63.6％-76.3％.根系垂直累积生物量与土壤深度可用二次方程拟合,拟合方程的二阶导数表明,垂直方向上,印楝纯林根系分布较混交林均匀,而混交林较大叶相思纯林均匀.     

武夷山甜槠群落钙、镁的累积和循环

对51年生甜槠群落Ca、Mg含量及其生物循环研究表明,甜槠群落现存量中,Ca、Mg总量分别为1029.96和231.34kg·hm^-2;其中地上部分分别为801.40和159.68kg·hm^-2, 地下部分分别为228.56和71.66kg·hm^-2.该群落Ca、Mg生物循环中,年吸收量分别为63.17和18.68kg·hm^-2, 年存留量分别为31.77和11.41kg·hm^-2, 年归还量分别为31.40和7.27kg·hm^-2;Ca、Mg的富集率分别为1.66和2.14.     

碳氮添加对草地土壤有机碳氮磷含量及相关酶活性的影响

草地土壤有机碳(C)、氮(N)、磷(P)等养分含量和酶活性对草地生态系统能量和养分的保持和供应具有重要作用.氮沉降对草地生态系统土壤有机养分及酶活性产生影响的结果不一致性,碳的同步添加是否会缓解氮沉降造成的负面影响仍不清楚,需要深入探讨.本研究以在内蒙古呼伦贝尔草原开展的碳(葡萄糖)、氮(尿素)添加试验样地为依托(始于2014年5月),探讨碳、氮添加对草地土壤C、N、P含量及相关酶活性的影响及其机制.试验分别设N₀(对照)、N₂₅(施氮25 kg·hm^-2·a^-1)、N₅₀(50 kg·hm^-2·a^-1)、N₁₀₀(100 kg·hm^-2·a^-1)、N₂₀₀(200 kg·hm^-2·a^-1)共5个N添加主处理,C₀(对照)、C₂₅₀(施碳250 kg·hm^-2·a^-1)、C₅₀₀(500 kg·hm^-2·a^-1)3个碳添加副处理,试验样品采于2016年8月.结果表明:高氮添加显著抑制脱氢酶(DHA)和β-1,4-N-乙酰氨基葡糖苷酶(NAG)活性,与对照相比,其活性分别降低22.3%和12.5%;而氮添加对土壤有机N含量无显著影响,使有机C和有机P含量分别减少6.6%和14.5%.高碳添加缓解了土壤微生物的碳限制,使得脱氢酶(DHA)、β-葡糖苷酶(BG)活性及土壤有机N、有机P含量分别增加15.1%、12.2%、1.9%、2.6%.研究表明,长期过量氮输入抑制土壤微生物活性,造成土壤有机C、有机P的减少,而碳添加提高了微生物及酶活性,使土壤有机N、P含量增加.碳氮耦合添加对草地土壤有机C、N、P的持续供应具有重要意义.     

华西雨屏区麻栎-喜树人工混交林林冠对降雨中钾和钠离子再分配的影响

2016年12月—2017年11月研究了都江堰灵岩山麻栎-喜树人工混交林林冠对不同物候期(无叶期、展叶期、盛叶期和落叶期)雨水中K⁺和Na⁺的再分配作用.结果表明: 大气降雨中K⁺和Na⁺浓度分别为1.87和1.46 mg·L^-1,穿透雨中分别为5.78和1.39 mg·L^-1,雨水中的K⁺浓度在展叶期最高,盛叶期最低,Na⁺在无叶期和展叶期较高,盛叶期和落叶期较低;大气降雨中K⁺和Na⁺的输入量分别为25.47和21.60 kg·hm^-2·a^-1;降雨对林冠中K⁺的淋溶量为13.64 kg·hm^-2·a^-1,无叶期、展叶期、盛叶期和落叶期的淋溶量分别为1.67、6.23、2.28和3.46 kg·hm^-2,在展叶期淋溶量最大;林冠对Na⁺的截留量为11.26 kg·hm^-2·a^-1,无叶期、展叶期、盛叶期和落叶期的截留率分别为32.6%、18.0%、44.9%和31.5%,盛叶期时截留量最大.可见,麻栎-喜树人工混交林林冠对大气降雨中K⁺和Na⁺的再分配作用随物候期而变化,这为深入了解华西雨屏区森林生态系统的K⁺和Na⁺循环提供了基础数据.     

草原土壤N2O释放及全球变暖影响下土壤养分变化的反馈效应

对草原土壤N₂O释放及其受全球变暖土壤养分变化的影响研究表明,以沼泽泥炭土N₂O释放量最大,生长季节为1.3～12.2kgN·hm^-2·a^-1,其次灰壤土,为1.5～2.4kgN·hm^-2·a^-1,酸性棕壤最小,为0～3.2kgN·hm^-2·a^-1;N₂O的释放层灰壤土在0～5cm,其它2种土壤为0～10cm;施肥试验表明,N、P肥在生长季节对土壤N₂O释放量影响不显着,但在生长季末期,N肥对酸性棕壤及灰壤土N₂O影响显着,施肥后第3天酸性棕壤由对照的1.3提高到44.2kgN·hm^-2·a^-1,灰壤土则由对照的1.9提高到31.1kgN·hm^-2·a^-1,说明全球变暖对土壤有机质分解的影响不会诱发N₂O释放量的大幅度增加.     

安徽长江滩地杨树人工林生物量和养分积累

安徽长江外滩Ⅰ-69杨树无性系人工林11年林分生物量达到90.2t·hm^-2,平均生产量为8.2t·hm^-2·a^-1,平均单株生产量为21.9kg·a^-1,与相同纬度带一般立地条件林分相比单株生产量高0.7%;另外林分叶面积指数为3.32m²·m^-2,造林后第3年叶面积指数的净增值达到最高,同时林分生产力开始进入最高水平该林分每生产1t干物质需要N 3.369kg、P 0.327kg、K 2.424kg、Ca 7.465kg、Mg 0.2kg、Cu 0.0073kg、Mn0.01868kg、Fe 0.1115kg和Zn 0.00268kg,同时吸收S 0.72kg、Cr 0.000252kg、Cd 0.0O039kg和Pb0.00043kg.年轮中元素含量逐年有波动,N和K呈负相关,而N与P则表现为正相关;滩地的淹水时间对年轮中P含量影响较大,其次是N,与K含量呈负相关,但不显著.     

广州市十种森林生态系统的碳循环

为了探讨南亚热带森林生态系统碳循环的规律,在广泛收集资料和试验数据的基础上,对广州10种森林生态系统的碳循环进行研究.结果表明：10种森林生态系统的碳密度在108.35～151.85 t C·hm^-2,其中乔木层碳密度在10.85～48.86 t C·hm^-2,0～60 cm土壤层在87.74～99.01 t C·hm^-2,均低于全国平均水平;从大气流向植被层的碳流量为4.41～9.15 t C·hm^-2·a^-1,植被层流向土壤层的碳流量为0.74～2.06 t C·hm^-2·a^-1,土壤层流向大气层的碳流量为3.94～5.42 t C·hm^-2·a^-1,即系统从大气净吸收碳在0.47～4.97 t C·hm^-2·a^-1之间.各种林分的净系统生产力不同,阔叶林大于针叶林,混交林大于纯林,天然次生林大于人工林.     

中亚热带米槠天然林土壤甲烷吸收速率季节变化

以福建省建瓯市万木林自然保护区米槠天然林为对象,定位观测了土壤甲烷吸收速率(V_CH4)的季节变化.结果表明：米槠天然林土壤V_CH4的季节变化表现出夏秋季高于冬春季的趋势,最大值(95.13 μg·m^-2·h^-1)出现在初秋(9月),最小值(9.13 μg·mμg·m^-2·h^-1)出现在初春(3月).土壤全年均为甲烷汇.随土壤温度和含水量的增加, V_CH4分别呈增加和降低趋势,但V_CH4与土壤温度和土壤含水量的相关性均不显著.米槠天然林土壤甲烷年通量为3.93 kg·hm^-2·a^-1,高于全球天然林土壤甲烷年通量的平均水平(2.4 kg·hm^-2·a^-1)和亚洲地区热带天然林土壤甲烷年通量(2.07 kg·hm^-2·a^-1),低于亚洲地区温带天然林的土壤甲烷年通量(8.12 kg·hm^-2·a^-1).     

耕作方式转变对小麦/玉米两熟农田土壤固碳能力的影响

采用大田试验、室内分析与生产调研相结合的方法,研究了耕作方式对农田生态系统固碳能力的影响.结果表明：少、免耕以及秸秆还田等保护性耕作措施有利于土壤有机碳的累积;免耕秸秆还田（NTS）方式0～5 cm土层土壤有机碳累积量比传统耕作（CTA）方式高18.0%,旋耕秸秆还田（RTS）0～5和5～10 cm土层比CTA分别高17.6%和25.0%,而翻耕秸秆还田（CTS）方式10～30 cm土层土壤总有机碳累积量比CTA高31.8%;CTA转变为NTS后,源于农田投入的碳排放减少了54.3 kg·hm^-2·a^-1,而转变为CTS、RTS后,分别增加了46.9 kg·hm^-2·a^-1和34.4 kg·hm^-2·a^-1;综合土壤碳累积与农田投入碳排放可知,传统耕作转变为保护性耕作方式后可实现由“碳源”向“碳汇”的转变,而CTS、RTS、NTS 3种耕作方式中以RTS的固碳能力最强,达1011.1 kg·hm^-2·a^-1.     

模拟氮沉降对华西雨屏区慈竹林凋落物分解的影响

试验设对照(CK,0 kg·hm^-2·a^-1)、低氮(LN,50 kg·hm^-2·a^-1)、中氮(MN,150 kg·hm^-2·a^-1)和高氮(HN,300 kg·hm^-2·a^-1)4个施氮水平,通过原位试验,研究了模拟N沉降对华西雨屏区慈竹(Neosinocalamus affinis)林凋落物分解的影响.结果表明：不同组分凋落物分解过程中,慈竹叶片分解速率最快,其次是箨,枝最慢,分解15个月时,叶片、箨、枝的质量残留率分别为26.38%、46.18%和54.54%,三者差异极显著(P<0.01);叶片在凋落后第1～2月和7～10月分解较快,而箨和枝则在第5～8月分解较快;凋落叶片分解95%需要的时间(2.573年)分别比箨和枝短1.686年和3.319年.凋落叶分解15个月时,各N沉降处理间分解率差异不显著;凋落箨分解95%需要2.679～4.259年,其中MN分解率最高,CK最低;凋落枝经过15个月的分解,各处理分解率大小顺序为MN>HN>LN>CK,MN与LN处理间差异达显著水平(P<0.05).说明N沉降对3种凋落物分解均有明显的促进作用,且对凋落箨促进作用最强;但随着N沉降浓度的增加和时间的延长,其促进作用减缓.     

养猪场养殖废水与化肥配施对小麦中微量元素含量和品质的影响

以淮河以南麦区大面积种植的春性小麦品种扬麦18为供试材料,研究了越冬期不同用量养猪处理废水（30、60、90和120 m³·hm^-2）和穗期施氮水平（0、30、60和90 kg·hm^-2）对小麦中微量元素含量和籽粒品质的影响.结果表明： 小麦地上部植株Ca、Mg和Fe含量随着生育期的推进先下降后上升,Cu、Zn和Mn含量则呈不断下降趋势.Ca、Mg、Cu和Zn含量除拔节期以外,均以施用处理废水120 m³·hm^-2并穗期施氮90 kg·hm^-2为最高;各生育期Fe和Mn含量均以施用处理废水120 m³·hm^-2并穗期施氮90 kg·hm^-2为最高.Ca、Mg、Cu、Zn、Fe和Mn含量在各生育期均随着处理废水施用量的增加而增加.在品质方面,施用处理废水90 m³·hm^-2并穗期施氮60 kg·hm^-2为最佳施肥模式.养猪处理废水通过厌氧无害化处理后与氮肥配施应用于小麦栽培,能促进小麦植株微量元素的提高并改善籽粒品质,整体而言,以越冬期施入60~120 m³·hm^-2处理废水、穗期配施氮肥90 kg·hm^-2为宜.     

“双季稻-鸭”共生生态系统稻作季节氮循环

“稻鸭共生”是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展.2010年5-10月在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间试验,以常规稻作为对照,研究了早、晚稻两季“稻鸭共生”生态系统氮(N)循环特征.结果表明：“早稻-鸭”共生系统N输出是239.5 kg·hm^-2,其中鸭产品N是12.77 kg·hm^-2.“晚稻-鸭”共生系统N输出是338.7 kg·hm^-2,其中鸭产品N是23.35 kg·hm^-2.在早、晚稻两季,“稻鸭共生”系统在目前的N养分投入水平下,土壤均存在N亏缺;鸭子系统N输入主要来自系统外投入的饲料N;鸭粪N作为系统内被循环利用的养分,早、晚稻两季循环率分别为2.5%和3.5%.两季稻作后,土壤截存的N量是178.6 kg·hm^-2.     

滴灌水氮耦合对欧美108杨林木生长和土壤氮素的影响

采用地表滴灌技术,田间设计9个水氮耦合处理,以不灌溉不施肥为对照(CK),9个耦合处理由3个灌溉水平(灌溉土壤水势起始阈值为-75、-50、-25 kPa)和3个施N水平(150、300、450 g·tree^-1·a^-1)组合,于2012和2013年2个生长季的滴灌水氮耦合措施后,研究耦合措施对欧美108杨林木胸径、树高和蓄积量的年增量及0～60 cm土层全氮含量的影响.结果表明: 水氮耦合措施可显著促进108杨林木生长并有效提高林地生产力,耦合措施第一年,9个耦合处理中高水高肥处理(土壤水势-25 kPa+施N量450 g·tree^-1·a^-1)使108杨蓄积年增量达到11.54 m³·hm^-2·a^-1,相比CK的8.01 m³·hm^-2·a^-1提高了44.1%,耦合措施第二年,中水高肥处理(土壤水势-50 kPa+施N量450 g·tree^-1·a^-1)使108杨蓄积年增量达到27.85 m³·hm^-2·a^-1,较CK的20.48 m³·hm^-2·a^-1提高36.0%.连续的水氮耦合措施显著提高了林地0～20 cm土层全N含量,耦合措施第一和第二年高水高肥处理各土层全N含量分别比CK高出12.3%～59.4%和71.1%～81.1%.108杨胸径和树高增量与土壤全N含量呈显著正相关,施N水平和水氮交互作用对林木生长和土壤全N含量具有显著的影响,而灌溉水平的影响不显著.综合表明,滴灌水氮耦合措施可通过改善林地土壤肥力,尤其是浅土层全氮含量来有效促进林木生长并提高林地生产力.     

氮沉降和经营强度对毛竹林凋落叶生态化学计量特征的影响

为探讨氮沉降和经营强度对毛竹凋落叶化学计量特征的影响,研究了不同强度模拟氮沉降(低氮: 30 kg N·hm^-2·a^-1;中氮: 60 kg N·hm^-2·a^-1;高氮: 90 kg N·hm^-2·a^-1)对两种经营强度(粗放经营和集约经营)毛竹林凋落叶生态化学计量特征的影响.结果表明: 相比于粗放经营,集约经营使毛竹凋落叶C、N、P含量分别显著提高9.3%、32.4%和22.7%, 而C∶N、C∶P和N∶P分别显著降低17.4%、54.3%和44.6%.粗放经营条件下,低、中氮沉降显著提高了毛竹凋落叶C、N、P含量,但显著降低了C∶N、C∶P和N∶P;高氮沉降显著提高了C、N含量及C∶P、N∶P,但显著降低了P含量.集约经营条件下,低氮沉降显著提高了毛竹凋落叶P含量,降低了C含量及C∶P、N∶P;中氮沉降显著提高了N、P含量,降低了C含量及C∶N、C∶P和N∶P;高氮沉降显著提高了C∶N、C∶P和N∶P,降低了P含量.经营方式和氮沉降的交互作用显著影响了凋落叶除C∶N以外的生态化学计量特征.毛竹凋落叶P与土壤P含量呈显著相关.     

氮磷配施对藏北退化高寒草甸群落结构和生产力的影响

Fertilization is an effective management measure for recovery of degraded grasslands. To better understand the effects of fertilization on community structure and productivity of lightly and severely degraded alpine meadows, we conducted a fertilization experiment in northern Tibet since 2008. The treatments were addition of nitrogen (N) alone (50 kg N·hm^-2·a^-1, LN; 100 kg N·hm^-2·a^-1, HN) or addition of both phosphorus (P) and N (50 kg N·hm^-2·a^-1+50 kg P·hm^-2·a^-1, LN+P; 100 kg N·hm^-2·a^-1+50 kg P·hm^-2·a ^-1, HN+P) in each of the two types of degraded alpine meadows. N addition alone significantly affected plant community co-verage or productivity in neither the slightly nor the severely degraded alpine meadow, while addition of both N and P significantly increased plant community coverage, aboveground and belowground biomass of the alpine meadows. This suggested that productivity of this alpine meadow is co-limited by N and P. HN and HN+P significantly decreased species richness and evenness in the lightly degraded grassland, indicating that HN was not beneficial for the lightly degraded grassland to maintain species diversity and community stability. N addition significantly reduced the root to shoot ratio in the severely degraded meadow. In the lightly degraded meadow, N addition alone, especially with a high amount (HN), enhanced the importance values (IV) and biomass of grasses, while fertilization with both N and P increased those of sedges. In the severely degraded meadow, fertilization had little effect on IV of grasses or sedges, but improved biomass of forbs. The results suggested that LN+P could be employed in recovery of lightly degraded alpine meadows, but other management measures such as fencing and reseeding may be needed for recovery of severely degraded alpine meadows.     

闽西北不同类型毛竹林养分分布及生物循环特征

以福建省永安市集约经营的毛竹纯林(Ⅰ)、竹阔混交林(Ⅱ)和竹针混交林(Ⅲ)3种类型林分为研究对象,对其N、P、K、Ca、Mg元素分布格局及生物循环特征进行了研究。结果表明,毛竹林N、P、K、Ca、Mg5种养分元素的排列顺序为土壤层乔木层凋落物层灌木层草本层,其中土壤层(0～60cm)养分累积量占系统养分总量99%。3种林分养分元素累积量的排列顺序为ⅡⅠⅢ,分别为146196.59、144466.35和105002.59kg.hm-2,其中植被层养分累积量的排列顺序为ⅠⅡⅢ,凋落物层和土壤层养分累积量排列顺序为ⅡⅠⅢ,竹阔混交林土壤层和凋落物层养分累积量最高,立地生产潜力最大。林分Ⅰ和Ⅱ的养分利用系数显著高于林分Ⅲ,反映了林分维持高生产力需要消耗更多的养分元素;循环系数排列顺序为ⅢⅡⅠ,竹针混交林和竹阔混交林维持林木生长所需的养分元素少于毛竹纯林;毛竹纯林养分周转时间最长,竹阔混交林次之,竹针混交林最短,分别为31.89年、12.39年和12.23年,混交林周转时间显著低于毛竹纯林。竹阔混交林既有较高的生产力,又有较强的养分归还能力,是一种较好的经营方式。     

模拟氮沉降对长白山岳桦林下草本植物和土壤肥力的短期影响

选取长白山岳桦林中的岳桦-蟹甲草群落（Comm.Betula ermanii-Parasenecio forrestii）、岳桦-藜芦群落（Comm.Betula ermanii-Veratrum nigrum）和岳桦-小叶章群落（Comm.Betula ermanii-Deyeuxia purpurea）开展野外模拟氮沉降实验,采用野外原位模拟实验方法,设置对照（0 kg·hm^-2·a^-1）、低氮（30 kg·hm^-2·a^-1）、中氮（50 kg·hm^-2·a^-1）和高氮（100 kg·hm^-2·a^-1）4个氮处理水平,测定草本植物生长状况和土壤肥力,研究岳桦林下草本层植物和土壤肥力对氮沉降的短期响应。结果显示：（1）岳桦林下草本植物随氮沉降量的增加而加速生长,小叶章对氮沉降的响应较为敏感,藜芦次之,蟹甲草最弱;（2）氮添加造成林下土壤肥力发生变化,有机质含量下降,特别是岳桦-小叶章群落下的土壤有机质含量下降最明显;土壤总氮和速效氮含量增大,岳桦-蟹甲草群落下的土壤总氮和速效氮增加最多;土壤总磷和速效磷含量减小,岳桦-小叶章群落下的土壤总磷和速效磷含量的减少最多。本研究结果表明氮添加在短期内会促进长白山岳桦林下草本植物生长,尤其是小叶章的生长,加快土壤有机质的分解和磷的释放,逐步改变土壤肥力并反馈给植物,促使其进一步变化。