三峡库区马尾松不同直径细根分解动态及其影响因素

在三峡库区秭归县九岭头林场马尾松人工林进行一年的细根分解试验,研究马尾松直径<0.5、0.5～1和1～2 mm细根的分解动态及其影响因素.结果表明: 细根分解速率随直径增大而减小,直径<0.5、0.5～1和1～2 mm细根年分解率分别为34.0%、28.0% 和25.7%.直径<1 mm细根分解速率随时间增加而逐渐减小,直径1～2 mm细根分解速率随时间增加先逐渐增加再减小.在细根分解过程中,N、P和Ca浓度随时间增加而增加,K浓度呈先降低后上升再下降的趋势.细根分解速率与细根初始N、P、K和Ca浓度,以及C/N、C/P均显著相关,细根Ca浓度和土壤温度是影响细根分解的主导因子.     

林地覆盖经营对雷竹鞭根主要养分内循环的影响

为了给林地覆盖经营雷竹(Phyllostachys violascens)林可持续经营提供理论参考,探讨了休养式覆盖经营(覆盖3a后休养3a)、长期覆盖经营(覆盖6a)和不覆盖雷竹林(CK)2年生壮龄竹鞭及其1级、2级根N、P、K、Mg、Ca、Fe浓度和养分迁移、内循环率的差异。结果表明:不同覆盖经营年限雷竹林N、P、K、Mg、Ca和Fe浓度总体上1级根显著高于2级根。1级根和2级根中均存在N、P、K、Mg的养分内循环,且1级根养分内循环率大于2级根,Fe、Ca内循环不明显。N、P、K、Mg养分浓度与养分迁移速率随时间的推延,1级根为持续降低,2级根为先升高后降低。与不覆盖雷竹林相比,休养式林地覆盖经营总体上提高了1级、2级根的N、P、K、Ca的浓度和P、K、Mg的迁移速率、N、P、K的迁移量、P、K的养分内循环率以及1级根Mg的浓度和迁移量、2级根N的迁移速率和Mg的内循环率;长期林地覆盖经营虽提高了雷竹1级根N、K的浓度和N的迁移量及2级根N的浓度和内循环率,但总体上降低了1级根P、K、Mg和2级根N、P、Mg的迁移量与1级、2级根P、Mg的迁移速率及P、K、Mg的养分内循环率。研究表明:雷竹林鞭根中存在明显的养分内循环,且1级根对养分内循环的贡献较大。休养式林地覆盖经营利于雷竹林对养分的循环利用,而长期覆盖经营阻碍了根系对养分的平衡吸收,减弱了根系养分的内循环,不利于雷竹林的生长更新。     

青冈常绿阔叶林凋落物分解过程中营养元素动态

应用分解袋法研究了浙江建德青冈常绿阔叶林凋落物分解过程中的养分动态.结果表明,在2a的分解过程中,各凋落物元素的年均释放率为C 27.91%～44.06%,N 30.77%～39.58%,P 33.33%～42.86%,K 42.31%～48.19%,Ca 18.67%～36.22%,Mg 35.71%～47.22%,Mn 25.00%～37.50%,Cu 3.80%～16.21%,Zn -17.52%～26.60%.K和Mg流动性较大,Zn、Cu和Ca相对稳定,P、Zn、Cu、Ca、N和Mn在分解过程中有不同程度累积.干物质残留量与N、Ca、Mn、Cu和Zn的残留率呈负相关,与C、K和Mg呈正相关.C、N主要以线性衰减方式释放,P和Mg主要以复合函数方式释放,K主要以对数方式释放,Ca、Mn、Cu和Zn残留率具有3种以上的最优模型.Cu、Zn、Ca和Mn对干物质的分解有促进作用.C：N比是预示分解速率的最理想指标.枯叶中C：N比对于N固持和矿化的分界值在20：1左右,C：P比对于P的净矿化的临界值在600：1左右.     

林下层植物在退化马尾松林恢复初期养分循环中的作用

以鼎湖山退化马尾松 (Pinusmassoniana)林恢复过程中林下层植物凋落物、分解和养分动态为对象 ,研究了林下层植物在退化马尾松林恢复初期养分循环中的作用。结果表明 ,林下层年凋落物量除在第 5年有所下降外均随时间逐年上升 ,但其增加速率随年份不同而异 ,总平均年增长速率为 3 8%。第 4年凋落物量为 0 .2 0 t· hm- 2 · a- 1,第 1 1年为 1 .1 7t·hm- 2·a- 1。凋落物养分元素平均浓度为 (% ) :N0 .95 ,P0 .0 4,K0 .5 7,Ca0 .1 3和 Mg0 .0 8,基本上以夏季和秋季最高冬春交替月份最低。第 1 1年凋落物各元素养分归还量为 (kg· hm- 2·a- 1) :N1 1 .1 0 ,P0 .47,K6.65 ,Ca1 .48和 Mg 0 .91。凋落物在分解过程中失重率呈直线模型变化 ,第 1年的分解速率为 3 1 % ,至试验结束时凋落物的残存量占起始量的 66%。在凋落物分解过程中 ,N和 P浓度随时间逐渐上升 ,但 N增加的速度较 P快 ,其余元素浓度均下降 ,但 K下降的速度最快。在凋落物分解过程中 ,N是唯一表现残留量呈先上升然后下降变化的元素。P的残留量变化与凋落物的失重率变化几乎一致。各元素在分解试验结束时残留量占起始量的百分比分别为 :N 90 % ,P 67% ,K 9% ,Ca 3 0 %和Mg 1 4%。可见 ,林下层凋落物在退化马尾松林恢复初期碳及其它营养元素循     

亚热带米老排和杉木细根分解过程中养分与微生物群落组成的变化

对福建南平峡阳林场19年生米老排和杉木人工林的细根进行为期12个月的分解试验,研究不同树种分解过程中养分和微生物群落组成的动态变化,为理解亚热带不同人工林树种地下养分循环过程提供科学依据.结果表明: 米老排细根养分磷(P)、钾(K)初始含量显著高于杉木.分解过程中,两个树种细根P、K含量均显著降低,而细根氮(N)含量显著增加,且杉木细根N含量变化滞后于米老排.在分解过程中,杉木细根镁(Mg)含量无显著变化;米老排细根Mg含量变化显著,且在分解8个月时显著小于杉木.在分解过程中,真菌与细菌比值均显著表现为先升高后降低,且分解12个月时米老排细根真菌/细菌显著高于杉木.冗余分析表明,N(解释37.2%)、K(解释14.5%)含量和C/N(解释14.8%)是影响杉木细根分解过程中微生物群落组成变化的主要养分因子,而Mg(解释35.9%)和K(解释17.6%)含量则是米老排细根分解时影响微生物群落组成的主要养分因子.研究表明,在不同树种中,除了N之外,Mg等其他养分元素也可能是影响根系分解的重要因子.     

蒙古栎、白桦根系分解及养分动态

采用埋袋法对蒙古栎(Quercus mongolica)、白桦(Betula platyphylla)两个树种粗根(>10 mm)、中粗根(5—10 mm)、中根(2—5 mm)和细根(<2 mm)的分解速率和养分动态进行研究。结果表明,根系的重量保持率随时间增加呈下降趋势,这种趋势可用Olson指数衰减模型来拟合,即:Xt/X0=e-kt(t为分解时间,X0为根系初始干重,Xt为分解t时间的残留干重,k为年分解系数),通过拟合计算出年分解系数k。在本研究中,蒙古栎粗根、中粗根、中根、细根的年分解系数分别为:0.2928、0.2562、0.2928、0.3660;白桦依次分别为:0.2196、0.3294、0.3660、0.4392,基本呈现随直径增加分解速率减小的趋势。根系分解过程中,两树种各径级均是N浓度增加,可溶性糖浓度减小。在根系分解的不同时期两树种各径级N表现出不同程度的释放或富集,没有明显的规律性;可溶性糖却一直处于释放状态。分解1a时间,蒙古栎各径级根系表现为释放N元素;白桦表现为细根和中根释放N元素,中粗根和粗根富集N元素。蒙古栎、白桦细根和中根可溶性糖的释放率达90%以上,中粗根和粗根的释放率达80%以上。     

格氏栲天然林与人工林凋落叶分解过程中养分动态

通过对中亚热带格氏栲天然林 (natural forest of Castanopsis kawakamii, 约150a)、格氏栲和杉木人工林 (monoculture plantations of C. Kawakamii and Cunninghamia lanceolata,33年生) 凋落叶分解过程中养分动态的研究表明,各凋落叶分解过程中N初始浓度均发生不同程度的增加后下降;除格氏栲天然林中其它树种叶和杉木叶P浓度先增加后下降外,其它均随分解过程而下降;除杉木叶外,其它类型凋落叶的Ca和Mg浓度呈上升趋势;凋落叶K浓度均随分解过程不断下降.养分残留率与分解时间之间存在着指数函数关系xt=x0e-kt.凋落叶分解过程中各养分释放常数分别为N(kN) 0.678～4.088;P (kP) 0.621～4.308;K(kK) 1.408～4.421;Ca (kCa) 0.799～3.756;Mg (kMg) 0.837 ～ 3.894.除杉木叶外,其它凋落叶分解过程中均呈kK>kP>kN>kMg>kCa的顺序变化.各林分凋落叶的年养分释放量分别为N 10.73～48.19kg/(hm2·a),P 0.61～3.70kg/(hm2·a),K 6.66～39.61kg/(hm2·a),Ca 17.90～20.91kg/(hm2·a),Mg 3.21～9.85kg/(hm2·a).与针叶树人工林相比,天然阔叶林凋落叶分解过程中较快的养分释放和较高的养分释放量有利于促进养分再循环,这对地力维持有重要作用.     

氮添加对油松不同径级细根分解及其养分释放的影响

采用4个梯度的林地氮处理(N₀、N₃、N₆和 N₉依次为0、3、6 和9 g N·m^-2·a^-1),利用分解袋试验,研究了N添加对油松不同径级细根分解及养分释放过程的影响.结果表明: 细根分解过程分为快速分解(0～60 d)和慢速分解(60～300 d)两个阶段.0～0.4、0.4～1和1～2 mm细根分解的质量百分数在第60天分别为7.6%、10.4%和11.4%,在第300天分别为19.8%、23.5%和30.5%,说明较细的根系分解较慢.N添加显著降低了0～0.4 mm细根的分解速率,但对0.4～1和1～2 mm细根分解速率无显著影响,与对照(N₀)相比,N₃、N₆和N₉处理试验期间分解速率分别降低2.1%、4.5%和5.8%.N添加显著增加了0～0.4和0.4～1 mm细根C和N残留率,但对1～2 mm细根C和N残留率无显著影响,且对3个径级细根P残留率无显著影响.与对照相比,N₃、N₆和N₉处理分别增加了0～0.4 mm细根中8.1%、9.4%和4.5%的C残留率和5.3%、16.3%和16.7%的N残留率;同时增加了0.4～1 mm细根中2.5%、2.5%和0.9%的C残留率和0.9%、2.3%和3.9%的N残留率.0～0.4、0.4～1 mm细根C、N、P迁移模式总体表现为直接释放,而1～2 mm细根N为富集-释放模式.氮沉降可能主要通过影响0～0.4 mm细根(主要为1和2级细根)的分解过程,从而降低细根的分解速率.     

滨海沙地木麻黄(Casuarina equisetifolia)人工林细根养分与能量动态

2005年1月到2005年11月对福建省惠安县赤湖林场不同林龄木麻黄人工林细根养分和能量的季节动态进行了观测,结果表明:(1)6种元素的含量在不同林龄木麻黄细根中都具有明显的季节变化。各林龄细根的N含量一般在冬夏季节较高,且死细根的N浓度高于相同林龄的活细根,除12林龄活细根P浓度在7月份有最大值外,其他各林龄活、死细根在一年中呈波动性下降,K含量在冬季较高,而在其他季节变化幅度不大,除5林龄活细根和18林龄死细根在3月份和7月份有两个峰值外,其他林龄细根Ca含量随季节变化较小,Mg含量随季节变化总体呈下降趋势,而在11月份上升;各林龄C则呈波浪形变化;(2)随着林龄的增大,细根N、P、Mg含量的变化模式相似,都呈先增加,后降低,再增加的趋势,K和Ca含量变化趋势相似,但变动幅度存在差别,C则呈波浪形变化;(3)随着季节的变化,灰分、干重热值和去灰分热值呈"V"形变动,一年中都存在两个峰值,分别在3月份和7月份或9月份;(4)灰分、干重热值和去灰分热值随林龄的增大表现为波浪形增加。由此可见,不同森林类型的细根养分和能量动态具有季节和林龄的特殊性,在进行整个地区森林生态系统物质循环和能量流动研究时,应考虑不同森林类型的特性。     

滨海沙地木麻黄(Casuarina equisetifolia)人工林细根养分与能量动态

2005年1月到2005年11月对福建省惠安县赤湖林场不同林龄木麻黄人工林细根养分和能量的季节动态进行了观测,结果表明：（1）6种元素的含量在不同林龄木麻黄细根中都具有明显的季节变化。各林龄细根的N含量一般在冬夏季节较高,且死细根的N浓度高于相同林龄的活细根,除12林龄活细根P浓度在7月份有最大值外,其他各林龄活、死细根在一年中呈波动性下降,K含量在冬季较高,而在其他季节变化幅度不大,除5林龄活细根和18林龄死细根在3月份和7月份有两个峰值外,其他林龄细根Ca含量随季节变化较小,Mg含量随季节变化总体呈下降趋势,而在11月份上升;各林龄C则呈波浪形变化;（2）随着林龄的增大,细根N、P、Mg含量的变化模式相似,都呈先增加,后降低,再增加的趋势,K和Ca含量变化趋势相似,但变动幅度存在差别,C则呈波浪形变化;（3）随着季节的变化,灰分、干重热值和去灰分热值呈“V”形变动,一年中都存在两个峰值,分别在3月份和7月份或9月份;（4）灰分、干重热值和去灰分热值随林龄的增大表现为波浪形增加。由此可见,不同森林类型的细根养分和能量动态具有季节和林龄的特殊性,在进行整个地区森林生态系统物质循环和能量流动研究时,应考虑不同森林类型的特性。     

扁刺栲不同根序细根形态和化学特征及其对短期氮添加的响应

研究川西亚热带次生常绿阔叶林优势树种扁刺栲1～5级细根形态和化学特征,及其对氮添加的响应.结果表明: 随根序等级的增加,扁刺栲根直径、根组织密度、K含量增加,而比根长、比表面积及N、P、Mg含量降低.氮添加显著增加了扁刺栲细根N含量,降低了Mg含量和C/N,使细根Ca含量呈下降趋势,对根序C、P、K、Na、Al、Mn、Fe含量无显著影响.氮添加未显著影响扁刺栲细根直径、比根长、比表面积和根组织密度.在所有处理中,细根P含量均与各形态特征呈显著线性回归关系.氮添加处理下,细根Mg含量与形态特征之间的线性关系由不显著变为显著,而细根N含量与形态特征之间的线性关系由显著变为不显著.氮添加会影响根系营养元素含量,并增强植物对P和Mg的需求.     

杉木(Cunninghamia lanceolata)、火力楠(Michelia macclurei)纯林及其混交林细根分布、分解与养分归还

用土钻法研究了杉木（Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ）、火力楠（Ｍｉｃｈｅｌｉａｍａｃｌｕｒｅｉ）纯林和混交林的细根分布,用分解袋法研究了杉木和火力楠细根的分解,计算了３个林分中细根分解的Ｎ,Ｐ,Ｋ,Ｃａ,Ｍｇ的归还量。活细根的垂直分布以火力楠纯林层次性最强,混交林次之,杉木纯林最差。火力楠细根的养分含量比杉木细根高,而Ｃ／Ｎ比低。火力楠细根年分解率比杉木快,火力楠为５７．７％,而杉木为３２．７８％。细根分解的养分归还量多少顺序依次为：火力楠纯林、杉木火力楠混交林和杉木纯林。混交林中,细根分解的Ｎ,Ｐ,Ｋ,Ｃａ和Ｍｇ归还量分别为枯枝落叶的３３．３８％,５．８２％,２６９．３３％,３４．１２％和３７６．０８％。细根在３个林分的物质循环和周转中起着不可忽视的作用。     

Decomposition and nutrient release of grass and tree fine roots along an environmental gradient in southern Patagonia

Decomposition of fine roots is a fundamental ecosystem process that relates to carbon (C) and nutrient cycling in terrestrial ecosystems. However, this important ecosystem process has been hardly studied in Patagonian ecosystems. The aim of this work was to study root decomposition and nutrient release from fine roots of grasses and trees (Nothofagus antarctica) across a range of Patagonian ecosystems that included steppe, primary forest and silvopastoral forests. After 2.2 years of decomposition in the field all roots retained 70–90% of their original mass, and decomposition rates were 0.09 and 0.15 year^?1 for grass roots in steppe and primary forest, respectively. For N. antarctica roots, no significant differences were found in rates of decay between primary and silvopastoral forests (k = 0.07 year^?1). Possibly low temperatures of these southern sites restricted decomposition by microorganisms. Nutrient release differed between sites and root types. Across all ecosystem categories, nitrogen (N) retention in decomposing biomass followed the order: tree roots > roots of forest grasses > roots of steppe grasses. Phosphorus (P) was retained in grass roots in forest plots but was released during decomposition of tree and steppe grass roots. Calcium (Ca) dynamics also was different between root types, since trees showed retention during the initial phase, whereas grass roots showed a slow and consistent Ca release during decomposition. Potassium (K) was the only nutrient that was rapidly released from both grass and tree roots in both grasslands and woodlands. We found that silvopastoral use of N. antarctica forests does not affect grass or tree root decomposition and/or nutrient release, since no significant differences were found for any nutrient according to ecosystem type. Information about tree and grass root decomposition found in this work could be useful to understand C and nutrient cycling in these southern ecosystems, which are characterized by extreme climatic conditions.     

川滇高山栎灌丛萌生过程中的营养元素供应动态

萌生更新是森林更新的重要方式, 是硬叶栎林受到干扰后植被恢复的主要机制。以位于青藏高原东南缘的川西折多山东坡川滇高山栎(Quercus aquifoliodes)灌丛为研究对象, 调查分析了砍伐后灌丛萌生过程中基株根系和萌株生物量动态、营养元素含量, 以及基株根系和土壤对萌株生长过程中的营养元素供应动态。结果表明, 川滇高山栎灌丛平均地上和地下生物量分别为(11.25 ± 0.92) t·hm^-2和(34.85 ± 2.02) t·hm^-2, 具有较大的根冠比(3.10:1); 萌生过程中, 萌株生物量呈线性增加趋势, 以灌丛活细根生物量变化为最大, 其次是活中根和活粗根, 树桩和根蔸生物量变化最小; 萌生过程中, 灌丛细根和中根N、P含量表现为先增加、后降低的变化趋势, 萌生初期树桩、粗根和根蔸中N和K的含量明显下降, 根蔸中Ca含量略有下降, 而P没有明显下降, 根系Mg含量变化幅度较大, 灌丛地下根系储存了较多的营养元素; 土壤、树桩、粗根和根蔸是川滇高山栎灌丛砍伐后0-120天萌生生长的主要营养来源, 砍伐后60天, 萌株生长所需的营养除K元素主要来源于根系外, 其余营养元素主要来源于土壤; 在砍伐后60-120天, 基株根系对萌株生长所需的N、K和Ca贡献较大, 而对P和Mg的贡献较小; 在砍伐后120-180天, 根系除K元素对萌生生长还保持较大的贡献外, 对其余营养元素的贡献均较小。高山栎林管理要注重加强地下根系的保护。     

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林细根特性和土壤呼吸的影响

细根在森林生态系统地下碳循环过程中具有核心地位.2007年11月-2009年11月,对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮沉降试验.氮沉降水平分别为对照(CK,0 g N·m^-2·a^-1)、低氮(5 g N·m^-2·a^-1)、中氮(15 g N·m^-2·a^-1)和高氮(30 g N·m^-2·a^-1)处理,研究氮沉降对苦竹人工林细根和土壤根际呼吸的影响.结果表明：不同处理氮沉降下,<1 mm和1～2 mm细根特性差异较大,与< 1 mm细根相比,1～2 mm细根的木质素、磷和镁含量更高,而纤维素、钙含量更低;氮沉降显著增加了<2 mm细根生物量,对照、低氮、中氮和高氮处理的细根生物量分别为(533±89)、(630±140)、(632±168)和(820±161) g·m^-2,氮、钾、镁元素含量也明显增加;苦竹林各处理年均土壤呼吸速率分别为(5.85±0.43)、(6.48±0.71)、(6.84±0.57)和(7.62±0.55) t C·hm^-2·a^-1,氮沉降对土壤呼吸有明显的促进作用;苦竹林的年均土壤呼吸速率与<2 mm细根生物量和细根N含量呈极显著线性相关.氮沉降使细根生物量和代谢强度增加,并通过增加微生物活性促进了根际土壤呼吸.     

Mass and nutrient loss of fresh plant biomass in a small black-water tributary of Caura river, Venezuelan Guayana

Decomposition rates and nutrient dynamic (N, P, K, Ca and Mg) were determined for green leaves and fine branches immersed in the water of a small tributary of Caura river (SE-Venezuela). 16% of the original dry weight of leaves and 11% of branches were lost at the end of the first sampling period: first month for leaves and second month for branches. This dry weight reduction was probably due to leaching of soluble material. After a 9-month period, the mass loss was 60% for leaves and 20% for fine branches. The pattern of dry weight and nutrient losses are in general agreement with previous studies of decomposition of leaf litter in both terrestrial and aquatic ecosystems. Potassium and magnesium are the elements most rapidly lost, showing the dominance of leaching processes; at the end of the first month 7% of the initial amount of K and 18% of the initial amount of Mg remained in leaves. The loss of calcium and phosphorus was much slower: 61% of Ca and 47% of P remained in the leaf material after the first sampling period. In contrast to K, Mg, Ca and P, the initial amount of nitrogen in leaves remained relatively unchanged during the first month of decomposition; in the subsequent sampling period, the amount of N decreased. The elements K and Mg in branches behaved similar to leaves: 4% of K and 22% of Mg were left at the end of the first sampling period. The initial amount of Ca and P in branches decreased slightly: 88% of Ca and 83% of P remained in branches at the end of this first sampling. Nitrogen behaved differently in branches than that in leaves. In branches the amount of N remained relatively unchanged during the first 5 months of decomposition; afterwards, N showed gradual increases, probably due to immobilization. At the end of the experiment the amount of N in branches was 16% higher than the initial amount.