沿海拔梯度武夷山3种典型森林凋落物及养分归还动态

为了解武夷山森林凋落物量和养分归还特征,对武夷山3个海拔典型森林的凋落物量和养分动态开展连续3年的监测。结果表明,常绿阔叶林(645 m)、针阔混交林(1 028 m)和针叶林(1 442 m)的凋落物总量分别为471.25、453.77和409.84 g/m~2,森林凋落物总量随海拔升高呈减少的趋势。武夷山3种典型森林的凋落物总量具有明显的季节变化,均呈双峰型,但常绿阔叶林与针阔混交林和针叶林的凋落物总量峰值和次峰值出现时间近似相反。3种典型森林凋落物中落叶占绝对优势(78.1%～87.6%),落枝和其他组分较少。武夷山3种典型森林凋落物的养分年归还量均表现为C N K P,且养分归还总量随海拔升高而减少。常绿阔叶林的凋落物量和养分归还量较高,可能与环境条件和植被特征相关。这为中亚热带森林生态系统养分循环和森林碳循环机理研究提供了理论依据。     

海南岛北部木麻黄林凋落物与土壤养分、细根生物量的关系

通过对海口市桂林洋海岸木麻黄防护林地表凋落物进行持续清除处理,与保留凋落物层的对照样地进行比较实验,研究防护林凋落物-土壤养分-细根生物量三者之间的关系。结果表明:(1)处理样地与对照样地的年凋落物量分别是6.0162和5.9505t·hm-2,但无显著性差异。两种样地一年内凋落物量变化的时间格局较一致。凋落物组成均为小枝占比例最高,且小枝凋落物量月动态与凋落物总量月动态相似,杂物占比例次之,皮+枝占的比例最小;(2)N、P、K元素归还量的月动态变化在两样地中均较一致。两样地中小枝养分归还量的大小顺序为N>K>P;(3)处理样地在短时间无新鲜凋落物输入情况下,两样地的土壤养分含量无显著性差异;(4)两样地的细根生物量季节动态均呈现"单峰"特征,细根生物量在实验期间无显著性差异,但处理样地的细根生物量有随时间延长低于对照样地的趋势,清除凋落物的处理可能会引起细根生物量的减少。     

鼎湖山森林凋落物量及营养元素含量研究

 本文研究了鼎湖山南亚热带常绿阔叶林和针叶林的凋落物量及凋落物中主要营养元素(N、P、K、Ca、Mg)的含量。8年的测定结果表明,两个森林类型的年均凋落物量(t·ha-1)及凋落物中主要营养元素的含量(t·ha-1·yr-1)分别为：常绿阔叶林9.056,0.220;针叶林2.695,0.032。凋落物中叶、枝和花果的百分组成及凋落特征各异。鼎湖山南亚热带常绿阔叶林的年均凋落物量低于热带雨林而高于暖温带落叶阔叶林,说明不同气候带的森林类型,其凋落物量是有差异的。与针叶林相比较,常绿阔叶林的凋落物量较大,凋落物中主要营养元素的含量较高,凋落物的分解速率也较快,因此从提高森林的质量和增强森林的生态效益来考虑,在造林绿化上应提倡多营造常绿阔叶林或针阔叶混交林。     

酸雨背景下缙云山典型林分凋落物量和营养元素含量及其释放特征

选取缙云山针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林和灌木林作为研究对象,对4种林分的凋落物储量和营养元素释放量等进行观测,并应用室内模拟酸雨实验对4种林分凋落物进行淋溶模拟。结果表明:缙云山各林分现存凋落物厚度为1.4～4.5 cm,具有明显的分层结构;林分未分解U层、半分解S层和分解D层现存凋落物量分别为1.97～8.59、2.84～10.18和3.58～17.43 t·hm-2,林分年凋落物量为2.17～9.86 t·hm-2·a-1,凋落物总储量为14.21～32.42 t·hm-2,凋落物分解常数为0.15～0.31,林下凋落物分解95%时所需时间针阔混交林和楠竹林均在10年以上,凋落物分解速率比较缓慢;林下凋落物层营养元素含量以Ca、N为主,Fe、K、Mg次之;凋落物总的营养元素释放率表现为常绿阔叶林(0.80)>灌木林(0.72)>针阔混交林(0.50)>楠竹林(-0.17);与叶片相比,凋落物中N、K、Mn 3种营养元素含量明显降低;为探明酸雨影响营养元素循环的作用机理,对模拟酸雨的离子含量与凋落物淋滤液盐基离子含量进行了分析,其相关性大小表现为楠竹林(相关系数0.895)>针阔混交林(0.826)>灌木(0.700)>常绿阔叶林(0.699),楠竹林凋落物营养元素的淋滤受酸雨影响最大,常绿阔叶林受其影响最弱;推测在这一过程中以凋落物的吸附作用为主。     

川西亚高山森林凋落物去除对土壤腐殖质动态的影响

森林凋落物作为森林土壤腐殖质的主要来源, 在土壤腐殖质的形成中发挥着重要作用, 但不同森林类型凋落物因其含量、组成等的不同, 对土壤腐殖质的影响也不同。该研究以川西亚高山针叶林、阔叶林和针阔混交林3种不同森林类型为对象, 采用凋落物原位控制实验, 对比研究不同关键期凋落物去除对土壤可提取腐殖质、胡敏酸和富里酸含量及胡敏酸/富里酸、胡敏酸/可提取腐殖质的影响。主要结果: (1)土壤可提取腐殖质、胡敏酸和富里酸含量在不同森林类型中差异显著。土壤可提取腐殖质含量总体表现为针叶林>针阔混交林>阔叶林, 胡敏酸含量总体表现为针阔混交林>针叶林>阔叶林, 而富里酸含量则表现为针叶林>阔叶林>针阔混交林, 其中3种林型中土壤腐殖质的主要成分为富里酸, 总体均表现为富里酸型。不同采样时期也显著影响了土壤可提取腐殖质、胡敏酸和富里酸含量, 总体均表现为先升高后下降的趋势。除个别采样时期外, 凋落物去除总体降低了土壤可提取腐殖质、胡敏酸和富里酸的含量。(2)胡敏酸/富里酸和胡敏酸/可提取腐殖质的结果显示3种林型土壤总体腐殖化程度均较低, 整体表现为针阔混交林>阔叶林>针叶林, 凋落物去除在一定程度上有利于提高阔叶林与针阔混交林的腐殖质品质。(3)相关分析表明不同凋落物处理间土壤可提取腐殖质与土壤有机碳含量、全氮含量和土壤含水量呈显著正相关关系, 与温度呈显著负相关关系。综上所述, 短期的凋落物去除会降低土壤腐殖物质的含量, 但不同林型间由于凋落物类型差异会导致土壤腐殖质的不同变化, 说明土壤腐殖质的动态变化受凋落物类型以及环境因素的综合调控。因此, 关于凋落物变化对土壤腐殖质的影响还需进一步的长期研究。     

模拟冻融环境下亚高山森林凋落物分解速率及有机碳动态

森林凋落物分解是森林生态系统物质循环的重要环节,季节性冻融交替是影响凋落物分解的重要环境因素之一,但不同林型的凋落物对冻融响应的差异性很少被量化。为了解冻融环境对森林凋落物分解进程的影响,以川西亚高山森林地区阔叶林、针叶林和针阔混交林3种典型林型的凋落物为实验材料,从凋落物基质质量、冻融环境等影响凋落分解的因素着手,采用模拟冻融循环过程（-5-5℃）,研究了冻融循环中3种林型凋落物分解速率和有机碳含量的动态变化。结果发现,3中典型林型凋落物经过不同冻融处理后,其质量损失、质量损失速率均存在显著差异（P<0.05）。混交林凋落物和针叶林凋落物的分解速率呈慢-快-慢的趋势,而阔叶林凋落物的分解速率逐渐减小。在冻融循环处理下,3种林型的凋落物碳绝对含量呈波动下降的趋势,说明微生物固定外源碳和凋落物释放碳间存在动态平衡。相同林型的凋落物在不同冻融处理下,有机碳释放有显著差异（P<0.05）。其中,冻融环境显著（P<0.05）促进了混交林凋落物和针叶林凋落物有机碳的释放,但是对阔叶林凋落物有机碳的释放没有起到促进作用。这表明全球气候变暖情景下,亚高山森林土壤冻融事件频发将加快凋落物的分解,但变化程度受到凋落物质量控制。     

毛竹种群向常绿阔叶林扩张的细根策略

为了探讨毛竹(Phyllostachys pubescens)种群向常绿阔叶林扩张的根系策略, 该文采用根钻法和内生长法, 在江西大岗山选取毛竹林与阔叶林的交错区——竹阔界面(bamboo-broad-leaved forest interface), 并垂直于界面连续设置毛竹林、毛竹与阔叶树的混交林(以下简称为竹阔混交林)、常绿阔叶林3种样地, 比较分析其细根的空间分布格局、比根长、根长密度、生长速率和周转率等指标。结果表明: 毛竹林细根生物量(1201.60 g·m^-2) >竹阔混交林(601.18 g·m ^-2) >常绿阔叶林(204.88 g·m ^-2); 在毛竹与阔叶树竞争的混交林中, 毛竹细根分布趋向于上层土壤(与毛竹林细根相比), 且其比根长也显著增加, 平均增幅高达123.42%, 总根长密度比阔叶树大2.1倍; 同时, 毛竹细根生长速率和周转率均高于阔叶树。这些结果说明毛竹可通过广布、精准、灵活、快速等细根竞争策略, 提高资源获取能力, 实现种群扩张。     

三种不同类型亚高山森林凋落物输入对土壤腐殖化的影响

森林凋落物既是土壤腐殖质的主要来源,也可以通过新鲜凋落物中易降解组分的输入激发土壤原有腐殖质的降解,导致其相互关系并不明确。以王朗国家级自然保护区内的典型亚高山针叶林、针阔混交林以及阔叶林为研究对象,开展土壤原位培养试验,设置允许凋落物正常输入和去除凋落物两种处理,分析2017年-2019年期间不同凋落物处理下森林土壤可提取腐殖物质的光密度特征,研究土壤腐殖化程度与凋落物的关系。结果表明,在2年的试验过程中,3种森林土壤的腐殖化程度整体表现为针叶林>混交林>阔叶林,均展现出在冬季降低,生长季增加的动态规律;凋落物对3个森林的土壤腐殖化程度均无显著影响,但凋落物输入明显改变了土壤腐殖化程度的季节性变化趋势,且在冬季的阔叶林和混交林中表现更为突出。冬季凋落物的输入使得阔叶林和混交林土壤的腐殖化程度明显降低,而生长季凋落物输入对3种森林土壤腐殖化程度无显著影响。这些结果表明气候变暖情景下冬季温度的上升可能导致土壤的腐殖化程度增加,但凋落物的存在可以减缓增加的趋势。这些结果对于具有明显季节性冻融且对气候变化敏感的亚高山森林土壤肥力管理及可持续经营具有一定的科学意义。     

长白山阔叶红松林细根周转的研究

系统研究了长白山阔叶红松林细根生物量、生产力、年周转率及其在净生产力分配中的作用,生物量调查结果表明,阔叶红松林活细根的生物量为5049kg.ha~(-1),死细根生物量的平均值为1883kg.ha~(-1),细根的年周转率为0.96,年生产量为4860kg.ha~(-1),约占总净初级生产力的19.40％,年死亡量为2343kg.ha~(-1),相当于阔叶红松林枯枝落叶年凋落量的60％,由此提出了森林凋落物应包括枯枝落叶和根系凋落物的论点。     

鼎湖山3种演替群落凋落物及其水分特征及对比研究

对鼎湖山3种演替群落凋落物及其水分特征研究表明,凋落物现存量为针叶林＞混交林＞阔叶林,年凋落量阔叶林＞混交林＞针叶林,说明针叶林凋落物分解较阔叶林迟缓,针叶林凋落物中叶所占的比例最大,而阔叶林最小,枝和花果所占的比例以阔叶林最大,针叶林最小,与它们的林木分枝多少以及林冠幅度大小有关,凋落物的最大持水率为针叶林＞混交林＞阔叶林,但差异不明显,凋落物含水量以阔叶林最大,混交林次之,针叶林最小,与凋落物最大持水率恰恰相反,说明凋落物的含水量受林地环境条件的制约,凋落物饱和含水时相对自由水面蒸发率阔叶林为78．95％,混交林为82．45％,针叶林为91．22％,说明在相同的环境条件下,阔叶林凋落物水分损失较难,而针叶林凋落物水分损失较容易,这也是阔叶林具有较小的最大持水量而却有较大叶林凋落物态含水量的原因之一。     

Warming increases soil carbon input in a Sibiraea angustata-dominated alpine shrub ecosystem

Plant-derived carbon (C) inputs via foliar litter, root litter and root exudates are key drivers of soil organic C stocks. However, the responses of these three input pathways to climate warming have rarely been studied in alpine shrublands. By employing a 3-year warming experiment (increased by 1.3 °C), we investigated the effects of warming on the relative C contributions from foliar litter, root litter and root exudates from Sibiraea angustata, a dominant shrub species in an alpine shrubland on the eastern Qinghai-Tibetan Plateau. The soil organic C inputs from foliar litter, root litter and root exudates were 77.45, 90.58 and 26.94 g C m⁻², respectively. Warming only slightly increased the soil organic C inputs from foliar litter and root litter by 8.04 and 11.13 g C m⁻², but significantly increased the root exudate C input by 15.40 g C m⁻². Warming significantly increased the relative C contributions of root exudates to total C inputs by 4.6% but slightly decreased those of foliar litter and root litter by 2.5% and 2.1%, respectively. Our results highlight that climate warming may stimulate plant-derived C inputs into soils mainly through root exudates rather than litter in alpine shrublands on the Qinghai-Tibetan Plateau.     

中国温带和亚热带8个树种叶和吸收根协同分解

叶和细根(2mm)是森林生态系统的分解主体,二者是否协同分解,将极大影响所属植物在生态系统碳(C)循环中的物种效应。已有研究显示,叶和细根的分解关系具有极大的不确定性,认为很大程度上归因于细根内部具有高度的异质性,导致叶和细根在功能上不相似。为此,使用末梢1级根和细根根枝作为研究对象,它们在功能上同叶类似,称为吸收根。通过分解包法,分别在黑龙江帽儿山和广东鹤山,研究了2个阔叶树种和2个针叶树种(共8个树种)的叶和吸收根持续2a多的分解。结果发现,分解速率k(a~(-1),负指数模型)在8个树种整体分析时具有正相关关系(P0.05),在相同气候带或植物生活型水平上是否相关,受叶的分解环境及吸收根类型的影响;N剩余量整体上并不相关,亚热带树种的叶和细根根枝的N剩余量在分解1a后高度显著正相关,温带树种的叶和1级根的N剩余量在分解2a后显著高度正相关。本研究中,根-叶分解过程是否受控于相同或相关的凋落物性质是决定根-叶分解是否相关的重要原因,其中分解速率与酸溶组分正相关、与酸不溶组分负相关。比较已有研究,总结发现,根-叶分解关系受物种影响较大,暗示气候变化导致物种组成的改变将极大影响地上-地下关系,也因此影响生态系统C循环。     

Phosphorus acquisition and cycling in crop and pasture systems in low fertility tropical soils

Soil-plant processes which enhance P acquisition and cycling in low-P Oxisols were investigated in a crop rotations and ley pasture systems experiment on the Colombian eastern plains. Comparison of rooting patterns indicated that, despite low available P at depth, there are important differences in root size and distribution among native savanna, introduced forage and crop species which affect their ability to acquire P from these soils. Differences in crop/forage residue decomposition and P release rates suggest that managing the interaction of residue with soil may help slow P fixation reactions. Despite these differences, soil P fractionation measurements indicate that applied P moves preferentially into labile inorganic P pools, and then only slowly via biomass production and microbes into organic P pools under both pastures and crop rotations.     

Elevated CO2 effects on decomposition processes in a grazed grassland

The effects of elevated atmospheric CO₂ (475 μL L^?1) on in situ decomposition of plant litter and animal faecal material were studied over 2 years in a free air CO₂ enrichment (FACE) facility. The pasture was grazed by sheep and contained a mixture of C₃ and C₄ grasses, legumes and forbs. There was no effect of elevated CO₂ on decomposition within plant species but marked differences between species with faster decomposition in dicots; a group that increased in abundance at elevated CO₂. Decomposition of mixed herbage root material occurred at a similar rate to that of leaf litter suggesting that any CO₂‐induced increase in carbon allocation to roots would not reduce rates of decomposition. Sheep faeces resulting from a ‘high‐CO₂ diet’ decomposed significantly slower during summer but not during winter. The overall outcome of these experiments were explored using scenarios that took account of changes in botanical composition, allocation to roots and the presence of herbivores. In the absence of herbivores, elevated CO₂ led to a 15% increase in the rate of mass loss and an 18% increase in the rate of nitrogen (N) release. In the presence of herbivores, these effects were partially removed (11% increase in rate of mass loss and 9% decrease in N release rate) because of the recycling occurring through the animals in the form of faeces.     

根系在凋落物层中的生长及其对凋落物分解的影响

凋落物分解是生态系统养分循环的重要过程, 直接影响着生态系统功能。植物根系作为重要的生物因子调控着凋落物分解过程, 然而这一重要作用却在凋落物分解的研究中长期被忽视。凋落物中下层养分充足、保水能力强, 为根系生长提供了良好环境; 同时, 生长进入凋落物层的根系通过激发效应、共生真菌、N吸收等方式对分解过程产生了重要影响。该文针对根系生长及其影响因素、根系对凋落物分解的影响及其内在机制等关键方面进行了综述, 并提出了根系生长与凋落物分解之间关系的概念模型, 以期引起大家对这个领域的关注, 并为根系与凋落物分解之间关系的研究提供良好的借鉴。     

云雾山不同恢复方式下草地植物与土壤的化学计量学特征

研究云雾山天然草地、灌草地、禁牧地、撂荒地4种恢复方式下草地各植物组分(植物地上部分、枯落物、根系)与土壤C、N、P化学计量特征及其相互关系.结果表明: 土壤与植物地上部分和根系的化学计量学特征显著相关,并且植物地上部分与根系之间P的联系比N紧密,土壤与植物地上部分和根系之间N的联系比P紧密,而土壤与枯落物、根系与枯落物的化学计量学特征相关性不显著.不同恢复方式间植物地上部分和根系总体的C、N储量无显著差异,P储量差异显著且以撂荒地最大(0.49 g·m^-2),禁牧地最小(0.29 g·m^-2).禁牧年限对植物和土壤的化学计量学特征影响较小;耕地撂荒恢复12年后土壤C、N(分别为9.98和1.07 g·kg^-1)仍显著低于天然草地(分别为14.27和1.55 g·kg^-1),两者植物化学计量特征的差异由撂荒地各植物组分P浓度高引起;由于根系生物量的稀释作用,天然草地根系N、P浓度最低(分别为6.25和0.57 g·kg^-1);灌草地地上部分N、P浓度偏低(分别为12.77和 0.98 g·kg^-1),但根系N、P浓度偏高(分别为9.30和0.77 g·kg^-1).物种组成是影响植物生态化学计量学特征变化的主要因素,不同恢复方式间群落相似度高则整体化学计量特征差异小.     

氮添加对温带森林细根长期分解的影响

细根分解是森林生态系统碳循环的重要过程之一,其分解速率受到大气氮沉降增加的潜在影响。利用长期模拟氮沉降样地（2009年至今）,采用凋落物分解袋方法,研究了氮添加对温带常见的5个森林树种长期细根分解的影响。结果表明：细根分解呈现先快后慢的趋势,在分解第516天质量损失达30%~50%,之后质量残留率变化较为平缓。总体上,渐近线分解模型可以更准确的反应各处理细根分解速率。氮添加对细根分解具有阶段性影响,分解前期促进细根分解,分解后期抑制分解。在细根分解后期氮添加减缓分解速率,一方面是因为木质素等较难分解的物质所占比例升高所带来的直接影响,另一方面,是因为氮添加改变了微生物活动所带来的间接影响。     

三倍体毛白杨不同有机残体分解特征的研究

为探明三倍体毛白杨纸浆林林地养分状况,寻求可能的养分输入途径,实现林地长期生产力的维持和提高,采用网袋法研究了三倍体毛白杨(Populus tomentosa)落叶、枝条(直径小于0.5 cm)、细根(直径小于2 mm)以及树皮的分解率和分解过程的变化规律。结果表明:4种残余物在一年中分解速率的变化总体表现为快—慢—快的节律,但位于地下的细根分解过程与位于地表的落叶、枝条和树皮有所不同,方差分析表明,不同阶段的分解率之间存在显著差异;4种残余物的分解速率不同,实验后期细根的分解率为42.5%,落叶的分解率为30.5%,树皮的分解率为26.0%,枝条的分解率为20.9%,不同残余物的分解速率之间存在显著性差异。这充分说明三倍体毛白杨纸浆林中不同有机残体在不同分解阶段具有不同特征,今后应进一步研究其养分释放规律,采取针对性措施加快其分解,以不断提高立地生产力。     

乔木根系和凋落物对南亚热带3种人工林土壤线虫群落的差异化影响

根系分泌物和凋落物为土壤食物网提供了基础的养分资源。然而,不同树种纯林和混交林地下根系和地上凋落物对土壤线虫群落的影响机制尚不清楚。2019年9月在广西凭祥热带林业实验中心选取格木(Erythrophleum fordii Oliv.)纯林、马尾松(Pinus massoniana Lamb.)纯林和格木×马尾松混交林3种林分类型,分别设置对照、阻断乔木根系、去除地上凋落物和阻断乔木根系并去除地上凋落物四组实验处理,于2021年3月对3种林分类型不同处理下的土壤线虫群落和土壤理化性质进行了调查。研究结果表明,无论哪种林分类型,阻断根系改变了土壤线虫群落的营养类群组成,显著降低了食真菌线虫相对多度,增加了植物寄生线虫相对多度;去除凋落物显著降低了土壤线虫密度、类群数、线虫通路比值和结构指数,增加了基础指数,表明去除凋落物降低了土壤食物网的稳定性。无论哪种林分类型,人工林中树木地下根系输入是构建土壤线虫群落营养类群组成的主要驱动因素,地上凋落物在维持土壤食物网稳定性方面发挥着重要的作用。此外,阻断根系和去除凋落物对混交林中土壤线虫群落没有显著的影响,表明含固氮树种的格木×马尾松混交林比人工...     

Potential contributions of root decomposition to the nitrogen cycle in arctic forest and tundra

Plant contributions to the nitrogen (N) cycle from decomposition are likely to be altered by vegetation shifts associated with climate change. Roots account for the majority of soil organic matter input from vegetation, but little is known about differences between vegetation types in their root contributions to nutrient cycling. Here, we examine the potential contribution of fine roots to the N cycle in forest and tundra to gain insight into belowground consequences of the widely observed increase in woody vegetation that accompanies climate change in the Arctic. We combined measurements of root production from minirhizotron images with tissue analysis of roots from differing root diameter and color classes to obtain potential N input following decomposition. In addition, we tested for changes in N concentration of roots during early stages of decomposition, and investigated whether vegetation type (forest or tundra) affected changes in tissue N concentration during decomposition. For completeness, we also present respective measurements of leaves. The potential N input from roots was twofold greater in forest than in tundra, mainly due to greater root production in forest. Potential N input varied with root diameter and color, but this variation tended to be similar in forest and tundra. As for roots, the potential N input from leaves was significantly greater in forest than in tundra. Vegetation type had no effect on changes in root or leaf N concentration after 1 year of decomposition. Our results suggest that shifts in vegetation that accompany climate change in the Arctic will likely increase plant‐associated potential N input both belowground and aboveground. In contrast, shifts in vegetation might not alter changes in tissue N concentration during early stages of decomposition. Overall, differences between forest and tundra in potential contribution of decomposing roots to the N cycle reinforce differences between habitats that occur for leaves.