采伐迹地恢复阔叶林与人工栽杉土壤肥力变化差异的初步研究

本文连续3a分析比较了采伐迹地恢复阔叶林和人工种植杉木林土壤肥力变化的差异。结果表明:在人工栽杉3a内,杉木林土壤水分含量和有效水含量下降,土壤干湿交替变化增大,水分物理性状变差,土壤水稳性团聚体含量降低,结构体破坏率增大,而阔叶林则呈上升趋势。杉木林下土壤微生物数量在造林3a内呈不断下降趋势,而阔叶林则呈增加趋势;杉木林土壤氧化还原酶活性弱于阔叶林,水解酶活性强于阔叶林,两种酶系活性在3a内阔叶林增强,杉木林减弱;阔叶林土壤养分在3a内不断提高,杉木林土壤不断下降。     

去除地面枯落物对加勒比松(Pinus caribaea)林土壤特性的影响

通过去除地表凋落物(处理)和保留凋落物(对照)的样地比较,研究了加勒比松(Pinus caribaea)林的土壤特性对去除地表枯落物的响应,为了解人工干扰的加勒比松林土壤的退化机理提供依据.去除地表枯落物后的样地林木平均胸径和平均树高分别显著下降了21%和8%.人为干扰造成了土壤质量的全面下降.与对照相比,去除地表枯落物的土壤容重增加了14%,土壤毛管孔隙和总孔隙的比例分别减少了13%和18%,非毛管孔隙也因为人为干扰而显著下降了37%,土壤毛管持水量下降了24%.去除地表枯落物没有对土壤pH造成影响,但是土壤有机质、全N、全P和全K含量比对照分别减少了42%、46%、16%和39%,水解N、速效P和速效K含量分别比对照减少了20%、15%和41%,土壤中<0.01 mm 粘粒的比例下降了27%.去除地表枯落物后的土壤细菌、真菌和放线菌数量分别下降了50%、19%和13%,土壤脲酶、土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性分别比对照下降了35%、49%和49%.去除地表枯落物从林地以凋落物的形式直接取走大量养分,使林地有机质含量降低,导致土壤孔隙减少,保持水分功能减弱,养分状况的恶化,微生物数量减少和酶活性下降,最终引起林木生长下降.     

冰雪灾害对杉木林土壤特性的影响

2008年初,在波及我国南方大部分地区的雨雪冰冻灾害中,冻雨在杉木枝叶上形成冰柱,造成大量的杉木个体折冠。通过开展杉木林凋落物和树干残体的养分及土壤理化性质的研究,可以了解冰雪灾害后杉木林的土壤肥力动态。冰雪灾害造成的林冠折损引起了林地的光照增强,导致了土壤温度上升及土壤水分增加,从而促进了凋落物的分解,凋落物经过1a的分解后,N、P和K含量分别下降了7%、12%和21%。凋落物储量减少了22%,N、P和K的储量分别下降了27%、31%和38%。2009年树干残体的N和P含量分别上升5%和6%,而K含量降低15%。树干残体由于分解缓慢,其储量下降3%,N储量增加了2%,P储量不变,而K储量下降了18%。冰雪灾害后森林凋落物积累于地表,分解后形成较厚的有机质层,土壤结构因此变得疏松。2009年的土壤容重和毛管孔隙度减小,总空隙度和毛管持水量增加,非毛管孔隙显著增加。林冠残体在分解过程中促进了土壤有机质和养分的积累。2009年的土壤pH降低,有机质、全N、全P和全K含量分别增加了16%、11%、14%和8%,碱解N和速效P含量分别增加了113%和17%,而速效K含量下降了36%。     

火灾对马尾松林地土壤特性的影响

通过与马尾松(Pinus massoniana)林(对照)对比的方法,研究了广东河源马尾松火灾4 a后土壤(0-20 cm)的物理性质、有机质和养分含量、土壤微生物及酶活性的变化,为了解火灾后的马尾松林土壤退化机理提供依据.火灾引起的土壤升温和灰分沉积改变了土壤的物理、化学和生化特性,造成了土壤质量的全面下降.火灾使土壤变得紧实,恶化了通气透水性.与对照相比,火灾的土壤容重显著增加了11％,土壤毛管孔隙比例增加了6％,非毛管孔隙和总孔隙的比例分别显著减少了30％和8％,土壤毛管持水量下降了5％,土壤中＜0.01 mm粘粒的比例显著下降了16％.火灾通过氧化、挥发、淋溶和侵蚀等途径减少土壤养分含量.火灾对土壤pH影响不显著,仅下降了3％,但是土壤有机质、全N、全P和全K含量比对照分别减少了43％、29％、23％和36％,水解N、速效P和速效K含量分别比对照减少了43％、20％和47％,均达到极显著水平.火灾引起的高温和环境改变影响了土壤微生物的生存,火灾后的土壤细菌显著下降了16％,真菌和放线菌数量分别下降了3％和2％,土壤脲酶、土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性分别比对照显著下降了46％、61％和19％.火灾通过氧化、挥发、淋溶和侵蚀等途径减少了有机质和养分含量,导致土壤孔隙减少,保持水分功能减弱,微生物数量减少和酶活性下降,引起地力衰退.     

杉木人工林取代天然次生阔叶林对土壤生物活性的影响

对我国亚热带南、中、北3个区带杉木人工林与天然次生阔叶林表层土壤化学性状、土壤生物活性特征进行研究.结果表明,杉木人工林取代天然次生林阔叶林后表层土壤总有机碳含量下降31.51%～58.24%,土壤全氮、全磷、pH值以及土壤C/N、C/P比亦呈下降趋势;杉木人工林取代天然次生阔叶林后表层土壤细菌、真菌数量减少;土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性下降,而土壤多酚氧化酶活性增加8%～40%;杉木人工林与天然次生林阔叶林相比,土壤呼吸强度下降51.15%～54.48%.相关分析发现,土壤总有机碳与土壤多酚氧化酶活性呈负相关(R=-0.723,n=18),与土壤全氮、全磷及其它土壤酶活性呈正相关.杉木人工林取代天然次生林阔叶林使林内表层土壤质量恶化.杉木人工林土壤有机质丢失是导致杉木人工林土壤养分减少、土壤生物活性下降的重要原因.     

杉木采伐迹地造林树种转变对土壤可溶性有机质的影响

以二代杉木林采伐迹地上营造的19年生米老排与杉木人工林为对象,采用冷水、热水和2 mol·L^-1 KCl溶液提取0～5、5～10和10～20 cm层土壤中的可溶性有机碳(DOC)和有机氮(DON),研究造林树种转变对土壤可溶性有机质的影响.结果表明: 造林树种转变对林地土壤DOC和DON库有显著影响.米老排人工林土壤中用冷水、热水和KCl溶液浸提的DOC含量均显著高于杉木人工林,0～5和5～10 cm层土壤中用冷水和热水浸提的DON含量显著高于杉木林.不同方法浸提的DOC和DON含量大小顺序均为KCl>热水>冷水.在0～5 cm土层,米老排人工林土壤微生物生物量碳(MBC)含量比杉木林高76.3%.相关分析结果显示,热水浸提的DOC和DON与土壤MBC之间均呈显著正相关.不同树种人工林间土壤可溶性有机质的差异主要与凋落物输入的数量和质量有关.在杉木采伐迹地上营造米老排,能够明显改善土壤肥力.     

采伐剩余物管理措施对二代杉木人工林土壤全碳、全氮含量的长期效应

根据福建省南平市峡阳国有林场二代杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.) Hook)人工林5种采伐剩余物管理措施(收获采伐剩余物和地被层、全树收获、仅收获树干和树皮以及加倍采伐剩余物、炼山)下0-40 cm深度土壤全碳、全氮含量15a的监测数据,研究了采伐剩余物管理措施对杉木林土壤碳氮含量的影响.结果显示,加倍采伐剩余物处理样地5次取样年份(造林第3年、第6年、第9年、第12年和第15年)0-10 cm土层土壤全碳、全氮含量均高于其他处理样地,但单因素方差分析显示,采伐剩余物管理措施在5次取样年份对0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土层全碳、全氮含量均没有显著影响(P＞0.05).重复测量方差分析显示,杉木造林15a期间土壤全碳、全氮含量随年份显著变化(P＜0.01),但处理措施以及处理措施与取样年份的交互作用对3个土层土壤全碳、全氮含量影响不显著(P＞0.05).杉木林15年生时,不同处理样地3个土层碳储量差异不显著(P＞0.05),0-40 cm土层平均值为88.71 Mg/hm2.表明采伐剩余物管理措施对亚热带杉木人工林土壤全碳、全氮含量的长期效应并不显著.     

火力楠、荷木和黎蒴林的土壤特性及涵养水源的研究

对火力楠、荷木和黎蒴纯林的土壤物理性质、林地持水特性、土壤养分、微生物数量及酶活性进行了研究.结果表明,3种林地的土壤容重分别为1.19、1.26和1.06 g·cm^-3,总孔隙分别为56.73%、54.18%和60.74%,土壤自然含水量分别为51.7%、13.0%和19.4%,毛管持水量分别为43.2%、37.8%和4.8%.火力楠林地的土壤保水性一般而通气性差;荷木林地的土壤保水性和通气性均差,黎蒴林地的土壤保水性和通气性好.火力楠、荷木和黎蒴单株凋落物持水量分别为20、8和15kg,林地分别为16、13和17 t·hm^-2;火力楠、荷木和黎蒴单株凋落物养分储量分别为112.71、31.20和87.30g、林地分别为84.3、51.86和98.11kg·hm^-2.3种林地呈强酸性.黎蒴林地的土壤有机质、全N、全P、全K、碱解N和速效P含量最高,而速效K含量为荷木林地＞黎蒴林地＞火力楠林地.火力楠林地有机质含量、全N和碱解N含量＞荷木林地,荷木林地的全P、全K、速效P含量＞火力楠林地.细菌占微生物总量的94%以上,黎蒴林地的细菌数量高达41×10⁵个·g干土,而火力楠林地和荷木林地分别为3.4×10⁴个·g干土和.3×10⁴个·g干土.黎蒴林地的脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性最大,荷木林地纤维素分解酶活性最大5.3种林分中,黎蒴林的土壤肥力最高.     

川西亚高山云杉人工林土壤质量性状演变

通过对川西亚高山云杉人工林不同演替阶段土壤肥力质量性状的研究 ,结果表明 ,人工云杉林土壤肥力退化与土壤有机质有关 ,在人工云杉林地中 ,随着抚育林龄的增加 ,土壤全 N、碱解 N、全 P、腐殖质、HA、FA、CEC、EB、微生物总数、细菌及真菌数量随有机质的减少而降低 ,土壤最大持水量、毛管持水量及总孔隙和毛管孔隙则先减少 ,之后随着云杉自疏而有上升的趋势 ,毛管持水量是决定林地自然含水量的主要因子。土壤 K素和酶活性变化较复杂 ,钾素主要与土壤母质有关 ,酶活性主要与林地微生态环境有关。土壤综合肥力评价表明 ,土壤综合肥力指标 (IFI)从人工云杉幼林向成熟林演替时 ,先迅速下降 ,之后随云杉自疏而缓慢上升 ,表现出非正“U”型的变化。解决当前人工成熟云杉林土壤退化的主要措施应因地制宜地进行间伐或轮伐 ,改善林地的微生态条件 ,尽量避免营造针叶纯林 ,建议营造针阔混交林。     

杉木采伐迹地营造阔叶树对不同层次土壤磷组分和有效性的影响

磷限制是亚热带人工林经营面临的主要问题之一,研究阔叶树代替针叶树造林对不同土壤层次磷组分和有效性的影响对维持亚热带地区森林生态系统的可持续发展具有重要意义。以1993 年春天在二代杉木林采伐迹地上同时营造的阔叶树米老排人工林和针叶树杉木人工林为对象,研究0～100 cm不同土层土壤理化性质、磷组分及其有效性的变化。结果表明: 两种林分下土壤有机磷含量均随土层加深而显著下降;与杉木林相比,米老排林0～10 和10～20 cm土层有效磷含量显著增加,分别增加35.7%和86.2%,易分解态磷和中等易分解态磷均随土层加深而显著降低,表层(0～20 cm)土壤易分解态磷和中等易分解态磷含量显著增加,80～100 cm土层难分解态磷含量显著降低,下降13.6%,20～80 cm土层游离态铁含量显著降低。冗余分析表明,可溶性有机碳和游离态铁是土壤磷组分变化的关键影响因子。在杉木采伐迹地上营造阔叶树改变了磷在土壤剖面上的分布格局,有利于提高磷的有效性。     

氮磷添加及林分密度对大叶相思林土壤化学性质的影响

大气氮(N)沉降随着人类的活动而日趋严重, 加上中国热带亚热带红壤普遍缺磷(P), 许多森林生态系统由于广泛使用磷肥而产生P富集, 直接影响了森林土壤化学特性。林分密度改变林地的光照、温度、湿度和凋落物持水量, 从而影响土壤特性。为了解外源性N和P添加与林分密度对大叶相思(Acacia auriculiformis)林地土壤化学性质的影响, 为大叶相思人工林的种植密度和土壤养分管理提供科学依据, 该研究于2013到2015年, 以4种不同密度(1 667、2 500、4 444和10 000 trees·hm ^-2)的10年生大叶相思人工林为研究对象, 分别进行添加N、P和N+P处理, 在试验结束时采集0-10 cm土壤, 对其pH、有机质含量、N含量、P含量和钾(K)含量进行了测定分析。结果表明: 施N和N+P均显著降低了土壤的pH和速效K含量, 显著提高了林地土壤的碱解N含量。施N还显著提高了林分土壤的全N含量, 施P显著提高了土壤pH, 降低了林分土壤的全N含量。施P和N+P显著提高了土壤有机质、全P和有效P含量。随着林分密度的增加, 各处理的土壤有机质、全N、碱解N、全P、有效P和速效K含量显著提高。N、P添加处理和密度处理对大叶相思林的土壤pH、有机质和N、P、K含量有显著的交互作用。总体来看, N添加、P添加、林分密度及其交互作用对大叶相思的土壤化学性质有显著影响。     

秸秆焚烧对土壤有机质和氮磷钾含量的影响

秸秆露天焚烧作为对废弃秸秆常见的处理方式在中国普遍存在。目前的研究多集中在焚烧对区域大气环境的影响,对土壤环境的化学效应研究较少。因此,为揭示大田秸秆焚烧对土壤生物化学性质的影响,设置不焚烧(CK)、减量焚烧(A1)、全量焚烧(A2)、增量焚烧(A3)4个处理,通过连续4个月的田间小区定位试验,探究不同小麦秸秆焚烧量对耕层0—5 cm土壤有机质含量、微生物数量、土壤养分含量的即时效应和各指标在玉米各生育期内的变化情况。结果表明:小麦秸秆焚烧1 d后土壤有机质含量和微生物数量相对于CK显著降低(P0.05)。其中,有机质含量在焚烧后减少11.0%—22.1%,真菌数量降低30.8%—56.1%,细菌数量降低50.6%—72.6%,放线菌数量降低46.9%—68.3%。土壤全效和速效养分含量显著增加(P0.05):全磷含量增加6.5%—12.9%,全钾含量增加4.6%—18.1%,全氮含量增加2.6%—13.2%。速效磷含量增加9.8%—39.1%,速效钾含量增加13.2%—39.1%,铵态氮含量增加8.6%—38.7%,硝态氮含量增加1.4%—9.2%。各指标的变化幅度随焚烧量的增多而加大(A3A2A1)。玉米生育期内,焚烧处理的土壤有机质含量平均恢复5.6%(A1A2A3)。与有机质相比,焚烧处理土壤微生物数量恢复程度较高,其中细菌的恢复速率最快。在玉米苗期各焚烧处理的真菌、细菌和放线菌平均数量相对于CK依次降低12.7%、17.4%、11.9%,在大喇叭口期和成熟期,微生物数量与CK间差异不显著。速效养分含量在玉米生育期显著高于CK。在玉米苗期、大喇叭口期和成熟期,相对于CK速效磷含量平均增加24.9%、27.0%、29.2%,速效钾平均增加24.0%、14.1%、15.2%,铵态氮平均增加25.5%、23.1%、20.2%,硝态氮平均增加20.8%、19.2%、19.8%。     

黄土丘陵区植被恢复过程中土壤微生物数量演变特征

对黄土丘陵区不同植被恢复模式下土壤理化性状及微生物数量研究表明:植被恢复30年后土壤理化性状和微生物数量都得到明显改善,土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾含量以及微生物数量显著增加;人工刺槐恢复林细菌与真菌数量,随种植年限增长呈现为先增加后减少,到40年时再增加的变化规律;放线菌数量变化规律不明显。相关性分析显示细菌数量和有机质、全氮、碱解氮和速效钾相关性显著,真菌数量和有机质、全氮相关性显著,而放线菌数量与土壤肥力指标相关性不显著。主成分分析揭示出微生物数量可作为评价植被改善土壤质量的指标。     

云雾山典型草原火烧不同恢复年限土壤化学性质变化

云雾山典型草原处于黄土高原半干旱地区,也是草原火灾多发区,试验比较了未烧地与新烧地、火烧后3 a和火烧后11 a土壤有机碳(SOC)、全N、全P和速效K含量的变化过程。测量的土壤深度为50 cm,每10 cm一层,比较了4个样地0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、30—40 cm、40—50 cm土壤养分的变化。结果表明:(1)新烧地土壤剖面各层SOC、全N、全P和速效K含量都显著高于未烧地。(2)火烧后3 a样地土壤剖面各层SOC、全N、全P和速效K含量与未烧地差异不显著。(3)火烧后11 a样地土壤剖面各层全N含量都显著高于未烧地,SOC、全P和速效K含量除了0—10 cm层与未烧地差异不显著外,其它土层均显著增加。(4)4个样地的土壤剖面各层从上到下SOC、土壤全N、全P和速效K含量呈递减趋势。(5)3个火烧样地土壤表层(0—10 cm)的pH值和未烧地差异不显著。     

马尾松人工林林分密度对林下植被及土壤性质的影响

采用样方调查及取样分析方法,研究广西大青山南亚热带不同密度马尾松人工林林下植被及土壤特征.结果表明:马尾松人工林自然发育14 a后,林分密度从1050 株·hm^-2增加到1800株·hm^-2,林下灌木层物种多样性指数增高.密度为1800 株·hm^-2时,多样性指数最高.当林分密度继续增大到2250 株·hm^-2,灌木层物种多样性指数却呈降低趋势.林下草本物种多样性指数对林分密度变化的响应不敏感;在林分密度影响下,林下灌木生物量与灌木层物种多样性指数变化规律一致.随着林分密度的增大,林下草本生物量呈降低趋势;不同密度马尾松人工林土壤理化特性差异显著(P<0.05).除全K、速效K和速效P外,土壤表层(0～20 cm)养分含量与林下灌木层物种多样性指数变化趋势一致.不同密度林地速效K和速效P含量变化波动较大.密度为2100 株·hm^-2的林分土壤 全P含量较高.中密度(1800 株·hm^-2)林地的土壤持水量和孔隙度均较高,土壤容重较低.     

不同入侵程度下飞机草对喀斯特地区土壤理化性质的影响

外来生物入侵威胁着全球的生物多样性和生态系统的功能,研究外来入侵植物对土壤理化性质的影响有助于理解外来入侵植物的入侵机制。以广西喀斯特地区飞机草（Chromolaena odorata）入侵生境为研究对象,比较分析了不同飞机草入侵程度下（对照、轻度入侵、中度入侵、重度入侵）土壤物理和化学指标变化特征。结果表明：随着飞机草的入侵程度加重,土壤容重显著增加,轻度入侵、中度入侵和重度入侵生境下土壤容重分别比对照增加了10.3%、16.7%、22.3%,土壤非毛管孔隙度、总孔隙度和土壤含水量显著降低,土壤毛管孔隙度无显著变化;飞机草入侵对土壤pH值无显著影响,随着入侵程度加重,土壤速效磷和速效钾的含量显著升高,在重度入侵生境下土壤速效磷和速效钾含量分别比对照增加了4.3倍、3.8倍,土壤全氮和有机质含量显著降低。飞机草入侵显著改变了土壤理化性状,导致喀斯特地区土壤物理结构退化,生态系统水土保持能力下降,同时飞机草通过改变土壤养分循环提高了土壤可直接利用养分的水平,创造对自身有利的土壤环境,进而促进其生长和扩散。     

川南坡地不同退耕模式对土壤团粒结构分形特征的影响

运用分形模型,研究了川南坡地及其退耕成慈竹林、杂交竹林、桤木+慈竹混交林和弃耕地5年后土壤团粒结构分形维数,探讨了分形维数与土壤理化性质之间的关系.结果表明：退耕后,不同退耕模式样地＞0.25 mm的土壤团聚体和水稳性团聚体含量均显著增加,团粒结构分形维数介于1.377～2.826,为慈竹林＜杂交竹林＜桤木+慈竹混交林＜弃耕地＜农耕地,并随＞0.25 mm的土壤团聚体及水稳性团聚体含量的增加而降低;土壤自然含水量、毛管孔隙、有机质、全氮、碱解氮、全磷和全钾含量增加,而土壤容重、非毛管孔隙和通气度降低.退耕后的慈竹林、杂交竹林、桤木+慈竹混交林和弃耕地的土壤团粒结构分形维数与土壤理化性质相关性较好.农耕地退耕对增加＞0.25 mm的土壤团聚体及水稳性团聚体含量和提高土壤结构稳定性具有较好的作用;土壤团粒结构分形维数可以作为坡地退耕后土壤肥力变化的理想指标,在研究区坡地退耕种植慈竹具有较好的培肥改土效益.     

秸秆和生草覆盖对桃园土壤养分含量、微生物数量及土壤酶活性的影响

以秸秆(覆盖重量分别为小麦(Triticum aestivum)秸3.25 kg·m^-2、玉米(Zea mays)秸1.97 kg·m^-2、禾本科杂草3.67 kg·m^-2)和生草(白三叶草(Trifolium repens)、高羊茅(Festuca arundincea)和紫花苜蓿(Medicago sativa), 播种量均为50 kg·hm^-2)为覆盖材料, 以不覆盖为对照, 研究了不同覆盖材料对桃园土壤微生物数量和酶活性的影响, 及其与土壤养分的关系。结果表明, 与对照相比, 除覆盖生草根际和非根际土壤全磷和速效磷含量差异均不显著外, 其他处理根际和非根际土壤碱解氮、速效钾、全氮、全钾和有机质含量差异均达到显著水平; 所有处理根际和非根际土壤氨化细菌、真菌和放线菌数量、土壤含水率和pH值、土壤脲酶和磷酸酶活性差异均达到显著水平。白三叶草处理的根际和非根际土壤碱解氮、速效钾、全氮、全钾、有机质含量, 土壤氨化细菌和真菌数量, 土壤脲酶和磷酸酶活性的平均升幅均最高, 分别为99%、270%、267%、117%、272%、158%、141%、156%和64%。氨化细菌、真菌、放线菌、脲酶和磷酸酶分别与土壤碱解氮、速效钾(放线菌和磷酸酶除外)、全氮、全钾和有机质呈显著或极显著的正相关。通径分析表明, 在3种土壤微生物和2种酶对养分含量的影响中, 脲酶是影响土壤碱解氮、速效钾、全氮、全钾和有机质的主要因子。