人为干扰对黄土高原子午岭油松人工林土壤物理性质的影响

研究了放牧、收集枯落物及清灌等人为干扰活动对黄土高原子午岭油松林土壤结构及抗蚀性的影响。结果表明,随人为干扰强度的增加,0～50cm土壤中砂粒含量比无干扰时分别增加了11.83%、37.80%和51.60%;粉粒下降了8.16%、11.83%和15.55%;粘粒下降了8.10%、20.84%和30.72%,土壤表现出粗骨化趋势;＞0.25mm水稳性团聚体含量比无干扰林地分别下降了16.59%、43.12%和61.13%,＞1.0mm的团聚体含量仅为无干扰林地土壤的27.78%和24.34%,1.0～0.25mmm的团聚体下降幅度较小;＞0.05mm微团聚体的比例分别下降了19.39%、32.62%和33.47%。而<0.05mm微团聚体所占比例随干扰程度的增加而大幅度上升。土壤容重增加了0.11～0.41g/cm3。土壤总孔隙度分别降低了13.64%、25.47%和39.14%,毛管孔隙下降了7.79%、11.54%和29.32%,非毛管孔隙下降了28.47%、60.79%和64.08%。说明表层土壤非毛管孔隙对人为干扰更为敏感。最大持水量分别下降23.42%、37.15%和52.92%;毛管持水量下降33.79%、43.01%和52.22%;自然含水量下降31.03%、39.34%和46.28%,饱和持水量下降16.14%、28.80%和49.68%;田间持水量下降了12.39%、33.92%和47.47%;土壤有效水含量下降了9.55%、20.55%和58.91%。土壤前3min初渗率下降了38.74%、51.45%和63.23%;稳渗速率下降了54.06%、71.63%和84.10%,相应地受人为干扰林地前30min累计入渗量也较未受人为干扰林地土壤分别低48.15%、65.93%和73.35%。饱和导水率较对照下降了8.73%、33.33%和51.00%。土壤的结构系数,由79.12%下降到27.32%,团聚度由59.48%下降到11.11%,分散率上升了1倍多,分散系数上升了4倍多。土壤枯落物层及有机质的减少是引起土壤物理性质恶化的主要原因,其次是放牧和踏实等活动。     

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%。     

3种松树林林分改造树种的生长格局

对3 种松林下的黎蒴、白花油茶、竹节树苗木的生长进行了研究.3 种苗木的地径和冠幅生长量以及黎蒴和油茶的树高生长量排序为湿地松林分>有凋落物加勒比松林分>无凋落物加勒比松林分,而竹节树在有凋落物加勒比松林下的树高生长略大于湿地松林,二者显著大于无凋落物加勒比松林.无凋落物的加勒比松林因为去除地表凋落物后减少了养分的输入,土壤有机质和氮含量减少,导致苗木生长下降.总体来看,竹节树的地径和冠幅的生长量最大,黎蒴树高的生长量最大,二者是改造松林的优良树种,而油茶生长慢.     

枯落物处理对格木林土壤碳氮转化和微生物群落结构的短期影响

以我国南亚热带格木人工纯林为研究对象,采用气压过程分离(BaPS)技术和磷脂脂肪酸(PLFAs)法研究了不同枯落物处理(对照、枯落物去除、枯落物加倍)下土壤碳氮转化速率和微生物群落结构的季节变化.结果表明:不同枯落物处理土壤呼吸和总硝化速率均呈现明显的季节动态,雨季显著高于旱季.枯落物处理初期,土壤呼吸和总硝化速率均随枯落物输入量的增加呈下降趋势,但随着枯落物处理时间的延长,二者随枯落物输入量的增加而增加.旱季不同枯落物处理土壤微生物PLFAs总量和各菌群PLFAs量均显著高于雨季,而雨季真菌PLFAs/细菌PLFAs明显高于旱季.在旱季,枯落物去除处理土壤微生物PLFAs总量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量和丛枝菌根真菌PLFAs量分别显著提高30.9%、28.8%、44.4%和31.6%.在雨季,枯落物去除处理细菌PLFAs量和丛枝菌根真菌PLFAs量分别显著降低10.6%和33.3%.土壤微生物群落结构受枯落物输入量处理和季节的双重影响,土壤微生物群落结构主要受土壤温度和铵态氮的影响.枯落物输入量处理在短期内显著影响了格木林土壤碳氮转化速率和微生物群落结构,这种影响因季节的不同而存在差异.     

川西亚高山粗枝云杉人工林地上凋落物对土壤呼吸的贡献

采用Li-8100土壤碳通量分析仪对川西亚高山典型的粗枝云杉(Picea asperata)人工林土壤呼吸(凋落物去除和对照)及其环境因子进行为期1年的连续观测。结果表明:凋落物去除处理和对照土壤呼吸速率均具有显著的季节动态变化,并呈现一致的动态特征,变动范围分别为0.35—4.39μmol m-2s-1和0.40—5.15μmol m-2s-1。整个观测期间,凋落物去除对土壤温度、水分以及土壤呼吸速率产生的差异均不显著。与对照相比,凋落物去除分别使土壤呼吸速率和土壤水分平均下降了14.21%和4.95%。两种处理的土壤呼吸速率和土壤温度均呈显著指数相关,与土壤水分呈显著线性相关。凋落物去除和对照的土壤温度敏感性(Q10)分别为3.84和4.09。凋落物对土壤呼吸速率的年均贡献率为14.93%,且存在明显季节动态。可见,地表凋落物是亚高山森林土壤呼吸的重要组成部分。     

冀北山区滦平县4种新造林地水源涵养能力研究

为研究密云水库上游冀北山区生态水源保护林的生长现状和涵养水源能力,以油松×落叶松(林地Ⅰ)、油松×山杏(林地Ⅱ)、油松×蒙古栎(林地Ⅲ)、侧柏×山杏(林地Ⅳ)4种混交林为研究对象,通过测定林下枯落物层和土壤层特征,分析比较不同林地枯落物和土壤的持水能力及林地水源涵养能力。研究结果表明:枯落物现存量为林地Ⅱ林地Ⅳ林地Ⅰ林地Ⅲ,林地Ⅱ的枯落物层有效持水量最大,为81.30 t/hm~2,林地Ⅰ最小。土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度最大的均为林地Ⅳ,分别为56.02%、50.26%和5.76%,林地Ⅳ的土壤层有效持水量最大,为1507.90 t/hm~2,林地Ⅲ最小。综合4种林地的枯落物层和土壤层持水能力,可知林地Ⅳ(侧柏×山杏)的水源涵养能力最强,为157.43 mm,林地Ⅲ(油松×蒙古栎)最弱。     

人为干扰对鼎湖山马尾松林土壤细根和有机质的影响

通过处理 (根据当地习惯收割凋落物和林下层 )和保护 (无任何人为干扰 )样地的比较试验 ,1990～ 1995年期间研究了人为干扰对鼎湖山生物圈保护区马尾松 (Pinus massoniana)林土壤细根和有机质的影响。在此 5 a的研究期间 ,由于人为干扰活动而直接从处理样地取走的林下层和凋落物总量为 2 1.7t/ hm2。在保护样地 ,林下层生物量从 2 .2 t/ hm2增加至 11.10 t/ hm2 ,地表凋落物 (包括枯死的林下层 )量则从 3.0 t/ hm2 增加至 13.3t/ hm2 。收割林下层和凋落物这种人为干扰活动对林地土壤细根生物量的影响不明显 ,但却显著降低土壤轻腐殖质 (Soil lightorganic matter)量。在细根分解过程中 ,其分解速率在处理样地(试验结束时细根残存量占起始量的 4 0 .8% )显著高于在保护样地 (试验结束时细根残存量占起始量的 4 4 .3% ) ;与 Ca、Mg和K元素不同 ,N和 P两种元素的释放速率在处理样地显著高于保护样地 ,表明这种人为干扰活动不仅直接取走所收割的林下层和凋落物中的养分 ,而且还可能增加林地有效养分的流失潜力     

加勒比松林凋落物对地表径流和氮、磷流失的影响

以佛山的加勒比松林(Pinus caribaea)为对象, 研究了其地表径流及N和P流失量特点。结果表明, 有凋落物加勒比松林和无凋落物加勒比松林的年径流量分别为12.6和51.8 mm, 其中夏季占90%以上。2种林分的地表径流量和降雨量的关系遵循线性方程。除2007年7月和2008年2月外, 各月地表径流N浓度为有凋落物加勒比松林大于无凋落物加勒比松林, 浓度的差异主要是因为年径流量不同引起的。总体来看, 有凋落物加勒比松林的地表径流P浓度高, 无凋落物加勒比松林低。地表径流N浓度与径流量之间存在着负指数关系。有凋落物加勒比松林和无凋落物加勒比松林的地表径流总N输出量分别为341和983 g·hm^-2, 夏季分别占其年N流失量的73%和64%。无凋落物加勒比松林的地表径流P流失量高达21.5 g·hm^-2, 而有凋落物加勒比松林为6.5 g·hm^-2。2008年6月为有凋落物加勒比松林和无凋落物加勒比松林的地表径流P流失高峰, 分别占其年流失量的46%和60%。因此, 保留林下凋落物可以降低加勒比松林的N和P的流失。     

不同林地清理方式对杉木林土壤肥力的影响

研究了杉木林采伐迹地及采伐后的炼山迹地的土壤物理性质、养分含量、微生物数量和酶活性.结果表明,采伐迹地的非毛管孔隙比杉木林地增加23%,自然含水量和毛管持水量则下降2%;炼山迹地土壤容重比杉木林地增加10%,非毛管孔隙、自然含水量和毛管持水量分别下降61%、48%和26%.采伐迹地有机质、全N、全P和全K含量分别比杉木林地下降14%、14%、3%和22%,炼山迹地分别下降37%、37%、47%和7%.采伐迹地碱解N和有效K含量分别比杉木林地增加24%和31%,有效P含量比杉木林地下降1%;炼山迹地的碱解N、有效P和有效K含量分别比杉木林地下降2%、43%和40%.采伐迹地的细菌、真菌和放线菌数量比杉木林地增加1.4、11.3和0.8倍;炼山迹地细菌数量比杉木林地减少24%,真菌和放线菌数量增加了.0和0.倍.采伐迹地脲酶、过氧化氢酶和纤维素分解酶活性分别为杉木林地1.9、1.6和2.1倍,而炼山迹地分别为后者的3.4%、90%和106%.湿润土壤有机质、全N和全P含量高,疏松多孔的土壤有利于碱解N、速效P、速效K积累和脲酶活性的增加.真菌数量随毛管孔隙的增加而减少.通气良好有利于提高土壤过氧化氢酶活性.     

黄土丘陵区典型植物枯落物凋落动态及其持水性

枯落物具有重要的径流拦蓄功能,研究枯落物的凋落动态和其持水性对认识枯落物初级生产力及其水土保持功能具有重要意义。通过对黄土丘陵区6种典型植物样地SymbolA@为期一年的凋落物动态监测及其持水性的测定。结果表明:(1)6种植物全年凋落物量为70.65—455.57 g/m~2,落叶占凋落物总量的48.17%—91.09%;逐月凋落物量为1.86—160.21 g/m~2,包含了单峰型、双峰型及不规则型的年动态变化。(2)凋落物持水量与浸水时间呈极显著对数函数关系(P0.01),浸水5 min、24 h和48 h时的持水量分别是其最大持水量的48.41%、93.96%和97.70%;逐月凋落物最大持水量变化范围为1.19—3.95 g/g。(3)6种植物全年凋落物拦蓄量为1.33—13.33 t/hm~2,落叶占凋落物拦蓄总量的57.19%—86.12%。综合可知:落叶是凋落物最主要成分并提供最多的径流拦蓄;密度对凋落物持水性有显著影响(P0.01),比表面积和结构特征的差异导致凋落物持水性不同;植物是通过影响枯落物的凋落继而对该植物样地枯落物的水土保持功能产生影响。研究结果旨在为评价该地区不同植物恢复模式的枯落物水土保持功能和维持提供科学依据。     

不同林龄马尾松凋落物基质质量与土壤养分的关系

凋落物的质量、数量及分解速率在一定程度上代表了土壤的营养状况。为了精确估算凋落物分解对土壤碳库的年净归还量及凋落物-土壤生物化学连续体的深层理解,从凋落物基质质量的角度分析了三峡库区不同林龄马尾松凋落物基质质量与土壤养分的作用关系,结果表明:中龄林、近熟林、成熟林马尾松凋落物基质质量中的C、C/N比、C/P比、木质素/N比、木质素/P比差异显著,其中近熟林凋落物叶木质素/N分别比中龄林和成熟林的高33.65%、39.24%,N、P、K、木质素含量差异不显著;但各组织器官的N、P、K含量差异显著,均是皮<枝<叶<杂物,C/N比、C/P比的变化则相反。不同林龄马尾松0-20 cm(0-5 cm、5-10 cm、10-20 cm)土壤有机质、总氮、有效磷含量均表现出近熟林<中龄林<成熟林,0-5 cm最大,10-20 cm最小,且随着土壤深度的增加而明显降低,总磷则是中林龄最低,成熟林最大,pH值则各土层均表现为中龄林<成熟林<近熟林,平均pH值为4.55-5.51。凋落物基质质量指标与土壤养分之间冗余分析(RDA)表明:马尾松凋落物基质质量和土壤养分之间关系紧密,N、P、纤维素、半纤维素、木质素、木质素/N比、C/N比对土壤养分影响比较大;凋落物中木质素/N比、C/N比与土壤有机质呈显著负相关,其含量越高越不利于土壤有机质的形成,土壤养分积累的越慢;凋落物基质质量氮含量与土壤氮含量呈显著正相关;土壤pH值、容重与N含量呈显著负相关,与凋落物C/N比、木质素/N比呈显著正相关。马尾松土壤表面有机质、N、P养分含量与凋落物基质质量对应养分含量变化规律一致,土壤养分高,凋落物基质质量相对较高,土壤贫瘠,凋落物基质质量相对较低。     

土地利用方式对土壤有机质的影响

通过对地带性常绿阔叶林、杉木人工林、农田、竹林等不同土地利用方式下土壤有机质总量、活性有机质及其组分的研究,发现土地利用方式对土壤有机质和活性有机质各组分的影响差异显著,其中阔叶林含量最高,杉木人工林低于阔叶林,竹林和农田最低。这些差别主要是由于凋落物的数量、质量以及各种管理措施不同所致。     

黔中喀斯特山区村域稻田土壤理化特性的空间变异特征及空间自相关性

以贵州省安顺市西秀区旧州镇文星村为研究区域,采用地统计学方法,研究了黔中喀斯特山区土壤容重、总孔隙度、毛管持水量、毛管孔隙度、通气孔隙度等物理特性与土壤pH、有机质、速效养分(S、Si、N、P、K、Fe、Zn、Cu、Mn)、全量养分(N、P、K)、交换性盐(Ca、Mg)及阳离子交换量等化学特性的空间变异特征及自相关性。在土壤各特征值中,pH、毛管孔隙度变异系数分别为4.59%、8.28%、9.83%,为弱变异;其他变异系数在10%-100%之间,为中等程度变异。半方差分析表明,土壤毛管持水量、通气孔隙度、毛管孔隙度、速效养分(S、Si、Cu、Mn)、全量养分(N、P、K)、交换性盐(Ca、Mg)及阳离子交换量的C₀/(C₀+C)<25%,表现为强烈的空间自相关性;容重、pH、速效养分(N、P、K、Fe、Zn)及有机质的C₀/(C₀+C)在25%-75%之间,表现为中等空间自相关性,而Moran''s I指数分析表明,除毛管孔隙度、有效S、速效P及有效Mn的空间自相关性较弱外,其他均呈正的显著空间自相关性。根据克里金插值图,在研究区域内土壤毛管孔隙度及毛管持水量与pH、速效养分(S、Si、Zn、Cu、)全P、全N、有机质、交换性Ca、Mg及阳离子交换量在东北方向和西北角分布较低,在西南角方向土壤容重及通气孔隙度分布较低,而pH、速效K、有效Cu、全P、全K、有机质、阳离子交换量分布较高,且速效养分(N、K、S、Cu)、全P、有机质的含量及阳离子交换量均存在从西南向东北方向递减的趋势。     

玛纳斯河流域扇缘带不同植被类型下土壤物理性质

对生长在玛纳斯河流域扇缘带上的柽柳、盐穗木、白刺、猪毛菜4种植被类型下的土壤物理性质进行了研究.结果表明:在水平方向上,1m剖面内柽柳土壤pH值、全盐含量、土壤容重最小,分别为8.75、0.97g/kg和1.42g/cm3;土壤有机质、含水率、总孔隙度、毛管孔隙度均最大,分别为9.04 g/kg、16.67％、45.57％和36.18％,表明柽柳能够显著降低土壤盐分,改善土壤结构.沿垂直剖面,4种植被类型在表层0-20 cm土壤盐分均达到最高,出现盐分“表聚”现象而形成“盐霜”;随着土层深度增加,含水率和土壤容重均呈显著性升高,土壤有机质、田间持水量、总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度均呈显著性降低(P＜0.05).相关性分析显示,土壤有机质是引起其他土壤物理性质变化的主要原因.相比空裸地,4种植被覆盖类型1 m剖面内土壤有机质、总孔隙度和毛管孔隙度均呈显著性提高,土壤容重显著性降低,有机质分别提高了162.94％、82.94％、85.59％和27.94％,总孔隙度分别提高了44.90％、20.83％、36.06％和15.80％,毛管孔隙度分别提高了58.27％、30.71％、43.48％和25.72％,土壤容重分别降低了18.86％、10.86％、17.14％和7.43％,表明干旱荒漠区盐碱土上生长的不同盐生植物能够显著改善土壤质量.     

Ectomycorrhizal root growth in scots pine stands in response to manipulation of litter and humus layers

 The effect on ectomycorrhizal root growth in a nitrogen-enriched planted stand of Scots pine (Pinus sylvestris L.) on podzolic sandy soil to manipulation of litter and humus layers (removal, doubling and control treatments) was examined, and compared to ectomycorrhizal root growth in an untreated naturally established Scots pine stand on nutrient-poor non-podzolic sandy soil. Half a year after manipulation of litter and humus layers in the planted stand, ingrowth-cores to a depth of 60 cm were installed in both stands. Scots pine roots were sampled four times during two growing seasons. Ectomycorrhizal roots were found at all sampled soil depths to 60 cm in all plots. Root growth and ectomycorrhizal development were greater in the naturally established stand than in all plots in the planted stand. Numbers of ectomycorrhizal root tips in the litter and humus removal plots were generally higher than in the control plots in the planted stand until May 1992. Doubling litter and humus did not significantly affect root length or the numbers of ectomycorrhizal root tips. The N _dissolved , NH₄ ⁺ and NO₃ ^– concentrations and the organic matter content in the upper 5 cm of the mineral soil in the planted stand on podzolic sandy soil were generally higher and the pH significantly lower than in the naturally established stand on non-podzolic sandy soil. Root growth and ectomycorrhizal development in the secondary stand may have been negatively affected by the chemical composition of the podzolic sandy soil. Accepted: 19 March 1997     

不同密度华北落叶松林天然更新及其影响因子

以关帝山区8种林分密度(128、240、320、400、480、560、640和720株·hm^-2)华北落叶松纯林为研究对象,分析了不同密度下华北落叶松天然更新优劣及其影响因子。结果表明: 更新指数随林分密度增大先升高后降低,中密度(400～560株·hm^-2)林分更新效果明显优于过疏和过密林分;林下光环境、草本植物及凋落物对落叶松更新有双重作用,光照过强、草本植物盖度过大或凋落物过厚不利于林下更新,土壤有机质可使土壤质地松软、水分含量充足并形成低磷高氮环境促进林分更新;各因子对更新指数的影响依次为:土壤含水量(0.798)>全氮(0.621)>凋落物厚度(-0.597)>土壤孔隙度(0.504)>土壤有机质(0.493)>全磷(-0.404)>林下总光照(-0.274)>草本植物盖度(-0.021)。在后续森林经营中,可通过抚育间伐或补植将林分密度控制在480株·hm^-2左右,并适当清理林下凋落物,改善土壤条件,促进华北落叶松天然更新。     

Effects of Manipulated Above- and Belowground Organic Matter Input on Soil Respiration in a Chinese Pine Plantation

Alteration in the amount of soil organic matter input can have profound effect on carbon dynamics in forest soils. The objective of our research was to determine the response in soil respiration to above- and belowground organic matter manipulation in a Chinese pine (Pinus tabulaeformis) plantation. Five organic matter treatments were applied during a 2-year experiment: both litter removal and root trenching (LRRT), only litter removal (LR), control (CK), only root trenching (RT) and litter addition (LA). We found that either aboveground litter removal or root trenching decreased soil respiration. On average, soil respiration rate was significantly decreased in the LRRT treatment, by about 38.93% ± 2.01% compared to the control. Soil respiration rate in the LR treatment was 30.65% ± 1.87% and in the RT treatment 17.65% ± 1.95% lower than in the control. Litter addition significantly increased soil respiration rate by about 25.82% ± 2.44% compared to the control. Soil temperature and soil moisture were the main factors affecting seasonal variation in soil respiration. Up to the 59.7% to 82.9% seasonal variation in soil respiration is explained by integrating soil temperature and soil moisture within each of the various organic matter treatments. The temperature sensitivity parameter, Q₁₀, was higher in the RT (2.72) and LA (3.19) treatments relative to the control (2.51), but lower in the LRRT (1.52) and LR treatments (1.36). Our data suggest that manipulation of soil organic matter input can not only alter soil CO₂ efflux, but also have profound effect on the temperature sensitivity of organic carbon decomposition in a temperate pine forest.