武夷山甜槠林生态系统的养分平衡研究(英文)

本文通过比较大气降水的养分输入与由地表径流与地下渗流的养分输出,对武夷册甜槠林生态系统的养分平衡进行了研究。结果表明,在１９９３年４月至１９９４年４月期间,通过大气降水进入甜槠林的养分元素以Ｎ最高,为３４．２０７ｋｇ．ｍ＾２,其余依次为Ｃａ,Ｓ,Ｎａ,Ｋ和Ｍｇ,以Ｐ的输入最低,仅１．７７９ｋｇ．ｈｍ２;由地表径流和地下渗流的养分输出总量Ｎ,Ｐ,Ｋ,Ｃａ,Ｍｇ,Ｓ,Ｎａ分别为５．６８,１０１６,７．     

贵州省喀斯特地区原始林水化学特征

降水是森林生态系统的一个主要的养分输入源,观测并分析降水化学对于准确地估算森林生态系统养分循环的养分元素浓度与量显得极为重要。对贵州省茂兰国家自然保护区原始林森林群落2007年9月-2008年8月的降水进行定位观测与分析。结果表明:(1)在林外雨、林内雨、树干流和溪流水中,除了Na+之外,pH值与大部分的养分元素的浓度表现出明显的季节变化,冬季与早春浓度较高,夏季浓度较低。这与各季节的降雨量不同而导致浓度稀释或者浓缩有关。(2)大气降雨通过林冠的过程中,养分元素的浓度出现了较大的变化,林内雨与树干流中的浓度基本高于大气降雨;养分元素变化中,浓度差异较大的元素是K+、Mg2+和Ca2+,K+在林内雨和树干流的浓度分别是大气降雨的14倍和21倍;Mg2+浓度分别为大气降雨的12倍和9倍;Ca2+浓度分别为大气降雨的4倍和3倍,这与大气降雨通过林冠,与树体的养分交换以及树体养分的溶脱有关。(3)通过林内雨,树干流输入样地较多的养分元素是K+和Ca2+,分别是35.8kg.hm-.2a-1和31.5kg.hm-.2a-1;通过溪流水输出的元素中,较多的是Ca2+和Mg2+,分别是-547.4kg.hm-.2a-1和-144.5kg.hm-.2a-1;其次是SO24-,而Na++K++NH4+-N总量不足阳离子总量的1%,Cl-+NO3-总量不足阴离子总量的1%。这可能与母岩风化是碳酸岩类岩石风化有关。(4)年养分的垂直移动量特征显示,土壤0cm到土壤5cm的养分元素量变化较明显,无机态N量的变化可能跟微生物的氮固定、无机化或者植被的吸收有关。(5)研究地的年间养分元素量收支分别为N2.9kg.hm-.2a-1;K25.2kg.hm-.2a-1;Ca-547.4kg.hm-.2a-1;Mg-144.5kg.hm-.2a-1;Na-4.0kg.hm-.2a-1;Cl2.5kg.hm-.2a-1和SO24-S-5.9kg.hm-2.a-1。在年间养分的输入与输出中,无机态N跟K+显示正收支,Ca2+、Mg2+为负收支,而Na+、Cl-相对较稳定。     

杉木人工林生态系统水文学过程的养分特性

根据5a定位观测的数据,对湖南会同24～28a生的杉木人工林生态系统各水文学过程中的养分特性进行了研究。结果表明：林冠降水是杉木人工林生态系统养分输入的重要来源,其中Ca的养分含量最高,P的含量最低。林内穿透水各养分元素的含量明显高于林冠降水中养分的含量。除Ca外,树干茎流中其它养分元素的含量为林冠降水的6倍以上。可见,林内穿透水和树干茎流是杉木林生态系统内养分循环的重要组成部分,有利于提高系统的养分利用率。地表径流中除硝态氮外,各元素的含量与穿透水的含量接近,其中P、Na和K三种元素的含量较低,但未超过林冠降水中养分元素含量。地下径流中N和K的含量较低,而Ca的含量与林冠降水相比没有差异。因而地表径流和地下径流不可避免的造成生态系统的养分损失,但24～28a生杉木林生态系统的调控能力较强,地表径流和地下径流量较小,生态系统的养分损失也相对较小,养分为净积累。不同季节之间水文学过程中养分元素含量存在一定程度的差异。降水形态、雷电和地形等要素影响养分元素含量。硝态氮在冰雹中未检出,而在雨水中的含量是雪水的2倍。铵态氮、K和Mg等元素在雨水中的含量最高。P和Ca以雪水的含量最高,与雨水和冰雹相比不存在数量级差异。雷电明显增加降水中养分的含量,特别是林冠上层的低空放电使降水中N的含量增加3～5倍。由于山谷和山麓的立地条件较好,其穿透水中养分含量比山坡的高,山谷与山麓的大致相等。在采集水样进行养分分析时,应考虑降水时间、降水形态和地形等因子的影响。     

不同年龄阶段马占相思( Acacia mangium)人工林营养元素的生物循环

对马占相思人工林6种营养元素(N、P、K、Ca、Mg、S)的含量、积累、分布和生物循环特点以及随林分年龄的变化趋势进行了研究.结果表明(1)林木不同组分营养元素含量的大小次序为树叶＞干皮＞活枝＞枯枝或树根＞干材;各组分和凋落物中营养元素含量以N最高,其次是Ca或K,然后是S和Mg,P最低;林地土壤中,以K的含量最高,其次是Ca、Mg、N和P,S最低;随林龄的增加,0～40cm土壤N、P和S含量呈增加趋势;(2)4年、7年生和11年生林分营养元素总积累量分别为1022.08、1997.08和2633.45 kg·hm-2,其中乔木层营养元素贮存量依次占73.64%、82.39% 和83.65%,林下植被层依次占13.74%、8.74%和6.20%,地表现存凋落物层依次占12.62%、8.87%和10.16%;乔木层以N积累量最大,占总贮存量的53.90%～60.07%,P最小,仅占0.90%～1.23%;(3)马占相思林中不同组分营养元素积累量的分配随林龄的增长发生变化,由4年生以树叶和树枝占主导,逐渐转移到7年生和11年生以干材和树皮为主导;(4)林分营养元素年积累量依次为7年生(235.06 kg·hm-2·a-1)＞11年生(200.26 kg·hm-2·a-1)＞4年生(188.16kg·hm-2·a-1);林木各组分营养元素年积累量总的变化趋势为树干＞树叶＞树枝＞根系＞树皮,同一组分各营养元素年积累量与各组分营养元素积累量变化顺序一致,即为N＞Ca＞K＞S＞M＞P;(5)林分营养元素年吸收量分别为382.35、432.04 kg·hm-2·a-1和403.15 kg·hm-2·a-1,年归还量分别为194.19、196.98 kg·hm-2·a-1和202.89 kg·hm-2·a-1,营养元素的循环系数分别为0.51、0.46和0.50,利用系数为0.51、0.26和0.18,周转期为3.88、8.35和10.86.可见,马占相思人工林早期营养元素利用率低,归还速率较快,林分生长到近熟期(11a)时营养元素的周转期较长,但其归还速率仍然较快,有利于林地地力的恢复、维持和提高.     

湖北省主要种植制度农田生态系统钾平衡状况

于2010年和2011年通过10个大田试验,研究了湖北省6种主要种植制度下农田生态系统中钾(K)的输入、输出数量特征和平衡状况。结果表明:6种主要种植制度每年通过施肥、降雨、灌溉和秸秆还田输入农田K量分别为129.8、10.3、14.9和30.1 kg·hm-2,分别占K输入总量66.2%、6.2%、8.8%和18.8%,表明除了施肥外,降雨、灌溉和秸秆还田对K输入也起了重要的作用;通过作物收获和地表径流从农田输出的K量分别为211.2和26.4 kg·hm-2,分别占K输出总量的88.5%和11.5%,其中,通过秸秆输出的K量达到了186.3 kg·hm-2,占作物带走量的89.1%,但秸秆归还的K量只占可以还田的16.2%,这表明农田生态系统中的K大部分被秸秆带走,秸秆还田的潜力巨大;湖北省主要种植制度农田生态系统K整体呈亏缺状态,6种种植制度年平均亏缺量为-52.4 kg·hm-2。因此,增加K肥施用量,重视降雨和灌溉K养分的输入,推进秸秆还田,是改善全省农田生态系统K平衡的有效措施。     

刺槐人工林养分利用效率

目前普遍采用的短轮伐期萌生复壮的经营方式会使刺槐人工林在多代萌生以后地力衰退,生产力下降,其主要原因是由于树种对养分的选择吸收导致土壤养分平均失调。根据对黄土残塬沟壑区刺槐人工林地的研究表明,刺槐从土壤中年吸收养分量以Ca最多,N次之,K、Mg再次,P、S最少,且随树龄增长年吸收量增大,由速生期到杆材期年吸收量约增加1倍之多,由杆材期到成熟期N、P、K、Mg年吸收量缓慢增加,而Ca,S的吸收量有所下降,土壤养分年吸收系数以N最高,S、Mg次之,P、Ca再次,K最多,且随树龄的增长亦呈增大趋势,其均值分别可达N1．150％、P0．142％、K0．013％、Ca0．110％、Mg0.194%、S0．231％。刺槐对各养分的利用效率随树龄的增长而降低,生产1t树干材积约需从土壤中吸收N31．92－50．88kg,P1.32-2.01kg,K4.48-6.82kg,Ca71.57-78.79kg,Mg6.16-9.74kg,S1.07-1.09kg,立地条件好的林地养分吸收系数及养分利用效率均好于立地条件较差的林地。此外与杉木,油松相比,刺槐对养分的利用效率明显偏低。     

北京西山地区油松林水文过程中营养元素迁移特征

对北京西山地区31a油松林降水化学进行定位监测与分析.结果表明：（1）大气降水流经油松林过程中,其营养元素（除Na^＋外）的浓度出现梯度变化：树干茎流高于穿透雨高于大气降水,并且有明显的月际变化,表明从林冠、树干淋洗大量的营养元素,林冠和树干中养分元素迁移是森林生态系统养分循环重要的组成部分.（2）营养元素变化中,浓度差异变化较大的元素是NO3^--N和K^＋,NO3^--N在穿透雨和树干茎流的浓度分别是大气降水的4.4倍、9.9倍,它们中的K^＋浓度分别为大气降水的4.1倍和8.1倍.（3）降水经过油松林,养分淋溶总量为54.12kg hm^-2,淋溶量较多的元素是Ca和K,淋溶强度最大的元素是K^＋.（4）北京西山地区大气降水输入林地的养分66.38kg hm^-2,较多的元素是Ca、N.降水经过油松林输入林地养分总量为120.50kg hm^-2,Ca元素最高,为61.22kg hm^-2,其次是N元素（NH4^＋-N＋N3^--N）,为31.34kg hm^-2,K元素为16.49kg hm^-2,Mg元素为8.11kg hm^-2,Na元素最少,为3.34kg hm^-2.     

“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.     

宝天曼自然保护区锐齿栎林生态系统营养元素循环

对河南内乡宝天曼自然保护区内 35年生的天然次生锐齿栎林生态系统的营养元素循环进行研究 ,结果表明 :所测定系统中的 N、P、K、Ca、Mg、Fe、Na、Mn、Zn、Cu1 0种营养元素积累总量为 1 0 387.894kg·hm- 2 ,土壤库贮量 8880 .70 9kg·hm- 2 ,占 85 .49% ;植物体贮量 1 5 0 7.1 82 kg·hm- 2 ,占 1 4.5 1 % ,其中活植物体占 90 .5 6% ,凋落物占 9.44%。系统中 1 0种营养元素年吸收量 2 0 7.5 4 5 kg· hm- 2 ,年存留量1 0 5 .2 85 kg· hm- 2 ,年归还量 1 0 1 .65 1 kg·hm- 2 ,年积累速率为 77.8986kg·hm- 2 ;年归还量占年吸收量48.98% ,表明系统中营养元素的循环处于良好的平衡状态。 1 0种营养元素的平均利用系数为 0 .1 85 ,平均周转期为 9.98a。其中 P、N、Mg、Na、Mn的周转期较短为 4～ 8a,K、Ca、Fe、Cu周转期较长为 1 0～ 1 6a,Zn的周转期最长为 1 7.4a。     

长白山高山冻原生态系统三种养分含量的空间分布

对长白山高山冻原生态系统中 3种养分 (N、P和 S)在植被 -凋落物 -土壤中的空间分布规律进行了研究。结果表明 :(1)在长白山高山冻原植被亚系统中 ,3种养分总含量分布规律是石质高山冻原 (ST) >典型高山冻原 (TT) >沼泽高山冻原 (WT) >草甸高山冻原 (MT) >石海高山冻原 (RT) ;3种养分积累总量为 72 .4 6 kg· hm- 2 ,其中 N、P和 S分别是 4 8.5 5 kg· hm- 2 ,10 .33kg· hm- 2 和 13.6 1kg· hm- 2 ;生物量与养分积累分布规律是 WT>TT>MT>ST>RT。 (2 )在长白山高山冻原凋落物亚系统中 ,平均凋落物量是 1.96 kg· hm- 2 ;3种养分积累总量为 :82 .5 kg· hm- 2 ,其中 N、P和 S分别是 4 6 .2 8kg· hm- 2 ,2 1.14 kg· hm- 2 和 15 .0 8kg· hm- 2 ;养分积累总量分布规律是 TT>WT>RT>MT>ST。 (3)长白山高山冻原土壤 (0～ 2 0cm)亚系统中 ,养分积累总量为 39.6 t· hm- 2 ,其中 N、P和 S分别是 2 3.76 t· hm- 2 ,5 .86 t· hm- 2和 9.98t· hm- 2。 4 )在长白山高山冻原生态系统中 ,3种养分总积累量为 4 0 6 4 4 .98kg· hm- 2 ,其中 N、P和 S分别是 2 4 734.85 kg· hm- 2 ,10 0 18.7kg·hm- 2 和 5 891.4 3kg· hm- 2 ,土壤库是长白山高山冻原的主要养分储存库     

Summer and autumn activity patterns in the Vicuña

Airborne input of minerals essential for plant growth is significantly more important for the Amazonian rain forest than elsewhere. Annual rates have been calculated to an average of 26.9 kg/ha/yr for phosphate phosphorus and 12.6 kg/ha/yr for potassium. Other nutrients show a similar amount. If these values are representative for Amazonia as a whole, the total amount of nutrient influx via the air (dry input and precipitation) attains a magnitude, which may be well above the level for assuming a local South American source of origin. Phosphate and potassium alone give an average of 15 to 25 million tons per year. It is concluded, therefore, that dust from the Sahara carried by the trade winds provides the bulk of this mineral input, thus influencing the stability and productivity of the Amazonian rain forest. If this conclusion holds true, the pleistocene forest dynamics in Amazonia should have been influenced not only by changes in the amount of rain fall, but also by the transatlantic transport of nutrients.     

连栽第1代和第2代杉木近熟林水文过程养分动态比较

利用小集水区径流场技术和定位研究方法,在获得连栽两代杉木近熟林的大气降水、穿透林冠水、地表、地下径流量等水文学数据,并测定其养分含量的基础上,研究了连栽两代杉木近熟林水文过程的营养动态特征。结果表明:降水中养分浓度第2代林比第1代林高20.30%—39.64%,养分的输入量比第1代多38.52%;穿透水中养分浓度,第1代和第2代林分别比大气降水中高4.149—4.895 g/kg和4.271—5.605g/kg,雨水对冠层营养物质的淋溶,第2代比第1代高2.94%—21.37%;地表径流中的养分浓度两代林差异不大,地下径流中的养分浓度第2代林比第1代高48.06%—78.87%,径流输出的养分量第2代林是第1代林的1.58—2.61倍;养分地球化学循环中,第1代林养分地球化学循环速率26.75%—29.95%,第2代林37.24%—47.43%,养分地球化学循环的周期第1代林3.3—3.7a,第2代林2.1—2.7a,养分地球化学循环中第2代林的养分流失率是第1代林的1.30—1.72倍,养分的净积累率只有第1代林的73.57%—87.14%。系统持留与利用由外界输入的养分功能上,第2代林低于第1代林。     

桂西北喀斯特峰丛洼地表层土壤养分时空分异特征

本文运用传统统计方法研究了典型喀斯特峰丛洼地4个植被演替阶段(草地、灌木林、次生林、原生林)表层(0—15 cm)土壤养分的空间分异特征,并分析其成因。结果表明：(1)不同植被演替阶段土壤养分（有机碳、全氮、碳氮比、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾）及pH值有明显差异（P<0.05）;除全钾外,其他养分含量均随植被正向演替而增加。(2)地貌部位对养分含量的影响不尽一致：各植被演替阶段的磷、钾及原生林的碳氮均符合养分的“洼积效应”,只有受人为干扰较强的草地、灌木林、次生林的碳氮养分存在随坡位升高而增加的现象。通过本研究得知,植被演替对养分积累具有积极作用;磷素（速效磷3.55—11.41 mg/kg）、钾素（速效钾64.05—105.75 mg/kg）是该区域的养分限制性因子;该区域养分的“倒置现象”并不普遍存在。     

Nutrient flux associated with the emergence of Quesada gigas Olivier (Hemiptera: Cicadidae) in an urban ecosystem

Large-bodied arthropods, such as cicadas, can be able to reallocate significant amounts of nutrients during adult emergence. Evidence suggests that Quesada gigas Olivier emergence constitutes an important nutrient flux from belowground to aboveground. The purpose of this study was to estimate the amount of nitrogen, proteins, and lipids resulting from the emergence of Q. gigas in an urban ecosystem in Central Brazil. Adult specimens captured from September to November 2006 were weighed and submitted to biochemical analysis. Population density was approximately 4,200 individuals per hectare. Mean individual dry mass was 1.03 g and contained 12.6% proteins, 8.4% lipids, and 5% nitrogen. Total biomass input from the species was 4.3 kg ha(-1) y(-1), with a consequent annual reallocation of approximately 545 g of proteins, 363 g of lipids, and 216 g of nitrogen per hectare. The data obtained suggest that Q. gigas emergence can cause significant translocation of nutrients from belowground to aboveground, and is therefore an important biological event for ecosystem function.     

Effects of forest harvesting nutrient removals on soil nutrient reserves

Summary Intensive harvesting of native eucalypt forests is carried out in the Eden area in the south east coastal region of New South Wales, Australia. Soil nutrient capital and nutrient removals in forest harvesting were estimated together with potential impacts of these removals on the nutrient capital balance. Soils were anlysed from eighty sites for phosphorus fractions, including organic phosphorus fractions, and total and exchangeable cations. Based on typical forest harvesting systems, it was found that 3–4 kg phosphorus would be removed per hectare. Due to equilibrium between the various soil phosphorus components, depletion would not be solely from the more available pools. It is expected that at least four forest rotations (320 years) would be required before any detectable change would occur, within forest communities. A similar depletion estimate was calculated for the potentially most vulnerable cation, calcium. The other nutrient cations, magnesium and potassium had considerably greater reserves.     

人工桤柏混交林中降雨对养分物质的淋溶影响

引　言水体养分物的循环是生态系统生物地球化学循环的一个重要组成部分,因此,从生态角度来研究森林的存在对流域的水分循环和物质迁移的影响将是一个十分有意义的工作。目前,欧美各国关于森林与水质的关系研究比较多[5]。我国较多研究森林对河流泥沙悬浮含量影响,或干枝落叶和微生物对腐殖质转化等作用形成的森林养分循环,而较少研究森林降雨重新分配作用对森林养分循环的影响[1,2],因此,本文选择了亚热带人工桤柏混交林,通过观测降雨过程中林外降雨、林内降雨、树干流及其相应水质的变化,结合林外降雨、林内降雨和树干流的时空变化特性,分…     

鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干流的养分特征研究

对鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干茎流中的5种养分元素K、Ca、Mg、N、P进行了测定,结合水量分配规律,研究了森林降雨过程中养分在水相中的含量变化特征和输入规律。结果表明：(1)所有离子浓度均为大气降水<穿透雨<树干流,且增幅较大,而平均浓度以K+和总氮(TN)含量最高;总磷(TP)、磷酸盐(HPO42-)、总有机磷(TOP)含量均最低。(2) 大气降雨中的离子平均浓度中以总有机氮(TON)的变异系数最大,为1.282;最小的是NO3-(0.502);穿透雨中变异系数最大的是TOP(2.357);最小的是TN(0.621)。树干流中各养分元素浓度与树种的相关性不显著(P>0.05)。(3) 季风常绿阔叶林树干流和穿透雨各养分对森林土壤的年输入量为TN>K+>Ca2+>Mg2+>TP,树干流和穿透雨对森林土壤层Ca2+的输入大于凋落物分解输入。因此,大气降雨是养分从林冠层转移到土壤层的重要因素。     

鼎湖山酸沉降背景下主要森林类型水化学特征初步研究

雨水的水质在通过森林后会发生变化．如果雨水是酸性的,这种变化会更加明显．通过一年多时间在鼎湖山主要森林类型采样分析发现,鼎湖山大气降水pH值低,酸雨频率高;阔叶林穿透雨pH值比大气降水高,树干径流和地表水pH值比大气降水低,土壤自然酸化非常严重;混交林穿透雨和地表水酸度比大气降水低,树干径流酸度则大于大气降水;针叶林穿透雨和树干径流都有进一步酸化趋势,但地表水pH值比大气降水高．3种林型比较,阔叶林林冠缓冲能力最强,针叶林土壤缓冲能力最大．3种林型,林内降水和地表水养分N、P、K、Ca、Mg和Na含量除N外都明显高于大气降水．各林型树干径流对养分富集能力强于穿透水,养分在大气降水中的浓度低于在地表水中的浓度．针叶林林内降水比混交林和阔叶林养分含量高,但地表水中养分浓度比后两者低．从地表水的养分浓度看,阔叶林和混交林养分亏损更为严重．     

Nutrient Movement in Litter Fall and Precipitation Components for Central Himalayan Forests

The annual total litter fall in six Central Himalayan forestsranged from 2.1 to 3.8 t C ha^–1, of which 54 to 82 percent was leaf litter, 9–20 per cent wood litter and 6–14per cent other litter. In all forests the order of relativeabundance of nutrients (kg ha^-1 year^-1) in litter fall was Ca(50.8–91.6) > N (47.7–72.2) > K (22.8–37.1)> P (4.1–6.4). Leaf litter accounted for 63–95per cent of the total nutrients returned through litter fall. In these forests throughfall ranged from 71.3 to 81.4 per cent,stemflow from 0.50 to 2.16 per cent and canopy interceptionfrom 17.7 to 28.2 per cent of the gross rainfall. In the incidentrainfall the concentration and annual input of Ca was the greatestand of P the least. Canopy precipitation was richer in all nutrientscompared to incident rainfall. Net gain of nutrients from thecanopy ranged from 0.16 kg ha^-1 year^-1, for P, to 17.77 kg ha^-1year^-1 for K. Leaching was greatest for K and least for N. Ofthe total quantity of nutrients returned to the soil, 11 to46 per cent was accounted for by precipitation components. Thusprecipitation inputs play a significant role in nutrient cyclingof these forests. Himalaya, forest, litter fall, precipitation components, nutrients