增温对南亚热带森林土壤磷形态的影响及其对有效磷的贡献

磷(P)是森林生态系统生产力的重要限制性元素。土壤磷的有效性取决于磷的存在形态及其转化过程。目前有关增温如何调控磷形态转化过程, 从而促进土壤有效磷含量增加的机制尚未明确。该研究以南亚热带森林为研究对象, 采用沿海拔高度从300 m下降至30 m以模拟温度自然上升的方法, 采集该林型0-10、10-20、20-40 cm的土壤, 并用适用于酸性土壤的连续浸提方法分离不同形态磷, 研究增温对土壤不同形态磷含量的影响, 探讨土壤不同形态磷与有效磷的关系, 识别对土壤有效磷在增温背景下增加有重要贡献的磷组分。结果表明增温使0-10 cm的无机钙磷(Ca-Pi)及20-40 cm的无机铁磷(Fe-Pi)和总无机磷含量分别显著增加了65.5%、17.9%和18.5%, 但对总有机磷及各有机磷组分含量均无显著影响。土壤不同形态磷与有效磷含量的相关分析表明, 有效磷与无机态的不同形态磷及有机铝磷、有机铁磷含量均显著正相关, 其中与Fe-Pi含量的相关性最强。通过土壤不同形态磷与有效磷含量的通径分析进一步发现, 无机铝磷、Fe-Pi是土壤磷转化过程中的重要中间过渡性磷组分, 且Fe-Pi是促进有效磷含量增加最重要的直接贡献磷组分。结合前期研究结果, 增温可能增大了凋落物磷对土壤磷的输入, 还可能强化了土壤的吸附和沉淀过程, 使得更多进入到土壤的溶解态磷转化为Ca-Pi、Fe-Pi等缓效磷源, 其中Fe-Pi可能成为南亚热带森林在气候变暖背景下最重要的有效磷来源。     

贵州喀斯特石漠化过程中的土壤有机碳与容重关系

测定了不同石漠化等级的西南喀斯特生态系统的土壤容重和土壤有机碳.结果表明:西南喀斯特生态系统的土壤容重为0.91～1.37 kg cm-3,土壤有机碳含量变化较大,为8.1～58.9 g kg-1.在0～40 cm的土层中,没有发生石漠化的生态系统的有机碳储量达16.91 kg m-2,伴随着石漠化程度的加剧,土壤有机...     

南亚热带两种优势树种叶凋落物分解对模拟酸雨的响应

通过对模拟酸雨处理下鼎湖山季风常绿阔叶林优势树种锥栗(Castanopsis chinensis)和木荷(Schima superba)叶凋落物分解的研究,试图探讨南亚热带区域日益严重的酸雨对森林凋落物分解的影响规律以及可能的机制。试验应用分解袋法进行,并设计4个模拟酸雨强度处理:CK(p H值4.5左右的天然湖水)、T1(p H值4.0)、T2(p H值3.5)和T3(p H值3.0)。21个月的分解结果表明,模拟酸雨抑制了两种优势树种叶凋落物的分解。CK、T1、T2和T3 4个处理下的分解速率常数k值分别为:锥栗(1.18、0.93、0.94和0.86)和木荷(1.10、0.97、0.88和0.94),与CK相比,k值在T1、T2和T3均有下降的趋势。同时,模拟酸雨下两种优势树种叶凋落物的质量残留率均为:T3T2T1CK。酸雨对凋落物分解的抑制作用可能与酸雨胁迫下土壤酸化从而导致土壤微生物活性下降有关。     

南亚热带森林土壤碳库稳定性与碳库管理指数对模拟酸雨的响应

通过对土壤总有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC_(333)、ROC_(167)、ROC_(33))、颗粒有机碳(POC)、微生物量碳(SMBC)、溶解性有机碳(DOC)的测定,探讨模拟酸雨(pH 3.0、pH 3.5、pH 4.0、对照CK)对鼎湖山三个不同演替阶段森林(季风常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松针叶林)土壤碳库稳定性及碳库管理指数的影响。结果表明:模拟酸雨增加了总有机碳的含量和各组分活性有机碳的含量(P0.05),但酸雨在一定程度上抑制了土壤中微生物量与活性。土壤中各组分活性有机碳与总有机碳呈显著相关,其中ROC_(333)和POC的含量与SOC关系最为密切,相关系数分别为0.853、0.846;碳库管理指数(CMI)结果表明,碳库活度(L)及碳库活度指数(LI)随森林的正向演替有下降的趋势,CPI与CMI呈现相反的趋势。在土壤有机碳及部分活性碳组分增加,碳库活性降低的前提下,土壤碳库稳定性增加。从各项指标的变化幅度可以得出:南亚热带森林土壤随森林群落正向演替而对模拟酸雨响应有更加敏感的趋势,各指标间的敏感性表现为CMIR_(333)POCSMBCR_(167)R_(33)LIDOCCPISOC。     

1992-2015年鼎湖山季风常绿阔叶林群落种间关联动态

季风常绿阔叶林是我国南亚热带地区的地带性植被,有研究表明过去23年其群落结构和物种组成发生了很大变化,但对群落种间关系的动态变化还缺乏了解。该研究利用鼎湖山季风常绿阔叶林1 hm²监测样地7次群落调查数据,采用方差比率和Spearman秩相关分析的方法,对1992-2015年鼎湖山季风常绿阔叶林群落种间关系的长期动态变化进行了分析。结果表明：从1992年到2015年,群落方差比率都显著（P < 0.05）大于1,但方差比率总体呈显著下降趋势（R²=0.93,P < 0.001）,显著正联结种对数显著减少,显著负联结种对数显著增多,群落正联结关系减弱;群落各垂直层次内和垂直层次之间显著正联结种对数呈显著下降趋势（P < 0.001）,种间的正关联关系减弱;香楠（Aidia canthioides）、红枝蒲桃（Syzygium rehderianum）、光叶红豆（Ormosia glaberrima）等树种能够和大多数物种长时间稳定共存,在季风常绿阔叶林群落结构中可能具有重要地位和作用,可以作为华南地区生态恢复、林业种植的搭配树种。总的来说,1992-2015年,鼎湖山季风常绿阔叶林群落种间正联结关系减弱,负联结关系增强,导致群落种间关联愈加松散,群落稳定性下降。     

南亚热带森林不同演替阶段植物与土壤中N、P的化学计量特征

选择南亚热带森林演替过程3个阶段(初期、中期和后期)的典型森林生态系统为研究对象, 在测定植物与土壤中全N、全P含量的基础上, 阐明了森林演替过程中植物与土壤的N、P化学计量特征。结果显示: 1)土壤中全N含量随演替进行而增加, 马尾松(Pinus massoniana)林(初期)、混交林(中期)和季风林(后期) 0-10 cm土层中全N含量分别为0.440、0.843和1.023 g·kg^-1; 混交林0-10 cm土层中全P的含量最为丰富, 为0.337 g·kg^-1, 马尾松林和季风林土壤全P含量分别为0.190和0.283 g·kg^-1。2)植物叶片中全N、全P的含量随演替呈减少的趋势, 但根系中全N、全P的含量都以马尾松林为最多, 混交林和季风林含量彼此相当。3)各土层中N:P随演替的进行呈现明显增加趋势, 马尾松林、混交林和季风林0-10 cm土层中N:P分别为2.3、2.5和3.6; 植物各器官中N:P随演替的进行也呈增加趋势, 且叶片和根系中的N:P相近, 马尾松林、混交林和季风林叶片中N:P分别为22.7、25.3和29.6。基于上述结果, 探讨了南亚热带森林生态系统植物与土壤中N:P特征、森林演替过程中植物与土壤中N:P变化规律以及P对南亚热带森林生态系统的限制作用。结果表明, P已经成为南亚热带森林生态系统生物生长和重要生态过程的限制因子。     

模拟酸雨对鼎湖山季风常绿阔叶林土壤呼吸的初期影响

通过在鼎湖山季风常绿阔叶林(季风林)进行野外模拟酸雨试验,对不同酸雨强度处理下的林地土壤呼吸速率进行原位测定,探讨酸雨对南亚热带森林土壤呼吸的初期影响。结果表明:在两年的测定周期内,4个酸雨水平:CK(pH值4.5左右的天然湖水)、T1(pH值4.0)、T2(pH值3.5)和T3(pH值3.0)处理下的年平均土壤呼吸速率分别为(3.07±0.08)、(3.06±0.17)、(2.78±0.29)和(2.56±0.08)μmol·m~(-2)·s~(-1),其中T3处理显著低于CK和T1处理(P0.05),说明模拟酸雨抑制了季风林土壤呼吸。这种抑制作用大体上随处理时间的延长而逐渐显著,处理间的差异只在测定周期的第二年达到显著水平,且抑制作用的差异显著性只出现在湿季(P0.05)。模拟酸雨对土壤呼吸的抑制作用可能与其胁迫下土壤酸化而导致土壤微生物异养呼吸及凋落物CO_2释放量下降有关。表现为模拟酸雨导致土壤pH值降低,使得土壤酸化加剧;降低了土壤微生物量碳、氮含量,抑制了微生物活性;提高了凋落物质量残留率,抑制了凋落物分解。还与土壤呼吸结果相对应,上述指标对模拟酸雨的响应也大体上随处理时间的延长而逐渐显著。另外,土壤呼吸温度敏感系数Q_(10)值随处理pH值降低有下降的趋势,表明酸雨处理在一定程度上降低了土壤呼吸的温度敏感性。     

自然增温对南亚热带森林土壤微生物群落与有机碳代谢功能基因的影响

基于海拔高度下降气温上升的关系,将模拟的生态系统(含植物和土壤)从高海拔整体移位至低海拔地区,实现自然增温的效果。通过对自然增温条件下土壤环境因子及其相关理化性质的动态监测,结合磷脂脂肪酸分析与宏基因组学方法,测定土壤微生物群落结构以及与土壤有机碳分解相关基因丰度,探究自然增温对鼎湖山南亚热带山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢的影响及其微生物学机制。结果表明:(1)增温处理显著改变了0—10 cm土壤温度与湿度:2016—2018年间土壤温度显著上升2.48℃,湿度显著下降23.93%。(2)增温处理下,干季土壤有机碳含量与湿季土壤硝态氮含量显著降低,其他土壤理化因子无显著变化。(3)增温处理下,干季和湿季土壤微生物群落结构发生改变,且湿季变化显著。土壤湿度是影响干季和湿季土壤微生物群落结构变化的主要因子,解释了干季50.2%的变异度与湿季79.2%的变异度。(4)宏基因组结果表示:增温抑制了干季山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢基因丰度,增强了湿季山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢基因丰度。以上结果表明,增温通过改变土壤微生物生物量和群落结构以及有机碳代谢相关功能基因的丰度,最终影响南亚热带山地常绿阔...     

鼎湖山三种主要林型水文学过程中总有机碳浓度对比

为了解碳在森林内部以及群落演替过程中的转运动态 ,对鼎湖山 3种主要林型 (马尾松林 ,马尾松针阔混交林和季风常绿阔叶林 )森林水文学过程中总有机碳 (total organic carbon,TOC)浓度进行了一个雨季的观测 ,结果发现 :(1)穿透水中 TOC浓度相对大气降水中 TOC浓度的增量为 :季风常绿阔叶林 >马尾松针阔混交林 1>马尾松针阔混交林 2 >马尾松林 ;(2 )树干茎流平均 TOC浓度为 :马尾松林 >马尾松针阔混交林 2 >马尾松针阔混交林 1>季风常绿阔叶林 ;(3)各林内土壤水 TOC浓度差异不明显 ,但根系层 (2 5～ 30 cm)土壤水 TOC浓度均大于母质层 (5 0～ 80 cm) TOC浓度 ;(4 )马尾松林的溪水具有较高的 TOC浓度和较大的月际波动 ;(5 )总体上 ,整个森林水文学过程中 ,3种林型 TOC浓度变化趋势相似 ,均为 :树干茎流 >穿透水 >根系层土壤水 >母质层土壤水 >溪水 ,但变化幅度不同 :马尾松林的变化幅度最大 ,季风林的最小 ,而两个混交林居中。这表明 ,(1)森林演替过程中 ,林冠层结构、树种构成等的改变可能引起森林水文学过程中 TOC浓度的变化 ;(2 )森林水文学过程转运的碳主要储存在森林内部 ;(3)成熟森林的抗干扰能力高于先锋群落     

园林绿化植物对大气二氧化硫和氟化物污染的净化能力及修复功能

研究32种盆栽于佛山市污染区的城市园林绿化植物对大气二氧化硫(SO2)和氟化物的净化能力及其对大气污染的修复功能。结果显示,竹节树、傅园榕等14种植物对SO2、氟化物等污染气体不但具有较强的抗性,而且具有较高的吸收净化能力,叶片平均含硫量达17442(11754—27658mg kg^-1 DW),是清洁区(5988mg kg^-1 DW)的2．9倍;平均含氟量达3725．9(1954．9—5331.7mg kg^-1 DW),是清洁区(1703：mg kg^-1DW)的21倍。表明这些植物对大气SO2、HF复合污染具有很好的净化能力和修复功能。是值得推广的城市园林绿化树种。