鼎湖山不同自然植被土壤动物群落结构时空变化

2001年10月~2002年8月采用大型改良干漏斗和手拣法对鼎湖山鼎湖山南亚热带典型常绿阔叶林、河岸常绿阔叶林、山地常绿阔叶林、针阔混交林、沟谷常绿阔叶林和灌木草丛6种自然植被类型土壤动物群落结构时空变化进行初步调查。结果表明,蜱螨目(A carina)和弹尾目(Co llem bo la)为6种自然植被常年优势类群,缨翅目(T hysanoptera)、鞘翅目(Co leoptera)、膜翅目(Hym enoptera)和双翅目(D iptera)幼虫则为常年常见类群。土壤动物群落类群和个体数量的消长规律分别是:10月=6月=8月>4月>2月=12月和4月>10月>6月>8月>2月>12月。土壤动物个体数量总数依次为南亚热带典型常绿阔叶林>河岸常绿阔叶林>山地常绿阔叶林>沟谷常绿阔叶林>针阔混交林>灌木草丛;不同月份、不同植被类型以及不同月份和不同植被类型之间土壤动物群落的组成具有较大变化,组成差异极显著(F=5.63,α=0.0001;F=11.08,α=0.0001;F=2.97,α=0.0001),不同类群之间个体数量差异极显著(F=102.38,α=0.0001),但月份间类群数差异不显著(F=0.50,α>0.05)。多样性分析表明,类群多样性和均匀性指数除南亚热带典型常绿阔叶林、山地常绿阔叶林12月最高外,其它则2月最高,优势度指数则相反;山地常绿阔叶林土壤动物群落多样性指数和均匀性指数最大,针阔混交林则最小。     

凋落物和根系输入对南亚热带季风常绿阔叶林土壤养分的影响

植被凋落物和根系输入在调节森林土壤元素生物地球化学循环中扮演着关键作用。目前仍然不清楚凋落物和根系输入对热带原始林土壤主要元素含量的调控作用。针对该研究现状,以中国南亚热带季风常绿阔叶林为研究对象,通过开展凋落物与根系输入改变的控制试验（6个处理,每处理4次重复：对照、凋落物加倍、凋落物去除、断根、断根+凋落物加倍、断根+去除凋落物）,探讨了凋落物和断根处理对土壤可溶性离子、土壤酸中和能力（ANC）和阳离子交换量（CEC）的短期影响。凋落物与根系处理半年后的结果显示：（1）凋落物去除与加倍处理都显著增加了0-40 cm土壤NO₃^-含量,并且凋落物去除效应大于添加效应;去除凋落物增加了表层土壤（0-20 cm） Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺的含量。（2）断根处理显著增加0-40 cm土壤NO₃^-和表层土壤Ca²⁺、Mg²⁺含量。（3）断根和去除凋落物交互处理显著增加了0-40 cm土壤NO₃^-和表层土壤Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺含量,产生了叠加效应。（4）凋落物和断根处理并没有改变土壤pH,但降低了土壤酸中和能力（除凋落物加倍外）,其降低的原因主要与阳离子交换量的降低和NO₃^-含量的增加有关。这些结果表明,土壤养分离子的可利用性（尤其是NO₃^-和Ca²⁺、Mg²⁺）和酸缓冲能力对凋落物和根系输入改变响应敏感,森林植物及其凋落物对土壤养分保留和缓冲性能具有重要调节作用。在人为干扰和气候变化加剧背景下,该研究可为森林生态系统可持续管理提供重要的理论参考。此外,植被凋落物和根系输入改变引起的长期生态学效应仍值得进一步关注。     

模拟氮沉降对鼎湖山森林土壤酸性磷酸单酯酶活性和有效磷含量的影响

采用野外原位试验模拟氮(N)沉降,研究了其对鼎湖山马尾松林、混交林和季风林3种森林类型土壤酸性磷酸单酯酶活性(APA)和有效磷(AP)含量的影响.在季风林中设置对照(0 kg N·hm-2·a-1)、低N(50 kg N·hm-2·a-1)、中N(100 kg N·hm-2·a-1)和高N(150 kg N·hm-2·a-1)处理,在马尾松林和混交林中只设置对照、低N和中N处理.结果表明:随着土层加深,土壤APA和AP含量降低.土壤APA在季风林中最高,而AP含量在3种林型中没有显著差异.N沉降增加对土壤APA的作用与林型有关.季风林中适度N沉降可使APA升高,且低N处理的APA(19.52 μmol·g-1·h-1)最高;马尾松林和混交林中,中N处理的APA最高,分别为12.74和11.02 μmol·g-1·h-1.3种林型的AP含量均在低N处理下最高,但各N处理之间的差异并不显著.土壤APA与AP含量之间呈显著正相关关系.     

鼎湖山针阔混交林旱季能量平衡研究

运用涡度相关(Eddycovariance,EC)法开路系统、常规微气象观测系统及土壤热通量板等设施对鼎湖山季风常绿阔叶林旱季(2003／1／9—2003／1／23)的能量分量进行测定。结果表明,平均净辐射通量(Net radiation,Rn)为53．14Wm^2,与下行短波辐射具有相同的变化趋势。林冠上层EC法潜热通量(Latent heat,LE)、显热通量(Sensible heat,Hs)实测平均值分别为57．18Wm^-2,43．40Wm^-2,林冠下层分别为12．61Wm^-2、7．61Wm^-2。白昼EC法所测得的LE和Hs数据与利用波文比．能量平衡法(Bowen ratio and energy balance,BREB)计算出的数据相比,略偏低,而夜间及凌晨数据差异较大。土壤热通量日变化曲线呈“S”形,平均土壤热通量为．1．50Wm^-2,表面土壤总热通量(Gt)仅为5cm处土壤热通量的84．0％,可见表层土壤尽管很薄,但其热储量不能忽略。将LE、Hs之和与可供能量(Rn—Gt)进行闭合,回归直线斜率为0．9128,相关系数达0．8517,与许多研究结果的60％-90％的区间相符,这说明鼎湖山涡度相关法通量观测数据是非常可靠的。     

Spatial and temporal distribution of carbon isotopes in soil organic matter at the Dinghushan Biosphere Reserve, South China

The spatial and temporal distribution of carbon isotopes (¹³C, ¹⁴C) in soil organic matter (SOM) were studied based on SOM content, SOM ¹⁴C and SOM ¹³C of thinly layered soil samples for six soil profiles with different elevations at the Dinghushan Biosphere Reserve (DHSBR), South China. The results indicate that variations of SOM ¹³C with depth of the soil profiles at different elevations are controlled by soil development, and correlate well with SOM composition in terms of SOM compartments with different turnover rates, and SOM turnover processes at the DHSBR. The effect of carbon isotope fractionation was obvious during transformation of organic matter (OM) from plant debris to SOM in topsoil and SOM turnover processes after the topsoil was buried, which resulted in great increments of OM ¹³C, respectively. Increments of SOM ¹³C of topsoil from ¹³C of plant debris were controlled by SOM turnover rates. Both topsoil SOM ¹³C and plant debris ¹³C increase with elevation, indicating regular changes in vegetation species and composition with elevation, which is consistent with the vertical distribution of vegetation at the DHSBR. The six soil profiles at different elevations had similar characteristics in variations of SOM ¹³C with depth, alterations of SOM contents with depth and that SOM ¹⁴C apparent ages increasing with depth, respectively. These are presumably attributed to the regular distribution of different SOM compartments with depth because of their regular turnover during soil development. Depth with the maximal SOM ¹³C value is different in mechanism and magnitude with penetrating depth of ¹⁴C produced by nuclear explosion into atmosphere from 1952 to 1962, and both indicate controls of topography and vegetation on the distribution of SOM carbon isotopes with depth. Elevation exerts indirect controls on the spatial and temporal distribution of SOM carbon isotopes of the studied mountainous soil profiles at the DHSBR. This study shows that mountainous soil profiles at different elevations and with distinctive aboveground vegetation are presumably ideal sites for studies on soil carbon dynamics in different climatic-vegetation zones.     

鼎湖山植物群落及其主要植物的热值研究

在测定了南亚热带鼎湖山的４种植物群落３７种主要植物热值的基础上得知：所有这些植物各器官的干重热值和去灰分热值分布范围为：叶片１７２４２．７～２４５３３．３Ｊ·ｇ－１和１８１８８．５～２５８７９．０Ｊ·ｇ－１;根１４９２７．１～１９２８７．８Ｊ·ｇ－１和１５６２０．７～２０３４５．８Ｊ·ｇ－１,枝、干１６１５８．１～２１８１５．９Ｊ·ｇ－１和１６９０８．９～２３０１２．６Ｊ·ｇ－１。呈现叶＞枝或干＞根,地上部分＞地下部分的格局;同一群落从乔木层到草本层,各层次的叶片和平均干重热值是逐渐减小的,且上层乔木单位面积叶片含能量高于下层灌木的,这种格局可能与群落内光照强度的递减有关;同一种植物在演替早期各群落内的热值差距大,而在演替后期各群落内的热值差距小得多,这意味着随群落演替的进行,生境趋同性增大,因而热值接近;各群落内叶片的热值最高,凋落叶的次之,地被物的最小,影响凋落叶释放能量的主要因素不是微生物数量的大小,而可能是温度、淋溶和水分等生态因子。     

鼎湖山南亚热带森林细根生产力与周转

 报道了鼎湖山季风常绿阔叶林和针阔叶混交林群落0～40cm土层中细根(≤2mm和2～5mm)的现存量、死亡量、生产力和周转率,并比较了用“连续钻取土芯法”和“埋无根土柱法”来估算表层土(0～20cm)细根生产力的差异。结果表明：在0～40cm土层中,季风常绿阔叶林≤2mm和2～5mm细根现存量分别为6.59t·hm-2和4.81t·hm-2,死根比率各为29.9％和22.9％;针阔叶混交林≤2mm和2～5mm细根现存量分别为5.35t·hm-2和4.24t·hm-2,死根比率各为34.4％和24.0％。细根现存量的季节性变化不显著。季风常绿阔叶林细根年分解量、年死亡量和年净生产力分别为0.90,1.59,2.65t·hm-2·a-1 (≤2mm)和0.41,0.63,1.25t·hm-2·a-1(2～5mm),针阔叶混交林的相应数值各为0.80,1.4l,2.42t·hm-2·a-1(≤2mm)和0.37,0.62,1.21t·hm-2·a-1(2～5mm)。季风常绿阔叶林细根年周转率为0.57 (≤2mm)和0.34次·a-1(2～5mm),针阔叶混交林分别为0.69(≤2mm)和0.38次·a-1(2～5mm)。     

鼎湖山格木群落的组成种类和结构特征

于１９９５年１２月调查了鼎湖山格木群落,在１６００ｍ＾２样地中,有维管植物９１种,分属４９科,７８属,以热带属占约绝对优势;群落组成种类丰富,结构复杂,成层现象明显,外貌终年常绿,植物生活型以高位芽为主,乔木叶子地并以中型叶为主,这些都反映了本区高温湿润的气候特点。群落中格木种群的重要值大于其它种群。说明格木是该群落的优势种,从而命名该群落的为格木群落。虽然南亚热带地区分布着丰富的豆科植物,但以豆     

鼎湖山不同植被类型下土壤微生物养分的矿化

 本研究测定了鼎湖山5种主要植被类型下土壤微生物养分的矿化值,结果表明：同一植被类型下,土壤微生物3种养分元素(氮、磷、钾)的矿化值大小不一,其顺序是：矿化氮(铵态氮+硝态氮)>矿化钾>矿化磷。同一种养分元素,不同植被类型下的矿化也有较大差异。5种植被类型下土壤微生物氮、磷、钾的矿化值范围分别为：20.24—33.36、2.01—3.86和8.88—18.35mg／kg(干土)。土壤微生物氮的矿化与土壤微生物生物量呈显著正相关,磷、钾的矿化与土壤微生物生物量无相关关系。不同植被类型下土壤微生物库养分贮量各不相同。碳,氮、磷和钾的贮量范围分别为：702.94—1150.58、93.72—155.53、10.95—20.27和34.03—70.35kg／ha,其平均贮量为：924.15±195.73,117.27±25.52,15.08±3.95和50.14±13.29kg／ha;分别占土壤库中有机碳、全氮、全磷和全钾的3.00±1.13、5.34±1.57、1.71±0.57和0.26±0.22%。5种植被类型中,季风常绿阔叶林的土壤微生物养分固定及其供应能力最强。     

鼎湖山针阔叶混交林优势种树干液流特征及其与环境因子的关系

运用Granier热扩散式探针法,于2010年干湿季对鼎湖山自然保护区针阔混交林4种优势树种马尾松、锥栗、木荷和广东润楠的树干液流密度进行连续监测,并同步观测气温、相对湿度和光合有效辐射等环境因子的变化,研究其树干液流特征及其对环境因子的响应.结果表明:在干湿季,4种优势树种的树干液流速率日变化均呈“昼高夜低”的典型单峰曲线,阔叶树锥栗、木荷和广东润楠的平均液流速率和峰值以及日液流量均显著大于针叶树马尾松;马尾松、锥栗、木荷和广东润楠的最大树干液流密度分别为29.48、38.54、51.67、58.32g H2O·m-2·s-1.优势树种树干液流速率的变化与环境因子的昼夜变化存在时滞;液流速率变化与光合有效辐射、水汽压亏缺和气温等环境因子的变化呈显著正相关,其中湿季以光合有效辐射为主导因子,干季以气温为主导因子.