长汀侵蚀退化区砍伐迹地马尾松种群动态

砍伐是人类对植物种群最常见的干扰形式之一,种群结构及其动态在砍伐后会经历快速变化和调整时期。以长汀侵蚀退化地为研究区,基于砍伐迹地上马尾松种群4年生活史调查,利用积分投影模型(IPM,Integral Projection Model)结合传统种群统计分析方法,揭示砍伐迹地上马尾松种群增长率变化过程及个体生命率对种群的影响。结果表明:砍伐迹地上马尾松种群处于衰退状态(λ1),且衰退程度不断加深。4年内幼苗数量大幅度减少,幼年树和成树数量增加。死亡在生活史各个阶段均有出现,幼苗是死亡的主要来源;植株生长量随着个体的增大和时间的增加而增加,生长增量由大到小依次为:成年树,幼年树和幼苗;植株繁殖概率逐年提升,但新生幼苗数量逐年下降。弹性分析显示,个体尤其是幼苗的存活对种群至关重要,小径级植株的正生长有利于种群恢复,大径级植株的正生长不利于种群发展,而负增长和繁殖贡献均十分有限。     

植被恢复过程中芒萁覆盖对侵蚀红壤氮组分的影响

氮素是限制陆地生态系统生产力的重要因子。采用时空代换法,以红壤侵蚀区未治理、恢复12年和30年的马尾松林为研究对象,对比分析了林下芒萁覆盖地与裸地表层土壤之间氮同位素、不同形态氮组分含量以及不同组分氮含量所占比例之间的差异。结果表明:在所有马尾松林中,芒萁覆盖增加了表层土壤的全氮含量,δ~(15)N值则比林下裸地显著降低了33. 8%—83.1%(P0.05)。随着恢复年限增加,林下芒萁覆盖地表层土壤δ~(15)N值显著下降,而林下裸露地δ~(15)N值没有显著变化(P0.05)。不同恢复年限马尾松林的芒萁覆盖地表层土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量显著高于林下裸地(P 0.05),而硝态氮含量则显著低于林下裸地(P0.05)。随恢复年限增加,表层土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮含量均呈增加趋势,而硝态氮含量则呈下降趋势,不同形态氮占全氮比例表现为:微生物生物量氮铵态氮可溶性有机氮硝态氮。相关分析表明土壤δ~(15)N值与硝态氮极显著正相关,与其他氮组分极显著负相关(P0.01)。由此可见,与林下裸地相比,芒萁覆盖在植被恢复过程中有助于提高表层土壤中全氮、微生物生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量,降低硝态氮的淋溶损失风险,促进土壤氮保持和积累,从而有利于退化红壤生态系统的恢复。     

氮磷添加对杉木林土壤碳氮矿化速率及酶动力学特征的影响

以江西杉木林红壤为研究对象,开展野外长期氮(N)、磷(P)添加控制试验,设置对照(CK)、N(50kg N hm~(-2)a~(-1))、P(50kg P hm~(-2)a~(-1))、NP(50kg N hm~(-2)a~(-1)+50kg P hm~(-2)a~(-1))处理,分析N、P添加对土壤碳矿化速率(C_(min))、氮矿化速率(N_(min))和相关的β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)和β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)动力学参数的影响。结果表明:(1)N添加明显降低了C_(min)和N_(min),比CK分别减少了25%和18%;N添加减小了NAG的潜在最大酶活性(V_(max))、半饱和常数(K_m)、催化效率(V_(max)/K_m),但差异不显著(P0.05);N添加显著增加了βG的V_(max)、K_m,但对V_(max)/K_m有抑制作用。(2)P输入(P、NP)较CK使NAG的V_(max)、K_m减小26%—60%;NP同时添加明显提高βG和NAG的V_(max)/K_m(P0.05),但P输入(P、NP)对C_(min)和N_(min)影响不显著(P0.05)。(3)C_(min)与土壤溶解性有机碳正相关,N_(min)与pH显著正相关,与土壤NH_4~+-N、NO_3~--N显著负相关;βG和NAG的V_(max)/K_m均与NH_4~+-N、NO_3~--N负相关(P0.05),K_m均与NH_4~+-N、NO_3~--N正相关(P0.05)。βG的V_(max)与NH_4~+-N、NO_3~--N正相关(P0.05),NAG的V_(max)与有机碳、全氮、全磷、有效磷负相关(P0.05)。研究结果表明,在亚热带杉木人工林中,N添加降低土壤pH,增加土壤有效氮含量,抑制βG和NAG的V_(max)/K_m,对土壤C_(min)和N_(min)产生抑制作用;而NP添加增加土壤有效磷含量,增加土壤βG和NAG的V_(max)/K_m。     

氮添加对湿地松林土壤水解酶和氧化酶活性的影响

通过3个水平野外氮添加控制试验(0、40、120 kg N·hm^-2·a^-1),研究氮添加对亚热带湿地松林土壤水解酶和氧化酶活性的影响.结果表明: 氮添加显著抑制了土壤有机质中碳、氮、磷水解酶和氧化酶的活性,导致β-1,4-葡糖苷酶(BG)、纤维素二糖水解酶(CBH)、β-1,4-乙酰基-葡糖胺糖苷酶(NAG)、过氧化物酶(PER)活性下降16.5%～51.1%,并且高水平氮添加对酶活性抑制效果更明显;氮添加导致α-1,4-葡糖苷酶(aG)、β-1,4-木糖苷酶(BX)、酸性磷酸酶(AP)、多酚氧化酶(PPO)活性降低14.5%～38.6%,不同水平氮添加处理间差异不显著.土壤酶活性存在明显的季节性差异,BG、NAG、BX、CBH、AP、PPO活性表现为3月>6月>10月,aG、PER活性表现为10月>3月>6月.多数土壤水解酶和氧化酶与pH呈显著正相关,与NO₃^--N含量呈显著负相关,表明氮添加导致pH降低和土壤中硝化作用增强,抑制了土壤水解酶和氧化酶活性.氮添加不利于亚热带土壤有机质的矿化和周转,并且随着氮添加量的增加,效果更明显.     

聚丙烯酰胺对坡地苹果园水土流失和土壤养分流失的影响

为了改善坡地苹果园的土壤环境,遏制水土流失和土壤养分流失,探寻聚丙烯酰胺适宜的干撒施用量,2010—2012年在陕北丘陵沟壑区的坡地苹果园,以不施聚丙烯酰胺为对照,分别撒施0.6、0.8、1.0、1.2、1.4和1.6 g·m^-2的聚丙烯酰胺,监测果园地表产流、土壤流失、养分流失和苹果植株生长状况.结果表明: 坡地果园的径流量和5—7月的产流次数均随聚丙烯酰胺撒施量的增加呈“V”型变化,其中撒施量为1.0 g·m^-2时最低,但果园侵蚀泥沙量则随聚丙烯酰胺撒施量的增加而降低.地表径流和侵蚀泥沙中的铵态氮、速效磷和速效钾的浓度均随聚丙烯酰胺撒施量的增加而降低;聚丙烯酰胺可显著降低地表径流中的硝态氮含量,对侵蚀泥沙中的硝态氮含量则无显著影响;侵蚀泥沙中的有机质、全氮、全磷和全钾含量均随聚丙烯酰胺撒施量的增加而降低.聚丙烯酰胺提高了苹果单果质量及产量,但对苹果植株生长及果实风味品质无显著影响.聚丙烯酰胺在坡地苹果园中的适宜撒施量应为1.0 g·m^-2.     

西双版纳人工雨林群落结构及其林下降雨侵蚀力特征

通过与本地典型的橡胶林和季节雨林进行对比,研究了在橡胶林基础上抚育、恢复而来的人工雨林群落结构及林下降雨侵蚀力特征.通过16a的抚育管理,人工雨林Shannon-Wiener多样性指数达到3.652,接近当地季节雨林的一般情况.对6a的降雨侵蚀力计算发现,人工雨林7月林内降雨侵蚀力达962.2 MJ mm hm-2 h-1 a-1,对旷地降雨侵蚀力的削减量是橡胶林的2.08倍.人工雨林初步重现了类似热带自然雨林的群落结构和叶面积指数特征,能够有效对削减降雨侵蚀力,这有利于林内水土保持和进一步的植被恢复.因此,人工雨林的抚育、恢复模式是热带退化山地地区植被恢复与重建的一条较为可行的途径.     

黄土高原丘陵沟壑区抗侵蚀植物叶表皮的生态适应性

采用叶表皮临时装片法研究了黄土高原丘陵沟壑区不同土壤侵蚀环境沟间地、沟谷地和沟间人工刺槐林地6种抗侵蚀植物叶表皮组成细胞的形态特征.结果表明: 沟间地抗侵蚀植物叶的上表皮气孔开度、气孔密度、气孔指数、气孔器长宽比可塑性、气孔器面积可塑性、表皮毛〖JP2〗密度和表皮细胞密度分别比沟谷地提高93.8%、66.8%、17.9%、36.4%、42.3%、199.4%和46.5%,下表皮分别提高90.4%、76.6%、9.8%、47.1%、43.9%、98.2%和50.1%;沟间人工刺槐林地叶上表皮各形态指标分别比沟谷地提高66.7%、20.5%、11.9%、37.9%、19.8%、113.1%和10.8%,叶下表皮分别提高106.7%、45.8%、11.9%、41.3%、21.2%、52.2%和28.1%.沟间地植物叶上、下叶表皮毛长度分别比沟谷地缩短58.8%和29.7%,表皮细胞面积分别比沟谷地减少40.3%和37.0%.沟间人工刺槐林地叶上、下表皮毛长度分别比沟谷地缩短25.0%和23.6%,表皮细胞面积分别比沟谷地减少22.2%和19.2%.抗侵蚀植物通过增加叶表皮气孔开度、气孔密度、气孔指数、气孔器长宽比可塑性、气孔器面积可塑性、表皮毛密度、表皮细胞密度和减少表皮毛长度、表皮细胞面积来适应较强的土壤侵蚀环境.     

祁连山典型流域谷地植被斑块演变与土壤性状

植物群落演变与土壤性状变化之间的相互作用和过程研究对于认识生态系统结构和功能演变有着重要的意义.对祁连山谷地灌丛草甸退化演变过程中植物群落物种组成、土壤物理和化学性状特征、及土壤与植被的相互作用进行了研究,结果表明,在祁连山谷地阴坡林线以下较小的空间范围,植被斑块由金露梅群落向金露梅-马蔺群落斑块和马蔺群落斑块演变,植被盖度降低,但物种多样性增加.不同植被斑块之间土壤水分有显著的梯度变化,土壤水分的变化导致植被的退化演替.植被斑块的演变导致土壤性状的明显分异,从金露梅灌丛斑块向金露梅-马蔺群落斑块和马蔺群落斑块演变,土壤容重显著增加,土壤团聚体组成由大粒级的大团聚体(》1mm)破碎为小粒级的大团聚体(1-0.25mm)和微团聚体(《0.25mm),团聚体稳定性降低,表明土壤结构的退化;土壤有机碳含量下降了31.2%和55.9%,干筛各粒级土壤团聚体中有机碳含量金露梅-马蔺群落斑块和马蔺群落斑块显著低于金露梅斑块,土壤团聚体平均重量粒径与有机碳含量存在显著相关,植被退化演变中土壤有机碳的损失部分地由于团聚体的破碎引起;土壤全氮和有效氮不同斑块之间也有显著的差异,植被斑块退化演变使氮的有效性降低;但磷、钾养分对植被变化的响应不敏感.植被的退化演变使土壤团聚体破碎、土壤结构退化,有机碳和全氮含量下降,使其抗侵蚀能力和水源涵养功能显著降低,又进一步加速植被的退化演替.在气候变暖的趋势下,马蔺斑块将进一步向林线逼近,灌丛草甸植被将会进一步退化和萎缩.     

溶解性有机碳在红壤水稻土中的吸附及其影响因素

吸附作用是影响土壤中溶解性有机碳(DOC)迁移转化及生物有效性的重要反应过程,研究DOC在土壤中的吸附行为,对正确阐明土壤有机碳的循环和转化特征以及进行污染风险评估有重要意义.采用平衡法研究了红壤水稻土对DOC的吸附特征,并分析土壤有机质、粘粒含量及pH值与DOC吸附量之间的关系.结果表明,供试土壤对DOC的吸附等温线符合Freundlich和Linear方程.不同土壤对DOC的吸附能力有明显差异.在相同浓度下,DOC吸附量以第四纪红色粘土发育的低肥力水稻土最大,第三纪红砂岩风化物发育的低肥力水稻土次之,两种高肥力水稻土最小.土壤对DOC的吸附过程分为快、慢两个阶段,0-0.25 h内DOC的吸附速率最大,随着时间的推移,吸附速率渐小,2-4 h后基本达到吸附平衡.描述供试土壤对DOC吸附动力学过程的最优模型为一级扩散方程,其次为Elovich方程和抛物扩散方程.粘粒含量和有机质是影响土壤DOC吸附量的重要因素,随着粘粒含量的增加,有机质含量的降低,DOC的吸附量增大.