桉-桤不同混合比例凋落物分解过程中 土壤动物群落动态

采用凋落物分解袋法研究了10:0(TⅠ)、7:3(TⅡ)5:5(TⅢ)、3:7(TⅣ)和0:10(TV)巨桉(Eucalyptus grandis)和台湾桤木(Alnus formosana)混合凋落物分解过程中的土壤动物群落特征.从5种类型、3种规格的810只凋落袋中共收集土壤动物75651只,隶属2门10纲20目,其中弹尾目(Collembola)和蜱螨目(Acarina)为优势类群.土壤动物个体数最高是7-8月,大型土壤动物个体数最高是7月,中小型土壤动物个体数最高是7-8月.大型、中小型土壤动物类群数各月间均波动较小.与30目和6目相比,260目网袋中弹尾目和蜱螨目等中小型土壤动物数量更高.相对台湾桤木(TV)而言,巨桉(TⅠ)凋落物中弹尾目数量更多.啮虫目(Psocoptera)在台湾桤木(TV)凋落物中的数量远远高于其它凋落物,后孔寡毛目(Opisthopora)在混合凋落物中数量较高.不同比例的凋落物混合可改变凋落物中土壤动物的数量和组成.桤木、混合凋落物中大型土壤动物的个体数高于巨桉凋落物,而且上述凋落物的分解速率亦明显快于巨桉凋落物,这意味着大型土壤动物的活动可加速凋落物的分解.因此,在巨桉人工纯林中混栽台湾桤木,可显著提高大型土壤动物的数量,促进凋落物的分解.     

Effects of a winter wildfire on plant community structure and forage quality in subalpine grassland of western Sichuan,China

火是继土壤、水分、温度之后, 塑造地表植被的主要力量。该文以2010年“12·5”冬草场火烧事件为背景, 通过对比川西亚高山草地火烧区域和未火烧区域火后第一年植被群落结构和牧草质量, 探讨亚高山草地植被对冬季火烧的响应机制。通过物种多样性分析、双向指示种分析(TWINSPAN)和干重等级法(dry-weight-rank)分析发现, 冬季火烧未改变植被的生物多样性、均匀度和物种丰富度, 却改变了植被群落结构的物种组成。冬季火烧导致一年生禾草、一年生杂草、灌木等3种生活型植物的数量和生物量增加; 多年生杂草数量减少, 生物量增加; 多年生禾草数量和生物量减少。冬季火烧也极大地减少了可食禾草的比例, 增加了各种杂草的生物量比例。此次火烧事件降低了细柄草(Capillipedium parviflorum)和早熟禾(Poa sp.)等可食禾草的竞争能力, 增加了一些杂草(如火绒草(Leontopodium leontopodioides)、白莲蒿(Artemisia sacrorum)、草玉梅(Anemone rivularis)等)在资源竞争中的相对优势, 最终表现为火后牧草的可食性下降。     

川西亚高山森林土壤呼吸和微生物生物量碳氮对施氮的响应

随着全球大气氮沉降的明显增加,将有可能显著影响我国西部地区受氮限制的亚高山森林生态系统。土壤微生物是生态系统的重要组成部分,是土壤物质循环和能量流动的重要参与者。由于生态系统类型、土壤养分、氮沉降背景值等的差异,土壤呼吸和土壤生物量碳氮对施氮的响应存在许多不确定性。而施氮会不会促进亚高山森林生态系统中土壤呼吸和微生物对土壤碳氮的固定?基于此假设,选择了川西60年生的四川红杉(Larix mastersiana)亚高山针叶林为研究对象,通过4个水平的土壤施氮控制试验(CK:0 g m~(-2) a~(-1)、N1:2 g m~(-2)a~(-1)、N2:5 g m~(-2) a~(-1)、N3:10 g m~(-2)a~(-1)),监测了土壤呼吸及土壤微生物生物量碳氮在一个生长季的动态情况。结果表明:施氮对土壤呼吸各指标和土壤微生物碳氮都有极显著的影响,施氮能促进土壤全呼吸、自养呼吸、异养呼吸通量和土壤微生物生物量碳氮的增长,施氮使土壤呼吸通量提高了11%—15%,土壤微生物量碳提高了5%—9%,土壤微生物量氮提高了23%—34%。在中氮水平下(5 g m~(-2) a~(-1))对土壤呼吸的促进最显著。相关分析发现,土壤呼吸与微生物生物量碳氮和微生物代谢商极呈显著正相关,微生物量碳氮与土壤温度呈极显著的正相关,与土壤湿度呈极显著负相关。通过一般线性回归拟合土壤呼吸速率与土壤10 cm温湿度的关系,发现土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著的正相关,与土壤湿度极显著负相关(P0.001),中氮水平下土壤温度敏感性系数Q_(10)值(7.10)明显高于对照(4.26)。     

海拔对高山峡谷区土壤微生物生物量和酶活性的影响

为了解土壤微生物生物量和酶活性随海拔的变化特征,以川西海拔1563 m到3994 m的高山峡谷区的干旱河谷、干旱河谷-山地森林交错带、亚高山针叶林、高山森林和高山草甸土壤为研究对象,采用原位培养法研究了5种不同海拔生态系统中有机层(0～15 cm)和矿质层(15～30 cm)土壤微生物生物量碳氮、土壤蔗糖酶、脲酶及酸性磷酸酶活性的变化.结果表明:有机层土壤中微生物生物量碳氮和3种土壤酶活性呈现出先增加后减少再增加的变化特征,从2158 m开始不断增加,到3028 m左右达到峰值后减少,在3593 m出现最小值后,逆势增加直到3994 m后再次减少;矿质层土壤的微生物生物量碳氮和3种土壤酶活性表现为亚高山针叶林(3028 m)>高山草甸(3994 m)>干旱河谷-山地森林交错带(2158 m)>高山森林(3593 m)>干旱河谷(1563 m).各海拔梯度土壤有机层的微生物生物量和酶活性显著高于矿质层.高山峡谷区土壤微生物生物量与土壤酶活性呈极显著正相关.土壤微生物生物量和土壤酶与土壤含水量、有机碳和全氮呈极显著正相关,土壤蔗糖酶与土壤全磷含量呈极显著正相关,土壤酸性磷酸酶与土壤全磷和土壤温度呈极显著正相关.可见,高山峡谷区海拔变化引起的植被和其他环境因子的变化显著影响了土壤生化特性.     

萘对川西亚高山森林土壤呼吸、可溶性有机质和微生物生物量的影响

通过原位控制试验,研究了萘对川西亚高山森林土壤动物抑制效率、土壤呼吸、可溶性有机质和微生物生物量的影响.结果表明:萘施用显著抑制了大型和中小型土壤节肢动物的个体密度和类群数量,个体密度分别下降76.3%~78.5%和83.3%~84.8%,类群数量分别降低48.3%~56.1%和45.8%~58.3%.萘处理与对照的土壤呼吸速率季节动态呈单峰曲线,分别以2月和8月为最低值和最高值,而且未受萘施用的显著影响.与对照相比,萘处理显著降低了8月和10月土壤可溶性碳和可溶性氮含量,以及4月和8月微生物生物量碳,增加了4月的微生物生物量碳氮比.萘处理和采样时间的交互作用显著影响了微生物生物量碳和微生物生物量氮,但对土壤动物个体密度和类群数量以及可溶性碳含量影响不显著.总体上,萘作为抑制剂,在川西亚高山森林土壤能够有效地抑制土壤动物节肢动物,且并未显著影响土壤呼吸,但对土壤碳氮组分造成了不同程度的影响.     

雪被斑块对川西亚高山冷杉林土壤氮转化酶活性的影响

在2012和2013年冬季雪被形成的3个关键时期(雪被形成期、稳定期和消融期),测定川西亚高山岷江冷杉林3类雪被斑块(厚雪被斑块、中厚度雪被斑块和浅雪被斑块)土壤有机层和矿质土壤层的脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性特征.结果表明:整个冬季,厚雪被斑块土壤温度比中厚度雪被斑块和浅雪被斑块土壤温度分别增加46.2%和26.2%,浅雪被斑块的3种土壤氮转化酶活性是厚雪被斑块的0.8~3.9倍.在雪被形成期和消融期,浅雪被斑块显著增加了土壤有机层和矿质土壤层3种氮转化酶活性;而在雪被稳定期,中厚度雪被斑块或厚雪被斑块土壤具有较高的氮转化酶活性,但与浅雪被斑块的土壤氮转化酶活性差异均不显著;整个冬季,雪被对土壤氮转化酶活性的影响与采样时期、土壤层次和酶种类有关;3种土壤氮转化酶活性在整个冬季均具有明显动态变化;土壤有机层的氮转化酶活性显著高于矿质土壤层;脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性与温度、水分密切相关.短期内气候变暖情景下冬季雪被减少可能提高土壤氮转化酶活性,进而加速了亚高山森林冬季土壤氮转化过程.     

Effects of snowpack on early foliar litter humification during winter in a subalpine forest of western Sichuan

亚高山森林凋落叶腐殖化是联系植物与土壤碳库和养分库的重要通道, 在冬季可能受到雪被斑块的影响。该文采用凋落物网袋法, 于2012年11月-2013年4月研究了川西亚高山森林不同厚度雪被斑块(厚雪被、中雪被、薄雪被和无雪被)下优势树种岷江冷杉(Abies faxoniana)、方枝柏(Sabina saltuaria)、四川红杉(Larix mastersiana)、红桦(Betula albo-sinensis)、康定柳(Salix paraplesia)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)凋落叶在不同雪被关键期(雪被形成期、雪被覆盖期和雪被融化期)的腐殖化特征。结果表明: 亚高山森林冬季不同厚度雪被斑块下6种凋落叶均保持一定程度的腐殖化, 其中红桦凋落叶腐殖化度最大, 达4.45%-5.67%; 岷江冷杉、高山杜鹃、康定柳、四川红杉和方枝柏凋落叶腐殖化度分别为1.91%-2.15%、1.14%-2.03%、1.06%-1.97%、0.01%-1.25%和0.39%-1.21%。凋落叶腐殖质在雪被形成期、融化期和整个冬季累积, 且累积量随雪被厚度减小而增加, 但在雪被覆盖期降解, 且降解量随雪被厚度减小而增大。相关分析结果表明, 亚高山森林凋落叶前期腐殖化主要受凋落叶质量影响, 且与氮和酸不溶性组分呈极显著正相关, 而与碳、磷、水溶性和有机溶性组分呈极显著负相关。表明冬季变暖情景下雪被厚度的减小可能促进亚高山森林凋落叶腐殖化, 但凋落叶腐殖化在不同雪被关键期受雪被斑块和凋落叶质量的调控。     

不同林龄马尾松人工林林下灌木和草本多样性

采用典型抽样法,选取了长江上游低山丘陵区不同林龄的马尾松(Pinus massoniana)人工林,对林下植物物种组成和植物多样性进行调查研究。结果表明,马尾松人工林林下植物物种组成、多样性指数、均匀度指数随林龄的增加呈现明显的波动性,5a时林下物种总数最小,14a时达到最大;灌木层中梨叶悬钩子(Rubus pirifolius)在各林龄林分下都占有较大优势,中龄林(14a)林分下枹栎(Quercus serrata)、野桐(Mallotus japonicus)占绝对优势,成熟林(37、39a)则以梨叶悬钩子和展毛野牡丹(Melastoma normale)为主。芒(Miscanthus sinensis)和芒萁(Dicranopteris dichotoma)为各林龄林分下草本层中的优势种。灌木和草本的Simpson指数和Shannon-Wiener指数随林龄增加均呈现早期波动,中期下降,后期增加并趋于稳定的变化趋势。随着林龄的增加,马尾松人工林群落物种组成的相似性也出现波动,幼龄林(3、5、8a)群落间共有种较少,到了成熟林阶段(37、39a),群落间共有种增多,林下植物的群落相似系数较大,达到62.1%,说明成熟林林下植物种类较为接近,生态系统趋于稳定。     

遮荫对紫花苜蓿地上生物量和化学计量特征的影响

采用遮荫试验模拟林地不同光照强度,研究紫花苜蓿地上生物量和C、N、P、K化学计量特征,为撂荒地林下间种苜蓿提供科学依据.结果表明：苜蓿地上生物量与光照强度呈显著正相关,遮荫处理显著降低了苜蓿地上生物量;62%遮荫处理下全C、N、P含量最高,分别为373.73、34.38和5.47 g·kg^-1,并且显著高于对照.遮荫对苜蓿地上部分K含量影响不显著.除72%遮荫处理下C/N显著高于对照外,其他各处理与对照差异不显著. N/P、C/P随遮荫强度增加呈先降低后升高的趋势.     

雪被去除对川西高山冷杉林冬季土壤微生物生物量碳氮和可培养微生物数量的影响

为了解气候变暖情景下雪被减少对冬季土壤微生物特征的影响,采用人工遮雪的方法,研究了雪被去除对原始冷杉林土壤微生物生物量和可培养微生物数量的影响.结果表明:雪被去除显著影响土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)以及可培养细菌和真菌数量,但土壤微生物在雪被覆盖不同阶段具有不同的响应特征.在雪被去除处理下,土壤有机层MBC和MBN在雪被形成初期和雪被融化前期显著降低,而在雪被覆盖期和雪被融化后期显著增加;在雪被形成初期至雪被覆盖期,可培养细菌数量都显著降低,但可培养真菌数量都显著增加.雪被融化后,雪被去除显著降低土壤有机层MBC和可培养真菌数量,显著增加可培养细菌数量,对MBN无显著影响.矿质土壤层MBC、MBN和可培养微生物数量在雪被去除下的变化趋势与土壤有机层基本一致,但波动较小.雪被去除还改变了川西高山冷杉林冬季土壤微生物类群比,提高了土壤可培养真菌数量的冬季优势.