科尔沁沙地两种植被类型土壤呼吸动态变化及其影响因子

以科尔沁沙丘-草甸相间地区为研究区,运用LI-6400土壤呼吸配套系统对沙丘-草甸过渡带人工杨树林和固定沙丘小叶锦鸡儿群落土壤呼吸及其相关因子进行观测,结果表明,(1)生长期和生长末期人工杨树林保留和去除枯枝落叶土壤呼吸的日变化表现为"多峰型"。(2)人工杨树林和小叶锦鸡儿群落保留和去除枯枝落叶土壤呼吸的季变化峰值均出现在8月份,人工杨树林的土壤呼吸明显大于小叶锦鸡儿群落的土壤呼吸。(3)人工杨树林土壤呼吸的季变化与0—10cm土壤温度相关显著(P0.01),保留枯枝落叶土壤呼吸小于去除枯枝落叶。(4)小叶锦鸡儿群落土壤呼吸的季变化与0—10cm土壤含水量相关显著(P0.01),与人工杨树林不同,保留枯枝落叶土壤呼吸大于去除枯枝落叶。(5)人工杨树林土壤呼吸与土壤温度显著呈指数关系,小叶锦鸡儿群落土壤呼吸与土壤含水量显著呈幂函数关系,并运用归一化法,通过建立土壤呼吸LnRs与土壤温度T、土壤含水量Lnθ的双因子回归模型,得出土壤温度和土壤含水量分别对保留和去除枯枝落叶土壤呼吸的贡献率。     

美国南卡罗来纳州森林湿地十种典型植物凋落叶的分解特征

凋落叶分解是控制森林湿地物质循环的重要生态过程,是全球C、N等元素循环的重要一部分。以美国南卡罗来纳州10种典型植物的凋落叶为研究对象,通过2a的分解实验测定分解阶段凋落叶的生物量残留率、分解速率常数k和C、N残留百分比,探讨初始凋落叶化学性质对分解速率常数k的影响。结果表明:(1)十种凋落叶生物量在两年内降解至初始的14.5%—66.2%,种间差异可达4倍以上;分解速率常数k在0.26—1.64a~(-1)之间,针叶分解速率阔叶分解速率;(2)分解速率常数k与初始凋落叶酸溶性组分(AS)极显著正相关(P0.001),与初始C含量、酸不溶组分(AIF)和AIF/N比均显著负相关(P0.05);(3)凋落叶C残留百分比持续下降至10.2%—66.1%,而N残留百分比因物种与分解阶段不同呈现不同变化规律。结果表明,森林湿地中凋落叶初始C组分差异是其分解速率的种间极大差异的主要原因,评估森林湿地的C、N循环应充分考虑种间差异。     

华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤可培养微生物数量对模拟氮沉降的响应

为了解氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物数量的影响,从2013年11月至2014年12月,通过野外模拟N(NH_4NO_3)沉降,氮沉降水平分别为对照(CK 0 kg N hm~(-2)a~(-1))、低氮沉降(L 50 kg N hm~(-2)a~(-1))、中氮沉降(M 150 kg N hm~(-2)a~(-1))和高氮沉降(H 300 kg N hm~(-2)a~(-1)),研究了氮沉降对天然常绿阔叶林0—10cm和10—20cm土层土壤可培养微生物数量的影响。结果表明:华西雨屏区天然常绿阔叶林0—10cm土层的细菌、真菌和放线菌数量均显著大于10—20cm土层,氮沉降未改变原有垂直分布格局。L处理对0—10cm和10—20 cm土层土壤微生物总量无显著影响,M和H处理则显著降低了土壤微生物总量。氮沉降降低了0—10cm和10—20cm土层的细菌数量,且抑制作用随氮沉降量的增加而增强。氮沉降降低了0—10cm土层的真菌数量,但下降幅度与氮沉降量之间无明显规律;在10—20cm土层,M和H处理在夏季显著增加了真菌数量,表明适量氮沉降能有效缓解夏季土壤真菌的氮限制状态。氮沉降对0—10cm土层放线菌数量的影响表现为先促进再抑制,L和M处理增加了放线菌数量,H处理降低了放线菌数量;氮沉降增加了10—20cm土层的放线菌数量,其中M处理的促进作用最大。氮沉降对土壤微生物数量的影响随土壤深度的增加而减弱。     

可溶性有机质输入对杉木人工林表层土壤有机碳矿化的激发效应

可溶性有机质(dissolved organic matter,DOM)是生态系统主要的可移动碳库及重要的养分库,它对森林土壤碳吸存的影响已引起高度关注,但DOM对森林土壤有机碳矿化的影响及机制仍不清楚。通过室内为期36 h的短期培养实验,利用~(13)C稳定同位素示踪技术,探究杉木(Cunninghamia lanceolata)凋落叶DOM、米槠(Castanopsis carlesii)凋落叶DOM、杉木死根DOM、米槠死根DOM输入对11年生杉木人工林表层(0—10 cm)土壤有机碳矿化的激发效应,以期揭示DOM在森林碳循环中的作用,对于完善森林碳循环模型有重要意义。研究结果表明:通过~(13)C标记区分不同来源CO_2后发现添加米槠凋落叶DOM和杉木凋落叶DOM处理中来自DOM的CO_2排放速率前期迅速升高,至12 h达到最大值,分别为第2小时的8.0和3.4倍,之后下降,第12小时分别为第36小时的4.6和7.0倍;来自土壤有机碳的CO_2排放速率同样在第12小时达到最大值,分别为同时间点对照的10.1倍和6.3倍。对不同来源CO_2累积排放量进行区分发现,土壤添加凋落叶DOM后来自DOM的CO_2累积排放量显著大于添加死根DOM的(P0.01),其中来自米槠凋落叶DOM的CO_2累积排放量显著大于来自杉木凋落叶DOM的(P0.05),这与添加不同来源DOM中DOC含量呈显著正相关(P0.001)。不同DOM添加对土壤有机碳矿化的激发效应强度不同,培养36h期间添加凋落叶DOM后土壤有机碳激发效应强度始终高于添加死根DOM的。添加米槠凋落叶DOM、杉木凋落叶DOM、米槠死根DOM、杉木死根DOM所引起的激发效应都在第5小时达到峰值,第36小时时添加杉木死根DOM出现负激发效应。可见,添加不同来源DOM对土壤原有有机碳矿化产生了不同的激发效应,这除了与不同来源DOM性质有关外,还可能与DOM添加后土壤微生物群落组成变化有关。有关DOM添加对土壤有机碳矿化影响的微生物学机制有待进一步研究。     

降雨量改变对常绿阔叶林干旱和湿润季节土壤呼吸的影响

通过野外原位试验,研究降雨量改变对华西雨屏区常绿阔叶林干旱和湿润季节土壤呼吸速率的影响。采用LI-8100土壤碳通量分析系统(LI-COR Inc.,USA)测定干旱和湿润季节对照(CK)、增雨10%(LA)、增雨5%(TA)、减雨10%(LR)、减雨20%(MR)、减雨50%(HR)6个处理水平的土壤呼吸速率,并通过回归方程分析温度和湿度与土壤呼吸速率间的关系。结果表明:湿润季节土壤呼吸速率高于干旱季节,HR处理对干旱季节土壤呼吸速率影响较大,而LA处理对湿润季节土壤呼吸速率的影响较大。TA和LR处理使土壤呼吸的温度敏感性增加,而HR、LA和MR处理使土壤呼吸的温度敏感性降低,干旱季节Q10值高于湿润季节。各处理湿润季节土壤微生物量碳氮含量显著高于干旱季节,HR、MR和LA处理减少土壤微生物生物量碳、氮的含量,而TA和LR处理增加土壤微生物生物量碳、氮的含量。与湿润季节相比,干旱季节土壤水分对土壤呼吸速率的影响较大;而与土壤温度相比,土壤水分对土壤呼吸速率的影响较小。在降雨量改变的背景下,华西雨屏区常绿阔叶林无论是干旱还是湿润季节,适当增雨和减雨都会促进土壤呼吸速率,而较高量的增雨和减雨会抑制土壤呼吸速率。     

不同林窗马尾松凋落叶与土壤养分变化研究

以现有42年生的马尾松（Pinus massoniana）人工纯林,经过采伐形成4种不同大小有效面积的林窗（100、400、900和1 600 m²）为研究对象,以未经采伐的42年生马尾松人工纯林为对照样地,采用凋落叶分解袋法,研究不同大小有效面积林窗对马尾松凋落叶、土壤C、N、P及化学计量比和养分损失率的影响。研究结果表明：（1）不同大小有效面积林窗下的马尾松凋落叶、土壤C、N、P含量及养分损失率除土壤P含量和马尾松凋落叶P养分损失率外,均存在显著差异。随着林窗有效面积G1~G4的增大,马尾松凋落叶C、N、P含量均呈降低趋势,三者均在G3林窗体现出较小值。马尾松凋落叶C、N、P养分损失率、土壤C、N、P养分含量多呈抛物线趋势,且均在G2或G3林窗体现出最大值。（2）不同大小有效面积林窗下的马尾松凋落叶、土壤C/N/P均存在显著差异。随着林窗有效面积G1~G4的增大,马尾松人工林土壤C/N/P基本呈抛物线变化趋势,土壤C/N在G3林窗出现最大值,土壤C/P、N/P均在G2林窗体现出最大值;土壤C/N、C/P、N/P变异系数分别为13.31%、16.51%、17.21%。马尾松凋落叶C/N、C/P均在G3体现出最小值。（3）马尾松凋落叶C、N含量与土壤C、C/N/P及环境因子的相关性较强,P含量与它们的相关性较弱;C/N与土壤P、C/N/P及环境因子的相关性较强,C/P、N/P与土壤C/P及环境因子的相关性较强;C、N养分损失率与土壤C、C/N、C/P及环境因子的相关性较强,P养分损失率与土壤C、N、P含量及其化学计量比和环境因子的相关性较弱。土壤C、N、P含量及其化学计量比与环境因子的相关性较强。     

不同林型兴安落叶松林火烧迹地物种组成及多样性研究

以内蒙古大兴安岭兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,采用分层取样的方法对群落中植被进行了调查,分析比较了3种不同林型兴安落叶松林群落恢复过程中物种组成及多样性的差异。结果表明:不同林型兴安落叶松林群落各层α多样性指数总体表现为草本层灌木层乔木层。不同林型兴安落叶松林火烧迹地群落恢复12年后,草本层的Simpson和Shannon-Wiener指数均小于对照样地并呈现出草类-兴安落叶松林杜香-兴安落叶松林杜鹃-兴安落叶松林的趋势,而在灌木层则各指数均大于对照样地并呈现出草类-兴安落叶松林杜鹃-兴安落叶松林杜香-兴安落叶松林的趋势。     

竹子扩张对阔叶林物种多样性的影响:两竹种的叠加效应

研究了不同扩张强度下毛竹和肿节少穗竹对江西武夷山常绿阔叶林群落结构和物种多样性的影响.结果表明: 毛竹、肿节少穗竹扩张都会不同程度地改变阔叶林群落结构与物种组成,两者同时高强度扩张时(毛竹30～50 ind·100 m^-2,肿节少穗竹300～500 ind·100 m^-2),群落的乔∶灌(密度比)由2∶8变成1∶9,竹∶木(密度比)由0∶10变成9∶1.毛竹、肿节少穗竹扩张对阔叶林物种多样性影响的主效应显著,毛竹主要影响乔木层,肿节少穗竹主要影响灌木层,但两种竹子的交互作用不显著.两种竹子同时扩张对群落生物多样性的影响存在叠加效应,尤其是高强度扩张使群落Shannon指数下降91.3%.毛竹与肿节少穗竹同时低强度扩张时,两者相互影响不大,但当达到一定密度后两者会相互竞争排斥.这表明,当常绿阔叶林同时遭受毛竹、肿节少穗竹扩张时,虽然二者交互作用不明显,但会通过叠加效应影响木本植物,导致阔叶林群落简单化.     

Spatiotemporal variation and scale effect of canopy leaf area index of larch plantation on a slope of the semi-humid Liupan Mountains,Ningxia, China

Aims Leaf area index (LAI) is an important canopy structure parameter characterizing ecological and hydrological processes, such as forest growth, canopy interception and transpiration. Forest LAI is limited by both light and soil water availability, thus may vary with slope position and seasonality. This study is aimed at the spatiotemporal variation of LAI and its relationship with environmental variables. Methods A 34-years-old Larix gmelinii var. principis-rupprechtii planted forest situated on a typical slope located in a small watershed of Xiangshuihe within Liupan Mountains was selected for LAI observations. Sixteen plots along a 30 m wide transect along the slope was surveyed from May to October of 2015 to measure the monthly canopy LAI. Important findings It showed there was a remarkable difference of LAI among slope positions. The LAI in May decreased toward downslope direction with a scale effect of -0.02/100 m. Whereas for the period from June to August, LAI showed a nonlinear variation along slope positions: increasing from to top slope downward, reaching its maximum at the middle slope, and then decreasing to the slope foot. The scale effect of LAI was +0.15/100, +0.16/100, and +0.18/100 m in the slope range (downward positive) of 0-244.2 m, but -0.09/100, -0.08/100, and -0.07/100 m in the slope range of 244.2-425.1 m for June, July and August, respectively. The LAI increased toward downslope in September and October, with a slope scale effect of +0.03/100 m and +0.09/100 m, respectively. The seasonal variation of LAI-slope relationship showed a shift from the light and temperature control in the early growing season, to the soil water resources control in the mid growing season, and then to an integrated control of many factors in the late growing season. In the early growing season when soil moisture and nutrients were abundant, terrain shading limited the leaf growth in middle and downslope. From early to the mid growing season, the soil moisture on the slope was quickly depleted due to fast evapotranspiration and poor moisture retention of the coarse soil. On the other hand, average solar height increased, and allowed direct light radiation to penetrate to the middle then downslope. The result is that the leaf growth in the middle slope was the strongest in the mid growing season. During the late growing season, the temperature decreased fast in the mountain top to incur earlier leaf fall than the mountain foot. Thus the LAI exhibited the increasing trend toward the downslope.     

武夷山常绿阔叶林土壤微生物多样性的季节动态

为了解武夷山自然保护区常绿阔叶林土壤微生物群落特征和季节变化,采用Illumina Miseq高通量测序技术分析了土壤微生物多样性的季节响应。结果表明,武夷山常绿阔叶林土壤为典型的南方酸性土壤,有效钾、土壤温度四季内存在显著差异,其他理化指标均无显著差异。土壤中的微生物多样性比较丰富,已鉴定出23门206属细菌和2门17属的古菌。夏季反映细菌总数的Chao指数最高,但反映细菌多样性的Shannon指数比春季低0.21,夏季古菌的Chao指数和Shannon指数分别比冬季高21.7%和0.27%。4个季节共有的细菌和古菌分别占总数的83.1%和70.0%,说明武夷山常绿阔叶林土壤不同季节的核心微生物组成具有很好的稳定性。在门和属水平的聚类树分析表明,春季和冬季的细菌和古菌群落组成最为接近,而夏季与其他3个季节的差异最大。冗余分析和热图分析结果表明,土壤p H是决定和影响细菌和古菌多样性的主要环境因子,有效钾、有效碳和总氮对微生物群落组成均有很大的影响。因此,随季节变化武夷山常绿阔叶林土壤微生物多样性呈现出规律性变化。