沙地樟子松带状混交林土壤碳氮磷化学计量特征

探究不同沙地樟子松混交林土壤碳氮磷化学计量变化规律,为其混交经营提供科学依据.以沙地樟子松纯林为对照,在沙地樟子松×榆树及沙地樟子松×怀槐带状混交林中,沿沙地樟子松和伴生树种两个方向在距离混交中心0、1、2、3和4 m处的不同土层采集土样,分析土壤有机C、全N、全P、速效N、速效P含量及其计量比的特征.结果表明: 沙地樟子松混交林土壤有机C、全N和速效N含量高于纯林, 沙地樟子松与榆树混交主要增加了深层土壤有机C和全N含量,以及C/N和C/P, 沙地樟子松与怀槐混交提高了土壤N含量, 降低了P含量.随着远离混交林中心,沙地樟子松×榆树混交林中沙地樟子松林带的土壤C/N先升高后降低,全P和速效P含量下降,N/P增加;榆树林带土壤C/N下降,速效P含量先升高后降低.沙地樟子松×怀槐混交林土壤全N含量在沙地樟子松林带先降低后升高,在怀槐林带先升高后降低.沙地樟子松混交林提高了土壤C、N储量,沙地樟子松应与榆树行间混交,与怀槐间隔2行混交.     

不同密度樟子松人工林土壤碳氮磷化学计量特征

以科尔沁沙地不同密度(490、750、1550、1930、2560株·hm^-2)樟子松人工林(栽植于1980年)为研究对象,分析林分密度对土壤碳、氮、磷浓度及其计量比的影响,研究林分密度与土壤养分状况的关系。结果表明:随着樟子松林密度增加,各土层(0~10、10~20和20~40 cm)土壤有机碳、全氮、全磷浓度和C∶N呈先增加后降低趋势,而土壤有效磷浓度呈先降低后增加趋势。土壤有机碳浓度在490株·hm^-2密度小于其他密度,而有效磷浓度大于其他密度;土壤C∶P和N∶P在2560株·hm^-2密度显著大于其他密度。各密度樟子松林土壤有机碳、全氮、全磷和有效磷浓度在0~10 cm土层显著大于10~20和20~40cm土层,樟子松人工林土壤养分具有表聚性。通过典范对应分析发现,密度对樟子松林土壤养分影响的主要因子是土壤有机碳、全氮和全磷,且密度为1550株·hm^-2时土壤有机碳、全氮、全磷和碱解氮浓度较高,而C∶P和N∶P较低。因此,当樟子松人工林密度为1550株·hm^-2时,土壤养分浓度较高,林木生长较好,为最佳经营密度。     

水分胁迫对不同年龄沙地樟子松幼苗存活与光合特性影响

樟子松以其抗寒、抗旱和速生性,自20世纪50年代在科尔沁沙地南缘人工引种用于固沙造林试验成功以来,已成为我国北方荒漠化地区防风固沙造林的首选树种。然而,进入20世纪90年代以来,早期引种的沙地樟子松人工林出现了衰退现象;虽然从理论上分析,原因可能有病虫害、地理位置、水分条件、营林技术等,但其中水分条件应该是沙地樟子松人工林提早衰退的最重要的原因之一。以1~5年生樟子松幼苗为材料,采用盆栽控水处理法对苗木进行水分胁迫试验,观测水分胁迫条件下樟子松苗木成活与光合特征及其水分利用效率的变化。结果表明,樟子松苗木成活的临界土壤含水率随苗龄的变化没有显著差异,1~5年生苗木成活的临界土壤含水率均在1.5%~1.8%之间。4种不同水分胁迫处理(对照、20%、30%和40%田间持水量)对光合特性的影响为:轻度胁迫(40%田间持水量)时对光合特性的各个指标影响不大;随胁迫程度加重,光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率逐渐降低;导致樟子松苗木光合速率降低的主要原因应是气孔因素,即在水分胁迫下,气孔的开张度减小,导致胞间CO2浓度和蒸腾速率下降,进而影响光合速率;另外,水作为光合作用的原料之一,当其供应不足时,也直接导致光合速率的降低。2年生、4年生的樟子松幼苗在相同的土壤干旱胁迫条件下,各生理指标比较接近,即生理指标与苗龄之间并没有表现出明显区别。樟子松苗木的水分利用效率在较重度胁迫(20%田间持水量,3.5%)条件下没有降低,而在轻度胁迫条件下,水分利用效率有升高趋势;表明樟子松在较低的土壤含水量条件下,具有忍耐一定干旱胁迫的能力。综合研究表明:樟子松只有在极度水分胁迫时(土壤含水率接近成活的临界土壤含水率值:对于1~5年生苗木约为1.7%)才会出现死亡,这对研究水分与樟子松人工林衰退关系具有参考价值。     

不同密度下沙地樟子松碳、氮、磷化学计量及养分重吸收特征

以樟子松纯林为对象,研究了6种密度(490、750、1110、1550、1930、2560株·hm^-2)下不同器官(当年生叶、一年生叶、当年生枝、一年生枝和细根)的C、N、P化学计量特征及叶片N、P重吸收效率。结果表明:随着林分密度增加,当年生和一年生叶C含量及当年生和一年生枝P含量呈降低趋势(1550株·hm^-2除外),当年生枝、一年生枝和细根C含量、各器官N含量及当年生叶、一年生叶和细根P含量呈先升高后降低趋势,在1550株·hm^-2密度下最高;当年生叶、一年生叶和细根C∶N、当年生叶和枝C∶P以及当年生叶、当年生和一年生枝N∶P呈先降低后升高趋势,一年生叶和枝C∶P呈升高趋势;凋落叶C含量先增加后降低,N含量呈升高趋势,P含量先降低后升高;叶片N重吸收效率下降,P重吸收效率先升高后降低,N重吸收效率:P重吸收效率呈下降趋势。因此,随樟子松林分密度增加,N限制减弱,P限制增强。当林分密度为1550株·hm^-2时,养分更多分配到叶片和细根,促进高生长,为樟子松人工林适宜经营密度。