东北温带森林常见树种粗根分解过程及调控因子

粗根是森林生态系统中重要的碳库和养分库，对生态系统的碳和养分循环起着重要的作用。但目前人们对于影响粗根分解的主要因素以及粗根分解模式的研究较少。采用埋袋法对东北温带森林常见的10个树种（黄檗、胡桃楸、水曲柳、色木槭、红松、落叶松、白桦、春榆、紫缎、蒙古栎）的粗根（5-10 mm）进行了为期1年的分解实验研究，来探索粗根分解和养分释放的动态变化规律。研究结果表明：黄檗、胡桃楸、水曲柳、色木槭、红松、落叶松、白桦、春榆、紫缎、蒙古栎粗根年分解系数分别为0.826、0.897、0.477、0.341、0.358、0.264、0.244、0.593、0.458、0.227。由此可见，胡桃楸分解速率最快，蒙古栎分解速率最慢。在粗根分解过程中，不同调控因子对根系分解的影响不同。研究结果表明，粗根的分解速率与根系的初始C/N比例呈显著负相关（P<0.0001），与初始木质素含量呈负相关（P<0.0001），与初始非结构性碳水化合物（NSC）含量呈正相关（P<0.0001）。初始C/N、木质素含量与非结构性碳水化合物含量分别可以解释所研究的10个树种粗根分解速率的68%、20%与65%。研究结论对于预测粗根参与的碳循环与养分释放具有重要意义。     

不同土壤深度落叶松细根分解及N动态变化

细根分解受根序和土壤深度的潜在影响。使用根序法分根,将落叶松Larix gmelini根系分为两类:一级根、二级根为一类(1—2级根),即低级根;三级根和四级跟为另一类(3—4级根),即高级根。采用埋袋法对落叶松低级根和高级根在不同土壤深度(0—10、10—20 cm和20—30 cm)进行了为期862 d的分解实验,探讨不同根序细根分解规律,养分释放及其影响。结果表明:1—2级根的分解速率比3—4级分解速率慢,这种规律同时存在于不同深度的土壤中。在空间上,低级根和高级根的分解速率均随土壤深度的增加而降低,高级根的降低趋势更明显。随着分解时间的进行,各个土层之间的分解率在低级根之间差异更大。细根分解过程中,落叶松不同根序养分的释放特征不同。N释放速率总体上随细根根序增加而增大,随土壤深度的增加而降低。     

四个典型温带树种不同根序细根分解速率及其主要影响因素

细根分解是森林生态系统土壤碳和养分的主要输入途径, 但目前人们对于影响细根分解的主要因素和细根分解模式的了解仍然很少。该研究采用根序划分等级方法, 将红松(Pinus koraiensis)、落叶松(Larix gmelinii)、水曲柳(Fraxinus mandschurica)和白桦(Betula platyphylla)细根组分前四级根划分为两个等级: 一级和二级根混合为低级根, 三级和四级根混合为高级根。利用埋袋法对东北地区4个树种不同根序细根进行连续4年的分解实验, 并对其分解速率以及影响因素进行研究。结果显示, 红松低级根和高级根分解系数分别为0.342和0.461, 落叶松依次分别为0.304和0.436, 水曲柳分别为0.450和0.555, 白桦为0.441和0.579。4个树种均显示低级根分解速率较慢, 而高级根分解速率较快。实验表明, 根系分解系数与酸不溶性物质(AUF)和非结构性碳水化合物(TNC)均具有显著相关性。出现上述结果的主要原因是低级根含有较多的AUF, 很难被分解, 以及含有较少的TNC, 为分解者提供能量较少。     

长期氮添加对东北地区兴安落叶松人工林土壤酶的影响

全球氮沉降持续增加导致的氮沉降量上升,已成为森林中物质循环的重要生态因子。为探讨氮沉降增加对东北地区兴安落叶松人工林土壤酶的影响,对长期人工添加无机氮(NH4NO3)和未添加无机氮的兴安落叶松人工林土壤酶活性进行了比较分析。实验分为2个处理,分别为对照处理(CK:0kg·N·hm^-2·a^-1)和无机氮处理(IN:10kg·N·hm^-2·a^-1),每个处理含3个重复。结果表明,在连续8年添加无机氮的情况下,β-1,4-糖苷酶(BG)、酸性磷酸酶(AP)和过氧化物酶(PER)活性上升(5.56%、8.66%和0.61%);纤维素二糖水解酶(CBH)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和多酚氧化酶(POX)活性下降(10.71%、3.85%和12.30%)。与之相对应的土壤碳、氮和磷元素含量也有变化(0.80%、12.66%和-2.25%)。因此,在氮沉降量逐年增加的情况下,研究土壤酶活性变化,能更好的解释森林生态系统物质循环特性,理解生物地球物质循环机理并预测未来土壤碳库变化。