杉木采伐迹地营造阔叶树种对土壤微生物生态化学计量特征的影响

研究土壤微生物生物量及其生态化学计量特征对造林树种转换的响应,对深入了解森林生态系统土壤养分循环和有效性具有重要意义。本研究以1993年春在二代杉木采伐迹地上营造的26年生米老排和杉木人工林为对象,采用氯仿熏蒸法测定了0～40 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)的变化。结果表明: 与杉木人工林相比,米老排人工林0～10 cm土层MBC和0～20 cm土层MBN和MBP均显著提高, 0～20 cm土层MBC/MBP和10～20 cm土层MBN/MBP显著降低。两种人工林所有土层MBC/MBN均无差异。相关分析显示,土壤含水率、总有机碳、总氮、全磷、有效磷与MBC、MBN和MBP呈显著正相关,而与MBC/MBP和MBN/MBP呈显著负相关。逐步线性回归分析表明,MBN和MBP主要受土壤总氮和有效磷的影响,而MBC/MBP和MBN/MBP主要受有机碳和有效磷的驱动。研究表明,造林树种从杉木转换成米老排能够增加表层土壤微生物生物量,加速氮磷养分周转,增加土壤氮磷养分供应能力。米老排人工林土壤MBP的增加可能在一定程度上缓解了树木生长的磷限制。     

凋落物的树种多样性与杉木人工林土壤生态功能

通过模拟试验和野外调查对凋落物的树种多样性与杉木人工林土壤生态功能之间关系进行了研究。林分取样调查的结果表明 ,有两个树种凋落物覆盖的几个杉阔混交林土壤脲酶和蔗糖酶活性均明显高于只有杉木凋落物覆盖的杉木纯林土壤 ,酸性磷酸酶活性也呈现相同的变化趋势 ,这 3种土壤酶活性均以具有凋落物种类最多的次生常绿阔叶林土壤最高。除了土壤酶活性升高之外 ,杉阔混交林的土壤有机质和全氮含量也明显高于仅有一种杉木凋落物覆盖的杉木纯林土壤。采用杉木叶凋落物与不同阔叶树种凋落物处理土壤的模拟试验结果表明 ,在凋落物投放量和 (1 5NH4 ) 2 SO4 施用量相同的控制条件下 ,随着投放的凋落物树种组成的增加 ,土壤中 1 5N的残留量也随之增加 ,而其损失量却随之减少 ;土壤中杉木幼树对于 1 5N的吸收量以及杉木幼树的单株鲜重也随着处理凋落物组成树种的增加而增加 ,具有不同树种数量的凋落物处理之间差异显著 (p<0 .0 5 )。可见随着凋落物树种多样性的增加 ,不仅土壤有机质和全氮含量这两个基本的质量指标得到明显改善 ,而且土壤酶活性、土壤养分保蓄功能以及保证幼树良好生长等的生态功能明显改善     

酚类物质对杉木幼苗15N养分吸收、分配的影响

 应用15N同位素示踪技术,通过盆栽实验研究了香草醛和对羟基苯甲酸对杉木（Cunninghamia lanceolata）幼苗N素养分吸收、分配的影响,结果发现香草醛及其与对羟基苯甲酸的混合物（浓度比1∶1）明显抑制了杉木幼苗的生长和对15NO3-离子的吸收,10 mmol·L-1的香草醛使杉木幼苗根、茎、叶生物量分别下降了25.3%、13.5%、5.7%,15N吸收量分别减少了38.5%、48.1%、46.5%;10 mmol·L-1的混合物使杉木幼苗根、茎、叶生物量分别下降了33.5%、36.0%、21     

改变碳输入对亚热带人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响

通过在亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)和米老排(Mytilaria laosensis)人工林中设置互换凋落物、去除凋落物、去除凋落物+去除根系和对照处理来分析改变地上、地下碳输入对人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响。结果显示,改变地上、地下碳输入对土壤微生物生物量碳、氮的影响因树种而异。在米老排林中,土壤微生物生物量不受碳源的限制。而在杉木林中,加入米老排凋落物、去除凋落物和去除凋落物+去除根系3种处理中土壤微生物生物量碳、氮具有明显增加的趋势。磷脂脂肪酸分析结果显示,杉木林中,添加高质量的米老排凋落物后,革兰氏阳性细菌、阴性细菌、丛枝菌根真菌、放线菌和真菌群落生物量分别显著增加了24%、24%、53%、25%、28%,革兰氏阴性细菌和丛枝菌根真菌的相对丰度均有显著增加。与对照相比,杉木林中去除凋落物后革兰氏阳性细菌、阴性细菌、丛枝菌根真菌、放线菌和真菌群落生物量分别显著增加了22%、29%、44%、25%、52%,真菌与细菌比值显著增加了21%。但是,去除凋落物+去除根系处理对两个树种人工林土壤微生物群落组成均无显著影响。米老排和杉木林土壤微生物生物量碳、氮的季节变化格局不同,土壤养分有效性可能是驱动土壤微生物生物量季节变化的主要因子。未来研究需要关注凋落物和根系在不同树种人工林中对土壤微生物群落的相对贡献。     

不同林龄杉木人工林细根氮稳定同位素组成及其对氮循环的指示

通过测定中国亚热带5个不同林龄(3、8、14、21、46a)杉木人工林不同序级细根氮稳定同位素(δ~(15)N)组成,研究它们对土壤净氮矿化、硝化速率的指示并将其与叶片δ~(15)N值对土壤氮循环速率的指示作用进行对比,从而探索研究植物同位素对土壤氮循环状况的指示作用。结果显示,不同林龄杉木人工林细根δ~(15)N值间具有极显著差异,3年生幼林与46年生老林显著高于其他林分。不同序级细根δ~(15)N值间的差异未达到显著水平,但具有随着序级增大δ~(15)N值逐渐降低的趋势。细根δ~(15)N值与土壤净氮矿化和净硝化速率间均具有极显著相关性,并有随着细根序级减小相关性逐渐增加的趋势,而叶片δ~(15)N值与土壤氮循环速率间则不具有显著相关性。研究结果表明,相较叶片来说,细根氮稳定同位素组成能更好地指示土壤氮循环速率,且序级越小的细根指示作用越强;细根δ~(15)N值反映出尽管中国亚热带地区氮沉降现象严重,氮素可能仍是处于速生期杉木人工林生长的限制因素。     

杉楠混交与人工杉木林自养机制的恢复

自养机制的形成是人工林可持续经营的目标之一。本研究通过混交模拟杉木人工林不同恢复阶段林分,观察比较发现从退化的杉木林阶段到地带性树种比例较低的混交林、地带性树种比例较高的混交林和地带性树种纯林阶段凋落量、Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ和Ｍｇ５种元素的归还量逐渐增加,特别是５种养分元素的循环速率也不断增大,其中Ｎ、Ｍｇ的循环速率由杉木纯林的０．１左右增大到火力楠纯林的０．５以上,与此同时林分土壤有机质含量和养分含     

亚热带不同林分土壤矿质氮库及氮矿化速率的季节动态

以亚热带地区天然林、格氏栲人工林和杉木人工林为对象,采取PVC管原位培养连续取样法,对不同林分土壤净氨化速率、净硝化速率及净氮矿化速率进行为期一年(2014年9月—2015年8月)的研究,分析林分类型和季节动态对土壤矿质氮库和净氮矿化速率的影响.结果表明: 硝态氮是该地区土壤矿质氮库的主要存在形式,天然林和杉木人工林土壤硝态氮含量分别占总土壤矿质氮库的55.1%～87.5%和56.1%～79.1%,林分间土壤铵态氮含量差异不显著,硝态氮含量差异显著,其中格氏栲人工林土壤硝态氮含量显著低于天然林和杉木人工林.土壤硝态氮库和矿质氮库在不同月份间差异显著,在植物非生长季节(10月至次年2月)较大,在植物生长季节(3—9月)较小.各林分全年土壤净硝化速率均较低,净氨化速率是净氮矿化速率的主要存在形式,林分类型对土壤净氨化速率有显著影响,其中杉木人工林显著低于天然林和格氏栲人工林.月份对土壤净氨化速率有显著影响,各林分土壤净氨化速率变化规律不一致,但均在11月和2月达到一年中的最低值.重复测量方差分析显示,林分类型和季节动态对土壤矿质氮库及氮矿化速率均有显著影响.温度和水分是影响土壤矿质库及氮矿化速率的重要因素,凋落物对土壤氮矿化速率的影响主要是通过质量控制而非数量控制.     

凋落叶多样性对杉木幼苗生长及吸收15N标记硫铵的影响

利用15N硫铵研究了凋落叶多样性对杉木幼苗生长及养分吸收的影响 .结果表明 ,凋落叶多样性的增加有利于盆栽杉木幼苗的生长 .杉木、火力楠、红栲和刺楸 4种凋落叶混合处理后 ,杉木幼苗的生长量最大 ;杉木、火力楠、刺楸 3种凋落叶混合处理后的杉木幼苗生长量次之 ,其它依次为杉木、火力楠、红栲 3种凋落叶混合处理 >杉木和刺楸凋落叶处理 >杉木和红栲凋落叶处理 >对照 >杉木和火力楠 2种凋落叶混合处理 >杉木凋落叶处理 .就杉木幼苗对硫铵氮的吸收率而言 ,不作任何处理的杉木幼苗吸收率最高 ,其次为杉木、火力楠、红栲和刺楸 4种凋落叶混合处理 ,其它依次为杉木、火力楠、刺楸 3种凋落叶混合处理和杉木、火力楠、红栲 3种凋落叶混合处理 >杉木和刺楸凋落叶处理 >杉木和红栲凋落叶处理>杉木和火力楠 2种凋落叶混合处理 >杉木凋落叶处理 .另外 ,用凋落叶处理后 ,土壤中硫铵氮的残留量比不作凋落叶处理的土壤多 ,硫铵氮的总回收量也比不作凋落叶处理的土壤大幅增加 ,而且凋落叶多样性的增加也会增加硫铵氮的残留量 .     

香草醛和对羟基苯甲酸对杉木幼苗生理特性的影响

采用盆栽模拟实验 ,研究了不同浓度的香草醛和对羟基苯甲酸对杉木幼苗生理特性的影响 .结果表明 ,当浓度为 10mmol·L-1和 1mmol·L-1时显著抑制了杉木幼苗的叶绿素含量、光合作用、根系活力等生理指标 ,并且随着浓度的增加 ,对生理活性的抑制作用增大 .其中 ,用香草醛处理的杉木幼苗的净光合速率分别降低 37.0 %、2 5 .1% ;蒸腾速率分别降低 37.0 %、2 0 .3% ;气孔导度分别降低 4 6 .8%、33.7% ;根系活力分别降低 78.8%、5 1.6 % .连栽杉木林土壤中积累的香草醛、对羟基苯甲酸等酚类化合物能够对杉木幼苗产生化感作用 ,这是导致连栽杉木生产力降低的一个不可忽视的因素 .     

不同pH的酚酸溶液对杉木及萝卜幼苗生长的影响

通过四因素五水平的二次回归正交旋转试验设计 ,研究 pH值、肉桂酸、对羟基苯甲酸、香草醛四个因素对杉木和萝卜幼苗生长的影响。结果表明 ,杉木幼苗的鲜重生长随酚酸溶液的pH值的增大而增加 ,而随肉桂酸、对羟基苯甲酸和香草醛浓度的增大而减小。比较 3种不同酚类物质对杉木幼苗生长的影响 ,肉桂酸对杉木幼苗生长的影响 >对羟基苯甲酸 >香草醛 ,且 pH值与肉桂酸之间 ;肉桂酸与香草醛之间 ;对羟基苯甲酸与香草醛之间的交互作用都达到显著水平。萝卜幼苗生长对不同pH的酚酸溶液的反应与杉木幼苗相类似 ,随酚酸溶液的pH值的增大而增加 ,而随肉桂酸、对羟基苯甲酸和香草醛浓度的增大而减小。但对羟基苯甲酸对萝卜幼苗生长的影响 >肉桂酸 >香草醛 ,酚酸溶液的 pH值与所有 3种酚酸之间的交互作用都达到显著水平 ;肉桂酸与香草醛的交互作用对萝卜幼苗生长的影响也达到F0 0 1水平显著。