湘南典型次生林粗木质残体生物量、碳储量和养分特征

对九龙江森林公园次生常绿阔叶林粗木质残体(CWD)进行量化研究,了解亚热带典型次生林CWD的本底数据。以九龙江森林公园典型天然次生林中的6个20m×20m的标准样地为对象,调查并分析样地内不同分解等级CWD的生物量、碳储量和养分特征变化。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在2.8—30.4t/hm~2之间,碳储量在6.10—6.75t/hm~2之间,大量营养元素(N、P、K、 Ca、 Mg)含量相对稳定,化学计量变化不显著,微量营养元素中Pb与Cd元素含量随着分解等级的增加而增加。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在亚热带常绿阔叶林中处于中等水平,CWD主要以分解中后期的倒木为主,反映出该次生林处于中幼龄林阶段,具有较高的碳储量,养分含量相对稳定,并表现出Pb与Cd在CWD中积累的现象,在中度分解和重度分解的CWD中Pb含量分别增加了62.65%和69.88%,Cd含量则分别增加了33.33%和100%,其内在机理有待进一步深入研究。研究结果有助于进一步了解CWD如何参与森林生态系统养分循环、重金属积累等生态过程,比较不同林分干扰历史下CWD储量、分布及养分特征的异质性...     

模拟氮沉降凋落物管理对樟树人工林土壤呼吸的影响

以湖南省植物园樟树人工林为对象,研究了模拟氮沉降下,不同凋落物处理对土壤呼吸的影响。设置4个施氮水平,分别为CK(0 kg N hm~(-2)a~(-1))、LN(50 kg N hm~(-2)a~(-1))、NM(150 kg N hm~(-2)a~(-1))以及HN(300 kg N hm~(-2)a~(-1));凋落物处理分别为去除凋落物、添加凋落物以及凋落物对照组。经过为期2年的观测研究,结果表明:(1)模拟氮沉降不同凋落物处理下,土壤温度呈现显著的季节性变化,但不存在显著差异;土壤湿度呈现显著的波动性变化,施氮及凋落物管理对土壤温度无影响。土壤湿度仅受凋落物管理的影响。在不同施氮水平下,去除凋落物的土壤湿度与加倍凋落物的土壤湿度均存在显著差异性。(2)模拟氮沉降不同凋落物处理下,土壤呼吸均呈现显著的季节性变化,最大值出现在6—8月;最小值出现在1月,且在生长季期间(4—8月),不同处理下土壤呼吸存在显著差异。(3)施氮对土壤呼吸表现为抑制作用,添加凋落物对土壤呼吸起促进作用,去除凋落物对土壤呼吸起抑制作用。(4)在凋落物对照组中,LN、MN、HN较CK相比,土壤呼吸速率年均值分别降低了35.4%、30.6%、36.8%,且各施氮水平与CK存在显著差异(P0.05);添加凋落物处理下,LN、MN、HN处理较CK相比,土壤呼吸速率年均值土壤呼吸分别降低了23.2%、15.8%、14.7%。去除凋落物处理下,LN、MN、HN较CK相比,土壤呼吸速率年均值分别降低了3.5%、0.5%、-11.6%。且添加或去除凋落物均能削弱施氮对土壤呼吸的抑制作用,且这种作用随着施氮水平的增加而增大。(5)土壤呼吸与5 cm处土壤温度存在显著相关性(P0.05),土壤温度可解释土壤呼吸变异的47.76%—72.61%;与土壤湿度呈现正相关,但未达到显著相关水平(P0.05)。     

4种城市绿化树种叶片PAHs含量特征与叶面结构的关系

用气质联用仪测定了长沙市樟树(Cinnamomu camphora)、广玉兰(Magnolia grandiflora)、桂花(Opsmanthus fragrans)和红檵木(Redrlowered loropetalum)4个主要绿化树种叶片中PAHs含量,同时测定了叶片的气孔密度、气孔长宽比、叶片的宽长比和叶面积等叶面结构特征值,探讨了叶面结构与叶片中PAHs含量的关系。结果表明:红檵木叶片的PAHs含量最高,为11.13mg·kg-1,16种PAHs在4树种叶片中均有不同程度的检出,其中以3环和4环为主,菲的浓度最高。除桂花外,在气温较低的秋冬季节,其余3种植物叶片气孔密度大PAHs含量高。叶面宽长比、气孔长宽比均与叶片PAHs含量呈极显著正相关,而叶面积与PAHs含量呈极显著负相关。表明叶面结构是影响叶片PAHs含量的重要因素。研究结果可为城市绿化树种合理选择与配置提供科学依据。     

施氮对亚热带樟树林土壤呼吸的影响

人类活动引起全球范围内大气氮沉降量的升高,增加了陆地生态系统氮输入,从而影响土壤CO2排放.为揭示生态系统氮输入升高对土壤呼吸的影响,2010年6月至2012年1月,对亚热带樟树林(Cinnamomum camphora)进行模拟氮添加试验,每月上、下旬采用红外分析法测定4种氮输入水平(CK,0 gm-2a-1;低氮LN,5gm-2a-1;中氮MN,15 g m-2 a-1;高氮HN,30gm-2a-1)下的土壤呼吸速率.结果表明:(1)樟树林土壤呼吸存在明显的季节动态,最高值出现在6月,最小值出现在1月.氮添加处理显著抑制了樟树林的土壤呼吸,LN、MN、HN处理土壤呼吸年累积量分别较对照CK下降37.66％、30.62％、38.95％,各施氮处理间无显著差异,施氮对土壤呼吸的抑制作用随时间推移而减弱;(2)氮添加不影响土壤呼吸昼夜波动特征,但显著抑制土壤呼吸速率;(3)土壤呼吸与土壤温度间存在极显著的指数关系,与土壤湿度相关性不显著,CK、LN处理Q10相近,MN处理最小:(4)氮添加处理促进了土壤中氮的淋失,且随施氮水平的升高而增大.     

改变凋落物输入对杉木人工林土壤呼吸的短期影响

 从2007年1月至12月, 在长沙天际岭国家森林公园, 通过改变杉木林凋落物输入, 研究杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林群落去除凋落物、加倍凋落物土壤呼吸速率及5 cm土壤温、湿度的季节变化。结果表明: 去除和加倍凋落物对土壤温度和湿度产生的差异不显著(p﹥0.05), 对土壤呼吸全年产生的差异接近显著(Marginal significant)(p＝0.058)。按植物生长期分别分析, 去除和加倍凋落物对土壤呼吸产生的差异, 在生长旺盛期差异显著(p＝0.003), 在生长非旺盛期差异性不显著(p＝0.098)。去除凋落物年均土壤呼吸速率为159.2 mg CO₂·m^–2·h^–1, 比对照处理土壤呼吸速率(180.9 mg CO₂·m^–2·h^–1)低15.0%, 加倍凋落物的土壤呼吸为216.8 mg CO₂·m^–2·h^–1, 比对照处理高17.0%。去除和加倍凋落物土壤呼吸季节动态趋势与5 cm深度土壤温度相似, 它们之间呈显著指数相关, 模拟方程分别为: y=27.33e ^{0.087 2t} (R²＝0.853, p﹤0.001), y=37.25e ^{0.088 8t} (R²＝0.896, p﹤0.001)。去除和加倍凋落物的Q₁₀值分别为2.39和2.43, 均比对照2.26大。去除和加倍凋落物土壤呼吸与土壤湿度之间关系不显著(p﹥0.05)。这一结果使我们能够在较短时间内观察到改变凋落物输入对土壤呼吸的影响, 证明凋落物是影响土壤CO₂通量的重要因子之一。     

PAHs污染土壤植物修复对酶活性的影响

PAHs作为一类持久性有机污染物对土壤环境质量产生深刻的影响。选用了中国亚热带城市普遍采用的4个树种(樟树、栾树、广玉兰、马褂木),利用盆栽试验,研究了PAHs污染土壤植物修复对酶活性影响。结果表明,多酚氧化酶活性定量抑制率为-94.98%—16.29%,过氧化氢酶为-76.71%—13.19%,磷酸酶为-49.62%—56.38%。土壤酶活性对PAHs污染的响应受到不同树种的影响。方差分析表明,过氧化氢酶活性在不同污染水平间差异显著,3种酶活性在不同时间下差异性显著,3种酶活性在不同树种×污染水平、不同时间×污染水平二因素作用下差异都不显著。主成分分析表明,PAHs污染对土壤酶活性的影响大于树种的影响,多酚氧化酶和磷酸酶对土壤反映敏感。     

施氮对湿地松(Pinus elliottii)林土壤呼吸和相关因子的影响

人类活动引起陆地生态系统氮输入水平持续升高,对全球碳循环产生影响。为探究氮素对土壤呼吸的影响,2010年6月至2012年1月,采用氮添加试验对亚热带湿地松林的土壤呼吸进行了研究。试验共设置4种氮添加水平:对照CK,0 g m~(-2)a~(-1);低氮LN,5g m~(-2)a~(-1);中氮MN,15 g m~(-2)a~(-1);高氮HN,30 g m~(-2)a~(-1);每月上、下旬采用Li-cor 8100测定土壤呼吸速率。结果表明:(1)氮添加对土壤呼吸有着显著的抑制作用,LN、MN和HN处理的土壤呼吸年累积量较CK处理分别降低了26.6%、23.7%和29.5%,而施氮处理间的土壤呼吸无显著差异;(2)林分生长期间(6-9月),施氮第1年的土壤呼吸所受抑制作用显著高于第2年同期的水平,显示施氮对土壤呼吸的影响随时间的推移而降低;(3)湿地松林土壤呼吸存在明显的季节动态,最大值出现在8月(356.32 mgCO_2 m~(-2)h~(-1)),最小值出现在1月(99.12 mg CO_2 m~(-2)h~(-1)),施氮处理并不改变土壤呼吸的季节性变化规律;(4)CK处理林分中,土壤呼吸与土壤温度间存在极显著的指数关系,而与土壤湿度无显著相关。施氮处理没有改变土壤呼吸与土壤温度之间的相互关系,但抑制了土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10));(5)施氮处理显著减少了林分凋落物量、土壤微生物碳、氮量,并轻微抑制了细根生物量,这些改变导致了土壤呼吸的下降。上述结果表明施氮会显著抑制亚热带湿地松林的土壤呼吸速率,而这种抑制作用将随着时间的推移而降低。     

洞庭湖西岸区防护林土壤和植物营养元素含量特征

对洞庭湖西岸区4种防护林地土壤与植物中营养元素含量进行研究。结果表明:环湖低丘平原封山育林和补植封山育林的水土保持林、平原湖区防护林pH值为4.54—5.27,呈酸性反应;防浪护堤林pH值为8.18,呈碱性反应。有机质和全N含量以环湖低丘平原封山育林的水土保持林地高于其余3种防护林,N素和P素有效率均低,速效N仅占全N含量的1.46%—3.35%,速效P仅占全P的0.5%—1.6%,全K含量亦不高,除环湖低丘平原封山育林的水土保持林地含K量适量外,其余3种防护林地均为严重缺K型土壤,防浪护堤林地全Ca及Mg含量高于其余3种防护林地。各防护林群落中植物体内不同营养元素含量差异很大,同一元素在不同植物体内含量的变化范围亦很大,高低值达几倍到十几倍,甚至几十倍。植物对土壤中营养元素的积累能力分为最强、中等和最弱3个层次。研究结果可为防护林体系建设和土壤肥力评价提供科学依据。     

亚热带樟树-马尾松混交林凋落物量及养分动态特征

选取亚热带典型的针阔混交林作为研究对象,从2009年至2011年每月进行凋落物的测定。结果表明：混交林年凋落物总量为（4634.723±337.1427） kg/hm²,且凋落叶（71.78%） > 凋落枝（26.24%） > 凋落碎屑（8.46%） > 凋落果（3.23%）。凋落总量的月变化趋势明显,在11月份达到了最大值1025.6 kg/hm²,而最小值出现在2月份138.606 kg/hm²。混交林凋落物中大量元素、微量元素含量差异显著。大量元素含量大小顺序：C > N > Ca > K > S > Mg > P,微量元素的含量大小顺序：Mn > Fe > Zn > Pb > Cd > Cu > Ni > Co。C/N的特征是：枝（66.96） > 果（63.48） > 叶（40.62）。森林凋落物养分的含量直接决定了其养分的归还量。樟树-马尾松混交林凋落物养分归还总量为80.936 kg/hm²。混交林凋落物各元素养分归还量大小顺序特征是：N > Ca > K > S > Mg > P > Mn > Fe > Zn > Pb > Cd > Cu > Ni > Co。各组分养分归还特征是：叶（67.469 kg/hm²） > 枝（14.928 kg/hm²） > 果（2.361 kg/hm²）。混交林中N的年归还量为40.964 kg/hm²,其中凋落叶的N归还量较大为34.877 kg/hm²。     

喀斯特城市杨树人工林微量元素的生物循环

对喀斯特城市25年生杨树人工林内Cu、Fe、Zn、Mn、Ni、Pb、Co、Cd微量元素的含量、积累、空间分配和生物循环进行了研究。结果表明,林地土壤中,微量元素含量Fe最高,Mn次之,Cd最低,且呈现随土层深度增加而减少的垂直分布规律。在枯枝落叶层的分解过程中,Pb、Ni、Mn、Cd、Cu、Co、Zn分解速度比Fe快。林木各器官微量元素含量为细根>树叶>粗根>树皮>树枝>大根>根桩>干材,Cu在叶中高于其他器官。林分微量元素的总贮量为14.086 kg.hm^-2,微量元素在各器官中贮存量排序为Mn>Zn>Cu>Fe>Cd>Co>Pb>Ni,树干和树皮的贮存量最多,占总贮存量的43.4%。林分微量元素的年吸收量为3.079 kg.hm^-2,年归还量为2.663 kg.hm^-2,年存留量为0.417 kg.hm^-2,总利用系数为0.219,循环系数为0.865,周转期为5.29年,林分对土壤中Cd的吸收能力强,微量元素的生物分解率均高于生物迁移率。杨树林分中微量元素具有较大的循环速率和较短的周转期,而且林分对养分的稳定性、自我调节能力和培肥土壤的能力强,有利于林地生产力维持。