苏北沿海不同土地利用方式土壤水溶性有机碳含量特征

土壤水溶性有机碳(WSOC)是土壤碳循环最活跃的组成部分之一。土地利用方式的改变可能显著影响土壤有机碳的组成和结构,进而影响到大气与土壤间的碳交换。本研究以苏北沿海地区农田、杨农复合经营、杨树纯林以及草地等4种不同土地利用方式土壤为研究对象,采用TOC-VCPN总有机碳仪测定了4种不同土地方式下土壤WSOC含量的变化。分析了土壤WSOC与土壤总有机碳(TOC)、易氧化碳(ROC)及理化性质的相关关系。结果表明:WSOC和TOC、土壤全氮(TN)、ROC呈显著正相关,与碳氮比、pH、土壤容重呈显著负相关;WSOC的含量随土层的加深而减少,与总有机碳的变化特征一致,在各个土层,不同土地利用方式WSOC含量差异不显著;农田和草地的WSOC含量在0～10cm土层与10～25cm土层之间差异显著(P<0.05),杨农复合经营的WSOC含量在10～25cm土层与25～40cm土层之间差异显著(P<0.05),其他3种类型差异不显著。     

氮添加对苏北沿海杨树人工林土壤活性有机碳库的影响

大气氮沉降成为目前全球性的环境问题之一,氮的沉降可能显著影响森林土壤碳循环过程。从2012年5月起,对东台林场3种林龄(5、9、15年生)黑杨派无性系I-35杨(Populus deltoides CL‘35’)人工林进行野外模拟氮沉降试验,探讨氮沉降对不同林龄杨树人工林土壤活性有机碳的影响。经过1年施氮试验后,5和9年生杨树人工林的土壤微生物生物量碳随着氮沉降水平的增加呈现出先增加后减少的趋势;而15年生林分在不同氮处理下,土壤微生物生物量碳均有所增加;3种林龄在不同氮处理下土壤可溶性有机碳含量随着氮浓度的增加而增加。土壤微生物生物量碳与可溶性有机碳之间以及这二者与土壤全氮、微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮、硝态氮之间存在显著相关。试验表明,氮沉降可能增加土壤活性有机碳含量,从而影响杨树人工林土壤碳动态。     

苏北沿海土地利用变化对土壤易氧化碳含量的影响

土壤易氧化碳(readily oxidizable carbon, ROC)作为指示土壤有机碳(SOC)早期变化的敏感指标,对研究人类干扰及全球变化背景下的土壤有机碳库稳定性及其动态具有重要的指示意义.为深入了解土地利用变化对土壤易氧化碳含量的影响,本文对苏北沿海地区草地、农田、杨-农复合经营及杨树纯林4种不同土地利用方式的土壤ROC含量及其相关因子进行了测定.结果表明： 苏北沿海地区不同土地利用类型的ROC含量表现为草地＜农田＜杨-农复合系统＜杨树林,不同土地利用方式间ROC含量在0~10 cm土层差异最为显著;ROC及ROC/SOC随着土层深度的增加而递减,且不同土层之间差异显著;4种土地利用方式ROC的季节变化趋势一致,其值均为夏季最大,冬季次之,春季最小;ROC与土壤pH值、土壤容重呈极显著负相关,与SOC、土壤水溶性有机碳(WSOC)、全N、土壤C/N、Mg呈显著或极显著正相关,而与土壤湿度、全P的相关性不显著.土地利用方式的变化显著影响了土壤易氧化碳的空间分布特征,土壤容重、pH值、全N和SOC是ROC在不同土地利用方式间产生差异的主要-原因.     

苏北沿海不同土地利用方式土壤氮矿化季节变化特征

以苏北沿海地区杨树林、杨农复合、草地和农田等4种不同土地利用方式为研究对象,采用原位封顶法测定了其土壤矿质氮含量及其季节动态。结果表明:土壤氮矿化速率季节变化显著,最大值出现在春季。不同土地利用方式土壤净矿化速率表现为杨树林杨农复合农田草地。不同土地利用方式土壤NH4+-N、NO3--N含量均表现出显著的季节变化,土壤NH4+-N、NO3--N含量最大值均出现在春季。土壤氮矿化随土层深度的增加而降低,土壤矿质氮含量随季节与土层深度变化。在10~25 cm土层,杨树林土壤矿质氮含量与杨农复合之间差异显著(P0.05);杨树林和草地土壤矿质氮含量在25~40 cm土层与0~10、10~25 cm土层之间差异显著(P0.05)。在春季表层土壤中,杨树林土壤矿质氮含量与农田、草地的差异较为显著,杨树林显著高于农田、草地(P0.05)。     

不同林龄杨树细根生物量分配及其对氮沉降的响应

氮沉降已经成为全球变化背景下的热点问题,并呈现逐渐加重趋势,了解森林生态系统对这种持续氮增长和快速氮循环的响应模式及反馈机制,对于维护森林生态系统健康具有重要的理论意义。本研究选择不同林龄杨树人工林作为试验样地,设置N0(0 g N·m-2·a-1)、N1(5 g N·m-2·a-1)、N2(10 g N·m-2·a-1)、N3(15 g N·m-2·a-1)、N4(30 g N·m-2·a-1)5个不同浓度,进行氮沉降野外模拟实验,探讨不同林龄杨树人工林细根生物量的垂直分布及对模拟氮沉降的响应。结果表明:(1)70%~80%细根生物量分配在0~20 cm土层,呈现表层富集特征;外源氮增加后,幼龄林(4年生)中,0~10 cm土层细根生物量所占比例有所增加,而中龄林(8年生)和成熟林(15年生)则不同程度的减少;(2)细根生物量主要分布在0~0.5和0.5~1.0 mm径级,其中0~0.5 mm径级细根约占总细根(2.0 mm)生物量的50%,外源氮输入增加极小径级(0~0.5 mm)的根系生物量,特别是幼龄林;(3)30~40 cm土层中,成熟林0~0.5 mm细根生物量分配量远大于幼龄林和中龄林,表明随着林龄的增加,小直径细根有向下分配趋势;(4)林龄、土层、径级以及施氮浓度4个因素的综合效应能够解释细根生物量66.3%的变异,其中林龄、土层、径级3个因素各自对细根生物量的影响极显著(P0.01),分别能解释细根生物量17.6%、16.1%、10.4%的变异,而增氮处理仅能解释细根生物量0.24%的变异,影响效应不显著(P0.05)。     

平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的火行为Ⅰ.蔓延速率影响因子与预测模型

以东北林业大学帽儿山实验林场蒙古栎次生林下的蒙古栎凋落叶片为材料,根据研究地区同类可燃物的野外条件,在实验室内构建了不同载量、高度和含水率的可燃物床层,进行100次平地无风条件下的点烧试验.结果表明：平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率不超过0.5 m·min^-1;可燃物含水率、床层载量和高度对蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率具有显著影响;含水率对林火蔓延速率的影响与可燃物床层高度、载量等无显著关系,而可燃物床层高度对林火蔓延速率的影响与可燃物床层载量有关.可燃物床层压缩比对蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率影响不大.以可燃物含水率、床层载量和高度为预测因子的林火蔓延速率预测模型能解释83%的林火蔓延速率变差,模型的平均绝对误差为0.04 m·min^-1,平均相对误差不超过17%.     

模拟氮沉降对杨树人工林土壤微生物群落结构的影响

在杨树人工林中,采用随机区组设计、野外定位模拟氮沉降试验,研究氮沉降对土壤微生物群落结构的影响。设计5个氮沉降水平,分别为:空白对照N0(0 kg·hm-2·a-1)、低氮N1(50 kg·hm-2·a-1)、中氮N2(100 kg·hm-2·a-1)、高氮N3(150 kg·hm-2·a-1)、超高氮N4(300 kg·hm-2·a-1)。从2012年5月开始在生长季(5—10月)每月进行施氮处理。施氮2年后,运用磷脂脂肪酸(PLFA)方法对0~10 cm土层中的微生物群落结构进行了测定。结果表明,施氮处理未改变微生物PLFAs总量水平,但使细菌和革兰氏阳性细菌PLFAs含量上升;中氮处理使真菌PLFAs含量显著下降,其他水平的氮处理对其影响则不显著;中氮、高氮和超高氮处理使丛枝菌根真菌和原生动物的PLFAs含量减少。除低氮处理外,其他施氮处理样地中的土壤微生物结构都发生了改变。这些结果表明,短期氮沉降会影响杨树人工林土壤微生物群落结构,并最终可能对生态系统功能产生影响。     

苏北不同林龄杨树林土壤活性碳的季节变化

土壤活性有机碳是全球碳循环中的最为活跃的重要组成部分。为阐明苏北沿海杨树人工林土壤活性有机碳季节变化特征及其主要影响因子,选择不同林龄(4、8、12、15、20a)的杨树人工林,研究了0～10、10～25和25～40cm土层水溶性有机碳、微生物生物量碳及土壤温度、湿度等生态因子的季节动态变化。结果表明:不同林龄的杨树林土壤水溶性有机碳和土壤微生物生物量碳总体上表现为春夏季节大于秋冬季节,且均以0～10cm土层变化差异最显著;土壤水溶性有机碳最大值出现在春季,最小值在秋季;土壤微生物生物量碳最大值在夏季,最小值在秋季或冬季。相关关系分析表明,土壤水溶性有机碳含量和微生物生物量碳之间具有显著的相关关系,2种活性碳与土壤温湿度的相关关系不显著。研究表明,土壤活性碳的季节变化不仅受到温湿度季节变化的影响,还受到土壤理化性质、地被特征及其季节变化等因素的综合影响。