川西亚高山不同海拔森林土壤活性氮库及净氮矿化的季节动态

研究了川西理县毕棚沟不同海拔梯度(3600 m、3300 m和3000 m)森林群落土壤活性氮库及土壤净氮矿化速率的季节动态.结果表明: 研究区森林土壤活性氮库(铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮和可溶性有机氮)及净氮矿化速率存在明显的季节变化,但不同形态土壤活性氮库的季节动态有一定差异.4个采样时期(非生长季与生长季初期、中期及末期)各海拔土壤硝态氮浓度(8.38～89.60 mg·kg^-1)均显著高于铵态氮浓度(0.44～8.43 mg·kg^-1).生长季初期各海拔梯度的土壤净氮矿化速率均表现为负值(-0.77～-0.56 mg·kg^-1·d^-1),而非生长季、生长季中期和末期均为正值.除硝态氮外,不同海拔的土壤铵态氮、微生物生物量氮和可溶性有机氮浓度的差异极显著,海拔对它们的影响与季节变化有关.该区土壤净氮矿化以硝化为主,且氮矿化过程不受海拔梯度的影响.冬季土壤净氮矿化明显(0.42～099 mg·kg^-1·d^-1),早春高的土壤无机氮可能为植物生长提供基础养分,也可能通过淋溶方式从系统中丢失.     

青藏高原东部高寒灌丛生物量分配对模拟增温的响应

植物生物量分配特征的变化反映了不同环境条件下植物的适应策略,全球气候变暖正在改变青藏高原高寒生态系统植被动态和生物量分配格局。然而,到目前为止,有关青藏高原高寒灌丛生物量分配特征对气候变暖的响应研究较少。为了探究气候变暖对高寒灌丛生物量分配的影响,以青藏高原东部典型的窄叶鲜卑花高寒灌丛为研究对象,分析了高寒灌丛灌木层、草本层和群落水平生物量分配特征对开顶式生长室（OTC）模拟增温的响应。研究结果表明：整个生长季节,模拟增温使空气温度和表层土壤温度分别升高0.6℃和1.2℃,使表层土壤水分含量下降2.7%。模拟增温使草本层和群落地上生物量显著增加57.8%和7.2%,使灌木层、草本层和群落根系生物量显著增加42.5%、105.6%和45.6%。然而,模拟增温没有显著影响灌木层地上生物量。同时,模拟增温使灌木层、草本层和群落总生物量显著增加25.6%、85.7%和28.4%,使灌木层、草本层和群落根冠比显著增加33.2%、30.4%和36.0%。由此可见,模拟增温在促进高寒灌丛生物量生产的同时将显著提高向地下根系部分的分配比例。Pearson相关分析表明,高寒灌丛生物量分配与空气温度、土壤温度和土壤硝态氮含量呈显著正相关关系;多元线性回归分析结果也表明,空气温度、土壤温度和土壤硝态氮含量解释了高寒灌丛生物量分配变异的50.8%以上。这些结果表明,青藏高原东部高寒灌丛植被能够通过调节生物量分配模式应对未来气候变暖。     

遮荫对紫花苜蓿地上生物量和化学计量特征的影响

采用遮荫试验模拟林地不同光照强度,研究紫花苜蓿地上生物量和C、N、P、K化学计量特征,为撂荒地林下间种苜蓿提供科学依据.结果表明：苜蓿地上生物量与光照强度呈显著正相关,遮荫处理显著降低了苜蓿地上生物量;62%遮荫处理下全C、N、P含量最高,分别为373.73、34.38和5.47 g·kg^-1,并且显著高于对照.遮荫对苜蓿地上部分K含量影响不显著.除72%遮荫处理下C/N显著高于对照外,其他各处理与对照差异不显著. N/P、C/P随遮荫强度增加呈先降低后升高的趋势.     

不同季节亚热带常绿阔叶林6个树种凋落叶钙、镁、锰的释放特征

采用凋落物分解袋法,研究了亚热带常绿阔叶林区马尾松、柳杉、杉木、香樟、红椿、麻栎6个典型树种凋落叶的Ca、Mg、Mn在第一个分解年不同雨热季节的释放特征.结果表明：经历1年的分解,6种凋落叶Ca、Mg、Mn释放率分别为-13.8%～92.3%、4.0%～64.8%和41.6%～81.1%.马尾松和香樟凋落叶Ca释放动态呈现富集-释放模式,其余4种凋落叶整体上呈现释放的模式;香樟凋落叶Mg释放动态呈现富集-释放模式,其余5种凋落叶呈现直接释放模式;柳杉和红椿凋落叶Mn释放动态呈现富集-释放模式,其余4种凋落叶呈现直接释放模式.凋落叶Ca、Mg、Mn的释放明显受到季节性降雨的影响,且因凋落叶种类不同而有差异.Ca、Mg、Mn在雨季的释放率和释放量均高于旱季.初始养分含量和降雨量是影响凋落物分解过程元素释放的重要因子.     

增温对窄叶鲜卑花高寒灌丛生物量碳和氮分配的影响

文章以青藏高原东部窄叶鲜卑花灌丛为研究对象,采用开顶式生长室(OTCs)模拟增温实验(+1.2℃),分析增温对灌木层和草本层各器官碳、氮分配的影响及其影响因素,以揭示青藏高原东部高寒灌丛灌木层和草本层碳、氮分配对增温的响应策略。结果显示:(1)增温使窄叶鲜卑花灌木层叶、粗根、细根碳库显著增加18.8%、7.7%和139.4%,使灌木层细根氮库显著增加153.9%;增温使草本层地上和地下部分碳库显著增加60.4%和130.5%,使草本层地上和地下部分氮库显著增加46.1%和124.0%。(2)增温使灌木层茎和粗根碳分配比例显著降低18.9%和16.2%,使灌木层叶、茎和粗根氮分配比例显著降低25.2%、23.3%和14.4%,使灌木层细根碳、氮分配比例显著增加86.5%和96.2%;增温使草本层地上部分碳、氮分配比例显著降低19.5%和18.9%,使草本层地下部分碳、氮分配比例显著增加15.6%和24.8%。(3)Pearson相关分析和多元线性回归分析结果表明,空气温度和土壤微生物生物量是影响灌木层地上碳、氮分配的主要因子,能解释其变异的72.0%以上;土壤温度、土壤有机碳含量和土壤脲酶活性是影响灌木层地下碳、氮分配的主要因子,能解释其变异的92.0%以上;土壤有机碳含量、土壤转化酶和脲酶活性是影响草本层地上和地下碳、氮分配的主要因子,能解释其变异的92.8%以上。(4)土壤氮素有效性对灌木层和草本层生物量碳、氮分配的影响不显著。研究表明,气候变暖情景下,青藏高原东部窄叶鲜卑花高寒灌丛的灌木层和草本层植物通过提高地下部分碳、氮分配,进而更好地适应外界环境温度的提高。     

模拟增温对青藏高原东部高寒灌丛土壤氮转化的影响

本文研究了青藏高原东部窄叶鲜卑花高寒灌丛生长季前期、生长季后期和非生长季3个生育期的土壤氮转化速率对模拟增温的响应,分析全球气候变暖对高寒灌丛土壤氮循环过程的影响。结果表明: 模拟增温使高寒灌丛土壤温度显著升高1.2 ℃,土壤水分显著降低2.5%。高寒灌丛生长季土壤净氮矿化(氨化和硝化)速率显著高于非生长季,但土壤净氮固持速率显著低于非生长季。土壤氮矿化在生长季前期以硝化作用为主,在生长季后期和非生长季以氨化作用为主。模拟增温对高寒灌丛土壤氮转化过程的影响在不同时期存在显著差异。模拟增温显著增加了生长季前期土壤净氨化、净硝化、净氮矿化、净氮固持速率和非生长季土壤净硝化、净氮矿化速率,并显著降低了生长季后期土壤净硝化、净氮矿化、净氮固持速率和非生长季土壤净氨化速率。但模拟增温对高寒灌丛非生长季净氮固持速率和生长季后期净硝化速率的影响不显著。未来气候变暖将显著改变青藏高原东部高寒灌丛土壤氮转化,进而加速高寒灌丛土壤氮循环过程。     

耕作方式对绿洲灌区农田土壤有机碳及其分布的影响

依托自2005年开始的田间定位试验,分析了传统平作(CT)、垄作沟灌(FRB)、固定道垄作(PRB)和固定道平作(ZT)4种耕作方式下绿洲灌区农田0～90 cm土层中土壤总有机碳(TOC)、颗粒态有机碳(POC)含量和微生物生物量碳(SMBC)及其分布特征.结果表明: 4种耕作方式下土壤TOC、POC和SMBC在土壤剖面中的垂直分布特征相似,有机碳含量随着土层深度的增加而递减,且处理之间差异逐渐减小.PRB可显著提高TOC、POC含量和SMBC,不同耕作方式下各土层有机碳含量表现为PRB>ZT>FRB>CT.与CT相比,0～10 cm土层中PRB、ZT和FRB处理TOC含量分别增加11.1%～24.8%、9.1%～18.7%和7.8%～8.2%,POC含量分别增加24.1%～26.5%、17.3%～18.7%和-8.2%～10.8%,SMBC分别增加20.5%～28.3%、10.4%～15.2%和3.5%～3.7%.TOC对POC具有明显促进作用.PRB能显著增加土壤POC分配比例,增加有机碳积累.     

四川盆地亚热带常绿阔叶林凋落叶多酚类物质在不同降雨期间的降解特征

植物多酚类物质是森林凋落物中的重要组分,其含量的多寡在一定程度上决定了凋落物的分解速率。然而,凋落物分解过程中多酚类物质的降解动态仍不十分清楚。因此,以四川盆地亚热带常绿阔叶林最具代表性的3个针叶树种马尾松(Pinus massoniana)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)和3个阔叶树种香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliata)、麻栎(Quercus acutissima)凋落叶为对象,采用凋落物分解袋法,研究了6种凋落叶多酚类物质在第一年不同降雨期间的降解特征。结果表明:自微量降雨期起至雨季前期止,6种凋落叶多酚类物质具有一致的降解动态,降解率均表现为随着降水量的增加而增加;自雨季后期之后,多酚类物质含量均处于稳定状态。第一个分解年,6种凋落叶多酚类物质降解率大小顺序依次为:红椿(100%)柳杉(97.81%)杉木(94.45%)麻栎(93.67%)马尾松(93.06%)香樟(91.64%)。分解初期旱季两时期(微量降雨期和春季少雨期),6种凋落叶多酚类物质均有较大的降解量,其降解率占全年降解率的42.16%—71.20%。并且,除香樟以外的5种凋落叶多酚类物质大量降解释放发生在雨季前期,占全年降解率的44.46%—55.72%。此外,凋落叶多酚类物质初始含量与其降解率呈显著的二次函数关系。可见,降雨是湿润亚热带常绿阔叶林区凋落物多酚类物质降解的关键驱动因子之一,树种组成是影响凋落物多酚类物质降解的内部因素。     

高寒灌丛生长季土壤转化酶与脲酶活性对增温和植物去除的响应

对青藏高原东缘窄叶鲜卑花土壤转化酶与脲酶活性对增温(0.6～1.3 ℃)和植物去除的响应进行研究,以了解气候变暖和植被干扰对高寒灌丛生长季不同时期土壤生态过程的影响.结果表明: 增温在整个生长季节使去除/不去除植物处理土壤转化酶活性显著增加了3.7%～13.3%.增温除在生长季末期对不去除植物处理土壤脲酶活性影响不显著以外,在其他时期使去除/不去除植物处理土壤脲酶活性显著增加10.8%～56.3%.去除植物处理对土壤转化酶与脲酶活性的影响因增温与生长季节而存在显著差异.去除植物显著降低了不增温样方生长季初期和末期与增温样方整个生长季节土壤转化酶活性,而没有显著影响生长季中期不增温样方土壤转化酶活性.去除植物仅在生长季末期使不增温样方土壤脲酶活性显著降低了10.5%;而在增温样方,去除植物仅在生长季初期和中期使土壤脲酶活性显著降低16.0%～18.7%.以上结果有利于全面认识高寒灌丛生态系统土壤碳氮循环过程.     

亚热带常绿阔叶林6个常见树种凋落叶在不同降雨期的分解特征

地处长江上游的四川盆地亚热带常绿阔叶林具有典型雨热同季的气候特点,季节性干湿交替可能显著影响凋落物分解,但迄今缺乏相应的报道。因此,采用凋落物分解袋法,研究了常绿阔叶林区最具代表性的马尾松(Pinus massoniana)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliata)、麻栎(Quercus acutissima)等6种凋落叶在第1年不同雨热季节的分解特征。结果表明,经历1a的分解,6种凋落叶质量残留率大小顺序依次为:红椿(27.90%)柳杉(41.39%)杉木(48.93%)麻栎(49.62%)马尾松(68.82%)香樟(72.23%),6种凋落叶在不同干湿季节质量损失差异显著(P0.05)。阔叶树种在旱季(MRS、SRS和WRS)的质量损失显著高于针叶树种。雨季(ERS和LRS)对6种凋落叶质量损失的贡献率(69.73%—89.68%)均明显大于旱季(10.32%—30.27%)。6种凋落叶在不同时期中质量损失速率差异显著(P0.05),且6种凋落叶在雨季的质量损失速率明显高于旱季。相关分析结果表明,凋落叶质量损失及其速率均与降雨量和温度呈极显著(P0.01)正相关关系。凋落叶质量损失与初始C、木质素含量及C/N、木质素/N极显著(P0.01)负相关,与N含量极显著(P0.01)正相关。这些结果表明亚热带地区森林凋落物分解的质量损失主要发生在雨季,雨季温湿度的改变可显著影响凋落物分解过程。