塔里木沙漠公路防护林地表凋落物分解对施肥的响应

为探讨沙漠公路防护林地表凋落物的分解速率和养分释放动态对施肥的响应,采用凋落物分解袋法,对塔里木沙漠公路防护林地乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)同化枝、梭梭(Haloxylon ammodendron)同化枝和多枝柽柳(Tamarix ramosissima)枝凋落物在施肥处理下的分解及养分释放特征进行研究。结果表明:经过420d的分解,3种凋落物质量残留率在对照(不施肥)、施用氮肥、施用磷钾复合肥处理间存在显著性差异(P0.05)。乔木状沙拐枣同化枝、梭梭同化枝和多枝柽柳枝在对照处理下的质量残留率分别为56.95%、31.32%和50.24%。施肥处理下3种凋落物均呈现出梭梭同化枝分解速率最快,多枝柽柳枝次之,乔木状沙拐枣同化枝分解最慢。施用磷钾复合肥极显著提高了3种凋落物的分解速率(P0.01);施用氮肥则促进多枝柽柳枝的分解,抑制乔木状沙拐枣和梭梭同化枝的分解。凋落物分解过程中,对照组3种植物凋落物的C、N、P和K元素均呈现净释放状态;施肥后凋落物的N、P和K元素呈现出富集-释放的模式。凋落物初始P含量和C/N、C/P比值是分解初期的主导因素,初始K、木质素、纤维素含量和C/N、木质素/N比值是分解后期的主要控制因素。研究表明,施肥显著影响沙漠公路防护林地表凋落物的分解,增加防护林地表凋落物的养分归还量,延后养分释放的时间,改善塔里木沙漠公路防护林地的土壤肥力。凋落物初始C/N比值是预测塔里木沙漠凋落物分解的重要因素,且不同分解时期影响凋落物分解的初始化学组成有所差异。     

神农架不同海拔典型森林凋落物的分解特征

采用凋落物分解袋法,研究了神农架不同海拔3种典型森林凋落物的分解动态.结果表明: 依据分解速率,常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林和落叶阔叶林3种典型森林凋落物的分解过程明显分为两个阶段,前期(0～360 d)凋落物的质量损失率为后期(361～720 d)的2.62～4.08倍,前期的分解速率分别为后期的2.71、1.72和2.69倍.凋落物分解95%所需的时间分别为3.84、4.54和4.16 a.分解后期凋落物的分解速率与C/N及N、半纤维素、纤维素、木质素含量均呈显著相关关系.
     

杉木人工林凋落物分解对氮沉降的响应

凋落物分解是陆地生态系统养分循环的关键过程,是全球碳（C）收支的一个重要主要组成部分,正受到全球大气氮（N）沉降的深刻影响。探讨大气氮沉降条件下森林凋落物的分解,有利于揭示森林生态系统C平衡和养分循环对全球变化的响应。选择福建沙县官庄林场1992年栽种的杉木（Cunninghamia lanceolata）人工林为研究对象,自2004年开始野外模拟氮沉降试验,至今12年。氮沉降处理分4个水平,N0、N1、N2和N3分别为0、60、120、240 kg N hm^-2 a^-1。2015年12月开展分解袋试验,对经过氮沉降处理12年的凋落物（叶、枝、果）进行模拟原位分解,每3个月收回一次分解袋样品,为期2年,同时测定凋落物干物质残留量及其C、N和磷（P）含量。结果表明,经2年分解后,氮沉降条件下凋落物叶、枝和果的干物质残留率平均值分别为27.68%、47.02%和43.18%,说明分解速率大小依次为叶 > 果 > 枝。凋落物叶、枝和果的分解系数平均为0.588、0.389和0.455,周转期（分解95%年限）分别为4-5年、6-8年和5-7年。低-中氮处理（N1和N2）均促进凋落物叶、枝和果的分解,以N1的效果更明显,而N3起到抑制作用。N1处理的凋落物叶、枝和果的周转期分别为：4.50年、6.09年和5.85年,N2处理的分别为4.95年、8.16年和6.19年。模拟氮沉降在一定程度上增加了凋落物叶、枝和果分解过程中的N和P含量,但降低了C含量。凋落物叶、枝和果分解过程中C元素呈现释放-富集-释放模式,N和P元素呈现释放与富集交替,除枝的N元素外,其他均表现为释放量大于富集量。     

玉米大豆对农林复合系统小气候的光合响应

对黄土区核桃(Juglans regia L.)-(玉米+大豆)、李子(Prunus salicina)-(玉米+大豆)农林复合系统小气候效应的研究表明,在玉米和大豆的花期,农林间作系统与对照地相比可以降低农田地面温度1.7-1.9℃,减低风速55%-67%,提高相对湿度6.9%-8.4%,降低光合有效辐射强度13.9%-24.5%和大气CO2浓度5.3-10.9μmol.mol-1。本研究中,单作大豆叶片光合速率午间变化主要受到非气孔的限制作用。逐步回归分析结果表明,光合有效辐射强度和大气CO2浓度是影响林下作物光合速率的主要环境因子。林下小气候可能是作物避免"午休"现象的主要原因。     

氮添加和凋落物处理对华西雨屏区常绿阔叶林凋落叶分解的影响

为探究氮(N)沉降和凋落物输入量改变对凋落叶分解的影响,该研究于2014年6月至2019年6月,以华西雨屏区处于N饱和状态的常绿阔叶林为研究对象,设置N添加和凋落物处理双因素实验,其中N添加处理分别为对照(CK, 0 kg·hm^–2·a^–1)、低N(LN,50kg·hm^–2·a^–1)和高N(HN,150kg·hm^–2·a^–1),凋落物处理分别为凋落物输入量不变(L0,不改变凋落物输入),减少(L-,减少50%)以及增加(L+,增加50%)。结果表明:6年N添加处理对该森林生态系统地上凋落物产量影响不显著; N添加处理显著抑制凋落叶分解,且N添加量越高,凋落叶分解抑制作用越强;N添加显著降低分解后期凋落叶中锰(Mn)的残留率,促进Mn的释放;凋落物输入量的增减处理未显著改变凋落叶分解速率,而凋落物增减处理升高了凋落叶中Mn的残留率,减缓Mn的释放; N添加和凋落物处理交互作用不显著。该研究表明亚热带N饱和常绿阔叶林凋落叶分解受N沉降的直接影响显著,凋落物处理...     

中亚热带木本植物各器官凋落物分解特性

植物因资源条件的差异形成不同的生态对策以获取养分进行代谢,具有不同的植物功能性状,从而可把植物凋落物分解特性与生态对策联系起来。为探究中亚热带地区木本植物凋落物分解特性与生态对策的关系,选取两种生态系统中的植物物种的地上、地下各器官凋落物(包括细根、粗根、细枝和叶片),采用分解袋法在两种土壤基质中(砂岩与石灰岩)进行为期2a(凋落叶片为1a)的分解实验,同时进行交叉实验。分解1a及2a的各器官凋落物间分解常数的关系采取Pearson相关性分析,并用SMA进行线性回归,结果表明植物各器官凋落物间的分解具有正相关关系,且分解1a后的细根与粗根、细根与细枝及分解2a后的细根与粗根呈现出显著正相关;而比较常绿植物及落叶植物凋落物在两种土壤基质和两种物种来源分解1a后的差异,除枝条外落叶植物凋落物的分解常数都大于常绿植物,在0.05置信水平上呈现出显著差异性。植物各器官凋落物间的分解具有一致性,不同生活型植物的各器官间的分解速率在不同物种来源或不同土壤基质中都表现出相似的差异。     

不同起源时间的植物叶凋落物在中亚热带的分解特性

选择9种起源时间不同的植物的凋落叶,采用分解袋法,在浙江千岛湖地区从2006年6月到2008年6月进行了分解试验,试图探索植物进化过程中凋落物分解特性的演变趋势.所选的9种植物分属于4个类群,按起源时间由早到晚依次为蕨类植物(芒萁和桫椤)、裸子植物(苏铁、水杉、杉木和马尾松)、双子叶植物(木荷和青冈)及单子叶植物(毛竹).每隔一个月取样,每种凋落物3次重复.结果表明:不同植物类群凋落物基质的氮(N)、木质素(Lignin)含量及Lignin/N比值与分解速率具有良好的相关性.起源时间越晚的植物凋落物的基质N含量越高,为单子叶植物>双子叶植物>裸子植物>蕨类植物.Lignin含量和Lignin/N比值的趋势一致,均为起源时间越晚而值越低,即蕨类植物>裸子植物>双子叶植物>单子叶植物.凋落物分解系数k值的范围在0.25～0.63之间,表现出毛竹>青冈>木荷>水杉>马尾松>杉木>苏铁>桫椤>芒萁的趋势.4个植物类群的凋落物分解速率的均值为单子叶植物>双子叶植物>裸子植物>蕨类植物.试验结果初步表明:植物凋落物分解的进化趋势是由分解缓慢逐渐演变为分解较快.     

荒漠草原不同放牧强度背景下添加氮水对凋落物分解的影响

凋落物分解是连接生态系统地上、地下过程的重要环节,决定了生态系统养分循环速率,但到目前为止对凋落物分解在荒漠草地生态系统受放牧以及外源资源补给影响的研究较少。本研究通过对不同放牧强度(对照、轻牧、中牧和重牧)短花针茅草原群落进行添加氮素(10.0 g N m~(-2) a~(-1))和增水(108 mm/a)处理,探讨群落水平凋落物分解速率的变化。研究结果显示,过去不同强度放牧历史对群落凋落物分解影响极显著(P0.0001)。凋落物前期分解(135 d)过程中,凋落物初始C∶N比与凋落物分解速率常数呈显著负相关关系,表明凋落物可降解性在凋落物前期分解中起主要作用。轻度放牧影响下凋落物分解速度最快,这与该条件下凋落物C∶N比显著低于其他放牧强度下的有关,说明适度放牧不仅有利于群落维持,也在一定程度上有利于生态系统养分循环。当凋落物分解更长时间(870 d)后,对照区凋落物分解速率显著低于放牧处理样地,但凋落物初始C∶N比对凋落物分解速率没有显著影响。进一步分析显示,不同放牧强度背景下长期凋落物分解速率与分解环境的土壤微生物多样性成正相关关系,与群落盖度呈极显著(P0.001)负相关关系。添加氮素显著(P0.05)降低凋落物分解速度,但对凋落物氮含量无显著影响。生长季加水未影响凋落物质量及凋落物分解速度。研究结果表明,凋落物前期分解受凋落物质量影响,但较长时间凋落物分解则与分解过程中接受到的太阳辐射量有关。     

氮添加对中亚热带杜鹃灌丛凋落物生产和叶分解的影响

凋落物的生产和分解是生态系统养分循环的重要过程,受到大气氮沉降的深刻影响。但目前相关研究主要集中于森林和草地生态系统,氮沉降对灌丛生态系统凋落物养分归还的影响规律尚不清楚。因此选择亚热带分布广泛的杜鹃灌丛为研究对象,进行了为期两年的模拟氮沉降试验。试验设置4个处理:对照(CK, 0 g m-2 a-1)、低氮(LN, 2 g m-2 a-1)、中氮(MN, 5 g m-2 a-1)和高氮(HN, 10 g m-2 a-1)。结果显示:CK、LN、MN和HN 4种处理下,群落年平均凋落物量分别为(1936.54±358.9)、(2541.89±112.5)、(2342.97±519.8)、(2087.22±391.8) kg/hm²,LN、MN和HN处理样地的凋落量分别比对照样地高出32.68%、21.16%和7.93%;凋落叶、花果、凋落枝和其他组分占总凋落量的比例分别为75.75%、15.09%、7.70%和1.45%,不同浓度氮处理下各组分的凋落量均高于对照样地;凋落物组分表现出明显的季节动态:凋落叶在10—11月份达到峰值,凋落枝在10月份达到峰值,花果凋落物则在5月份凋落量最高,不同氮处理下凋落物的季节动态基本一致;白檀凋落叶分解速率显著高于杜鹃,二者分解95%所需时间分别为5.08—11.11 a和7.69—17.65 a,施氮使白檀凋落叶分解周期比对照样地缩短18.18%—54.28%;凋落叶分解过程中,N元素表现为富集-释放模式,P元素表现为富集模式。研究表明,氮添加能够促进群落中白檀凋落叶分解及N、P元素的释放,说明施氮可以调节凋落叶养分释放模式,对灌丛生态系统的养分循环具有调控作用。     

农林复合系统水分生态特征的模拟研究

根据验证后的太行山低山丘陵区苹果 -小麦复合系统及单作小麦系统 SPAC水分运移模型 ,模拟计算小麦拔节 -腊熟期间复合系统和单作系统蒸腾、根系吸水和土壤水分的时空变化值 ,继而分析复合系统水分生态特征 ,旨在为该地区发展果农复合模式提供一定的理论依据 ,并以期进一步丰富复合农林业水分生态理论研究内容。结果表明 :(1)对比单作小麦系统 ,复合系统具有明显的小麦蒸腾需水及耗水降低效应 ,其值分别可达 18.0 %和 16 .8% ;实际区域面积上 ,复合系统中作物和果树蒸腾耗水量的比值为 1.7,说明小麦耗水是复合系统耗水的主要特征方式。 (2 )分布林带区和作物区的果树吸水量分别约占系统内果树吸水总量的 4 7.6 %和 5 2 .4 % ,说明果树所消耗的土壤水分至少有 5 0 %以上来自作物区内 ;在作物与果树根系的交错区内 ,作物吸水量与果树吸水量的比值达 82 .0 :1,因此 ,小麦在与果树根系吸水的直接竞争过程中 ,将处绝对主导的地位。 (3)小麦拔节-腊熟期间各时段内 ,复合系统中 0～ 80 cm土层贮水量随带距的变化均大致呈抛物线状分布 ,对比单作小麦系统 ,复合系统土壤水分总体平均效应 2 .7%。     

Drought conditions alter litter decomposition and nutrient release of litter types in an agroforestry system of China

Evaluating how decomposition rates and litter nutrient release of different litter types respond to changes in water conditions is crucial for understanding global carbon and nutrient cycling. However, it is unclear how decreasing water affects litter mixture interactions for the maize–poplar system in arid regions. Here, the responses of the litter decomposition process and litter mixture interactions in the agroforestry system to changes in water conditions (control, light drought, and moderate drought) were tested. Moderate drought significantly decreased the decomposition rate for poplar leaf and mixed litters, and decomposition rate was significantly reduced for maize straw litter in light and moderate drought stress. The mass loss rates of maize straw and mixed litters were significantly higher than that of the poplar leaf litter under drought conditions, but there was no significant difference among the three litter types in the control. There was no interaction between mass loss of the mixed litter in the control and light drought conditions, and the litter mixture interaction showed nonadditive synergistic interactions under moderate drought. In terms of nutrient release, there was also no interaction between litter mixture with nitrogen and carbon, but there was antagonistic interaction with potassium release under the light drought condition. Our results demonstrate that drought conditions can lead to decreasing decomposition rate and strong changes in the litter mixture interactions from additive effects to nonadditive synergistic effects in moderate drought. Moreover, light drought changed the mixture interaction from an additive effect to an antagonistic interaction for potassium release.     

不同水分条件下毛果苔草枯落物分解及营养动态

于2009年5月至2010年5月采用分解袋法,研究了三江平原典型湿地植物毛果苔草枯落物分解对水分条件变化的响应,探讨了典型碟形洼地不同水位下枯落物分解1a时间内的分解速率与N、P等营养元素动态。分解1a内,无积水环境下枯落物失重率为34.99%,季节性积水环境下为27.28%,常年积水环境下随水位增加枯落物失重率分别为26.99%与30.67%,表明积水条件抑制了枯落物的分解。枯落物的分解随环境变化表现出阶段性特征,分解0—122 d内随水位增加枯落物失重率分别为16.09%、24.25%、23.53%与26.60%,即生长季内积水条件促进了枯落物有机质的分解及重量损失。而随实验进行,分解122—360 d内随水位增加毛果苔草枯落物的失重率分别为18.90%、3.02%、3.46%、4.03%,即在非生长季土壤冻融期积水条件抑制了枯落物分解(P<0.05)。水分条件对毛果苔草枯落物N元素的影响表现为积水条件促进生长季内枯落物的N固定,水位最高处毛果苔草N浓度显著高于无积水环境(P<0.05)。但进入冻融期后积水环境下枯落物N浓度与含量降低;其中季节性积水限制了枯落物的N积累能力,至分解360d时与初始值相比表现出明显的N释放(P=0.01)。毛果苔草枯落物分解61d时P出现富集,其中积水条件下P的富集作用增强,但与水位不相关。分解1a后毛果苔草枯落物表现为P的净释放,不同水分条件下枯落物P元素损失没有明显差异(P>0.05)。     

Mulch decomposition under agroforestry conditions in a sub-humid tropical savanna processes and influence of perennial plants

For the effective use of mulch materials in tropical agriculture and agroforestry knowledge of the speed of decomposition and nutrient release is of primary importance. The transfer of these informations from one site to another requires comparability of the processes of decomposition and their intensity at the two sites. In a litterbag experiment the decomposition and release of main nutrients from leaves and branches of Cajanus cajan (L.) Millsp. were investigated with regard to the underlying physical and biological processes during an 81 days period. To test the influence of perennial plants on the decomposition process, the study was conducted on an agricultural field in 1.1 m, 6.9 m and 14.9 m distance from a tree and hedge band. During the first 11 days leaching was high, especially for N and P (about 50% lost) and K (75–80% lost). After the 11th day consumption of the mulch material by the soil fauna was the dominating process of decomposition. During this phase the perennial plants significantly retarded the decomposition of Cajanus branches, but not leaves, probably by their influence on termite activity. Ca release was also retarded in leaves. After about 6–7 weeks, more than 90% of all main nutrients except Ca had been released from the samples. To minimize nutrient losses from nutrient-rich mulch materials, they should be applied repeatedly in small quantities according to the nutrient demand of the crop.     

干旱对不同花椒种植模式下土壤微生物和线虫群落的影响

随着全球气候变暖, 我国岷江上游干旱区面积呈现增加的趋势。花椒(Zanthoxylum bungeanum)是岷江上游重要的经济树种之一, 对当地经济和社会发展起着重要作用, 提高花椒生态系统应对干旱干扰已成为迫切的问题。本研究设置了花椒单作、花椒-苜蓿(Medicago sativa)间作和花椒-大豆(Glycine max)间作3种种植模式, 在2015年8月对每种种植模式模拟干旱30 d, 每种种植模式包括干旱和对照处理, 在模拟干旱结束后、恢复15 d、30 d和45 d后分别采集土壤样品, 分析土壤化学性质、土壤微生物和线虫群落, 以探究花椒林下豆科植物能否缓和干旱的遗留效应对土壤化学性质和土壤生物的影响。重复测量方差分析表明: 在花椒单作模式下, 干旱恢复45 d后土壤硝态氮含量显著高于对照, 微生物量和真菌/细菌比与对照无显著差异, 线虫密度与对照无显著差异, 但线虫功能团没有恢复到对照水平; 在花椒-苜蓿间作模式下, 干旱恢复45 d后土壤含水量、铵态氮、硝态氮、溶解性有机碳、溶解性有机氮、微生物量、真菌/细菌比、线虫密度和线虫功能团组成与对照无显著差异, 但植食性线虫属Boleodorus相对多度显著高于对照; 在花椒-大豆间作模式下, 干旱恢复45 d后土壤含水量、铵态氮、硝态氮、溶解性有机碳、溶解性有机氮、微生物量和真菌/细菌比与对照无显著差异, 但线虫密度和功能团组成与对照有显著差异。在3种花椒种植模式中, 花椒-苜蓿间作模式下干旱的遗留效应对土壤养分和生物的影响最小。因此, 在干旱背景下, 花椒林下间作豆科植物可以加快土壤养分、土壤微生物和线虫群落的恢复, 进而有利于目标作物生长。     

海岸带不同复合农林业系统的小气候特征

对海岸带银杏（Ginkgo biloba Linn.)－农作物在种复合经营模式（A.4年生叶用银杏＋农作物;B.6年生果用银杏＋4年生叶用银杏＋农作物;C.6年生材用银杏＋农作物）进行了小气候的同步测定和因子分析。结果表明：太阳辐射的吸收率、空气相对湿度、防风效应都随模式内植被的立体空间层次增加而增加,而气温、地温的日较差和水面蒸发量却随之降低。各模式中影响小气候的主导因子主要是植被结构层次和地表温度,其因子负荷量分别为－0.971和0.9997。三种模式中,果用银杏－叶用银可－农作物复合模式具有更适宜而又稳定的小气候特征。