长白山高山冻原生态系统凋落物养分归还功能

研究了长白山高山冻原生态系统中凋落物量及其养分空间分布特征 ,并对凋落物在养分生物循环中的功能进行了讨论。结果表明 :长白山高山冻原植被凋落物量为 1.378～ 2 .4 76 t/hm2 ,通过对不同海拔凋落物量的数量特征进行分析 ,海拔是影响长白山高山冻原植被凋落物量的主要因子。长白山高山冻原生态系统凋落物中 S、N和 P含量分别为 0 .14 % ,0 .4 9%和0 .2 1% ;3种营养元素在凋落物中积累量为 81.99kg/hm2 ,其中 S、N和 P积累量分别是 15 .0 4 kg/hm2 ,4 5 .93kg/hm2 和2 1.0 2 kg/hm2 。长白山高山冻原生态系统中 5种植被型 (FA,L A,TA,MA和 SA)年归还量依次为 0 .72 ,1.35 ,14 .6 5 ,10 .88和 11.91kg/(hm2· a) ;平均归还率依次 0 .33,0 .4 2 ,0 .39,0 .39和 0 .4 8。典型高山冻原植被型的归还量最大 ,而归还率却较低。长白山高山冻原生态系统内 S、N和 P的利用效率分别是 7.14、2 .0 4和 4 .76。在整个长白山高山冻原生态系统中 S和P的利用效率大于 N的利用效率     

长白山高山冻原生态系统的碳储量

对长白山高山冻原生态系统碳在植被-凋落物-土壤中的分布进行了研究。结果表明,在长白山高山冻原植被亚系统中,碳储量分布规律是典型高山冻原(TT)>石质高山冻原(ST)>草甸高山冻原(MT)>沼泽高山冻原(WT)>石海高山冻原(RT),长白山高山冻原的植被碳储量为3.3457×104t。而生物量分布规律是WT>TT>MT>ST>RT。在长白山高山冻原凋落物亚系统中,平均凋落物量是0.991 kg.hm-2.年-1;凋落物碳储量为1.5043×104t,碳储量分布规律是TT>ST>MT>RT>WT。长白山高山冻原土壤(0~20 cm)亚系统中,有机碳储量为3.162×105t;每年约有1.4105×104t碳通过土壤呼吸释放到大气圈,长白山高山冻原植被-土壤系统现已成为3.6471×105t碳储库。     

长白山高山冻原生态系统三种养分含量的空间分布

对长白山高山冻原生态系统中 3种养分 (N、P和 S)在植被 -凋落物 -土壤中的空间分布规律进行了研究。结果表明 :(1)在长白山高山冻原植被亚系统中 ,3种养分总含量分布规律是石质高山冻原 (ST) >典型高山冻原 (TT) >沼泽高山冻原 (WT) >草甸高山冻原 (MT) >石海高山冻原 (RT) ;3种养分积累总量为 72 .4 6 kg· hm- 2 ,其中 N、P和 S分别是 4 8.5 5 kg· hm- 2 ,10 .33kg· hm- 2 和 13.6 1kg· hm- 2 ;生物量与养分积累分布规律是 WT>TT>MT>ST>RT。 (2 )在长白山高山冻原凋落物亚系统中 ,平均凋落物量是 1.96 kg· hm- 2 ;3种养分积累总量为 :82 .5 kg· hm- 2 ,其中 N、P和 S分别是 4 6 .2 8kg· hm- 2 ,2 1.14 kg· hm- 2 和 15 .0 8kg· hm- 2 ;养分积累总量分布规律是 TT>WT>RT>MT>ST。 (3)长白山高山冻原土壤 (0～ 2 0cm)亚系统中 ,养分积累总量为 39.6 t· hm- 2 ,其中 N、P和 S分别是 2 3.76 t· hm- 2 ,5 .86 t· hm- 2和 9.98t· hm- 2。 4 )在长白山高山冻原生态系统中 ,3种养分总积累量为 4 0 6 4 4 .98kg· hm- 2 ,其中 N、P和 S分别是 2 4 734.85 kg· hm- 2 ,10 0 18.7kg·hm- 2 和 5 891.4 3kg· hm- 2 ,土壤库是长白山高山冻原的主要养分储存库     

长白山高山冻原土壤呼吸及其影响因子分析

主要研究了长白山高山冻原土壤呼吸与生物量、凋落物和土壤理化因子的相互关系。运用典范相关分析法(CanonicalCorrelationAnalysis)分析了长白山高山冻原生态系统中影响土壤呼吸的主要理化因子。结果表明,长白山高山冻原4种典型土壤类型的土壤呼吸量依次为泥炭化高山冻原土250·79g·m-2·yr-1、草甸化高山冻原土227·69g·m-2·yr-1、潜育化高山冻原土211·36g·m-2·yr-1和石质化高山冻原土209·42g·m-2·yr-1。土壤呼吸与地下生物量显著相关(R2=0·85,n=15,P<0·05);土壤呼吸与凋落物量的空间变化不完全相同;影响长白山高山冻原土壤呼吸的主要理化因子是C/N、土壤持水量、有机质和总氮。     

秦岭火地塘林区油松林土壤碳循环研究

采用土壤碳循环分室模型,对秦岭火地塘林区油松林土壤碳各分室的碳贮量和通量进行了研究.结果表明,研究区油松林土壤有机碳贮量为146.071 t·hm^-2,其中矿质土壤层130.366 t·hm^-2、凋落物层12.626 t·hm^-2,土壤有机碳储存量低于我国森林土壤碳贮量平均值,高于处在我国最低水平的暖性针叶林和热带林,与本区锐齿栎林相比也明显偏低.林地植物年凋落进入土壤的碳量为5939 t·hm^-2,其中地上枯枝落叶占56.9%、地下死细根占43.1%; 凋落物层分解后每年以腐殖酸形式输入矿质土壤中的碳量为2.034 t·hm^-2.油松林土壤(含植物根系)年呼吸释放碳量14.012 t·hm^-2,其中凋落物层、矿质土壤层、死根系和活根系分别占林地总呼吸量的15.7%、14.5%、11.7%和58.1%.     

亚热带典型森林地上和地下凋落物输入对土壤新老有机碳动态平衡的影响

凋落物是森林土壤有机碳(SOC)形成、稳定和周转的重要影响因子。目前针对亚热带不同类型森林地上和地下凋落物对新SOC累积和老SOC输出动态平衡的影响仍不清楚。本研究以中亚热带常绿阔叶天然林、马尾松人工林和杉木人工林为对象,基于C3/C4植物-土壤置换试验,利用稳定同位素¹³C示踪方法开展3年野外定位试验,分析了森林地上、地下凋落物输入对SOC周转的影响。结果表明: 森林类型、凋落物处理和时间均能显著影响SOC含量、土壤δ¹³C值、新SOC和老SOC含量,且存在显著的森林类型×凋落物处理交互效应。地上和地下凋落物输入均能显著提高SOC含量和净增量,与杉木人工林相比,天然林SOC对凋落物输入的响应更敏感。凋落物输入显著降低了土壤δ¹³C值,且天然林、马尾松人工林土壤δ¹³C显著低于杉木人工林。在马尾松人工林,地下凋落物处理的新SOC含量显著高于地上凋落物;在天然林和马尾松人工林,地下凋落物输入处理的老SOC含量显著低于地上凋落物处理。此外,地上凋落物归还量和地下根生物量与SOC含量和净增量呈显著正相关,而地下根凋落物量和C/N与新SOC含量呈显著正相关。森林地下凋落物比地上凋落物输入对SOC周转的影响更重要,且不同森林凋落物输入对SOC的影响存在差异性。本研究可为揭示亚热带典型森林土壤有机碳库的形成和可持续管理提供依据。     

天童常绿阔叶林不同退化群落的凋落物特征及与土壤养分动态的关系

 该研究以浙江天童常绿阔叶林及退化群落的凋落物特征为内容,探讨了养分归还和土壤养分动态之间的联系。结果显示：1)常绿阔叶林退化显 著降低了凋落物的年凋落量,从成熟常绿阔叶林的13.03 Mg·hm^－2下降到灌丛的6.38 Mg·hm^－2。2)凋落物氮含量在成熟群落至灌丛阶段下降显 著,而磷含量无明显递减规律;氮磷归还量均随常绿阔叶林退化显著下降。 3)凋落物特征（年均值）与土壤养分的相关分析表明,土壤氮磷含 量与凋落物凋落量间呈显著线性正相关;土壤氮含量与凋落物氮含量间无显著线性关系,而与氮归还量呈显著线性正相关(p<0.05);土壤总磷 含量与凋落物磷含量和磷归还量间均呈显著线性正相关( 磷含量:p<0.01; 磷归还量: p<0.001);土壤无机氮含量与凋落物各特征间无显著相关 关系;土壤氮素硝化速率与凋落物凋落量和氮归还量间呈显著线性正相关(凋落物凋落量:p<0.01; 氮归还量: p<0.005),而与凋落物氮含量无 显著线性关系,与之相比,土壤氮素矿化速率与凋落物特征间均不存在显著线性关系。可以认为,在常绿阔叶林退化过程中,由于不同植物在 养分归还特征上的差异,导致了养分归还量的下降,从而使土壤养分库的物质来源减少,但是,群落结构简化而导致的非生物要素的改变,对 控制土壤生物过程发挥着更大的作用。     

植物群落向土壤有机碳输入及其对气候变暖的响应研究进展

植物群落作为陆地生态系统土壤有机碳的主要来源,可通过地表凋落物分解、细根周转和根系分泌物等方式将光合作用同化的碳输入到土壤中。全球气候变暖正深刻地影响植物群落的分布、结构与功能,改变森林地上和地下凋落物产量与分解速率和根系分泌过程,从而改变植物群落向土壤输入有机碳数量。本文综述了植物群落向土壤有机碳输入过程及其对气候变暖的响应研究进展。研究表明,气候变暖可通过影响植物群落生产直接影响凋落物产量和根系分泌过程,还可通过改变凋落物分解环境条件、凋落物基质质量和分解者群落结构与活性等非生物与生物因子而间接作用于凋落物向土壤有机碳输入过程。气候变暖还可通过影响植物根系性状、根系分泌物化学组成等间接影响植物根系向土壤输入的碳量,但其具体机制还需深入探讨。未来的研究应该关注气候变暖导致植物群落结构改变进而影响土壤有机碳输入的具体机制以及粗木质残体对土壤有机碳输入的贡献,同时还应注重植物凋落物与根系分泌过程的整合研究,以期更全面地认识气候变暖背景下植物群落对土壤碳库及碳循环过程的贡献。     

植物群落向土壤有机碳输入及其对气候变暖的响应研究进展

植物群落作为陆地生态系统土壤有机碳的主要来源,可通过地表凋落物分解、细根周转和根系分泌物等方式将光合作用同化的碳输入到土壤中。全球气候变暖正深刻地影响植物群落的分布、结构与功能,改变森林地上和地下凋落物产量与分解速率和根系分泌过程,从而改变植物群落向土壤输入有机碳数量。本文综述了植物群落向土壤有机碳输入过程及其对气候变暖的响应研究进展。研究表明,气候变暖可通过影响植物群落生产直接影响凋落物产量和根系分泌过程,还可通过改变凋落物分解环境条件、凋落物基质质量和分解者群落结构与活性等非生物与生物因子而间接作用于凋落物向土壤有机碳输入过程。气候变暖还可通过影响植物根系性状、根系分泌物化学组成等间接影响植物根系向土壤输入的碳量,但其具体机制还需深入探讨。未来的研究应该关注气候变暖导致植物群落结构改变进而影响土壤有机碳输入的具体机制以及粗木质残体对土壤有机碳输入的贡献,同时还应注重植物凋落物与根系分泌过程的整合研究,以期更全面地认识气候变暖背景下植物群落对土壤碳库及碳循环过程的贡献。     

乔木根系和凋落物对南亚热带3种人工林土壤线虫群落的差异化影响

根系分泌物和凋落物为土壤食物网提供了基础的养分资源。然而,不同树种纯林和混交林地下根系和地上凋落物对土壤线虫群落的影响机制尚不清楚。2019年9月在广西凭祥热带林业实验中心选取格木(Erythrophleum fordii Oliv.)纯林、马尾松(Pinus massoniana Lamb.)纯林和格木×马尾松混交林3种林分类型,分别设置对照、阻断乔木根系、去除地上凋落物和阻断乔木根系并去除地上凋落物四组实验处理,于2021年3月对3种林分类型不同处理下的土壤线虫群落和土壤理化性质进行了调查。研究结果表明,无论哪种林分类型,阻断根系改变了土壤线虫群落的营养类群组成,显著降低了食真菌线虫相对多度,增加了植物寄生线虫相对多度;去除凋落物显著降低了土壤线虫密度、类群数、线虫通路比值和结构指数,增加了基础指数,表明去除凋落物降低了土壤食物网的稳定性。无论哪种林分类型,人工林中树木地下根系输入是构建土壤线虫群落营养类群组成的主要驱动因素,地上凋落物在维持土壤食物网稳定性方面发挥着重要的作用。此外,阻断根系和去除凋落物对混交林中土壤线虫群落没有显著的影响,表明含固氮树种的格木×马尾松混交林比人工...     

不同坡位对琉球松人工林凋落物及其养分归还量的影响

对日本冲绳岛北部不同坡位的琉球松人工林凋落物量及其养分归还量进行了为期3年的观测研究,结果表明,琉球松成林年凋落物量为6．54～8．05Mg·hm^-2·年^-1,其凋落高峰出现在6、7月份．台风干扰对年凋落物量及其季节动态影响显著．凋落物不同组分的养分含量差异明显．年均养分归还总量为113．4～154．6kg·hm^-2·年^-1,其中氮素归还量最大,占42．2％;各养分归还量的大小依次为N>Ca>K>Mg>Na>P．两调查林分由于立地条件的显著差异,年均凋落物量及其相应的养分归还量亦存在明显差异．在立地条件较好的下坡,林分P1的年均凋落物量达8．05Mg·hm^-2·年^-1,高于立地条件相对较差的上坡的林分P2的23．1％;其相应的年养分归还量为：N66、04,P1.63,K17．42,Ca48.31,Mg14.65和N。6、57kg·hm^-2·年^-1,分别高于林分P2的39.7％、48.8％、39．4％、32.9％、24.8％和49.3％．两林分凋落物的养分利用效率分别是N为122和138,P为4934和5945,K为462和523,林分P1明显低于林分P2,这与林分P2的立地条件较差相关．可见,所调查的琉球松林是一种高效的养分利用系统。     

辽东山区人工阔叶红松林植物多样性与生产力研究

根据对人工营造20年生阔叶红松林典型样地的调查,分析了人工阔叶红松林的生产力、植物多样性及其相互关系.结果表明,人工营造的20年生红松-白桦、红松-色赤杨、红松-水曲柳混交林林地生产力分别达.529、4.9和5.82 t·hm^-2·yr^-1,高于同龄人工红松纯林(3.812 t·hm^-2·yr^-1);而红松-刺楸、红松-紫椴混交林分别为2.945和2.84 t·hm^-2·yr^-1,低于人工红松纯林.人工阔叶红松林乔木层、灌木层、草本层植物多样性均高于红松纯林;红松纯林内的植物种数仅为人工阔叶红松混交林的42%～52%,植物总数量也只有混交林的11%～37%.人工营造阔叶红松林是迅速恢复、发展顶极阔叶红松林的一种有效措施,但要经历相当长的时间和人为的不断调控.     

密度对缺苞箭竹凋落物养分归还及养分利用效率的影响

在缺苞箭竹-紫果云杉原始林下,选取3个密度(D1、D2、D3)的缺苞箭竹,研究了密度对缺苞箭竹凋落物量、养分归还量及养分利用效率的影响.结果表明:3个密度缺苞箭竹的年凋落物量分别为793.2、1135.7和1458.5kg.hm-2,C归还量分别为370.7、516.2和671.5kg.hm-2,5种主要养分归还量分别为16.3、22.9和29.3kg.hm-2,均随密度的增大而增加.各密度养分年归还量中均以Ca最高(占总量的48%～58%),P和Mg最低(3%～5%),总体排序为Ca>N>K>Mg、P.除高密度(D3)缺苞箭竹在8月有一个凋落与养分归还小峰外,10月生长季末是各密度缺苞箭竹凋落及养分归还高峰期.不同密度缺苞箭竹叶N和K的再分配能力无显著差异,P的再分配能力随密度的增大而增强,Ca、Mg则显著积累.缺苞箭竹P的养分利用效率随密度的增大而增高,表明P可能是缺苞箭竹生长更新的限制因子.     

Litterfall and Leaf Consumption by Animals in Humid Seasonal Rainforest in Xishuangbanna,China

Litterfall and element return dynamic and leaf consumption by animals were studied in humid seasonal rainforest in Menglun, Xishuangbanna, Southwesten China. 1. The litterfall was l1.29+l.96t/ha·a, and the amount of litterfall component was (t/ha·a±S. E.): for leaves, 7.41±0.82; wood (≤2 cm diameter), 2.16±1.78; flowers, 0.223±0.13; fruits, 0.7244±0.456 and mixed matter (includs plant trash, wastes of animals and died animal bodies from canopy), 0.77±0.18. A marked peak of litterfall occurred during a March-April period of the late dry season. 2. Large wood litterfall (>2 cm diameter) was measured twice during rainy season and dry season, the large wood litterfall mean was 0.82t/ha·a. 3. Returns (kg/ha·a) of the elements to the forest floor in the litterfall were ranged Ca (146.4) > N (57.3) > Mg (39.0) 3> K(31.2) > P (6.33) > Mn (5.49) 2> A1(4.40) > Fe(1.92) > Zn(0.56) > Cu (0.24).and a marked peak of element return coincided with the litterfall's. 4. The leaf area eaten by animals accounted for 16.2% of the total leaf area.     

沿海拔梯度武夷山3种典型森林凋落物及养分归还动态

为了解武夷山森林凋落物量和养分归还特征,对武夷山3个海拔典型森林的凋落物量和养分动态开展连续3年的监测。结果表明,常绿阔叶林(645 m)、针阔混交林(1 028 m)和针叶林(1 442 m)的凋落物总量分别为471.25、453.77和409.84 g/m~2,森林凋落物总量随海拔升高呈减少的趋势。武夷山3种典型森林的凋落物总量具有明显的季节变化,均呈双峰型,但常绿阔叶林与针阔混交林和针叶林的凋落物总量峰值和次峰值出现时间近似相反。3种典型森林凋落物中落叶占绝对优势(78.1%～87.6%),落枝和其他组分较少。武夷山3种典型森林凋落物的养分年归还量均表现为C N K P,且养分归还总量随海拔升高而减少。常绿阔叶林的凋落物量和养分归还量较高,可能与环境条件和植被特征相关。这为中亚热带森林生态系统养分循环和森林碳循环机理研究提供了理论依据。     

浙江天童常绿阔叶林演替过程中土壤碳库与植被碳归还的关系

土壤碳固持量随森林演替显著提高, 对减缓全球变暖具有重要意义; 但是, 演替过程中土壤有机碳库与植被碳归还的关系尚无定论。该研究以浙江天童常绿阔叶林次生演替系列为对象, 通过测定前中后3个演替阶段土壤总有机碳(TOC)、可矿化碳(MC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC) 3种活性有机碳的含量与储量, 植被凋落物年凋落量、地表枯落物现存量和细根年归还量及其碳储量, 利用相关分析和多元逐步回归拟合, 分析土壤碳库与植被碳输入的关系。结果表明: (1)土壤TOC、MC、DOC和MBC含量随演替进行均显著增加(p < 0.05); (2)随演替进行, 土壤TOC储量显著增加( p < 0.05), 而MC、DOC和MBC储量并没有出现一致的变化趋势, 其排序为: 中期>后期>前期; (3)凋落物年凋落量及其碳储量随演替显著增加( p < 0.05), 细根年归还量及其碳储量随演替先增后降( p < 0.05), 而地表枯落物现存量与碳储量显著降低; (4) 3种活性有机碳中, MC储量对土壤总有机碳储量解释的贡献率为34.01% ( R² = 0.388, p < 0.05); (5) TOC和活性碳库(MC、DOC、MBC)受到不同碳归还方式的影响, 但细根的影响最大(分别为28.2%、50.0%、73.4%和68.8%)。总之, 随天童常绿阔叶林演替发生, 土壤总有机碳和3种活性有机碳储量显著增加, 细根生物量和可矿化碳库储量增加是引起土壤碳固持量增加的主要原因。     

长期施肥对红壤旱地作物产量和土壤肥力的影响

历时14年的田间定位试验表明,红壤旱地磷素最为缺乏,施用磷肥对提高作物产量效果最好;施用石灰和微量元素对作物产量没有明显增产作用．施肥可以提高花生植株磷、钾的浓度,表明作物的养分含量受土壤养分供应水平的影响．土壤中赢余(亏损)的养分在养分库重建中的作用可以用速效养分库重建效率来表示．研究表明,当红壤旱地N、P2O5、K2O养分赢余1kg·hm^-2时,可分别使土壤中水解氮、有效磷、交换性钾含量提高0．6～6．26、0．20～0．28和1．1～8．5mg·kg^-1．红壤旱地氮和磷通过径流等损失较大,不同处理之间的变化幅度也较大．红壤每年可固定磷43．5kg·hm^-2,通过自身风化作用每年可提供氮48．1kg·hm^-2和钾40．5kg·hm^-2,以满足作物生长所需．     

崇明东滩湿地自然植被演替过程中储碳及固碳功能变化

采用实地调查与实验室测定相结合的方法,研究了崇明东滩湿地植被演替过程中储碳、固碳功能的变化.结果表明：不同演替阶段的湿地植被的现存碳储量及其分配格局特征存在较大差异.先锋物种海三棱藨草的现存碳储量仅占芦苇现存碳储量的13%;地下根茎为芦苇现存碳储量的主要场所,而地上部分是海三棱藨草碳储量的主要场所.处于潮滩湿地演替中后期的芦苇群落比处在生态演替早期的海三棱藨草群落具有更强的固碳能力,芦苇群落和海三棱藨草群落的年固碳能力分别为(1.63±0.39) kg·m^-2和(0.63±0.28) kg·m^-2,说明随着海三棱藨草群落向芦苇群落演替,其固碳能力不断增强.     

增施氮磷肥对木荷林凋落物生产量及其养分的影响

以浙江天童常绿阔叶林木荷群落为对象,2011年研究了不同施氮磷肥水平下凋落物生产量和养分动态特征.结果表明: 增施氮磷肥处理后,木荷群落凋落物的年生产量在6.82～8.30 t·hm^-2·a^-1,呈“三峰型”季节动态模式;凋落物年平均氮含量(P处理除外)和年平均磷含量增加;凋落物氮磷含量季节动态发生改变,而对凋落物氮年归还量(60.05～7147 kg·hm^-2·a^-1)和磷年归还量(2.94～3.93 kg·hm^-2·a^-1)没有显著影响.与对照相比,试验初期(2011年春季)各施肥处理下的凋落叶氮磷比普遍较高,而2011年冬季较低,说明长期施加氮磷肥可能改变森林生态系统原有的氮磷限制状况.     

绵阳官司河流域主要森林类型凋落物含量及动态变化

对绵阳官司河流域代表性森林——桤柏混交林、柏木纯林、松栎混交林和松柏混交林的凋落物量、组成特征和季节动态变化及其凋落物中N、P、K含量进行了定位观测和研究,结果表明：其年均凋落物量分别为4．229（3．732—4．828）、5．133（4．215—6．545）、5．701（5．133—6．642）t·hm^-2和5．351（4．762—5．854）t·hm^-2;叶、枝、花果、松皮和杂物的比例分别为72．1：8．9：11．9：0：7．1、75．4：9．0：9．0：0：6．5、79．7：11．0：6．3：0．5：2．4和60．4：9．5：16．0：7．5：6．5;灌木凋落量分别占总凋落量的16．4％、1．5％、9．5％和12．1％;凋落物的年变化规律为：桤柏混交林和柏木林主要集中在生长季,松柏混交林为双峰型,出现在生长季早期和休眠期,松栎混交林为单峰型,为12月份;凋落物中N、P、K元素含量以N素最高,其次是K素,P素最少,N、P、K总量分别为62．702、70．596、79．228kg·hm^-2a^-1和80．011kg·hm^-2·a^-1。