三峡库区马尾松人工林土壤酶活性和微生物生物量对氮添加的季节性响应

以三峡库区马尾松人工林为对象,分析土壤微生物生物量、酶活性和养分含量对氮添加的初期响应规律,为预测该地区在大气氮沉降持续增加的背景下森林土壤的季节动态提供参考。结果表明：氮添加初期,中氮水平（60 kg hm^-2 a^-1）的氮添加处理使得各季节土壤β-1-4葡萄糖苷酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化物酶活性均增加,高氮（90 kg hm^-2 a^-1）水平的添加处理增加了土壤有机碳、全氮和微生物生物量碳、氮、磷的含量和酸性磷酸酶及多酚氧化酶活性,降低了土壤pH值、全磷含量和β-1-4葡萄糖苷酶及N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性。土壤酶活性和微生物生物量存在明显的季节变化,秋季水解酶活性和微生物生物量碳、磷含量显著高于春夏两季,而氧化酶活性和微生物生物量氮含量则是春夏季较高。土壤酶活性与季节、土壤含水量、养分含量及微生物生物量碳氮磷含量存在显著的相关性,酶活性变化是多因子综合作用的结果,冗余分析表明土壤含水量、微生物生物量碳、氮、磷和全氮是驱动土壤酶活性的主要环境因子。氮沉降的持续增加会加速当地马尾松人工林土壤腐殖质的形成,增加有机碳的积累,导致土壤酸化,并产生磷限制。     

三峡库区马尾松人工林凋落物和根系输入对土壤理化性质的影响

从凋落物和根系生物量角度对三峡库区不同年龄马尾松人工林土壤理化性质进行测定.结果表明:马尾松成熟林凋落物的年产量分别比近熟林、中龄林高19.4％和65.7％,凋落物现存量大小为成熟林＞中龄林＞近熟林,周转系数为近熟林(0.51)＞成熟林(0.40)＞中龄林(0.36);根系总生物量、活根及死根生物量均为中龄林最高、近熟林最低;中龄林土壤总孔隙度最大,容重最小;土壤有机质和总氮含量均是成熟林＞中龄林＞近熟林;近熟林土壤中硝态氮含量比重较大,中龄林和成熟林铵态氮含量比重较大.近熟林凋落物产量适中、周转系数最大,土壤养分最低;中龄林根系生物量和总孔隙度最大,土壤容重最小;成熟林土壤养分含量最高,根系生物量较低.根系生物量增加可以改善土壤的物理性质.     

三峡库区植被生物量和生产力的估算及分布格局

三峡工程对三峡库区的生态环境将会产生巨大影响,对库区生物量和生产力的本底研究具有重要的科学意义和历史价值.以108块临时样地及森林资源清查数据为基础,对三峡库区植被生物量和生产力进行估算,结果表明:(1)三峡库区植被总生物量和年生产力分别为1.17×108t、1.77×107t,占全国森林植被的0.91%和3.62%,均高于全国平均水平;(2)三峡库区马尾松林生物总量最多,达到4.14×107t,常绿阔叶林单位面积生物量最高,为85.60t hm-2;(3)竹林的NPP最高,为10.10t a-1 hm-2,柏木林最低,仅为4.21t a-1 hm-2;(4)三峡库区植被平均生物量和NPP均呈现"东高西低,北高南低"的分布格局,与经纬度没有明显相关性;(5)森林植被平均生物量随着海拔上升而增加,在海拔为1500～1800m范围内达到最大值59.05t hm-2,随后迅速下降.(6)NPP随海拔变化呈现"先减后增随后又减"的规律,最大值出现在900～1200m区段,为7.07t a-1 hm-2;(7)库区海拔在300～1500m间的森林植被总生物量和总生产力分别为8.15×107t和10.38×106t a-1,占整个库区的83.58%和83.83%.     

干旱区植物群落土壤水盐及根系生物量的空间分布格局

为研究干旱区群落根系生物量的空间分布格局及其与土壤中水分、盐分的关系,以宁夏沙湖地区的沙枣-芨芨草群落为研究对象,以立木冠幅的20%为带宽,由立木向空旷地依次划分8个冠幅梯度带(Z1-Z8),采用分层挖掘法对群落中植物根系生物量密度、土壤含水率、土壤溶液电导率的垂直与水平分布特征进行了研究.结果表明:随着离沙枣立木距离的增加,群落中植物根系生物量密度逐渐减小,总根系生物量密度较高层次的埋深渐次增加,各层次土壤含水率及不同土壤层次间土壤含水率的差异性依次变大,表浅层土壤溶液电导率趋势性上升,但在较深层次,位于立木冠层垂直投影区边缘的Z3带的电导率最低,向沙枣立木方向、空旷地方向两侧递增;同时发现,群落中两种主要物种间根系生物量密度较高的土壤层次总体上相互分离,离立木较近各带出现下层土壤含水率低于上层的逆含水率梯度层.总体上,群落中地下生物量、土壤水分、土壤溶液电导率的垂直与水平分布特征揭示,植物根系吸水与土壤水分蒸发是影响土壤剖面中盐分、水分分布与运动的两个主导因子.     

氮添加对三峡库区马尾松-栓皮栎混交林土壤微生物生物量和酶活性的影响

选择三峡库区的马尾松-栓皮栎混交林,分析不同浓度氮添加(0、30、60、90 kg N·hm-2·a-1)对土壤微生物生物量、酶活性和养分含量的影响,为在大气氮沉降持续增加的背景下预测该地区森林土壤碳动态提供科学依据.结果 表明:各氮添加处理下土壤有机碳、全氮和微生物生物量碳、氮、磷均显著提高,土壤pH值下降,全磷含量...     

红皮云杉人工林生物量的空间分布

在研究红皮云杉人工林生物量及生产力的基础上,分析了红皮云杉人工林生物量的空间分布格局及其产量结构。     

深圳湾红树木榄根系生物量及空间分布格局

采用分层挖掘法,对深圳湾乡土种红树植物木榄不同活力和径级根系生物量及相关底泥性质的空间分布格局进行了研究。结果表明:木榄人工林平均总根系生物量为61.23 t·hm~(-2),其中活根生物量占86.42%,死根占13.58%。在活根中,粗根(直径10 mm)所占比例最高(84.57%),其次为细根(2~5 mm,5.84%)、极细根(2 mm,4.94%)和中根(5~10 mm,4.66%)。木榄总根系生物量从基部到树冠落水线处递减,生物量分别为77.54 t·hm~(-2)(基部)、22.88 t·hm~(-2)(中部)和16.15 t·hm~(-2)(边缘);基部直径10 mm的活根生物量为中部和边缘活根生物量的5倍以上;随着水平距离的增加,2 mm根系生物量占相应距离处活根生物量的比例增加。垂直分布以中下层(20~60 cm)居多,分别占相应水平距离处总根系生物量的80.89%(基部)、73.41%(中部)和71.76%(边缘);总根系生物量分布主要受水平距离的影响(P0.05)。底泥含水量、容重、p H和电导率的变化范围分别为30.66%~35.86%、1.23~1.40 g·cm-3、5.75~7.01 S·m~(-1)和0.22~0.37 S·m~(-1),其中底泥容重与不同活力根系生物量呈显著负相关(P0.05),是影响木榄根系生物量及其空间分布的主要环境因子。该研究结果为福田红树林地下碳分配、储量及周转速率等进一步研究提供了科学依据。     

玉米根系分布空间和空间密度分布的数学模型

应用重积分研究了土壤层中散根型和直根型玉米根系的分布空间,同时研究了玉米根系的空间密度分布．     

天然更新的檫木林根系生物量的研究

通过对样木的测定,运用幂函数、线性以及多元回归等模型进行拟合,研究了福建省建阳市天然更新的檫木[Sassafras tsumu (Hemsl.) Hemsl.]林根系部分生物量同地上部分各因子的相关性。结果表明：檫木林根系生物量与地上部分、全树、枝条及枝干等各部分的生物量呈显著的相关关系;除细根外,粗根、根蔸和全部根系的生物量与胸径、树高之间大都存在极显著的相关性。对于天然更新的檫木林而言,采用W=aD^αH^β模型进行拟合,结果精度更高。     

棉花根系生长和空间分布特征

结合田间根钻取样和图像扫描分析方法, 研究了不同棉花品种根系的长度、直径和表面积动态及 0~ 10 0cm深和 0~ 4 0cm宽土壤范围内的空间分布特征。该方法与常规直尺测量结果相比相关系数R2 达到 0.899 (n =1318), 显示了较好的可靠性。研究结果表明, 棉花平均根长密度 (RLD) 在花铃期为 1.2 1~ 1.2 7mm·cm-3, 吐絮后降至 1.0 4~ 1.12mm·cm-3, 收花时为 0.76mm·cm-3 。棉花根平均直径在不同基因型间存在显著差异, 抗虫杂交棉的根直径最粗, 平均为 0.5 2mm ;早熟类型品种根直径较细, 平均为 0.36mm。在土壤深度上根直径的差异不显著, 但距棉行距离越远, 根的平均直径越小。在明确根系长度和直径动态规律的基础上, 提出了根表面积指数 (RAI) 的概念, 与地上部叶面积指数具有相似的含义和生物学意义, 且呈较好的指数相关关系 (R2 =0.779) 。RAI在生理发育时间 (PDT) 小于等于 4 0前, 其增长动态符合LOGISTIC生长规律 (R2 =0.84 9), 在PDT大于 4 0后, 呈线性递减趋势 (R2 =0.5 70~ 0.895 ), 且杂交抗虫棉的RAI在全生育期内均明显高于其它类型品种, 而早熟类型品种相对略低。RAI空间分布特征表现为, 开花前在浅根层内 (0~ 30cm) 分布最多, 花铃期以中层根系 (40~ 6 0cm) 为主, 吐絮后主要以深层 (70~ 10 0cm) 和距棉行较远的行间较多。研究结果为制定合理的施肥、灌溉措施提供了理论依据, 并量化了棉花根系的时空变化, 为进一步提高生长发育模拟模型的精度奠定了基础。     

三峡库区马尾松林土壤-凋落物层酶活性对凋落物分解的影响

凋落物的彻底降解是在凋落物和土壤酶系统的综合作用下完成,酶活性的提高有利于凋落物-土壤有机物质的分解和养分释放。通过对三峡库区30年生马尾松林凋落物分解、凋落物-土壤层酶活性季节动态及其对分解的影响进行研究,结果表明:30年生马尾松林凋落物经过540 d的分解后干重剩余率是59.80%;凋落物层酶活性季节动态明显,氧化还原酶活性均是11月最低,3月最高;土壤过氧化物酶活性季节变化显著且均是11月最低,多酚氧化酶活性9月较高,而过氧化物酶活性则是6月较高。马尾松林凋落物层酶活性与土壤层酶活性差异较大,且水解酶活性差异较氧化还原酶活性差异大,凋落物层脲酶活性、纤维素酶活性和蔗糖酶活性11月、6月、9月分别是0—5 cm土壤层的6.33倍、3.24倍、10.29倍,68.14倍、16.16倍、24.81倍,25.07倍、31.88倍、29.20倍。凋落物分解速率均与土壤、凋落物层氧化还原酶活性呈极显著"S"形曲线,与凋落物层水解酶活性呈二次函数关系,与土壤层水解酶均呈极显著的线性关系。凋落物质量能引起凋落物-土壤层酶活性变化,酶活性的改变反过来影响凋落物的分解,因此,凋落物-土壤层酶活性差异与凋落物分解阶段和对共同影响因素(凋落物质量、土壤温度、水分含量和土壤养分等)的敏感性不同有关,凋落物-土壤层酶的相互作用共同影响森林生态系统的物质循环和养分循环过程。     

长沙市区马尾松人工林生态系统碳储量及其空间分布

采用样方法和取样法,研究了长沙市区13年生马尾松林生态系统碳含量、碳储量及其空间分布特征。结果表明:马尾松林木各器官平均碳含量为511.17 g/kg,从高到低排列顺序为叶>干>根>皮>枝;林下灌木层、草本层、枯落物层的平均碳含量分别为531.66、465.53、393.92g/kg。林地土壤层有机碳含量为9.40—24.73 g/kg,各层次碳素含量分布不均,表层(0—15cm)土壤碳素含量较高,并随土壤深度的增加而逐渐下降。生态系统碳库的空间分布序列为土壤层>植被层>枯落物层。植被层的碳储量为34.50t/hm2,占整个生态系统碳总储量的21.57%;乔木层碳储量占整个生态系统的20.27%,占植被层碳储量的93.97%。乔木层碳储量中,树干的碳储量最高,占乔木层碳储量的65.52%,其次为根,占乔木层碳储量的19.15%,树皮最少,仅占2.10%;枯落物层碳储量为3.81 t/hm2,仅占整个生态系统碳储量的2.38%;林地土壤层(0—60cm)碳储量相当可观,为121.62 t/hm2,占系统碳储量的76.05%。马尾松林年净生产力为4.88 t.hm-.2a-1,有机碳年净固定量为2.50 t.hm-.2a-1,折合成CO2的量为9.16 t.hm-.2a-1。     

松材线虫侵染的马尾松人工林细根形态及生物量分异特征

中龄林的马尾松受松材线虫侵染后,林木生长、生理生化指标、群落多样性等会发生异质性变化,但是,针对患病林木地下细根的响应尚不清楚。本研究以松材线虫疫区患病马尾松和健康马尾松为研究对象,采用土柱法,分0-15 cm和15-30 cm土层,对细根进行分级研究,定量分析1-5级细根的形态、生物量以及养分元素,探讨松材线虫侵染的马尾松人工林细根形态、生物量以及养分元素的分异特征。结果表明:(1)患病马尾松人工林细根的健康状态与根长密度、生物量呈极显著正相关(P<0.01),低级根(如1级根)患病后,响应会更加强烈。(2)马尾松人工林患病后,细根有效磷、速效钾浓度会显著降低(P<0.05),而全氮、钙浓度会显著升高(P<0.05)。(3)松材线虫病使林分的土壤有机质含量显著高于健康林分(P<0.05),而土壤速效钾含量会显著低于健康林分(P<0.05)。以上结果表明,松材线虫侵染的马尾松人工林会在细根形态、细根养分和土壤养分上会发生特异性响应,揭示了松材线虫病对马尾松人工林地下细根的影响,旨在为松材线虫病防治提供一定参考。     

亚热带地区马尾松林碳储量的遥感估算——以长汀河田盆地为例

全球气候的变化已使得人类日益关注森林生态系统的碳储量变化.以福建省长汀县河田盆地为例,开展马尾松林碳储量估算模型的研究.通过2010年的野外样地调查获得了马尾松林的实测数据,并将其与同年的ALOS遥感影像对应样地的植被光谱信息进行比较.通过研究5种遥感植被指数与马尾松林碳储量之间的相关关系,从中选取了基于归一化植被指数(NDVI)的研究区最佳马尾松林碳储量反演模型.精度分析表明,该模型平均相对误差为-1.95％,均方根误差为3.01 t/hm2,因此可以有效地用于反演研究区的马尾松林碳储量.利用该模型反演出河田盆地2010年马尾松林的总碳储量为114.58×104 t,碳密度为34.92 t./hm2.     

三峡库区马尾松不同直径细根分解动态及其影响因素

在三峡库区秭归县九岭头林场马尾松人工林进行一年的细根分解试验,研究马尾松直径<0.5、0.5～1和1～2 mm细根的分解动态及其影响因素.结果表明: 细根分解速率随直径增大而减小,直径<0.5、0.5～1和1～2 mm细根年分解率分别为34.0%、28.0% 和25.7%.直径<1 mm细根分解速率随时间增加而逐渐减小,直径1～2 mm细根分解速率随时间增加先逐渐增加再减小.在细根分解过程中,N、P和Ca浓度随时间增加而增加,K浓度呈先降低后上升再下降的趋势.细根分解速率与细根初始N、P、K和Ca浓度,以及C/N、C/P均显著相关,细根Ca浓度和土壤温度是影响细根分解的主导因子.     

马尾松人工林火烧迹地不同恢复阶段中小型土壤节肢动物多样性

为探明喀斯特地区马尾松人工林火烧迹地不同恢复阶段中小型土壤节肢动物多样性,2011年10月(秋季)和2012年2月(冬季)对火烧后恢复1.5个月(RS1)、1.5年(RS2)的马尾松人工林迹地和马尾松人工林(CK)各进行了两次调查.共获得中小型土壤节肢动物15704只,隶属7纲13目89科134类.研究结果表明,马尾松人工林迹地中小型土壤节肢动物类群数、个体密度、多样性和相似性均随恢复时间的增加而增加;类群数和个体密度与全钾显著相关;在季节变化上,RS1个体密度冬季显著高于秋季,RS2和CK类群数、个体密度和多样性冬季显著高于秋季.结果说明,随着恢复时间的增加,喀斯特马尾松人工林火烧迹地中小型土壤节肢动物群落结构发生明显改变,趋于复杂,稳定性提高,季节敏感性增加.     

石灰石粉施用剂量对重庆酸雨区受害 马尾松林细根生长的影响

马尾松(Pinus massoniana)为重庆的重要乡土树种和主要造林树种,担负着特殊而重要的生态环境保全功能,但在酸雨的长期影响下,其健康状况持续低下。为探究不同剂量石灰石粉对马尾松细根生长的影响,给受害马尾松纯林的恢复与管理提供科学依据,2004年5月在属于酸雨区的重庆市江北区铁山坪林场,采用随机区组设计,设立在马尾松纯林酸化土壤表面一次性撒施石灰石粉0(不撒施对照)、1、2、3,4t/hm² 5个处理的长期定位观测试验。2006年10月的监测结果表明,与对照相比,撒施石灰石粉可明显促进腐殖质层和0-20、20-40、40-60cm土层马尾松细根的生长(P < 0.05),尤其是改善腐殖质层和20-40、40-60cm的根量,在腐殖质层和0-60cm马尾松细根的干重总密度、长度总密度、表面积总密度、体积总密度和根尖总密度与对照各项密度指标对应值的比值,1t/hm²下分别为1.53、1.34、1.39、1.24,1.48,2t/hm²下分别为2.05、1.83、1.94、1.79,2.04,3t/hm²下分别为2.17、2.02、2.02、1.78,2.32,4t/hm²下分别为2.68、2.52、2.62、3.70和2.71,改善效果总体上随撒施剂量增大而增强。从有限时间(2-3a)内观测的根系生长改善效果与经济投入的比值来看,建议一次性撒施的最佳剂量为2t/hm²,但在考虑时间加长情况下,效果最好和最经济的剂量还有待后续研究。