川南天然常绿阔叶林人工更新后土壤氮库与微生物的季节变化

对川南天然常绿阔叶林及其人工更新成檫木林、柳杉林和水杉林后土壤不同形态氮素含量、微生物数量和脲酶活性进行研究,并探讨了它们之间的相互关系。结果表明：土壤全氮、微生物量氮、铵态氮和硝态氮含量、细菌、真菌和放线菌数量及脲酶活性,各林分均为秋季＞春季＞冬季＞夏季,各季节均为天然常绿阔叶林＞檫木林＞水杉林＞柳杉林。这说明天然常绿阔叶林人工更新后土壤不同形态氮素含量、微生物数量和脲酶活性下降,土壤保肥和供肥能力降低,而各人工林下降程度不同。土壤不同形态氮素含量与微生物数量和脲酶活性之间呈显著正相关,说明微生物数量及脲酶活性的变化能够表征土壤氮素含量变化。研究结果为保护天然常绿阔叶林、选择适宜的更新树种和天然常绿阔叶林人工更新后林地土壤的科学管理提供依据,也为退耕还林中树种的选择提供参考。     

川南天然常绿阔叶林人工更新后土壤团粒结构的分形特征

运用分形模型研究了川南天然常绿阔叶林及其人工更新成檫木(Sassafras tzumu)林、柳杉(Cryptomeria fortunei)林和水杉(Metasequoia glyptostroboides)林后土壤团粒结构,探讨了分形维数与林地土壤水源涵养功能、肥力特征和微生物数量之间的关系。结果表明:天然常绿阔叶林人工更新后土壤团粒结构的分形维数和结构体破坏率增大、土壤物理性质变差、养分含量和微生物数量降低,3种人工林中,檫木林较好、水杉林次之、柳杉林最差;土壤团聚体、水稳性团聚体和水稳性大团聚体含量越高分形维数越小;在湿筛条件下,土壤结构体破坏率随分形维数的降低而减小;土壤团粒结构的分形维数与土壤物理性质、养分含量和微生物数量之间存在显著的回归关系。这表明天然常绿阔叶林人工更新后由于不同林分对林地土壤组成结构的维护效果不同,导致更新后林地土壤物理、化学和生物性质变化,林地土壤团粒结构的变化,进而影响其分形维数的大小。因此,分形维数可作为天然常绿阔叶林及其人工更新后林地土壤水源涵养功能、肥力特征和微生物活动情况的一项综合性定量化评价指标。同时,为保护天然常绿阔叶林、选择适宜的更新树种和天然常绿阔叶林人工更新后林地土壤的科学管理提供依据,也为退耕还林中树种的选择提供参考。     

浙江天童地区常绿阔叶林退化对土壤养分库和碳库的影响

为了解常绿阔叶林退化对土壤碳库和养分库的影响,采用空间代替时间的研究方法,以常绿阔叶林顶级群落为参照,选择了次生常绿阔叶幼年林、次生针阔混交林、次生针叶林、灌丛和灌草丛代表不同的退化类型,分别对其土壤氮磷养分库、碳库进行了调查和分析。结果表明：土壤氮库贮量从大到小依次为,成熟常绿阔叶林、次生常绿阔叶幼年林、灌丛、次生针叶林、灌草丛和次生针阔混交林;土壤总磷含量也是在成熟林最高,次生针阔混交林和次生针叶林的总磷含量显著高于次生常绿阔叶幼年林和灌丛;土壤有机碳含量从高到低依次为：成熟常绿阔叶林,次生针叶林、次生常绿阔叶幼年林、灌丛、灌草丛和次生针阔混交林;土壤铵态氮在成熟林、灌丛和灌草丛的库容量最大,其次分别为次生幼年常绿阔叶林、次生针阔混交林,最小的为次生针叶林;硝态氮则在灌草丛的库容量最大,其次分别为次生针叶林、次生针阔混交林和成熟林针叶林,最小的为次生常绿阔叶幼年林和灌丛。统计显示,常绿阔叶林退化不仅导致土壤有机碳库含量的显著下降,也使得土壤氮磷养分库含量显著下降。可以认为,砍伐导致的大量生物量输出和森林管理措施的影响,植物种类组成的改变,土壤物理性质的改变以及养分和有机碳的主要生物化学转化环节发生改变是导致此类变化的主要因素,常绿阔叶林顶极群落土壤是该地区土壤的最大养分库和碳库。     

川南天然常绿阔叶林土壤酶活性特征及其对模拟N沉降的响应

通过原位进行低氮(LN,50 kg N·hm-2·a-1)、中氮(MN,100 kg N·hm-2·a-1)和高氮(HN,150 kg N·hm-2·a-1)处理,研究了川南天然常绿阔叶林土壤酶活性特征及其对模拟N沉降的响应.结果表明,森林土壤过氧化氢酶、脲酶、纤维素酶和蔗糖酶的活性在垂直分布上均表现为0～10 cm土层高于10～20 cm土层;各种土壤酶活性的季节变化明显,但土壤酶活性还因取样时间和土层不同而异.其中,0～10 cm和10～20 cm土层中过氧化氢酶活性高峰均出现在秋季(92 d);0～10 cm土层中脲酶活性高峰出现在秋季,而10～20 cm土层中脲酶活性高峰出现在冬季(183 d);0～10 cm和10～20 cm土层中土壤纤维素酶活性高峰则出现在翌年春季(274 d);0～10 cm土层中蔗糖酶活性有两个高峰,分别出现在秋季和翌年春季;而10～20 cm土层中蔗糖酶活性只有一个高峰,出现在翌年春季.总体上,常绿阔叶林中不同土壤酶活性对N沉降的响应有所差异.其中,N沉降降低了常绿阔叶林土壤纤维素酶和过氧化氢酶活性,增加了土壤脲酶和蔗糖酶活性.不同浓度N处理间酶活性表现出了不同程度的差异性,但其变化的规律还不明显.     

天然常绿阔叶林改造为板栗林对土壤有机碳库的影响

天然林改造为人工林后,由于植被覆盖类型和经营管理措施发生改变,从而显著影响土壤有机碳库的特征.测定浙江省临安市相邻的天然常绿阔叶林和板栗林(板栗林由常绿阔叶林改造而来,集约经营10年)表层(0～20 cm)和亚表层(20～40 cm)土壤有机碳储量和不同形态活性有机碳库,用固态核磁共振方法分析土壤有机碳的化学结构特征,研究天然常绿阔叶林改造为板栗林对土壤有机碳库的影响.结果表明: 常绿阔叶林改造为板栗林后,土壤表层有机碳储量、水溶性有机碳、热水溶性有机碳、微生物生物量碳和易氧化碳含量分别下降19.7%、34.4%、25.8%、30.4%和25.2%,土壤亚表层的各指标分别下降13.5%、38.4%、19.8%、34.1%和22.2%.土壤表层烷氧碳含量、芳香碳含量以及芳香度显著降低,而烷基碳含量、羰基碳含量以及A/O-A值均显著增加;土壤亚表层烷氧碳含量显著降低,而烷基碳含量和A/O-A值显著增加,而芳香碳含量、羰基碳含量以及芳香度无显著变化.天然常绿阔叶林改造为板栗林并长期集约经营后,土壤有机碳储量和活性有机碳库均显著下降,有机碳的化学结构发生显著变化.     

模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物生物量碳和氮的影响

为理解模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)的影响,通过一年野外模拟氮(NH₄NO₃)沉降试验,氮沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低氮沉降(L, 5 g N·m^-2·a^-1)、中氮沉降(M, 15 g N·m^-2·a^-1)和高氮沉降(H, 30 g N·m^-2·a^-1),研究了氮沉降对天然常绿阔叶林土壤MBC和MBN的影响.结果表明: 氮沉降显著降低了0～10 cm土层MBC和MBN,且随氮沉降量的增加,下降幅度增大;L和M处理对10～20 cm土层MBC和MBN无显著影响,H处理显著降低了10～20 cm土层土壤MBC和MBN;氮沉降对MBC和MBN的影响随土壤深度的增加而减弱.MBC和MBN具有明显的季节变化,在0～10和10～20 cm土层均表现为秋季最高,夏季最低.0～10和10～20 cm土层土壤微生物生物量C/N分别介于10.58～11.19和9.62～12.20,表明在华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物群落中真菌占据优势.     

四川都江堰地区桢楠林、杉木林和常绿阔叶林土壤N库的季节变化

通过对四川都江堰地区桢楠（Phoebe zhennan）林、杉木（Cunninghamia lanceolata（Lamb．））林以及常绿阔叶林为期1a的研究,比较不同森林群落类型中N库各组分的大小以及季节动态,同时研究不同群落类型中N库各组分之间的关系,探讨植被、土壤特性以及微生物对N转化的影响。结果表明：①3种群落类型中土壤NH4^＋-N含量有明显的季节变化,均在冬季（12月份）达到最大。随着植物的生长,NH4^＋-N含量逐渐下降;②3种类型的群落土壤中NO3^--N含量的平均值差别很大,同一个森林群落类型在不同季节NO3^--N含量有明显的季节变化,但并不是所有的季节之间都存在显著差异;③3种森林群落类型在采样期内的土壤平均全N含量存在显著差别,在不同季节,土壤全N含量变化并不大;④微生物量N在采样期内的波动很大,就每个样地来说也具有一定的规律。得出的结论认为：不同的森林群落类型中的N循环同该群落内的土壤和植被类型有密切的联系,土壤微生物量N同环境因素（土壤温度和湿度）的关系存在时空变化。     

罗浮栲天然林土壤可溶性有机碳的剖面分布及季节变化

对罗浮栲天然常绿阔叶林土壤1m剖面内可溶性有机碳(DOC)进行了研究,结果表明:林地土壤DOC的平均含量随土层深度增加呈下降趋势,表层(0～5cm)土壤DOC的平均含量为55.69 mg·kg-1,分别与其他土层间含量存在显著性差异(P<0.01);不同土层的DOC含量占土壤有机碳的比例也随土层深度增加而降低,1m剖面内DOC的平均含量占土壤有机碳含量的0.14%;各季节土壤剖面DOC含量随土层深度增加均呈下降趋势,冬季下降趋势最为显著,夏季下降趋势相对平缓.土壤剖面DOC含量的季节变化为:冬季>秋季>春季>夏季,各季节不同土层DOC含量占土壤有机碳比例的变化趋势均不明显;不同土层土壤DOC含量的季节变化差异显著(P<0.01),表层(0～5cm)土壤间差异最为明显.     

Soil carbon pool and fertility under natural evergreen broadleaved forest and its artificial regeneration forests in southern Sichuan Province, China

The measurement of total soil organic matter (SOM) is not sensitive enough to detect short and medium term changes, and thus meaningful fractions of SOM should be measured. The carbon management index (CMI) was shown to be a useful technique for describing soil fertility. Soil samples were collected from natural evergreen broadleaved forest and its artificial regeneration forests of Sassafras tzumu, Cryptomeria fortunei and Metasequoia glyptostroboides in southern Sichuan Province, China, to determine soil carbon fractions, available nutrients, enzyme activity and CMI. Regression analysis was used to determine the relationship between soil carbon fractions, CMI and fertility. The results showed that the contents of soil organic carbon, water-soluble carbon, microbial biomass carbon, labile carbon, non-labile carbon, hydrolysis-N, available-P and available-K, the activity of invertase, phosphatase and catalase, and CMI were ranked with different seasons and followed the order: natural evergreen broadleaved forest > Sassafras tzumu plantation > Metasequoia glyptostroboides plantation > Cryptomeria fortunei plantation. The soil carbon fractions and CMI were significantly positively (P < 0.05) correlated with available nutrients and enzyme activity. The results indicate that soil carbon fractions and CMI could be used to evaluate the soil fertility for natural evergreen broadleaved forest and its artificial regeneration forests.     

Soil carbon pool and fertility under natural evergreen broadleaved forest and its artificial regeneration forests in southern Sichuan Province, China

The measurement of total soil organic matter (SOM) is not sensitive enough to detect short and medium term changes, and thus meaningful fractions of SOM should be measured. The carbon management index (CMI) was shown to be a useful technique for describing soil fertility. Soil samples were collected from natural evergreen broadleaved forest and its artificial regeneration forests of Sassafras tzumu, Cryptomeria fortunei and Metasequoia glyptostroboides in southern Sichuan Province, China, to determine soil carbon fractions, available nutrients, enzyme activity and CMI. Regression analysis was used to determine the relationship between soil carbon fractions, CMI and fertility. The results showed that the contents of soil organic carbon, water-soluble carbon, microbial biomass carbon, labile carbon, non-labile carbon, hydrolysis-N, available-P and available-K, the activity of invertase, phosphatase and catalase, and CMI were ranked with different seasons and followed the order: natural evergreen broadleaved forest > Sassafras tzumu plantation > Metasequoia glyptostroboides plantation > Cryptomeria fortunei plantation. The soil carbon fractions and CMI were significantly positively (P < 0.05) correlated with available nutrients and enzyme activity. The results indicate that soil carbon fractions and CMI could be used to evaluate the soil fertility for natural evergreen broadleaved forest and its artificial regeneration forests.     

哀牢山湿性常绿阔叶林和次生林木质物残体的组成与碳贮量

研究了哀牢山山地湿性常绿阔叶林和3个主要次生演替类型(栎类萌生林、滇山杨林和旱冬瓜林)木质物残体的组成和碳贮量特征.结果表明:哀牢山徐家坝地区原生森林(常绿阔叶林)木质物残体的碳贮量达36.56t.hm-2,树种组成以腾冲栲、木果石栎和景东石栎等为主,多数是直径≥10cm的大径级、处于中等分解状态的倒木.这主要是由于该区常年潮湿温凉,木质物残体中占优势的壳斗科倒木的材质坚硬,难以分解.3类次生林木质物残体的碳贮量在1.2～5.0t.hm-2,为栎类萌生林>滇山杨林>旱冬瓜林,表现出木质物残体碳贮量随群落演替进程而逐渐增加的趋势.     

常绿阔叶林植被动态研究进展

常绿阔叶林是亚热带地区的地带性植被,是亚热带陆地生态系统的重要组成部分,几十年来,中国的植物学家、生态学家对常绿阔叶林的区系成分、物种组成、外貌和结构、动态以及作为生态系统成员的功能等方面进行了大量的研究,积累了丰富的资料,取得了大量的研究成果,同时也在四川缙云山、浙江天童山、广东省鼎湖山和黑石顶、云南哀牢山、福建武夷山逐步形成了中国各具区域特色的常绿阔叶林研究基地,为常绿阔叶林的研究作出了突出的贡献。在常绿阔叶林的演替方面,研究内容从研究常绿阔叶林群落演替的过程、群落组成变化、结构动态及模型逐步向生态系统物质循环和能量流动发展,但对常绿阔叶林主要优势种动态、生理生态和群落演替机理等方面深入不够。在常绿阔叶林的更新动态研究方面,不但进行了通过研究种子雨和种子库的动态、种子的萌发、幼树生长的时空动态研究群落的更新,而且还通过研究林窗的形成、特征及其在森林动态中的作用来研究群落的更新,还进一步通过对常绿阔叶林主要树种更新植株的生理生态特性的研究来解释群落更新的原因。在常绿阔叶林退化和恢复重建研究方面,研究了常绿阔叶林各种退化生态系统的特征和恢复过程等,并将已有的理论和技术应用于退化生态系统的恢复和重建。即是以前人研究的成果为基础,从群落的演替、更新、退化和恢复等方面对我国多年来常绿阔叶林植被动态的研究作一总结。根据国内外的研究趋势提出了常绿阔叶林的动态方面急需开展3s技术在常绿阔叶林上的应用研究、常绿阔叶林的退化的生理生态机制、常绿阔叶林起源与系统发育、常绿阔叶的林保护与恢复生态学、常绿阔叶林重要物种的生理生态学和种群生物学、常绿阔叶林生态服务功能与区域可持续发展模式以及常绿阔叶林生态系统对全球变化的作用与响应机制等方面的研究。     

南亚热带常绿阔叶林土壤微生物生物量碳氮年际动态特征及其影响因子

土壤微生物是土壤有机质和养分循环的主要驱动者,研究土壤微生物生物量碳氮变化、稳态特征及其对环境因子内在的长期响应机理具有重要意义。以南亚热带常绿阔叶林土壤为对象,对土壤微生物生物量碳和氮(MBC和MBN)、土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、可溶性碳(ROC)、速效氮(AN)、pH、土壤温度(ST)和土壤含水量(SWC)进行连续10年监测;应用方差分析、相关性和回归分析及稳态分析等探究MBC和MBN的年际变化和稳态特征及主要影响因素。研究结果表明:(1)旱季MBC和MBN含量分别在171.32-358.45和25.90-54.08 mg/kg区间波动,雨季分别在394.01-507.97和68.40-88.05 mg/kg区间波动;旱、雨季的MBC含量年际间变化显著(P < 0.05),但MBN含量仅在旱季变化显著(P < 0.05)。雨季MBC和MBN含量均显著高于旱季(P < 0.01),且雨季的MBC和MBN含量是旱季的2倍以上。(2)旱、雨季的MBC与MBN之间均呈显著正相关(P < 0.05)。在旱季,MBC和MBN均与ROC和AN含量显著正相关(P < 0.05),此外,MBN含量也与TP(P < 0.05)和SOC(P < 0.01)显著正相关。在雨季,仅SOC与MBN呈显著正相关(P < 0.05)。(3)在旱季,MBC含量变化主要受ROC(P < 0.05)和AN(P < 0.001)影响,MBN则受AN控制(P < 0.05)。在雨季,AN(P < 0.05)主导了MBC的变化,TP(P < 0.05)和SOC(P < 0.05)是MBN变异的主导因子。AN(P < 0.001)和SOC(P < 0.001)是旱、雨季土壤MBC和MBN变化的主导因子。(4)土壤MBC和MBC/MBN稳态指数在年际间均为绝对稳态型(P>0.05);雨季的MBN(P=0.685)为绝对稳态型,但旱季为非稳态(P < 0.01,H > 1)。雨季微生物熵显著高于旱季(P < 0.01),表明土壤有机质质量及养分利用效率更高。综上,MBC和MBN含量受季节更替显著影响,且主要受土壤SOC和AN的影响;受旱季水分限制,MBN的稳态更差。