长白山云冷杉林不同演替阶段群落稳定性

以长白山杨桦次生林、云冷杉针阔混交林、云冷杉近原始林为研究对象,选择反映群落基本特征的种群更新潜力、土壤肥力(土壤水分和土壤养分)、林地生产力、物种多样性5项共22个因子,通过模糊数学的隶属函数值对不同演替阶段群落的稳定性进行评价.结果表明:云冷杉针阔混交林的更新潜力、土壤养分、林分生产力、物种多样性指标最高;云冷杉近原始林的土壤水分指标最高;3种森林群落的稳定性表现为云冷杉针阔混交林＞云冷杉近原始林＞杨桦次生林.     

长白山森林不同演替阶段比叶面积及其影响因子

比叶面积(SLA)是植物功能性状的重要指标,反映了植物生长过程中资源收获策略。以长白山森林演替过程中4个阶段的典型群落为研究对象,分析了不同演替阶段比叶面积的差异及影响因素。结果表明:比叶面积随演替的发生进行呈现明显增加趋势,且差异显著(P0.05)。相关分析结果表明,比叶面积与海拔、坡位和土壤氮含量均呈显著正相关关系,与其他影响因子无显著相关关系。进一步的通径分析结果表明,演替前期坡位是主要的影响因素,演替中期模型解释度不高,各通径系数较小,演替后期土壤氮含量对比叶面积的作用凸显。     

尕海湿地退化演替过程中土壤有机氮组分的变化特征

为探究尕海湿地退化演替过程中土壤有机氮各组分变化规律,采用野外采样与室内分析相结合的方法,研究尕海湿地未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)和重度退化(HD)4个退化演替阶段的土壤总氮(TN)和有机氮组分[未知态氮(HUN)、酸解氨态氮(AMN)、酸解氨基酸态氮(AAN)以及氨基糖态氮(ASN)]含量及其分布特征。结果表明: 当尕海湿地退化演替到LD时,0～10 cm层土壤TN、HUN、AMN和AAN含量分别降低17.3%、19.4%、8.6%和-5.6%,MD时分别降低28.0%、19.4%和17.1%和0,HD时分别降低35.8%、28.8%、28.6%和55.6%;10～20 cm层,LD时上述氮素含量分别降低4.0%、10.3%、2.9%和9.1%;MD时分别降低21.0%、18.3%、-2.9%和-9.1%;HD时分别降低9.9%、38.9%、21.2%和51.4%;而20～40 cm无显著变化;4个退化阶段各酸解氮组分占TN比例大小顺序为HUN(25.9%～32.5%)> AMN(6.7%～11.1%)> AAN(4.8%～11.1%)> ASN(1.2%～4.4%)。冗余分析显示,土壤含水量是土壤有机氮组分变化的主要驱动因子。尕海湿地退化显著降低了0～10 cm层土壤TN及酸解氮各组分含量,减弱了土壤氮“汇”功能,AAN和ASN对湿地退化最为敏感。     

不同经营管理条件下土壤有机碳及其组分研究进展

土壤有机碳能够反映土壤质量和土壤健康,是当前国内外学者开展研究工作的重点之一.土壤有机碳及其组分的研究已取得了一些成果.本文概述了土壤有机碳分组方面的研究结果,主要讨论了在不同利用类型和不同经营方式条件下,土壤有机碳及其不同组分分解、蓄积、含量、存量、分配比例等的动态变化,并指出了当前土壤有机碳及组分研究面临的一些问题和今后的研究方向.     

缙云山不同土地利用方式土壤有机碳组分特征

探讨了我国西南地区缙云山亚热带常绿阔叶林(以下简称林地)、果园、坡耕地以及撂荒地4种土地利用方式对土壤有机碳(SOC)组分含量及其分配比例的影响。采用物理分组技术,将SOC分为粗颗粒有机碳(cPOC)、细颗粒有机碳(fPOC)、微团聚体内颗粒有机碳(iPOC)、微团聚体内粉+黏颗粒(s+c_m)有机碳及粉+黏颗粒(s+c)有机碳。研究结果表明:在0—60cm的土壤深度范围内,SOC、cPOC、fPOC、iPOC、s+c_m组分以及s+c组分有机碳平均含量均为林地(9.02、3.14、1.61、0.33、0.42、3.53g/kg)显著高于果园(3.27、0.93、0.27、0.10、0.24、1.73g/kg)和坡耕地(2.58、0.51、0.10、0.12、0.08、1.77g/kg),说明林地开垦会导致SOC及各组分的流失;而撂荒地上述SOC及其各组分含量分别为14.90、5.17、2.36、0.42、0.59和6.36g/kg,均显著高于坡耕地,表明耕地撂荒后SOC及其组分能得到有效的恢复和截存。在SOC的各物理组分中,iPOC的有机碳分配比例最低,4种土地利用方式下均为3%左右;cPOC和fPOC作为活性较强的非保护有机碳库,在林地和撂荒地中所占SOC分配比例最高,达到50%以上;而果园和坡耕地中53um的粉+黏颗粒有机碳组成的化学保护有机碳库分配比例最大,分别为65.9%和71.6%,表明林地和撂荒地土壤有机碳的活性远远大于坡耕地及果园,支持更高的土壤肥力。在SOC及其组分中,fPOC可作为评估土地利用变化对土壤有机碳库影响的良好指标。     

长白山森林不同演替阶段采伐林隙土壤种子库特征

对长白山地区不同恢复演替阶段的杨桦次生林、次生阔叶林和阔叶红松林采伐林隙内的土壤种子库进行了研究.结果表明：次生阔叶林林隙内土壤种子库的种子密度最大,为652粒·m^-2.随着森林群落的演替,土壤种子库的多样性指数和均匀度指数逐渐增大,而优势度指数则逐渐降低;红松、臭松和色木槭等顶极种的种子密度逐渐增大,山槐、水曲柳等树种的种子密度逐步降低;种子库的物种组成同更新幼苗的相似性越来越高,相异性则越来越低.在3种林型中,非林隙林分土壤种子库的种子密度,以及同幼苗的相似性均与林隙内种子库相同.说明土壤种子库为群落的恢复演替提供了丰富的种源基础,且随着恢复演替的进行,对地表植被更新的影响越来越强.     

长白山原始阔叶红松林不同演替阶段地下生物量与碳、氮贮量的比较

以我国东北长白山自然保护区内同一海拔水平的原始阔叶红松林及其次生林--白桦山杨成熟林和幼林为对象,对不同演替阶段林地地下生物量与碳、氮贮量进行了研究.结果表明,随着演替的进行,白桦山杨幼林、成熟林和阔叶红松林根系生物量分别为2.437、2.742和4.114 kg·m^-2,根系碳贮量分别为1.113、1.323和2.023kg·m^-2,土壤碳贮量分别为11.911、11.943和12.87 kg·m^-2,林地地下碳贮量分别为13.024、13.266和14.610kg·m^-2.3块林地中根系氮贮量分别为0.035、0.032和0.039 kg·m^-2,土壤氮贮量分别为1.207、1.222和0.915kg·m^-2,林地地下氮贮量分别为1.243、1.254和0.955 kg·m^-2.在长白山地区次生林演替和恢复过程中林地地下部分是潜在的碳汇,而土壤氮贮量则没有明显的变化规律.     

土地利用变化对漳江口红树林土壤有机碳组分的影响

土地利用变化对土壤有机碳(SOC)的影响是全球碳循环研究的重要内容。本研究在福建漳江口红树林保护区采集红树林湿地、旱地(红树林湿地转变而来)和水田(长期种植水稻)3种土壤,测定土壤有机碳及其组分的含量变化。结果表明:红树林土壤总有机碳含量分别高于旱地土壤29.50%和水田土壤19.56%,而水田土壤有机碳含量高于旱地土壤。在湿地转变为旱地后,可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)和矿质结合有机碳(MOC)分别增加了40.39%、248.43%和144.00%,但重组有机碳(HFOC)、轻组有机碳(LFOC)和粗颗粒有机碳(CPOC)则分别下降了20.91%、46.44%和36.58%。水田土壤有机碳各组分含量均高于旱地土壤,但仅有MBC、FPOC和MOC含量高于湿地土壤。3种土地利用类型的土壤有机碳各组分含量的分配比例与其有机碳含量的规律一致。相关分析表明,3种土壤的有机碳组分中HFOC、LFOC、CPOC、MOC与SOC具有显著的相关关系,可以用来指示SOC的动态变化。这些结果说明,红树林湿地经人为垦殖后土壤SOC显著流失,但合理的耕作管理会使农田土壤具有更大的固碳潜力。     

江西官山常绿阔叶林土壤有机碳组分沿海拔的变化

对江西官山国家级自然保护区不同海拔(400、600、800、1000、1200 m)常绿阔叶林土壤总有机碳、惰性有机碳和活性有机碳进行分析,研究土壤有机碳的海拔分布特征。结果表明: 土壤总有机碳、惰性有机碳及活性有机碳含量在土壤表层最高,随土层加深而逐渐下降。随海拔升高,土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳及0～20 cm土层土壤颗粒有机碳含量均出现先增后降的趋势, 且在海拔1000 m达到峰值,而土壤水溶性有机碳及20～40 cm土层土壤颗粒有机碳含量无明显变化。在0～10 cm土层,土壤惰性有机碳占总有机碳的比例在海拔800和1200 m显著高于海拔400和1000 m,而土壤活性有机碳占总有机碳的比例在海拔400 m最高;土壤惰性有机碳和活性有机碳占总有机碳的比例在10～40 cm土层随海拔的增加均呈先增加后降低的趋势,峰值分别在1000和600 m处。各组分有机碳与土壤湿度、微生物生物量氮、可溶性有机氮均呈显著正相关,而且活性有机碳与铵态氮呈显著正相关。海拔显著影响常绿阔叶林土壤有机碳组分的分布,惰性有机碳、易氧化有机碳和微生物生物量碳对海拔变化的响应更敏感。高海拔土壤惰性有机碳和活性有机碳在水分和氮素充足条件下易发生分解与转化,降低土壤碳库的稳定性。在全球气温持续升高背景下,要加强高海拔地区森林土壤有机碳的动态变化研究。     

灌丛防治荒漠化后土壤有机碳及其密度组分的变化

面对土地的沙化和草地退化问题,可以在土地表面种植灌木丛。灌木丛的出现一方面会有效抑制沙漠化,同时,也会影响土壤中有机碳的含量以及组分。本研究主要是研究沙漠化后种植柠条锦鸡儿(20年)的退化牧场以及沙地的土壤有机碳、轻组分有机碳、重组分有机碳含量变化。结果表明,种植灌木可导致沙地土壤有机碳含量增加,而使退化草地土壤有机碳含量下降。沙地土壤有机碳含量的增加主要是基于轻组分有机碳的累积。退化草地土壤有机碳的流失是由于重组分有机碳浓度的降低造成的,这可能与深层土壤中草本细根生物量和土壤含水量的减少有关。因此,控制荒漠化的灌木种植并不总能提高西北地区土壤有机碳的数量和稳定性。     

退耕植茶地土壤团聚体及其无机磷组分分布特征

为了揭示土壤团聚体及其无机磷组分对退耕植茶的响应特征,以雅安市名山区中峰乡退耕植茶地(2～3年、9～10年、16～17年)为研究对象,选取邻近耕地为对照,采用野外调查与室内分析相结合的方法开展退耕植茶地土壤团聚体及其无机磷组分分布特征的研究.结果表明: 耕地及退耕植茶地土壤团聚体均以粒径>2 mm团聚体为主.随着退耕植茶年限的延长,各退耕植茶地粒径>5 mm的团聚体含量逐渐增加,粒径<5 mm的团聚体含量却逐渐降低.退耕植茶初期,退耕植茶地土壤团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值与对照差异不明显,退耕植茶9～10年和退耕植茶16～17年显著高于对照,且随着退耕植茶年限的延长逐渐增大.退耕植茶地与耕地相比,其有效性较高的Al-P、Fe-P含量增加,有效性较低的O-P含量降低,随着退耕植茶年限的延长,各粒径团聚体中有效性较低的O-P逐渐降低,有效性较高的Al-P、Fe-P逐渐增加.耕地及退耕植茶地中Al-P、Ca-P含量随粒径的减小而增加,在<0.25 mm粒径中的含量最高;Fe-P在<0.25 mm粒径团聚体中的含量最多,其次是2～5 mm和0.25～0.5 mm粒径团聚体;退耕植茶后,O-P逐渐向较小粒径中富集,在<2 mm粒径中含量较高.     

长白山阔叶红松林不同演替阶段土壤团聚体粒径组成及有机碳含量变化

阔叶红松林是我国东北重要的原生群落,其土壤团聚体在森林生态系统碳固定中具有重要作用.本研究采用空间代替时间的方法,选取白桦幼龄林、白桦中龄林、白桦成熟林、阔叶红松成熟林和阔叶红松过熟林5个不同演替序列,通过湿筛法研究长白山天然针阔混交林群落恢复演替中土壤团聚体粒径组成及有机碳含量的变化.结果表明: 土壤团聚体粒径组成受演替过程影响较大,不同演替阶段下土壤团聚体各粒级所占比例差异显著.团聚体平均质量直径随演替的进行表现为先升高再降低的单峰形式,且最高点出现在白桦成熟林阶段.土壤中不同粒级的团聚体内有机碳含量随着演替的进行呈先增加后略有下降的趋势,且团聚体内有机碳含量最大值出现在阔叶红松成熟林阶段.在同一演替阶段下,0～5和5～10 cm土层(除演替末期的阔叶红松过熟林外)中的各粒径团聚体内有机碳含量都随着粒径的减小而增加,而10～20 cm土层中的各粒径团聚体内有机碳含量都随着粒径的减小而减小.从演替初期的白桦幼龄林到演替末期的阔叶红松过熟林,每个样地内的同一粒径团聚体内有机碳含量均具有明显的垂直分布特性,均随着土层深度的增加而显著降低.     

长白山不同演替阶段针阔混交林群落物种多度分布格局

为解释长白山温带森林群落构建和物种多度格局的形成过程, 该文以不同演替阶段的针阔混交林监测样地数据为基础, 采用中性理论模型、生物统计模型(对数正态分布模型)和生态位模型(Zifp模型、分割线段模型、生态位优先模型)拟合森林群落物种多度分布, 并用χ ²检验、Kolmogorov-Smirnov (K-S)检验和赤池信息准则(AIC)选择最佳拟合模型。结果显示: 中性模型能很好地预测长白山温带森林不同演替阶段植物群落的物种多度分布。在10 m × 10 m尺度上, 5种模型均可被χ ²检验和K-S检验接受, 但中性模型拟合效果不如对数正态分布模型、Zifp模型、分割线段模型和生态位优先模型, 表明小尺度上中性过程和生态位过程均能解释群落物种多度分布, 但生态位过程的解释能力相对较大。而在中大尺度上(30 m × 30 m、60 m × 60 m和90 m × 90 m), 中性模型为最优拟合模型, 并且随着研究尺度增加, 生态位模型和生物统计模型逐渐被χ ²检验拒绝, 表明中性过程在长白山针阔混交林群落物种多度分布格局形成中的作用随着研究尺度增加而逐渐增大。该文证实了中性过程在长白山温带针阔混交林群落结构形成中具有重要作用, 但未否认生态位机制在群落构建中的贡献。因此, 温带森林群落构建过程中中性理论和生态位理论并非相互矛盾, 而是相互融合的。在研究森林群落物种多度分布时, 应重视取样尺度和演替阶段的影响, 并采用多种模型进行拟合。     

长白山森林不同演替阶段植物与土壤氮磷的化学计量特征

以长白山森林不同演替阶段的典型群落为对象,研究了不同层次优势种茎和叶化学计量特征及其与土壤因子的关系,并对不同演替阶段群落化学计量进行了比较.结果表明: 叶氮浓度(LNC)与叶磷浓度(LPC)、茎氮浓度(SNC)呈极显著正相关,与茎磷浓度(SPC)显著正相关;LPC与SNC呈显著正相关,与叶N/P、茎N/P显著负相关;叶N/P与茎N/P呈极显著正相关;SNC与SPC呈极显著正相关;SPC与茎N/P呈极显著负相关.各演替群落间的乔木层化学计量特征均有显著差异,灌木层除了叶N/P差异显著以外,其他指标均无显著差异;随演替的进行, LNC明显增加,而LPC呈减少趋势.通过RDA约束排序分析发现,演替前期植物群落主要受氮素的影响,演替中后期主要受氮磷共同影响,以磷素的作用更为强烈.     

Responses of soil labile organic carbon and water-stable aggregates to reforestation in southern subtropical China

中国南亚热带土壤易分解有机碳和水稳性团聚体对造林的响应 造林被认为可以提高土壤碳稳定性并促进土壤碳累积。然而,实验结果差异很大,造林在提高土壤碳稳定性方面的作用仍存在争议。因此,在森林生态系统中不同土壤碳库对造林如何响应目前尚不清楚。基于此,本文对亚热带地区的尾叶桉林(Eucalyptus urophylla)、厚荚相思林(Acacia crassicarpa)、 红锥林(Castanopsis hystrix)、10树种混交林和自然恢复草坡等5种不同林型的土壤碳组分进行了研究,评估其不同土层(0–10、10–20、20–40 和40–60 cm)中的土壤易分解有机碳(容易被高锰酸钾氧化的有机碳ROC和土壤可溶性有机碳DOC)及土壤团聚体相关的碳对造林的响应。实验结果表明,造林(与自然恢复草坡比较)和林型并没有显著影响土壤ROC浓度,而自然恢复草坡土壤的DOC浓度在4个土层中均最高。0–10 cm土层中各径级的土壤团聚体其碳(C)浓度均是红锥林最高。此外,在任一土层中,林型对不同径级土壤水稳性团聚体比例的影响均不显著。但是土壤深度显著改变土壤团聚体的分布,0–20 cm土层主要为>0.25 mm粒径的团聚体,20–60 cm土层则是0.053–2 mm粒径的团聚体占主导。这些结果显示造林和林型影响土壤DOC 和团聚体C,而且它们相比于ROC对造林的响应更为敏感。研究发现,与自然恢复相比,人工林降低了土壤DOC浓度,暗示它可能会减少土壤C的淋溶损失。此外,红锥林能够通过物理保护提高表土层中土壤碳的稳定性。本研究为关注土壤碳汇功能时的中国南亚热带地区造林树种选择提供了有价值的信息。     

长白山阔叶红松林不同深度土壤水分特征曲线

采用露点水势仪对长白山阔叶红松林不同深度（0～10 cm的壤土、20～30 cm的白浆土、50～60 cm的黄土）土壤水分特征曲线进行分析.结果表明：不同土层土壤水分特征曲线整体趋势均表现为快速下降-缓慢下降-基本平稳;用Gardner等提出的幂函数方程可较好地反映该区土壤含水量与土壤水势之间的数量关系,拟合方程的相关系数在0.9239～0.9400;不同土层土壤的持水能力大小依次为黄土>壤土>白浆土,土壤含水量随土壤水势降低而减小的速度依次为壤土>白浆土>黄土.不同土层脱湿过程的土壤水分特征曲线位于吸湿过程之下,说明土壤水分存在滞后现象,且滞后时效依次为壤土>黄土>白浆土.     

不同植茶年限土壤团聚体及其有机碳分布特征

作为土壤结构的基本单元和土壤肥力的重要组成部分,土壤团聚体对土壤的物理、化学和生物特性均有重要影响。试验选取了雅安市名山区中峰乡生态茶园区12—15a、20—22a、30—33a和50a的茶园,研究其土壤团聚体及其有机碳总量、储量和活性组分的分布特征,探究植茶年限对土壤团聚体及其有机碳分布的影响。结果表明:(1)研究区土壤以2 mm粒级团聚体为主,约为70%—80%,且在0—20 cm土层植茶20—22a土壤团聚体含量最高;(2)茶园土壤团聚体有机碳含量随团聚体粒级的减小而增加,最大值出现在0.25 mm粒级团聚体,且在植茶50a时达最高值,0—20 cm土层团聚体有机碳含量均高于20—40 cm,土壤团聚体水溶性有机碳和微生物生物量碳随植茶年限的延长呈先增加后降低的变化趋势,植茶30—33a时含量最高,且小粒级团聚体水溶性有机碳含量较高而微生物量碳较低;(3)土壤团聚体对有机碳的贡献率约有70%来自2 mm粒级团聚体,团聚体有机碳储量随植茶年限延长呈增加的趋势,不同植茶年限0—20 cm土层各粒级团聚体有机碳储量均高于20—40 cm土层,且以0.25 mm粒级团聚体有机碳储量最高。研究结果在一定程度上揭示了不同植茶年限土壤团聚体及其有机碳的分布特征,可为改善区域土壤质量及实施退耕还茶工程提供理论指导。     

开垦对海北高寒草甸土壤有机碳的影响

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择高寒草甸开垦后形成的农田(种植春油菜)作为研究对象,开垦年限分别为0、10、20和30年,利用土壤有机碳密度分组法,对0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm土层土壤有机碳(SOC)及不同组分(轻组有机碳LFOC,重组有机碳HFOC)含量及随开垦年限变化关系进行了研究。结果表明,高寒草甸开垦后土壤有机碳及其组分的变化主要发生在0~10 cm土层,LFOC下降最快,其次为HFOC和SOC,至30年时分别下降了48.63%、43.97%、37.64%。而0~40 cm土体内,SOC、LFOC和HFOC亦呈下降趋势,开垦30年,它们的下降速率分别为785.77、16.79和460.29 kg C.hm-2.yr-1。开垦将大大降低高寒草甸作为碳汇的功能,土壤碳库的总贮量由143 516.94 kg C.hm-2.yr-1下降至114 298.34 kg C.hm-2.yr-1,使其逆转为碳源。     

桂西北喀斯特峰丛洼地不同植被恢复方式下土壤有机碳组分变化特征

植被恢复被认为是提升退化区域土壤有机碳（SOC）固持的有效措施。然而,喀斯特脆弱生态系统植被人工恢复和自然恢复模式下SOC不同组分变化特征、稳定性和固持能力的研究还较缺乏。以典型喀斯特峰丛洼地为研究区,以耕地为对照,以恢复15年的人工恢复（人工林）和自然恢复（耕地撂荒后植被自然演替为灌丛）为研究对象,分析不同植被恢复模式下SOC、颗粒态有机碳（POC）、矿质结合态有机碳（MOC）、易氧化态有机碳（ROC）、惰性碳指数（RI）和SOC相对固持能力（SCS_capacity）变化特征。结果发现：（1）人工林和灌丛SOC、POC和ROC含量显著高于耕地,且灌丛POC和ROC含量显著高于人工林,MOC则在三者之间差异不显著;（2）与耕地相比,人工林和灌丛RI显著下降,但SCS_capacity差异不显著。研究表明,桂西北喀斯特峰丛洼地植被恢复15年后主要提升土壤活性碳组分,且自然恢复比人工恢复更有利于于提升土壤活性碳组分;然而,耕地退耕后短期内土壤碳稳定性并未增加,强调植被恢复后避免再次毁林开荒对于维持土壤碳固持的必要性。