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。     

塔里木沙漠公路防护林土壤微生物活性分异特征

利用Biolog法、熏蒸提取和比色滴定的方法,测定了土壤碳源代谢强度、生物量和酶活性,分析了塔里木沙漠公路防护林土壤微生物活性的分异特征.结果表明: 随着防护林定植年限增加,土壤微生物代谢活性(AWCD)和多样性指数明显增加,但不同土层间无明显差异;不同年限林地间过氧化氢酶差异极显著,纤维素酶和蔗糖酶差异显著;随着防护林定植年限增加,土壤微生物生物量增大,不同年限林地间微生物生物量碳和氮的差异极显著和显著,而微生物生物量磷无显著差异;土壤微生物的AWCD值与速效养分显著正相关,但与容重和水分的相关性不大.在现有的管理制度和气候条件下,随定植年限增加,塔里木沙漠公路防护林土壤代谢活性逐渐提高.     

平茬对塔里木沙漠公路沙拐枣防护林生长与土壤水盐分布的影响

对塔里木沙漠公路防护林示范段老化衰败的沙拐枣林分进行平茬复壮试验,并对平茬后沙拐枣生长与土壤水盐分布进行动态监测.结果表明:两次平茬后,沙拐枣萌蘖株的株高、冠幅、地径和萌蘖数均迅速增加.与对照相比,平茬后第3年,沙拐枣萌蘖株的平均株高超过对照,冠幅和最大地径分别达到对照的92.0％和73.0％;萌蘖株的枝鲜质量、同化枝鲜质量、枝干质量、同化枝干质量、地上部分总鲜质量和总干质量分别达到对照的80.0％、115.0％、80.0％、116.0％、93.5％和88.0％.平茬4年后地上生物量达到甚至超过对照.平茬能增加土壤含水量,且影响达到极显著水平;平茬能降低土壤含盐量,但影响不显著.对老化衰败的沙拐枣林进行重复平茬,能增加其土壤含水量,降低根系分布层土壤含盐量,有效促进其复壮更新.     

杉木人工林自然衰老叶和绿色叶凋落物分解对间伐强度和施肥的响应

凋落物分解是森林生态系统能量流动与养分循环的重要过程.叶凋落物包括自然衰老叶凋落物(SL)和绿色叶凋落物(GL),但针对自然衰老和绿色叶凋落物分解速率和养分释放对人工林间伐强度和施肥措施的响应是否存在差异性尚不清楚.因此,本研究以亚热带13年生杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)...     

不同水分条件下杨树-玉米复合系统凋落物分解特性

为探讨水分变化对农林复合生态系统凋落物分解特性的影响,以河西走廊杨树（Populus）-玉米（Zea mays）凋落物为研究对象,设置正常水分（9200 m³/hm²,对照）,轻度干旱胁迫（减少15%,7800 m³/hm²）,中度干旱胁迫（减少30%,6400 m³/hm²）3种不同水分处理条件,采用分解袋法研究了不同水分条件下杨树叶和玉米秸秆的质量残留率、分解速率和养分含量变化特征。结果表明：（1）随着干旱胁迫的加剧,两种凋落物的质量残留率均增加,而分解速率降低。经过164 d的分解后,杨树叶和玉米秸秆的质量残留率分别为70.43%-77.49%、63.55%-68.29%。分析表明：水分和时间对各类型凋落物的质量残留率均有极显著的影响（P<0.001）,但二者的交互作用不显著（P>0.05）;干旱胁迫显著降低了玉米秸秆的分解速率,但杨树叶的分解速率却只是在中度干旱胁迫下显著降低（P<0.05）。对于不同类型凋落物而言,分解速率表现为玉米秸秆>杨树叶。（2）两种类型凋落物的氮（N）残留率在分解过程中表现为降低的趋势,但随着干旱程度的加大,N的残留率增加,表明水分抑制了N的释放过程。分解164d后,同一类型凋落物不同水分条件下的N残留率均存在显著差异。对于同一水分条件下不同凋落物而言,玉米秸秆的N残留率最低,而杨树叶最高。总的来说,水分降低对干旱区农林复合系统内凋落物的分解和氮元素含量具有显著的抑制作用。     

间伐对塔里木沙漠公路防护林乔木状沙拐枣生长与土壤水盐分布的影响

在塔里木沙漠公路防护林示范段对老化衰败的乔木状沙拐枣林进行间伐试验,并对间伐后沙拐枣的生长与土壤水盐分布进行连续监测.结果表明:间伐对乔木状沙拐枣的物候期不会产生影响;间伐后保留株的当年株高、冠幅、地径和新枝长等的生长量均大于对照,其增幅的大小依次为株行距2 m×1 m＞株行距1 m×1 m＞对照,且差异显著;间伐当年株行距2m×1 m和1 m×1 m同化枝的表面积分别为每株5.97和5.22 m2,均显著高于对照的每株3.1m2;株行距2m×1 m、1 m×1 rn与对照在0～160 cm土层含水量的差异达到极显著水平,且随间伐强度的增大土层含水量明显增加;土壤含盐量的大小依次为对照＞株行距1 m×1 m＞株行距2m×1 m,差异显著;间伐后保留株的密度以株行距2m×1 m的效果为佳.     

荒漠区地表凋落物分解对季节性降水增加的响应

为探讨季节性降水增加对荒漠生态系统凋落物分解的影响, 在古尔班通古特沙漠南缘, 选择粗柄独尾草(Eremurus inderiensis)叶、尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)叶、尖喙牻牛儿苗茎、沙漠绢蒿(Seriphidium santolinum)茎4种凋落物样品, 在2009-2011年研究了模拟季节降水增加(冬春增雪、夏季增水)和自然降水处理下凋落物的分解。持续2年的分解实验表明: (1)各组分凋落物的质量损失过程可以用负指数衰减方程较好地拟合(R²> 0.90); 经过637天的分解, 各组分凋落物质量残留率在自然降水、冬春增雪、夏季增水处理下均无显著性差异(p > 0.05)。粗柄独尾草叶、尖喙牻牛儿苗叶、尖喙牻牛儿苗茎、沙漠绢蒿茎在自然降水处理下的质量残留率分别为40.59%、35.50%、36.00%和63.96%; (2)各组分凋落物的质量残留率与N残留率显著正相关, 凋落物N的损失快于其质量损失, 且初始N含量与分解速率显著正相关(r = 0.60, p = 0.038), C/N解释了71%的地面凋落物分解速率。研究表明, 季节性的短暂降水增加对荒漠区地表凋落物分解没有显著影响, 凋落物初始化学组成是预测荒漠区地表凋落物分解的重要因素。     

外源氮添加对温带荒漠地表凋落物分解及养分释放的影响

采用分解网袋法,在古尔班通古特沙漠南缘设置对照N₀(0 g N·m^-2·a^-1)、N₅(5 g N·m^-2·a^-1)、N₁₀(10 g N·m^-2·a^-1)和N₂₀(20 g N·m^-2·a^-1)4个施N处理,研究外源N添加对多枝柽柳、盐角草及两者混合凋落物分解过程及养分释放的影响,分析氮沉降对荒漠生态系统凋落物分解的影响。结果表明: 各物种凋落物的分解速率存在显著差异,经过345 d的分解,多枝柽柳、盐角草及混合物在不同N处理间的分解速率分别为0.64～0.70、0.84～0.99和0.71～0.81 kg·kg^-1·a^-1。凋落物分解过程中,N、P均表现为养分的直接释放,试验结束时,N₀、N₅、N₁₀和N₂₀处理单种凋落物及其混合物N分别释放60.6%～67.4%、56.7%～62.6%、57.4%～62.3%、46.8%～63.0%,P分别释放51.9%～77.9%、59.9%～74.7%、53.0%～79.9%、52.3%～76.4%。N处理对单种凋落物及其混合物的分解影响不显著,但各种凋落物的养分动态对N添加的响应不同,N处理抑制了盐角草N、P释放及混合凋落物P释放,而对多枝柽柳无影响。在温带荒漠,适量的N输入对凋落物分解速率影响不大,但可能会延缓个别物种养分向土壤系统的归还。     

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。     

根系在凋落物层生长对凋落叶分解及酶活性的影响

根系向凋落物层生长是森林生态系统存在的普遍现象,研究根系存在对凋落物分解的影响对理解森林生态系统的养分物质循环具有重要意义.在福建三明市楠木和格氏栲林进行1年的凋落叶分解试验,设置有根处理和无根处理(对照),研究根系生长对凋落叶分解速率、养分释放和酶活性的影响.结果表明:在分解360 d后,有根处理楠木和格氏栲凋落叶干...     

中亚热带主要树种凋落叶在杉木人工林中分解及氮磷释放过程

采用分解网袋法研究了马尾松(Pinus massoniana)、桤木(Alnus cremastogyne)、木荷(Schima superba)、青冈(Cycloblanopsis glauca)等树种凋落叶在21年生杉木人工林内的分解速率和养分释放过程。经过13个月的分解实验,4种供试凋落叶以青冈分解最快,质量失重率为33.5%,其次为桤木和木荷,马尾松分解最慢,其质量失重率仅为29.9%。4种凋落叶分解50%和95%所需要的时间分别为21～26个月和94～112个月。在凋落叶分解过程中,除桤木凋落叶中氮含量下降外,其他3种凋落叶的氮含量均增加,但凋落叶的C/N均降低;在凋落叶分解的前3个月,凋落物中磷含量快速下降,此后变化很小,C/P呈增加趋势。在凋落叶分解过程中,马尾松凋落叶对氮素表现为固持作用,而其他3种凋落叶对氮素表现为净释放,4种凋落叶的磷素均表现为净释放。4种供试材料中桤木较适合与杉木混交种植。     

灌溉对三种荒漠植物蒸腾耗水特性的影响

利用热平衡式茎流计和压力室对塔里木沙漠公路防护林不同灌溉量条件下3种荒漠植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)和乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)的液流变化、水势进行了测定。研究结果表明:(1)茎干液流速率因灌溉量和物种的不同而异,同一灌溉量条件下不同物种间表现为多枝柽柳>乔木状沙拐枣>梭梭,不同灌溉量条件下3种荒漠植物的茎干液流速率均随灌溉量的减少而显著降低。3种荒漠植物的夜间蒸腾占有一定比例,表现为梭梭(18.68%)>乔木状沙拐枣(17.48%)>多枝柽柳(12.82%),表明3种灌木均可通过夜间液流以补充植物体白天的水分消耗,表现出较强的抗旱性,但梭梭形成的叶片-冠-根的水势差相对较大,夜间补偿流较多,表现出更强的抗旱性。多枝柽柳和乔木状沙拐枣茎干液流日变化趋势基本相同,在灌溉量为35 kg·株-1.次-1和28 kg·株-1.次-1时均呈单峰曲线,液流速率较高且变化幅度较大,而灌溉量为17.5 kg·株-1.次-1时呈双峰曲线,液流速率较低;梭梭在不同灌溉量条件下其变化均呈单峰曲线,即当灌溉量降低到17.5 kg·株-1.次-1时多枝柽柳和乔木状沙拐枣可能出现了水分亏缺,通过调节气孔张开度或部分关闭降低蒸腾来适应其胁迫条件,但该灌溉条件下梭梭并没有出现水分亏缺,表明出较强的抗旱性。(2)相同时间不同灌溉量条件下,3种荒漠植物的清晨水势和午后水势均随着灌溉量的减少而降低;整个生长季相同时间同一灌溉量条件下,3种防护林植物的清晨、午后水势表现为乔木状沙拐枣>多枝柽柳>梭梭,表明3种荒漠植物在相同的灌溉条件下梭梭因保持较低的水势表现出较强的抗旱性。(3)相同时间不同灌溉量条件下,3种荒漠植物单株日耗水量均随着灌溉量的减少而减少,整个生长季各处理日平均耗水量的动态变化趋势均为单峰型,7月份耗水量最大,表明在塔克拉玛干沙漠腹地最炎热的7月份,3种防护林植物可以通过增加其蒸腾耗水量来适应干旱的环境条件。     

塔克拉玛干沙漠公路防护林苗木对干旱胁迫的水分生理响应

以塔克拉玛干沙漠公路防护林的乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)、多枝柽柳(Tamarix ramosis-sima)和梭梭(Haloxylon ammodendron)2年生苗木为材料,采用盆栽试验,设置10d(处理Ⅰ)、20d(处理Ⅱ)和40d(处理Ⅲ)的自然干旱胁迫周期,探讨其不同干旱处理下的水分生理特征及其耐旱性。结果表明:(1)3种苗木的水势均随着干旱胁迫程度增强而降低,水势最大降幅均在第2个干旱处理周期内,在第3个干旱处理周期内水势有较大回升,且以乔木状沙拐枣水势最高,梭梭水势最低。(2)乔木状沙拐枣的PV水分参数均随着干旱胁迫强度的增强而降低,其渗透势在第3个干旱周期内开始回升,而初始质壁分离的相对含水量(RWCtlp)一直呈降低趋势,质外体水分含量(AWC)呈现出"降-升-降"的波动状态。乔木状沙拐枣的耐旱能力随着干旱胁迫程度的增强变化不明显,它主要通过减少水分散失适应干旱环境。(3)多枝柽柳的PV水分参数在处理Ⅰ和处理Ⅱ之间差别很小,处理Ⅲ第60天就枯亡;其Ψsat和Ψtlp在第1个干旱周期降低,第2个干旱周期开始回升,而其AWC随胁迫时间在不断增大;多枝柽柳的耐旱能力随着干旱的增强急剧降低,耐旱性最差,它主要通过增加水分散失适应干旱环境。(4)梭梭的Ψsat和Ψtlp在处理Ⅱ、Ⅲ之间非常接近,且都低于处理Ⅰ,RWCtlp与AWC随着干旱强度增强而增大,同期处理Ⅱ和Ⅲ的AWC都高于处理Ⅰ。梭梭的耐旱能力随着干旱的增强不断增强,它通过增加体内水分含量,减少水分散失应对干旱胁迫。(5)3种植物的耐旱能力强弱为:梭梭>乔木状沙拐枣>多枝柽柳,所以梭梭最适合做沙漠防护林树种。     

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.
     

细菌群落主导沙漠公路防护林营造后的土壤功能变化

防护林作为沙漠公路的安全保护屏障,其生长和应对胁迫所需的养分供给依赖于土壤微生物。以塔里木沙漠公路防护林和自然沙漠为研究系统,探究土壤细菌和真菌群落、两种生境共有和特有微生物物种变化对土壤物质循环功能的驱动作用。结果显示,土壤细菌和真菌物种丰富度(P<0.01,P<0.01)及群落组成(P<0.05,P<0.01)均受防护林营造的显著影响,细菌物种丰富度的响应增幅为77.5%,高于真菌22.1%。细菌群落是导致土壤酶活性升高的显著驱动因素,而非真菌群落或环境因子;细菌物种丰富度(rho=0.46,P<0.01)和群落组成(rho=0.68,P<0.01)与土壤酶之间呈显著偏Mantel相关。共有细菌相对丰度(rho=0.47,P<0.01)和特有细菌物种丰富度(rho=0.36,P<0.01)是驱动土壤酶活性改善的关键因素,与土壤酶之间呈显著偏Mantel相关。研究表明,沙漠公路防护林土壤细菌而非真菌主导微生物群落的响应,细菌群落通过改变本地物种丰度和新物种数量来调控土壤功能。     

平果喀斯特山地不同植物群落的土壤质量评价

了解喀斯特山地的土壤环境质量,对其植被恢复和石漠化治理有着重要意义。基于群落土壤肥力分析,采用典范对应分析(CCA)和因子分析相结合的方法,定量评价了广西平果喀斯特山地灌丛、灌木、仪花和蚬木群落的土壤质量。结果表明:土壤物理结构随植被恢复得到改善,土壤容重下降、孔隙增多、持水能力增强。土壤p H值以灌丛最高,仪花和蚬木林的土壤有机质、全氮和碱解氮含量明显高于灌丛和灌木,灌丛、灌木的土壤全磷、全钾和速效钾含量则显著高于次生乔木林;土壤速效磷和交换性钙含量差异不显著。CCA可以有效筛选土壤质量评价指标,土壤质量综合评价分值的大小顺序为:仪花林(0.41)蚬木林(0.27)灌丛(-0.20)灌木林(-0.44)。导致灌丛和灌木林土壤质量较低的原因主要与群落生产力低、土壤有机质等养分积累少有关。