马尾松人工林林窗内土壤动物作用下凋落叶C元素的动态变化

土壤动物对凋落叶养分元素动态具有重要影响,但这种影响受控于凋落叶质量及环境条件。为了解不同大小林窗(G1:100 m~2、G2:400 m~2、G3:900 m~2、G4:1 600 m~2)内土壤动物对凋落叶中C元素季节动态的影响,采用凋落叶分解袋的方法,于凋落叶第一年分解的冬、春、夏、秋四个季节,研究了3.00和0.04 mm孔径凋落叶袋中长江上游马尾松人工林两种植物马尾松(Pinus massoniana)、樟(Cinnamomum camphora)凋落叶中的C元素动态特征。结果表明:土壤动物明显促进了2种凋落叶C的释放,且中型林窗(G3:900 m~2)内凋落叶C损失率更高;不同季节土壤动物对凋落叶中C释放量的影响存在显著差异:土壤动物对凋落叶C释放的影响主要在春季和夏季,秋、冬两季部分林窗出现C富集现象;相对于针叶植物凋落叶,土壤动物对阔叶植物凋落叶中C元素动态的影响更为显著。这些结果说明中型林窗内土壤动物对凋落叶C释放有显著影响,在马尾松低效林改造过程中,可利用中型林窗这一显著作用,引入更容易被土壤动物分解的乡土阔叶树种樟,加速马尾松人工林的物质循环。     

马尾松人工林窗对红椿凋落叶分解过程中微生物生物量的影响

为了认识林窗大小对凋落叶分解过程中微生物生物量的影响,以42年生的马尾松人工林7种不同大小林窗(G1:100 m2、G2:225 m2、G3:400 m2、G4:625 m2、G5:900 m2、G6:1225 m2、G7:1600 m2)为研究对象,分析红椿凋落叶分解过程中微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)及其比值(MBC/MBN)随林窗面积和分解时间(30、90和180 d)的动态变化,并对比这些指标在林窗中心和边缘的差异。结果显示:(1)林窗大小极显著影响了红椿凋落叶分解过程中的MBN,对MBC和MBC/MBN也有显著影响。总体上,中小型林窗(G1~G5)的微生物生物量较高。(2)各林窗中央与边缘间MBC、MBN、MBC/MBN虽有所差异,但并不显著。(3)分解时间对凋落叶中的MBC、MBN、MBC/MBN都有着极显著影响,在分解90 d时,MBC和MBC/MBN最高,MBN最低。(4)MBC与温度、含水量极显著相关,MBN、MBC/MBN与温度的相关性也极显著。研究表明,林窗形成后温度和水分的改变显著影响了红椿凋落叶分解过程中的微生物生物量;其中,中小型(G1~G5)林窗能显著增加微生物生物量;MBC与MBN随分解时间的变化表现出相反的变化趋势。     

马尾松人工林林窗大小对两种凋落叶难降解物质含量的影响

林窗通过改变森林微环境及土壤环境而影响凋落物难降解物质的降解, 目前关于人工林林窗对凋落物分解过程中难降解物质影响的研究较少。该文采用凋落物分解袋法, 以马尾松(Pinus massoniana)人工林人工砍伐形成的7个不同面积的林窗(G1: 100 m²、G2: 225 m²、G3: 400 m²、G4: 625 m²、G5: 900 m²、G6: 1225 m²、G7: 1600 m²)为研究对象, 以林下为对照, 研究了林窗大小对两种乡土树种——樟(Cinnamomum camphora)和红椿(Toona ciliata)凋落叶分解过程中难降解物质(木质素、纤维素、总酚、缩合单宁)含量的影响。结果表明: 1)林窗大小对林窗中心红椿凋落叶缩合单宁、总酚、木质素的含量有显著影响, 对其纤维素含量和樟凋落叶中4种难降解物质含量均无显著影响。随着林窗面积的增大, 红椿凋落叶中除纤维素含量外的其余3种难降解物质含量, 中小型林窗(G1-G5, G1: 100 m², G2: 225 m², G3:400 m², G4: 625 m², G5: 900 m²)低于大型林窗(G6、G7, G6: 1225 m², G7: 1600 m²)。2)林窗不同位置, 只有红椿凋落叶中缩合单宁含量林窗中心显著低于边缘, 其余难降解物质含量和樟凋落叶中4种难降解物质含量均无显著差异。樟凋落叶的木质素含量在G3林窗显著低于林下; 红椿凋落叶除纤维素含量外的其余难降解物质含量, 中小型林窗从林窗中心到边缘均显著低于林下。3)随着分解时间的延长, 两种凋落叶都表现出缩合单宁、纤维素含量降低, 木质素含量升高, 总酚含量先升高后降低的变化趋势。研究结果表明: 中小型林窗(100-900 m²)较大面积林窗干扰更有利于凋落叶中难降解物质的降解, 而林窗内的环境异质性应该是凋落物中难分解物质分解动态的主要调控因子, 并且这种效应依赖于初始凋落物质量。     

不同林窗马尾松凋落叶与土壤养分变化研究

以现有42年生的马尾松（Pinus massoniana）人工纯林,经过采伐形成4种不同大小有效面积的林窗（100、400、900和1 600 m²）为研究对象,以未经采伐的42年生马尾松人工纯林为对照样地,采用凋落叶分解袋法,研究不同大小有效面积林窗对马尾松凋落叶、土壤C、N、P及化学计量比和养分损失率的影响。研究结果表明：（1）不同大小有效面积林窗下的马尾松凋落叶、土壤C、N、P含量及养分损失率除土壤P含量和马尾松凋落叶P养分损失率外,均存在显著差异。随着林窗有效面积G1~G4的增大,马尾松凋落叶C、N、P含量均呈降低趋势,三者均在G3林窗体现出较小值。马尾松凋落叶C、N、P养分损失率、土壤C、N、P养分含量多呈抛物线趋势,且均在G2或G3林窗体现出最大值。（2）不同大小有效面积林窗下的马尾松凋落叶、土壤C/N/P均存在显著差异。随着林窗有效面积G1~G4的增大,马尾松人工林土壤C/N/P基本呈抛物线变化趋势,土壤C/N在G3林窗出现最大值,土壤C/P、N/P均在G2林窗体现出最大值;土壤C/N、C/P、N/P变异系数分别为13.31%、16.51%、17.21%。马尾松凋落叶C/N、C/P均在G3体现出最小值。（3）马尾松凋落叶C、N含量与土壤C、C/N/P及环境因子的相关性较强,P含量与它们的相关性较弱;C/N与土壤P、C/N/P及环境因子的相关性较强,C/P、N/P与土壤C/P及环境因子的相关性较强;C、N养分损失率与土壤C、C/N、C/P及环境因子的相关性较强,P养分损失率与土壤C、N、P含量及其化学计量比和环境因子的相关性较弱。土壤C、N、P含量及其化学计量比与环境因子的相关性较强。     

不同季节亚热带常绿阔叶林6个树种凋落叶钙、镁、锰的释放特征

采用凋落物分解袋法,研究了亚热带常绿阔叶林区马尾松、柳杉、杉木、香樟、红椿、麻栎6个典型树种凋落叶的Ca、Mg、Mn在第一个分解年不同雨热季节的释放特征.结果表明：经历1年的分解,6种凋落叶Ca、Mg、Mn释放率分别为-13.8%～92.3%、4.0%～64.8%和41.6%～81.1%.马尾松和香樟凋落叶Ca释放动态呈现富集-释放模式,其余4种凋落叶整体上呈现释放的模式;香樟凋落叶Mg释放动态呈现富集-释放模式,其余5种凋落叶呈现直接释放模式;柳杉和红椿凋落叶Mn释放动态呈现富集-释放模式,其余4种凋落叶呈现直接释放模式.凋落叶Ca、Mg、Mn的释放明显受到季节性降雨的影响,且因凋落叶种类不同而有差异.Ca、Mg、Mn在雨季的释放率和释放量均高于旱季.初始养分含量和降雨量是影响凋落物分解过程元素释放的重要因子.     

马尾松人工林林窗内凋落叶微生物生物量碳和氮的动态变化

目前,人工林普遍存在土壤退化、生物多样性降低等生态问题.人工抚育间伐,营造混交林是人们经营和管理人工林的主要方式之一.为了了解这种经营方式对人工林生态系统中养分循环的影响,本文研究了位于长江上游低山丘陵区的42年生马尾松人工林7种林窗(G₁: 100 m²、G₂: 225 m²、G₃: 400 m²、G₄: 625 m²、G₅: 900 m²、G₆: 1225 m²、G₇: 1600 m²)中马尾松和红椿凋落叶分解过程中微生物生物量碳和氮的动态变化.结果表明: 中小型林窗(G₁～G₅)有利于凋落叶分解过程中微生物生物量碳(MBC)和生物量氮(MBN)的增加.马尾松凋落叶中的MBC和MBN以及红椿凋落叶中的MBN,在分解期(360 d)内呈现出先增加后降低的变化,在180 d时三者达到最大值,其最高含量分别达到9.87、0.22和0.80 g·kg^-1.而红椿凋落叶中的MBC在分解90 d时即达到最大值44.40 g·kg^-1.红椿凋落叶中的MBC和MBN显著高于马尾松凋落叶.凋落叶中的微生物生物量碳和氮与日均温和凋落物的含水率显著相关,与凋落物的特性也密切相关.这说明对人工林进行抚育间伐时可将林窗控制在100～900 m²的范围内,有利于凋落叶分解过程中微生物生物量碳和氮的增加,加快凋落叶的分解,提高人工林林地的土壤肥力.     

马尾松人工林林窗边缘效应对樟和红椿凋落叶难降解物质分解的影响

采用凋落物分解袋, 以四川低山丘陵区马尾松人工林人工砍伐形成的7个不同面积的林窗边缘(100、225、400、625、900、1225、1600 m²)为研究对象, 以林下为对照, 研究了2种乡土树种——樟和红椿凋落叶难降解物质(木质素、纤维素、总酚、缩合单宁)在不同大小林窗边缘的降解动态特征.结果表明:马尾松人工林林下与不同大小林窗边缘相比较,红椿凋落叶中除纤维素外,其余难降解物质的降解率以及樟凋落叶木质素降解率均显著高于林下.在全年分解过程中, 2种凋落叶4种难降解物质的降解率总体均呈现持续上升的趋势.其中,缩合单宁降解最快,其次是总酚和纤维素,而木质素降解最慢.随林窗面积的增大, 红椿凋落叶除纤维素外,其余难降解物质在中型林窗边缘(400、625 m²)具有相对较高的降解率,而樟凋落叶的木质素在625 m²林窗边缘时也表现出较高的降解率.在凋落叶分解过程中,难降解物质降解率与凋落叶袋内温度和凋落物质量均呈显著相关.中型林窗(400～625 m²)对凋落物分解过程中难降解物质的降解具有更显著的边缘效应, 而这种边缘效应与物种有一定关联.     

亚热带常绿阔叶林区凋落叶木质素和纤维素在不同雨热季节的降解特征

采用凋落物分解袋法研究了亚热带常绿阔叶林区6个典型树种马尾松(Pinus massoniana)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliata)和麻栎(Quercus acutissima)凋落叶木质素与纤维素第1年降解特征。结果表明:6种凋落叶质量损失率的大小顺序依次为红椿(72.09%)柳杉(58.61%)杉木(51.07%)麻栎(50.38%)马尾松(31.08%)香樟(27.75%);6种凋落叶木质素浓度动态不一致,纤维素浓度则整体上呈现一直下降的变化动态;第1个分解年,木质素降解率大小顺序依次为红椿(88.36%)麻栎(61.21%)柳杉(56.41%)杉木(55.44%)香樟(37.10%)马尾松(24.10%),纤维素降解率大小顺序依次为红椿(99.22%)杉木(90.58%)柳杉(86.84%)麻栎(84.70%)香樟(76.40%)马尾松(71.30%);季节性降雨极显著地影响凋落叶木质素和纤维素降解率(P0.01),6种凋落叶木质素和纤维素在雨季时期均有较大的降解量;亚热带常绿阔叶林6种凋落叶木质素和纤维素第1年降解主要发生在雨季,凋落叶木质素和纤维素在分解初期旱季的降解速率基本一致,而在季节性降雨期,纤维素降解速率快于木质素的降解速率。     

减雨对南亚热带马尾松人工林凋落物分解的影响

为探究气候变化背景下降雨格局改变对马尾松人工林凋落物分解及养分释放过程的影响,以南亚热带马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,设置穿透雨减少50%和不减雨(对照)处理,开展连续观测野外降水控制实验。采用凋落物分解袋法,研究了减雨处理对南亚热带马尾松人工林凋落叶分解速率及养分释放的影响,以及凋落叶分解速率的影响因素。结果表明:凋落叶分解2年后,减雨处理和对照林凋落叶残留率分别为38.09%和38.06%;凋落叶分解过程中碳元素表现为淋溶-富集-释放,而氮元素表现为富集,减雨50%在一定程度上促进了氮的富集,但未达到显著水平。相关分析表明,凋落叶的残留率与氮浓度和月积温呈显著负相关,与碳/氮呈显著正相关。本研究发现,减雨50%并未改变马尾松凋落叶分解速率和养分释放模式,凋落叶的残留率与氮浓度、碳/氮及月积温密切相关。     

三峡库区森林凋落叶化学计量学性状变化及与分解速率的关系

凋落物分解是森林生态系统生物元素循环和能量流动的重要环节,其过程是植物与土壤获得养分的主要途径。为了量化凋落叶化学计量学性状变化过程对分解的影响及对凋落物-土壤生物化学连续体的深层理解,用凋落物分解袋法研究了不同林型各自凋落叶化学计量学性状变化及与分解速率关系,结果表明:林下各自凋落叶分解速率是马尾松林栓皮栎林马尾松-栓皮栎混交林,马尾松林、栓皮栎林、马尾松-栓皮栎混交林凋落叶分解50%和95%的时间分别是2.11 a和9.15 a,1.93 a和8.45 a,1.76 a和7.77 a;凋落叶分解过程中,化学计量学性状变化明显,分解450 d后马尾松-栓皮栎混交林碳释放最快,栓皮栎林最慢;3种凋落叶起始N含量是栓皮栎林最高,马尾松林最低,分解450 d后马尾松林、栓皮栎林和马尾松-栓皮栎混交林N含量分别增加了66.67%、44.91%和44.52%,而P含量分别释放了30.80%、38.89%和42.29%。凋落物不同化学计量学性状与分解速率关系不同,3种林型凋落叶分解速率均与N含量呈正相关(P0.01),与C含量(P0.01)、C/N比(P0.01)呈负相关,与N/P比呈负二次函数关系(P0.01),而P含量与3种林型关系不同,与栓皮栎林(P0.01)和马尾松林(P0.05)呈负线性关系,与马尾松-栓皮栎混交林呈负二次函数关系(P0.05)。研究表明,不同林型凋落叶分解中的养分动态趋向利于分解变化,N、P养分动态是生态系统碳平衡和凋落物分解速率的主要因素,混交林中混合凋落物的养分迁移是分解相对较快的原因。     

林窗尺度对马尾松人工林林下灌草层优势种生态位的早期影响北大核心CSCD

马尾松作为中国广泛栽植的乡土树种,其人工林群落结构简单和生物多样性低下是普遍存在的生态学问题。探究不同林窗尺度对马尾松人工林林下植被群落的影响,可为马尾松人工林近自然经营提供理论依据。该研究在45 a生马尾松人工林中分别设置A(50 m^(2))、B(100 m^(2))、C(200 m^(2))和D(667 m^(2))4种不同尺度的林窗,以不做任何处理的马尾松人工林作为对照(CK),探究采伐开窗后林窗内自然更新1 a后的灌草层植物组成、优势种生态位宽度和生态位重叠度分布特征。结果显示:(1)除100 m^(2)林窗下灌木层物种数与对照无显著差异外,其余林窗灌草层物种数均显著高于对照(P<0.05),且200 m^(2)林窗下灌草层物种数均最多,分别为35种和20种;4种林窗下灌草层物种丰富度指数较对照均显著增加(P<0.05),最大值均出现在200 m^(2)林窗下,其值分别为对照的1.5倍和2.6倍。(2)林窗增加了灌草层喜光植物种类,且在200 m^(2)林窗下种类最多,灌木层喜光植物有13种,草本层喜光植物有5种。(3)4种林窗下灌草层优势种中,喜光植物生态位宽度均较大,200 m^(2)林窗下灌草层生态位宽度平均值最小,其对资源利用程度低,重要值与生态位宽度之间无显著相关性(P>0.05)。(4)4种林窗下灌草层优势种间生态位重叠度指数均较小。667 m^(2)林窗下,灌草层优势种平均生态位重叠度指数最小,分别为0.029和0.024,200 m^(2)林窗下灌草层优势种高生态位重叠度占总数比例最大,分别为20%和23.8%。研究表明,采伐开窗促进了马尾松人工林林下植被发育,丰富了林下植物多样性,有利于马尾松林稳定持续发展,对精准提升马尾松人工林质量具有重要意义。     

马尾松(Pinus massoniana)人工林林窗对土壤不同形态活性有机碳的影响

研究了四川盆地低山丘陵区马尾松人工林不同大小林窗对表层土壤活性有机碳(水溶性有机碳、微生物量碳、易氧化碳)含量、分配比例及碳库管理指数的影响。结果表明:(1)林窗下土壤微生物量碳含量与分配比例较林下土壤有所升高,而水溶性有机碳与易氧化碳含量及水溶性有机碳分配比例有所降低。(2)林窗大小显著影响林窗中心土壤活性有机碳含量与分配比例。随林窗面积增大,水溶性有机碳、微生物量碳与易氧化碳含量呈现较为一致的升高趋势;水溶性有机碳和微生物量碳分配比例也升高,易氧化碳分配比例先下降后升高,稳定态碳先升高后降低;总体表现为较大林窗(900—1225m2)微生物活性强,活性有机碳含量高,且有机碳库稳定性较好。(3)土壤碳库管理指数随林窗面积增大无显著变化,但与各形态活性有机碳含量及总有机碳含量显著相关,说明土壤碳库管理指数能够相对全面地反映林窗大小对土壤碳库的影响。     

亚热带常绿阔叶林6个常见树种凋落叶在不同降雨期的分解特征

地处长江上游的四川盆地亚热带常绿阔叶林具有典型雨热同季的气候特点,季节性干湿交替可能显著影响凋落物分解,但迄今缺乏相应的报道。因此,采用凋落物分解袋法,研究了常绿阔叶林区最具代表性的马尾松(Pinus massoniana)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliata)、麻栎(Quercus acutissima)等6种凋落叶在第1年不同雨热季节的分解特征。结果表明,经历1a的分解,6种凋落叶质量残留率大小顺序依次为:红椿(27.90%)柳杉(41.39%)杉木(48.93%)麻栎(49.62%)马尾松(68.82%)香樟(72.23%),6种凋落叶在不同干湿季节质量损失差异显著(P0.05)。阔叶树种在旱季(MRS、SRS和WRS)的质量损失显著高于针叶树种。雨季(ERS和LRS)对6种凋落叶质量损失的贡献率(69.73%—89.68%)均明显大于旱季(10.32%—30.27%)。6种凋落叶在不同时期中质量损失速率差异显著(P0.05),且6种凋落叶在雨季的质量损失速率明显高于旱季。相关分析结果表明,凋落叶质量损失及其速率均与降雨量和温度呈极显著(P0.01)正相关关系。凋落叶质量损失与初始C、木质素含量及C/N、木质素/N极显著(P0.01)负相关,与N含量极显著(P0.01)正相关。这些结果表明亚热带地区森林凋落物分解的质量损失主要发生在雨季,雨季温湿度的改变可显著影响凋落物分解过程。     

四川盆地亚热带常绿阔叶林凋落叶多酚类物质在不同降雨期间的降解特征

植物多酚类物质是森林凋落物中的重要组分,其含量的多寡在一定程度上决定了凋落物的分解速率。然而,凋落物分解过程中多酚类物质的降解动态仍不十分清楚。因此,以四川盆地亚热带常绿阔叶林最具代表性的3个针叶树种马尾松(Pinus massoniana)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)和3个阔叶树种香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliata)、麻栎(Quercus acutissima)凋落叶为对象,采用凋落物分解袋法,研究了6种凋落叶多酚类物质在第一年不同降雨期间的降解特征。结果表明:自微量降雨期起至雨季前期止,6种凋落叶多酚类物质具有一致的降解动态,降解率均表现为随着降水量的增加而增加;自雨季后期之后,多酚类物质含量均处于稳定状态。第一个分解年,6种凋落叶多酚类物质降解率大小顺序依次为:红椿(100%)柳杉(97.81%)杉木(94.45%)麻栎(93.67%)马尾松(93.06%)香樟(91.64%)。分解初期旱季两时期(微量降雨期和春季少雨期),6种凋落叶多酚类物质均有较大的降解量,其降解率占全年降解率的42.16%—71.20%。并且,除香樟以外的5种凋落叶多酚类物质大量降解释放发生在雨季前期,占全年降解率的44.46%—55.72%。此外,凋落叶多酚类物质初始含量与其降解率呈显著的二次函数关系。可见,降雨是湿润亚热带常绿阔叶林区凋落物多酚类物质降解的关键驱动因子之一,树种组成是影响凋落物多酚类物质降解的内部因素。     

重庆酸雨区马尾松纯林改造对土壤酸化特征及团聚体稳定性的影响

马尾松对酸沉降危害极其敏感,生产实践中往往通过林分改造来应对酸沉降危害。为掌握酸雨区马尾松纯林改造对土壤酸化环境的影响及科学指导经营管理,采用空间代替时间的方法,对重庆铁山坪林场的马尾松纯林及其阔叶化改造后的香樟林、木荷林、马尾松×香樟混交林和马尾松×木荷混交林土壤养分、酸化特征及团聚体稳定性进行研究。结果表明：（1）除木荷混交林的腐殖质层土壤有机碳和全氮含量显著增加外,其他森林类型总体均减少（P<0.05）;香樟林及其混交林的各层土壤全磷和全钾含量均增加,但木荷林及其混交林均减少（P<0.05）。（2）改造为香樟林及其混交林能显著提高土壤pH值、交换性盐基离子含量和盐基饱和度,降低交换性Al³⁺含量,但改造为木荷林及其混交林则总体对土壤酸化特征影响不明显（P>0.05）。（3）木荷林及其混交林淀积层的水稳性大团聚体含量增加,香樟林及其混交林则是微团聚体含量增加（P<0.05）。（4）改造对各森林类型腐殖质层和木荷林淋溶层及淀积层的土壤团聚体稳定性均无显著影响,但能增强马尾松混交林和香樟林淋溶层或淀积层的土壤团聚体稳定性（P<0.05）。综合来看,改造能改变土壤酸化环境,但各森林类型的影响不同,改造为香樟林或其混交林的改善效果总体好于木荷林或其混交林。因而对酸雨区马尾松纯林改造,还应根据改造树种特性及林分特征,科学确定相应的改造方法,尤其应注重改造林分的全过程抚育经营,以营造良好的林下环境。     

Response of nutrient dynamics of decomposing pine (Pinus massoniana) needles to simulated N deposition in a disturbed and a rehabilitated forest in tropical China

The effects of simulated N deposition on changes in mass, C, N and P of decomposing pine (Pinus massoniana) needles in a disturbed and a rehabilitated forest in tropical China were studied during a 24-month period. The objective of the study was to test the hypothesis that litter decomposition in a disturbed forest is more sensitive to N deposition rate than litter decomposition in a rehabilitated forest due to the relatively low nutrient status in the former as a result of constant human disturbance (harvesting understory and litter). The litterbag method and N treatments (control, no N addition; low-N, 5 g N m⁻² year⁻¹; medium-N, 10 g N m⁻² year⁻¹) were employed to evaluate decomposition. The results revealed that N addition increased (positive effect) mass loss rate and C release rate but suppressed (negative effect) the release rate of N and P from decomposing needles in both disturbed and rehabilitated forests. The enhanced needle decomposition rate by N addition was significantly related to the reduction in the C/N ratio in decomposing needles. However, N availability is not the sole factor limiting needle decomposition in both disturbed and rehabilitated forests. The positive effect was more sensitive to the N addition rate in the rehabilitated forest than in the disturbed forest, however the reverse was true for the negative effect. These results suggest that nutrient status could be one of the important factors in controlling the response of litter decomposition and its nutrient release to elevated N deposition in reforested ecosystems in the study region.     

Leaf litter decomposition and nutrient dynamics in a subtropical forest after typhoon disturbance

Decomposition of typhoon-generated and normal leaf litter and their release patterns for eight nutrient elements were investigated over 3 yr using the litterbag technique in a subtropical evergreen broad-leaved forest on Okinawa Island, Japan. Two common tree species, Castanopsis sieboldii and Schima wallichii, representative of the vegetation and differing in their foliar traits, were selected. The elements analyzed were N, P, K, Ca, Mg, Na, Al, Fe and Mn. Dry mass loss at the end of study varied in the order: typhoon green leaves > typhoon yellow leaves > normal leaves falling for both species. For the same litter type, Schima decomposed faster than Castanopsis. Dry mass remaining after 2 yr of decomposition was positively correlated with initial C:N and C:P ratios. There was a wide range in patterns of nutrient concentration, from a net accumulation to a rapid loss in decomposition. Leaf litter generated by typhoons decomposed more rapidly than did the normal litter, with rapid losses for N and P. Analysis of initial quality for the different litter types showed that the C:P ratios were extremely high (range 896 – 2467) but the P:N ratios were < 0.05 (range 0.02 – 0.04), indicating a likely P-limitation for this forest. On average 32% less N and 60% less P was retranslocated from the typhoon-generated green leaves than from the normal litter for the two species, Castanopsis and Schima. An estimated 2.13 g m^–2 yr^–1 more N and 0.07 g m^–2 yr^–1 more P was transferred to the soil as result of typhoon disturbances, which were as high as 52% of N and 74% of P inputted from leaf litter annually in a normal year. Typhoon-driven maintenance of rapid P cycling appears to be an important mechanism by which growth of this Okinawan subtropical forest is maintained.     

中亚热带4种森林凋落物量、组成、动态及其周转期

为研究亚热带次生林保护对森林生态系统养分循环等功能过程的影响。采用凋落物直接收集法,比较湘中丘陵区3种次生林(马尾松+石栎针阔混交林、南酸枣落叶阔叶林、石栎+青冈常绿阔叶林)和杉木人工林的凋落物量、组成特征及其周转期。结果表明:4种林分年凋落物量在414.4—818.2 g m-2a-1之间,3种次生林显著高于杉木人工林,3种次生林两两之间差异不显著,落叶对林分凋落物量的贡献最大,占林分凋落物量的59.9%—66.6%。杉木人工林和南酸枣落叶阔叶林的凋落物量月动态变化呈"双峰型",马尾松+石栎针阔混交林、石栎+青冈常绿阔叶林呈"不规则型"。优势树种的凋落物量对其林分凋落物量的贡献随林分树种多样性的增加而下降,杉木、马尾松凋落物量的月动态与其林分凋落物量的月动态基本呈一致变化趋势,但南酸枣、青冈、石栎没有一致的变化趋势。杉木人工林凋落物分解率最低(0.31),周转期最长(3.2 a),南酸枣落叶阔叶林分解率最高(0.45),周转期最低(2.2 a),凋落物的分解速率和周转随林分树种多样性增加而加快。可见,次生林凋落物量大,且分解快,周转期短,有利于养分归还和具有良好地力维持的能力。     

Endogenous versus exogenous nutrient affects C, N, and P dynamics in decomposing litters in mid-subtropical forests of China

The effect of nutrient availability on litter decomposition has been a major focus of global change ecology. The relative impacts of endogenous (litter) and exogenous (soil) nutrient availability remain unclear. We studied the nutrient dynamics of decomposition in litter from two species with contrasting litter nutrient contents and stoichiometry: Pinus massoniana and Castanopsis sclerophylla. During a 540-day field incubation, we manipulated exogenous nutrient levels by adding microbially available C (+C), N (+N), P (+P), and all three (+CNP) at 90-day intervals. Relative to the no-nutrient control (CK), nutrient additions decreased organic C retention in C. sclerophylla, with the greatest effect observed in +CNP. Nitrogen content in P. massoniana litter similarly increased with nutrient addition, particularly +P and +CNP. The P addition treatments also increased P content in the litter of both species. Nitrogen content in C. sclerophylla and organic C content in P. massoniana were unaffected by nutrient additions. The C/N and C/P ratios in decomposing C. sclerophylla litter were significantly lower in the CK treatment, while those of P. massoniana litter were influenced by the interaction of nutrient addition and decomposition time. Increased availability of C, N, and P individually and collectively alters nutrient release dynamics in decomposing foliar litter. Litter quality, as determined by source species, is a key determinant of the impact of exogenous nutrient inputs. A stronger effect of P addition than N addition indicates a relatively N-rich and P-poor ecosystem.     

凋落物添加和模拟氮磷沉降对红松凋落物木质素降解和碳释放的影响

通过对阔叶红松林和红松人工林2种林型凋落物处理（分别为不添加凋落物（原样组）、添加凋落物（双倍组）和去除凋落物（去除组）等3个处理）与模拟氮磷沉降（分别为对照CK （0 g N m^-2 a^-1、0 g P m^-2 a^-1）、低浓度氮磷（5 g N m^-2 a^-1、5 g P m^-2 a^-1）、中浓度氮磷（15 g N m^-2 a^-1、10g P m^-2 a^-1）和高浓度氮磷（30 g N m^-2 a^-1、20 g P m^-2 a^-1）等4个强度）原位培养试验,研究凋落物质量的增加与氮磷沉降及两种处理的耦合作用对碳（C）和木质素分解释放的影响。结果表明：凋落物添加在试验前期（6月）抑制人工林L层的C释放,促进H层的C释放;试验后期（10月）促进人工林L层C释放,而抑制H层的C释放。凋落物添加在前期（6月）是促进天然林L层C释放的,但在后期（10月）产生抑制作用。与L层相反,凋落物添加持续促进天然林H层的C释放。低、中浓度氮磷沉降显著促进了红松人工林和阔叶红松林L、H层C释放和木质素降解,但高浓度的氮磷添加会抑制C释放和木质素的降解,两种处理之间无交互作用。