东北盐碱化羊草草地生物治理的研究

 盐碱草地的生物治理包括两种形式：一是人工建立枯草层,改变盐碱土的理化性质,直接种植羊草,恢复植被;二是种植耐盐碱植物,自然积累有机质,逐渐恢复植被。枯草层可改变盐碱土的理化性状,当枯草量达1.5kg·m-2时,与对照区相比,土壤容重由1.71g·cm-3减少 到1.10g·cm-3,土壤孔隙度和空气含量分别提高了41.7％和1.7倍,土壤含水量增加31.7％。土壤pH值由10.05下降到8.5,含盐量和电导率分别下降了34.1％和40％,碱化度由64.59％下降到35.75％。种植虎尾草改良盐碱化草地是一种有效的途径,4年后,光碱斑已全部被植被覆盖,群落产量达450g·m-2,羊草在群落中大量出现,约占总产量的45％以上。实验结果表明当枯草量达1.5g·m-2时,播种羊草即可在盐碱上壤上存活,4年后,羊草群落的产量可达600g·m-2,基本上恢复到了羊草草地。     

不同植被对土壤侵蚀和氮素流失的影响

利用 5～ 6a野外径流小区试验资料 ,研究 1 7种植被覆盖对土壤侵蚀和氮素流失的影响 ,结果表明 :1 9种作物、4种草地和 4种草灌间作小区年平均径流量为 2 7773、1 80 2 8和 1 31 4 9m3/ km2 · a,比相应裸地减少 2 7.5%、51 .1 %和64.3% ;侵蚀模数为 1 71 6、1 0 2 1和 81 2 t/ km2 · a,减少 73.0 %、92 .8%和 94 .3% ;全氮富集率为 1 .65、2 .4 8和 2 .59,比裸地增加 1 3.8%～ 1 1 4 % ;年平均土壤氮素流失量为 1 4 58、1 2 52、382 9和 966kg/ km2· a。 2植被通过调节径流流速来间接影响泥沙全氮富集 ,土壤侵蚀模数愈大 ,泥沙全氮富集率愈小。 3土壤氮素流失方程 SN=( 55.56-4 .87ln SL)· SL·TN ,可定量预测土壤氮素的流失。     

长白山高山冻原土壤呼吸及其影响因子分析

主要研究了长白山高山冻原土壤呼吸与生物量、凋落物和土壤理化因子的相互关系。运用典范相关分析法(CanonicalCorrelationAnalysis)分析了长白山高山冻原生态系统中影响土壤呼吸的主要理化因子。结果表明,长白山高山冻原4种典型土壤类型的土壤呼吸量依次为泥炭化高山冻原土250·79g·m-2·yr-1、草甸化高山冻原土227·69g·m-2·yr-1、潜育化高山冻原土211·36g·m-2·yr-1和石质化高山冻原土209·42g·m-2·yr-1。土壤呼吸与地下生物量显著相关(R2=0·85,n=15,P<0·05);土壤呼吸与凋落物量的空间变化不完全相同;影响长白山高山冻原土壤呼吸的主要理化因子是C/N、土壤持水量、有机质和总氮。     

南亚热带森林群落演替过程中林下土壤的呼吸特征

采用CI-310便携式光合作用系统及其附件,测定了广东省黑石顶自然保护区南亚热带森林演替系列中的马尾松林和松阔混交林林下土壤的呼吸速率。测定结果显示:在自然条件下,马尾松林土壤呼吸速率在1.650~4.0μmolCO2m-2s-1,松阔混交林土壤呼吸速率在1.70~3.950μmolCO2m-2s-1之间。林下土壤呼吸速率与温度和土壤空气相对湿度可用拟合,据此并结合当地气象资料推算出马尾松林和松阔混交林的年均土壤呼吸量分别为31.027、36.629 tCO2hm-2,后者高于前者。     

土壤保持服务:概念、评估与展望

土壤保持服务作为一项重要的生态系统调节服务,是防止区域土地退化、降低洪涝灾害风险的重要保障。针对在全球范围内影响最大的土壤水蚀,基于土壤侵蚀、运移和输出过程,对土壤保持服务的概念、评估方法进行了梳理总结。土壤保持服务是指生态系统防止土壤流失的侵蚀调控能力及对泥沙的储积保持能力。土壤保持服务的评估往往是基于通用土壤流失方程RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation),以潜在土壤侵蚀量(裸地时土壤侵蚀量)与实际土壤侵蚀量之差,作为指标衡量。由于生态过程具有尺度依赖性,对土壤保持服务的有效评估,需要采用多尺度方法。土壤保持服务与人类需求紧密相关,在未来土壤保持服务研究中应强调连接土壤保持服务与人类福祉,对土壤保持服务产生、流动、使用的全过程及土壤保持服务时空动态与人类福祉变化的关系进行探究。     

土壤保持服务:概念、评估与展望

土壤保持服务作为一项重要的生态系统调节服务,是防止区域土地退化、降低洪涝灾害风险的重要保障。针对在全球范围内影响最大的土壤水蚀,基于土壤侵蚀、运移和输出过程,对土壤保持服务的概念、评估方法进行了梳理总结。土壤保持服务是指生态系统防止土壤流失的侵蚀调控能力及对泥沙的储积保持能力。土壤保持服务的评估往往是基于通用土壤流失方程RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation),以潜在土壤侵蚀量(裸地时土壤侵蚀量)与实际土壤侵蚀量之差,作为指标衡量。由于生态过程具有尺度依赖性,对土壤保持服务的有效评估,需要采用多尺度方法。土壤保持服务与人类需求紧密相关,在未来土壤保持服务研究中应强调连接土壤保持服务与人类福祉,对土壤保持服务产生、流动、使用的全过程及土壤保持服务时空动态与人类福祉变化的关系进行探究。     

东北黑土区片蚀和沟蚀对土壤团聚体流失的影响

土壤侵蚀方式的差异必然会导致土壤团聚体破碎程度及流失过程的不同。基于室内模拟降雨试验,对比研究了黑土坡耕地片蚀和沟蚀对土壤团聚体流失的影响。结果表明,在50和100 mm/h降雨强度下,沟蚀试验处理的侵蚀量分别是片蚀试验处理的1.42倍和3.51倍左右。在片蚀试验处理下,当降雨强度由50 mm/h增加至100 mm/h时,侵蚀泥沙中微团聚体（< 0.25 mm）含量由45.7%增加至74.2%;而在沟蚀试验处理下,侵蚀泥沙中以大团聚体（≥0.25 mm）为主,其占团聚体流失量为65.5%。片蚀试验处理下,50 mm/h降雨强度时,侵蚀泥沙中 > 5和2-5 mm粒级的团聚体含量均小于沟蚀处理,而其它粒级的团聚体含量均大于沟蚀处理;在100 mm/h降雨强度下,侵蚀泥沙中团聚体各粒级的含量均小于沟蚀处理。与试验土壤相比,表征团聚体流失的两个特征指标平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）均明显减少;在两种降雨强度下,片蚀试验处理的MWD和GMD均明显小于沟蚀处理。研究还发现MWD和GMD两种团聚体指标均能反映黑土农耕地坡面片蚀和沟蚀方式下的团聚体流失特征,且MWD能够更好的反映出雨强变化时两种侵蚀方式下土壤团聚体的流失特征。     

恢复年限、林下植被及季节对马尾松林土壤氮转化的影响

侵蚀红壤区植被恢复能有效防治土壤侵蚀,改善生态环境。提高侵蚀退化地土壤氮矿化潜力、增加氮有效性是改善贫瘠土壤植被生长发育的关键途径,对恢复侵蚀地生态系统具有重要意义。采用顶盖埋管培养法研究了不同恢复年限(Y0、Y16、Y34))不同芒萁处理的马尾松林土壤净氮矿化量和净氮矿化速率的季节变化特征,分析了植被恢复年限、林下植被覆盖及季节变化对土壤氮矿化的交互影响。结果表明,植被恢复能使侵蚀退化地土壤养分条件得到改善。不同恢复年限马尾松林净氮矿化最高值出现在夏秋季,而在春季为负值。植被恢复能使土壤净氮矿化量显著增加,且净氮矿化过程以氨化作用为主。净氨化速率与净矿化速率具有相似的季节变化,硝化速率随着恢复年限增加季节变化减小。林下裸露地净氮矿化量及速率低于芒萁覆盖地,且去除芒萁可以降低净氮矿化量及速率。方差分析表明,恢复年限、季节变化及其交互作用能显著影响土壤净氮矿化量及矿化速率(P0.001),而芒萁处理未能达到显著水平(P0.05)。马尾松林土壤氮转化过程季节变化明显,林分管理应按季节变化进行,林下芒萁覆盖对侵蚀退化地马尾松林土壤氮恢复具有重要作用。     

鼎湖山苗圃和主要森林土壤CO2排放和CH4吸收对模拟N沉降的短期响应

研究了鼎湖山生物圈保护区苗圃(幼苗)、马尾松、混交林和季风常绿阔叶林(季风林)土壤CO2排放和CH4吸收的一些特征及其对模拟N沉降增加的响应.结果表明,土壤CO2日(白天)平均排放量的大小顺序为(平均值±标准误)苗圃(258±62mg·m-2·h-1)＞季风林(177±42 mg·m-2·h-1)＞马尾松林(162±39 mg·m-2·h-1)＞混交林(126±30 mg·m-2·h-1).土壤CH4日(白天)平均吸收量的大小顺序为马尾松林(-0.15±0.02 mg·m-2·h-1)＞季风林(-0.08±0.01 mg·m-2·h-1)＞混交林(-0.07±0.01 mg·m-2·h-1)＞苗圃(-0.05±0.01 mg·m-2·h-1).低N(50 kg N·hm-2·a-1)和中N(100kg N·hm-2·a-1)处理对苗圃、马尾松林和混交林样地土壤CO2日平均排放量的影响均不明显,高N(150 kg N·hm-2·a-1)处理对苗圃土壤CO2的日平均排放量也无显著影响,但倍高N(300kg N·hm-2·a-1)处理显著促进苗圃样地土壤CO2的排放.然而,所有N(低N、中N和高N)处理均显著促进季风林土壤CO2日平均排放量,且这种促进作用随N处理水平的升高而增加.N处理显著促进季风林和马尾松林土壤对CH4吸收速率,但对混交林土壤CH4吸收则无明显的影响.在苗圃样地,除倍高N外,N处理对土壤CH4吸收速率也无显著作用,但倍高N处理使苗圃土壤发生功能转变,即从CH4汇转变为CH4源.     

山杨林地枯落物层对溅蚀的影响

天然降雨下３０年生山杨林内溅蚀试验结果表明,当Ｉ＿（３０）（最大３０分钟雨强）为０．０７６ｍｍ／ｍｉｎ或Ｐ＿ｏ（林内降雨量）为３．３ｍｍ时,清除枯落物层林地发生溅蚀,在Ｉ＿（３０）为０．３５ｍｍ／ｍｉｎ或Ｐ＿ｏ为２５．５６ｍｍ时具１ｃｍ枯落物层的林地不发生溅蚀;从溅蚀月动态看出７、８月份占全年溅蚀量的６０％以上;在同一土壤和坡度条件下,Ｉ＿（３０）、Ｐ＿ｏ、Ｈ＿１（枯落物层厚度）是溅蚀发生的主要因素,且溅蚀量（Ｓ＿ｔ）与其呈二次多项式回归关系,但当枯落物层具有一定厚度时溅蚀与其他因素无关。溅蚀主要发生在清除枯落物层的林下,随枯落物层厚度增加,溅蚀量剧减,当枯落物层积累到１ｃｍ时防止土壤溅蚀量达９７．５０％。     

Effects of Crop Canopies on Rain Splash Detachment

Crops are one of the main factors affecting soil erosion in sloping fields. To determine the characteristics of splash erosion under crop canopies, corn, soybean, millet, and winter wheat were collected, and the relationship among splash erosion, rainfall intensity, and throughfall intensity under different crop canopies was analyzed through artificial rainfall experiments. The results showed that, the mean splash detachment rate on the ground surface was 390.12 g/m²·h, which was lower by 67.81% than that on bare land. The inhibiting effects of crops on splash erosion increased as the crops grew, and the ability of the four crops to inhibit splash erosion was in the order of winter wheat>corn>soybeans>millet. An increase in rainfall intensity could significantly enhance the occurrence of splash erosion, but the ability of crops to inhibit splash erosion was 13% greater in cases of higher rainfall intensity. The throughfall intensity under crop canopies was positively related to the splash detachment rate, and this relationship was more significant when the rainfall intensity was 40 mm/h. Splash erosion tended to occur intensively in the central row of croplands as the crop grew, and the non-uniformity of splash erosion was substantial, with splash erosion occurring mainly between the rows and in the region directly under the leaf margin. This study has provided a theoretical basis for describing the erosion mechanisms of cropland and for assisting soil erosion prediction as well as irrigation and fertilizer management in cultivated fields.     

鼎湖山马尾松林生态系统碳素分配和贮量的研究

鼎湖山马尾松林中 ,马尾松各器官碳含量平均为 5 4.46%,灌木层植物 48.1 0 %,草本层植物40 .2 1 %,地表现存凋落物层 5 4.40 %,以上各组分总平均为 49.2 9%。土壤碳密度为 7.3 7kg· m- 2 (深 1 0 0cm)。生态系统各组分碳贮量分别为 :乔木层 68.876t·hm- 2 ,林下植物层 6.0 3 0 t· hm- 2 ,凋落物层 5 .892 t·hm- 2 ,土壤层 73 .70 5 t· hm- 2。根据研究结果 ,还对广东省马尾松林的现有碳贮量和碳吸存潜力进行了估算和讨论。     

南亚热带森林土壤有机碳组分对模拟酸雨的早期响应

应用人工模拟酸雨控制实验,探讨鼎湖山国家级自然保护区三种南亚热带主要植被类型(季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林)的土壤有机碳组分,包括土壤总有机碳(TOC)、土壤易氧化有机碳(ROC)、土壤不易氧化有机碳(NROC),在不同模拟酸雨处理梯度:对照CK(pH4.5的天然湖水)、pH4.0、pH3.5、pH3.0处理下的响应特征。结果表明:上层土壤(0~20cm)易氧化有机碳、不易氧化有机碳和总有机碳含量与森林类型密切相关,大小顺序均表现为混交林阔叶林马尾松林。经25个月模拟酸雨处理,鼎湖山森林土壤酸化有加剧的趋势;CK、pH4.0、pH3.5、pH3.0四个处理下土壤上层剖面易氧化有机碳含量分别为阔叶林(7.14、8.29、8.74、9.84g·kg-1)、混交林(8.58、8.53、10.28、10.36g·kg-1)和马尾松林(3.90、4.49、4.74、5.48g·kg-1),三个林型土壤易氧化有机碳含量呈现随模拟酸雨强度增加而升高的趋势;森林土壤总有机碳和不易氧化有机碳含量变化缓慢,在各酸梯度处理下差异不显著(P0.05)。研究结果显示,长期的酸雨作用使土壤酸化不断加剧,易氧化有机碳对酸雨的响应更敏感,但其在酸雨下积累的趋势不利于土壤总有机碳的存埋,但关于酸雨对土壤总有机碳的影响仍然需要长期的实验监测。     

不同开垦年限黑土溅蚀与团聚体分选特征

分别以开垦年限为8 a、30 a、50 a的典型黑土耕地和未开垦的天然次生林林地表层土壤为对象,采用人工模拟降雨的方法,对比分析了不同开垦年限土壤的溅蚀规律及溅蚀过程中团聚体分选、分布特征,并通过析因分析研究了开垦对黑土溅蚀的影响机制.结果表明：不同开垦年限黑土耕地土壤的溅蚀量明显高于未开垦次生林林地土壤,且随开垦年限的延长而增加,变化范围为0.95～7.06 g·cm^-1;土壤溅蚀量与溅蚀距离表现出紧密的指数函数关系,而且随着水平空间距离的增加,小粒级水稳性团聚体比例逐渐增加;溅蚀对黑土团聚体产生富集作用与损耗作用的临界粒级为1.0 mm;粒级＞2 mm、＜0.25 mm水稳性团聚体及有机质含量是典型黑土土壤溅蚀量及其变化特征的主要影响因子.     

西双版纳热带季节雨林生态系统氮的生物地球化学循环研究

 用小流域集水区和物质平衡方法,于1999年对西双版纳热带季节雨林生态系统的氮素循环进行了初步研究。西双版纳季节雨林生态系统的氮库总储量为6 481.2 kg·hm-2,其中活体生物量、凋落物层和土壤（0～30 cm）中的氮储量分别为970.9、37.7、5 481.2 kg·hm-2。土壤中的氮占生态系统氮总储量的84.4%,活体生物量占15.0%,凋落物层仅占0.6%。结果表明季节雨林的氮主要分布在土壤中,而在生物量中只占很少部分。大气降水、林内穿透水、树干流及地表径流的氮含量分别为0.565、0.828、0.983和1.042 mg·dm-3,氮通量则分别为8.89、10.97、3.57、5.95 kg·hm-2·a-1。大气降水输入氮8.89 kg·hm-2·a-1,径流输出氮5.95 kg·hm-2·a-1, 收支平衡（输入—输出）为2.94 kg·hm-2·a-1。氮的生物循环：吸收为149.86 kg·hm-2·a-1,存留为69.30 kg·hm-2·a-1,归还为80.56 kg·hm-2·a-1,循环系数为0.54。结果表明未受干扰的季节雨林生态系统处于氮积累的状态,有利于该生态系统的稳定与持续发展。     

鼎湖山季风常绿阔叶林的水文学过程及其氮素动态

 本文对鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林—黄果厚壳桂(Cryptocarya coneinna)、鼎湖钓樟(Lindera chunii)群落的水文学过程以及水系统中的氮素动态特征进行了初步研究。结果显示：所研究的群落中雨水输入的氮量较高,达35.57kg·ha-1,但渗入土壤及地表径流输出的氮也多,分别为18.28和9.25kg·ha-1·yr-1,输入输出之差为8.04kg·ha-1·yr-1。雨水对林冠的氮素淋溶量为4.72kg·ha-1·yr-1。通过回归分析,发现各类型水中含氮量与降雨量之间存在较显著的直线相关关系。不同树种的树干茎流中氮浓度存有差别。     

松嫩平原羊草草原凋落物层群落学作用的研究

 植物的萌发数量与凋落物量呈抛物线型,峰值出现在200g·m-2处,凋落物对植物萌发影响主要是通过影响地表温度和土壤水分而起作用。群落的物种数随着凋落物量增加而增加,峰值出现在800g·m-2处,种饱和度达14种·m-2,峰值后略有下降。群落优势种羊草(Aneurolepidium chinense)的密度、平均高度、盖度和地上生物量随凋落物量的变化趋势基本相同,峰值出现在600g·m-2左右。凋落物层对群落的演替动态有一定的影响,凋落物量相近的样地差异较小,随着凋落物量的增加,群落间差异越来越大。群落地上和地下生物量随凋落物量的变化呈单峰曲线,地上生物量峰值出现在600g·m-2处,地下生物量出现在700g·m-2处,地下生物量/地上生物量值随凋落物量变化呈V字型,最小值出现在550g·m-2左右。     

The effect of nitrogen addition on soil organic matter dynamics: a model analysis of the Harvard Forest Chronic Nitrogen Amendment Study and soil carbon response to anthropogenic N deposition

Recent observations indicate that long-term N additions can slow decomposition, leading to C accumulation in soils, but this process has received limited consideration by models. To address this, we developed a model of soil organic matter (SOM) dynamics to be used with the PnET model and applied it to simulate N addition effects on soil organic carbon (SOC) stocks. We developed the model’s SOC turnover times and responses to experimental N additions using measurements from the Harvard Forest, Massachusetts. We compared model outcomes to SOC stocks measured during the 20th year of the Harvard Forest Chronic Nitrogen Amendment Study, which includes control, low (5 g N m^?2 yr^?1) and high (15 g N m^?2 yr^?1) N addition to hardwood and red pine stands. For unfertilized stands, simulated SOC stocks were within 10 % of measurements. Simulations that used measured changes in decomposition rates in response to N accurately captured SOC stocks in the hardwood low N and pine high N treatment, but greatly underestimated SOC stocks in the hardwood high N and the pine low N treatments. Simulated total SOC response to experimental N addition resulted in accumulation of 5.3–7.9 kg C per kg N following N addition at 5 g N m^?2 yr^?1 and 4.1–5.3 kg C per kg N following N addition at 15 g N m^?2 yr^?1. Model simulations suggested that ambient atmospheric N deposition at the Harvard Forest (currently 0.8 g N m^?2 yr^?1) has led to an increase in cumulative O, A, and B horizons C stocks of 211 g C m^?2 (3.9 kg C per kg N) and 114 g C m^?2 (2.1 kg C per kg N) for hardwood and pine stands, respectively. Simulated SOC accumulation is primarily driven by the modeled decrease in SOM decomposition in the Oa horizon.     

鼎湖山马尾松人工林土壤硝态氮和铵态氨动态研究

 本文用离子交换树脂袋法(lon exchange resin bag method),测定了鼎湖山马尾松人工林土壤硝态氮和铵态氮动态情况。结果表明,鼎湖山马尾松林土壤硝态氮和铵态氮均具有明显的季节性变化,以春季最高和夏季最低。硝态氮在0～10cm和10～20cm两土层的年平均值分别为1.722和1.429μg．d-1·g-1干树脂,铵态氮在0～10cm和10～20cm的年平均值则分别为19.137和14.696μg·d-1·g-1干树脂。硝态氮和铵态氮在试验的大部分季节表现出显著的直线相关关系(P<0.05),表明了铵态氮供应是调节硝化速率的一个重要因子。