浙江天童植物群落次生演替与土壤肥力的关系

从土壤物质、化学和生物因子等方面出发,建立了土壤和综合评价指标体系,并利用多元统计方法,对浙江天植物群落次生演替过程土壤肥力的变化特征进行综合评价。结果表明,裸地、藻丛、马尾松林、马尾松木荷林、木荷 林、栲树木荷林和栲树林的土壤肥力综合指标值分别为０．０４８、０．３２４、０．４７４、０．５１４、０．６５７、０．９０５和０．９２４。可见,随着进展演替,土壤肥力呈增长趋势,并且由于群落类型,尤其是建群     

浙江天童植物群落演替对土壤化学性质的影响

对浙江天童植物群落演替过程的土壤腐殖质层、0～10cm层和10～20cm层化学因子的比较研究结果表明,随着进展演替,土壤全氮含量呈明显增长趋势,但硝态氮、氨态氮、速效氮、速效磷和速效钾含量除演替初期的裸地、灌丛较小外,森林群落阶段增长趋势一般不明显;土壤pH值则缺乏明显的规律性,但有机质含量呈明显增长趋势,而富里酸和胡敏酸含量,除栲树木荷林和栲树林较高,裸地最低外,其它演替阶段增长趋势也不明显;HA/FA在腐殖质层缺乏明显的规律性,但在0～10cm和10～20cm层则呈减少趋势。可见,常绿阔叶林次生演替能增加土壤有机物质含量,促进土壤有机物质的矿化和再合成作用;而土壤化学性状的改善,也为常绿阔叶林的进展演替奠定了基础。     

上海外环线绿地群落凋落物对土壤水分物理性质的影响

选取上海外环线绿化带8个人工植物群落为对象,以裸地为对照,研究了凋落物量、土壤孔隙性状和持水特性,探讨了城市绿地群落凋落物对土壤水分物理性质的影响.结果表明:各群落0～10 cm土壤的最大持水量、毛管持水量、最小持水量、质量含水量、体积含水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度和土壤通气度均显著高于裸地(P<0.05),而容重均显著低于裸地(P<0.05);10～20 am土壤水分物理性质差异不显著;凋落物年凋落量与绿地群落0～10 cm土壤毛管孔隙度呈显著负相关,而与绿地群落0～10 cm土壤持水特性相关性均不显著;凋落物现存量与绿地群落0～10 cm土壤总孔隙度和通气度呈显著正相关,与0～10 cm土壤容重呈显著负相关;而凋落物年凋落量、现存量与绿地群落10～20 cm土壤水分物理性质相关性均不显著;绿地群落凋落物蓄积能有效改善绿地群落内表层土壤(0～10 cm)水分物理性质,主要是改良土壤孔隙状况;在绿地养护中应保留绿地群落凋落物.     

甘肃兴隆山森林演替过程中的土壤理化性质

在森林群落恢复演替过程中,由于森林类型及其所处立地环境不同,森林与土壤相互作用过程具有复杂性。以甘肃兴隆山6种森林类型(青杄林、青杄-白桦林、山杨-白桦林、灌丛林、落叶松林和油松林)0—60 cm土壤层为研究对象,探讨森林恢复演替过程中土壤理化性质的变化规律,旨在为该区域退化森林生态系统恢复与重建提供依据。结果表明:1)在土壤剖面上,兴隆山森林土壤容重随深度的增加而逐渐增大,总孔隙度、毛管孔隙度、自然含水量、最大持水量、毛管持水量、田间持水量均随深度的增加而减小;pH值差异不显著,无明显变化规律;土壤有机质、全N、水解N、有效P、速效K均随深度的增加而变小,表聚效应明显;全P差异不显著,呈"圆柱体"分布模式;2)在森林恢复演替过程中,天然林容重、孔隙度、持水能力、渗透性明显好于人工林,随森林正向演替的进行,天然林容重不断减少,孔隙度明显改善,通透性能不断增强,而人工林土壤物理性质出现明显退化现象;天然林pH值在演替方向上并未表现出酸化现象;天然林土壤有机质、全N、水解N、有效P和速效K变化规律不明显,但总的变化趋势为先增加后减小;3)有机质与全N、水解N、最大持水量、毛管持水量、田间持水量呈显著正相关,而与容重呈显著负相关;全N与水解N呈显著正相关;土壤有机质在改善土壤理化性质和促进养分循环方面具有重要作用,已成为植被恢复过程中土壤变化的一个重要标志。     

栲树种群生态位动态研究

用Levins生态位宽度及重叠、Feinsing等生态位宽度和Petraitis生态位重叠计测方法,处理缙云山森林群落演替系列取样,分析栲树种群的生态位特征及动态.结果表明,栲树种群为缙云山森林群落演替顶极群落常绿阔叶林的优势种群,其生态位宽度随群落演替过程基本呈增长趋势,而资源利用程度却呈“∧”形;对于栲树种群和缙云山森林群落其它14个优势种群间在所有5类群落中的生态位重叠,仅栲树种群与典型针阔混交林中的小叶栲、光叶灰木、川灰木、薯豆、白毛新木姜子、广东山胡椒、大头茶、虎皮楠、杉木、马尾松种群上和针叶林中小叶栲、光叶灰木、杉木种群上,表现出显著完全特定重叠.     

栲树种群生态位动态研究

用Levins生态位宽度及重叠、Feinsing等生态位宽度和Petraitis生态位重叠计测方法 ,处理缙云山森林群落演替系列取样 ,分析栲树种群的生态位特征及动态 .结果表明 ,栲树种群为缙云山森林群落演替顶极群落常绿阔叶林的优势种群 ,其生态位宽度随群落演替过程基本呈增长趋势 ,而资源利用程度却呈“∧”形 ;对于栲树种群和缙云山森林群落其它 1 4个优势种群间在所有 5类群落中的生态位重叠 ,仅栲树种群与典型针阔混交林中的小叶栲、光叶灰木、川灰木、薯豆、白毛新木姜子、广东山胡椒、大头茶、虎皮楠、杉木、马尾松种群上和针叶林中小叶栲、光叶灰木、杉木种群上 ,表现出显著完全特定重叠 .     

四川中亚热带扁刺栲-华木荷群系不同演替阶段土壤含水率的研究

采用定位观测和方差分析的方法,对灌木以及10、40和200年生的扁刺栲—华木荷群落的土壤绝对含水率的时空特征进行了研究、结果表明,除10年生栲木荷群落外,群落土壤含水率与土壤深度的关系极显著;不同年龄段的栲木荷林地土壤含水率与季节的关系不显著;除10余年生的栲木荷群落外,群落土壤含水率与坡向的关系不显著;土壤含水率与演替阶段的关系极显著;栲木荷群落发育10和40年后,其土壤涵养功能分别恢复到原始林的73％和85?;不同演替阶段的群落土壤含水率在时空结构上具有明显的波动性与混纯性．     

火力楠、荷木和黎蒴林的土壤特性及涵养水源的研究

对火力楠、荷木和黎蒴纯林的土壤物理性质、林地持水特性、土壤养分、微生物数量及酶活性进行了研究.结果表明,3种林地的土壤容重分别为1.19、1.26和1.06 g·cm^-3,总孔隙分别为56.73%、54.18%和60.74%,土壤自然含水量分别为51.7%、13.0%和19.4%,毛管持水量分别为43.2%、37.8%和4.8%.火力楠林地的土壤保水性一般而通气性差;荷木林地的土壤保水性和通气性均差,黎蒴林地的土壤保水性和通气性好.火力楠、荷木和黎蒴单株凋落物持水量分别为20、8和15kg,林地分别为16、13和17 t·hm^-2;火力楠、荷木和黎蒴单株凋落物养分储量分别为112.71、31.20和87.30g、林地分别为84.3、51.86和98.11kg·hm^-2.3种林地呈强酸性.黎蒴林地的土壤有机质、全N、全P、全K、碱解N和速效P含量最高,而速效K含量为荷木林地＞黎蒴林地＞火力楠林地.火力楠林地有机质含量、全N和碱解N含量＞荷木林地,荷木林地的全P、全K、速效P含量＞火力楠林地.细菌占微生物总量的94%以上,黎蒴林地的细菌数量高达41×10⁵个·g干土,而火力楠林地和荷木林地分别为3.4×10⁴个·g干土和.3×10⁴个·g干土.黎蒴林地的脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性最大,荷木林地纤维素分解酶活性最大5.3种林分中,黎蒴林的土壤肥力最高.     

常绿阔叶林演替过程中马尾松消退的原因

通过对浙江天童国家森林公园常绿阔叶林不同演替阶段的群落生态学调查,确认马尾松（ＰｉｎｕｓｍａｓｏｎｉａｎａＬａｍｂ．）属于常绿阔叶林演替过程中的消退种。为了揭示马尾松在群落演替过程中的消退原因,对各演替阶段群落中的生态因子,特别是光照强度的实地测定,得知马尾松群落内光照强度过低,常使马尾松更新苗处于光补偿点之下,难以正常生长。成树在演替过程中的衰退则是由于其它常绿阔叶树种,如木荷（ＳｃｈｉｍａｓｕｐｅｒｂａＧａｒｄｎ．ｅｔＣｈａｍｐ．）、栲树（ＣａｓｔａｎｏｐｓｉｓｆａｒｇｅｓｉＦｒａｎｃｈ．）等耐荫树种的抑制而使其物质合成能力逐渐减弱,物质分解能力逐渐加强,以致在常绿阔叶林演替的过程中逐渐消失。     

云冷杉林林隙内倒木腐烂等级及其形成的微立地类型对土壤理化性质的影响

为揭示倒木腐烂等级及其形成的微立地类型对土壤理化性质的影响,分析了小兴安岭凉水国家级自然保护区谷地云冷杉林由倒木形成的林隙内不同腐烂等级倒木形成的3种微立地(丘顶、坑底和倒木下)的土壤理化性质(容重、毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量、饱和持水量、土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷、速效钾和pH值)和化学计量特征(C/N、N/P和C/P)的差异.结果表明: 倒木腐烂等级对土壤物理性质的影响不显著,而倒木形成的微立地类型对其影响显著.除土壤饱和持水量外,倒木下的其他土壤物理性质均最好,坑底最差;随着倒木腐烂等级的上升,除有效磷外的其他土壤养分含量呈显著上升趋势;3种微立地中,坑底土壤养分含量最低,pH最高;随倒木腐烂等级的上升,3种微立地浅层土壤C/N、N/P和C/P下降,而丘顶和坑底深层土壤C/N上升,N/P和C/P下降,C/P的变化趋势与土壤有效磷的一致.综上,随倒木腐烂等级的提高,土壤养分含量显著增加,且不同类型微立地之间差异明显,其中坑底始终最低.     

西藏高寒区不同土地利用方式下土壤持水能力差异及其影响因素

研究高寒地区不同土地利用方式下土壤持水能力变化特征及其影响因素可为评估高寒生态系统水源涵养能力分异特征及其调控机制提供依据。本研究选取西藏高寒区3种土地利用方式(农、林、草地)下不同深度(0～10、10～20、20～30 cm)土壤为对象,测定土壤最大持水量、毛管持水量、田间持水量及土壤基本理化性质,并提取环境因子(年均降雨量、植被归一化指数、海拔、坡度和地表粗糙度),分析不同土地利用方式下土壤持水能力的变化特征及其影响因素。结果表明: 农、林、草地土壤持水能力(最大持水量、毛管持水量、田间持水量)均随土层深度增加而逐渐降低。草地0～30 cm土壤最大持水量、毛管持水量和田间持水量均值分别为379.79、329.57和194.39 g·kg^-1,显著高于农地(301.15、259.67和154.91 g·kg^-1)和林地(293.09、251.49和117.01 g·kg^-1)。冗余分析结果表明,不同土壤理化性质对土壤持水能力变异的解释量由大到小依次为总孔隙度(44.6%)、土壤有机质(42.7%)、毛管孔隙度(37.6%)和土壤容重(35.8%)。主成分分析结果显示,年均降雨量、植被归一化指数和地形因子(海拔、坡度和地表粗糙度)是影响土壤持水能力空间变异的主要环境因子,累积贡献率高达72.4%。西藏高寒区草地土壤具有更强的持水能力,能够有效防止水土流失。因此,在高寒地区实施退耕还草措施、对退化草地进行封育管理,有助于改善高寒地区土壤水源涵养能力。     

退化柞蚕林封育对枯落物和表层土壤持水效能的影响

柞蚕林是辽东山区退化最严重的森林类型之一,因多年反复刈割导致生长逐渐衰退、更新能力下降,局部出现空地甚至土壤开始砂化,涵养水源和保持水土等生态功能明显降低。以辽东山区的退化柞蚕林为研究对象,分析了在封育9、12、21a后森林的枯落物及表层土壤持水效能。结果表明:退化柞蚕林经过封育恢复后,封育恢复时间越长,林地枯落物累积量增加的越显著,枯落物持水能力和有效拦蓄降雨能力提高也越明显。对照(未封育)、封育9、12、21a柞蚕林枯落物储量分别为3.69、7.92、8.41 t/hm~2和8.74 t/hm~2;最大持水量分别为6.23、14.71、15.81 t/hm~2和17.18 t/hm~2,有效拦蓄量分别为4.78、10.87、11.70、12.78 t/hm~2。枯落物持水量与浸水时间存在显著的相关关系(P0.001),自然对数模型模拟拟合效果最好(R~20.9)。退化柞蚕林经过封育恢复后,表层土壤水文物理性质的改善随着封育恢复时间的增加而越来越明显,封育9、12和21年柞蚕林表层土壤容重分别比对照退化柞蚕林降低了5.51%、12.60%、17.32%,毛管持水量分别增加了7.01%、28.98%、54.83%,非毛管持水量分别增加了46.14%、126.19%、187.19%。本研究结果说明退化柞蚕林封育能够通过提高其林地枯落物和改善土壤物理性质,增加表层土壤持水效能,对恢复和改善退化柞蚕林地的生态环境、恢复森林生产力具有重要作用。     

半干旱地区河滩宜林地立地条件研究

采用对应分析、回归分析方法对半干旱地区河滩宜林地土壤基本性质进行了研究．结果表明,河滩地土壤理化性质的差异主要表现为土壤质地的差异,有机质含量、ＣａＣＯ３含量、全盐量、田间持水量等与土壤机械组成中细粒级含量（尤其是＜０．００１ｍｍ、０．００１～０．００５ｍｍ两个粒级）呈正相关．半干旱地区河滩宜林地立地条件主导因子为地下水位、土壤质地和有效土层厚度．采用最优分割法对地下水位、有效土层厚度进行了分级．以主导因子分级组合法综合考虑当地具体情况,将河滩宜林地划分为２０个立地类型,并对其进行了多树种综合评价．     

蜀南竹海毛竹林土壤物理性质空间异质性

土壤空间异质性是土壤的重要综合属性,对土壤的结构与功能以及植被的空间格局有重要影响。以蜀南竹海核心区毛竹林土壤为研究对象,采用1∶10000地形图为工作底图,按公里网格布点,应用地统计学方法,分析了土壤物理性质的空间异质性,旨在为研究区毛竹林的可持续经营提供基础数据和理论参考。结果表明:除土壤最大持水量和最小持水量外,研究区土壤粘粒、容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度和毛管持水量等5个土壤物理性质空间变异性明显,其半变异函数用指数、高斯和球状模型拟合,变程范围在1252.3—11887.1 m,块金值和基台值比值范围为0.03%—52.07%,表明各物理性质有不同程度的空间自相关性;土壤持水特性有较大的块金值,说明存在小尺度的空间异质性;普通克里格插值及物理性质空间分布图表明,土壤物理性质在空间分布上具有斑块性,在不同土层深度的空间分布有一致性。人为干扰是影响研究区土壤物理性质空间分布格局的一个主要原因。减少人为干扰,优化林分结构,维护与提高毛竹林生产力。     

长江上游亚高山暗针叶林土壤水分入渗特征研究

长江上游以峨嵋冷杉为主的亚高山暗针叶林流域土壤质地较粗,属于壤质砂土。随着森林演替的发展,林地土壤砂粒含量逐渐降低,粉、粘粒含量逐渐增加,以过熟龄峨嵋冷杉纯林的粉粘粒含量为最高。就坡积物而言。随土层深的增加,砂粒含量逐渐增加,粘粒含量逐渐减小。随森林演替的进展和土层深度的减小,土壤容重逐渐减小,土壤孔隙度和土壤贮水力逐渐增大,研究区土壤非饱和导水率随土层深度的增加和土壤含水量的减小而减小,并与土壤含水量呈指数函数关系。随土层深度的增加,土壤饱和导水率呈负指数递减,不同土层到达稳渗的时间有差异,随土层深度的增加,稳渗时间增加,平均在110min左右。该流域暗针叶林带土壤质地上的变化和土壤水分物理性质的分异以及土壤水分的高入渗性是该暗针叶林流域水文循环中森林对水分传输调节的具体体现,也可以为该流域很少见到坡面径流或地表径流,而大部分以壤中流、回归流和地下渗漏等径流形式出现的机制作出有力的解释。     

亚热带不同树种土壤水源涵养功能

亚热带地区由于大面积的砍伐使天然林被人工林所代替,对森林土壤水源涵养功能造成了很大影响。树种可以通过自身特性来改变土壤物理结构进而影响土壤持水能力,因此合理选择树种对区域水源涵养具有重要意义。然而,立地条件的差异往往会对实验结果产生影响。为减少立地条件的差异,2012年2月在土壤发育和经营历史相同的林地上建立了中亚热带常见树种同质园。2019年8月测定了种植12个树种后不同土层(0—10、10—20、20—30、30—40 cm和40—50 cm)的土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量。结果表明,种植不同树种7年后,土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量均在表层(0—20 cm)土壤中差异显著,而在深层(20—50 cm)土壤中差异不显著。土壤孔隙度、持水量和蓄水量均与土壤容重呈显著负相关关系,而与土壤含水量呈显著正相关关系。与其他树种相比,种植鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种可在较短时间内增加土壤孔隙度,提高土壤持水量和蓄水量。因此,在亚热带人工林经营管理中,可在杉木、马尾松纯林中适当引入鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种,提升亚热带森林土壤水源涵养功能。     

湖南乌云界自然保护区典型生态系统的土壤持水性能

土壤持水性能是决定生态系统水源涵养能力的关键,是自然保护区生态服务功能的重要方面。以湖南省乌云界自然保护区为研究区域,选取森林、灌丛、竹林和草地4个典型生态系统,采用野外调查采样和室内分析的方法研究了土壤的物理性质和持水性能。结果表明,乌云界4种典型植被下表层0—20cm土壤有机质含量普遍较高(>76 g/kg)、容重较低(<0.85 g/cm3)、团聚体稳定性较强(>5mm水稳性团聚体达22.7%—52.3%),表明保护区土壤的结构发育总体上较好。森林和竹林土壤具有较多的大孔隙和较高的饱和导水率,有利于天然降水向地下水的转化,而灌丛和草地土壤毛管孔隙度则相对较高,其土壤中能够保持更多的有效水分。乌云界自然保护区4个典型生态系统0—40cm土层土壤重力水容量为:森林(83.5 mm)>竹林(79.2mm)>灌丛(66.9 mm)>草地(43.8 mm),有效水容量为:草地(128.7 mm)>灌丛(111.6 mm)>森林(95.9 mm)>竹林(83.9mm)。在明晰土壤总蓄水容量(>0 MPa)、重力水容量(0—0.01 MPa)、有效水容量(0.01—1.5 MPa)、无效水容量(>1.5 MPa)等概念的基础上,建议用重力水容量和土壤有效水容量两个指标来评价生态系统土壤的水源涵养功能,其中土壤重力水容量可以反映生态系统补充地下水和调控河川径流量的能力,而土壤有效水容量可以反映生态系统本身保蓄水分的潜力,这些指标均可以通过土壤水分特征曲线进行求算。乌云界自然保护区森林和竹林土壤对于补充地下水和调控河川径流量的能力较强,而灌丛和草地土壤保蓄水分的能力较强。     

Changes in Forest Soil Properties in Different Successional Stages in Lower Tropical China

Background

Natural forest succession often affects soil physical and chemical properties. Selected physical and chemical soil properties were studied in an old-growth forest across a forest successional series in Dinghushan Nature Reserve, Southern China.

Methodology/Principal Findings

The aim was to assess the effects of forest succession change on soil properties. Soil samples (0–20 cm depth) were collected from three forest types at different succession stages, namely pine (Pinus massoniana) forest (PMF), mixed pine and broadleaf forest (PBMF) and monsoon evergreen broadleaf forest (MEBF), representing early, middle and advanced successional stages respectively. The soil samples were analyzed for soil water storage (SWS), soil organic matter (SOM), soil microbial biomass carbon (SMBC), pH, NH₄ ⁺-N, available potassium (K), available phosphorus (P) and microelements (available copper (Cu), available zinc (Zn), available iron (Fe) and available boron (B)) between 1999 and 2009. The results showed that SWS, SOM, SMBC, Cu, Zn, Fe and B concentrations were higher in the advanced successional stage (MEBF stage). Conversely, P and pH were lower in the MEBF but higher in the PMF (early successional stage). pH, NH₄ ⁺-N, P and K declined while SOM, Zn, Cu, Fe and B increased with increasing forest age. Soil pH was lower than 4.5 in the three forest types, indicating that the surface soil was acidic, a stable trend in Dinghushan.

Conclusion/Significance

These findings demonstrated significant impacts of natural succession in an old-growth forest on the surface soil nutrient properties and organic matter. Changes in soil properties along the forest succession gradient may be a useful index for evaluating the successional stages of the subtropical forests. We caution that our inferences are drawn from a pseudo-replicated chronosequence, as true replicates were difficult to find. Further studies are needed to draw rigorous conclusions regarding on nutrient dynamics in different successional stages of forest.     

不同强度疏伐改造对马尾松林分水源涵养功能时空格局的影响

为了解马尾松林分改造过程中水源涵养功能的动态变化,提升林分的生态服务功能,1994年在福建省尤溪国有林场城镇景观林中选择22年生的马尾松林,通过方差分析分析20%强度疏伐改造、35%强度疏伐改造、50%强度疏伐改造和对照4种处理间林分持水量的变化,结果表明:随着改造时间的推移,各处理林分水源涵养量显著升高(P0.05),疏伐改造强度越大林分水源涵养量增加越明显。土壤层持水量占林分总持水量的95.89%—97.18%,改造前5 a不同处理间土壤层0—20 cm和土壤层20—40 cm持水量差异均不显著(P0.05),改造10 a后改造林分土壤层0—20 cm和土壤层20—40 cm持水量均显著高于对照林分(P0.05)。林分地上部分持水量仅占林分水源涵养量的2.82%(45.64 t/hm~2)—4.11%(76.81 t/hm~2),但改造后存在显著变化(P0.05)。林冠层在林分改造10a后持水量显著高于对照林分(P0.05),但疏伐改造强度越大其持水量越小;林下植被层在林分改造5 a后持水量显著低于对照林分(P0.05),同样疏伐改造强度越大其持水量越小;凋落物层在林分改造5 a后持水量显著高于对照林分(P0.05),持水量随疏伐改造强度增大而增大。林冠层和凋落物层持水量比重随着改造时间的推移呈显著增加趋势(P0.05),林下植被层则呈显著下降趋势(P0.05)。以上结果表明,改造初期林分持水量变化强烈,疏伐改造强度越大林分持水量越低;但长期来看,改造林分更有利于林分水源涵养功能的提升。