杉木人工林土壤活性有机质变化特征

在中国科学院会同森林生态实验站对第一代、第二代杉木林和地带性阔叶林土壤活性有机质主要组分进行了研究.结果表明,土壤活性有机质各组分含量均为杉木林低于阔叶林,而第二代杉木林又低于第一代杉木.第一代杉木林活性有机质总量、微生物生物量碳、水溶性有机碳和碳水化合物含量分别为18.79 g·kg^-1、421.7 mg·kg^-1、22.2 mg·kg^-1和136.3 mg·kg^-1,上述活性有机质组分在第二代杉木林中的含量分别是第一代杉木林的73.6%、87.9%、66.3%和3.2%,地带性阔叶林则分别为22.31 g·kg^-1、800. mg·kg^-1、361.1 mg·kg^-1和220.1 mg·kg^-1.相关性分析结果表明,土壤活性有机质各组分之间具有不同程度的相关性,其中土壤微生物生物量碳与其它活性有机质组分的相关性相对较高.     

土地利用方式转变对赣中地区土壤活性有机碳的影响

选取江西省安福县15年撂荒地和3种林地(毛竹林人工林、木荷次生林、杉木人工林),研究土地利用方式改变对土壤有机碳库以及活性有机碳的影响.结果表明：不同样地的土壤总有机碳、微生物生物量碳、热水浸提有机碳和易氧化态碳均表现为毛竹人工林>杉木人工林>木荷次生林>撂荒地;与对照(撂荒地)相比,3种林地的土壤有机碳含量、碳储量及活性有机碳含量均随土壤深度增加而递减,表层富集现象明显;不同土壤活性有机碳的分配比例明显不同,其中,土壤易氧化态碳占总有机碳的比例最大,微生物生物量碳所占比例最小,土壤总有机碳、微生物生物量碳、热水浸提有机碳和易氧化态碳间的相关性均达到极显著水平.后三者表征了土壤中活性较高部分碳的含量,对土地利用方式的响应较敏感,可以作为评价赣中地区土壤质量和肥力的指标之一.     

杉木人工林土壤有机质研究

土壤有机质在养分循环、土壤理化性质等方面具有重要作用,是陆地生态系统重要的碳库,对全球碳素循环的平衡起着重要作用．本文详细阐述了杉木林地土壤有机质的性质与组成。杉木连栽对土壤有机质含量、腐殖质结合形态的影响以及林分发育过程中土壤有机质的变化,炼山、整地、施肥等经营活动对杉木林地土壤有机质的影响．杉木纯林有机质含量和质量均低于混交林,且随栽植代数的增加有机质含量和质量呈下降趋势,林地土壤肥力下降．最后提出应加强对土壤有机质周转模型、有机质组分,尤其是活性有机质以及有机质与全球碳循环关系的研究．     

杉木人工林取代天然次生阔叶林对土壤生物活性的影响

对我国亚热带南、中、北3个区带杉木人工林与天然次生阔叶林表层土壤化学性状、土壤生物活性特征进行研究.结果表明,杉木人工林取代天然次生林阔叶林后表层土壤总有机碳含量下降31.51%～58.24%,土壤全氮、全磷、pH值以及土壤C/N、C/P比亦呈下降趋势;杉木人工林取代天然次生阔叶林后表层土壤细菌、真菌数量减少;土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性下降,而土壤多酚氧化酶活性增加8%～40%;杉木人工林与天然次生林阔叶林相比,土壤呼吸强度下降51.15%～54.48%.相关分析发现,土壤总有机碳与土壤多酚氧化酶活性呈负相关(R=-0.723,n=18),与土壤全氮、全磷及其它土壤酶活性呈正相关.杉木人工林取代天然次生林阔叶林使林内表层土壤质量恶化.杉木人工林土壤有机质丢失是导致杉木人工林土壤养分减少、土壤生物活性下降的重要原因.     

土地利用方式对土壤活性碳库和碳库管理指数的影响

以江西省安福县15年利用历史的撂荒地和3种林地(毛竹人工林、木荷次生林、杉木人工林)等土地利用方式为研究对象,探讨土地利用方式对活性有机碳库以及碳库管理指数的影响。结果表明:(1)不同样地土壤活性有机碳库的大小顺序为毛竹人工林(14.56 t·hm-2)木荷次生林(14.41 t·hm-2)杉木人工林(13.39 t·hm-2)撂荒地(9.53 t·hm-2),3种林地均显著高于撂荒地。(2)土地利用方式转变成林地后土壤总有机碳含量、活性有机碳含量、稳定态碳含量、碳库指数均有大幅度提高,木荷次生林土壤碳库活度、碳库活度指数值均最大,毛竹人工林氧化稳定系数最大,以撂荒地作为参考计算出不同土地利用方式土壤碳库管理指数值,排列顺序为:木荷次生林(184.61)毛竹人工林(172.58)杉木人工林(150.50)撂荒地(100)。(3)林地对土壤更具有培肥作用,处于良性管理状态,尤其以木荷次生林最佳。     

颗粒有机质的来源、测定及其影响因素

土壤活性有机质及其组分作为土壤质量的重要指标在土壤化学、物理和生物性质方面起着重要作用。颗粒有机质能够有效地反映有机质的特性,与微生物生长、营养供给及C、N的生物学调节密切相关。作为活性有机质的一个量度指标,颗粒有机质越来越受到人们的重视。本文综述了土壤颗粒有机质的来源及其在土壤有机质转化过程中的作用,对其测定方法作了系统的描述,阐明了土壤理化性质、农业措施(施肥与耕作)及土地利用类型对土壤颗粒有机质在土壤形成及维持其稳定性方面的影响。     

中国北亚热带天然次生林与杉木人工林土壤活性有机碳库的比较

为了了解北亚热带东部地区天然次生林转变成杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林对土壤活性有机碳库的影响, 以浙江省富阳市庙山坞森林生态系统定位研究站杉木人工林和天然次生林为研究对象, 对达到成熟林状态的两种林分类型0-60 cm内各土层土壤活性有机碳含量进行了比较研究。结果表明: 1)天然次生林土壤总有机碳、易氧化有机碳、水溶性有机碳和轻组有机质含量均高于杉木人工林, 与人工杉木林相比, 增幅分别为19.0%-32.6%、0.8%-30.3%、3.8%-54.1%和6.3%-38.6%, 且在0-10和10-20 cm土层差异显著(p < 0.05) (水溶性有机碳仅在0-10 cm土层差异显著); 2)杉木人工林土壤水溶性有机碳与易氧化碳占总有机碳的比率均高于天然次生林; 3)两个林分土壤水溶性有机碳、易氧化碳和轻组有机质与总有机碳含量均呈现极显著相关, 且天然次生林土壤易氧化碳、轻组有机质与总有机碳的相关系数均大于杉木人工林; 4)土壤有机碳、水溶性有机碳、易氧化碳和轻组有机质与土壤养分(全氮、水解氮、速效磷、速效钾、速效钙和速效镁)的相关性均达到显著(p < 0.05)或极显著(p < 0.01)水平。     

不同发育阶段杉木人工林土壤有机质特征及团聚体稳定性

为比较不同发育阶段杉木人工林土壤团聚体稳定性和有机质变化规律,选取杉木幼龄林、中龄林和成熟林为对象,研究不同发育阶段杉木林土壤总碳、总氮、可溶性有机质、微生物生物量、团聚体分布和稳定性。结果表明:随着林分的发育,表层土壤总氮含量呈增加趋势,总碳先减少后增加,3个发育阶段20~100 cm土层的总碳变化不大。可溶性有机质含量和微生物生物量均随土壤加深而显著下降,0~20 cm土层可溶性有机碳含量随着林龄增加而下降,中龄林微生物生物量碳明显低于幼龄林和成熟林,活性有机质与土壤总碳、总氮、土壤容重、p H值和含水量均存在不同程度相关关系,说明杉木人工林土壤活性有机质含量受多个土壤因素的影响。5 mm大团聚体数量和平均重量直径随林分发育呈增加趋势,团聚体破坏率下降。团聚体的稳定性随土层加深而显著下降,中龄林和成熟林深层土壤0.25 mm水稳性团聚体比例、平均重量直径、几何重量直径均大于幼龄林,团聚体破坏率低于幼龄林,表明杉木林分的发育有利于底层土壤结构的稳定。土壤团聚体稳定性与土壤粉粒含量、活性有机碳组分、总碳、总氮呈显著正相关。杉木人工林发育到成熟林阶段,土壤碳和氮得到积累,土壤团聚体稳定性显著提高。     

中亚热带典型人工林土壤质量演变及其环境意义

对中亚热带不同发育阶段的杉木(Cuninghamia lanceolgta)和湿地松(Pinus elliottii)人工林以及对照次生常绿阔叶林土壤的有机质、全氮、全磷和碱解氮、速效磷和速效钾含量进行了研究.结果表明:从不同森林类型来看,土壤有机质、全氮和全磷表现为次生林高于杉木和湿地松林,且杉木随着林龄增加而增加,湿地松随林龄增加而降低,但土壤全磷相对前二者变化较平缓;土壤速效态养分总体也表现为次生林高于杉木和湿地松林,但10年生和20年生杉木林土壤碱解氮和速效钾含量低于30年生杉木林的土壤,而湿地松林土壤则相反;另外,从生态环境角度探讨了肥力指标演变可能带来的生态环境影响,提出适当延长杉木人工林轮伐期和缩短湿地松人工林轮伐期对土壤肥力和有机碳库功能保持具有现实意义.     

亚热带地区阔叶林与杉木林土壤活性有机质比较

通过对亚热带3个地区地带性阔叶林和杉木林土壤活性有机质的比较,分析森林类型变化及杉木连栽对土壤有机碳和养分含量的影响.结果表明：地带性阔叶林转变为杉木林后,土壤总有机碳含量下降27.8%～52.1%、腐殖酸碳下降32.2%～52.8%、胡敏酸下降36.4%～59.0%、富里酸下降29.7%～50.0%;杉木连栽也使土壤总有机碳和腐殖质含量下降.森林类型改变和杉木连栽对土壤活性有机质的影响更明显.杉木林取代阔叶林后,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为61.8%、38.2%、43.3%和69.0%;与第1代杉木林相比,第2代杉木林土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为34.7%、29.3%、30.4%、18.4%.经相关性分析,除冷水浸提有机氮外,土壤活性有机质与养分含量之间具有密切的相关关系.     

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。     

土地利用变化对花岗岩红壤底土溶解性有机质数量和光谱特征的影响

了解底土溶解性有机质(DOM)的数量和化学结构对土地利用变化的响应,对科学评价区域土壤有机质动态和碳库稳定性具有重要意义。通过选取花岗岩红壤丘陵区同一景观单元的天然林地(常绿阔叶林)以及由此转变而来的杉木人工林、板栗园和坡耕地,采用化学分析结合光谱扫描(紫外光谱、二维荧光光谱和傅里叶变换红外光谱)技术,研究底土(0.2—1 m)和表土(0—0.2 m)DOM数量和结构对土地利用变化的响应差异,结果表明:58%—87%的DOM贮存在底土中。天然林地土壤的DOM数量最为丰富,底土DOM的宏观化学结构比表土更为简单,以碳水化合物、类蛋白为主。天然林转变为其他利用方式后,底土DOM的损失量(26%—41%)超过表土(12%—49%),冬季比夏季更为凸显;这反映底土DOM数量对人为干扰和植被变化的高度敏感性。同时,底土DOM宏观化学结构趋于复杂化,芳香类、烷烃类和烯烃类的化学抗性物质出现积累的现象。DOM光谱曲线形状、特定峰值、特征值对土地利用的响应敏感,对人为干扰后植被、土壤有机质的变化具有生态指示意义。研究显示,天然林地转变为其他利用方式后,不仅导致底土DOM的损失,也显著降低土壤有机质品质,长期上削弱底土的碳库稳定性和碳吸存能力。     

武夷山不同海拔森林表层土壤轻组有机质特征

土壤轻组有机质是土壤有机质的重要组分,研究轻组有机质在不同森林生态系统土壤中的变化规律对理解土壤有机质形成与转换具有重要意义。以福建省武夷山国家级自然保护区不同海拔的常绿阔叶林（海拔600 m）、针阔混交林（海拔1000 m）和针叶林（海拔1400 m）为研究对象,利用密度分组方法分离了表层（0-5 cm和5-10 cm）土壤轻组有机质,研究了不同海拔森林土壤轻组有机质特征及其影响因素。结果表明：针阔混交林表层土壤的轻组有机质含量大于针叶林和常绿阔叶林（P < 0.05）,并且轻组有机碳的含量变化亦是如此（P < 0.05）,而轻组有机氮的含量无显著差异（P > 0.05）。表层土壤对应土层的轻组C：N大于土壤C：N,针阔混交林轻组C：N和土壤C：N均大于其他林分类型。0-5 cm与5-10 cm土层针阔混交林的轻组有机碳、氮储量均大于针叶林和常绿阔叶林（P < 0.05）,并且针阔混交林的轻组有机碳、氮储量所占土壤有机碳与总氮的比重均大于其余两种林分。0-10 cm土层针叶林土壤有机碳与总氮含量与储量最高,并随海拔降低而减小,但差异不显著（P > 0.05）。相关分析结果表明,轻组有机碳、氮储量与SOC、DOC、MBC和细根生物量具有显著相关关系（P < 0.05）,而与年凋落物量无关（P > 0.05）,说明地下细根可能是土壤轻组有机质的重要来源。因此,在未来气候和植被变化共同作用下,地下细根对土壤轻组有机质的形成可能具有不可忽视的作用。     

三峡库区不同植被类型土壤养分特征

通过三峡库区8个植被类型370个样地的群落调查和土壤分析,研究了不同植被类型、土壤类型、海拔对表层土壤有机质及全氮、速效磷、速效钾含量的影响.结果表明:(1)三峡库区不同植被类型土壤有机质、全氮平均含量规律为阔叶林＞竹林＞针叶林＞灌丛＞草丛,森林土壤有机质及全氮平均含量丰富;速效磷平均含量表现为草丛＞落叶阔叶林＞灌丛＞暖性针叶林＞常绿落叶阔叶混交林＞温性针叶林＞竹林＞常绿阔叶林,草丛与其他植被类型差异显著;速效钾平均含量表现为常绿落叶阔叶混交林＞落叶阔叶林＞灌丛＞针叶林＞竹林＞草丛＞常绿阔叶林,竹林、草丛、常绿阔叶林与常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、灌丛、针叶林差异显著.(2)不同土壤类型养分含量差异显著,黄棕壤中有机质、全氮含量高,分别为6.83%、0.44%,紫色土中速效磷含量高,达到54.24mg/kg.(3)随海拔升高,有机质、全氮含量呈明显增加趋势,速效磷、速效钾含量变化趋势不明显.     

川西沿海拔梯度典型植被类型土壤活性有机碳分布

研究土壤活性有机碳含量及分配比例是揭示土壤碳库周转及调控机理的重要途径,通过利用高锰酸钾氧化法获得易氧化有机碳、湿筛法获得颗粒有机碳和密度分离法获得轻组有机碳3项指标探讨沿海拔梯度不同植被类型间(山地常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、针阔混交林、暗针叶林)土壤活性有机碳含量差异及调控因子,结果表明:随土层加深,土壤颗粒和轻组有机碳含量及分配比例均降低,土壤易氧化有机碳含量降低而分配比例保持较稳定水平。高海拔植被类型具有较高的土壤活性有机碳含量和分配比例。不同活性有机碳含量之间均呈显著线性相关(P0.05)表明活性有机碳起源的类似。活性有机碳与土壤粘粒+粉粒含量百分比呈显著负相关(P0.05)表明活性有机碳趋向分布于土壤大团聚体当中。年均温与不同植被类型间表层土壤活性有机碳含量和分配比例成负相关趋势,但可能由于取样点较少的缘故而在统计上不显著。年均温与土壤非保护性有机碳向保护性有机碳的转化速率常数(K)接近于显著负相关(P=0.062)。     

红壤侵蚀地不同人工恢复林对土壤总有机碳和活性有机碳的影响

土壤有机碳尤其是活性有机碳可快速反映土壤肥力和土壤质量的恢复程度。研究了南方红壤侵蚀地3种典型人工恢复林(马尾松与阔叶复层林(Pinus massoniana-broadleaved multiple layer forest(PB))、木荷与马尾松混交林(Schima superba-Pinus massoniana mixed forest(SP))、阔叶混交林(broad-leaved mixed forest(BF)))土壤(0—60 cm)总有机碳和不同活性有机碳的垂直分布特征及其差异。结果表明:不同恢复林分土壤总有机碳(SOC)含量和有机碳储量均表现为PBSPBF,均随土层深度的增加而逐渐降低;土壤表层有机碳富集系数为0.49—0.55,表明表层土壤具有较高的有机碳恢复水平和保持强度。不同林分土壤易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量变化范围为0.92—9.17 g/kg、535.89—800.46 mg/kg和27.24—261.31 mg/kg,且均随土层深度的增加而降低,土壤活性有机碳含量总体以BF较高。土壤活性有机碳分配比例以ROC/SOC最高,DOC/SOC次之,MBC/SOC最低,且随土层深度的增加,ROC/SOC的值呈逐渐降低趋势,DOC/SOC的值却呈逐渐升高趋势,MBC/SOC(微生物熵)则变化规律不明显;不同林分间土壤活性有机碳分配比例以BF最高,表明阔叶混交林更有利于活性碳的积累。因此,对于红壤侵蚀地森林恢复初期,可适当密植和立体种植,以提高土壤碳储量和土壤肥力,并在马尾松等先锋树种林分中补植阔叶树种,以增加土壤活性有机碳含量,从而有利于退化生态系统土壤速效养分和土壤功能的快速恢复。     

红壤退化地森林恢复后土壤有机碳对土壤水库库容的影响

亚热带红壤侵蚀退化地实施生态恢复后生物生产力恢复迅速,但土壤尤其是土壤水库的功能并未获得同步恢复,导致土壤水库对于降水和地表径流的调节能力低下,区域性洪涝灾害和季节性干旱依然突出。采用野外调查和室内分析相结合的方式,研究了南方红壤侵蚀退化地典型植被恢复类型(马尾松与阔叶树复层林、木荷与马尾松混交林、阔叶混交林)0—60cm土层土壤水库各种库容差异,以及土壤总有机碳和活性有机碳密度分布特征,采用典型相关分析方法对土壤水库库容与土壤有机碳密度两组指标进行相关分析。结果表明:随着土层深度的增加,各森林恢复类型死库容呈上升趋势,兴利库容和最大有效库容呈下降趋势,防洪库容变化趋势不明显,木荷与马尾松混交林兴利库容略高。不同森林恢复类型同一土层土壤总有机碳密度均表现为马尾松与阔叶树复层林木荷与马尾松混交林阔叶混交林,而活性有机碳密度则以阔叶混交林最大。典型相关分析表明,土壤有机碳水平对土壤水库库容的增加具有显著的因果影响关系(P=0.01),其中对有机碳水平起到主导性贡献作用的是水溶性有机碳。因此,对于退化红壤地森林恢复初期,可通过适当密植和立体种植,提高林地生物量和土壤碳密度,并在马尾松等先锋树种针叶林分中补植阔叶乔灌木,以增加土壤活性有机碳含量,增大土壤水库容量,从而有利于土壤水库结构和功能以及退化生态系统的快速恢复。     

东灵山油松林和辽东栎林下土壤资源和光资源的空间特征

油松林和辽东栎林是中国暖温带具有代表性的森林植被林型。为揭示油松林和辽东栎林下土壤资源和光资源的空间特征,在东灵山相应植被下各设置一条100 m样线,利用HH 2高精度土壤水分仪(美国生产)沿样线每隔1 m测定土壤水分含量,并分析相应点土壤有机质含量;利用H em iV iew林冠分析系统每隔10 m测定森林的叶面积指数、林冠覆盖度、林冠均匀性、光资源状况;采用半方差方法分析土壤水分和有机质的空间异质性。(1)油松林与辽东栎林的叶面积指数、林冠覆盖度、辐射因子和林下光资源没有显著差异,但油松林林冠均匀性显著小于辽东栎林。(2)辽东栎林的间接辐射因子与林下总辐射呈显著正相关(R2=0.466,p=0.030),而油松林的间接辐射因子与总辐射无显著相关(R2=0.203,p=0.191)。(3)光资源的数量及其组成在油松林和辽东栎林下的变化非常相似,但光资源的组成与林冠特征的关系在两种森林间存在差异。(4)油松林下土壤水分和土壤有机质含量低于辽东栎林,但异质性恰好相反;油松林下这两种因子不具有显著的空间自相关性,而辽东栎林下具有显著的空间自相关性。(5)自然条件下,10 m尺度的林下辐射强弱与土壤水分之间并不存在显著负相关。