黄土高原南北样带刺槐林土壤碳、氮、磷生态化学计量特征

为了解黄土高原南北样带刺槐林土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）化学计量特征,采集了黄土高原南北样带上12个典型样点的刺槐林土壤,测定了土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量并分析其生态化学计量特征。结果表明：刺槐林土壤SOC、TN、TP含量均随降水量降低而降低,且土壤SOC与TN的空间变化具有一致性;土壤SOC、TN、TP及其生态化学计量比与降雨量呈显著正相关（P < 0.05）,且TN、C：P、N：P与土壤含水量也呈显著正相关（P < 0.05）。     

黄土丘陵区不同林龄刺槐人工林碳、氮储量及分配格局

对黄土丘陵区9、17、30和37年生刺槐人工林进行调查,研究刺槐人工林生态系统碳、氮储量随林龄的变化动态及分配格局.结果表明:各林龄刺槐人工林乔木层碳、氮含量分别为435.9~493.4 g·kg-1和6.8~21.0 g·kg-1;草本层和凋落物层碳、氮含量分别为396.3~459.2 g·kg-1和14.2~23.5 g·kg-1;土壤层碳、氮含量分别为2.7~10.7 g·kg-1和0.2~0.7 g·kg-1.树干是乔木层主要的碳、氮库,分别占乔木层碳、氮储量的46.9%~63.3%和39.3%~57.8%;37年生刺槐人工林0~20 cm土层碳、氮储量最大,分别为30.1和1.8 Mg·hm-2.刺槐人工林生态系统的总碳、氮储量随林龄增加而逐渐增大,均在37年生时达到最大值,分别为127.9 Mg·hm-2和6512.8 kg·hm-2;土壤层是刺槐人工林生态系统的主要碳、氮库,分别占人工林生态系统总碳、氮的63.3%~83.3%和80.3%~91.4%.     

新疆伊犁不同林龄野苹果林土壤碳、氮、磷生态化学计量特性

研究新疆伊犁不同林龄野苹果林下的土壤碳、氮、磷含量变化特征及生态化学计量学特征变化规律,阐述不同林龄、不同土层野苹果林地土壤生态化学计量特征,为伊犁野果林资源保护提供理论依据。在伊犁巩留野苹果林内选取土母岩、海拔、立地条件较为一致的野苹果幼龄林(10 a)、中龄林(23 a)、成熟林(33 a),每个林龄林中分别设置三个20 m×20 m采样点样方,按0—15 cm, 15—30 cm, 30—45 cm, 45—60 cm土层深度取样,测定土壤SOC、TN和TP含量,选用单因素方差分析Duncan来进行显著性检验。分析表明,土壤SOC、TN含量随土层深度的增加趋于下降,而TP含量在土层间无显著变化;SOC、TN含量随林龄先上升后下降,TP含量逐渐上升。3个林龄野苹果林0—60cm土层土壤C:N为5.24—13.11、C:P为15.03—98.44、N:P为2.69—9.96。由冗余分析(RDA)可知,伊犁河谷不同林龄野苹果林下土壤有机碳对化学计量比的影响最大,全氮对化学计量比的影响最小。     

黄土区不同林龄刺槐人工林细根的衰老生理特征

以黄土高原刺槐人工林为研究对象,采用手工挖掘法,配合完整土块法获取根系样品,分析幼龄(11a),中龄(22a),成熟(34a)刺槐人工林细根活力、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和细胞膜透性等细根衰老生理指标的差异,为深入了解刺槐细根的生长和衰老机制提供参考。结果表明:(1)在生长季节,刺槐细根活力表现为,幼龄林成熟林中龄林,可溶性糖含量、可溶性蛋白含量随着林龄增大而增加,而细胞膜透性则随林龄的增加而减小。(2)随着根序增加,根活力和可溶性糖含量增加,而可溶性蛋白含量和细胞膜透性则呈波动式降低。这表明,在生长季节幼龄林细根较中龄林和成熟林更容易出现衰老,刺槐不同根序衰老具有顺序性,衰老先从1级根开始,然后是2级根和3级根。     

豫西黄土丘陵区不同林龄栎类和侧柏人工林碳、氮储量

利用空间代替时间样地调查法,分析了豫西黄土丘陵区栎类和侧柏人工林生态系统碳、氮储量的分布格局,以及不同土层碳储量和氮储量随林龄的动态变化.结果表明:随着树龄的增加,两类人工林乔木层和枯落物层碳储量均增加,土壤碳储量和氮储量主要在表层(0~20 cm)汇聚,且各土层碳储量和氮储量随着林龄增加表现为减少-增加-减少的趋势.各林龄栎类人工林土壤表层碳、氮储量分别为20.31~50.07和1.68~2.12 t·hm^-2;不同林龄侧柏人工林土壤表层碳、氮储量分别为23.99~48.76和1.59~2.34 t·hm^-2;各林龄栎类和侧柏人工林生态系统的碳储量分别为52.04~275.82和62.18~279.81 t·hm^-2;侧柏人工林碳汇能力略高于栎类人工林.土壤C/N随着造林年限的增加呈增加趋势.     

不同林龄云南松林土壤有机碳和全氮积累特征

以贵州省盘县3种林龄(19、28和45年生)云南松林为对象,研究了林地土壤有机碳和全氮含量的垂直分布、积累特征及其与土壤容重的关系.结果表明: 不同林龄云南松林土壤剖面的有机碳和全氮含量变化规律一致,表层呈富集现象,随着土层的加深而逐渐减少.随着林龄的增加,林地土壤的有机碳和全氮储量增加,19、28和45年生林地土壤有机碳储量分别为96.24、121.65和148.13 t·hm^-2,全氮储量分别为10.76、12.96和13.08 t·hm^-2.土壤有机碳与全氮含量呈极显著正相关,二者均与土壤容重呈极显著负相关.不同生长阶段林地土壤有机碳和全氮的积累速率有所差异,其中19～28年生林地的土壤有机碳和全氮含量积累速率高于28～45年生林地.
     

武功山山地草甸不同海拔凋落物-土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征

以江西省武功山海拔1500~1900 m山地草甸为研究对象,研究不同海拔凋落物-土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及生态化学计量特征,并对其相关性进行分析.结果表明:不同海拔下凋落物C、N、P含量分别为397.5~458.24、11.59~17.12、1.05~2.19 mg·g^-1,凋落物C含量随海拔升高不断减小,凋落物N、P含量随海拔升高先下降后升高.土壤C、N、P含量分别为51.64~80.01、3.30~4.77、0.44~1.09 mg·g^-1,土壤C、N、P含量随海拔升高先增加后降低,土壤全P含量变异较小.不同海拔凋落物C∶N、C∶P、N∶P分别为24.73~40.36、203.65~463.08、7.16~13.80,并随海拔升高先升高后下降.不同海拔土壤C∶N、C∶P、N∶P分别为14.95~16.95、56.87~162.52、3.69~10.58,土壤C∶N随海拔升高没有显著变化,土壤C∶P、N∶P随海拔升高先升高后下降,在海拔1600~1700 m处达到最大.武功山山地草甸凋落物与土壤C、N、P含量随海拔升高的变化规律不同,不同海拔凋落物C、N、P均值,以及C∶N、C∶P和N∶P大于土壤.     

黄土高原刺槐林间伐改造研究

通过对 9年生刺槐 (Robiniapseudoacacia)林以 3种不同保留密度进行间伐改造 ,并对其林内光照、温度和土壤水分环境因子以及林下植被层生物多样性、生产力和林冠层林木的生长情况与原林分进行对比分析 .结果表明 ,间伐改造能改善林木及林下植被层生长发育的环境条件 ,促进林下植被层生物多样性和生物产量的提高 ,增加林木的生产能力 .间伐保留密度达到 1110株·hm-2 时 ,在整个生长季 ,林地土壤水分比原林分提高约 40 %,不仅林下植被层的生物多样性和生物量有大幅度提高 ,而且林冠层林木的生产力达到较高水平 ;如果继续加大间伐强度 ,林下植被层和林木个体的生长已达到最大极限 ,将不再提高 .因此 ,1110株·hm-2 左右的保留密度是可考虑的间伐强度 .     

亚热带不同林龄杉木林叶-根-土氮磷化学计量特征

以亚热带地区湖南会同5、10、15、20、25年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林的针叶、细根及土壤(0—15、15—30、30—45 cm)为研究对象,在测定植物叶、细根、土壤中全N、全P含量的基础上,探讨杉木人工林全生命过程叶-根-土N、P化学计量特征的变化,为其经营过程提供基础数据。研究结果表明:(1)林龄对土壤N、P含量及N∶P具有极显著的影响(P0.01)。土层对土壤N含量影响显著(P0.01)。各层土壤N、P含量随林龄呈先减后升的趋势,变化显著(P0.05),土壤N、P含量的最大值分别出现在成熟林、幼龄林阶段,最小值出现在中龄林阶段。土壤N∶P随林龄呈增加趋势,但变化不显著。(2)林龄、器官均对植物N、P含量及N∶P具有极显著的影响(P0.01)。叶和细根的N、P含量随林龄呈"V"字型的变化趋势,且变化显著(P0.05),叶和细根N、P含量的最大值均出现在幼龄林、成熟林阶段,最小值出现在中龄林阶段。杉木叶的N∶P随林龄无显著变化,细根的N∶P随林龄显著增加(P0.05),杉木叶和细根N∶P变化范围分别为11.79—14.86,9.00—22.89。(3)5个林龄杉木叶、细根、土的N、P含量均表现为叶细根土,且差异显著(P0.05)。叶与细根的N、P含量及N∶P均显著正相关(P0.05)。0—15 cm土壤N与植物叶、细根N无显著相关性,15—30、30—45 cm土壤N与植物叶、细根N在5、10年生时存在显著相关性(P0.05)。5个林龄杉木叶、细根、土壤之间的P含量及N∶P均存在显著相关性。这些结果说明:在杉木的生长过程中,植物叶、细根以及土壤中养分不断变化,叶、细根、土之间的N、P化学计量特征显示出一定的相关关系。     

黄土高原刺槐林生长与土壤水分关系研究进展

从林地土壤水分、刺槐生长、土壤水分与刺槐生长关系、土壤水分与根系分布的研究四个方面介绍了近十几年来黄土高原刺槐林生长与土壤水分关系研究的最新进展。     

黄土高原刺槐人工林幼林生态系统碳吸存

为了解黄土高原生态林的固碳作用,以刺槐人工林幼林（8年生）和对照荒地为研究对象,比较了两种土地利用方式下,土壤、凋落物和植物各部分的有机碳密度(OCD)和生态系统碳吸存的变化.结果表明:刺槐人工林林地土壤OCD比荒地减少0.26 kg·m^-2,其中0～10 cm层土壤OCD显著提高,10～30 cm土层降低,而在30～80 cm层土壤中则变化不明显.与荒地相比,刺槐人工林林地凋落物、植物根系和植物地上部分的OCD分别增加了121.1%、202.0%和656.7%,每年总有机碳吸存率增加3.3%,说明黄土高原营造刺槐人工林具有明显的碳吸存效应.     

黄土高原半干旱区刺槐生长盛期树干液流动态

通过研究树干液流速率与气象因子的关系,可以定量地分析树木生长与群落蒸腾耗水的相互关系,揭示黄土高原半干旱区刺槐水分利用动态及其适应环境因子的内在机理,为当地生态环境建设提供理论依据。应用热扩散式树干茎流计(TDP)于2008年7月1日至7月26日,在黄土高原半干旱区安塞县对刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林生长盛期树干液流速率进行了连续测定,并对周围气象、土壤水分等指标进行了同步测定。刺槐生长盛期树干液流速率晴天日变化呈宽峰形曲线,在测量时期液流速率日平均值为0.00133cm·s–1;刺槐树干单位边材面积的液流速率与光合有效辐射、大气温度、水汽压差呈极显著正相关关系,与相对湿度呈负相关关系。其相关程度绝对值顺序为光合有效辐射大气温度水汽压差相对湿度风速;刺槐边材面积与胸径之间存在着显著的线性相关关系,相关系数为0.878,单位边材面积的液流速率随树干胸径的增大而减小。     

黄土高原陕北丘陵沟壑区不同立地条件下刺槐水分生理生态特性研究

对黄土高原丘陵沟壑区不同立地条件下刺槐水分生理生态特性进行了初步研究.结果表明,不同立地刺槐林地0～500cm土壤平均含水量(2003年)分别为阳坡6.96%、半阳坡7.62%、半阴坡8.06%、阴坡8.87%,阴坡、半阴坡与阳坡差异达极显著,与半阳坡达显著水平,半阳坡与阳坡差异显著,而阴坡与半阴坡差异不显著.不同立地条件下刺槐叶片相对含水量和饱和亏与各立地土壤含水量关系密切,阳坡刺槐叶片相对含水量和叶水势始终维持在较低水平,而半阴坡和阴坡尤其是阴坡维持在较高水平.刺槐日蒸腾平均值大小顺序为阴坡(4.07μg·cm^-2·s^-1)＞半阴坡(3.89μg·cm^-2·s^-1)＞半阳坡(3.05 μg·cm^-2·s^-1)＞阳坡(2.70μg·cm^-2·s^-1),各立地刺槐蒸腾出现较大差异的时间在11:00和13:00.不同立地条件除阳坡外其刺槐蒸腾速率均与光照强度显著相关,各立地均与大气相对湿度显著相关,与土壤水分密切相关.阴坡生物量最高(8.50gk·株^-1),高于其他3种立地,阳坡最低(5.79kg·株^-1).     

外来物种刺槐对黄土丘陵区植物群落功能结构的影响

在黄土丘陵区草原带、森林草原带和森林带3个植被带选取成对的刺槐群落和乡土植物群落功能性状值,研究不同植被带刺槐群落、乡土植物群落功能结构的变化,以及同一植被带下刺槐的引入对群落功能结构的影响.结果表明: 刺槐群落和乡土植物群落的叶碳、叶氮、叶磷、比叶面积、叶组织密度等功能性状随植被带的变化规律一致.刺槐群落叶碳、叶氮、比叶面积显著高于乡土植物群落,且2种群落功能多样性指数(FR_ic、FE_ve、FD_iv、FD_is、Rao)随植被带的变化趋势并不完全一致,在森林带刺槐的引入提高了植物群落功能多样性,在草原带降低了植物群落功能多样性.     

黄土高原半干旱和半湿润地区刺槐林地生物量与土壤干燥化效应的模拟

 黄土高原人工刺槐(Robinia pseudoacacia)林地深层土壤干燥化现象普遍发生, 日益严峻地威胁着人工植被建设成效。分析和比较半干旱和半湿润地区刺槐林地生物量演变趋势、深层土壤干燥化发生规律和区域分布特征差异, 能够为黄土高原因地制宜地营造刺槐林提供科学依据。在WinEPIC模型气象、土壤和作物参数数据库组建与模拟精度验证的基础上, 应用WinEPIC模型模拟研究了1957–2001年黄土高原半湿润地区洛川和长武、半干旱地区延安和固原等地1–45年生刺槐林地生物量演变规律和深层土壤干燥化效应。结果表明: 洛川、长武、延安和固原的刺槐林地连年净生产力模拟值在5–8年生时达到最大值后, 随着降水量年际波动呈现出明显的波动性降低趋势, 其平均值分别为5.33 × 10³、4.56 × 10³、4.03 × 10³和3.35 ×10³ kg·hm^–2·a^–1; 1–7年生刺槐林地年耗水量高于同期年降水量, 导致林地0–10 m土层土壤强烈干燥化, 洛川、长武、延安和固原刺槐林地年均土壤干燥化速率分别为164.3、165.7、187.1和190.0 mm·a^–1, 8–45年生刺槐林地有效含水量在0–250 mm的较低水平上随降水量变化而波动; 1–9年生刺槐林地0–10 m土层土壤湿度剖面分布变化剧烈, 土壤湿度逐年降低且土壤干层逐年加厚, 7–9年生时土壤干层厚度已经超过10 m, 8–45年生刺槐林地2–10 m土层土壤湿度保持相对稳定的干燥化状态; 洛川和长武刺槐林地水分生产力较高且相对稳定, 刺槐林地生长期可以超过45年; 而延安和固原刺槐林地水分生产力较低且稳定性差, 刺槐林稳定生长期不超过40年。     

黄土高原不同人工林叶片-凋落叶-土壤生态化学计量特征

为探究“退耕还林(牧)”工程对陕西省子午岭林区的影响,分析3种典型的人工林(刺槐林、油松林和侧柏林)叶片-凋落叶-土壤的C、N、P含量及其生态化学计量特征.结果表明: 3种人工林不同组分中C、N、P含量大小均为叶片>凋落叶>土壤,刺槐林叶片N、P含量显著高于油松林和侧柏林.刺槐林、油松林和侧柏林叶片N∶P分别为12.2、5.4和6.1,油松和侧柏较刺槐林存在N亏损,C∶N和C∶P大小均为凋落叶>叶片>土壤,N∶P为叶片>凋落叶>土壤.油松林叶片C∶N与凋落叶C∶N间存在显著正相关关系.刺槐叶片在生长周期内吸收利用的N和P存在比例关系,且其凋落叶在元素再吸收后N和P的残留量也存在比例关系.与油松和侧柏相比,刺槐是黄土高原南部森林带最适宜的造林树种.     

黄土高原刺槐细根生长模型

通过室分析方法建立了细根表面积密度随土层深度变化的房室模型,并根据黄土高原人工刺槐林细根的调查数据,从数值上验证了模型S=Ah~B（C＋Dh＋Eh~2＋Fh~3）是房室模型的简化形式,还进一步建立了黄土高原刺槐细根生长关于土层深度和时间的动态生长模型.经验证,该模型能准确地计算黄土高原不同水分生态区及不同时间和土层的刺槐细根表面积密度,具有很高的应用价值.     

黄土高原油松和刺槐叶片光合生理适应性比较

以黄土高原地区由南向北分布的杨凌、永寿、富县、安塞、米脂、神木等县为研究地点，研究不同地区油松和刺槐的光合特性与叶结构性状间的关系.结果表明，不同地区油松针叶和刺槐叶片的净光合速率（P_n）、光合氮利用效率（PNUE）、水分利用效率（WUE）、比叶质量（LMA）、氮含量（N_mass）和叶绿素相对含量（Chl）差异均达极显著水平（P＜0.001）,说明不同地区油松和刺槐的光合能力和叶结构性状参数差异很大.由南向北，油松的P_n、WUE和PNUE呈略微增加趋势，而刺槐则呈显著降低趋势，表明油松在干旱生境下仍能维持较高的光合能力，而刺槐光合能力明显受到抑制；油松和刺槐的LMA均呈略微上升趋势，而N_mass和Chl均呈略微下降趋势，且刺槐的变化幅度高于油松，说明油松从生理代谢和叶结构性状上对干旱环境的适应能力均强于刺槐.相关分析表明，不同地区油松和刺槐的LMA与N_mass整体上呈极显著负相关；P_n、PNUE与LMA、N_mass相关不显著，与Chl呈极显著正相关；WUE与LMA呈显著负相关（P＜0.05），与N_mass呈显著正相关.     

根系分泌物C∶N对刺槐林地土壤理化特征和土壤呼吸的影响

为探究根系分泌物C∶N对土壤养分循环及微生物活性的影响,本研究以黄土高原人工刺槐林为对象,在生境条件基本一致的15、25、35、45 a刺槐林地取原位土壤,通过模拟不同C∶N的根系分泌物(只添加N、C∶N=10、C∶N=50、C∶N=100和只添加C)添加至土壤,以去离子水作为对照,分析根系分泌物C∶N对土壤碳、氮、磷、pH值等理化特征和土壤呼吸的影响。结果表明: 1)有机碳含量与根系分泌物C∶N呈正相关,根系分泌物C∶N=10时土壤有机碳(SOC)分解较快,高根系分泌物C∶N(C∶N=100)能延缓SOC分解,而只添加C处理对SOC无显著影响。2)不同C∶N根系分泌物处理对全氮的影响不明显,碳添加能促进微生物对铵态氮的吸收,氮添加能促进铵态氮的硝化,随着根系分泌物C∶N增加,土壤中铵态氮含量下降。3)氮添加会导致土壤pH值下降,增加土壤全磷含量。4)刺槐林地土壤呼吸值与根系分泌物C∶N呈正相关,随着C∶N增加,根系分泌物对25和35 a人工刺槐林土壤呼吸的促进作用更显著。综上,根系分泌物C∶N值越高,对人工刺槐林土壤呼吸的促进作用越显著。研究结果进一步加深了对森林根系-土壤-微生物互作过程的认识。