杉木根桩分解过程及几种主要营养元素的变化

基于以空间代替时间的原则,初步研究了杉木树桩在分解过程中边桩和心桩密度的变化及根桩分解过程中几种养分元素的释放过程.结果表明,边桩每年密度损失率k为2.767×10^-2,而心桩为2.255×10^-2;不同采伐年代的根系和边桩中N、P含量随分解年限的增加而下降,而心桩中N、P含量随分解年限的增加而出现先增加后下降的的趋势,根桩中K浓度在分解过程中的前两年有较大幅度的下降,根桩中有机质含量在其分解过程中都是单调降低的,对根系和树桩中养分元素含量进行比较发现,在分解初期,根系中N、P、K含量都高于边桩和心桩,而有机质含量边桩和心桩高于根系.     

三倍体毛白杨-黑麦草复合生态系统林木细根与草根的分解及养分动态

在天全县的退耕还林地中,对三倍体毛白杨细根与黑麦草草根的分解及其N、P、K、Ca和Mg养分动态进行了研究.结果表明,细根直径0～1、1～2和0～2 mm及草根的分解速率与时间呈负指数关系,第1年干重损失率分别为76.17%、69.80%、73.44%和79.3%,分解0%所需的时间分别为217、266、24和172 d.细根分解过程中,N和Ca浓度增加,而P、K、Mg浓度下降;草根分解过程中,其养分元素的浓度变化整体上没有规律.细根分解过程中P、K和Mg的养分残留率与其干重残留率的变化趋势相似,分解前期下降较快,随后下降比较平缓,N和Ca的养分残留率下降则比较平缓,并且养分的分解速率均以P最快,其次是K和Mg,而N和Ca最慢;草根分解过程中N、P、K、Ca和Mg的养分残留率初期下降比较快,随后趋于平缓,并且元素分解速率呈不规则变化,其中Ca分解速率最慢,其它元素的分解速率相近.     

亚热带米老排和杉木细根分解过程中养分与微生物群落组成的变化

对福建南平峡阳林场19年生米老排和杉木人工林的细根进行为期12个月的分解试验,研究不同树种分解过程中养分和微生物群落组成的动态变化,为理解亚热带不同人工林树种地下养分循环过程提供科学依据.结果表明: 米老排细根养分磷(P)、钾(K)初始含量显著高于杉木.分解过程中,两个树种细根P、K含量均显著降低,而细根氮(N)含量显著增加,且杉木细根N含量变化滞后于米老排.在分解过程中,杉木细根镁(Mg)含量无显著变化;米老排细根Mg含量变化显著,且在分解8个月时显著小于杉木.在分解过程中,真菌与细菌比值均显著表现为先升高后降低,且分解12个月时米老排细根真菌/细菌显著高于杉木.冗余分析表明,N(解释37.2%)、K(解释14.5%)含量和C/N(解释14.8%)是影响杉木细根分解过程中微生物群落组成变化的主要养分因子,而Mg(解释35.9%)和K(解释17.6%)含量则是米老排细根分解时影响微生物群落组成的主要养分因子.研究表明,在不同树种中,除了N之外,Mg等其他养分元素也可能是影响根系分解的重要因子.     

川滇高山栎灌丛萌生过程中的营养元素供应动态

萌生更新是森林更新的重要方式, 是硬叶栎林受到干扰后植被恢复的主要机制。以位于青藏高原东南缘的川西折多山东坡川滇高山栎(Quercus aquifoliodes)灌丛为研究对象, 调查分析了砍伐后灌丛萌生过程中基株根系和萌株生物量动态、营养元素含量, 以及基株根系和土壤对萌株生长过程中的营养元素供应动态。结果表明, 川滇高山栎灌丛平均地上和地下生物量分别为(11.25 ± 0.92) t·hm^-2和(34.85 ± 2.02) t·hm^-2, 具有较大的根冠比(3.10:1); 萌生过程中, 萌株生物量呈线性增加趋势, 以灌丛活细根生物量变化为最大, 其次是活中根和活粗根, 树桩和根蔸生物量变化最小; 萌生过程中, 灌丛细根和中根N、P含量表现为先增加、后降低的变化趋势, 萌生初期树桩、粗根和根蔸中N和K的含量明显下降, 根蔸中Ca含量略有下降, 而P没有明显下降, 根系Mg含量变化幅度较大, 灌丛地下根系储存了较多的营养元素; 土壤、树桩、粗根和根蔸是川滇高山栎灌丛砍伐后0-120天萌生生长的主要营养来源, 砍伐后60天, 萌株生长所需的营养除K元素主要来源于根系外, 其余营养元素主要来源于土壤; 在砍伐后60-120天, 基株根系对萌株生长所需的N、K和Ca贡献较大, 而对P和Mg的贡献较小; 在砍伐后120-180天, 根系除K元素对萌生生长还保持较大的贡献外, 对其余营养元素的贡献均较小。高山栎林管理要注重加强地下根系的保护。     

水曲柳和落叶松人工林根系分解与养分释放

采用埋袋法对水曲柳和落叶松粗根(5～10 mm)、中根(2～5 mm)、细根(＜2 mm)的分解速率及其养分释放进行了为期2年的研究.结果表明,水曲柳粗根、中根和细根年分解系数分别为0.3649、0.4381和0.2720,落叶松依次分别为0.1967、0.1955和0.2464.通过养分分析发现,根系分解过程释放大量C和养分.分解150 d后,两树种所有级别根系的可溶性糖释放均超过90%.水曲柳粗根和中根K的释放均在40%左右,细根K的释放为71%,落叶松所有级别的根系K的释放均在95%以上.在根系分解第2年,两树种粗根和中根N的释放在50%左右波动,P在40%左右波动,两树种细根N和P的释放均达到60%.因此,根系分解在C和养分循环中起重要作用,如果将其忽略,土壤有机质和养分元素的循环将会被严重低估.     

地表覆盖栽培对雷竹林凋落物养分及其化学计量特征的影响

为了解不同覆盖栽培年限雷竹林凋落物养分及其化学计量特征,分析了换叶期雷竹林凋落物的凋落量,C、N、P、K养分含量,养分季节归还量以及养分元素生态化学计量比值在不同覆盖年限之间的差异。结果表明:(1)雷竹林在连续覆盖3a后,叶凋落量极显著性提高(P＜0.01),在总凋落量中比例增加,但枝凋落量变化不明显。(2)连续3a覆盖对雷竹林凋落物中的养分含量影响极显著(P＜0.01),C、N养分含量极显著降低,P含量极显著升高,而K养分含量在覆盖2a时就出现了显著增加的变化响应;林地凋落物的养分归还量同时还受凋落量的影响,其伴随覆盖年限增长的变化趋势与养分含量并不一致。(3)覆盖2a内的雷竹林地凋落物表现出稳定的高N∶P以及低P含量,表明凋落物分解速率较低;连续覆盖3a的林地凋落物P含量极显著升高,N∶P极显著下降(P＜0.01),表明此时凋落物分解速率加快。(4)线性回归分析表明,凋落物中K元素随覆盖年限增长而消耗的规律与N、P元素无显著相关关系。     

冰雪灾害对杉木林土壤特性的影响

2008年初,在波及我国南方大部分地区的雨雪冰冻灾害中,冻雨在杉木枝叶上形成冰柱,造成大量的杉木个体折冠。通过开展杉木林凋落物和树干残体的养分及土壤理化性质的研究,可以了解冰雪灾害后杉木林的土壤肥力动态。冰雪灾害造成的林冠折损引起了林地的光照增强,导致了土壤温度上升及土壤水分增加,从而促进了凋落物的分解,凋落物经过1a的分解后,N、P和K含量分别下降了7%、12%和21%。凋落物储量减少了22%,N、P和K的储量分别下降了27%、31%和38%。2009年树干残体的N和P含量分别上升5%和6%,而K含量降低15%。树干残体由于分解缓慢,其储量下降3%,N储量增加了2%,P储量不变,而K储量下降了18%。冰雪灾害后森林凋落物积累于地表,分解后形成较厚的有机质层,土壤结构因此变得疏松。2009年的土壤容重和毛管孔隙度减小,总空隙度和毛管持水量增加,非毛管孔隙显著增加。林冠残体在分解过程中促进了土壤有机质和养分的积累。2009年的土壤pH降低,有机质、全N、全P和全K含量分别增加了16%、11%、14%和8%,碱解N和速效P含量分别增加了113%和17%,而速效K含量下降了36%。     

缺苞箭竹密度对养分元素贮量、积累与分配动态的影响

研究了缺苞箭竹(Fargesiadenudate)-紫果云杉(Piceapurpurea)原始林下不同密度缺苞箭竹群落的养分元素贮量与分配动态以及养分元素在一个生长季节内的积累量。结果表明:地上、地下部分的N、P、K、Ca、Mg贮量均随着箭竹密度的增加而增大,养分元素贮量排序为:K>N>Ca>P>Mg。密度较大的箭竹群落(D1和D2)中,地上部分的N、P和K贮量大于地下部分,而密度较小的箭竹群落(D3)中P和K贮存于地下部分的比例较大,3个群落中的地下部分Ca和Mg贮量均大于地上部分,且地下部分的养分元素贮量的比例随着箭竹密度的增加而减少。养分元素的总积累量排序为:K>N>Ca>P>Mg,且地上部分和群落的总积累量随着箭竹密度的增加而增加,总积累率以D1群落最大,3个群落的养分元素积累率大小顺序为:Mg>Ca>P>N>K。地下部分(根系和鞭)养分元素贮量比例随着箭竹密度的增加而下降,而地上部分(叶、枝和竹杆)养分元素贮量比例随着箭竹密度增加而上升。密度对缺苞箭竹养分贮量、积累和分配动态有深刻影响。     

杉木根桩和周围土壤酚含量的变化及其化感效应

研究了杉木根桩在分解过程中酚类物质的释放规律及其化感效应.结果表明,随着分解程度的加深,根桩中酚类物质的含量减少.根桩中酚类物质含量的梯度为根系>心桩>边桩;根桩在分解过程中酚类物质向外释放并会在土壤中积累,根桩周围土壤中酚类物质含量高于非根桩周围土壤.盆栽试验说明酚类物质会影响杉木种子的萌芽率.将田间调查的杉木树高、地径与根桩密度进行相关分析证明杉木根桩保留在造林地上,不利于下一代杉木的生长.建议改革杉木人工林的传统作业方式,造林前将根桩从造林地中清除.     

Spatial changes and influencing factors of fine root carbon,nitrogen and phosphorus stoichiometry of plants in China

为了研究中国陆地植物细根碳(C)、氮(N)、磷(P)的空间变化模式,揭示细根在"温度-植物生理假说"及"生长速率假说"等方面的规律,该文收集已发表的有关中国陆地植物细根研究的文献,从中提取细根C、N、P元素含量及其相关数据,分析了细根C、N、P含量及其比例与经纬度之间的关系。结果表明:细根N、P元素含量均随纬度增加而增加,P含量随经度增加而降低,N:P随经度增加而增加。细根N、P含量与年平均气温、年降水量均呈负相关关系,与土壤养分呈正相关关系。在土壤养分、温度、降水量3个非生物因素中,土壤养分对细根N、P含量的影响最大。该文中细根和粗根的C:P、N:P差异变化不完全支持"生长速率假说"。根系和叶片一样,N、P含量与纬度呈正相关关系,支持"温度-植物生理假说",反映了植物对自然环境的适应策略。     

三峡库区马尾松不同直径细根分解动态及其影响因素

在三峡库区秭归县九岭头林场马尾松人工林进行一年的细根分解试验,研究马尾松直径<0.5、0.5～1和1～2 mm细根的分解动态及其影响因素.结果表明: 细根分解速率随直径增大而减小,直径<0.5、0.5～1和1～2 mm细根年分解率分别为34.0%、28.0% 和25.7%.直径<1 mm细根分解速率随时间增加而逐渐减小,直径1～2 mm细根分解速率随时间增加先逐渐增加再减小.在细根分解过程中,N、P和Ca浓度随时间增加而增加,K浓度呈先降低后上升再下降的趋势.细根分解速率与细根初始N、P、K和Ca浓度,以及C/N、C/P均显著相关,细根Ca浓度和土壤温度是影响细根分解的主导因子.     

水淹对杨树木材提取物清除DPPH有机自由基活性影响初探

以生长在长江滩地三种类型(江滩、洲滩、湖滩)上、三种水淹状况下2个品系的人工林杨树木材(欧美杨无性系72杨、美洲黑杨无性系69杨)木材为研究对象,用二苯基苦基苯肼自由基(DPPH)酶标仪法,对其80%甲醇提取物的自由基清除活性进行了比较,发现相同立地上杨树边材和心材提取物的自由基清除活性存在显著差异;且边材提取物的自由基清除活性普遍较高.不同立地上杨树心材提取物的自由基清除活性差异不显著;但边材提取物的自由基清除活性存在较大的差异,其中水淹深度为1 m和3 m的杨树边材提取物自由基清除活性差异达到极显著水平.相关性分析表明,心材提取物的IC50与水淹深度呈显著的负相关,边材提取物的IC50与水淹深度呈极显著的正相关.     

沙漠绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆-丘间地系统土壤养分空间异质性

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒沙漠绿洲过渡带为研究区,选取植被盖度依次为30%、15%—20%、10%和5%的4个典型样地,对各样地的柽柳灌丛沙堆-丘间地系统典型部位0—10 cm和10—20 cm土壤进行系统采样,分析土壤枯落物、有机质、全效N、P、K和速效N、P、K含量,从风沙地貌的角度研究过渡带沙漠化进程中土壤养分分布特征。结果表明:(1)随着植被总盖度的降低,灌丛沙堆表层0—10 cm土壤的枯落物、有机质、全N、全K、速效K含量呈降低趋势,平均降幅为69.3%、37.0%、35.3%、8.3%和24.5%。全P含量没有明显的变化,速效N和速效P含量呈先减小后增大的趋势;(2)从灌丛下→沙堆边缘→丘间地→风影区,土壤枯落物、有机质、全N、全P、速效N、速效P、速效K含量表现出先减小后增大的趋势,最大值位于灌丛下部位,最小值位于丘间地,但在植被盖度5%的样地,沙堆-丘间地系统各部位之间养分含量无显著性差异;(3)与0—10 cm土层相比,10—20 cm土层的枯落物、有机质、全N、全P和速效P含量显著降低,平均降幅为40.0%、27.0%、25.0%、4.5%和2.0%,全K、速效N和速效K含量明显增加,平均增幅为4.8%、103.3%和12.1%。随着植被盖度的降低,10—20 cm土层的养分含量具有与0—10 cm土层相对一致的变化趋势;(4)灌丛的生物反馈作用使得灌丛下部位具有明显的养分富集效应,但随着植被总盖度的降低和风沙活动不断加剧,非生物因素逐渐占据主导,灌丛的养分富集效应趋于减弱和消失。     

Fine root decomposition of evergreen broadleaved and coniferous tree species in mid-subtropical China: dynamics of dry mass, nutrient and organic fractions

To gain insight into fine roots decomposition in subtropical China, the litter bag method was used to examine the decomposition dynamics of dry mass, N, P, K, and organic fractions in six natural forests and a Chinese fir plantation over a 2-year period in the Wanmulin Nature Reserve, Fujian. The seven tree species examined, representative of this area, differed significantly in their initial chemical quality and were used to determine the best substrate quality parameters to predict decomposition dynamics. Dry mass loss varied significantly among the different roots, which showed fast decomposition in the first year, with mass loss regulated by extractive and acid-soluble fraction, followed by a low rate in the second year, with mass loss dominated by acid-insoluble fraction. Net N release was constantly slower than the mass loss of acid-insoluble fractions, while K release was the other way around. Release of P seemed to be independent of disappearance of acid-insoluble fraction. Not all the very fine roots (0–1 mm) decomposed faster than the fine ones (1–2 mm), and decomposition rates of coniferous roots were not always lower than broadleaved species. Correlation analysis demonstrated that dry mass loss and net N and P release rates were not correlated with initial N concentration, but with acid-insoluble organic fraction and P related parameters at the end of a 2-year decomposition period. Our results suggest that N is a limiting factor of fine root decomposition. Additionally, P could also be an important driver of fine root decomposition and N and P dynamics in this low soil P availability area.     

Decomposition processes of eelgrass,Zostera marina L.

Summary In Lake Grevelingen decomposition of eelgrass was studied in the field with the litter bag method from July 1977 till February 1978. After 6 months only 6% refractory matter remained in the bags. Under aerobic conditions the decomposition of eelgrass is completed within one year. The organic fraction decreased from 80 to 55%. Chlorophyll a was always present in the detritus, but with this parameter no decomposition stages could be distinguished. Fragmentation was mainly physical, and a particle size spectrum showed a maximum towards the small pieces.The POC content was fairly constant, and the N and P content changed during the decomposition. The C/N and C/P ratios increased the first 10 weeks (leaching) and decreased after 10 weeks (microbial colonization). This did not correspond with the three decomposition stages, based on the dry weight loss per day. The C/N ratio does not seem to be a simple index for the decomposition stage in eelgrass.Communication no. 235 of the Delta Institute for Hydrobiological Research, Yerseke, The Netherlands.     

川西亚高山森林凋落物不同分解阶段碳氮磷化学计量特征及种间差异

为了了解亚高山森林凋落物在不同分解阶段的化学计量特征,采用空间代替时间的方法,以自然状态下凋落物的3个层次--新鲜凋落物层（L）、发酵层（F）、腐殖质层（H））模拟凋落物分解的不同阶段,对川西亚高山不同林分类型（岷江冷杉天然林、粗枝云杉人工林、白桦天然林、杜鹃矮曲林）凋落物的碳氮磷（C、N、P）及可溶性碳氮磷（DOC、SN、SP）含量进行研究。结果表明：林分类型及分解阶段将显著影响凋落物分解过程中的碳氮磷含量及其化学计量比。亚高山森林凋落物可溶性有机碳、水溶性磷含量均随着分解过程的不断进行而降低,分解初期快速淋溶,而分解中后期释放变缓。4种林分比较而言,水溶性碳氮磷含量表现为：白桦 > 杜鹃 > 冷杉 > 云杉,阔叶树种凋落物的可溶性碳氮磷普遍高于针叶树种,尤其在分解初期。针叶树种凋落物SN在分解过程中呈现释放模式,而阔叶树种SN呈现先富集后释放模式。凋落物C含量随着分解的不断进行而降低,冷杉、白桦及杜鹃N含量呈现先富集后释放的趋势,分解阶段对云杉与白桦各层P含量影响不显著,但冷杉却呈现先降低后升高的现象,而杜鹃则是在分解后期P含量显著降低。从总体来看,亚高山森林凋落物C/P和N/P均显著小于全球平均水平,凋落物C/N、C/P、N/P、DOC/C、SN/N、SP/P均随着分解的不断进行呈现降低的趋势。分解初期白桦和杜鹃DOC/C显著降低,而冷杉则在分解后期显著降低。冷杉N/P先升高后降低,杜鹃N/P随着分解的不断进行呈现升高趋势。这些研究结果为深入理解亚高山森林生态系统的凋落物分解进程和养分循环提供了依据。