工厂化堆肥温室气体排放和氨气同位素特征

畜禽废弃物堆肥处理过程中产生的二氧化碳(CO₂)、氧化亚氮(N₂O)、甲烷(CH₄)和氨气(NH₃)等是重要的温室气体和大气污染物。但目前有关该过程气体排放的研究多基于室内小型模拟的反应器式堆肥,在工厂化堆肥条件下的原位气体排放监测较少。为探究工厂化堆肥产生气体对区域环境的影响,本研究对沈阳某堆肥厂畜禽废弃物堆体的气体排放进行了19 d的监测,并量化了排放氨气的自然丰度¹⁵N(δ¹⁵N)特征。结果表明: 堆置周期内,CO₂、CH₄、N₂O和NH₃的平均排放速率分别为86.8 g CO₂-C·d^-1·m^-2、9.8 g CH₄-C·d^-1·m^-2、3.7 mg N₂O-N·d^-1·m^-2和736.6 mg NH₃-N·d^-1·m^-2。温室气体日增温潜势(GWP)的贡献大小为CH₄>CO₂>NH₃(间接)>N₂O,其中CH₄贡献了65％。堆肥排放NH₃的δ¹⁵N在-21.8‰～-7.2‰,平均-11.6‰±1.2‰。本研究结果可为区域畜禽废弃物堆肥过程中温室气体排放的核算及大气氨溯源提供数据支持。     

氮沉降增加对森林凋落物分解酶活性的影响

氮沉降增加对森林凋落物分解酶产生的影响在世界范围受到关注。综述了凋落物分解酶的种类、影响酶的因素、酶的生态学意义和土壤酶研究技术的研究发展趋势。根据森林凋落物底物性质的不同,将凋落物分解酶分为纤维素分解酶类、木质素分解酶类、蛋白水解酶类和磷酸酶类。目前普遍认为,氮沉降增加,磷酸酶类活性随之增加,其它三类酶活性未呈现规律性变化。此外,还对氮沉降增加与土壤酶之间关系的研究前景进行了探讨。     

鼎湖山马尾松群落能量分配及其生产的动态

对鼎湖山马尾松群落各组分热值、能量现存量、能量净生产量及群落太阳能转化效率进行了研究。结果表明:(1)乔木层马尾松各器官热值相差不大,为19.02~20.30 kJ/g(总平均 19.34 kJ/g);灌木层植物热值低于乔木层,为16.55~18.78 kJ/g(总平均17.82 kJ/g);草本层植物热值低于灌木层,为13.07~16.16 kJ/g(总平均15.03 kJ/g)。(2)群落能量总现存量随时间而增加,且组分分配比例因年份不同而异。在 1990、1995和2000年分别为167 141.4、270 295.9和321 294.3 kJ/m2,其中乔木层占93.4%、79.8%和86.7%,林下层占3.5%、10.6%和7.2%,而地表现存凋落物层仅占3.2%、9.5%和6.1%。(3)群落在1990~1995年和1995~2000年期间能量净生产每年分别为 1 7083. 2 kJ/m2 和 21 571. 8 kJ/m2,其中乔木层占 96. 6%和95 5%,林下层仅占3.4%和5.0%。所有能量生产量中,群落自身增长能量(即年能量存留量)占 72.7%和57.6%,而释放到其它子系统的能量占27.3%和42.4%。(4)群落太阳能转化效率在 1990~1995 年和 1995~2001年分别为0.759%和0.958%,10年平均为0.873%。     

鼎湖山主要森林类型土壤交换性阳离子含量及其季节动态特征

研究鼎湖山自然保护区马尾松林、马尾松荷木混交林和季风常绿阔叶林三种代表性森林类型表层土壤(0~20cm)交换性阳离子含量及其季节动态。结果表明:土壤交换性阳离子含量因元素种类、森林类型和季节不同而异。三种森林土壤交换性阳离子含量都表现为:Al3+>H+>K+>Ca2+、Mg2+、Na+。几乎所有调查的阳离子含量在阔叶林显著高于马尾松林和混交林,但后两者之间大多数阳离子含量差异不显著。鼎湖山森林土壤可交换性阳离子含量虽然较高,但盐基饱和度却很低。马尾松林、混交林和阔叶林土壤可交换性阳离子含量在1997年6月份分别为:58.3、84.5和118.7mmolc/kg,盐基饱和度分别为:5.5%、3.2%和4.5%。三种森林土壤交换性Ca2+、Mg2+、K+和H+含量季节差异极显著(P<0.001),但交换性Al3+含量只在马尾松林土壤存在极显著的季节性差异(P<0.001)。同一元素季节变化大小程度趋向马尾松林>混交林>阔叶林。森林土壤交换性Ca2+、Na+和H+含量与土壤pH值相关关系不明显,但交换性Mg2+、K+和Al3+与土壤pH值间呈极显著负相关。     

鼎湖山地表无脊椎动物多样性及其与凋落物的关系

为了解鼎湖山国家级自然保护区3种代表林型地表无脊椎动物的多样性及其与凋落物的关系,利用巴氏罐诱法共采集无脊椎动物3门7纲31目58科（总科）7310头,3种林型中蚂蚁占绝对优势,蜘蛛,甲螨,长角跳虫,毛蕈甲,蟋蟀和果蝇为常见类群,其中季风常绿单身汉叶林地表无脊椎动物的多样性和均匀性指数最高;针阔叶混交林与之接近;马尾松林最低,但其优势度指数最高。3种林型地表无脊椎动物群落之间均中等不相似,年凋落物量与地表无脊椎动物的多样性,均匀性呈现显著正相关,与优势度呈显著负相关;调落物的周转期与地表无脊椎动物的多样性与均匀性呈显著负相关,与优势度呈显著正相关。     

氮沉降对森林土壤主要温室气体通量的影响

大气氮沉降已经并将继续对森林土壤主要温室气体(CO2、CH4和N2O)通量产生影响.综述了国内外氮沉降对森林土壤主要温室气体通量影响及其机理的研究现状.由于森林类型、土壤N状况、氮沉降量及沉降类型等不同,氮沉降对森林土壤主要温室气体通量的影响主要表现为抑制、促进和不显著3种效果.在N限制的森林中,氮沉降对土壤主要温室气体通量无显著影响,或促进土壤CO2排放;在"N饱和"的森林中,氮沉降可减少土壤CO2排放,抑制对大气CH4的吸收,增加N2O排放.分析了产生以上影响效果的作用机理,介绍了氮沉降对森林土壤主要温室气体通量影响的研究方法,探讨了该领域存在的问题及未来研究的方向.     

鼎湖山马尾松林凋落物及其对人类干扰的响应研究

通过处理（根据当地习惯收割凋落物和林下层）和保护（无任何人类活动）样地的比较,在3年时间里研究了鼎湖山生物圈保护区马尾松（Pinus massoniana)林凋落物,养分动态及其对人类干扰的响应,处理和保护样地年平均凋落物总量分别为：2．388和2．342t/hm^-2.a^-1,它们主要由针叶组成（45．4％－78．8％）,皮＋枝占12．4％－14．4％,杂物8．6％－40．2％,凋落物量具有明显的年,季和月变化规律。尽管为人工起源的马尾松林,但其凋落物的空间分布很不均匀（变异系数＞22％）,凋落物中主要营养元素浓度因组分和季节不同而异,但总的趋势以杂物和春季的浓度最高。凋落物主要营养元素的归还量亦随季节和组分不同而异,其年平均归还总量为：处理样地N15.85kg.hm^-2.a^-1.P0.63kg.hm^-2.a^-1,K2.86kg.hm^-2.a^-1,Ca6.04kg.hm^-2.a^-1和Mg1.77kg.hm^-2.a^-1;保护样地N16．24kg.hm^-2.a^-1,P0.67kg.hm^-2.a^-1,k2.61kg.hm^-2.a^-1,Ca5.41kg.hm^-2.a^-1和Mg2.09kg.hm^-2.a^-1,当停止人为干扰后,凋落物产量及其养分归还量相对于继续受干扰的松林趋向逐年增加。     

南亚热带森林两种优势树种幼苗的元素含量对模拟氮沉降增加的响应

氮沉降是当前全球变化的一个重要方面,它对各类森林生态系统和植物的影响及其机制的研究是当前国际生态学界关注的问题之一。探讨了南亚带森林两种优势树种荷木(Schimasuperba)和黄果厚壳桂(Cryptocaryaconcinna)幼苗的养分状况对模拟氮沉降增加的响应。实验随机分为对照(Control)、T5、T10、T15和T305个样方,每个样方包括3个重复。所施氮肥为NH4NO3,每次溶解在10L自来水中,5个样方喷施的浓度分别为0、0.12、0.24、0.36和0.72mol·L-1。每月喷施2次,5个样方一年喷施的总氮量分别相当于氮沉降率0、5、10、15和30g·m-2·a-1。经过11个月的处理,土壤中速效氮水平明显提高,而pH值下降。两种幼苗叶、枝干和根的氮含量随处理水平的增加而升高,但P、K、Ca和Mg的含量与对照相比普遍下降。荷木幼苗的单株氮贮量除T5处理外,所有处理样方均高于对照,但以T10样方最高;黄果厚壳桂幼苗的单株氮贮量随处理水平增加而增加,在T15样方达最大值,之后下降。氮处理引起两种幼苗体内的氮分配到枝干的比例增加,但分配到叶中的比例下降。两种幼苗叶、枝和根3器官中N与其他营养元素的比值随氮处理水平增加而显著增加。     

鼎湖山马尾松针阔叶混交林土壤有效氮动态的初步研究

用离子交换树脂袋法测定了鼎湖山生物圈保护区马尾松针阔叶混交林土壤有效氮变化情况。鼎湖山马尾松针阔叶混交林土壤各季节平均总有效氮(铵态氮+硝态氮)在18.87～93.20μg/d*g干树脂之间,且具有明显的季节性变化特点。然而,这些季节性变化根据土层和有效氮组分的不同而异。总有效氮主要由铵态氮组成(>90%)。总有效氮和铵态氮在土层0～10cm和10～20cm之间各个季节均无显著的差异,但硝态氮在春、夏两季差异较大,尤其在夏季两土层之间的差异达显著水平(P<0.05)。在本研究样地中,硝化速率受铵态氮供应的影响不甚明显。与同一地区的马尾松纯林和阔叶混交林比较,硝态氮为针叶纯林<针阔叶混交林<阔叶混交林;铵态氮则为针阔叶混交林〉针叶纯林＞阔叶混交林。     

鼎湖山主要森林植物凋落物分解及其对N沉降的响应

研究了鼎湖山森林主要植物凋落物分解及其对模拟 N沉降的响应。凋落物分解速率随林分、树种和分解阶段不同而异。分解试验 3个月后 ,季风常绿阔叶林、混交林和马尾松林分解物残存量占起始量的比例平均分别为 0 .5 0 ,0 .80和 0 .87,且它们的差异均达显著水平 (p<0 .0 5 ) ;6个月后 ,这 3种林分的分解物残存量占起始量的比例平均分别为 0 .4 1、0 .73和 0 .70。试验 3个月后 ,所有试验树种中凋落物分解最快的树种是季风常绿阔叶林的锥栗 (Castanopsis chinensis,残存量占起始量的比例为0 .34)最慢为马尾松林中的马尾松 (Pinus massoniana,残存量占起始量的比例为 0 .87) ;经 6个月后 ,最快的树种是季风常绿阔叶林的华润楠 (Machilus chinensis,残存量占起始量的比例为 0 .2 5 ) ,最慢为混交林中的马尾松 (残存量占起始量的比例为0 .75 )。 N沉降对凋落物分解的影响也随林分、树种和分解阶段不同而异。在马尾松林中 ,N沉降仅在试验开始 3个月对马尾松针叶凋落物分解存在明显的促进作用 (p<0 .0 5 )。在混交林中 ,经 6个月试验后 ,低 N处理对马尾松针叶凋落物分解仍无明显作用 ,中 N处理则明显促进其分解 (p<0 .0 5 ) ,但在两次取样中 N沉降处理对荷木 (Schima superba)凋落物的分解均无显著影响。 N沉降增