腾格里沙漠东南缘荒漠草地不同群落类型土壤有机碳分布及储量特征

荒漠生态系统环境的复杂性及其高度的空间异质性是土壤碳储量估算结果不确定性的重要因素。通过调查取样和室内分析, 研究了腾格里沙漠东南缘10种主要荒漠草地群落各土壤层(0-5、5-10、10-20、20-30、30-50、50-70和70-100 cm土层)的土壤有机碳(SOC)含量、垂直分布特征和影响因素, 以及0-5、0-20、0-50和0-100 cm土层剖面的土壤有机碳密度(SOCD)。结果显示, 灌木群落是SOC含量的重要影响因素, 各土层SOC含量在10种群落间均存在显著差异。从土壤表层到深层, SOC含量主要表现为由高至低和先升高后降低两种特征。SOC含量与黏粉粒含量、全氮(N)、全磷(P)和电导率呈显著的正相关关系, 与砂粒含量呈显著的负相关关系。各群落之间, 0-5、0-20、0-50和0-100 cm土层剖面的SOCD均存在显著差异, 其平均值分别为0.118、0.478、1.159和1.936 kg·m ^-2。这一结果低于全球和全国草地SOCD的平均值, 利用全国数据或该研究的平均值可能会高估或低估区域土壤有机碳储量, 因此利用不同群落的SOCD能增加荒漠地区土壤有机碳储量估算的确定性。     

疏伐对北京西山林场刺槐林可燃物特征及碳储量影响研究

研究选取北京西山林场刺槐林(Robinia pseudoacacia)为研究对象, 通过对照组 CK 和处理组L、M 和 H(疏伐强度分别为0%, 15%, 35%,50%)四种处理, 对疏伐后刺槐林可燃物进行调查, 对不同强度疏伐刺槐林林地上部分碳储量进行计算, 并利用BehavePlus 林火模型对地表火行为指标进行计算, 探讨不同疏伐强度对刺槐林可燃物、碳储量以及潜在火行为的影响。结果表明,(1)不同疏伐强度的刺槐林的可燃物分布中, 均以0-2 m 层可燃物负荷量为最大, 分别为1.29 kg·m^–2, 1.40 kg·m^–2,1.57 kg·m^–2, 1.89 kg·m^–2, 呈现出可燃物负荷量随疏伐强度加大而增加, 即, H >M>L>CK; 随着高度的增加, 可燃物负荷量主要分布冠层在5-8 m; (2)不同强度疏伐对刺槐人工林各组分的碳储量影响显著, 中度疏伐更有利于刺槐林中的碳储量积累, 其碳储量值最大, 为17.50 t·hm^–2; (4)林分火蔓延速率、火线强度、火焰高度及单位面积发热量均与疏伐强度相关, 疏伐后火行为指标值大幅下降, 其中高强度疏伐(H)后, 林火的蔓延速率, 火线强度为以及火焰强度最低。研究结果可为研究地区的森林可燃物管理以及森林可持续经营提供科学依据。     

氮肥对风箱果幼苗形态和生理特性的影响

采用盆栽实验的方法,设置4种水平氮肥处理,研究不同氮肥处理对风箱果1年生幼苗的生长表现、生物量积累和分配、光合生理特征、非结构性碳（NSC）积累等的影响。结果表明：施用氮肥促进了风箱果幼苗的地径、分枝数和冠幅的生长,促进了茎、叶和总生物量的积累（P<0.05）,提高了茎的生物量分配比例,减少了根生物量的分配比例;施用氮肥显著提高了净光合速率、叶氮含量、茎中的可溶性糖和NSC的积累（P<0.05）,但减少了根中的可溶性糖和NSC含量（P<0.05）。不同水平氮肥处理间（N1、N2、N3）的大部分指标差异并不显著,说明风箱果幼苗对土壤养分的变化并不敏感。     

基于区域剖分算法的土壤碳通量空间采样策略

由于土壤碳通量在空间分布上具有很强的异质性,传统的采样方法难以对区域土壤碳通量进行精确估算,因此确定适当的采样策略对区域土壤碳通量的估算具有重要意义.本文提出一种逐点递增式采样的区域剖分部署策略(RDPG):设定初始采样点,使用改进的凸包插值算法构造Delaunay三角网,根据邻近已知采样点插值计算三角形各边垂直平分线的交点的离散度,选择离散度最大的点作为新增采样点.采用该方法对变异系数为0.42～0.59的仿真试验区域进行多次试验,结果表明:在相同试验条件下,RDPG布局策略能够获得比随机采样和均匀采样策略更高的区域土壤碳通量估算准确度.RDPG方法考虑了区域土壤碳通量的空间异质性,提高了区域土壤碳通量拟合精度.     

黑土坡耕地有机碳及其组分累积-损耗格局对耕作侵蚀与水蚀的响应

耕作与水蚀是黑土区坡耕地碳库退化的主导因素,为进一步探究土壤有机碳(SOC)及其组分对不同侵蚀驱动力(耕作、水力)的响应格局,基于该区耕作侵蚀与水蚀模型,在定量表达耕作侵蚀-沉积量与水蚀量的基础上,利用地统计学的方法,分析了东北黑土区典型漫岗地形坡面尺度SOC及其3种组分的空间分布特征.结果表明: 耕作侵蚀与沉积速率分别表现为坡上>坡下>坡中>坡脚和坡脚>坡下>坡中>坡上;水蚀速率表现为坡下>坡脚>坡中>坡上;坡下陡坡位置耕作侵蚀与水蚀协同引起严重的土壤流失.虽然耕作侵蚀速率(0.02～7.02 t·hm^-2·a^-1)远小于水蚀速率(5.96～101.17 t·hm^-2·a^-1),但耕作侵蚀在全坡面范围均可对SOC产生不同程度的影响,而水蚀则主要在坡下径流汇集区显著影响SOC的累积-损耗.受水蚀与耕作侵蚀-沉积作用影响,SOC、颗粒有机碳、水溶性有机碳在侵蚀点含量低于沉积点,而微生物生物量碳变化趋势相反;耕作侵蚀通过影响颗粒有机碳参与SOC的积累-损耗过程.     

黄土高原不同土壤质地农田土壤碳、氮、磷及团聚体分布特征

结合野外观测和室内分析,研究了黄土高原不同土壤质地农田土壤碳、氮、磷含量及其生态计量学特征,以及土壤团聚体分布状况,以揭示土壤质地对区域农田土壤肥力的影响,以及土壤团聚体对肥力的调控作用.结果表明: 黄土高原农田土壤大团聚体含量、主要养分含量及其生态计量比值均随土壤质地由细变粗(壤质黏土→黏壤土→砂质壤土)逐渐降低;土壤pH值和微团聚体含量则呈现出相反的变化趋势. 随土壤黏粒含量增加,大团聚体含量、有机碳、全氮和全磷含量,以及C/P和N/P显著增加,土壤pH和微团聚体含量显著降低. 土壤有机碳、全氮和全磷含量,以及C/P和N/P随大团聚体含量的增加显著增加.表明区域尺度上农田土壤肥力状况取决于土壤质地,并受土壤大团聚体的调节.     

遮荫对风箱果幼苗光合能力和碳水化合物积累的影响

以1年生风箱果幼苗为材料,采用人工遮荫方式设置CK （全光）、轻度遮荫L1（60%全光）和重度遮荫L2（20%全光）3种光环境,测定不同光环境下风箱果幼苗的光合特性、光合色素含量、非结构性碳水化合物（NSC）积累等,分析风箱果幼苗对不同遮荫环境的适应性。结果表明：风箱果属于阳生树种,对光环境的变化非常敏感;遮荫显著降低了表观量子效率（AQY）、最大净光合速率（P_max）、暗呼吸速率（R_d）、光补偿点（LCP）、光饱和点（LSP）和类胡萝卜素含量（Car）（P<0.05）,显著提高了叶绿素a （Chla）、叶绿素b （Chlb）、总叶绿素（Chl）含量和叶绿素/类胡萝卜素（P<0.05）;遮荫显著减少了根、茎、叶中NSC含量（P<0.05）,尤其是L2时,分别比CK减少了52.5%、44.9%和43.9%。综上所述,风箱果幼苗对于遮荫环境的适应和调节能力较差,生产实践中应栽植在阳光充足的环境中。     

新疆典型盐生植物营养器官盐分积累与生态化学计量特征

对盐生植物体内器官盐分积累和碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的研究, 有助于了解盐生植物养分、盐分的分配机制和其对盐渍环境的适应策略。该文选择新疆4种典型的真盐生植物(3种灌木植物: 盐节木(Halocnemum strobilaceum)、小叶碱蓬(Suaeda microphylla)、盐爪爪(Kalidium foliatum), 1种草本植物: 盐角草(Salicornia europaea)为研究对象, 对比研究了它们的根、茎、叶中的盐分积累和C、N、P化学计量特征以及二者间的相关性。结果显示: 1)在生长旺盛期, 4种盐生植物体内盐分积累可形成“盐岛”效应(Na⁺、Cl^-和电导率随盐离子从植物根部向顶端运输过程呈显著增加的趋势)。2) 4种盐生植物中灌木群落的生长主要受到P的限制; 草本群落的生长受N和P (偏P)共同限制。3)器官、物种和二者的交互作用均能影响盐生植物的盐分(除Mg²⁺外)特征和C、N、P生态化学计量特征。4) 4种盐生植物C与N、P之间显著负相关, N与P之间显著正相关。5)盐生植物体内总盐分、Na⁺和K⁺与N、N:P之间呈显著正相关关系, 与C、C:N、C:P之间呈显著负相关关系, 而K⁺和CO₃^2-与P之间却显著正相关。盐生植物体内盐分和养分在应对盐渍环境上存在一定的相互促进关系, 增施N肥有助于盐生植物对氯化物盐渍土的脱盐。这些发现为了解盐渍生境中盐生植物的生理生态适应及盐渍土的改良提供一定的理论依据。     

生态系统演替过程中土壤与微生物碳氮磷化学计量关系的变化

土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征会显著影响微生物的生长、群落结构、生物量C:N:P化学计量及其代谢活动。然而生态系统演替过程中土壤-微生物C:N:P化学计量的时间格局及其协调关系还不明确。为此, 该研究收集了2016年5月以前发表的文献中19个生态系统演替序列(包括13个森林、6个草地生态系统)的土壤-微生物生物量C:N:P研究结果, 整合分析了其中土壤-微生物生态化学计量的时间动态, 结果表明: (1)生态系统演替过程中土壤C:N没有一致的时间格局, 而土壤C:P和N:P均随演替进程显著增加, 其中土壤C:N:P与演替时间之间线性关系的斜率与相应演替序列的初始土壤有机C含量呈负相关关系。(2)演替进程中土壤-微生物生物量C:N:P没有一致的时间格局。(3)微生物生物量C占土壤有机C百分比(qMBC)、微生物生物量N占土壤全N百分比、微生物生物量P占土壤全P百分比均随着演替进程而显著增加, 即单位资源所能支持的微生物生物量随着演替进程而增加, 这与宏观生态系统演替理论相符。(4) qMBC随着土壤C:N、C:P和N:P以及C:N、C:P和N:P化学计量不平衡性(即土壤C:N、C:P和N:P分别除以微生物生物量C:N、C:P和N:P)的增加而减小; 其中, C:N、C:P和N:P化学计量不平衡性解释了qMBC变异性的37%-57%, 是演替时间解释率的7-17倍, 表明土壤-微生物生态化学计量关系对qMBC演替动态有重要影响。该研究强调了生态化学计量学理论和生态系统演替理论在土壤微生物时间动态研究中的重要作用, 表明适当地融合生态学宏观理论于土壤微生物研究可以加深对土壤-微生物生态过程的认识。     

中亚热带4种森林类型土壤活性有机碳的季节动态特征

2011年12月至2012年9月, 在湘中丘陵区杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林、马尾松(Pinus massoniana)-石栎(Lithocarpus glaber)针阔混交林、南酸枣(Choerospondias axillaries)落叶阔叶林、石栎(Lithocarpus glaber)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林1 hm²的长期定位观测样地, 采集0-15 cm、15-30 cm土层土壤样品, 测定土壤微生物生物量碳(MBC)、可矿化有机碳(MOC)、易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)含量, 分析4种森林土壤MBC、MOC、ROC、DOC含量的季节变化特征, 为揭示天然林保护与恢复对土壤有机碳(SOC)库的影响机理过程提供基础数据。结果表明: 森林土壤MBC、MOC、ROC、DOC含量具有明显的季节动态, 且不同森林同一土壤活性有机碳组分的季节变化节律基本一致, MBC、MOC、ROC含量表现为夏、秋季较高, 春、冬季较低; DOC含量表现为春、夏、冬季较高, 秋季最低; 同一森林不同土壤活性有机碳组分含量的季节变化节律不同; 土壤MBC、MOC、ROC、DOC含量与土壤自然含水率、SOC、全N、水解N、全P (除杉木人工林土壤MBC、MOC、ROC外)、速效P含量显著或极显著正相关, 与土壤pH值、全K、速效K含量相关性不显著, 表明不同森林类型外源碳库投入和土壤理化性质的差异是导致不同森林类型土壤活性有机碳含量差异显著的主要原因, 该区域森林土壤活性有机碳各组分含量的季节变化与各森林类型组成树种生长节律及其土壤水分含量和SOC、N、P的可利用性, 以及土壤活性有机碳各组分的来源有关, 森林土壤MBC、MOC、ROC、DOC含量可作为衡量森林土壤C、N、P动态变化的敏感性指标。