坡度和埋深对橡胶林凋落叶分解及红外光谱特征的影响

橡胶树凋落叶在橡胶林生态系统养分循环中起着重要的作用,研究凋落叶的分解和养分释放特性及其影响因素,对资源的循环利用及指导高效施肥具有重要意义。在海南省天然橡胶主产区选取橡胶林地进行凋落叶原位分解试验,研究坡度和埋深对橡胶树凋落叶干物质分解特性、养分元素释放规律及其物质成分红外光谱特征的影响。结果表明,凋落叶分解速率明显受到坡度和深度的影响;分解9个月后,干物质残留率高低顺序为坡地覆盖(39.6%)平地覆盖(26.8%)平地埋深(11.2%)坡地埋深(6.9%);凋落叶的损失符合Olsen指数衰减模型(P0.01),各处理凋落叶干物质分解95%所需要的时间分别为29.3、20.5、12.8和13.2个月;各处理C/N比从最初的25.1下降到12.7、14.4、16.2和16.9。分解期间各处理养分残留率差异显著(P0.05);分解9个月后,坡地覆盖处理S-I养分元素C、N、P、K、Ca、Mg的残留率最高,分别为10.9%、21.6%、10.7%、9.7%、10.4%、7.9%,而坡地埋深处理S-II最低,分别为3.8%、6.5%、3.4%、2.3%、0.8%、2.1%。傅里叶红外光谱(FTIR)分析显示,凋落叶分解前后在3387 cm~(-1)、1734 cm~(-1)处的吸收峰强度明显减弱,表明纤维素、半纤维素、木质素、多糖、脂肪族等碳水化合物遭到分解;1050 cm~(-1)处的吸收峰向低频方向位移了17 cm后变为1033 cm~(-1),表明分解破坏了凋落叶原有的可溶性糖和纤维素C—C键和C—O键伸缩振动。综上所述,埋深处理有利于加速凋落叶物质分解和养分元素释放速率;建议橡胶树生产中将凋落叶与表土混合或压青处理,提高橡胶林养分循环效率。     

落叶收集法测定叶面积指数的快速取样方法

叶面积指数(LAI)是植被冠层结构的一个重要参数,它不仅是许多生态和气候模型的重要输入变量,而且是生态系统动态变化监测的一个重要指标。LAI可通过各种间接和直接的手段来观测,而间接观测的LAI值常常需要直接的观测数据来校验。落叶收集法是一种广泛使用的直接观测LAI的方法,过去的研究还未发现有涉及落叶收集的取样技术及其观测精度的内容。对长白山和北京地区落叶阔叶林的落叶进行了3a的观测,每年一次性收集落叶样品分析,研究结果表明:①不同层次落叶的含水量差异巨大,且落叶含水量的日变化明显。上下层落叶的含水量绝对值差异高达10%以上,日变化绝对值差异高达20%以上。因此,在野外收集落叶样本时,为减小落叶含水量变化所导致的LAI观测误差,应从上到下直到地面进行取样,且尽可能多地收集落叶样本。②在落叶阔叶人工林和天然林里,无论样地的大小(1hm2或30m×30m样地),无论取样单元的大小(1m2或25m2分辨率),林内的LAI分布很不均匀,LAI介于0-15.5(1m2分辨率的1hm2样地)或者2.6-9.1(25m2分辨率的30m×30m样地)。③要准确测定落叶林的LAI,收集落叶的样地面积越大越好,且尽量选择地势平坦的样地。对于1hm2或者30m×30m大小的样地,可随机布设一个10m×10m的小样地来观测,精度分别可达85%、80%。④10m×10m小样地的LAI观测,可将其分为4个相邻的5m×5m小样进行取样。对每个5m×5m小样,快速的取样方法是:Ⅰ.随机布设6个1m2取样,这样取样可以保证在99%概率水平上,100m2、30m×30m和1hm2样地的LAI观测精度分别为90%、75%、70%左右。Ⅱ.随机布设11个1m2取样。可以保证在99%概率水平上,100m2、30m×30m和1hm2样地的LAI观测精度分别为94%、80%、75%左右。     

不同水分条件下毛果苔草枯落物分解及营养动态

于2009年5月至2010年5月采用分解袋法,研究了三江平原典型湿地植物毛果苔草枯落物分解对水分条件变化的响应,探讨了典型碟形洼地不同水位下枯落物分解1a时间内的分解速率与N、P等营养元素动态。分解1a内,无积水环境下枯落物失重率为34.99%,季节性积水环境下为27.28%,常年积水环境下随水位增加枯落物失重率分别为26.99%与30.67%,表明积水条件抑制了枯落物的分解。枯落物的分解随环境变化表现出阶段性特征,分解0—122 d内随水位增加枯落物失重率分别为16.09%、24.25%、23.53%与26.60%,即生长季内积水条件促进了枯落物有机质的分解及重量损失。而随实验进行,分解122—360 d内随水位增加毛果苔草枯落物的失重率分别为18.90%、3.02%、3.46%、4.03%,即在非生长季土壤冻融期积水条件抑制了枯落物分解(P<0.05)。水分条件对毛果苔草枯落物N元素的影响表现为积水条件促进生长季内枯落物的N固定,水位最高处毛果苔草N浓度显著高于无积水环境(P<0.05)。但进入冻融期后积水环境下枯落物N浓度与含量降低;其中季节性积水限制了枯落物的N积累能力,至分解360d时与初始值相比表现出明显的N释放(P=0.01)。毛果苔草枯落物分解61d时P出现富集,其中积水条件下P的富集作用增强,但与水位不相关。分解1a后毛果苔草枯落物表现为P的净释放,不同水分条件下枯落物P元素损失没有明显差异(P>0.05)。     

Spatiotemporal variation and scale effect of canopy leaf area index of larch plantation on a slope of the semi-humid Liupan Mountains,Ningxia, China

Aims Leaf area index (LAI) is an important canopy structure parameter characterizing ecological and hydrological processes, such as forest growth, canopy interception and transpiration. Forest LAI is limited by both light and soil water availability, thus may vary with slope position and seasonality. This study is aimed at the spatiotemporal variation of LAI and its relationship with environmental variables. Methods A 34-years-old Larix gmelinii var. principis-rupprechtii planted forest situated on a typical slope located in a small watershed of Xiangshuihe within Liupan Mountains was selected for LAI observations. Sixteen plots along a 30 m wide transect along the slope was surveyed from May to October of 2015 to measure the monthly canopy LAI. Important findings It showed there was a remarkable difference of LAI among slope positions. The LAI in May decreased toward downslope direction with a scale effect of -0.02/100 m. Whereas for the period from June to August, LAI showed a nonlinear variation along slope positions: increasing from to top slope downward, reaching its maximum at the middle slope, and then decreasing to the slope foot. The scale effect of LAI was +0.15/100, +0.16/100, and +0.18/100 m in the slope range (downward positive) of 0-244.2 m, but -0.09/100, -0.08/100, and -0.07/100 m in the slope range of 244.2-425.1 m for June, July and August, respectively. The LAI increased toward downslope in September and October, with a slope scale effect of +0.03/100 m and +0.09/100 m, respectively. The seasonal variation of LAI-slope relationship showed a shift from the light and temperature control in the early growing season, to the soil water resources control in the mid growing season, and then to an integrated control of many factors in the late growing season. In the early growing season when soil moisture and nutrients were abundant, terrain shading limited the leaf growth in middle and downslope. From early to the mid growing season, the soil moisture on the slope was quickly depleted due to fast evapotranspiration and poor moisture retention of the coarse soil. On the other hand, average solar height increased, and allowed direct light radiation to penetrate to the middle then downslope. The result is that the leaf growth in the middle slope was the strongest in the mid growing season. During the late growing season, the temperature decreased fast in the mountain top to incur earlier leaf fall than the mountain foot. Thus the LAI exhibited the increasing trend toward the downslope.     

浙江天童常绿阔叶林不同演替阶段地表凋落物的C:N:P化学计量特征

地表凋落物在森林物质循环中起着重要作用, 但是目前缺乏对其不同分解层次中碳(C)、氮(N)、磷(P)演替动态的研究。该文以浙江天童常绿阔叶林为研究对象, 用空间代替时间序列的方法, 通过测定5个演替阶段地表凋落物不同分解层次的凋落物量、有机碳库和氮磷养分库的储量及C:N:P化学计量特征, 探讨地表凋落物特征的演替动态。结果表明: 1)随着演替的进行, 地表凋落物量和有机碳储量呈现下降的趋势。2)在各演替阶段, 有机碳含量在各分解层表现出未分解层(L) > 半分解层(F) > 已分解层(Y)的趋势; 有机碳储量均表现为Y < F。3)演替前期群落氮含量和储量显著低于演替中后期群落; 不同分解层的氮含量在各演替阶段皆表现为: Y > F > L, 且各层氮含量随着演替的进行均趋于升高。4)磷含量在演替中期群落最低, 各演替阶段不同分解层的磷含量皆表现为Y > F > L。磷储量的演替趋势不明显。L层磷储量随着演替进行趋于降低。5)随着演替进行, 凋落物C:N、C:P和N:P皆趋于下降(p < 0.05)。在各分解层之间, C:N和C:P皆表现为Y < F < L, N:P差异不显著。总之, 随着演替进行, 天童常绿阔叶林地表凋落物量降低, 有机碳库及氮磷养分库的含量趋于升高, 储量趋向降低, C:N:P趋于下降, 体现了生态系统碳和养分循环随着演替进行在不断优化。     

可溶性有机质输入对杉木人工林表层土壤有机碳矿化的激发效应

可溶性有机质(dissolved organic matter,DOM)是生态系统主要的可移动碳库及重要的养分库,它对森林土壤碳吸存的影响已引起高度关注,但DOM对森林土壤有机碳矿化的影响及机制仍不清楚。通过室内为期36 h的短期培养实验,利用~(13)C稳定同位素示踪技术,探究杉木(Cunninghamia lanceolata)凋落叶DOM、米槠(Castanopsis carlesii)凋落叶DOM、杉木死根DOM、米槠死根DOM输入对11年生杉木人工林表层(0—10 cm)土壤有机碳矿化的激发效应,以期揭示DOM在森林碳循环中的作用,对于完善森林碳循环模型有重要意义。研究结果表明:通过~(13)C标记区分不同来源CO_2后发现添加米槠凋落叶DOM和杉木凋落叶DOM处理中来自DOM的CO_2排放速率前期迅速升高,至12 h达到最大值,分别为第2小时的8.0和3.4倍,之后下降,第12小时分别为第36小时的4.6和7.0倍;来自土壤有机碳的CO_2排放速率同样在第12小时达到最大值,分别为同时间点对照的10.1倍和6.3倍。对不同来源CO_2累积排放量进行区分发现,土壤添加凋落叶DOM后来自DOM的CO_2累积排放量显著大于添加死根DOM的(P0.01),其中来自米槠凋落叶DOM的CO_2累积排放量显著大于来自杉木凋落叶DOM的(P0.05),这与添加不同来源DOM中DOC含量呈显著正相关(P0.001)。不同DOM添加对土壤有机碳矿化的激发效应强度不同,培养36h期间添加凋落叶DOM后土壤有机碳激发效应强度始终高于添加死根DOM的。添加米槠凋落叶DOM、杉木凋落叶DOM、米槠死根DOM、杉木死根DOM所引起的激发效应都在第5小时达到峰值,第36小时时添加杉木死根DOM出现负激发效应。可见,添加不同来源DOM对土壤原有有机碳矿化产生了不同的激发效应,这除了与不同来源DOM性质有关外,还可能与DOM添加后土壤微生物群落组成变化有关。有关DOM添加对土壤有机碳矿化影响的微生物学机制有待进一步研究。     

基于几何光学模型的毛竹林郁闭度无人机遥感定量反演

基于几何光学模型,探讨无人机遥感数据在毛竹林郁闭度定量反演中的应用,并分析了无约束和全约束两种混合像元分解对反演结果的影响.结果表明:利用无人机遥感数据与几何光学模型在一定程度上能够实现毛竹林郁闭度的估算,但不同混合像元分解方法反演精度差异较大;相对于无约束混合像元分解而言,全约束混合像元分解反演得到的郁闭度精度高,其反演郁闭度与野外实测数据的相关系数达显著水平,决定系数R2为0.63,且均方根误差也很小,为0.04左右,能够较真实地反映毛竹林的实际情况.     

山东地区钾矿物分解细菌的分离及生物学特性

不同土壤类型钾矿物分解细菌资源调查和高效稳定释钾、促生细菌的筛选鉴定有助于丰富微生物资源库,发掘和利用钾矿物分解细菌以及探究矿物生物风化机理等。作者采用以钾长石为唯一钾源的选择性细菌培养基, 从山东地区不同土壤和不同植物根际土壤中分离纯化了23株生长势良好的钾矿物分解细菌, 通过测定细菌代谢产物IAA和铁载体,研究其产生促生物质的能力, 通过摇瓶试验筛选高效释钾菌株, 采用16S rDNA限制性酶切多态性分析(amplified rDNA restriction analysis, ARDRA)方法研究了钾矿物分解细菌的遗传多样性, 根据16S rDNA同源性对高效释钾菌株进行了鉴定。结果表明, 供试菌株均产吲哚乙酸或其衍生物, 43.5%的分离菌株产极高量铁载体。ARDRA结果表明供试菌株在60%相似性水平上可分为11个基因型, 同一类型土壤上不同作物根际或不同类型土壤上同一作物根际的钾矿物分解细菌存在明显的遗传差异。摇瓶试验结果表明供试菌株中具有较显著释钾能力的菌株占17%, 39%的供试菌株无释钾能力。筛选到2株高效释钾菌株AFM2、AC2, 分别使溶液中钾含量增加了29.8%和25.4%。16S rDNA同源性分析表明菌株AC2、AHZ1与Bacillus mucilaginosus聚为一群, 该群与包含菌株AZH4的Paenibacillus sp.中的种聚为一大发育分支, 该分支在细菌分类地位上隶属于Firmicutes; 菌株AFM2与Rhizobium sp. 和Agrobacterium tumefaciens聚为另一大发育分支, 该分支在细菌分类地位上隶属于Alphaproteobacteria。     

广西拟赤杨林分类和演替的研究

拟赤杨林是亚热带落叶阔叶林的一个群落类型,属于常绿阔叶林演替系列的一个演替阶段,主要邮于东部中亚热带地区海拔１３００ｍ以下的红壤和黄壤山地山坡中下部环境比较湿润的地方,本研究划分出３个群丛纲和１３个群丛。它向常绿阔叶林恢复的演替趋向,从１３个嫩丛之间的群落外貌,结构和种类组成变化的分析可以得到充分的证明。     

高寒森林倒木在不同分解阶段的质量变化

倒木是高寒森林生态系统重要的碳(C)库和养分库, 其不同分解阶段的质量变化, 是认识倒木分解过程中C和养分释放的重要基础。以一个分解序列的岷江冷杉(Abies faxoniana)倒木为研究对象, 研究了心材、边材和树皮在5个分解阶段的C:N:P化学计量特征, 以及木质素和纤维素含量动态。结果显示: I至III分解阶段, 随着分解程度加深, 树皮C含量升高, 而心材和边材C含量降低, 从IV分解阶段开始倒木各组分C含量均开始显著降低。除III分解阶段的心材外, 倒木各组分N含量总体表现为随着分解程度加深而增加的趋势, 除边材N含量在V分解阶段时显著升高外, 其余组分均未达到显著性水平。心材和树皮P含量表现为先降后升的变化趋势, 最小值分别出现在III和II分解阶段; 边材P含量表现为随着分解程度加深而增加。在同一分解阶段, 树皮相对于边材和心材均具有最低的C:N:P化学计量比, 易分解比例F_m也表明树皮更易于分解。边材在I和II分解阶段的C:N:P化学计量比最高, 心材在III到V分解阶段C:N:P化学计量比最高。心材C:P、树皮和边材的C:N和C:P临界值与N和P的初始值成反比。纤维素含量随着倒木分解而降低, 不同分解阶段的纤维素含量表现为: 心材>边材>树皮; 但木质素含量随着分解程度加深而增加, 表现为: 树皮>边材>心材; 倒木3个组分纤维素含量下降均快于木质素, 此外, IV和V分解阶段的树皮木质素与纤维素比值显著增高, 且一直处于较高水平。统计分析结果表明: 倒木N含量显著影响不同分解阶段木质素和纤维素分解。由生态化学计量学理论推测: 树皮分解前期易受N限制, 整个分解阶段均易受P限制, 心材和边材在整个分解阶段均易受N和P限制。