中亚热带杉木人工林和米槠次生林凋落物添加与去除对土壤呼吸的影响

在未来大气CO₂浓度升高的背景下, 植被净初级生产力的增加将促使森林土壤碳输入增多。凋落物是土壤碳库的重要来源, 对土壤呼吸会产生重要影响。为了模拟植物净初级生产力提高、凋落物产量增加情景下凋落物对土壤呼吸和土壤碳库的影响, 2013年1月到2014年12月, 在福建省三明市陈大镇国有林场, 在杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林和米槠(Castanopsis carlesii)次生林, 通过设置去除凋落物、添加凋落物和对照(保留凋落物, 不做任何处理)处理, 研究了土壤呼吸和土壤碳库的动态变化。研究发现: 土壤含水量在10%-25%范围内, 土壤呼吸温度敏感性指数(Q₁₀)随着土壤含水量的增加呈递增趋势, 当含水量<10%时, 由于干旱胁迫打破了土壤呼吸与温度之间的耦合, 改变了Q₁₀值, 使得Q₁₀值小于1。土壤呼吸与凋落物输入量呈显著的线性正相关关系, 杉木人工林对照和添加凋落物处理及米槠次生林对照处理, 土壤呼吸与2个月前的凋落物输入量相关性最好。而米槠次生林添加凋落物处理, 土壤呼吸与当月的凋落物输入量相关性最好, 不同林分凋落物呼吸对土壤呼吸的贡献率不同, 米槠次生林凋落物层呼吸年通量明显大于杉木人工林, 分别占各林分土壤总呼吸的34.4%和15.1%, 添加凋落物后, 杉木人工林和米槠次生林的土壤呼吸速率增加, 但添加凋落物处理的土壤呼吸年通量与对照的差值小于年凋落物输入量。因此, 在未来全球CO₂升高背景下, 植被碳储量的增加、凋落物增加并没有引起土壤呼吸成倍增加, 更有利于中亚热带地区土壤碳吸存。     

模拟增温和氮沉降对中亚热带杉木幼林土壤有效氮的影响

以中亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗为研究对象,设置埋设电缆以加热土壤增温(+5℃)结合模拟氮沉降的实验,施氮水平分别为对照(CT,0 kg hm~(-2)a~(-1))、施低氮(LN,40 kg hm~(-2)a~(-1))和施高氮(HN,80 kg hm~(-2)a~(-1)),用离子交换树脂袋法研究了土壤有效氮对模拟增温和施氮的短期响应。经过为期1a的研究,结果表明:土壤有效氮主要集中在夏冬季,而且硝态氮是土壤有效氮的主要存在形态;增温显著增加土壤有效氮含量(P0.05),各月间的有效氮含量与气温和降雨量有关;总体来看,氮沉降显著增加土壤有效氮含量(P0.05),而且随氮沉降水平的升高而增加。低氮处理下,大多数月份的土壤有效氮含量显著增加,高氮处理下,各月的有效氮含量均显著高于对照处理;增温×氮沉降在各月间均显著增加土壤有效氮含量(P0.05),并随氮沉降水平的升高而增加。而且,两者的交互作用对有效氮的增幅显著大于任一单一因子的作用。说明增温和氮沉降两者的交互作用对土壤有效氮的影响具有叠加效应。因此,增温和氮沉降及其交互作用短期内都会显著增加土壤有效氮含量,为植物生长提供充足的养分。