亚热带不同树种凋落叶分解对氮添加的响应

为探究不同质量凋落物对氮(N)沉降的响应, 该研究采用尼龙网袋分解法, 在亚热带福建三明格氏栲(Castanopsis kawakamii)自然保护区的米槠(Castanopsis carlesii)天然林, 选取4种本区常见的具有不同初始化学性质的树种凋落叶进行模拟N沉降(N添加)分解实验(施N水平为对照0和50 kg·hm ^-2·a ^-1)。研究结果表明: 在2年的分解期内, 对照处理的各树种凋落叶的分解速率依次为观光木(Michelia odora, 0.557 a ^-1)、米槠(0.440 a ^-1)、台湾相思(Acacia confusa, 0.357 a ^-1)、杉木(Cunninghamia lanceolata, 0.354 a ^-1); N添加处理凋落叶分解速率依次为观光木(0.447 a ^-1)、米槠(0.354 a ^-1)、杉木(0.291 a ^-1)、台湾相思(0.230 a ^-1), 除杉木凋落叶外, N添加显著降低了其他3种凋落叶分解速率。N添加不仅使4种树木凋落叶分解过程中的N释放减慢, 同时还抑制凋落叶化学组成中木质素和纤维素的降解; N添加在凋落叶分解过程中总体上提高β-葡萄糖苷酶(βG)和酸性磷酸酶活性, 对纤维素水解酶的活性影响不一致, 而降低β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性和酚氧化酶活性。凋落叶分解速率与凋落叶中的碳获取酶(βG)活性以及其化学组分中的可萃取物含量极显著正相关, 与初始碳浓度、纤维素和木质素含量极显著负相关, 与初始N含量没有显著相关性。凋落物类型和N添加的交互作用虽未影响干质量损失速率, 但对木质素和纤维素的降解具有显著效应。综上所述, 化学组分比初始N含量能更好地预测凋落叶分解速率, 而N添加主要通过抑制分解木质素的氧化酶(如PHO)来降低凋落叶分解速率。     

温度对亚热带地区常见树种叶片甲烷排放的影响

以亚热带常见树种米槠、木荷、浙江桂、罗浮栲、杉木和柑橘为对象,利用控制试验研究了温度对树木叶片甲烷(CH4)排放的影响.结果表明:当温度在10℃时,供试的6种树木中,仅木荷、柑橘和罗浮栲的叶片排放CH4;温度高于20℃时,所有树木叶片均可排放CH4.温度高于30℃时,叶片排放CH4的平均排放速率(1.010ngCH4·g-1DM·h-1)是10～30℃时平均排放速率(0.255ngCH4·g-1DM·h-1)的3.96倍.增温对柑橘和杉木CH4排放速率的影响显著高于其他4种树木.培养时间对叶片排放CH4速率有显著影响,温度胁迫对树木排放CH4的影响受植物活性的控制.在低温或高温条件下,树木干叶均不能排放CH4.高温胁迫对树木叶片排放CH4有重要影响,全球变暖可能增加植物的CH4排放.     

不同治理措施对闽东南沿海侵蚀性赤红壤肥力影响的研究

 赤红壤严重侵蚀地经不同措施治理后,土壤结构、水分状况得到改善,土壤腐殖质品质亦有所改善,土壤营养元素容量及供应强度得到明显加强,土壤微生物数量急剧增加,土壤呼吸作用和酶活性显著加强,土壤肥力处于恢复之中。其中豆科树种(大叶相思)改良土壤效果最好,单一种果措施则相对较差。引进豆科植物增加果园覆盖或敷盖是该地区侵蚀劣地治理及地力改良重要技术措施之一。     

杉木林年龄序列地下碳分配变化

  森林地下碳分配在森林碳平衡和碳吸存中具有重要作用, 而揭示人工林生长过程中地下碳分配变化对于人工林碳汇估算和碳汇管理等有重要意义。通过采用年龄序列方法研究了杉木(Cunninghamia lanceolata)林生长过程中地下碳分配变化特点。年龄序列为福建省南平7 a生(幼龄林)、16 a生(中龄林)、21 a生(近熟林)、41 a生(成熟林)和88 a生(老龄林)的杉木林。细根净生产力测定采用连续土芯法, 根系呼吸测定采用壕沟法, 生物量增量测定采用异速生长方程, 地上年凋落物量采用凋落物收集框测定。结果表明: 杉木林细根净生产力在中龄林前没有显著差异, 维持在较高水平; 但此后则显著下降。细根净生产力/地上凋落物量比值随林龄增加而显著下降。老龄林的根系呼吸显著低于其它林龄林分, 根系呼吸与细根生物量间呈显著线性相关。中龄林和近成熟林的地下碳分配(Total belouground carbon allocation, TBCA)显著高于幼龄林和成熟林, 而老龄林的则最低。中龄林、近成熟林和成熟林的地上部分净生产力/TBCA比值显著高于幼龄林和老龄林, 而杉木林的根系碳利用效率(RCUE)则呈现出随林龄增加而降低的趋势。     

中亚热带杉木人工林苔藓覆盖对土壤温室气体排放的影响

目前,国内尚无亚热带森林地区生物土壤结皮-土壤系统温室气体通量特征的研究,给区域尺度上温室气体通量的估算带来很大的不确定性。本研究选择中亚热带杉木人工林中地面广布的苔藓覆盖形成的结皮层及其下覆土壤为研究对象,采用对气体排放速率影响较小的等压取样法,探究去除苔藓土壤(BG)和苔藓覆盖土壤(BSCs)在光照和暗处理下其温室气体通量的变化特征,来模拟自然环境下白昼和黑夜时段苔藓覆盖的影响,同时采用随机森林模型来衡量光照与苔藓覆盖对温室气体通量的重要度。结果表明:苔藓覆盖、光照处理及其互作对CO_2通量有极显著的影响(P0.001),苔藓覆盖和光照处理对CH_4的吸收通量有极显著的影响(P0.001),光照及光照与苔藓覆盖交互作用对N_2O通量有极显著的影响(P0.001);暗处理下,与BG土壤相比,苔藓覆盖具有抑制土壤CO_2排放的趋势,苔藓覆盖略微增加N_2O的排放通量,但显著增加CH_4的吸收通量(P0.01);光照处理下BSCs的CO_2、CH_4和N_2O三种温室气体均出现负通量,苔藓覆盖显著降低CO_2、CH_4和N_2O的排放通量(P0.01),表明光照条件下苔藓-土壤系统是这三种温室气体重要的汇;由光照导致的BSCs的CO_2和N_2O的吸收通量显著高于BG土壤温室气体的吸收量(P0.01),但光照对CH_4吸收通量的影响无显著差异;随机森林分析表明,光照对于CO_2和N_2O通量的影响的重要性大于苔藓覆盖,而苔藓覆盖对CH_4通量的影响的重要性大于光照,表明CO_2和N_2O的通量与苔藓中的光能自养生物的代谢活性关联更大,CH_4通量与苔藓中的化能自养生物代谢活性有关联。     

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。     

不同来源可溶性有机物对亚热带森林土壤CO2排放的影响

采用室内培养法, 比较分析了亚热带地区杉木(Cunninghamia lanceolata)和米槠(Castanopsis carlesii)鲜叶及凋落叶浸提得到的可溶性有机物(dissolved organic matter, DOM)组成和化学性质差异对土壤CO₂排放的影响。结果表明: 添加不同来源的DOM后, 土壤CO₂瞬时排放速率在培养第1天内均显著高于对照(添加去离子水) (p < 0.05), 分别比对照增加了91.5% (添加杉木鲜叶DOM)、12.8% (添加米槠鲜叶DOM)、61.0% (添加杉木凋落叶DOM)和113.3% (添加米槠凋落叶DOM), 但培养5天后, 分别下降到对照的24.1%、8.3%、14.6%和13.2%, 随后逐渐趋于平稳。单次添加外源DOM到土壤中, 引起土壤CO₂排放速率增加的强度较大, 但持续时间短暂。培养31天时, 添加不同来源的DOM均对土壤CO₂累积排放量具有显著影响(p < 0.05), 而在培养59天时, 添加杉木鲜叶和凋落叶DOM的土壤CO₂累积排放量均显著高于添加米槠鲜叶和凋落叶DOM的土壤CO₂累积排放量, 但添加相同树种鲜叶与凋落叶DOM的土壤CO₂累积排放量之间差异不显著。培养结束后, 添加杉木鲜叶DOM和杉木凋落叶DOM后增加的土壤碳排放量, 分别是外源添加可溶性有机碳量的1.76倍和2.56倍, 而添加米槠鲜叶DOM和米槠凋落叶DOM后增加的土壤碳排放量只占外源添加可溶性有机碳量的22.5%和50.0%, 表明单次添加不同来源的DOM对土壤总有机碳库的影响是不一致的。     

米槠天然林树木根系分解和化学组分变化

运用网袋法,在福建建瓯万木林自然保护区米槠天然林内,将米槠根系按直径大小分成0～1、1～2和2～4 mm 3个级别进行分解研究.结果表明:在为期2年(720 d)的分解试验过程中,网袋内所有米槠根系的分解速率均呈现前期较快、后期较慢的变化特征,主要是可萃取物的淋溶损失使根系的前期分解较快,而酸不溶性物质浓度的上升抑制了其后期分解.根系分解1年(360 d)后,不同径级根系的分解速率由其初始可萃取物和N浓度控制;而分解2年(720 d)后,其根系底物中初始C/N、初始酸不溶物质与N、P浓度共同决定分解速率.在分解过程中,米槠3个径级根系都表现为N浓度不断上升、P浓度不断下降的趋势,其中N的释放呈现富集-释放格局,而P则为直接释放.     

紫色土人工林生态系统碳库与碳吸存变化

采用时空代换法,以福建省宁化县严重退化紫色土人工林生态系统为对象,按侵蚀强度由强到弱选取4种生态恢复措施Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,对比研究了碳库与碳吸存能力．结果表明,随着恢复程度的提高,生态系统的碳吸存能力逐渐增加,即Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ<Ⅳ,4种措施生态系统碳库分别为1．4、8．5、25．6和37．6t·hm^-2;CO2年同化量分别是712．87、1458．01、9718．10和11109．56k·hm^-2．可见,恢复过程中的生态系统是本地区重要的碳汇之一．水土保持工程措施与生物措施相结合应是退化生态系统生态恢复的重要手段,但是减少人为干扰才是目前较为合理的恢复策略,使森林生态系统成为大气中CO2的一个重要的碳汇．     

森林转换对地表径流可溶性有机碳输出浓度和通量的影响

米槠次生林转换成米槠人工幼林和米槠人工促进天然更新幼林(以下简称"人促幼林")后,以这三种森林类型为研究对象,连续监测每次降雨后地表径流量及径流水中可溶性有机碳(DOC)的含量及通量,比较不同森林类型观测结果的差异,并分析降雨对实验结果的影响。结果表明:米槠人工幼林单次产流量是米槠次生林的1.5—19.0倍,观测期间总径流量为5.9倍;米槠人促幼林单次径流量和总径流量均与米槠次生林无显著差异(P0.05)。观测期间米槠次生林、人工幼林、人促幼林径流水DOC浓度值范围为5.9—18.4 mg/L,4.3—13.5 mg/L和3.2—9.9 mg/L,米槠次生林径流水浓度均值(12.6 mg/L)分别是米槠人促幼林(7.6 mg/L)和米槠人工幼林(5.3 mg/L)的1.6和2.4倍。回归分析表明,径流水中DOC浓度与降雨前土壤含水率呈显著相关;降雨前土壤含水率20.8%是一个临界值,含水率低于20.8%时,径流水DOC浓度与降雨前含水率呈显著正相关(P0.05);高于20.8%时,径流水DOC浓度与降雨前土壤含水率呈显著负相关(P0.05)。米槠人工幼林地表径流DOC输出通量是米槠次生林的0.7—5.4倍,观测期间总输出通量为2.1倍;米槠人促林DOC单次通量和观测期间总通量均与米槠次生林差异不显著(P0.05)。三种森林类型DOC输出通量均与降雨量呈显著相关(P0.05)。可见,米槠次生林转变成米槠人工幼林后DOC输出浓度降低,但径流量显著增加,导致DOC输出通量增加;而转变成米槠人促幼林后DOC输出浓度也降低,但径流量并未增加,因而并未增加DOC输出通量。