外源水杨酸对NaCl胁迫下大豆种子萌发和幼苗生长生理的影响

以大豆种子、幼苗为试验材料，采用砂培的方法，研究了0．2mmol·L^-1外源水杨酸（SA）对100mmol·L^-1NaCl胁迫下大豆种子萌发、幼苗形态及生物量、膜脂过氧化和抗氧化酶活性的影响。结果显示：NaCl胁迫下，大豆种子萌发和幼苗生长受到显著抑制，且随着胁迫时间的延长（O～3d），大豆幼苗相对电解质渗漏率、硫代巴比妥酸活性产物（TBARS）含量显著升高，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性均明显降低。外源SA促进NaCl胁迫下大豆种子萌发和根茎生长，增加幼苗生物量积累，降低幼苗叶片相对电解质渗漏率和TBARS含量，增强其叶片SOD、CAT、APX活性。研究表明，NaCl胁迫能显著抑制大豆种子萌发和幼苗生长，而一定浓度的外源SA能有效提高NaCl胁迫下大豆种子活力及幼苗抗氧化酶活性，减轻膜脂过氧化程度，缓解NaCI胁迫所造成的伤害，提高大豆幼苗抗盐胁迫的能力。

雪被斑块对高山森林凋落叶腐殖化过程中胡敏酸和富里酸累积的影响

高山森林凋落叶腐殖化过程中胡敏酸(Humic acid,HA)、富里酸(Fulvic acid,FA)等腐殖物质的累积是土壤形成和碳吸存的重要途径,并可能受到冬季不同厚度雪被斑块的影响,但一直缺乏必要关注。本文采用凋落物网袋法,于2012/2013年冬季研究了川西高山森林天然形成的不同厚度雪被斑块(厚雪被、中雪被、薄雪被和无雪被)下优势树种岷江冷杉(Abies faxoniana)、方枝柏(Sabina saltuaria)、四川红杉(Larix mastersiana)、红桦(Betula albo-sinensis)、康定柳(Salix paraplesia)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)凋落叶在不同雪被关键期(雪被形成期、雪被覆盖期和雪被融化期)腐殖化过程中胡敏酸和富里酸累积特征。结果表明:经过一个冬季,6种凋落叶胡敏酸碳和富里酸碳含量在各雪被关键期均表现出随雪被厚度减少而增加的趋势,而净累积量表现出在雪被形成期和融化期随雪被厚度减少而增加、在雪被覆盖期随雪被厚度减少而减少的趋势,且均受到凋落叶初始酸不溶性组分含量的影响。同时,不同雪被斑块下6种凋落叶胡敏酸碳均累积且净累积量为四川红杉>康定柳>岷江冷杉>高山杜鹃>红桦>方枝柏,而除红桦外的其他5种凋落叶富里酸碳均出现不同程度的降解且降解量为四川红杉>高山杜鹃>康定柳>方枝柏>岷江冷杉>红桦。这些结果清晰地表明,未来气候变暖情景下冬季雪被的减少可能促进高山森林凋落叶腐殖质累积,但在雪被覆盖不同时期受到雪被斑块特征和凋落叶基质质量的调控。

不同厚度雪被对高山森林6种凋落物分解过程中酸溶性和酸不溶性组分的影响

高山森林冬季不同厚度雪被格局可能通过影响凋落物的分解过程中酸溶性和酸不溶性组分特征,改变凋落物分解过程,但缺乏必要关注。采用凋落物分解袋法,研究了高山森林林窗中央至林下形成的天然雪被厚度梯度(厚型雪被、中型雪被、薄型雪被和无雪被)覆盖下,6种典型物种岷江冷杉(Abies faxoniana)、红桦(Betula albo-sinensis)、四川红杉(Larix mastersiana)、方枝柏(Sabina saltuaria)、康定柳(Salix paraplesia)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)凋落物在不同关键时期(雪被形成期、雪被覆盖期和雪被融化期)的酸溶性组分和酸不溶性组分变化特征。经历一个冬季的分解后,6种凋落物酸溶性组分绝对含量呈降低趋势,除红桦外5种凋落物酸不溶性组分绝对含量呈增加趋势。不同厚度雪被显著影响雪被覆盖期和融化期凋落物酸不溶性和酸溶性组分绝对变化量;其中方枝柏、红桦和康定柳凋落物酸不溶性组分增加量在厚型雪被下显著高于其它雪被覆盖;而相对于阔叶凋落物酸溶性组分变化量在薄型雪被和无雪被梯度达到最大值,针叶凋落物酸溶性组分在厚型雪被下具有最大的变化量。一个冬季分解结束后,表征6种凋落物酸溶性和酸不溶性组分含量相对比例的LCI指数(Lignocellulose index)总体升高,雪被对LCI指数的影响主要表现在雪被覆盖期和融化期,且方枝柏、岷江冷杉和康定柳凋落物LCI在冬季分解后均在厚型雪被达到最高值。同时统计分析结果表明,物种极显著影响冬季不同阶段凋落物酸溶性和酸不溶性组分的变化。这些结果意味着气候变暖情景下,高山森林冬季雪被和冻融格局的改变将显著影响凋落物分解过程中酸溶性、酸不溶性组分以及LCI指数代表的抵抗性组分结构的变化,且影响趋势受到凋落物质量的调控。

高山森林林窗对凋落叶分解的影响

林窗对降水和光照等环境条件的再分配以及分解者群落的影响可能深刻作用于森林凋落物分解过程,但有关高山森林林窗大小对凋落物分解的影响尚无研究报道。采用凋落物分解袋法,研究了川西高山森林不同大小林窗对非生长季节和生长季节红桦(Betula albo-sinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落叶质量损失的影响。结果显示,经过1a的分解,不同生境下红桦和岷江冷杉凋落叶分别分解了27.25%—30.12%和27.04%—27.96%,其中非生长季节占53.83%—60.18%和50.23%—59.09%。林窗对红桦和岷江冷杉凋落叶质量损失的影响因物种不同而呈现季节差异。总体上,林窗加快了岷江冷杉凋落叶的分解而延缓了红桦凋落叶的分解。与郁闭林下相比,林窗显著增加了2种凋落叶非生长季节的质量损失速率,显著降低了生长季节2种凋落叶的质量损失速率;2种凋落叶质量损失速率在非生长季节随林窗面积增大而加快,在生长季节随林窗面积增大而减慢。林窗显著影响了初冻期、深冻期和融化期岷江冷杉凋落叶的质量损失率,但对红桦凋落叶质量损失率影响不显著。可见,高山森林凋落物分解过程受到林窗的显著影响,并且阔叶和针叶凋落叶在非生长季节和生长季节对林窗的响应具有明显差异。

亚高山森林林窗大小对凋落叶木质素降解的影响

木质素降解是认识高寒森林凋落物分解过程的关键环节,可能受到林窗大小及其在不同季节水热环境的影响。采用分解袋法,研究了川西亚高山森林不同面积大小林窗下红桦(Betula albo-sinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落叶在初冻期、深冻期、融化期、生长季节初期、生长季节中期和生长季节后期的木质素分解动态特征。研究结果表明,采样时间和林窗面积大小对两种凋落叶的木质素降解均有显著影响。经历1a分解,红桦凋落叶的木质素降解了21.53%—27.65%,而岷江冷杉凋落叶的木质素富集了7.95%—19.40%。较大林窗促进了冬季岷江冷杉凋落叶和生长季节红桦凋落叶木质素的降解,抑制了冬季红桦凋落叶木质素的降解;而生长季节岷江冷杉凋落叶木质素富集速率则为林下>大林窗>中林窗>小林窗。逐步回归分析表明,凋落叶木质素的降解过程在冬季主要受到负积温和土壤冻融循环次数的影响(木质素结构的物理破碎),而在生长季节则主要受到平均温度和正积温的影响(木质素的生物降解)。可见,川西亚高山森林木质素降解受林窗格局变化的显著影响,且林窗大小对凋落叶木质素降解的影响与物种和分解时期有关。

水杨酸浸种对NaCl胁迫下青稞种子活力及抗盐性的影响

用0、25、50、75、100mg/L 5种不同质量浓度的水杨酸(SA)浸种青稞种子,并以250mmol/L NaCl进行胁迫处理,研究SA对NaCl胁迫下青稞种子活力及抗盐性的影响。结果表明,在NaCl胁迫下青稞种子的萌发和幼苗生长都受到了抑制。质量浓度为25mg/L和50mg/L SA浸种能抑制NaCl胁迫下青稞种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、植株鲜质量、地上干质量、根干质量的下降,分别比未用SA处理组高出48.00%和28.00%、55.00%和25.00%、60.52%和35.42%、105.56%和45.20%、28.03%和7.22%、63.46%和21.15%、39.29%和10.71%,减轻了NaCl胁迫对青稞幼苗株高和根长及根数的不利影响。更高质量浓度的SA则不同程度增加了NaCl对青稞种子萌发的抑制作用。因此,适宜质量浓度的SA能够减轻NaCl胁迫对青稞种子萌发的伤害,提高在NaCl胁迫下青稞种子的萌发活力,以25mg/L SA浸种效果最好。

踩踏对亚热带沟叶结缕草草坪冬季休眠期土壤呼吸的影响

随着城市化进程加快,城市绿地也在迅速扩张,人为踩踏是城市绿地重要干扰因素,其可能对草坪土壤呼吸产生显著影响,进而影响城市草坪碳循环。因此,在典型亚热带沟叶结缕草草坪内选取人为踩踏和对照处理,采用Li-8100土壤碳通量分析仪对冬季结缕草草坪土壤呼吸速率进行动态连续测定。结果表明,亚热带沟叶结缕草草坪冬季休眠期土壤呼吸动态呈单峰曲线,先降低后升高;人为踩踏显著降低了沟叶结缕草草坪休眠期土壤呼吸速率和土壤呼吸温度敏感性(Q10);休眠期土壤呼吸速率主要受温度控制,而与土壤水分无关;试验期间,踩踏平均使土壤呼吸速率下降53.6%;踩踏引发的土壤物理特性和植物生长的变化综合作用而导致沟叶结缕草草坪土壤呼吸速率下调。

高山森林不同类型粗木质残体腐殖化特征

高山森林粗木质残体腐殖化是促进生态系统土壤发育和碳吸存的主要途径之一，并可能受到腐烂等级和木质残体类型的影响，但一直缺乏必要的关注。因此，在2013年8月，以青藏高原东缘海拔3600 m左右的高山森林中具有代表性的岷江冷杉（Abies faxoniana）原始林为研究对象，根据区域内坡度和物种组成设置3个100 mx100 m的典型样地，在研究样地内随机选取5个腐烂等级的岷江冷杉粗木质残体，每个腐烂等级3株，4种粗木质残体，共计60株，调查和研究区域内不同腐烂等级倒木、枯立木、根桩和大枯枝等主要类型粗木质残体的腐殖化特征。结果表明：枯立木、大枯枝和倒木腐殖质碳、胡敏酸碳和富里酸碳含量随腐烂等级增加而增大，而根桩腐殖质碳、胡敏酸碳和富里酸碳含量随腐烂等级增加而减小，并且枯立木在各个分解阶段腐殖质碳、胡敏酸碳和富里酸碳含量均保持较高水平。同时，枯立木、大枯枝和倒木的腐殖化度随腐烂等级增加呈增大趋势，根桩腐殖化度却随着腐烂等级增加而减小，其腐殖化度分别为52.93%-85.88%、49.2%-73.68%、54.94%-67.21%和53.41%-68.68%。枯立木腐殖化度明显高于其他3种类型粗木质残体，且在腐殖化后期（腐烂Ⅳ级或Ⅴ级）腐殖化度最大。这对进一步认识高山森林生态系统植物-土壤互作过程具有重要意义。

高山森林林窗对凋落物分解过程中水溶性氮和磷的影响

采用凋落物分解袋法,以川西高山森林典型乔木(四川红杉Larix mastersiana、岷江冷杉Abies faxoniana、红桦Betula albo-sinensis和方枝柏Sabina saltuaria)和灌木(高山杜鹃Rhododendron lapponicum和康定柳Salix paraplesia)凋落物为研究对象,研究林窗中心-林下不同生境(林窗中心、林冠林缘、扩展林缘和林下)在第1年分解的不同关键时期(雪被形成期、雪被覆盖期、雪被融化期和生长季节)凋落物水溶性氮和磷的动态特征。结果表明:经过1年的分解,6树种凋落物水溶性氮含量表现为在冬季降低,但是在生长季节显著增加的变化趋势,而水溶性磷含量总体上呈现降低的变化趋势。相对于林窗中心,雪被形成期凋落物水溶性氮含量在扩展林缘和林下显著增加,但雪被覆盖期水溶性氮和磷含量均在林窗中心达到最大值。尽管凋落物水溶性氮含量在雪被融化期达到整个时期同一林窗生境下的最低值,但凋落物水溶性磷含量从林窗中心到林下逐渐降低。生长季节6树种凋落物水溶性氮含量显著增加,甚至高于初始含量,但水溶性磷含量持续降低,且水溶性氮和磷在林窗中心和林冠林缘含量较大。相关分析表明,高山森林凋落物分解第1年水溶性氮含量与正积温和冻融循环次数均呈显著负相关,而水溶性磷含量与日均温、正积温和负积温均呈显著负相关,与冻融循环次数均呈显著正相关,同时物种显著影响凋落物分解过程中水溶性氮和磷含量。这些结果表明,气候变暖情景下高山森林冬季林内雪被厚度降低,将显著影响雪被形成期和覆盖期凋落物水溶性氮和磷分解,进而影响生长季节凋落物分解。

森林土壤微生物生物量碳对凋落物输入的响应

微生物生物量碳(MBC)是土壤碳循环中最活跃、最敏感的碳组分之一。凋落物输入为土壤微生物提供了大量新鲜的碳源,是森林生物地球化学循环的重要载体。不同类型森林的地表凋落物种类和数量不同,凋落物化学组成不同,可能直接影响土壤MBC含量。因此,评估不同类型森林中凋落物添加和去除后土壤MBC响应的变化,对于认识森林土壤生物地球化学过程具有重要意义。本研究利用国内外已发表的74篇研究论文中630组配对数据,从凋落物类型、森林类型、实验时间等方面揭示凋落物添加和去除对土壤MBC的影响。结果表明:不同凋落物类型对MBC的影响不同,添加凋落叶使土壤MBC响应增加了14.4%,而去除凋落叶、根及同时去除凋落叶和根使土壤MBC响应分别降低了5.9%、12.1%、13.5%,去除根对土壤MBC的影响是去除凋落叶的2.1倍。不同森林类型显著影响土壤MBC对凋落物输入的响应,添加凋落物使人工林(22.8%)的土壤MBC响应高于天然林(8.9%),阔叶林的土壤MBC响应高于针叶林。凋落物输入后土壤MBC的响应在实验第一年迅速增加(15.8%),但这种响应随时间的延长逐渐降低,而去除凋落物后,土壤MBC响应随实验时间的延长迅速下降。这些结果表明,凋落物输入是土壤MBC的重要来源,其中根凋落物的贡献约是凋落叶的2.1倍,且土壤MBC对高质量的凋落物输入更加敏感,这对深入认识森林生物地球化学过程具有重要意义。

中亚热带次生林和人工林凋落枝水溶性碳氮磷动态特征

凋落枝是森林地上部分凋落物的重要组分,揭示其水溶性碳氮磷的动态规律对于认识森林物质循环过程具有重要意义,但目前研究集中于凋落叶,而对凋落枝缺乏必要关注。因此,以中亚热带典型马尾松(Pinus massoniana)人工林、杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林和米槠(Castanopsis carlesii)次生林为研究对象,在一个自然年内调查了凋落枝水溶性碳、氮、磷含量及其芳香化指数以及化学计量比的动态变化过程。结果显示:(1)米槠次生林凋落枝水溶性碳、氮、磷含量及芳香化指数明显大于马尾松和杉木人工林;(2)水溶性碳和磷、水溶性碳比磷、水溶性氮比磷和芳香化指数有明显的季节变化;(3)水溶性碳、水溶性磷、水溶性氮比磷和芳香化指数在不同林分和季节间有交互作用。(4)马尾松和杉木人工林、米槠次生林凋落枝水溶性物质含量的季节变化多数与气温和降水呈显著负相关。这些结果表明亚热带次生林可能相对于人工林具有更为高效的以凋落枝为载体的物质循环过程,在未来气候变暖背景下亚热带森林由凋落枝归还给土壤的养分浓度可能降低。

中亚热带杉木人工林和米槠次生林树干茎流和穿透雨磷的动态特征

磷(P)伴随树干茎流和穿透雨输入到森林,成为补充亚热带森林生态系统P流失的一个重要途径,但其在不同类型生态系统中的动态特征缺乏必要的关注。以中亚热带杉木人工林和米槠次生林为研究对象,通过测定2015年6月至2018年8月间树干茎流和穿透雨中P浓度,探讨了2个林分树干茎流和穿透雨P浓度的差异、季节变化特征及影响因素。结果表明,杉木人工林树干茎流和穿透雨P浓度变化范围分别为0.002~0.026,0.003~0.024 mg/L,米槠次生林树干茎流和穿透雨P浓度变化范围分别为0.003~0.024,0.003~0.031 mg/L,2个林分树干茎流和穿透雨P浓度均在夏季表现出显著差异。2个林分的树干茎流P浓度均为夏季高于冬季,杉木人工林穿透雨P浓度在季节上无显著差异,而米槠次生林夏秋季较高,冬春季偏低,树干茎流P浓度略微高于穿透雨。2个林分的树干茎流量在4个季节均具有显著差异,米槠次生林均高于杉木人工林,而穿透雨量在季节上无差异。杉木人工林P浓度与树干茎流量和穿透雨量均呈负相关关系,而米槠次生林P浓度与树干茎流量和穿透雨量均呈正相关关系。表明不同林分林冠结构和形态学特征的差异能显著影响亚热带森林生态系统降水中P的再分配。研究结果为深入认识森林生态系统P随水文过程的动态特征提供基础数据。

三个亚热带森林优势种凋落物非结构性碳水化合物含量的季节动态

非结构性碳水化合物(NSC)是凋落物中的易分解组分,在凋落物分解早期快速释放进入土壤并被微生物利用,参与森林土壤生物地球化学循环,因此新鲜凋落物中NSC变化规律是认识森林土壤碳和养分循环的关键之一。选取亚热带常绿阔叶林优势树种米槠(Castanopsis carlesii)和主要造林树种杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)为研究对象,分析其新鲜凋落叶和凋落枝中NSC(可溶性糖和淀粉)含量的动态变化规律。结果表明:凋落物中NSC含量在不同月份表现出明显的时间动态,米槠、杉木和马尾松凋落叶和凋落枝中NSC含量总体上在11—12月呈上升趋势,而在2—6月呈缓慢下降趋势。不同类型的凋落物NSC含量存在显著差异,米槠、杉木和马尾松凋落叶中NSC含量分别为3.03%—3.56%、2.18%—4.37%、3.38%—4.89%,凋落枝中NSC含量分别为1.87%—4.22%、2.88%—4.28%、2.75%—5.27%,米槠和马尾松凋落叶中NSC含量高于凋落枝,而杉木凋落枝中NSC含量高于凋落叶。不同树种凋落物NSC含量差异显著,米槠和马尾松凋落叶中NSC含量显著高于杉木,而马尾松凋落枝中NSC含量显著高于米槠。这些结果表明,凋落物中NSC含量受凋落物类型、树种和凋落物生产节律的影响,且亚热带常绿阔叶林转换为杉木和马尾松人工林将改变凋落物中NSC等易分解组分归还,进而影响森林地表生物地球化学过程。

三种不同类型亚高山森林凋落物输入对土壤腐殖化的影响

森林凋落物既是土壤腐殖质的主要来源,也可以通过新鲜凋落物中易降解组分的输入激发土壤原有腐殖质的降解,导致其相互关系并不明确。以王朗国家级自然保护区内的典型亚高山针叶林、针阔混交林以及阔叶林为研究对象,开展土壤原位培养试验,设置允许凋落物正常输入和去除凋落物两种处理,分析2017年-2019年期间不同凋落物处理下森林土壤可提取腐殖物质的光密度特征,研究土壤腐殖化程度与凋落物的关系。结果表明,在2年的试验过程中,3种森林土壤的腐殖化程度整体表现为针叶林>混交林>阔叶林,均展现出在冬季降低,生长季增加的动态规律;凋落物对3个森林的土壤腐殖化程度均无显著影响,但凋落物输入明显改变了土壤腐殖化程度的季节性变化趋势,且在冬季的阔叶林和混交林中表现更为突出。冬季凋落物的输入使得阔叶林和混交林土壤的腐殖化程度明显降低,而生长季凋落物输入对3种森林土壤腐殖化程度无显著影响。这些结果表明气候变暖情景下冬季温度的上升可能导致土壤的腐殖化程度增加,但凋落物的存在可以减缓增加的趋势。这些结果对于具有明显季节性冻融且对气候变化敏感的亚高山森林土壤肥力管理及可持续经营具有一定的科学意义。

中亚热带不同树种对土壤团聚体组成及其碳、氮含量的影响

【目的】分析中亚热带不同树种、土层、粒级及其交互作用对土壤团聚体粒级组成及其碳、氮含量、储量及碳氮比的早期影响,揭示种植不同树种对土壤团聚体组成及其碳、氮含量的影响,以期为中亚热带地区造林和营林中合理选择树种提供科学依据。【方法】通过随机区组设计,于2012年2月在土壤发育和经营历史相同的林地上建立了中亚热带地区常见树种同质园。2019年8月测定各树种不同土层(0~10、10~20、20~30、30~40和40~50 cm)不同粒级(>2、1~2、0.25~1和0.053~0.25 mm)团聚体的质量百分含量、有机碳和全氮含量、储量及碳氮比。【结果】1)各土层团聚体均以>2 mm粒级为主,且>2 mm粒级团聚体的质量百分含量随土层加深而降低,并在木荷、米槠和杜英土壤中较高,而1~2 mm粒级团聚体的质量百分含量则在马尾松林土壤中最高;2)各粒级团聚体的有机碳含量随土层加深而降低,各土层团聚体的有机碳含量则随粒级减小呈先增后减的趋势,其中,0~10 cm土层团聚体的有机碳含量以1~2 mm粒级最高,而20~30、30~40和40~50 cm土层团聚体的有机碳含量则均以0.25~1 mm粒级最高,并在米槠林土壤中最高;3)除0~10 cm土层外,各土层不同粒级团聚体的全氮含量总体在米槠林土壤中最高,在香樟林土壤中最低;4)在20~30、30~40和40~50 cm土层,>2 mm粒级团聚体的碳、氮储量均在米槠林土壤中最高,而其余各粒级团聚体的碳、氮储量均在马尾松林土壤中最高;5)各粒级团聚体的碳氮比均在表层(0~20 cm)土壤较高,在深层(30~50 cm)土壤较低。【结论】各树种种植7年后,不同土层团聚体的粒级组成均以>2 mm为主,且>2 mm粒级团聚体的质量百分含量随土层加深而降低。土壤团聚体的碳、氮储量变化规律与粒级组成变化规律相似,土壤团聚体的粒级组成比团聚体碳、氮含量更能影响团聚体的碳、氮储量,所以种植米槠的土壤碳、氮储量比同期种植马尾松的土壤更高。

马尾松和杉木人工林凋落叶水溶性碳氮磷的季节动态

凋落物中的水溶性氮和磷等组分可以在淋洗作用下直接输入到土壤,成为凋落物元素释放最前端的过程。以亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)和马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,对照米槠次生林,分析了一个自然年内凋落叶水溶性碳、氮、磷含量,化学计量比及其芳香化指数的动态特征。结果表明:马尾松人工林凋落叶水溶性碳和氮含量及芳香化指数小于米槠次生林,杉木人工林凋落叶水溶性碳和磷含量及芳香化指数大于马尾松人工林。两种人工林和米槠次生林凋落叶水溶性碳和氮含量均在夏季达到最小值,而芳香化指数在夏季达到最大值;水溶性碳和磷含量在春秋季达到最大值,而芳香化指数则达到最小值。这些结果表明:杉木和马尾松人工林相对于米槠次生林,凋落叶水溶性组分更易于降解,以凋落叶为载体归还土壤的氮相对较少而磷相对较多。夏季凋落叶水溶性碳和氮淋溶损失较多,以凋落叶为载体归还土壤的水溶性碳和氮相对较少,而春季和秋季凋落叶水溶性碳和磷淋溶损失较少,以凋落叶为载体归还土壤的水溶性碳磷相对较多,这些研究结果为亚热带森林经营提供了科学依据。

杉木和米槠人工林土壤可溶性碳组分动态及其对凋落叶输入的响应

可溶性碳组分是土壤有机碳库中最活跃的部分,作为土壤碳周转初期变化的敏感指标,其含量受到凋落叶等植物残体输入、森林类型及季节性水热变化的共同调节。采用土壤原位培养法,以亚热带米槠(Castanopsis carlesii)人工林与杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为对象,分析生长季内土壤可溶性碳(DOC)与热水溶性碳(HWSC)含量动态变化及其对凋落叶输入的响应趋势。结果表明,凋落叶输入、森林类型和培养月份均极显著影响土壤可溶性碳组分含量(p<0.001)。杉木人工林土壤DOC与HWSC含量整体较高,分别高出米槠人工林15.09%和13.06%,但后者的土壤可溶性有机质芳香化程度更高。经过1个生长季的培养,2种人工林土壤DOC与HWSC含量均明显增加。凋落叶增加生长季米槠人工林土壤DOC与HWSC的含量,但对杉木人工林的影响具有季节差异。研究结果表明杉木人工林土壤DOC与HWSC含量更高,但凋落叶输入促进米槠人工林DOC与HWSC含量,更易于随淋溶过程流失。

亚热带不同林龄次生林与杉木林土壤氮淋溶损失特征

为分析不同林龄亚热带常绿阔叶次生林和杉木(Cunninghamia lanceolata)种植对土壤氮淋溶的影响,采用土柱微宇宙原位培养,分别比较9年生和45年生次生林(以米槠Castanopsis carlesii为建群种)之间、米槠和杉木人工林(均为9年生)之间的土壤总氮、硝态氮和铵态氮浓度及通量。结果表明:(1)4种类型森林土壤总氮和硝态氮浓度均表现为45年生次生林>9年生次生林>杉木人工林>米槠人工林;铵态氮浓度则为45年生次生林>杉木人工林>9年生次生林>米槠人工林。(2)4种类型森林土壤总氮和硝态氮的淋溶通量在整个试验期表现为9年生次生林>45年生次生林>杉木人工林>米槠人工林;5—8月4种类型森林土壤氨态氮淋溶通量差异较大,但大体上表现为杉木人工林>45年生次生林>9年生次生林>米槠人工林。(3)9年生和45年生次生林、米槠人工林、杉木人工林土壤总氮年淋溶量分别为14.24,13.27,7.26,10.97 [g/(m^(2)·a)],硝态氮年淋溶量分别为10.88,9.97,5.35,8.44 [g/(m^(2)·a)],铵态氮年淋溶量分别为1.97,2.18,1.59,2.26 [g/(m^(2)·a)]。综上所述,随着亚热带常绿阔叶次生林的林龄增长,土壤总氮和硝态氮的淋溶损失量降低;与地带性树种米槠相比,人工种植杉木加速土壤氮的淋溶损失。

干旱和湿润地区森林土壤微生物群落对降水改变的不同响应

通过整合已发表的关于降水改变(增加降水或减少降水)条件下森林土壤磷脂脂肪酸(PLFAs)的配对数据,分析了增加降水和减少降水对全球森林土壤微生物群落的影响,探究了干旱地区和湿润地区森林土壤微生物群落对降水改变的响应。结果表明:增加降水分别使真菌、细菌和总的PLFAs显著增加了22%、33%和30%;减少降水分别使真菌和总的PLFAs显著降低了18%和8%。增加降水和减少降水均没有显著改变真菌/细菌比值。增加降水对湿润地区森林土壤PLFAs的影响大于干旱地区,减少降水对干旱地区森林土壤PLFAs的影响大于湿润地区。此外,总的PLFAs对降水改变的响应还受降水改变的强度、气候和土壤因子的影响,这些因素的影响程度在干旱地区和湿润地区表现出明显的差异。区分干旱地区和湿润地区有利于更准确地评估森林土壤微生物群落对降水改变的响应。

凋落物硫初始含量特征及其影响因素整合分析

硫(S)是植物生长发育不可或缺的营养元素之一,且在凋落物分解过程中起着重要作用,但凋落物硫的初始含量(新鲜凋落物S含量)特征仍不清楚。基于收集自83篇公开发表文献的310个观测值,整合分析了凋落物硫的初始含量特征,同时评估了菌根类型(丛枝菌根、外生菌根与两者都有,即同时含有丛枝菌根和外生菌根)、系统分类(裸子植物与被子植物)、生活型(乔木、灌木与草本植物)、叶型(阔叶与针叶)、土壤性质及气候等因子对其的影响。结果表明:(1)不同类型凋落物初始硫含量差异显著,叶、枝、根、茎、果、树皮和倒木硫含量分别为:2.22 g/kg、0.801 g/kg、0.691 g/kg、1.57 g/kg、1.31 g/kg、0.468 g/kg和0.110 g/kg;(2)灌木植物叶凋落物初始硫含量低于草本植物和禾本植物,而外生菌根植物根凋落物的初始硫含量低于丛枝菌根和同时具有两种菌根的植物;(3)被子植物的叶、枝、根凋落物硫初始含量均高于裸子植物,阔叶树种的叶、枝、根凋落物初始硫含量显著高于针叶树种;(4)最湿月降水量、最暖月最高温以及年均温是枝凋落物初始硫含量的主要调控因子,而最冷月最低温、年均温、土壤总氮是根凋落物的主要驱动因子。研究结果为深入认识硫在凋落物分解及其伴随的物质循环过程中的作用提供了基础数据。