雪灾对武夷山毛竹林凋落物分解动态的影响

为了研究雪灾干扰对森林生态系统物质循环与能量流动的影响,利用大样袋网袋法对武夷山3种程度受灾的毛竹林样地中凋落物的分解进行了连续1a的观测研究。结果显示:毛竹凋落物的分解失重呈先快后慢的趋势,在夏季,不同样地毛竹凋落物分解速率随受灾程度的加重而显著加快,不同受灾样地秋冬两季凋落物分解速率没有显著差异,春季重度受灾竹林分解速率又显著快于中度与轻度受灾竹林。3种样地毛竹凋落物的分解动态符合Olson指数衰减模型,且分解系数k从大到小排序为:重度受灾样地、中度受灾样地、轻度受灾样地。不同受灾竹林凋落物的分解速率均与土壤温度、雪灾输入林地生物量呈显著正相关,与郁闭度呈显著负相关,与土壤湿度不相关。研究表明雪灾加快了森林生态系统的有机物质的分解。

雪灾对武夷山毛竹林凋落物分解和养分释放的影响

为了进一步研究雪灾干扰对森林生态系统物质循环与能量流动的影响,连续2 a利用大样袋网袋法对武夷山3种受灾程度毛竹林样地中的凋落物分解进行了观测研究。结果显示:不同受灾程度样地凋落物分解速率随受灾程度的加重而显著加快,不同受灾样地凋落物C、N、P、K释放速率从大到小依次为重度受灾样地、中度受灾样地、轻度受灾样地。重度受灾样地中C、N、K释放速率显著快于中度、轻度受灾样地,但P释放速率无显著差异。4种养分元素中,K元素释放最快,这说明雪灾加速了毛竹林生态系统凋落物的分解和养分的释放。

雪灾对毛竹林土壤呼吸与微生物生物量碳的影响

2008年中国南方雪灾是对森林生态系统过程一次极大的自然干扰。为研究雪灾对土壤主要生态因子和土壤生态学过程的影响,笔者对福建武夷山受雪灾干扰的毛竹林生态系统受灾程度进行了调查。依据毛竹林分的受灾程度,分为重度、中度和轻度3种类型。结果显示:雪灾后,重度、中度与轻度受灾毛竹林的受损率分别为43.7%、21.8%和10.3%;因雪灾输入林地地表的生物量分别为2.21、1.04和0.60kg/m2;受灾程度不同对毛竹林生态系统的主要生态因子影响有显著的差异。林分郁闭度分别与土壤含水率、土壤呼吸、土壤温度、微生物生物量碳、受损率、雪灾后输入地表生物量等呈显著负相关;雪灾后输入地表生物量分别与微生物生物量碳、土壤温度、受损率、土壤呼吸呈显著正相关。不同程度受灾林分间的土壤呼吸和微生物生物量碳有显著差异性,林冠的打开和大量凋落物、粗木质残体碎屑的输入直接或间接导致了土壤含水率、土壤温度、土壤呼吸、微生物生物量碳等生态因子的变化,这些变化将改变竹林生态系统的生物学与生态学过程。

雪灾对武夷山常绿阔叶林土壤有效氮的影响

雪灾是一种重要的自然干扰类型,通过改变资源的有效性和异质性而对森林生态系统过程产生显著影响。笔者以福建武夷山的常绿阔叶林为试验地,探讨雪灾干扰后不同土层(0～10cm、10～25cm和25～40cm)常绿阔叶林土壤微生物生物量氮和可溶性氮的变化。结果表明:受灾常绿阔叶林土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮含量除25～40cm土层外都显著高于对照,随土层深度的增加而减少;受灾常绿阔叶林各土层土壤硝态氮含量与对照无显著差异。相关分析显示土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮含量均与土壤温度、土壤湿度呈极显著正相关。研究结果表明,由于雪灾导致了土壤温度和湿度的改变,土壤中的氮可能以铵盐和可溶性有机氮的形式从生态系统中流失。

武夷山常绿阔叶林水分循环监测数据采集信息化研究

本项研究以武夷山常绿阔叶林为研究对象,在野外安装林外气象因子、林内穿透雨、树干径流量、地表径流量等动态变化的自动连续监测仪器,并通过光纤有线技术对监测数据进行实时在线采集和传输,建立数据集中采集网络系统,以提高数据的精确性,解决因地理条件分散,数据采集点多,无法集中管理且及时性和准确性较差的难题,降低复杂地形条件下森林生态系统数据连续定位采集工作的难度。

武夷山生态定位研究站野外仪器防雷研究

武夷山生态站试验地的地形地质特点为山势陡峭、表土薄、下层为砾石、土壤电阻率高,因此用于野外连续监测的仪器容易遭受雷电袭击,鉴于此本研究采用以隔离为主,分散、疏泄、入地为辅,多级阻隔消减、逐级衰减雷电感应过电压的防雷方案保护野外仪器,阐述了该方案的工作原理,并对其应用环境及其局限性进行了分析和讨论,以期为我国森林生态定位站野外监测仪器的防雷安置提供借鉴。

有机肥和植被去除管理对人工林土壤节肢动物多样性的影响

施用有机肥和林下抚育(植被去除)是人工林重要的管理措施;土壤节肢动物物种丰富,是土壤生态系统的重要组成成分,对环境变化敏感,可以作为森林管理的指示生物。人工林植被去除和施肥管理影响土壤性质、资源输入量及微生物多样性,从而影响土壤节肢动物多样性,但是相关研究还十分缺乏。以沿海地区杨树人工林为对象,研究了施用有机肥和林下植被去除对土壤节肢动物的数量和多样性的影响。结果表明,有机肥和植被去除管理对不同土壤层土壤节肢动物的数量和多样性指标影响不一致。有机肥增加0—10 cm深度土壤节肢动物总数量、蜱螨目数量,降低土壤节肢动物群落物种丰富度、均匀度和Shannon多样性指数;植被去除减少0—10 cm深度土壤节肢动物总数量和弹尾目数量,降低均匀度指数。两种处理对10—20 cm深度土壤节肢动物群落的数量和各多样性指标影响不显著。总体来说(0—20 cm),有机肥处理土壤节肢动物的数量显著增加,优势类群前气门亚目(Prostigmata)的数量增长为对照的4倍,但是土壤节肢动物群落的均匀度和Shannon多样性指数显著降低,这可能是土壤节肢动物优势类群前气门亚目密度急剧增加,而物种丰富度没有变化所导致;此外,施用有机肥增加了土壤有机质、总氮、有效磷的含量,降低土壤pH值,并且与前气门亚目密度显著相关。林下植被去除没有影响0—20 cm深度土壤节肢动物的数量和各多样性指标。

施用沼液对杨树人工林凋落物量与林木生长的影响

沼液已成为人工林可持续经营管理过程中的优质有机肥料。研究长期施用不同沼液浓度作用后,对杨树人工林凋落物量和林木生长的影响,为杨树人工林经营和沼液科学合理利用提供理论依据。连续6年对江苏盐城东台林场10年生杨树人工林进行不同沼液浓度施用试验(包括对照(CK)、低浓度(L,125 m^(3)/ha·yr)、中浓度(M,250 m^(3)/ha·yr)、高浓度(H,375 m^(3)/ha·yr)),研究不同浓度施肥处理对杨树人工林林分凋落物和树高、胸径和冠幅的生长影响,以及林下植被多样性的变化。杨树人工林的年凋落物量在不同沼液浓度处理下的变化为L>M>H>CK,L、M沼液浓度处理下的杨树人工林凋落物量要显著高于CK、H处理;凋落叶氮含量在L、M沼液浓度处理下极显著高于对照CK和H沼液浓度处理,凋落叶磷含量在M沼液浓度处理下显著高于其他3种沼液浓度处理;L、M、H沼液浓度处理下林木的树高显著高于CK样地林木树高,并且L、M沼液浓度处理下的林木树高增长显著快于H处理;草本植物多样性在CK处理下显著高于3种沼液浓度处理,分别比L、M、H沼液浓度处理高28.1%、21.9%、18.8%。施用适当中低浓度的沼液可以更显著提高杨树的生长量,进而提高杨树地上部分的生产力;同时,中低浓度沼液可以增加凋落物中养分元素的含量,也有利于促进草本优势种的生长。

生态科研创新实验线上线下混合教学模式探索

生态科研创新实验是南京林业大学生态学的专业核心课程,是巩固学生理论知识的重要实践环节。教师在生态科研创新实验课程中探索线上线下相结合的混合教学模式,由教师提前录制好实验教学视频,线上学生观看教师上传的实验教学视频并进行预习;线下在学生进行实验操作前,教师根据学生预习报告进行提问,引导学生思考、讨论,然后开始实验操作。实践结果表明,采用线上线下混合教学方式可以加深学生对相关生态实验知识的理解和掌握,同时也提高学生的综合实践动手能力、科研创新思维能力和自主学习能力。

苏北沿海不同土地利用方式土壤水溶性有机碳含量特征

土壤水溶性有机碳(WSOC)是土壤碳循环最活跃的组成部分之一。土地利用方式的改变可能显著影响土壤有机碳的组成和结构,进而影响到大气与土壤间的碳交换。本研究以苏北沿海地区农田、杨农复合经营、杨树纯林以及草地等4种不同土地利用方式土壤为研究对象,采用TOC-VCPN总有机碳仪测定了4种不同土地方式下土壤WSOC含量的变化。分析了土壤WSOC与土壤总有机碳(TOC)、易氧化碳(ROC)及理化性质的相关关系。结果表明:WSOC和TOC、土壤全氮(TN)、ROC呈显著正相关,与碳氮比、pH、土壤容重呈显著负相关;WSOC的含量随土层的加深而减少,与总有机碳的变化特征一致,在各个土层,不同土地利用方式WSOC含量差异不显著;农田和草地的WSOC含量在0～10cm土层与10～25cm土层之间差异显著(P<0.05),杨农复合经营的WSOC含量在10～25cm土层与25～40cm土层之间差异显著(P<0.05),其他3种类型差异不显著。

2008年雪灾对武夷山毛竹林土壤微生物生物量氮和可溶性氮的影响

2008年1月,我国南方发生了严重的冰冻雪灾,通过改变资源的有效性和异质性而对生态系统过程产生显著影响。本研究以福建武夷山遭受冰冻雪灾不同危害程度(轻、中、重3种类型)的毛竹林为试验地,探讨了08雪灾干扰后毛竹林不同土层(0～10、10～25、25～40cm)土壤微生物生物量氮和可溶性氮的变化特征。结果表明,除25～40cm土层土壤微生物生物量氮含量外,各土层土壤微生物生物量氮、硝态氮含量均随受灾程度的加重而显著增加,随土层深度的增加而减少,0～10cm土层土壤可溶性有机氮,重度受灾竹林也显著高于轻度与中度受灾竹林。不同受灾竹林间的土壤微生物生物量氮、硝态氮、可溶性有机氮含量均与土壤温度、雪灾输入林地生物量显著正相关,与竹林郁闭度显著负相关,与土壤湿度不相关。本研究结果揭示,由于雪灾导致生物与非生物因素的改变,土壤中的氮可能以硝酸盐和可溶性有机氮的形式从生态系统中流失。

呼伦贝尔市湿地野生种子植物区系

湿地植物区系研究是湿地生态保护和恢复的基础,为了深入认识呼伦贝尔市湿地及其生物多样性,分别于2012年和2013年的7~8月,对呼伦贝尔市(47°5′N^53°20′N,115°31′E^126°4′E)主要湿地进行了野外调查。根据调查数据及相关资料,分析了该区的湿地种子植物区系特征。记录了野生种子植物352种5亚种17变种,隶属于65科198属,以多年生草本植物为主。物种较为丰富的科有菊科、禾本科、蔷薇科、毛茛科、豆科和莎草科等,物种丰富的属有柳属(Salix)、蓼属(Polygonum)、薹草属(Carex)和眼子菜属(Potamogeton)等。该区植物区系种的地理成分复杂,包含19个分布区类型20个亚型,温带特征明显,兼具亚寒带-寒带性质,与世界植物区系有普遍的地理联系,尤其与西伯利亚的联系非常密切,包含少量热带成分种,热带亲缘性不明显。

施肥对陆地生态系统土壤动物影响的研究述评

土壤动物是土壤生态系统的重要组成部分,在促进土壤有机质分解、维持土壤肥力方面起着重要作用。笔者研究施肥对土壤动物密度和多样性的影响,以便深入理解施肥对生态系统影响的过程与机制。采用数据整合方法,综合分析了施肥(有机肥、无机肥、有机肥加无机肥和无机肥加秸秆)对土壤动物(蚯蚓、弹尾目、蜱螨目和线虫)密度和多样性的影响。分析认为:(1)施肥对土壤动物群落结构影响的研究主要集中在农田生态系统,而在森林生态系统中的研究很少;(2)不同施肥类型对土壤动物(蚯蚓、弹尾目、蜱螨目和线虫)的密度和多样性有正向、负向或无作用。施用无机肥对土壤动物密度和多样性没有显著影响,施用有机肥增加了蚯蚓、弹尾目密度和土壤动物多样性指数(Shannon-Wiener's index),施用无机肥配施有机肥或者秸秆的影响更为显著。因此,施肥作为农林生态系统重要的管理措施,与单纯施用无机肥相比,施用有机肥更有利于土壤动物的生存,维持土壤生态系统的健康和可持续生产能力。但是,施肥对土壤动物,特别是在森林土壤动物的影响机制方面,还有待深入研究。

沼液与生物炭联合施用对杨树人工林土壤甲螨密度的影响

【目的】沼液作为一种有机肥,富含多种营养元素及氨基酸、腐殖酸、吲哚乙酸等物质,能有效提高土壤肥力,减少化肥投入。生物炭是生物质经高温裂解产生的化学性质稳定的高度芳香化富碳固体物质,能缓释沼液的养分。采用沼液与生物炭混施杨树人工林,探讨土壤动物优势类群甲螨(oribatida)个体密度的响应,为进一步深入了解土壤动物及其生态过程,以及人工林的科学经营提供参考。【方法】采用野外控制试验,在同一年份造林、立地条件相对一致的16年生杨树人工林内联合施用不同用量沼液和生物炭,沼液样方大小为10 m×12 m,施液量分别设置对照(0 t/hm^2,编号CK)、低用量(0.125 t/hm^2,编号L)、中等用量(0.250 t/hm^2,编号M)和高用量(0.375 t/hm^2,编号H)4个处理;再于每个沼液样地内设置4个不同生物炭施用量,即:对照(0 t/hm^2,编号B0)、低用量(40 t/hm^2,编号B1)、中等用量(80 t/hm^2,编号B2)和高用量(120 t/hm^2,编号B3)4个处理。通过计算各土层甲螨的个体密度,分析各用量沼液与生物炭联合施用对不同土层(0~10、≥10~25、≥25~40 cm)中甲螨类群分布规律的影响。【结果】在单施沼液试验中(不施用生物炭),3个土层中甲螨的个体密度均大于对照组(不施用沼液);其中,0~10、≥10~25 cm土层甲螨个体密度均随着沼液施用量的增加而增大;而在施用生物炭试验中,B1、B2、B3处理的生物炭均降低了3个土层甲螨个体密度。在同一生物炭处理下,仅B1与施沼液M,及B3与施沼液H混施处理下的0~10 cm土层中,甲螨个体密度显著高于其他处理,其余各处理组对土层甲螨个体密度无显著影响。【结论】单施用沼液,显著增加了甲螨的个体数量,在本试验设置的0~0.375 t/hm^2范围内,甲螨的个体数量随施液量的增加而增加;而在所有沼液用量处理下,同时施用生物炭均降低了甲螨的个体数量,显示出显著的抑制作用,但其重金属累积或土壤理化性质等作用机制还有待深入。

施用沼液对农林土壤生态系统影响的研究进展

目前,沼液排放量逐年增加,对农林土壤的影响也在增大,笔者就施用沼液对土壤的影响研究现状进行了综合分析,总结归纳施用沼液对农林土壤理化与生物学特性的影响及其机制。认为:①适当沼液施用条件下农林土壤动物、微生物的数量,全氮、全钾、全磷、速效氮、速效磷和速效钾的含量都有所提高;②土壤的理化性质和结构及施用沼液的质量浓度、用量、使用时间都是影响农林土壤生态系统的重要因素;③施用沼液可能增加土壤重金属含量,不同土层各种重金属含量增加程度不一;④不同的沼液处理方式、发酵时间,对农林土壤的重金属积累、土壤动物的影响各异,稀释后的沼液比原沼液灌溉土壤更易造成Cd、Cu的积累,新鲜沼液比陈放沼液对土壤动物的抑制作用更明显。因此,施用沼液是资源可持续循环利用的重要途径之一,合理施用沼液不仅可以提高农林土壤生产力,也可以保护生态环境;同时,因土壤生物学特性、理化性质等不同,长期施用沼液对不同类型农林土壤的影响结果有所不同,尤其对土壤生态系统的生物学与生态学的过程与机制尚不清楚。在研究施用沼液对农林土壤的影响及其响应机制过程中,一方面要做2 a甚至更长时间的定位观测与分析;另一方面要考虑不同处理沼液的理化性质以及实验土壤的理化和生物学特性的差异,深入探究沼液内含物在土壤中的迁移、转化过程以及吸附作用,以达到长期维持土壤生产力的目的。

施用沼液对杨树人工林细根形态特征的影响

【目的】研究施用沼液对杨树人工林细根形态特征的影响,以期为科学利用沼液、优化杨树人工林施肥技术、促进杨树人工林可持续经营提供理论依据。【方法】2018年10月,在4种长期施用沼液(施用量0、125、250和375 m3/hm2)的杨树人工林野外实验样地,采用连续土钻法钻取不同土壤深度(0~20,≥20~40和≥40~60 cm)土芯样品;在实验室分拣出杨树活细根,经清洗、分级、扫描、烘干、称量,比较不同处理下不同土层1~5级细根平均直径、平均长度和比根长。【结果】随着沼液施用量的增加,杨树人工林各级细根平均直径和长度呈下降趋势,而比根长呈上升趋势。但不同土层的不同根序细根形态特征对沼液的响应不同:随着土层的加深和细根根序的增加,细根平均直径、平均长度和比根长的变化幅度多呈现减小趋势。【结论】长期施用沼液可降低杨树人工林细根平均直径和平均长度,提高杨树人工林细根比根长,在土壤表层和低级细根上表现尤为明显。

施用沼液对杨树人工林细根生物量的影响

【目的】研究施用不同量沼液对杨树人工林细根生物量的影响,为科学利用沼液、优化杨树人工林施肥技术,以及促进杨树人工林可持续经营提供理论依据。【方法】在4种沼液施用量(0、125、250和375 m^(3)/hm^(2))的杨树人工林长期控制野外实验样地,采用连续土钻法钻取不同土壤深度(0~20,≥20~40和≥40~60 cm)土芯样品;从中分拣出杨树活细根,经清洗、分级、烘干、称量,比较不同处理下的各土层、各径级细根生物量。【结果】0~60 cm土层总细根生物量、各层和各径级细根生物量均随沼液施用量的增加呈下降趋势。与对照相比,施用沼液使总细根生物量减少了18.8%~28.6%,尤其是土壤表层(0~20 cm)细根生物量减少最多,为21.5%~34.8%;1~5级细根生物量分别减少了17.7%~25.9%、8.5%~14.5%、17.6%~27.9%、10.9%~27.3%和24.4%~31.3%。【结论】长期施用沼液对杨树人工林细根生长有显著的抑制作用,且对细根垂直分布和径级分配有明显影响,但其作用机制还需深入研究。