松阔混交对侵蚀退化地土壤有机碳和微生物群落结构的影响

树种是调控森林土壤有机碳(SOC)积累的重要因子。为明确树种变化对红壤侵蚀退化地表层SOC积累的影响,采用配对实验设计,选择不同恢复年限的马尾松纯林和马尾松+木荷混交林(19和39 a)为研究对象,对比分析表层(0~10 cm)SOC质量分数的差异,并利用相关性分析与结构方程模型探讨其与凋落物特征、土壤氮素水平和微生物群落组成的关系。结果表明:1)恢复19 a的纯林和混交林SOC质量分数无显著差异,而恢复39 a混交林SOC质量分数较恢复19 a纯林、恢复19 a混交林以及恢复39 a纯林分别高39.8%、48.0%和93.6%(P<0.05);2)SOC质量分数与土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮、磷脂脂肪酸总量、矿质氮和细菌呈显著或极显著正相关,与凋落物C/N和真菌细菌之比(F/B)呈显著或极显著负相关;3)结构方程模型分析表明,凋落物C/N是松阔混交后表层SOC质量分数变化的触发因子,矿质氮是微生物群落结构变化的关键因子。凋落物C/N可直接驱动SOC质量分数的变化(-0.35*),或通过矿质氮(-0.70***)诱导F/B、丛枝菌根真菌和细菌的变化起间接调控作用,以上因子共解释SOC质量分数变异的86.8%。综上,松阔混交促进侵蚀退化地SOC的积累,且其有效性随恢复年限增强。这个过程主要通过提升凋落物质量、增加微生物养分来源和土壤氮有效性、改变微生物群落结构完成。在我国实施“双碳”战略的背景下,多树种混交对红壤区退化马尾松林SOC提升具有重要意义。

针阔混交措施对红壤侵蚀区马尾松林土壤有机碳稳定性的影响

[目的]为了探究针阔混交改造措施对红壤侵蚀区恢复马尾松林土壤碳库稳定性的影响。[方法]以福建长汀不同恢复年限(Y10、Y20、Y41)马尾松林(CF)和相对应的针阔改造林(MF)作为研究对象,通过物理分组方法将土壤有机碳分为颗粒态有机碳(POC)和矿质结合态有机碳(MAOC),分析林分改造过程对不同土壤剖面土壤有机碳组分的影响。[结果](1)相比于马尾松纯林,混交林显著增加MAOC和0-10 cm土层SOC、POC含量,并避免长期恢复马尾松林MAOC的消耗;(2)林分改造显著降低Y20-MF中10-20,40-60 cm土层及Y41-MF中0-20 cm土层POC/SOC,但显著增加Y10-MF中20-60 cm土层及Y41-MF中0-10 cm土层MAOC/SOC;(3)随着年限的增加,混交林中0-10 cm土层MAOC/SOC持续增加,POC/SOC显著降低,而马尾松林则相反;(4)线性拟合发现,POC、MAOC均与SOC呈显著正相关,但混交林土壤SOC增加更多依赖MAOC的增加,而马尾松土壤SOC的增加更多的以非稳定性碳组分(POC)为主;(5)冗余分析表明,DOC、TN、TP、NH_(4)^(+)共同解释碳组分变化的66.2%,表明林分改造后土壤养分有效性的增加是混交林MAOC积累的关键。[结论]亚热带红壤侵蚀区林分改造通过提升土壤养分有效性,增加稳定碳库的积累从而避免长期恢复过程中土壤碳库流失。

武夷山杉木林丛枝菌根真菌沿海拔的变化特征及其影响因素

丛枝菌根共生体是丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)与宿主植物之间形成的互惠共生形式。共生体中的碳、氮、磷交换和代谢影响着宿主植物和共生真菌之间的营养平衡和资源重新分配,对陆地生态系统植物体的生长发育具有重要作用。本研究以武夷山3个海拔(1400 m,800 m,200 m)杉木人工林为研究对象,分析了不同海拔杉木林根际土壤、杉木特征指标之间的总体差异,以及海拔梯度中主导AMF变化的环境影响因素。结果表明:土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳含量均随海拔的升高而显著增加;不同海拔杉木林中,AMF特征指标除侵染率不变外,孢子、球囊霉素和菌丝密度均随海拔呈上升趋势。综合主成分分析第一和第二主成分各因子贡献值表明,土壤有机碳、温度、含水率、可溶性有机碳、总氮以及微生物生物量碳是影响AMF变化的重要因素;冗余分析结果进一步表明,可溶性有机碳对AMF影响最大,说明海拔梯度上易利用底物可能是影响杉木AMF特征变化的关键因子。研究结果对于了解和预测AMF如何调控亚热带杉木林生态系统功能及其对气候变化的响应具有重要意义。

植被恢复对退化红壤团聚体稳定性及碳分布的影响

土壤有机碳对土壤团聚体的形成与稳定具有重要影响。研究了植被恢复对侵蚀退化红壤团聚体稳定性的影响,在此基础上探讨了有机碳在团聚体中的分布及有机碳与团聚体稳定性的关系。红壤侵蚀裸地大团聚体水稳定性程度低,植被恢复后大团聚体稳定性显著提高。裸地各级团聚体有机碳含量基本相似,植被恢复后,有机物质输入的增加促进了团聚体的形成,从而改变了土壤团聚体有机碳含量和分配比例。大团聚体对有机碳具有一定的富集作用,有机碳含量高于全土和微团聚体、粉粒及粘粒有机碳含量,大团聚体有机碳恢复速度也快于微团聚体以及粉粒与粘粒有机碳的恢复速度。植被恢复使裸地0-10 cm土层大团聚体有机碳占总有机碳的比例从15%左右增加到32%-42%。土壤中增加的有机碳约41%-51%储存在大团聚体中,24%-38%储存在微团聚体中,20%-31%储存在粉粒及粘粒中。团聚体稳定性的增强与土壤有机碳含量密切相关,植被恢复时间越长,土壤有机碳含量越高,土壤团聚体水稳性程度也越好。

退化红壤植被恢复后土壤轻组有机质的季节动态

以次生林为对照,研究了福建省长汀县河田镇侵蚀退化红壤及其恢复为马尾松林、板栗园和百喜草地后土壤轻组有机质的季节变化.结果表明:侵蚀裸地表层土壤轻组有机质含量在0.05～0.14g.kg-1,无明显的季节变化;恢复的马尾松林、板栗园和百喜草地表层土壤轻组有机质含量季节变化明显,其中冬春季节比夏季高58%～122%.夏季恢复植被下的土壤轻组有机质C含量和C/N均较低,而轻组有机质N含量较高,表明夏季高温、高湿的气候条件导致轻组有机质快速分解.次生林轻组有机质的季节变化趋势与恢复的生态系统基本一致,但波动幅度较小,5～10cm土层轻组有机质含量无明显的季节差异.土壤轻组有机质的季节动态还受小生境和植被类型的影响,与林地相比,百喜草地土壤轻组有机质数量波动幅度较高.建议采用多次取样或者综合气候、植被和经营措施等因素确定合适的取样时间,以提高轻组有机质的观测精度.

侵蚀红壤人工恢复的马尾松林水源涵养功能研究

该文对严重侵蚀红壤 3种人工治理措施种草促林、乔灌混交、乔木混交 (分别简称为模式Ⅰ ,Ⅱ和Ⅲ )恢复的水土保持林及对照 (未治理 )的水源涵养功能进行了研究 .结果表明 :3种模式的水土保持林的林分持水量大小顺序为模式Ⅱ >模式Ⅲ >模式Ⅰ ,分别比对照高 2 4 .97% ,17.5 7%和 9.5 8% ;林分地上部分涵蓄水分功能远大于对照 ,分别是对照的 4 9.2 ,2 7.2和 15 .8倍 .灌木、草本、苔藓 3个层次涵蓄水分的能力较低 ;4 0cm厚土层饱和持水量以乔灌混交模式的最好 ,而种草促林模式的最小 ;3种水土保持林的土壤初渗值和稳渗值均大于对照的 .保护和改善土壤结构 ,提高土壤层的涵蓄水分能力和土壤渗透性 。

严重侵蚀红壤封禁管理后土壤性质的变化

采取人工施肥、补植与封山育林相结合的措施对福建长汀河田严重侵蚀红壤进行治理 (称封禁管理 ) ,对治理后的林地及对照的土壤持水性能、抗蚀性能、土壤化学性质、土壤酶活性、土壤微生物、土壤呼吸作用进行了研究 .结果表明 ,与对照相比 ,治理后土壤的持水性能和抗蚀性能有明显的改善 ,土壤养分贮量和速效性养分供应强度亦得到明显改善 ,土壤微生物总数明显增加 ,土壤水解性酶、氧化还原酶活性和土壤呼吸作用强度得到显著加强 ,但它们的绝对数值与正常的土壤相比都还较小 .表明采用封禁管理进行治理是改良严重侵蚀红壤的有效途径之一 。

植被恢复对侵蚀退化红壤碳吸存的影响

侵蚀退化土壤具有较大的碳吸存潜力，恢复我国大面积退化土壤对增加碳汇具有重要意义。在长汀县河田镇研究了侵蚀退化裸地恢复为马尾松、板栗园和百喜草地后土壤有机碳库的变化，试图揭示植被恢复对土壤有机碳垂直分布的影响，以及侵蚀退化红壤在植被恢复过程中碳吸存潜力和速率。裸地的土壤有机碳含量和储量极低，垂直分布变化不明显；而植被恢复显著增加了土壤的有机碳古量和储量，0～5cm土层受植被恢复影响最大，40cm以下土层深度受植被恢复的影响很小，0～20cm土层是储存有机碳的主要层次。以次生林为参照，裸地土壤的碳吸存潜力为56t／hm^2，而植被恢复后土壤仍约有30～44t／hm^2的吸存潜力。马尾松林、板栗园和百喜草地0～100cm土层土壤碳吸存量分别为25．234t／hm^2，11．418t／hm^2和15．394t／hm^2，年平均碳吸存速率分别为1．06t／（hm^2·a）．1，90t／（hm^2·a）和3．08t／（hm^2·a）．短期碳吸存速率高于长期碳吸存速率。

亚热带侵蚀红壤植被恢复后营养元素通量的变化

对亚热带花岗岩红壤强度侵蚀地采取种草促林(ER1)、植灌促林(ER2),栽阔促林(ER3)3种生态恢复措施近20a后生态系统的营养元素储量及通量进行了研究,并以强度侵蚀地(CK1)和村旁受保护的风水林(CK2)为对照。研究结果表明:强度侵蚀地生态系统储存在植被中的营养元素总量及流通量极小,植被营养元素库存量仅7.494kg/hm2,乔木层营养元素年吸收量0.505kg/hm2,年归还量0.141kg/hm2。生态恢复约20a后,植被养分库储量和通量显著增加,ER1、ER2和ER3植被的营养元素总储量分别是强度侵蚀地的22.2、99.5倍和62.3倍,乔木层营养元素年吸收量分别是强度侵蚀地的20.9、171.5倍和82.9倍,年归还量分别是强度侵蚀地的42.5、158.4倍和93.9倍,年存留量分别是强度侵蚀地的12.5、176.6倍和78.7倍。ER2的营养元素循环恢复程度最好,虽然其植被营养元素库储存量、吸收量和归还量仍低于同地带未遭侵蚀的马尾松林,但其营养元素的吸收量和存留量与CK2的已没有显著差异,生态系统已基本具有自我维持功能。而施肥、有效的水土保持工程措施、种植当地适生的固N树种、适当高的密度、加强植被管理等措施,均可能有利于营养元素循环功能的恢复。

土壤轻组有机质研究进展

土壤有机质在碳和氮循环及维持土壤生产力等方面具有重要作用,利用密度分组技术可将土壤有机质分成轻组和重组.轻组密度一般<2.0 g.cm-3,通常用密度浮选法分离得到,早期分离轻组的重液是有机溶剂,目前多用水溶性无机盐,结合密度和颗粒大小的分离技术在近年来得到迅速发展.轻组主要由可识别的不同分解阶段的植物残体组成,还包括孢子、种子、动物残体、微生物的残骸以及一些吸附在碎屑上的矿质颗粒.土壤轻组仅占土壤质量的一小部分,但轻组的碳含量一般显著高于全土.轻组物质的碳氮比高,周转速度快,是易变有机碳的良好指标.土壤轻组一般具有明显的季节变化,并大部分聚集在土壤表层,随土层深度的增加而下降.土壤轻组主要受残留物输入的时间、数量、组成以及环境因素的影响,同时轻组对耕作经营措施、作物轮作制度、土地利用、施肥等变化的响应非常敏感.密度分组与颗粒大小分组技术的结合是今后研究轻组的主要技术手段,土地利用和经营管理的变化对土壤轻组数量和性质的时空动态影响是未来的主要研究方向.

严重侵蚀红壤封禁管理后群落的生物量及生产力变化

研究了严重侵蚀红壤采取人工施肥、补植与封山育林相结合进行治理 (称封禁管理 )的马尾松群落的生物量和生产力。结果表明 :封禁管理的马尾松平均木生物量是对照的40 0倍 ,乔木层和林下植被层生物量分别为 61 1 1 7t·hm- 2 和 1 5 98t·hm- 2 ,是对照的 1 2 8 4倍和 4 4倍 ,封禁管理群落的年净生长量是对照的 2 8 7倍 ,乔木层的净生长量是对照的1 0 5 2倍 ,林下植被的是对照的 3 0倍。治理后林地出现苔藓层 ,生物量为 0 883t·hm- 2 。因此 ,严重侵蚀红壤封禁管理后植被生物量的恢复演替速度较快 ,生产力较高。表 4参 1

严重侵蚀红壤不同治理模式群落N、P养分循环研究

福建长汀河田采取了多种治理模式对严重侵蚀红壤进行治理 ,为探讨不同治理模式的植物群落养分循环功能的恢复效果 ,对其中的以草促林、乔灌混交和乔木混交 3种治理模式及对照未治理的马尾松群落的 N、P养分循环进行了研究。结果表明 ,3种治理模式马尾松各组分的 N、P养分含量均比对照的高 ,群落养分的分布更加合理 ,群落 N、P养分总累积量、年存留量、归还量、吸收量均远大于对照的 ,养分循环功能有了一定程度的恢复。

水土保持乔灌混交林N、P养分循环的研究

福建省长汀县河田镇是我国南方红壤区水土流失最严重的地区之一。通过对长汀河田严重侵蚀地采取乔灌木混交治理近 2 0a后林分N、P养分循环的研究 ,结果表明 ,乔灌木混交林乔木层地上各组分的N、P含量大小均为叶 >皮 >枝 >干 ,根系的N、P含量则随径级的减小而增大 ,乔灌木混交林各组分的N、P含量均比对照的高。混交林林分的N、P总累积量达339.2 0 0和 2 .0 88kg hm2 ,分别是对照的 1 0 0 .6倍和 69.6倍 ,其乔木层的N、P积累量分别占林分的 93.0 %和 93.6% ;乔灌木混交林苔藓层的养分积累量高于草本层和灌木层。乔灌木混交林的N年存留量、归还量和吸收量分别是对照的 33.6、2 5 .9和 30 .3倍 ,而P的则分别是对照的 81 .4倍、35 .9倍和 63.4倍 ,乔灌木混交林中乔木层、灌木层、草本层和苔藓层等在N、P养分循环中发挥较好的作用 ,对退化土壤肥力恢复起到十分积极作用。

封禁管理对严重退化群落养分循环与能量的影响

福建省长汀县河田镇是我国南方红壤区典型的严重水土流失区之一 ,自 2 0世纪 80年代以来采取了许多有效的治理措施。本文对封禁管理和对照 (未治理 )群落的生物量、生产力、养分循环和能量进行了研究 ,结果表明 :封禁管理后群落的生产力得到极大的提高 ,生物量是对照的 75 .7倍 ,N、P、K、Ca、Mg的积累量分别是对照的 49.4、5 9.2、5 5 .0、48.4和 70 .0倍 ,能量现存量是对照的 78.3倍 ;封禁管理后乔木层成为营养元素和能量积累的主体 ,灌木层、草本层和苔藓层的养分与能量的积累量占群落总积累量比重不大 ,但对该类型退化生态系统的恢复具有重要意义 ;封禁管理后群落的养分循环已较为畅通 ,太阳能转化率达到 0 .81% ,而对照的仅为 0 .0 2 3% ;因此封禁管理后群落的养分循环功能和能量生产能力已得到一定程度的恢复 ,这种生态重建模式值得类似地区推广与应用。

退化红壤不同治理模式马尾松生长特点分析

对福建省长汀县花岗岩红壤区严重侵蚀地 3种治理模式的马尾松林分进行生长过程分析 ,结果表明 ,前期合理的水土保持工程措施和施肥措施为马尾松的正常生长创造了条件 ,3种模式的治理措施在初期对马尾松的生长都有很大的促进作用 ,其中 ,模式 对马尾松的生长促进效果最好 ,模式 的效果最差 ,随着时间推移和肥力的耗竭 ,马尾松的生长又趋退化 ,其中以模式 的效果维持时间最长 ,模式 最短 ,效果也最差。因此合理的水土保持工程措施和施肥措施是治理严重侵蚀退化土壤的必要手段 ,而后期如何进行调控管理以加快生态系统的恢复是今后在类似地区亟待研究的问题。

亚热带花岗岩侵蚀红壤的生态退化与恢复技术

我国亚热带花岗岩红壤区是水土流失最严重的区域之一。作者认为亚热带花岗岩红壤生态系统的潜在脆弱性是退化的内因 ,植被的破坏是诱因 ,而频繁的人为干扰最终导致生态系统的不可逆退化。把亚热带山地丘陵花岗岩红壤生态退化过程简化成轻度、中度和严重退化 3个阶段 ,分析了每个阶段的特征。最后总结和提出了亚热带山地丘陵花岗岩红壤侵蚀退化生态系统的生态恢复技术体系。

侵蚀红壤植被恢复过程中土壤呼吸与土壤性质的关系

土壤性质是影响土壤呼吸的重要因素。研究了植被恢复对红壤侵蚀裸地土壤呼吸的影响,并探讨了土壤呼吸速率与土壤性质的关系。红壤侵蚀裸地土壤呼吸年平均速率仅0.43μmo.lm-.2s-1,恢复为百喜草地、板栗园和马尾松林后土壤呼吸速率增加了3.3-6.1倍,但仍显著低于次生林的土壤呼吸速率。土壤呼吸速率与土壤表层0-20 cm内有机C、全N、有效性N、C/N均有显著的正相关关系,但除C/N外,其相关性均随取样深度增加而下降。而土壤呼吸速率与土壤全P、有效P、全K、速效K没有显著相关关系,与土壤容重和土壤表层团聚体破坏率则呈显著负相关。因此,在红壤严重侵蚀地恢复过程中,土壤性质的恢复尤其是C、N和表层土壤结构是决定土壤呼吸速率大小的重要因素。

土壤颗粒有机质研究进展

土壤颗粒有机质（POM）是指粒径大小为53～2000μm土壤颗粒中的有机质，主要由不同分解阶段植物残体和微生物分解产物组成，具有比重小、C／N高、易被微生物分解等特征，与轻组有机质的性质相似，是土壤营养物质的重要来源．气候条件、农业耕作与管理方式、土地利用变化、施肥等外界条件对POM有明显影响，一般认为POM变化对外界条件的响应比总有机质（SOM）的变化更为敏感．POM在土壤团聚体特别是微团聚体中的分布影响土壤C吸存．未来的研究趋势包括：标准化POM的分离方法、在控制条件下研究新形成的POM的来源与去向、POM分解对温度变化的敏感性以及结合密度、颗粒大小及团聚体分组的技术手段去研究土壤有机C动态和C吸存机制．

陆生植物自身能否排放甲烷？

一般认为自然来源的甲烷是在厌氧环境下形成的,而最近研究却发现在有氧环境下植物自身也能释放甲烷,这将对全球甲烷收支产生重大影响。但这一发现目前还存在很大争议,一些研究证实植物在有氧环境下能排放甲烷,果胶、聚半乳糖醛酸等含甲氧基官能团的组分是植物产生甲烷的主要来源物质,甚至纤维素、木质素等植物结构组分也能排放甲烷;而另一些研究却发现植物并不能排放甲烷或者排放速率极小,而观测到的植物甲烷排放可能来自于土壤中,即溶解有甲烷的土壤水分被被植物吸收并通过蒸腾或蒸发作用而排放到大气中。有氧环境下植物排放甲烷的机制仍不清楚,光照、温度、紫外辐射、机械损伤等环境胁迫可能是导致植物排放甲烷的重要原因,但这些因素的影响作用仍存在很大的不确定性。即使如此,一些研究仍对全球或区域植物甲烷排放的通量进行了估算,估计全球植物甲烷排放通量为10-236Tg.a-1。未来研究应在更多地区针对不同生境的各种植物是否排放甲烷进行独立检验,并在此基础上探讨植物排放甲烷的机制。