氮沉降对4个树种外生菌根群落结构和酶活性功能的影响

【目的】氮沉降水平不断上升对森林生态系统产生了不同程度的影响。过量的有效氮输入导致植物根系对养分获取策略发生变化,从而改变了土壤重要微生物,如树木根系外生菌根ECM群落的结构和生态功能。了解和确定森林主要树种根系微生物群落活动受氮沉降影响的变化阈值,对于研究森林养分循环特征和可持续经营管理具有重要的指导意义。【方法】采用室内盆栽试验,选取马尾松、华山松、湿地松和火炬松4个树种进行5个梯度的氮施加(0、15、30、60、150 kg·hm^(-2)·a^(-1)),通过检测树苗的养分含量、ECM根尖酶活性,以及提取鉴定DNA,分析不同松树在氮沉降水平下外生菌根群落结构和酶活性功能的动态变化。【结果】1)大多数松科树苗的菌根胞外酶活性在氮浓度30 kg·hm^(-2)·a^(-1)时达到了阈值;以分解纤维素为主的G酶在华山松、湿地松和火炬松中随着N浓度增加而持续提高,即便施氮水平达到当地氮沉降水平的10倍(150 kg·hm^(-2)·a^(-1)),酶活性仍未达到阈值;2)对菌根群落进行分析得出,棉革菌属Tomentella在4个树种中都为优势物种,而须腹菌属Rhizopogon、深色内隔菌Phialocephala会因宿主不同呈现不同的侵染丰度;3)华山松和火炬松的ECM菌根群落酶活性在不同氮浓度间无明显差异,即呈现生态冗余。【结论】在长期氮输入水平升高的情况下,ECM群落组成会因宿主植物和氮沉降水平的变化发生调整,而这一过程中会以变化阈值作为判断标准,该过程对于土壤养分循环中碳氮磷循环以及森林经营管理具有重要的指导意义。

“双碳”背景下森林碳汇功能及展望

随着全球经济的迅速发展,CO_(2)的排放不断增加,温室效应逐渐明显,严重危害人类健康和社会发展。因此,我国针对该问题提出相应对策:力争比发达国家更早完成深度减排,实现碳达峰、碳中和“双目标”。陆地生态系统是增加碳固存的主要场所,其中,森林面积高达4.29×10^(12)hm~2,森林植被与土壤碳循环过程具有碳汇功能,森林的碳吸收和碳排放的关系直接影响碳平衡。该文阐述了森林碳汇的研究进展及其对环境和人类可持续发展的贡献,同时对森林碳汇功能和驱动机制进行总结,对当前存在问题提出合理建议,以期为今后的森林碳汇发展提供参考依据。

尖峰岭热带山地雨林生态系统碳平衡的初步研究

报道了我国海南岛目前保存面积较大、林分的组成和结构复杂的热带山地雨林生态系统的Ｃ素库和群落的ＣＯ２排放动态。通过在尖峰岭林区进行为期３ａ的研究，结果表明：热带山地雨林的碳素库主要有３个方面，即森林生物量中的Ｃ为２３４．３０５６ｔ／ｈｍ２，森林凋落物现存量中的Ｃ为２．９８ｔ／ｈｍ２以及土壤层中的Ｃ为１０４．６９６ｔ／ｈｍ２，合计为３４１．９８１６ｔ／ｈｍ２。森林生态系统中的ＣＯ２平衡的基本动态为：每年用于群落总第一性生产力所同化的ＣＯ２总量为７４．２８ｔ／ｈｍ２，其中４２．６９ｔ／ｈｍ２的ＣＯ２又通过群落呼吸作用而释放出来，用于净第一性生产力为３１．５９ｔ／ｈｍ２；另一方面，凋落物层每年通过呼吸而释放的ＣＯ２量为３．２７ｔ／ｈｍ２，土壤的释放（不包括根系的呼吸）量约为２６．９６ｔ／ｈｍ２。收支相抵，热带山地雨林生态系统每年对大气中的ＣＯ２的固定量为１．３６６ｔ／ｈｍ２，折合Ｃ为０．３７２５ｔ／ｈｍ２。由此可见，恢复、发展和保护热带林生态系统是解决大气中ＣＯ２浓度升高、温室效应等全球性的生态问题的重要途径之一。

森林凋落物分解研究进展

系统评述森林凋落物的分解过程、凋落物分解及养分释放的影响因素、分解研究的方法等。森林凋落物的分解既有物理过程,又有生物化学过程,一般由淋溶、自然粉碎、代谢作用等共同完成。凋落物分解过程先后出现分解速率较快和较慢2个阶段,元素迁移一般呈现淋溶-富集-释放的模式。凋落物分解主要受气候、凋落物性质、微生物和土壤动物的影响,气候是最基本的影响因素,常用实际蒸散(actualevapotranspiration简称AET)作为指标。凋落物分解速率呈明显的气候地带性,与温度、湿度等紧密相关。从全球尺度来讲,凋落物质量对分解速率的影响处于次要地位,但在同一气候带内因AET变化较小,则起了主导作用。N、P和木质素浓度、C/N、C/P、木质素与养分比值是常见的凋落物质量指标,其中C/N和木质素/N最能反映凋落物分解速率。凋落物化学性质对其分解的影响作用又与分解阶段有关。凋落叶中N、P、K初始浓度高使得初期分解较快,而后期分解放慢。土壤理化性质及微生物区系也将不同程度地影响凋落物分解。尼龙网袋法(litterbagmethod)操作简单,是野外测定森林凋落物分解速率最常用的方法。除此之外,缩微试验也得到了广泛应用。目前普遍采用的衡量凋落物分解速率大小的指标主要有CO2释放速率、凋落物分解系数(k值)及质量损失率。在此基础上提出了指数衰减、线性回归等模型来模拟凋落物分解过程。尽管对凋落物分解在森林生态系统C、N、P循环、土壤肥力维持等方面已进行了较深入的研究,但未来研究应侧重以下方向:长期的定位观测;采用相对统一的研究方法,获得可比性强的数据进行综合;深化凋落物分解机理研究;探讨全球气候变化对森林凋落物分解的影响;评价营林措施(如林分皆伐、造林、施石灰和肥料等)对凋落物分解与养分释放的调节作用。

尖峰岭热带山地雨林C素库及皆伐影响的初步研究

对海南岛尖峰岭热带山地雨林原始林和更新林的Ｃ素库以及皆伐对森林Ｃ素库影响的研究表明，尖峰岭热带山地雨林原始林的Ｃ素库总量为３４０．４６７ｔ·ｈｍ－２，其中植物Ｃ储量为２３２．７９１ｔ·ｈｍ－２，土壤有机碳储量为１０４．６９６ｔ·ｈｍ－２，枯枝落叶层Ｃ储量为２．９８ｔ·ｈｍ－２．更新林的Ｃ素库总量为２５８．９９６ｔ·ｈｍ－２，其中植物Ｃ储量为１５０．２０３ｔ·ｈｍ－２，土壤有机Ｃ储量为１０５．８０３ｔ·ｈｍ－２，枯枝落叶层Ｃ储量为２．９９ｔ·ｈｍ－２．皆伐可使森林土壤有机碳储量减少，而天然更新又可使土壤有机碳储量较快地恢复．皆伐后经过２６年的天然更新，森林Ｃ素库只恢复到原来的７６％左右．

不同栽杉代数29年生杉木林净生产力及营养元素生物循环的研究

对南平溪后２９年生杉木林不同连栽代数林分生物量、净生产力及营养元素生物循环的研究结果表明：随连栽代数增加，林分总生物量下降，林分净生长量及乔木层净生长量占林分净生长量比例均有明显降低，生态系统中营养元素贮量减少，乔木层营养元素吸收量、存留量和归还量均下降，但林下植被层营养元素吸收量、存留量和归还量则明显增加，林分的营养元素吸收量、存留量和归还量却增大。不同代数杉木林营养元素总的循环速率为２代（０４９３）＞１代（０４６０）＞３代（０４３９）。

大岗山毛竹扩张对常绿阔叶林生态系统碳储特征的影响

采用时空替代法对江西大岗山毛竹(Phyllostachys edulis)扩张对常绿阔叶林生态系统碳储特征的影响进行了研究。结果表明:毛竹扩张导致常绿阔叶林逐渐演变成毛竹林,森林生态系统总的碳储量由267.94 t/hm2减少到226.75 t/hm2,减少了15.37%,其中植被碳储量由93.26 t/hm2减少到82.06 t/hm2,减少了12.01%;土壤碳储量由173.93 t/hm2减少到143.84 t/hm2,减少了17.30%;同时生态系统碳储格局发生明显变化,地上/地下碳储量比由1∶2.69变为1∶4.0。然而,森林生态系统的植被年固碳量却有所增加,由常绿阔叶林的4.15 t/(hm2.a)增加到毛竹林的4.76 t/(hm2.a),提高了14.18%,反映了森林演变过程中生态系统碳储特征的复杂性。

模拟氮沉降对油松林土壤有机碳和全氮的影响

本文通过长期原位模拟氮沉降试验,研究暖温带油松林土壤有机碳和全氮对外源氮添加的响应过程与机制。从2009至2011年,氮处理水平分别为对照（0 kg/（hm2·a）,N0）,低氮（50 kg/（hm2·a）,N1）,中氮（100 kg/（hm2·a）,N2）和高氮（150 kg/（hm2·a）,N3）。利用土钻法研究油松人工林和天然林不同土壤深度土壤有机碳和全氮对模拟氮沉降的响应。结果表明,氮沉降降低了人工林和天然林不同土层深度有机碳含量,有机碳含量下降幅度随氮沉降量的增加而增大,且表层土壤（0~20 cm）下降幅度大于深层土壤（20~40 cm,40~60 cm）。天然林表层土壤有机碳下降幅度大于人工林。氮沉降显著增加了人工林表层土壤全氮含量（P〈0.05）,但对天然林表层土壤全氮含量无显著影响（P〉0.05）。

海南岛热带山地雨林短期水量平衡及主要养分的地球化学循环研究

本文采用集水区技术和定位研究方法，利用１９８９年５月至１９９３年４月４ａ的观测资料，对海南岛尖峰岭热带山地雨林天然更新林的水量平衡及主要养分的地球化学循环规律进行了分析。结果指出：该森林生态系统年降雨输入为２９１１．０ｍｍ，其中７．０６％以树干茎流形式进入林地，林内穿透雨占７８．８８％，另外１４．０６％被林冠截留损失；以径流形式流出该系统的水量为１５１４０．６ｍｍ，占年降雨量的５２．９２％，其中快速径流和基流分别占总径流的２２．１４％和７７．８６％；系统另一输出项为蒸散，计算为１３７０．６ｍｍ，为年降雨量的４７．０８％。在该森林生态系统中，Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ等养分随降雨输入的量分别为１４．４３、０．５６、４．１９、５３．０３、７．４１、５．２１、０．８２和０．０５６ｋｇ／ｈｍ２·ａ，通过冠层后的淋溶量（含树干淋洗）分别为３．６７、０．５０、５０．１８、－９，１４、８．６１、１４．２６、１．０５和１．３３４ｋｇ／ｈｍ２·ａ，这些养分以径流形式流出该系统的量分别为８．．３５、０．３８、３３．６１、４０．２６、６．１７、１３３．０８、１．６９和０．０７５ｋｇ／ｈｍ２·ａ。

红松阔叶林内凋落物表层与底层红松枝叶的分解动态

该文研究了原始红松阔叶林当年形成的凋落物层中表层和底层红松枝叶分解速率和C、N、P、K等养分元素的释放方式.结果表明,凋落物底层的微环境可以加速凋落物的分解和养分元素的释放.枝的失重率和养分元素释放率要显著低于叶.随着分解试验时间延长,分解速率(k值)逐渐降低,在所有分解阶段内表层枝叶的分解速率均小于底层枝叶.红松枝叶失重率与木质素、纤维素、C/N和木质素/N有关,同一时间段内影响凋落物表层和底层枝叶失重率的化学成分有所区别.但在分解后期失重率主要与木质素浓度相关.表层枝叶N和P的净固化率高于底层枝叶而净矿化率则低于底层枝叶.K在红松枝叶的分解过程中一直进行矿化作用,并且表层枝叶K元素的剩余百分率大于底层枝叶,枝中K元素剩余百分率大于叶.结果说明在红松阔叶林凋落物分解研究中如果忽视凋落物层微环境效应将会低估红松针叶分解速率和N、P、K的释放率.

不同密度湿地松人工林中碳的积累与分配

探讨了广西禄峰山林场16年生4种密度湿地松Pinuselliottii人工林生态系统的碳积累、分配及与林分密度的关系。结果表明:4种密度湿地松人工林生态系统碳库的空间分布序列均为土壤层>植被层>死地被物层,碳库总量范围为264 834～323 978t·hm-2,平均为291 663t·hm-2,随着林分密度的增大而增加。植被层的碳贮量范围为96 614～110 717t·hm-2,占碳库总量的35 40%,各组分碳贮量排列均为树干>树根>树枝>树叶,碳贮量的地上/地下之比为7 185～7 922,随着密度的增大而下降。随着林分密度的增加,死地被物层的碳贮量由5 746t·hm-2增加至9 181t·hm-2,占2 17%～2 83%。土壤层(0～60cm)的碳贮量平均为180 94t·hm-2,占60 32%以上。密度组Ⅰ,密度组Ⅱ,密度组Ⅲ和密度组Ⅳ的年净固定碳量依次分别为9 729t·hm-2,9 882t·hm-2,11 239t·hm-2和11 946t·hm-2,平均为10 699t·hm-2。

森林凋落物生态功能研究概况及展望

对森林凋落物生态功能的研究概况进行了综述 ,重点对凋落物对土壤肥力、幼苗更新生长、杂草生长和植物生长等方面的影响进行了分析。凋落物可以增加有机质、N、P、K的含量及土壤的含水量 ,降低土壤温度 ,增加土壤酶的种类 ,提高土壤酶的活力及土壤无脊椎动物的多样性 ;作为覆盖物的凋落物及其浸提液可以抑制杂草种子的萌发 ,促进幼苗的更新生长 ;凋落物还可以作为蚯蚓生物反应器的原料 ,生产出多功能有机肥。

人工污水中的磷在模拟秋茄湿地系统中的分配与循环

在温室中建立模拟秋茄湿地系统，含底泥、潮汐海水和１年生秋茄苗。对照组用１５‰的人工海水，污水处理组分别用正常、５倍和１０倍浓度的人工污水每时、定量对模拟系统污２次，持续１ａ，用以研究Ｐ在系统中的分配和循环。结果表明：加入系统的污 Ｐ主要存留在土壤中，留存于植物体物凋落叶中的很少；植物吸收土壤或污水中的Ｐ在污水处理组中，以叶中含量最大，对对照组以根含量最高有明显的区别；

几种林木植物体及枯落物的微量元素分析

分析了杉木、马尾松、火炬松和青冈栎 4种林木叶、小枝和细根中B、Mo、Cu、Zn、Fe、Mn 6种微量营养元素的含量以及林下枯落物中这些元素的含量和贮量 .结果表明 ,各树种枝叶中的B含量不足 ,Mn的含量则远高于正常值 ,其他元素及根中各元素含量正常 .各微量元素在树叶和小枝中的含量顺序是Mn >Fe >Zn >B >Cu >Mo,在根中的含量顺序是Fe >Mn >Zn >Cu >B >Mo.火炬松对微量元素的吸收能力强于其他树种 .枯落物中微量元素含量顺序为阔叶林 >杉木林 >火炬松林 >马尾松林 ;总贮量顺序为马尾松林 >火炬松林 >青冈栎林 >

33年生福建柏人工林碳库与碳吸存

通过对福建三明33 a生福建柏和杉木人工林生态系统碳库和碳吸存的研究,结果表明,福建柏人工林碳库总量为 236.317 t/hm^2,低于杉木林(244.008 t/hm^2),其中地上部分和地下部分碳贮量分别占碳库总量 55.92％和44.08％。杉木人工林的林下植被和枯枝落叶层碳贮量分别是福建柏人工林的1.19倍和1.20倍。福建柏人工林乔木层有机碳年均积累量 11～20 a阶段达最大值,为 5.576t/hm^2·a^(-1),而杉木人工林最大值(5.817t/hm^2·a^(-1)较早出现于6～10 a阶段。福建柏人工林乔木层32至33 a碳净固定量为9.907 t/hm^2·a^(-1),折算成 CO2为36.326 t/hm^2·a^(-1),是杉木人工林的1.54倍,其中凋落物和死细根碳当年归还量分别为3.769 t/hm^2·a^(-1)和1.647 t/hm^2·a^(-1),分别是杉木人工林的1.75倍和1.31倍。

空青山次生栎林细根周转

对苏南空青山次生栎林细根周转进行了研究，结果表明，栎林细根的年周转率为０．３７，活细根和死细根的生物量分别为１６８０９．１７ｋｇ／ｈｍ２和３２７３．０４ｋｇ／ｈｍ２，细根年生长量为６１９２．４３ｋｇ／ｈｍ２，约占地上部分净初级生产力总量的４７％，细根年死亡量为４３０２．３１ｋｇ／ｈｍ２，占地上部分年凋落物总量的４５％。因此，在森林生态系统养分循环和凋落物中，细根对归还土壤养分起着重要作用。

我国森林凋落物研究进展

介绍了我国森林凋落物研究概况 ,包括森林凋落物量及组成、凋落量动态、凋落物组成成份分析及养分动态、凋落物对土壤影响等 。

中国东部主要松林营养元素循环的比较研究

中国的松林主要分布在亚热带和温带地区，在亚热带和温带地区东部主要是马尾松林、华山松林、油松林、红松林和樟子松林。松林由于树种、起源和年龄的差别，其生物量的变化幅度较大，在６５～２００ｔｈｍ－２之间（东北地区的原始红松林最高生物量可达３６０ｔｈｍ－２），松林的生物量表现出区域分异的特点。即从南到北随着纬度的增加，林分的生物量有逐渐降低的趋势。松树针叶中５种主要营养元素含量表现为：［Ｎ］＞［Ｋ］≥［Ｃａ］＞［Ｍｇ］≥［Ｐ］，而且营养元素表现出因种而异，Ｎ的含量为华山松≥马尾松＞油松≥红松＞樟子松，而Ｐ和Ｋ在油松和红松针叶中含量较高；Ｃａ的含量表现出较大的波动，与其母岩关系密切。松林主要营养元素（Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ）的积累量中Ｎ一般占２５％～４０％，松林营养元素循环速率受生境，树种、年龄的影响，但总的来说，亚热带地区松林营养元素的循环速率高于温带地区松林。

不同栽植代数杉木林凋落物特性的比较

在全国杉木中心产区福建建瓯 ,选择不同栽植代数、不同发育阶段的杉木人工林 ,进行凋落物特性的比较研究 .结果表明 :不同栽植代数杉木林凋落物年产量有显著差异 ,表现出随栽植代数增加而减少的趋势 .不同栽植代数杉木林的凋落物组成、凋落动态及其分解速率差异不明显 .但杉木刚掉落凋落物与地面凋落物的分解状况存在明显差异 ,刚掉落凋落物的分解速率明显低于地面凋落物 ,而且刚掉落杉木凋落物的周转期高于地面凋落物 ,因此在杉木林地上随意选取凋落物样品进行凋落物分解试验 ,不能反映整个林分凋落物的分解状况 .图 2表 5参 2