广东湛江桉树人工林碳水通量季节格局及其环境生物控制

【目的】量化桉树人工林生态系统的碳水通量和组分并揭示其受环境生物因子的调控作用,为提高人工林碳汇评估准确性及深入认识气候变化背景下环境生物因子对人工林碳循环过程的影响提供依据。【方法】在雷州半岛北部,采用涡度相关法(EC)测定桉树人工林碳水通量,并同步监测空气温度(Tair)、饱和水汽压差(VPD)、光合光量子通量密度(PPFD)、土壤温度(Tsoil)、土壤湿度(SM)、降水量(Pre)和归一化植被指数(NDVI)等环境生物因子,分析碳水通量和组分的时间变化及其与环境生物因子的关系。【结果】桉树人工林生态系统总初级生产力(GPP)年均值为2907.87 g·m^(-2)a^(-1)、生态系统呼吸(RE)年均值为1509.77 g·m^(-2)a^(-1)、净生态系统碳交换(NEE)年均值为-1398.83 g·m^(-2)a^(-1)、生态系统蒸散(ET)年均值为1069.25 mm,表现为碳汇。GPP、RE、NEE、ET昼夜变化呈非对称单峰趋势,峰值和日均值的绝对值均表现为雨季高于旱季。雨季的GPP、RE、ET累积值高于旱季,NEE累积值在旱季和雨季无明显差异。日间NEE变化的主要影响因子为PPFD,当VPD≥15 hPa时NEE积累受到抑制,气温在中等水平(20℃air<27℃)时净碳吸收能力最强。夜间NEE变化主要受Tair影响,SM会影响NEE对Tair响应的敏感性。水分利用效率(WUE)在旱季(3.85 g·kg^(-1))高于雨季(2.61 g·kg^(-1)),年均值为3.22 g·kg^(-1),季节差异主要由ET主导,与Tair、VPD、PPFD存在显著负相关(P<0.05)。【结论】桉树人工林生态系统在旱季、雨季和全年均表现为碳汇,其碳汇状态和强度由GPP主导。NEE变化主要受PPFD调控,高VPD会抑制生态系统净碳吸收,中等水平温度时生态系统净碳吸收能力最强,SM会影响夜间NEE对Tair响应的敏感性。桉树人工林WUE旱季高于雨季,季节差异主要由ET主导,同时受到Tair、VPD、PPFD的共同影响。

桉树人工林土壤呼吸昼夜变化及其对环境因子的响应

以雷州半岛地区尾叶桉人工林为研究对象,采用LI-8150土壤碳通量测量系统,连续测定其土壤呼吸速率及相关环境因子的昼夜变化规律,分析土壤呼吸的时间变化特征及其对环境因子变化的响应,旨在为桉树人工林生态系统土壤碳排放估算提供数据支持。结果表明:尾叶桉人工林土壤呼吸速率昼夜变化为双峰趋势,最大值和最小值分别在4:00和16:00取得,分别为3.95μmol·m^(-2)·s^(-1)和3.29μmol·m^(-2)·s^(-1),日均值为3.61μmol·m^(-2)·s^(-1)。从昼夜变化来看,土壤呼吸与土壤温度、土壤热通量呈极显著负相关。从月变化来看,土壤呼吸与土壤温、湿度均存在极显著正相关关系。土壤日碳排放量为2.59~4.56 g·m^(-2)。可见,对人工林土壤碳排放进行估算时应考虑不同时间尺度环境因子对土壤呼吸影响的方向和强度。

添加生物质炭对桉树人工林土壤磷组分及转化的影响

为改善我国亚热带桉树人工林土壤磷(P)供应不足的状况,该研究利用生物质炭(BC)作为土壤改良剂,以桉树人工林(林龄为15年)土壤为研究对象,通过室内培养试验,分别加入不同用量[0(CK)、2%、5%、10%和20%]的BC,重点探究不同用量BC对土壤P组分及转化的影响及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明:(1)与CK相比,20%的BC添加量显著提高了土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、全磷(TP)、微生物生物量磷(MBP)含量和pH值(P<0.05),而2%、5%和10%的BC添加量仅显著提高了MBP和pH值(P<0.05),对其他土壤理化指标无显著影响。(2)与CK相比,2%的BC添加量显著提高了易利用性磷(LP)(P<0.05),5%和10%的BC添加量显著提高了速效磷(AP)和LP(P<0.05),20%的BC添加量显著提高了AP、LP和难利用性磷(OP)(P<0.05),但中等程度利用性磷(MP)在4种BC添加量下均无显著变化。(3)与C、N和P转化相关的β-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、蛋白酶(LAP)和酸性磷酸酶(ACP)活性均在10%和20%的BC添加量下显著高于CK(P<0.05)。(4)相关分析结果表明,ln(BG)和ln(NAG+LAP)均与ln(ACP)呈显著正相关(P<0.05);冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,pH、TN和TP是驱动桉树人工林土壤P组分变化的最主要因素;结构方程模型(structural equation model,SEM)进一步表明,pH、C∶P和N∶P是驱动土壤P转化的最关键因子。综上所述,不同用量BC主要通过影响土壤理化性质提高与C、N循环相关的酶活性,并在一定程度上改善桉树人工林土壤的P供应潜力,其中以高浓度BC添加量(20%)的效果最佳。该研究对指导我国桉树人工林土壤养分管理及促进林业可持续发展具有重要意义。

施用生物炭5年对桂北桉树人工林土壤磷的影响

【目的】研究不同桉树枝条废弃物生物炭施用量对桉树人工林土壤磷形态转化及磷素有效性的影响,评估生物炭对土壤磷素的活化潜力,为生物炭在农林业土壤改良中的应用提供参考依据。【方法】依托2017年开展的桉树人工林生物炭长期定位试验,按生物炭与土壤的质量百分比,设置0(CK)、0.5%(T1)、1.0%(T2)、2%(T3)、4%(T4)和6%(T5)共6个处理,一次性施用生物炭5年后测定不同处理下0~10、10~20和20~30 cm土层中土壤全磷、有效磷、无机磷和有机磷形态的含量。【结果】与CK相比,在0~30 cm土层中,施用生物炭能显著增加土壤全磷、有效磷、二钙磷、铝磷、铁磷、八钙磷、活性有机磷和中等活性有机磷含量并提高磷素活化系数(P<0.05),降低十钙磷、闭蓄态磷、中稳定性有机磷和高稳定性有机磷含量。在0~30 cm土层中,不同生物炭处理下土壤无机磷和有机磷组分含量平均值的大小分别为铁磷>铝磷>闭蓄态磷>八钙磷>二钙磷>十钙磷,中等活性有机磷>活性有机磷>中稳定性有机磷>高稳定性有机磷。随着土层深度的增加,在同一生物炭处理中,土壤全磷、有效磷、无机磷和有机磷组分含量均趋于减少。土壤有效磷分别与pH、有机质、全磷、二钙磷、八钙磷、铝磷、铁磷、活性有机磷和中等活性有机磷之间呈极显著正相关(P<0.01)。主成分分析表明,施用生物炭对土壤无机磷组分、有机磷组分和有效磷具有正向作用;与有机磷组分相比,施用生物炭对土壤无机磷组分的影响更大。【结论】桉树枝条废弃物生物炭通过自身中磷素的释放和对土壤理化性质的积极作用,显著增加土壤有效磷和磷组分含量,促进土壤中难溶态磷向有效态磷的转化和有机磷向无机磷的转化,提高桉树林土壤磷素有效性和土壤供磷能力。

南亚热带乡土树种与桉树人工林土壤真菌群落多样性和功能类群的比较

营造乡土树种人工林和桉树人工林是我国南亚热带森林经营的常见模式。为探究土壤真菌群落多样性及功能对乡土树种和桉树人工林的响应特征与机制,该研究以南亚热带4个乡土树种人工林[马尾松(Pinus massoniana)、火力楠(Michelia macclurei)、米老排(Mytilaria laosensis)、红锥(Castanopsis hystrix)]和外来树种尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)人工林为对象,基于各林分土壤(0~20 cm)真菌18S rRNA高通量测序数据,利用FUNGuild数据库,比较分析乡土树种与尾巨桉人工林土壤真菌群落多样性和功能类群的差异特性及影响的主导土壤环境因子。结果表明:(1)5个研究林分的土壤真菌优势门均为子囊菌门和担子菌门,但不同乡土树种林分与尾巨桉林的土壤真菌优势目存在差异。(2)尾巨桉林土壤真菌群落α多样性高于乡土树种人工林,其群落组成结构也与乡土树种人工林存在显著差异(P<0.05)。(3)4个乡土树种人工林土壤的腐生营养型的相对丰度高于尾巨桉林,并且火力楠林和米老排林土壤丛枝菌根真菌的相对丰度明显高于尾巨桉林,尾巨桉林土壤共生营养型以及外生菌根真菌和木材腐生菌的相对丰度明显高于乡土树种人工林。(4)pH是导致尾巨桉林与乡土树种人工林土壤真菌群落多样性和功能类群差异的主要土壤环境因子。综上认为,在南亚热带地区将尾巨桉林改建成火力楠林或米老排林可提高土壤养分水平,提升土壤生态功能。

免炼山免挖穴简力定植对桉树人工林根系和生长的影响

传统的炼山、大穴造林方式易引桉树人工林起水土流失、地力下降等一系列问题,免炼山、免挖穴、简力定植可能是解决上述问题的重要手段。文章以尾巨桉为研究对象,布置了桉树免炼山、免挖穴、简力定植方式并以大穴造林为对照,探讨两种方式对桉树人工林根系与蓄积量的影响。结果表明:造林5年后两种造林方式桉树人工林的根系主要分布范围在土层0~70 cm且根系数量多分布于土层20~50 cm,两种造林方式间差异不显著。造林后前2年,简力定植区的桉树胸径、树高与蓄积量略低于对照区但差异不显著;造林3年后逐渐反超,至第五年简力定植区桉树胸径、树高、蓄积量相较于对照区分别增长4.90%、5.13%、15.00%。简力定植造林未对林木蓄积量产生不良影响,反而提高了林木的生长量,对解决桉树人工林地力下降等问题具有较好的效果。

桂西北土壤理化性质对桉树人工林生长的影响

以广西西北部地区河池市和百色市内6个分场的桉树人工林为研究对象,利用方差分析检验了不同林分不同土层(0~20,20~40 cm)的土壤理化性质和桉树生长差异特征,利用Pearson相关分析法和冗余分析法,探讨了土壤理化性质对桂西北桉树人工林生长影响。结果显示:(1)桂西北地区桉树人工林土壤主要呈酸性,0~20 cm土层的土壤自然含水率和养分含量普遍高于20~40 cm土层;(2)平胸分场和分水岭分场的桉树生长情况相对较好,其土壤自然含水率、有机质、全氮、全钾和铵态氮的养分含量高于其它分场;(3)桂西北地区桉树人工林土壤速效磷含量较低,全氮和有机质含量较为丰富;(4)相关性和冗余分析表明,土壤自然含水率和土壤养分对桉树生长具有较高的相关性,其中土壤含水率、有机质、速效磷、全氮和全钾的含量在一定程度上可以解释不同分场的桉树生长间的差异。研究结果表明:桂西北桉树的生长受土壤自然含水率、有机质、速效磷、全氮和全钾的含量影响最大。因此,为促进桂西北地区桉树的生长,提高林分生产力,可以施加有机肥和含磷量较高、氮和钾元素较为充足的无机肥。

桉树人工林对水文过程的调控作用研究进展

桉树人工林是我国南方地区重要的速生用材林,但桉树种植是否会对区域水资源造成较大影响一直存在争议,这主要是由于桉树人工林种植对水文过程的影响机理仍不清楚,缺乏系统的梳理和总结。本文从森林对水文过程的调控作用入手,根据降水在桉树人工林生态系统中的再分配和转化过程,综述林冠层截留、枯落物层拦蓄、土壤层涵蓄和蒸发散等对水文过程的调控作用。结果表明,桉树人工林对水文过程的调控作用主要受到降雨强度、林分结构、土壤特性和植物蒸腾等因素的影响,进而制约桉树人工林水循环过程和水量平衡及区域水资源可持续利用。未来应加强林分结构变化和不同经营管理措施对桉树人工林水文调控作用的影响机制、气候变化条件下不同时空尺度桉树人工林对水文过程的调控机理研究。

桉树人工林土壤生态系统多功能性对改造措施的响应

以2代桉树人工林采伐迹地留荒作为对照,探究了不同改造措施(3代桉树纯林、桉树×灰木莲混交林、灰木莲纯林)对土壤养分、土壤碳氮磷循环酶和土壤生态系统多功能性(Ecosystem Multifunctionality,EMF)的影响,分析了土壤因子对土壤EMF的相对贡献,以期为科学利用土地资源和提高桉树人工林土壤肥力提供参考。结果表明:连栽不利于维持桉树人工林土壤地力,引入灰木莲树种混交或轮作对提高或维持土壤养分、酶活性以及土壤EMF有积极作用。主要土壤因子均与EMF存在显著相关关系,其中土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、速效磷(AP)是土壤生态系统多功能性的主要的驱动因素。在桉树纯林中引入灰木莲树种能有效提升桉树人工林土壤养分、土壤酶活性以及土壤EMF,对维持桉树人工林土壤肥力及其可持续经营具有重要的指导意义。

桂南桉树人工林土壤肥力质量评价及限制因子诊断

为给桉树(Eucalyptus spp.)人工林管理提供理论依据,基于15个土壤化学性质指标,采用主成分分析法构建最小数据集,计算土壤肥力质量综合指数,对桂南4个不同代次5种林龄尾叶桉(Eucalyptus urophylla)人工林土壤质量进行评价;采用限制因子诊断模型,筛选土壤限制因子。结果表明,桉树人工林土壤偏酸性。随桉树人工林代次和林龄变化,土壤有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮、有效磷、速效钾、速效钙、速效镁、速效铁、速效锰、速效铜、速效锌和速效硼含量均变异大;土壤pH值变异小。土壤pH值及有机质、全氮、水解氮、有效磷、速效镁和速效硼含量可作为反映桉树人工林土壤肥力质量的最小数据集指标。不同代次和林龄桉树人工林土壤肥力质量好、较好、中等、较差和差等级占比分别为0%、5%、80%、15%和0%。土壤有机质、全氮、全钾、速效铁和速效硼含量是桂南桉树人工林土壤肥力质量的主要限制因子。建议重视有机和无机复合肥的施用,补充铁和硼等微量元素,根据不同代次和林龄实施相应的经营策略。

基于碳氢氧同位素的桉树人工林水循环过程研究进展

桉树是我国南方地区重要的速生用材树种,在我国人工林资源中具有十分重要的地位。然而,桉树种植带来的生态环境问题日益受到关注,尤其在对桉树是否为“抽水机”、桉树大面积种植是否导致土壤干旱和地下水位下降等问题上一直存在诸多争议。碳氢氧稳定同位素为陆地生态系统水循环过程定量研究提供了有效和便捷的方法,能系统和定量地阐明桉树人工林生态系统水文过程、不同水体转化关系和桉树水分利用效率等。系统归纳了碳氢氧同位素在桉树人工林生态系统水循环过程(包括大气降水、林冠穿透水、地表水、土壤水、植物水、地下水及蒸发水等)和植物水分利用效率中的应用研究进展,指出了当前研究中存在的不足,展望了其未来研究和应用前景。研究结果可为我国桉树人工林可持续经营理念下的水资源优化管理提供科学依据。

桉树人工林土壤肥力状况及配方施肥对桉树生长的影响试验

为了解和探讨广西国有博白林场的土壤肥力状况及配方施肥对桉树生长的影响,对广西国有博白林场的土壤检测结果和土壤肥力状况进行检测,并设计施用配方肥和不施用配方肥2种处理方法,比较桉树的生长情况。结果显示,试验地内的土壤肥力综合评价为Ⅲ级;配方施肥组与常规施肥组桉树的树高、单株材积的生长量和年增量均表现出极显著差异(p<0.01);随着种植时间的增长,配方施肥方式下桉树胸径生长量与采用常规施肥桉树的胸径生长量的差距逐渐增大。由此可见,基于土壤肥力状况进行配方施肥对桉树生长具有显著的促进作用。

桂东地区桉树人工林造林技术要点

桉树作为广西主要的速生用材林树种,对推动当地林业产业发展和生态建设具有重要意义。为实现桂东地区桉树产业的高质量发展,从造林地选择、整地、苗木选择、造林设计、定植、补植及栽后管理等方面详细阐述桂东地区桉树人工林造林技术要点。

不同林龄桉树人工林土壤团聚体活性碳组分的分布特征

揭示不同林龄桉树人工林土壤团聚体中有机碳(organiccarbon,OC)和活性有机碳(labile organiccarbon,LOC)组分的变化,对更好了解桉树人工林土壤碳源或碳汇效应具有重要意义。以广西国有大桂山林场为研究区域,选择传统轮伐期内不同林龄(1 a、2 a和4 a)桉树人工林土壤以及邻近撂荒地土壤(0 a)为研究对象,采集0~20 cm土层原状土样,通过湿筛法将土样分为4个粒级团聚体(>2 mm、2~1 mm、1~0.25 mm和<0.25 mm),针对不同粒级土壤团聚体,测定其OC和LOC组分含量。结果表明,在不同林龄桉树人工林中,土壤团聚体OC和LOC组分含量随着团聚体粒级减小而显著升高,从而导致更多的土壤OC和LOC组分分布在<0.25 mm粒级团聚体中。在桉树种植过程中,土壤OC和LOC组分含量呈先升高后降低趋势,桉树种植2 a时最高,表明该林龄桉树人工林土壤中积累了更多的OC和LOC组分。因此,种植桉树2 a以后,应注意土壤有机碳的积累,从而维持桉树人工林土壤的碳汇效应。

追施有机无机复混肥对桉树人工林的影响

为探究施用有机无机复混肥对桉树人工林的影响,以一年生桉树新造人工林为研究对象,采用对照试验的方法,以追施有机质含量15%以上的有机无机复混肥为处理组、有机质含量0%的等养分肥料为对照组进行试验。研究结果表明,经施肥处理后,土壤有机质含量、全氮含量、全磷含量、全钾含量、速效氮含量等指标均有提升,且处理组林木树高明显高于对照组。施用有机无机复混肥可有效改善桉树人工林土壤养分条件,增强桉树长势。

有机肥替代部分化肥对南方桉树人工林土壤肥力的影响

化肥可以很好地满足作物生长发育对营养的需求,增加作物产量。然而,过度使用化肥会造成土壤污染和环境负荷增大,不利于农林业的可持续经营。为了验证有机肥替代部分化肥对于南方桉树人工林土壤肥力的影响,本研究以亚热带区域桉树人工林为研究对象,开展了肥料对比试验,通过测定土壤肥力评价指标,并采用内梅罗指数法对土壤肥力进行评价。结果表明:有机肥替代部分化肥的处理土壤肥力指数较仅施用化肥的处理有显著提高,其中有机肥替代15%化肥的处理土壤肥力指数达到了0.549。说明采用有机肥替代部分化肥的施肥方式可以显著改善土壤肥力,并在一定程度上提高土壤肥力水平。

桉树人工林林分结构变化对土壤真菌群落和功能结构的影响

大面积、高密度的桉树人工林,其林分构造、养分可利用性、生物多样性以及森林生态系统的整体健康等都与林地土壤真菌的群落构造、改变规律有很大的关系。所以,开展桉树人工林土壤真菌的群落构造与功能多样性的分析,对于阐明桉树跟真菌间的互作、营养循环的调节系统、评估桉树人工林近自然化经营、提高桉树人工林的抗风险性等方面均有关键的实践价值。

滴灌施肥对桉树人工林土壤酶活性和细菌群落组成的影响

研究滴灌施肥对桉树人工林土壤中的酶活性、细菌群落结构及其功能的影响,以评价施肥管理措施对土壤生态系统健康状况的促进作用。方法 实验设置了两个处理组:滴灌施肥处理组与无施肥。在施肥处理组中,每棵桉树按照一定的比例施用氮、磷、钾和微量元素,采用滴灌方式每周进行两次施肥,整个实验周期为一年。从土壤中收集样本,用于测定土壤酶活性、分析细菌群落结构以及预测其功能。利用高通量16S rRNA基因测序技术获取细菌群落信息,并借助Uparse、Mothur、Qiime和PICRUSt2等生物信息学工具进行数据分析。结果 滴灌施肥能显著提高土壤酶活性,其中纤维素酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶、几丁质酶活性分别提高41.5%、11.5%、23.4%、28.4%和25.7%。土壤细菌多样性指数呈上升趋势, Simpson指数呈下降趋势,说明施肥对土壤细菌多样性有促进作用。其中,酸杆菌门相对丰度下降,变形菌,放线菌,厚壁菌相对丰度上升。功能预测分析表明,施肥可提高土壤微生物膜转运相关功能,但在核苷酸代谢、蛋白折叠、定位及降解等方面作用减弱。结论 滴灌施肥可有效提高桉树人工林土壤酶活性,提高土壤细菌多样性及功能结构,对土壤生态系统具有积极作用。

桉树人工林土壤肥力状况及配方施肥对桉树生长的影响试验

研究桉树人工林土壤肥力状况及配方施肥对桉树生长的影响。方法:在广西国有高峰林场选取立地条件一致的地块,设置试验组和对照组,分别采用配方施肥和常规施肥,进行土壤取样和测定,监测0~20 cm及20~40 cm土层中的土壤肥力指标及桉树生长情况,采用Nemerow法进行土壤肥力评价,并通过配对样本t检验评估施肥效果。结果:配方施肥显著提高了土壤有机质、全氮、速效钾及多种微量元素含量,综合肥力从Ⅲ级提升至Ⅱ级。桉树生长指标(树高、胸径、单株材积)均显著优于对照组,树高、胸径和单株材积分别增加了0.57米、0.36厘米和0.012立方米,差异具有高度显著性(p<0.01)。结论:配方施肥显著改善了桉树人工林土壤肥力状况,促进了桉树的生长,建议推广应用于桉树人工林经营管理中。

桉树人工林伐区不同调查设计方法对比分析

选用伐区调查设计常用的4种方法,即全林每木检尺法、样圆调查法、标准带调查法和标准地调查法进行综合对比探讨,分析选择出适合桉树人工林伐区调查设计方法。结果表明,不同调查设计方法的蓄积量差异不显著,相对误差均在10%以内,能满足调查设计精度≥90%的要求,4种方法均可行;不同调查设计方法在保证调查精度的基础上,结合调查成本和工作效率等因素,做过伐前抚育的地块以样圆调查法为最优选择,未做伐前抚育的地块以标准带调查法为最优选择;全林每木检尺法可在调查林地面积小、精度要求高时考虑。