典型草原不同围封年限植被-土壤系统碳氮贮量的变化

以内蒙古太仆寺旗典型草原为研究对象,研究不同围封年限下的天然草地植物和土壤有机碳、全氮贮量的变化。结果表明:与自由放牧草地相比,重度退化草地采取生长季围封恢复措施后,群落植物和土壤环境在围封8、11、14、21、25年后均得到了明显的改善,地上植物和地下根系生物量及其碳氮贮量、土壤碳氮贮量明显增加,土壤容重降低。自由放牧地和围封8、11、14、21年植物-土壤系统碳贮量分别为7 357.93、7 988.27、8 413.18、12 878.82、8 934.66 g.m-2,氮贮量分别为427.78、494.28、575.49、707.35、615.09 g.m-2。草地围封至14年植物和土壤各项理化性质达到最大值,使得植物-土壤系统的碳氮贮量分别是自由放牧地的1.75和1.65倍,说明植被与土壤间达到了良性循环的状态,退化草地正向演替。随着围封年限的继续增加,其各项指标出现下降趋势。由此可知,季节性围封措施在一定时间内可使退化草地的土壤-植物系统的碳氮贮量增加,草地在一定程度上得到恢复,但适宜的恢复时间和合理利用问题有待进一步讨论。

长白山原始阔叶红松林不同演替阶段地下生物量与碳、氮贮量的比较

以我国东北长白山自然保护区内同一海拔水平的原始阔叶红松林及其次生林———白桦山杨成熟林和幼林为对象,对不同演替阶段林地地下生物量与碳、氮贮量进行了研究.结果表明,随着演替的进行,白桦山杨幼林、成熟林和阔叶红松林根系生物量分别为2.437、2.742和4.114kg·m-2,根系碳贮量分别为1.113、1.323和2.023kg·m-2,土壤碳贮量分别为11.911、11.943和12.587kg·m-2,林地地下碳贮量分别为13.024、13.266和14.610kg·m-2.3块林地中根系氮贮量分别为0.035、0.032和0.039kg·m-2,土壤氮贮量分别为1.207、1.222和0.915kg·m-2,林地地下氮贮量分别为1.243、1.254和0.955kg·m-2.在长白山地区次生林演替和恢复过程中林地地下部分是潜在的碳汇,而土壤氮贮量则没有明显的变化规律.

森林土壤氮贮量及氮素输入过程研究进展

森林土壤是氮最重要的贮藏库,且发挥着重要的氮源、汇和库的功能,而其氮素贮存和输入过程也显著影响着森林生态系统的结构和功能。自工业革命以来,人类活动已经显著改变了全球的氮素输入,造成了森林衰退及一系列严重的环境问题,所以森林土壤氮贮量及氮输入过程的研究已成为当前研究的热点。文中综述了森林土壤氮贮量和生物固氮、大气氮沉降、凋落物归还、施肥等氮素输入途径的研究现状,并对研究中存在的不确定性和争论焦点问题进行了提纯、分析。最后,归纳出该领域研究的不足和今后的发展趋势。

中亚热带4种森林类型土壤有机碳氮贮量及分布特征

对湖南省长沙县大山冲省级森林公园立地条件基本一致的4种森林土壤有机碳(SOC)、全氮(N)含量、贮量及土层分布进行研究。结果表明:不同森林、同一森林的不同土层SOC、N含量和贮量均存在显著差异(p<0.05)。各土层SOC含量的变化范围分别为杉木林8.66～22.96g/kg,马尾松林13.33～37.50g/kg,南酸枣林13.78～43.58g/kg,青冈林13.33～36.87g/kg。土壤全N含量的变化范围分别为杉木林1.37～2.29g/kg,马尾松林1.29～2.65g/kg,南酸枣林1.69～3.96g/kg,青冈林1.23～3.26g/kg。4种林地SOC和N含量均随土层深度增加而逐渐下降。4种森林土壤SOC贮量差异不显著(p=0.177 6),N贮量差异极显著(p=0.000 7)。4种森林土壤SOC含量与N含量存在极显著相关性(p<0.01),除青冈林外,其余3种森林土壤SOC与C/N存在极显著相关关系(p<0.01)。马尾松土壤N与C/N之间呈极显著相关(p<0.01),南酸枣林的存在显著关系(p<0.05),青冈林和杉木林的相关性不显著。

不同林龄樟树林土壤碳氮贮量及分布特征

对湖南省长沙市天际岭国家森林植物园和汨罗桃林林场立地条件基本一致的三个林龄的樟树林土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）含量、贮量及土层分布进行研究。结果表明：同一林龄的不同土层SOC、N含量和贮量均存在显著性差异（p〈0.05）,3个林龄樟树林SOC和TN含量均随土层深度增加而逐渐下降。同时,土壤碳含量及碳贮量林龄的增大而增大,而土壤氮含量及贮量随着林龄的增大而减少,这种变化主要表现在土壤表层（0～10 cm）。不同林龄樟树林各土层SOC含量的变化分别为10 a：4.62～17.00 g/kg,24 a：4.48～17.92g/kg,45 a：4.57～19.37 g/kg;土壤N含量的变化范围分别为10 a：0.99～1.56 g/kg,24 a：0.79～1.43 g/kg,45 a：0.78～1.22 g/kg。土壤SOC含量与N含量存在极显著相关性（p〈0.01）,土壤SOC含量与C/N相关性极显著（p〈0.01）。但樟树林土壤N与C/N之间相关性除24 a呈显著相关以外（p〈0.05）,其它两个林龄阶段相关性均不显著（p＞0.05）。土壤SOC贮量差异不显著（p=0.083）,N贮量差异性不显著（p=0.348）。

森林自然更新过程中地上氮贮量与生物量异速生长的关系

研究植物氮贮量与生物量(M)之间的异速生长关系对于开展生态系统碳收支和氮循环研究具有重要意义。目前大量对氮贮量与生物量关系的研究主要集中在个体水平,对于群落水平的氮贮量和生物量之间的异速生长关系,以及群落自然更新过程如何影响该关系仍有待深入研究。利用3种森林类型皆伐后20多年自然更新过程中氮贮量和生物量的数据,采用简化主轴回归方法(reduced major axis,RMA)对不同自然更新阶段的森林氮贮量和生物量之间的异速生长指数和常数进行比较。结果表明:在不同的更新阶段,3种森林类型的植物氮贮量和生物量之间的异速生长指数均接近于1.0(即N∝M0.91-1.07)。异速生长常数随更新时间的增加而逐渐降低,导致3种森林类型整体上氮贮量正比于生物量的0.85次幂。异速生长常数的降低可能是由于在更新过程中叶生物量占整体生物量的比例逐渐下降,导致其对N吸收的生态化学计量制约所造成。

樟树—马尾松混交林不同林龄土壤有机碳氮贮量及分布特征

对湖南省天际岭国家森林植物园立地条件基本一致的3个林龄阶段樟树（10、24、45年）-马尾松（10、24、45年）混交林土壤有机碳、氮含量、贮量及土层分布进行研究。结果表明：不同林龄,同一林龄的不同土层土壤有机碳、氮含量和贮量均存在显著性差异（ P〈0．05）。樟树-马尾松不同林龄各土层有机碳含量的变化分别为10年生3．73-18．04 g/kg,24年生6．84-21．12 g/kg,45年生5．36-21．46 g/kg。土壤氮含量的变化范围分别为10年生1．08-1．56 g/kg,24年生0．94-1．47 g/kg,45年生1．34-2．12 g/kg。樟树-马尾松混交林3个林龄阶段林地有机碳和氮含量均随土层深度增加而逐渐下降。樟树-马尾松混交林3个林龄阶段森林土壤有机碳贮量差异性显著（P=0．001）,氮贮量差异性不显著（P=0．157）。3个林龄阶段林地土壤有机碳含量与氮含量存在极显著相关性（P〈0．01）,除林龄为45年外,10年生和24年生混交林土壤有机碳含量与碳氮比相关性均不显著。10年时,樟树-马尾松混交林土壤氮与碳氮比之间呈现极显著相关（ P〈0．01）,24年和45年时樟树-马尾松混交林土壤氮与碳氮比之间的相关性不显著。

扩鞭繁殖毛竹林碳氮贮量的动态变化特征

为探讨不同成林时间扩鞭繁殖毛竹林的碳、氮贮量变化特征,以撂荒地和14年生杉木林为对照,对不同成林时间扩鞭繁殖毛竹林的碳、氮变化动态进行了研究。结果表明,林地的碳、氮贮量均显著高于撂荒地;而14年生杉木林转化为毛竹林后,碳贮量短暂下降后快速上升,成林10年毛竹林的碳贮量达到最大,其后随着"林龄"的增长呈下降的趋势。成林时间超过10年的毛竹林的氮贮量显著高于14年生的杉木林,而成林5年毛竹林的氮贮量低于杉木林。几种类型林分系统的碳、氮贮量均为土壤层>乔木层>凋落物层>林下植被层,且乔木层碳、氮贮量比例越大,土壤层碳氮贮量比例越低。毛竹林凋落物碳、氮贮量高于撂荒地,低于杉木林;但毛竹林凋落物层碳氮贮量随着成林时间的延长而降低,毛竹林较低的凋落物碳氮贮量可能会影响毛竹林的持续固碳能力。因此,平衡乔木层和土壤层的碳氮贮量是森林实现科学经营的关键。

不同围封年限对退化大针茅草原生产力和土壤碳、氮贮量的影响

探讨了不同围封年限(6、8、30年)对大针茅草原生产力和土壤碳氮贮量的变化,以期构建围封年限与草地利用的关系,为草地管理提供科学依据。本实验通过实地样方调查及实验室分析,对不同围封年限大针茅草原群落的植被、土壤特征进行测定,分析了不同围封年限草原的生物量、土壤有机碳、氮贮量的恢复情况。结果表明:与持续自由放牧样地相比,围封后草原的生物量和土壤碳、氮贮量均呈显著增加;随着围封年限的延长,生物量和土壤碳、氮贮量也表现出增加的趋势,地上生物碳和土壤有机碳的增加趋于稳定。

岷江上游高山森林溪流木质残体碳、氮和磷贮量特征

森林溪流木质残体是森林生态系统与水域之间物质循环和能量流动的主要联结之一,其碳、氮和磷贮量不仅可影响森林与溪流生态系统的结构和功能,而且与下游水体环境密切相关。因此,于2013年8月雨季以岷江上游典型高山森林为研究对象,调查了12条森林溪流木质残体的碳、氮和磷贮量分配特征,并汇算了研究区域内碳、氮和磷在溪流中单位面积的总贮量。结果表明,高山森林溪流木质残体碳、氮和磷的溪流单位面积总贮量分别为312.1 g/m2、809.5 mg/m2和110.9 mg/m2;在溪流中,木质残体碳、氮和磷贮量以径级为1—2.5 cm和2.5—5 cm的木质残体分布居多,分别共占碳、氮和磷总贮量的86.71%、87.20%和84.55%;木质残体碳、氮和磷贮量以Ⅴ腐烂级分配最多,分别共占碳、氮和磷总贮量的65.86%、67.86%和60.31%;尽管溪流各项特征与碳、氮和磷元素贮量的相关性不显著,但基本达到中度相关关系。这些结果为认识森林生态系统中以木质残体为载体的碳、氮和磷输出潜力提供了基础数据。

追施氮肥当年与翌年对桉树生长及各部位氮贮量的影响

采用田间定位试验方法,研究了追施氮肥当年与翌年对桉树各部位生物量和氮贮量的影响。结果表明:与对照相比,追施氮肥翌年桉树生物量增加幅度显著高于当年,说明氮肥对于提高桉树生物量具有一定累积作用,追肥的增产效果明显;追施氮肥也使全树氮贮量在2007年与2008年分别提高30.2%和73.5%;与2007年相比,2008年对照处理桉树生物量增加35.9%,追施氮肥处理生物量提高1倍以上,而对照处理树木体内氮贮量降低13.1%,追氮处理提高15.7%;这主要是由于3龄桉树树叶生物量的明显降低,对照与追施氮肥处理树叶中氮贮量分别降低46.5%和36.9%,其也是桉树中氮贮量降低最显著的部位。

中亚热带四种森林凋落物及碳氮贮量比较

在湖南省长沙县大山冲省级森林公园内,选择立地条件基本一致的4种森林类型为研究对象,于2011年12月(凋落物高峰期)对森林凋落物现存量及其碳、氮贮量进行调查。结果表明:4种森林凋落物现存量大小依次为青冈-石栎林(12.04±3.60)t·hm-2>马尾松-石栎林(11.65±2.15)t·hm-2>南酸枣林(9.12±2.30)t·hm-2>杉木林(8.92±1.80)t·hm-2;凋落叶在凋落物未分解层中所占比例最高,凋落果在4种林分中比例最小(<5%),凋落物各分解亚层现存量规律性不明显;4种森林凋落物C含量的变化范围为177.90～581.34g·kg-1,N含量的变化范围为5.18～15.48g·kg-1,C含量变化随凋落物分解程度的加深而下降,且变化极显著(P<0.0001);凋落物半分解层和已分解层现存量在总凋落物现存量中所占比例与C/N呈负相关;4种森林凋落物C贮量为3.37～5.69t·hm-2,N贮量为81.52～152.18kg·hm-2;马尾松-石栎针阔叶混交林由于凋落物分解较慢,凋落物现存量较大,林下凋落物层C、N贮量最高。

放牧对短花针茅荒漠草原草群氮贮量分配及动态的影响

在封育和轮牧条件下，研究了氮在短花针茅荒漠草原草群地上与地下、鲜草、立枯草以及短花针茅、冷蒿等各类群中的分配及季节动态规律。结果表明，在此生态系统中，草群中贮氮主要分配于地下部分，放牧可加大地下部分的分配比例，同时也改变了氮在草群各种群的分配比例；短花针茅贮氮比例增加，冷蒿的贮氮比例明显减少。

草地生态系统氮素在土、草、畜各环节的贮量动态

对不同类型草地生态系统氮素在土、草、畜各环节中的贮量动态进行了较为系统、全面的综述总结。

杉木、火力楠纯林及其混交林生态系统C、N贮量

研究比较第2代连载杉木纯林、杉木与火力楠混交林以及火力楠纯林3种人工林生态系统的C、N贮量。结果表明,杉木与火力楠混交林生态系统C贮量要高于杉木纯林和火力楠纯林,而生态系统N贮量是火力楠纯林和杉木与火力楠混交林高于杉木纯林;生态系统C和N贮量的空间分布基本一致,土壤层占主要部分,其次为乔木层,再次是根系,林下植被层和凋落层所占比例最小;相关分析表明,土壤C、N贮量分别和林下植被生物量以及与森林凋落物现存量之间都具有良好的线性关系,说明林下植被和森林凋落物对土壤C、N贮量有着深刻的影响。

不同放牧梯度下呼伦贝尔草甸草原土壤碳氮变化及固碳效应

放牧是内蒙古呼伦贝尔草甸草原主要的利用方式,弄清放牧情况下草地土壤碳氮变化和固碳效应,将为我国内蒙古地区草地碳汇管理提供重要的科学依据。通过小区控制放牧实验(放牧梯度0.00,0.23,0.34,0.46,0.69,0.92Au/hm2),探讨了不同放牧梯度下土壤碳氮变化及固碳效应,实验结果表明:放牧梯度对土壤碳氮含量、土壤碳氮贮量的变化有明显的影响,0—30 cm土层碳氮贮量随着放牧梯度增加呈显著的线性下降趋势。随着放牧时间的延续,轻度放牧利于提高草地的土壤有机碳密度和碳固持潜力,重度放牧显著降低了土壤碳氮含量、碳氮贮量和碳氮固持潜力。不同放牧梯度下土壤碳氮含量和碳氮贮量具有明显的垂直分布特征,随着土壤深度的增加土壤碳氮含量、碳氮贮量均呈明显的下降趋势。轻度放牧草地表现为碳固持,重度放草地表现为碳流失,对呼伦贝尔羊草草甸草原而言,土壤碳固持/碳流失的转化阈值为0.46Au/hm2,通过合理控制放牧梯度能够达到增加草地土壤固碳潜力,实现碳增汇的目的。

刈割对四川嵩草高寒草甸植物生物量和氮含量的影响

研究了生长季内刈割频次和时间对四川嵩草(Kobresia setchwanensis)草甸植物全年积累的生物量及其氮素特征的影响。结果表明,在生长季内刈割2次(6和7月份每月1次)或3次(6、7和8月份每月1次)比不刈割(仅在生长季末收获现存生物量)显著降低了植物地上和地下积累的生物量,但生长季内多次刈割能增加植物地上部分氮含量和贮量。与不刈割相比,生长季内不论在6、7或8月份刈割1次有利于获得较高的植物地上生物量和氮贮量,而且在8月份刈割1次是所有刈割处理中全年地上积累生物量及氮贮量最高的处理。除6月份刈割1次植物地下生物量及氮贮量显著小于不刈割外,7或8月份刈割1次与不刈割之间差异不显著。由此可见,生长季内多次刈割不利于四川嵩草草甸植物生物量及氮的积累,而在8月份进行1次刈割可获得全年最大的地上积累生物量及氮贮量。

庐山典型性森林土壤SOC、N贮量及垂直分布格局

土壤有机质和氮素是土壤肥力的重要物质基础,对土壤生产力和土地可持续利用具有重要意义。以江西庐山5种典型森林土壤为研究对象,对5种不同森林土壤SOC、N贮量及垂直分布格局进行分析。结果表明,5种森林土壤全N含量和贮量同SOC分布格局一致,以0~10 cm最大,表现为随土层深度增加逐渐减小;表层土壤明显高于深层土壤,且不同土层的差异显著性不同;5种森林土壤C/N差异性极显著,其中落叶阔叶林地土壤C/N高于其它4种林地。

供氮水平对长白落叶松幼苗生物量、氮磷浓度及其季节变化的影响

在温室内以长白落叶松幼苗为材料进行砂培试验,探讨了4种不同氮素浓度(1、4、8、16 mmol/L代号分别为N1、N4、N8、N16)处理对长白落叶松幼苗生物量以及根、茎、叶氮磷分配的影响。结果表明:1氮素供给浓度显著影响幼苗生物量,7、8、9月份均在N8水平下达最大,从7月份到9月份,叶片生物量占全株比例逐渐降低,而根系生物量所占比例逐渐增加。2随着供氮水平的提高,苗木根、茎、叶中氮浓度明显增加。生长末期根、茎、叶中氮浓度平均达到生长初期的1.46、1.48、1.17倍。不同氮处理下幼苗根、茎和叶全磷浓度呈现波动性变化。3幼苗体内氮贮量随着落叶松的生长呈明显上升趋势。9月份全株氮贮量比7月份平均增加了2.86倍。氮贮量分配在不同部位有很大不同,分配到叶片中的比例在7月份最高,平均为60%,而分配到幼苗根系中氮贮量的比例随苗木的生长而逐渐增加,在9月份相对值最高,达到41%。不同氮处理之间氮贮量分配比例相差不大。4长白落叶松幼苗根、茎、叶磷贮量变化规律与氮贮量一致,只是变化幅度低于氮。

巴西对亚热带免耕土壤有机质组分变化的研究

土壤保护管理制度可以使土壤C和N贮量增加。然而 ,在亚热带气候条件下 ,土壤保护管理制度对颗粒状有机质 (>5 3μm)和矿物结合状有机质 (<5 3μm)的影响 ,人们了解的并不多。巴西科学家研究评价了 3种免耕种植体系———裸露土壤 (BS)、燕麦 +苕子 玉米 +豇豆 (O +V M +C)、玉米 +Cajanus(M +C)对颗粒状有机质和矿物结合状有机质中C和N的长期影响 (12a)。研究在巴西南部砂黏壤强淋溶土上进行。与BS相比 ,有作物覆盖的种植体系中颗粒状有机质和矿物结合状有机质的C和N贮量有所增加 ;与颗粒状有机质相比 ,矿物结合状有机质中C高 5～ 9倍 ,N高 13～ 2 6倍 ;在O +V M +C和M +C中土壤固定了 6 9%～ 80 %的大气CO2 。C和N含量的高低与土壤有机质 (SOM)矿质复合体抵抗生物分解的能力有密切关系。SOM的腐殖化速率和氧化铁 (Fe2 O3)及高岭石含量呈负相关 ,说明SOM与可变电荷矿物之间的相互作用可增强土壤物理稳定性 ,2 0～ 5 3μm、2～ 2 0 μm和 <2 μm的颗粒物部分的电子自旋共振谱法饱和曲线也证实了这一点。SOM与可变电荷矿物之间的相互作用在维持SOM库方面非常重要 ,可增加热带和亚热带土壤作为大气CO2