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。

凋落物的树种多样性与杉木人工林土壤生态功能

通过模拟试验和野外调查对凋落物的树种多样性与杉木人工林土壤生态功能之间关系进行了研究。林分取样调查的结果表明 ,有两个树种凋落物覆盖的几个杉阔混交林土壤脲酶和蔗糖酶活性均明显高于只有杉木凋落物覆盖的杉木纯林土壤 ,酸性磷酸酶活性也呈现相同的变化趋势 ,这 3种土壤酶活性均以具有凋落物种类最多的次生常绿阔叶林土壤最高。除了土壤酶活性升高之外 ,杉阔混交林的土壤有机质和全氮含量也明显高于仅有一种杉木凋落物覆盖的杉木纯林土壤。采用杉木叶凋落物与不同阔叶树种凋落物处理土壤的模拟试验结果表明 ,在凋落物投放量和 (1 5NH4 ) 2 SO4 施用量相同的控制条件下 ,随着投放的凋落物树种组成的增加 ,土壤中 1 5N的残留量也随之增加 ,而其损失量却随之减少 ;土壤中杉木幼树对于 1 5N的吸收量以及杉木幼树的单株鲜重也随着处理凋落物组成树种的增加而增加 ,具有不同树种数量的凋落物处理之间差异显著 (p<0 .0 5 )。可见随着凋落物树种多样性的增加 ,不仅土壤有机质和全氮含量这两个基本的质量指标得到明显改善 ,而且土壤酶活性。

毛竹、杉木人工林生态系统碳平衡估算

采用CID-301PS光合测定仪,对湖南会同林区毛竹和杉木人工林土壤CO2排放动态进行观测,并结合现存生物量调查,对其生态系统碳平衡特征进行估算。结果表明:毛竹和杉木林生态系统碳贮量分别为144.3和152.52t.hm-2,并且其碳贮量空间分布格局基本一致,土壤层是主要部分,其次为乔木层,凋落物层和林下植被层所占比例最小。毛竹林土壤层有机碳贮量占76.89%,乔木层占22.16%,凋落物和林下植被层分别占0.51%和0.41%;杉木林土壤层碳贮量占62.03%,乔木层占34.99%,凋落物和林下植被层分别占2.28%和0.70%。毛竹林和杉木林生态系统年固定CO2总量分别为38.87和26.95t.hm-2a-1,但其每年以土壤异养呼吸和凋落物呼吸的形式排放CO2的量分别为24.35和15.75t.hm-2a-1,毛竹林和杉木林生态系统年净固定CO2的量分别为14.52和11.21t.hm-2a-1,折合成净碳量分别为3.96和3.07t.hm-2a-1。

湖南会同毛竹林土壤碳循环特征

测定和分析湖南会同毛竹林土壤的碳贮量和各组分呼吸量。结果表明:毛竹林土壤有机碳贮量为115.558t.hm-2,矿质土壤层、凋落物层和根系分别占96.01%,0.64%和3.34%;毛竹林地土壤年呼吸排放碳总量为9.257t.hm-2a-1,异养呼吸、自养呼吸和凋落物年呼吸量分别占59.49%,28.27%和12.24%;毛竹林细根年生长量为6.895t.hm-2a-1,年分解量为0.312t.hm-2a-1,细根年周转率为0.93次.a-1;毛竹林年凋落物进入土壤的碳总量为2.245t.hm-2a-1,地上和地下凋落物分别占78.5%和21.5%。

湖南会同林区毛竹林地的土壤呼吸

采用CID-301PS光合分析仪(配带土壤呼吸室),对湖南会同林区毛竹林地土壤呼吸进行测定,结果表明,毛竹林地土壤总呼吸速率、异养呼吸速率、自养呼吸速率及凋落物呼吸速率的年平均值分别为2.13、1.44、0.69μmolCO.2m-2.s-1和0.31μmolCO.2m-.2s-1,并呈现明显的季节变化规律和日变化规律,季节变化曲线呈单峰型,表现为1～7月份随着气温、地温的升高呈上升的趋势,在8月达年呼吸速率的最大值,分别达4.95、3.01、1.94μmolCO.2m-.2s-1和0.80μmolCO.2m-.2s-1,此后随温度的降低而呈逐渐递减的趋势,直到翌年的1月份或2月份,分别为0.76、0.70、0.06μmolCO.2m-.2s-1和0.05μmolCO.2m-.2s-1。日变化曲线图表现为单峰形态,一般也是随着温度的升高而加大,随着温度的降低而减小。6:00～14:00,随着土壤温度的升高而增加,一般在16:00～18:00出现最高峰,此后,一直递减,直到次日4:00～8:00。由此计算出毛竹林地土壤年释放CO2量为33.94.thm-.2a-1,其中,林地异养呼吸、自养呼吸和凋落物呼吸分别占总呼吸的59.5%、28.3%和12.2%。

杉木人工林蓄积量和生态系统碳数量成熟龄的关系

在全球气候变化背景下,人工林不仅具有木材生产功能,还肩负起固碳的生态功能。认知林分蓄积和生态系统碳的生长规律,对人工林的多目标经营和可持续发展具有重要意义。以湖南省杉木人工林为例,从生态系统的角度出发,应用建立的杉木蓄积和生态系统碳生长模型,探讨了林分蓄积与生态系统碳生长之间的关系。结果表明:杉木林分蓄积成熟龄为18~27 a,随立地指数的增加而提高,随林分保留密度的增加而下降;生态系统碳成熟龄为16~35 a,随立地指数和保留密度的增加而下降;立地指数对林分蓄积和生态系统碳数量成熟龄的关系具有重要影响,在立地指数较低时,生态系统碳比林分蓄积晚成熟约15 a,而立地指数较高时,恰好相反。今后,为达到人工林的多功能经营目标,应根据立地条件,综合评估各种生产和生态功能的成熟龄。

喀斯特不同土地利用方式土壤有机碳矿化特征及其影响因素

土壤有机碳(SOC)矿化直接影响土壤养分循环和大气CO_(2)浓度,对维持土壤肥力和全球碳循环具有不容忽视的影响。探究喀斯特地区不同土地利用方式土壤有机碳矿化的特征及其影响因素,对深入理解喀斯特地区碳循环和石漠化生态恢复有重要意义。在广西马山县选取5种不同土地利用方式(玉米地、草地、金银花、人工林和灌木林),通过为期30 d的矿化培养,结合土壤性质、微生物群落结构等指标变化,探究不同土地利用方式SOC矿化特征及其调控机制。结果表明:(1)相较于玉米地而言,灌木林和人工林的SOC矿化显著提高,而金银花和草地无显著差异。由于人工林SOC矿化潜力大且碳存留能力相对较弱,在人为干扰或全球变化背景下更容易发生碳流失。而灌木林、草地和金银花具有较高的固碳能力,能存留更多的SOC,因此可作为石漠化区退耕还林的优选模式。(2)表层土壤的有机碳矿化高于深层土壤,但其高的碳输入、较低的有机碳矿化常数和相当的固碳能力促进表层SOC存留。(3)冗余分析结果表明,土壤理化性质解释了SOC矿化特征的65.50%,其中SOC、微生物碳、可溶性碳和Ca^(2+)是解释喀斯特SOC矿化的重要土壤因子。细菌和真菌群落结构分别解释了有SOC矿化特征的66.50%和19.80%,其中拟杆菌门细菌、放线菌门细菌和被孢霉门真菌是调控SOC矿化的主要微生物类群;而细菌多样性和真菌多样性对土壤有机碳矿化特征的变化均无显著影响。综上,土地利用方式不同导致土壤碳底物和Ca^(2+)的变化影响微生物群落结构,特别是特定微生物组群,进而调控SOC矿化。

会同林区林下植被与乔木层树种的关系

利用NMS排序和主成分分析方法,分离乔木层变量成林分结构和林冠物种组成2个主成分,并以其作为林下植被的环境因子,检查了上层乔木对林下植被多样性、物种组成和集群格局的影响.结果显示林冠的物种组成与林下植被的Shannon多样性显著相关,而林分结构跟多样性没有直接的联系;林分结构和林冠组成均显著地影响了林下植被的物种分布,像杜英、千年桐、胡颓子、青冈、野柿、黄樟的分布跟林分结构紧密相关,半朔苣苔、华东安蕨、三叶木通、紫楠、香港四照花跟林冠组成紧密相关,然而林冠组成相对于林分结构解释了更多的物种分布;集群格局的零模拟分析还显示林冠组成显著地影响了林下植被的群落格局.本研究结果支持林冠组成是生态系统过程的主要驱动,也表明林冠组成是林下层群落格局形成的原因.

广西喀斯特石漠化区不同植被恢复模式下土壤微生物多样性与群落结构特征及驱动因素分析

对广西喀斯特地区5种植被恢复模式,即澳洲坚果模式(Macadamia integrifolia)、核桃(Juglans regia)模式、桑葚(Morus alba)模式、苏木(Caesalpinia sappan)模式和封育林模式下的土壤细菌、真菌的α多样性和群落结构特征及影响因素进行分析。结果显示:相比撂荒地,植被恢复对土壤理化性质产生显著影响,其中封育林对土壤有机碳和氮磷养分含量的提升效果最大。5种植被恢复在不同程度上提升了土壤微生物α多样性,其中桑葚对细菌丰富度、谱系多样性影响最大,而核桃对真菌丰富度、香浓指数影响最为显著。土壤pH值、硝态氮和交换性钙含量与细菌α多样性(丰富度、香浓指数、谱系多样性指数)显著正相关。植被恢复显著改变了土壤微生物群落结构,主要表现在相比撂荒地,核桃显著增加了浮霉菌门(Planctomycetes)细菌和担子菌门(Basidiomycota)真菌的相对丰度,澳洲坚果显著增加了子囊菌门(Ascomycota)真菌相对丰度。冗余分析表明土壤交换性钙和总氮含量是微生物群落结构变化相对重要的驱动因子。总而言之,桑葚、核桃提升微生物多样性效果显著,可能有助于提高土壤生态系统稳定性;澳洲坚果显著增加子囊菌门真菌丰度,在增强土壤抗侵蚀能力方面可能具有重要作用;封育林增加土壤有机碳、氮磷养分效果明显,对改善喀斯特退化生态系统土壤肥力具有重要意义。

杉木人工林土壤质量演变过程中土壤微生物群落结构变化

以中国科学院会同森林生态站自然林、杉木连栽林和杉木阔叶树混交林地土壤为研究对象,采用PCR-DGGE、DNA-sequencing和主成分分析(PCA)等方法分析土壤微生物群落结构变化及其与土壤质量变化之间的关系。结果表明,该地区杉木人工林土壤中细菌优势种群为α-、β-、γ-proteobacteria和Cytophaga-Flexibacter-Bacterioides(CFB)类群;真菌优势种群为子囊菌(Ascomycetes)和担子菌(Basidiomycetes)亚门的种属。杉木人工林替代自然林后,土壤细菌多样性指数显著降低,且随连栽代数增加呈持续降低趋势;杉木人工林土壤中与Pedobacter cryoconitis亲缘关系密切的细菌种群消失,出现与Xanthomonas sp.和Rhodanobacter sp.亲缘关系密切的细菌种群。土壤真菌群落结构的变化与细菌相反,杉木人工林替代自然林后并不断连栽时,土壤真菌多样性指数呈现上升的趋势,自然林土壤中优势真菌种群在杉木三代林中消失。杉木与火力楠或桤木混交后土壤细菌和真菌种群结构与自然林类似。土壤细菌多样性指数与土壤总有机碳、全氮、可溶性有机碳、铵态氮、速效磷、速效钾含量以及土壤pH值呈显著正相关关系(P<0.05)。土壤真菌多样性指数仅与土壤碳氮比呈显著正相关关系,而与土壤pH值呈显著负相关关系。杉木林土壤质量变化对土壤细菌和真菌优势种群有较大影响,细菌Burkholderia sp.、Pedobacter sp.、Xanthomonassp.和真菌Sclerotinia sclerotiorum、Mycosphaerella cannabis可能是引起土壤质量变化的关键种群。

雨雪冰冻灾害干扰对杉木人工林土壤动物的影响

2008年1月中国南方遭受了一场罕见的雨雪冰冻灾害,对基础设施、生态与环境造成了严重影响.为了分析雪灾对森林生态系统的长期影响,在以往定位观测的基础上,开展了土壤动物调查.根据湖南会同林区杉木(Cunninghamia lanceolata)纯林和杉木-桤木(Alnus cre-mastogyne)混交林在受到大规模雨雪天气干扰停止40d以后的土壤动物调查数据,并利用2007年同期的监测数据作为灾前正常水平的参照,选择土壤动物群落的2个主要参数(多度和群落组成)作为评价指标,初步评估了土壤动物对于灾害性天气干扰表现的弹性和抗性.结果表明:相对于灾前水平,灾后土壤动物发生了明显变化,微型土壤动物如线虫出现了爆发性增长,在纯林中线虫多度从2007年的12216.9ind·m-2增加到目前的118343.9ind·m-2,在混交林中线虫多度从2007年的25435.9ind·m-2增加到目前的84573.0ind·m-2;大型土壤动物的多度大幅下降,纯林和混交林分别下降27.0%和85.6%;纯林凋落层中型土壤动物多度显著下降,但纯林土壤层及混交林无显著变化.在土壤动物类群多度方面,从大到小的功能群恢复进程由慢到快,表明土壤动物类群多度可以作为评估干扰和其后恢复的一个敏感指标;在群落组成方面,利用群落排序没有检测到群落组成的明显变化,表明群落组成对于雪灾干扰有很高的抗性.

杉木与固氮和非固氮树种混交对林地土壤质量和土壤水化学的影响

第 1代人工杉木林皆伐后 ,3种不同的经营模式 ,即连载杉木纯林、杉木与固 N阔叶树混交林和杉木与非固 N阔叶树混交林 ,对林地土壤质量和土壤水化学的影响进行了比较。结果表明 ,在杉树与阔叶树混交经营模式下 ,土壤养分含量增加 ,物理性状改善 ,土壤生物活性提高 ,微生物商 (Cmic:Corg)上升 ,代谢商 (q CO2 )稍有下降 ,但杉木与固 N树种的混交对土壤质量的改善效果比杉木与非固 N树种混交好 ;相反 ,杉木连载只能导致林地土壤质量的逐渐恶化 ;土壤溶液中 ,主要来自于大气中的一些离子浓度 ,如 SO2 - 4,Cl- ,Na+和 Mg2 + ,在杉木纯林中显著高于混交林 ,而主要受系统内影响较大的一些离子 ,如 K+和NH+ 4,NO- 3,在经营模式间变异较小 ;H+ 和 Al3+ 浓度也是杉木纯林比混交林高。另外 ,研究结果还表明 ,总有机 C、CEC和微生物 C与其它土壤理化性质与生物学性质之间存在着较好的相关性 ,所以可以将总有机 C、CEC和微生物

外源毒素对林地土壤养分的影响

The effect of vanillin and P hydroxybenzoic acid on Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) woodland soil and Schima superba woodland soil was studied in pot culture experiment.The results showed that contents of nitrogen,potassium and organic matter were lower than the control and their change scope were 21.8%,2.8% and 8.2% respectively.The content of available phosphorus were higher and the change scope was 23.7%.In addition,both changes became more significant with increase of phenolic concentration.These results showed that allelochemicals released by plant may affect content of nutrition in soil,and give rise to nutrition deficiency,and then affect Chinese fir growth.

毛竹林细根生物量及其周转

通过连续土钻取样法,对湖南会同林区集约经营毛竹林地土壤细根生物量及其动态特征进行研究。结果表明:毛竹林细根生物量为7.7349t.hm-2,其中活细根和死细根分别占91.5%和8.5%,并且毛竹林0～20cm层活细根和死细根生物量分别占林地活细根和死细根总量的57.9%和60%。毛竹林活细根和死细根生物量在1年中有明显的季节变化规律,其变化范围分别为4.8647～10.7964和0.3538～1.0057t.hm-2,基本上2—6月份呈上升趋势,到6月份出现最高峰值,8—12月份下降,次年2月为最低值。采用改进的最大值、最小值法计算模型计算出毛竹林细根年生长量、年分解量和年周转率分别为6.895,0.3124t.hm-2和0.93次.a-1。

杉木纯林与常绿阔叶林土壤活性有机碳库的比较

森林土壤有机碳库占全球土壤有机碳库的70％，其贮量的微小变化，都可显著地引起大气CO2浓度的改变．为了解森林类型转换对土壤活性有机碳库的影响，作者于2005年5月在中国科学院会同森林生态实验站采样分析了杉木纯林和常绿阔叶林0～10cm和10～20cm土层内土壤活性有机碳含量．结果表明，杉木纯林土壤微生物量碳、可溶性有机碳、自由态和闭锁态轻组有机碳含量均显著低于阔叶林土壤（P〈0．05）．但各活性有机碳组分占土壤有机碳的比率没有规律；两种林分土壤的自由态、闭锁态轻组有机碳和重组有机碳含量与土壤有机碳总量均呈极显著的正相关（P〈0．01），而土壤微生物量碳、可溶性有机碳仅在常绿阔叶林下与土壤有机碳总量呈显著正相关；杉木纯林土壤各有机碳组分与土壤养分的相关性低于常绿阔叶林，且与全磷的相关性低于有效磷，这说明磷的有效性影响杉木纯林的土壤肥力．

桤木混交对杉木人工林大型土壤动物群落的影响

调查了中亚热带会同地区 13a生杉木纯林 (纯林 )和 8杉木 2桤木混交林 (混交林 )的大型土壤动物群落 ,并比较了两个林分在群落结构上的差别 .结果表明 :双翅目是两个群落在数量上的优势类群 ,分别占全部大型土壤动物个体数的 5 2 .1%和 82 .4 % .杉木跟桤木混交以后 ,保留了纯林的大部分属性 ,各类群在大型土壤动物群落中的地位基本保持不变 ,双翅目、蜘蛛目、膜翅目仍然是最主要的类群 ,但这种混交方式改变了一些土壤动物的群落结构参数 ,多度和丰富度出现上升的趋势 ,均匀度显著降低 .在各类群中 ,主要以双翅目幼虫的多度和相对多度增加幅度较大 ,这种变化是降低整个群落均匀度的一个主要原因 .图 3表 2参

毛竹林地土壤团聚体稳定性及其对碳贮量影响研究

通过对集约经营毛竹林地土壤团聚体的测定，结果表明毛竹林地3个土壤层次各粒径团聚体分布特征为〉5mm的含量在土壤团粒结构中占主导地位，占总团聚体的比例为26．39％～42．38％；其次为1～5mm含量，占14％～18％；〈0．25mm的含量最小，占2．31％～6．73％。毛竹林土壤团聚体平均重量直径平均值为0．90mm，并且随着土壤层次的增加有逐渐增加的趋势。毛竹林地土壤总有机碳的积累与0．25～3．15mm土壤团聚体中有机碳含量呈显著相关，与〉3．15mm和〈O．25mm团聚体有机碳含量相关不显著。毛竹林地0～20cm土壤层中，分布在〉5mm和3．15～5mm粒径土壤团聚体中的有机碳比例分别为14．86％和11．26％，低于20～40cm和40～60cm土壤。这也说明，长期集约经营毛竹林后，林地土壤有机碳含量下降的主要原因可能是〉5mm粒径土壤团聚体有机碳含量下降。

毛竹林土壤有机碳及微生物量碳特征研究

通过对湖南会同林区集约经营毛竹林地土壤有机碳和微生物量碳进行测定,结果表明,毛竹林地土壤(0-60 cm)有机碳和微生物量碳含量平均值分别为1.727%和551.84 mg/kg,不同土壤层次有机碳和微生物量碳含量差异极显著,其中,0-20 cm土层有机碳含量平均值为2.607%,分别是20-40 cm和40-60 cm土层有机碳含量的1.67倍和2.57倍;0-20 cm土层的微生物量碳占土壤总微生物量碳的58.9%,分别是20-40 cm和40-60 cm土层的2.69倍和3.08倍。不同季节间土壤微生物量碳有明显变化规律,即土壤微生物量碳含量1-7月份呈上升的趋势,7月达到最大值,8-12月份呈逐渐下降趋势;不同季节间有机碳含量差异不显著。毛竹林地土壤表层土壤微生物量熵为1.118 6%,与40-60 cm土壤层相当,略高于20-40 cm土壤层,说明毛竹林不同土壤层次有机碳积累强度相当。