不同林龄杉木针叶大量元素转移特征

为探究不同林龄杉木成熟叶与衰老叶之间大量元素的转移规律,选择中国亚热带地区8、14、21、46年生杉木,测定其成熟叶和衰老叶中N、P、K、Ca、Mg含量。结果表明:不同林龄杉木成熟叶中养分含量差异显著(Mg除外),但未表现出有规律的变化,衰老叶中N、K、Mg含量不受林龄的影响。不同林龄杉木针叶大量元素平均转移率表现为REK>REP>REN>REMg>RECa,其中,Ca表现为负转移,不同林龄杉木针叶N、K、Mg转移率无显著差异。在杉木成熟叶中,P、K、Ca、Mg含量与其转移率存在极显著的线性正相关,杉木衰老叶片中营养元素均与其转移率存在负相关。研究表明:杉木通过将大量元素从衰老叶片转移到成熟叶片,从而减少养分损失,这种机制不随林龄增加而衰退。

滨海沙地不同树种人工林叶片和土壤表层稳定碳氮同位素及水分利用效率研究

以福州市滨海后沿沙地人工营造的湿地松、木麻黄、尾巨桉、肯氏相思和纹荚相思防护林为研究对象,测定不同年龄(新叶、老叶)叶片、表层土壤(0~10cm)天然稳定碳、氮同位素丰度值(δ^(13) C、δ^(15)N),研究稳定碳、氮同位素丰度值与水分利用效率和土壤氮饱和程度的相互关系,以揭示不同树种水分利用效率、氮饱和程度和碳氮循环速率差异的机理。结果表明:(1)滨海沙地不同树种叶片δ^(13) C变化范围为-31.682‰^-29.323‰,其δ^(13) C大小为:湿地松>肯氏相思>木麻黄>纹荚相思>尾巨桉,除尾巨桉外各树种δ^(13) C均表现为新叶>老叶;各树种叶片δ^(15)N变化范围为-5.548‰^-2.167‰,其δ^(15)N大小为:肯氏相思>纹荚相思>木麻黄>湿地松>尾巨桉,且各树种均表现为新叶>老叶。(2)不同树种表层土壤δ^(15)N变化范围为-4.675‰^-2.975‰,表层土壤δ^(15)N大小为:纹荚相思>肯氏相思>木麻黄>尾巨桉>湿地松,但不同树种表层土壤C含量无显著差异。(3)滨海沙地湿地松、木麻黄、肯氏相思和纹荚相思的水分利用效率随叶龄增加均呈显著递减趋势;不同树种新叶的水分利用效率变化范围为39.09~76.57μmol·mol^(-1),其大小依次为:湿地松>肯氏相思>木麻黄>纹荚相思>尾巨桉;老叶的水分利用效率变化范围为38.56~62.59μmol·mol^(-1),其大小依次为:湿地松>木麻黄>肯氏相思>尾巨桉>纹荚相思。(4)不同树种人工林水分利用效率与其新叶水分利用效率呈显著正相关关系,说明林分水分利用效率主要体现在新叶的水分利用效率上,同时林分水分利用效率受林分类型的影响。

滨海沙地3种防护林树种不同季节叶绿素荧光参数日动态及季相变化

为评估滨海沙地木麻黄、湿地松和尾巨桉对滨海沙地气候环境的适应性,对这3种防护林树种不同季节叶绿素荧光参数日动态及季相变化进行研究。结果表明,一天中,木麻黄的初始荧光(F_o)最低,湿地松的PSⅡ最大光能转换效率(F_v/F_m)和潜在活性(F_v/F_o)均最低,且都不受季节影响。一年四季中,3种防护林树种的最大荧光(F_m)均表现为尾巨桉>湿地松>木麻黄,且季相变化均呈单峰变化规律,木麻黄的F_o、F_m均最小,尾巨桉的F_m、F_v均最大,湿地松的F_v/F_m、F_v/F_o均最小,表明湿地松开放的PSⅡ反应中心的光量捕捉效率低于木麻黄和尾巨桉。结合林分生长情况可知湿地松受环境胁迫,对滨海沙地环境的适应能力较木麻黄和尾巨桉差。

滨海沙地5种人工林细根与表层土壤化学计量特征

【目的】研究滨海沙地不同树种人工林细根及表层土壤化学计量特征,明确滨海沙地林分养分限制因子,从而为滨海沙地人工林进行科学经营管理提供理论依据。【方法】以肯氏相思、厚荚相思、卷荚相思、尾巨桉和木麻黄5种人工林为研究对象,测定各细根及表层土壤的碳(C)、氮(N)和磷(P)含量,分析其生态化学计量特征及其相关性。【结果】(1)细根C含量为449.89~461.56 mg/g,N含量为10.64~16.69 mg/g,P含量为0.29~0.58 mg/g。不同树种间细根N、P含量差异极显著(P<0.01)且与C∶N、C∶P呈极显著负相关(P<0.01)。(2)表层土壤中C、N、P含量分别为3.15~4.86、0.30~0.45和0.12~0.17 mg/g,极显著低于细根养分含量(P<0.01),而细根养分与表层土壤养分存在显著正相关关系(P<0.05)。【结论】研究区表现出严重的土壤P缺乏。

滨海沙地4种相思不同叶龄春季叶绿素荧光参数日动态

以滨海沙地上纹荚相思(Acacia aulacocarpa)、厚荚相思(A.crassicarpa)、肯氏相思(A.cunninghamia)和卷荚相思(A.cincinnata)为试验对象,在春季测定自然条件下4种相思叶绿素荧光参数,以探究相思树种对沿海沙地气候环境的适应性。结果表明,4种相思当年生幼叶、1~2年生成熟叶的初始荧光(F_o)和最大荧光(F_m)日变化规律均不同,卷荚相思幼叶、成熟叶F_o值在1d内的变化均表现为单峰型,且峰值出现在12:00;厚荚相思幼叶、成熟叶F_o值在1d内的变化均表现为双峰型;肯氏相思、厚荚相思幼叶和成熟叶的F_m值在1d内变化均表现为双峰型;纹荚相思、卷荚相思幼叶F_m值在1d内的变化趋势表现为单峰型,卷荚相思成熟叶则表现为单调递增的趋势;4种相思叶片PSⅡ最大光能转换效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)的日变化规律总体呈先减后增的趋势,且均于12:00时达到最低值,其中纹荚相思最低。成熟叶的F_v/F_m、F_v/F_o值较幼叶更为稳定。研究结果表明,在春季厚荚相思和卷荚相思更能适应沿海沙地的环境,肯氏相思和纹荚相思则适应能力相对稍差。

林火对尾巨桉人工林草本层生物多样性和C、N密度的影响

调查亚热带滨海地区尾巨桉人工林受林火干扰和未受干扰(CK)林分草本层物种重要值、生物量和C、N密度。结果表明:林火干扰和CK林分草本层物种数分别为5、3种,其中白茅重要值分别为73.70%、86.59%;林火干扰后尾巨桉人工林草本层生物量、C密度、N密度分别比CK提高11.18%、9.41%、10.37%,其中,白茅的C、N贡献率最高;2种林分草本层地上部分C贡献率均大于根系,N贡献率差异不大。综合来看,轻度林火干扰能够增加尾巨桉人工林草本层C、N储量,加速其自然演替进程。

不同林龄杉木养分重吸收率及其C∶N∶P化学计量特征

为探究不同林龄杉木成熟叶与衰老叶之间的重吸收率及其C∶N∶P化学计量特征,以8、14、21、46年生杉木为研究对象,测定并计算其鲜叶、凋落叶和表层土壤的养分含量、重吸收率及其C∶N∶P化学计量比。结果表明:1)不同林龄间叶片C、N含量差异显著(P<0.05),叶片、凋落叶P含量差异性均极显著(P<0.01),14年生杉木叶片N含量显著高于其他3个年龄的树木(P<0.05),呈单峰型;2)较高的C∶N、C∶P比是植物对养分较高利用率的体现,杉木鲜叶养分含量均与其重吸收率均呈负相关,N、P利用效率在一定范围随N、P含量的升高而降低;3)本区植物N、P重吸收率分别在33.89%~38.40%和37.49%~46.35%之间,P重吸收率>N,且不同林龄杉木成熟鲜叶N∶P>16,表明该地区杉木的生长可能受到P元素限制。

格氏栲天然林及人工林和杉木人工林生活叶-凋落叶-土壤生态化学计量特征

通过采用野外调查与室内分析相结合的方法,测定格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林生活叶、凋落叶以及土壤(0~40 cm)C、N、P含量,并探讨3种林分生活叶、凋落叶和土壤的化学计量特征。结果表明:1)3种林分C、N、P含量均为生活叶>凋落叶>土壤,3种林分生活叶和凋落叶C、N、P含量差异均不显著,土壤C含量为格氏栲天然林显著高于2种人工林,而N、P含量差异不显著;2)3种林分C∶N、C∶P、N∶P均表现为凋落叶>生活叶>土壤,格氏栲天然林和人工林生活叶N∶P均>16,而杉木人工林生活叶14<N∶P<16,生活叶C∶N为杉木人工林最高,凋落叶C∶N为格氏栲人工林最低,凋落叶、土壤C∶P为杉木人工林最低;3)随土层深度的增加,3种林分土壤C、N、P含量逐渐减少,而C∶N、C∶P、N∶P变化不大;4)3种林分N含量和C∶N在生活叶和凋落叶之间均呈显著负相关(P<0.05)。格氏栲天然林改为人工林后土壤C含量显著降低,格氏栲天然林和人工林生长受N限制,杉木人工林生长受N、P限制,且土壤P的有效性高。研究结果有助于了解不同林分的限制性元素,为该研究区格氏栲和杉木的养分管理提供科学依据。

滨海沙地3种人工林表层土壤微生物量及其影响因素

为探究福建东南沿海不同人工林砂质土壤微生物生物量碳(MBC)和生物量氮(MBN)及其影响因子,以肯氏相思(Acaica cunninghamia)、纹荚相思(Acacia aulacocarpa)和木麻黄(Casuarina equisetifolia)人工林为对象,采用通径分析模型,分析土壤微生物量对土壤理化性质、凋落物和细根生物量的响应。结果显示:3种人工林土壤MBC和MBN质量分数分别为42.60~51.56和5.38~6.88 mg·kg^(-1),且木麻黄的MBC和MBN质量分数均显著高于纹荚相思和肯氏相思(P<0.05)。土壤w(MBC)∶w(MBN)为7.49~7.98;微生物碳熵(w(MBC)∶w(SOC))和氮熵(w(MBN)∶w(TN))的变化范围分别为1.09%~1.17%和1.34%~1.50%。Pearson相关分析表明,MBC、MBN质量分数与DOC、SOC、TN、凋落物生物量和细根生物量呈极显著正相关(P<0.01)。通径分析表明,影响土壤MBC最重要的因子是细根生物量,其次是SOC;影响土壤MBN最重要的因素是细根生物量,其次是凋落物生物量。3种人工林的MBC和MBN质量分数、微生物碳氮熵与国内多数森林土壤相比均处于较低水平。

杉木人工林土壤碳、氮、磷化学计量特征

以4个不同林龄(3 a、14 a、21 a和46 a)的杉木人工林为研究对象,分0～5、5～10、10～20、20～40 cm 4个土层进行取样,测定土壤有机碳、全氮、全磷含量,并计算其化学计量,探究有机碳含量、全氮含量、全磷含量、C:N、C:P、N:P和C:N:P随不同土层的变化规律及其在不同林龄的变化规律。结果显示:4个林龄杉木人工林土壤有机碳含量为18.5～22.28 g/kg,全氮含量为1.4～1.63 g/kg,全磷含量为0.28～0.34 g/kg。不同林龄有机碳含量和全氮含量呈现出随林龄变化呈先减少后增加的趋势,不同土层有机碳和全氮含量随土层深度的增加逐渐减少,全磷含量在不同林龄和土层之间差异不显著。4个林龄杉木土壤C:N为11.55～14.27,平均值为13.27,C:P为57.11～79.57,平均值为68.34; N:P为4.44～5.73,平均为5.01; 4个林龄杉木土壤C:N:P分别为42:4:1,43:5:1,41:5:1和50:6:1。研究区的C:N和C:P都主要受到C的影响,所以在杉木人工林的生长过程中,控制好有机碳的含量是十分必要的。

基于内生长土芯法探究不同林龄杉木人工林的营养限制因子

为探究不同林龄杉木林的营养限制因子,以3年生、14年生、21年生、46年生杉木为研究对象,运用内生长土芯法,监测杉木细根对不同施肥处理,即对照、+N溶液处理、+P溶液处理和+NPK混合溶液处理的响应.结果表明:试验进行12个月后,对照,+N、+P、+NPK处理的细根生物量变化范围依次为84.49~155.10、102.90~325.06、82.39~128.69、61.70~115.20 g·m-2,其中+N处理细根生物量变化最大.总生物量表现为对照>+N处理>+P处理>+NPK处理,杉木细根生物量随年龄的增大表现出先增大后减小的趋势,在速生期14 a达到最大值,呈单峰型.样地内3年生杉木人工林施加N、P元素更有利于杉木的生长,14年生杉木主要缺N元素,21年生杉木主要缺乏N、K元素,添加养分对46年生杉木的影响不明显.

福建三明格氏栲和杉木叶片养分季节动态及再吸收特征

【目的】理解格氏栲和杉木叶片养分季节动态及其再吸收机制。【方法】以福建三明格氏栲和杉木人工林为研究对象,通过测定叶片中N、P、K、Ca、Mg等5种大量养分元素含量,分析叶片养分含量及其再吸收率的季节动态。【结果】①格氏栲和杉木成熟叶片中养分元素季节动态基本一致,N、Mg含量呈现出先降低后升高的趋势,在生长旺季最低,而P含量为旺季最高,Ca含量均为冬季最低,K含量没有表现出一致的规律,总体来看元素含量顺序为:N>K>Mg>Ca>P。②格氏栲和杉木叶片中N、P、K、Mg都有一定程度的回收,其中杉木叶片的养分回收率更高,不同养分元素再吸收率大小排序为:REK>REP>REN>REMg,不同季节间养分再吸收率差异不显著。③格氏栲和杉木衰老叶片养分含量与再吸收率均呈负相关,说明养分转移度越高,养分再吸收率越大。【结论】杉木更能适应相对贫瘠的环境,格氏栲和杉木叶片养分再吸收率无明显的季节动态。

滨海沙地不同树种人工林的碳储量及其分配格局

为促进沿海合理营林和碳库平衡,基于对福州市滨海后沿沙地上营造的人工林的调查,研究尾巨桉、木麻黄、纹荚相思3种人工林生态系统的碳含量、碳储量及分配格局.结果表明,尾巨桉、木麻黄、纹荚相思不同器官平均碳含量分别为456.08-482.68、431.89-464.90、472.93-505.10 g/kg.相同树种不同器官之间和相同器官不同树种之间的碳含量均存在显著差异（P〈0.05）.不同林分间乔木层的碳储量表现为木麻黄（32.89 t/hm^2）〉纹荚相思（31.33 t/hm^2）〉尾巨桉（30.20 t/hm^2）,其中,乔木层各器官碳储量均以树干（10.92 t/hm^2、10.36 t/hm^2、15.00 t/hm^2）最大,分别占各自乔木层碳储量的33.20%、33.06%、49.67%;地被层（包括林下植被层和凋落物层）的碳储量表现为尾巨桉（6.42 t/hm^2）〉纹荚相思（6.19 t/hm^2）〉木麻黄（4.57 t/hm^2）,其中凋落物层碳储量均远远大于草本层碳储量;土壤层的碳储量表现为木麻黄（8.02 t/hm^2）〉纹荚相思（7.31 t/hm^2）〉尾巨桉（6.42 t/hm^2）.这3种人工林生态系统总碳储量表现为木麻黄（45.48 t/hm^2）〉纹荚相思（44.83 t/hm^2）〉尾巨桉（43.04 t/hm^2）,且碳储量分布格局均为乔木层〉土壤层〉凋落物层〉草本层.因此,滨海沙地这3种人工林生态系统固碳效益无显著差异,纹荚相思、尾巨桉和木麻黄都是很好的固碳树种.

滨海沙地不同树种碳氮磷化学计量特征

以滨海沙地尾巨桉、肯氏相思、纹荚相思、湿地松、木麻黄为研究对象,分别测定其新鲜叶片、凋落叶及0-10cm土壤层样品的养分含量,分析不同人工林碳氮磷化学计量比(C:N:P),探讨化学计量垂直分异特征.结果表明:C、N、P含量变化范围分别为叶片503.19-515.80、11.76-22.1、0.37-0.66 mg/g,凋落物474.81-497.28、7.18-15.54、0.34-0.55 mg/g,土壤3.41-4.41、0.33-0.47、0.09-0.12 mg/g;植物C、N、P含量显著高于土壤,不同物种间叶片N、P含量差异显著,凋落物C、N、P含量差异性显著.凋落叶C:N、C:P大于叶片但N:P小于叶片.植物N重吸收率大于P重吸收率(分别为29.54%、18.51%),且植物叶片N:P>16.本研究结果表明5个树种较大程度受到P元素限制,有助于更深入地认识滨海沙地养分循环规律和系统稳定机制.

滨海沙地不同林龄尾巨桉内吸收率及其C:N:P化学计量特征

以4年生、8年生、13年生尾巨桉林为研究对象,测定并计算其鲜叶、凋落叶和表层土壤的养分含量、内吸收率及碳氮磷化学计量比(C:N:P).结果显示:叶片C、N、P含量变化范围分别为486.0-508.56、13.31-15.46、0.60-0.84 mg/g,凋落物为462.55-499.9、8.20-11.51、0.29-0.51 mg/g,土壤为1.87-2.78、0.17-0.33、0.12-0.18 mg/g;植物C、N、P含量显著高于土壤,不同林龄间叶片C、N含量差异显著(P<0.05),叶片、凋落叶P含量差异均极显著(P<0.01);尾巨桉N、P内吸收率分别为31.37%、42%,P内吸收率大于N内吸收率;叶片重吸收效率表现出了随林龄增大而呈下降的趋势,且不同林龄尾巨桉N:P>16.研究结果表明该地区尾巨桉的生长限制因子为P元素,有助于为滨海沙地人工纯林植物群落制定合理的营林规划、施肥评估标准提供依据.

福建三明两种人工林叶片碳氮磷化学计量特征的季节变化

为了解不同人工林叶片C、N、P含量及其化学计量特征的季节变化规律,以福建三明格氏栲和杉木人工林为研究对象,分不同季节采集其新鲜成熟叶片进行分析.结果显示:(1)格氏栲叶片C、N、P及其计量比(C:N、C:P、N:P)分别为488.48 g/kg、15.67 g/kg、0.93 g/kg和31.87、537.16、17.32,杉木为501.99 g/kg、13.67 g/kg、1.00 g/kg和37.32、511.55、13.97,其中格氏栲叶片N含量、N:P显著高于杉木,C含量、C:N显著低于杉木,P含量和C:P与杉木无显著差异.(2)格氏栲和杉木叶片C含量均表现为从春季到冬季先升高后降低,秋季达到最大,格氏栲叶片N含量为秋季最低,而杉木叶片N含量为秋季最高,格氏栲叶片P含量为夏季最高、春季最低,杉木叶片P含量则为春夏季显著低于秋冬季.(3)格氏栲和杉木叶片C:N、C:P变化趋势与其N、P含量变化趋势相反,叶片N:P与其P含量变化趋势相反,说明叶片N、P含量对叶片C:N与C:P起主导作用,叶片N:P主要由P含量决定.(4)除叶片C含量和C:P外,其他指标均受季节和树种及其交互作用的显著影响;叶片C:P主要受季节的影响,其他各指标受树种的影响最大.本研究表明杉木人工林N的利用效率高,格氏栲人工林P的利用效率高;格氏栲在春冬季受P限制,秋季受N限制,夏季同时受N、P限制,杉木在秋冬季受N限制,春夏季同时受N、P限制.