北方常见绿化树种凋落物添加对城市土壤有机碳组成特征的影响

本研究将垂柳(Salix babylonica L.)、元宝枫(Acer pictum subsp.mono(Maxim.)H.Ohashi)、银杏(Ginkgo biloba L.)、龙爪槐(Sophora japonica L.var.japonica f.pendula Hort.)、油松(Pinus tabuliformis Carrière)、刺柏(Juniperus formosana Hayata)、侧柏(Platycladus orientalis(L.)Franco)和云杉(Picea asperata Mast.)等8种北方城市常见绿化树种的凋落物与延安市城区受到频繁扰动的表层土壤以2%(凋落物/干土)的比例混合,在模拟自然条件下的土壤容重和含水量的基础上进行120 d的室内培养实验,检测处理后土壤有机碳及其各组分的含量以及相应碳库指数的变化,并分析凋落物化学特性与上述指标的关系。结果显示,8种供试凋落物中,除五角枫和刺柏外的所有凋落物处理均显著提高了土壤总有机碳含量,除五角枫、银杏和刺柏外的凋落物处理显著提高了其稳定组分的含量,而所有凋落物处理普遍显著提高了中等和高活性组分的含量。垂柳、侧柏、云杉和油松凋落物处理显著提高了土壤碳库指数,几乎所有处理均显著提高了土壤有机碳活度指数和碳库管理指数,仅侧柏凋落物处理显著提高了土壤固碳指数。凋落物氮和氨基酸含量与土壤有机碳各组分含量和相关碳库指数总体呈负相关;凋落物总酚和可溶性糖含量以及碳氮比、碳磷比和氮磷比与高活性、低活性和稳定有机碳组分含量呈正相关,其总有机酸、磷、总碳、萜类、酚类含量和碳氮比则与中等活性有机碳组分含量呈正相关。仅从提高土壤有机碳总量及其各组分含量,以及土壤有机碳活性和稳定的角度考虑,侧柏凋落物可作为处理城市土壤的优选材料,其次为垂柳、云杉和油松凋落物。

黄土丘陵区刺槐人工林林龄增加土壤微环境变化对凋落物分解的影响

凋落物所处的土壤微环境是影响其分解的关键因素之一,然而在黄土高原广泛栽植的刺槐人工林中,土壤微环境随林龄增加如何改变、其对凋落物分解过程的影响趋势尚不清楚。为明确上述问题,以油松凋落物(典型的难分解凋落物)和白三叶凋落物(易分解)为对象,分别在林龄为10、20、33 a和43 a的刺槐林地土壤表面进行为期592 d的模拟分解试验,检测凋落物分解特征以及地表土壤理化生物学性质随林龄增加的变化趋势,并分析凋落物分解速率与土壤微环境指标间的关系。结果表明:(1)随林龄增加,油松凋落物的分解速率呈先小幅降低后提高的趋势,白三叶凋落物的分解速率持续提高(P<0.05);(2)总体而言,随林龄增加林地表层土壤温度呈先降后增趋势,土壤湿度、有效磷含量和pH持续降低,而速效氮含量持续提高(P<0.05);(3)林龄增加显著改变了林地土壤微生物群落结构,特别是在各分解时间点时均导致真菌属的明显演替现象。土壤中9种凋落物分解酶的总酶活性和木质纤维素酶活性均在分解第108天时随林龄增加呈先降后增趋势,而在分解第389天和第592天时持续提高(P<0.05)。(4)油松凋落物分解速率仅与土壤总酶活性、真菌群落结构和铵态氮含量呈显著正相关,白三叶凋落物分解速率则与总酶和木质纤维素酶活性、细菌和真菌群落结构、温度和铵态氮含量显著正相关,而与土壤湿度和pH显著负相关(P<0.05)。综上所述,刺槐林龄增加引起的土壤理、化和生物微环境变化总体倾向于加速凋落物的分解过程。

火炬树根蘖幼苗对3种草坪草种子萌发和幼苗生长的化感效应

以白三叶、苇状羊茅和多年生黑麦草3种北方常见草坪草为对象,通过室内砂培试验,研究了火炬树幼苗根、皮和叶的水浸提液在12.5、25.0和50.0 g·L^(-1)浓度下对受体植物种子萌发、幼苗生长以及生理指标的影响。并基于不同指标对应化感效应指数进行主成分分析获取的综合主成分值(F)评价各处理对3种草坪草的综合抑制程度,以期明确火炬树幼苗的潜在化感效应及其作用规律。结果表明:火炬树幼苗对受体植物各类指标的化感效应普遍受到化感物质来源器官、浸提液浓度和受体植物种类,以及上述因素交互作用的显著影响(P<0.05)。其中,火炬树所有器官的浸提液在各浓度下均使白三叶在苗期全部死亡。其根、皮和叶浸提液均显著抑制了苇状羊茅的种子萌发和幼苗生长,但仅后两者的综合抑制程度随浸提液浓度增加持续增强(F值降低1.07~2.77);浓度一致时,火炬树对苇状羊茅的综合抑制程度均为叶和皮>根(F值较后者低0.98~3.23)。火炬树根和皮浸提液对多年生黑麦草的综合抑制程度随浓度增加呈先增后降趋势,叶浸提液的抑制程度则随浓度增加呈持续增强趋势(F值降低1.11),且所有器官浸提液对多年生黑麦草的化感抑制普遍强于其对苇状羊茅的抑制(F值较后者低0.64~2.96);浓度一致时,在12.5和50.0 g·L^(-1)浓度下叶浸提液的综合抑制程度强于其他器官(F值较其他器官低0.44~1.55),而在25.0 g·L^(-1)浓度下皮浸提液的抑制程度最强(F值低0.51~0.69)。综上所述,在火炬树下种植草坪植物时建议优先考虑苇状羊茅而应避免种植白三叶。

4种园林绿化植物凋落物混合对其持水特性的影响

适当保留凋落物层有助于改善城市绿地的水文效应,但不同树种凋落物混合对凋落物层的持水特性有何影响尚不清楚。以丁香、垂柳、日本晚樱和五角枫的凋落叶以及上述凋落叶5种形式的混合物为对象,基于室内浸泡试验检测混合形式及其比例对凋落物持水特征参数(含吸水和失水过程)的非加和性影响。结果表明,1)丁香-晚樱凋落叶以7∶3和5∶5(质量比,后同)混合使其最大持水量较预期显著降低,以3∶7混合则使其持水在叶片间隙中的分配比例显著提高;五角枫-垂柳凋落叶混合使其最大持水量(5∶5和4∶6)、间隙分配比例(4∶6)和最大吸水速率(5∶5和3∶7)均较预期显著降低;五角枫-晚樱凋落叶以3∶7混合使其间隙分配比例较预期显著降低;丁香-五角枫凋落叶以4∶6混合使其吸水速率较预期显著提高;而丁香-垂柳凋落叶以7∶3、4∶6或3∶7混合分别使其间隙分配比例和最大吸水速率较预期显著提高(P<0.05)。2)丁香-晚樱凋落叶以7∶3和5∶5、五角枫-垂柳凋落叶以6∶4、3∶7、五角枫-晚樱凋落叶以7∶3、4∶6以及丁香-五角枫凋落叶以4∶6、3∶7混合均使其最大失水率较预期显著降低,而丁香-垂柳凋落叶以除6∶4外的质量比混合则产生相反作用;丁香-晚樱以6∶4和3∶7、丁香-五角枫和丁香-垂柳凋落叶以任一质量比混合均使其最大失水速率较预测显著提高(P<0.05)。