南方丘陵山地泡桐人工林的土壤肥力

以南方丘陵山地泡桐人工林为研究对象,按照全国第二次土壤普查分级标准对南方丘陵山地泡桐人工林土壤养分整体情况进行评级,并采用主成分分析法对南方丘陵山地泡桐人工林土壤肥力进行综合评价。结果表明:南方丘陵山地泡桐人工林土壤的全氮、碱解氮的平均质量分数分别为1.21 g·kg^(-1)、113.66 mg·kg^(-1),整体处于中上等级水平;全钾、速效钾、有机质的平均质量分数分别为13.07 g·kg^(-1)、68.17 mg·kg^(-1)、18.50 g·kg^(-1),整体处于中下等级水平;全磷平均质量分数为0.35 g·kg^(-1),整体处于低水平等级;有效磷的平均质量分数为2.68 mg·kg^(-1),整体处于很低等级水平。主成分分析结果表明:南方丘陵山地泡桐人工林的土壤综合肥力得分范围为-1.97~2.59,利用聚类分析法,可将115个样地土壤肥力划分为极高、高、中、低4个等级,各等级样地所占比例分别为6.09%、31.30%、43.48%、19.13%,说明土壤综合肥力以中等水平为主。不同种植区之间,土壤综合肥力差异较大,其中湖北省京山市、荆门市、钟祥市、咸宁市,泡桐人工林的土壤综合肥力整体水平最高;而湖北省崇阳县土壤综合肥力整体水平最差。

加勒比松针阔混交改造初期对林下植被多样性及土壤理化性质的影响

从林下植被多样性、土壤理化性质探讨合理的加勒比松人工纯林改良模式,为提高加勒比松纯林生态稳定性及混交林树种选择提供科学依据。以加勒比松纯林(PP)、加勒比松×灰木莲(MF1)、加勒比松×红锥(MF2)、加勒比松×灰木莲×红锥(MF3)混交林为研究对象,分析4种林分林下植被多样性和土壤理化性质差异。结果显示:1)3种混交林草本层多样性指数均显著高于PP,其中MF1最大,MF3次之;3种混交林灌木层物种丰富度指数均显著提高,Simpson指数、Shannon-Wiener指数仅MF3显著高于PP,Pielou指数差异不显著。2)不同林分间土壤容重差异不显著,3种混交林土壤含水率和土壤孔隙度均高于PP,均为MF3最优。3)除硝态氮外,MF2和MF3的0~20 cm、20~40 cm土层土壤有机碳、全氮、铵态氮、全钾、速效钾和速效磷含量均显著高于PP。4)相关性分析表明,灌木层多样性指数与土壤理化性质的相关性强于草本层,而草本层与土壤速效磷含量的相关性较强;冗余分析表明,土壤有机碳、速效磷是影响林下植被多样性的主要因子。与PP相比,MF1、MF2、MF3均能够显著提高灌木层物种丰富度和草本层植被多样性指数。同时,混交林还改善了土壤水分和孔隙状况,提高了土壤有机碳和氮、磷、钾的全量和有效养分含量,且套种多树种混交改良效果明显优于套种单一树种的混交林。

凋落物输入变化对黄河三角洲柽柳人工林土壤有机碳及其组分的影响

为探究凋落物输入变化对土壤有机碳库的影响,明确凋落物对森林生态系统土壤碳循环的作用,以黄河三角洲滨海盐碱地柽柳人工林为研究对象,通过设置添加凋落物(LA)、去除凋落物(LR)和对照(CK)3种处理方法,分析凋落物不同输入变化对土壤理化性质、土壤有机碳及其组分的影响。结果表明:凋落物添加和去除处理影响土壤理化性质的变化,与对照相比,添加凋落物降低了土壤密度和含盐量,增加了土壤含水量和养分(全氮、全磷、全钾),而去除凋落物则相反。3种处理对土壤有机碳(SOC)及其储量以及活性有机碳组分的影响一致,均表现为LA处理影响最大,LR处理影响最小,其中LA处理比CK增加了SOC质量分数及储量,但增加不显著;LR处理则显著降低了SOC质量分数及其储量,土层深度(d)0<d≤10 cm土层,LR处理比CK处理的SOC质量分数及其储量分别显著降低了34.93%、12.66%,10 cm<d≤20 cm土层,LR处理比CK处理的SOC质量分数及其储量分别显著降低了24.27%、16.13%。LA处理的土壤SOC及可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物量碳(MBC)质量分数均出现明显的表聚现象,而LR处理影响则不显著,且DOC和MBC则出现随土层深度增加而增大的趋势。土壤惰性有机碳(ROC)质量分数在不同土层间存在差异,0<d≤10 cm土层,各处理表现为LA>CK>LR,10 cm<d≤20 cm土层,各处理则表现为CK>LA>LR,而在CK和LR处理出现随土层增加而增加的趋势,偏于向土层下方积累。土壤密度(BD)与SOC及其各组分呈负相关,而土壤含水量(WC)、全氮、全磷与SOC及EOC、MBC、DOC质量分数呈极显著正相关(P<0.01)。因此,不同处理方式及不同土层深度的土壤密度、全氮质量分数和土壤含水量是影响SOC及组分变化的主要环境因子。

不同施肥处理对杉木生长特性及土壤微生物影响

为揭示杉木土壤微生物对不同养分水平的响应规律,给杉木的施肥及管护提供理论依据。以2年生杉木幼苗为试验对象,采用L9正交试验设计,控制盆栽土壤的氮磷钾养分水平梯度。通过稀释平板涂布法,探讨了不同土壤养分水平对杉木土壤微生物量和群落多样性的影响。结果表明,细菌、放线菌和真菌是杉木土壤中的主要微生物类群,其中细菌占总数量的80%以上。土壤微生物数量和活性受到养分添加的影响存在差异,主要受到N添加量的影响。高氮添加量降低了土壤放线菌的数量和土壤微生物的Shannon指数,提高了土壤微生物的Simpson指数和Mc Intosh指数。综上所述,氮添加是影响杉木土壤微生物群落及其多样性的主要因素。在杉木的培育过程中,应注意适当添加氮肥,以促进杉木的生长及其可持续培育。本研究结果对指导农业生产中合理施用氮肥具有重要意义,并为杉木的培育提供了有力的理论依据和实践指导。

宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林土壤湿度动态与影响因素

【目的】以宁夏南部黄土丘陵区带状山杏人工林为例,揭示林带内与带间的不同深度处土壤湿度的时空变化及其关键环境影响因素,为半干旱区林草植被科学管理及雨水资源高效利用提供依据。【方法】2020—2022年,在宁夏彭阳县山杏人工林带内和带间各布设1套200 cm测深的智墒传感器,分层逐时监测土壤体积含水量和土壤温度变化,同时布设1台气象站连续监测近地面降水、气温、空气湿度等气象条件,采用相关分析探究土壤湿度对前1日土壤湿度、土壤温度和气象因子的响应规律。【结果】2020年和2021年为平水年,降水量分别为467.4和440.8 mm;2022年为枯水年,降水量为354.8 mm;土壤体积含水量平均值为平水年(2021年,17.0%)显著高于枯水年(2022年,14.3%)。土壤体积含水量随土层加深呈近线性增加,其斜率表现为林带间高于林带内,平水年高于枯水年。在0~120 cm土层的土壤体积含水量为林带内(15.3%)高于林带间(14.0%),但在120~200 cm土层为林带间(17.6%)高于林带内(16.8%)。在0~60 cm土层的土壤体积含水量变异系数为林带间(42.9%)高于林带内(37.8%),但在60~200 cm土层为林带内(23.2%)高于林带间(19.1%)。土壤湿度变化的季节格局为:相对稳定期(3—4月)、耗损期(5—8月)、恢复期(9—11月)和衰退期(12月—次年2月),最大值多出现在4月,最小值出现在8月(平水年)和12月(枯水年);土壤湿度变化的垂直空间格局为:速变层(0~50 cm)、活跃层(50~90 cm)、次活跃层(90~170 cm)、相对稳定层(170~200 cm)。相关分析发现,土壤湿度日变化相关性最强的环境因子为正相关的前1日土壤湿度和负相关的土壤温度,月变化相关性最强的环境因子为负相关的土壤温度。【结论】宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林林带内和林带间土壤湿度在季节和剖面上均表现出较大波动,枯水年比平水年波动的层次更深。综合分析发现前1日土壤湿度、土壤温度、气象因子均是影响枯水年和平水年日及月尺度各剖面层次土壤湿度变化的要素。其中,前1日土壤湿度和土壤温度为主要影响因子;在0~120 cm土层内的土壤湿度为林带内高于林带间。本研究结果对宁夏半干旱黄土区水平沟整地后退化植被科学恢复及土壤水分高效利用有很好的指导意义。

毛竹扩张对幕阜山区森林土壤碳氮磷含量及生态化学计量特征的影响

以幕阜山区同一片毛竹林向两侧杉木林和阔叶林扩张形成的连续生态界面为研究对象,分析不同林型土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、硝态氮(NO_(3)^(−)−N)、铵态氮(NH_(4)^(+)−N)含量及其生态化学计量比,探讨毛竹不同扩张模式对森林土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)的影响。结果表明:在2种扩张模式下,随土壤层次的增加,除NO_(3)^(−)−N呈不规律变化外,SOC、TN、TP、NH_(4)^(+)−N含量均呈逐渐降低趋势。在毛竹向杉木林扩张过程中,杉木林、竹杉混交林、毛竹林同一土层SOC、TN、TP含量均无显著差异;在毛竹向阔叶林扩张过程中,毛竹林0~10 cm土层SOC和TN含量较阔叶林和竹阔混交林分别降低了27.71%、30.45%和36.67%、31.11%,而在10~20 cm和20~30 cm土层则无显著差异;毛竹扩张对杉木林和阔叶林各土层TP含量无显著影响;毛竹向杉木林扩张增加了0~10 cm和20~30 cm土层NH_(4)^(+)−N含量,毛竹向阔叶林扩张增加了10~20 cm土层NH_(4)^(+)−N含量及20~30 cm土层NO_(3)^(−)−N含量;毛竹向杉木林扩张对土壤C/N、C/P、N/P无显著影响,毛竹向阔叶林扩张导致0~10 cm土层N/P明显降低、10~20 cm土层C/N显著增加。综上,毛竹向杉木林扩张对土壤SOC、TN、TP影响不显著,但提升了表层和深层土壤NH_(4)^(+)−N含量,毛竹向阔叶林扩张造成表层土壤SOC、TN含量显著降低,并导致中层土壤NH_(4)^(+)−N含量和深层土壤NO_(3)^(−)−N含量明显增加。

贺兰山西坡不同植被类型土壤理化性质和酶活性特征

【目的】探讨贺兰山西坡不同植被类型土壤理化性质对土壤酶活性的影响,为干旱区森林生态系统土壤酶活性变化、养分循环模式和调节机制研究提供参考依据。【方法】以贺兰山西坡土壤为研究对象,按照海拔梯度依次选择荒漠草原(海拔1349 m)、灰榆Ulmus glaucescens林(1905 m)、蒙古扁桃Amygdalus mongolica灌丛(2134 m)、油松Pinus tabuliformis林(2150 m)、青海云杉Picea crassifolia-山杨Populus davidiana混交林(2160 m)、青海云杉林(2635 m)和亚高山草甸(2664 m)等7种典型植被类型。每个植被类型设置3个重复样地,通过野外调查取样与室内分析相结合的方法,对土壤理化性质(含水率、容重、pH、有机碳、铵态氮、全氮、全磷、有效磷)和酶活性(β-葡糖苷酶、纤维二糖水解酶、α-葡糖苷酶、β-木糖苷酶、蔗糖酶、淀粉酶)进行测定,利用方差分析和冗余分析探明不同植被类型土壤酶活性质量分数差异,并分析其影响要素。【结果】0~10和10~20 cm土层土壤含水率、有机碳质量分数随海拔上升整体呈现上升趋势;而土壤容重随海拔上升在0~10与10~20 cm土层整体呈现下降趋势;土壤全磷、全氮、铵态氮和有效磷质量分数以及pH在0~10和10~20 cm土层中随海拔上升无显著变化规律;在不同海拔植被带0~10 cm土层土壤各酶活性高于10~20 cm土层;土壤纤维二糖水解酶与β-葡糖苷酶随海拔升高在0~10 cm土层呈上升趋势,淀粉酶活性随海拔升高在0~10 cm土层呈先升高后降低再升高趋势,而α-葡糖苷酶、β-木糖苷酶和蔗糖酶活性在不同植被带不同土层之间均变化幅度较小且差异不显著;在0~10与10~20 cm土层,土壤有机碳、全磷、铵态氮、含水率是土壤酶活性的主要影响因素。【结论】海拔梯度变化引起贺兰山西坡土壤理化性质显著变化,进而调控森林土壤酶活性沿海拔及土层分布的变化,其中土壤有机碳、pH及含水率是土壤酶活性的主要影响因素,能较好地解释土壤酶活性的海拔梯度差异。

森林土壤不同粒径颗粒的碳矿化研究

土壤是由不同粒径颗粒组成的,各粒径颗粒的性质差异大、在土壤中的空间位置不同。为了研究它们各自碳的变化差异,评估这些颗粒在土壤有机碳稳定和周转中的作用。选择亚热带阔叶林土壤,采用物理分组的方法,获得不同粒径土壤颗粒(>2000、2000~250、250~53、<53、53~20、20~2、<2μm),与全土等质量开展矿化试验,研究碳矿化量差异、主要碳形态变化及其相互关系,反向探究不同粒径颗粒在全土壤中的作用。结果表明,不同粒径颗粒按照质量比例作为权重计算的CO_(2)累积排放量、全碳、C/N、芳香性指数、游离氧化铁含量占全土的95.0%~101.8%。<2μm和20~2μm土壤颗粒CO_(2)累积排放量显著高于其他颗粒和全土。全土及各颗粒土壤CO_(2)累积排放量与比表面积、总孔隙体积、全碳、土壤可溶性有机碳(DOC,Dissolved organic carbon)、土壤微生物生物量碳(Soil microbial biomass carbon,MBC)、易氧化有机碳、游离氧化铁呈正相关性,而与C/N呈负相关性。通过对不同粒径颗粒16个指标降维分析,综合特征指数显示<2μm和20~2μm颗粒最高,即它们的综合作用最大。因此,全土壤的碳变化可追溯到土壤不同粒径颗粒碳的不同变化及关系,且土壤小粒径的团聚或被大粒径颗粒包闭可能是降低全土碳矿化的机理之一,有利于维持全土壤碳的稳定或增加保存。

油梨根际土壤微生物群落及其共生网络对根腐病的响应

【目的】为研发根腐病绿色综合防控技术提供理论依据,有效推进油梨树种产业发展。【方法】本研究以百色市林业科学研究所的健康和根腐病发病油梨植株根际土壤为研究对象,并利用基于16S核糖体RNA(rRNA)和内部转录间隔区(ITS)扩增子高通量测序技术,分析健康和染病植株根际细菌和真菌群落结构、组成及多样性差异,比较细菌和真菌群落结构及其相互作用,确定土壤病原菌和有益菌的变化。【结果】染病植株相对于健康植株,根际细菌和真菌群落结构和多样性均没有显著性变化。变形菌门Proteobacteria、酸杆菌门acidobacteria、放线菌门actinobacteria、拟杆菌门bacteroidetes和绿弯菌门chloroflexi是油梨根际土壤优势细菌类群,子囊菌门ascomycota和担子菌门basidiomycota是油梨根际土壤优势真菌类群。在门分类水平、纲分类水平以及属分类水平上,细菌和真菌群落组成有明显的变化,但随着分类水平降低,群落组成变化越明显。此外,健康和染病油梨根际细菌群落α多样性显著高于真菌群落,而健康与染病之间细菌群落结构差异小于真菌。细菌物种之间的相互作用比真菌网络物种间的相互作用更紧密,并且负连接百分比和关节类群数量更多,细菌网络的稳定性更高。同样,油梨根际土壤细菌群落相对于真菌群落表现出更高的生态位宽度和生态位重叠。对根腐病有反应的细菌和真菌,如芽孢杆菌Bacillus、假单胞杆菌pseudomonas和溶杆菌lysobacter和球囊菌纲glomeromycetes,由于其在染病油梨根际土壤中的相对丰度均高于健康土壤,可以被视为相关的生物防治菌。【结论】根腐病并不会使油梨根际细菌和真菌群落结构和多样性发生显著性变化,但会使得一些有益菌的相对丰度增加,并且细菌比真菌对根腐病具有更高的抵抗力。

去除凋落物和草毡层对寒温带典型森林土壤活性有机碳的短期影响

[目的]探究去除凋落物和草毡层对寒温带森林土壤活性有机碳的影响,为我国寒温带森林土壤碳循环的研究提供科学参考。[方法]以大兴安岭北部3种典型森林(白桦林、樟子松林和兴安落叶松林)为研究对象,在3种林型中设置对照、去除凋落物、去除草毡层以及去除凋落物和草毡层4种处理,于2021年9月对各处理不同土层(0—10 cm和10—20 cm)土壤进行取样,研究其土壤活性有机碳组分及其影响因子。[结果]在0—10 cm土层,与对照相比,去除凋落物后土壤可溶性有机碳和易氧化有机碳含量在白桦林和樟子松林中无显著变化,而在兴安落叶松林中显著降低了25.49%和39.40%;土壤微生物量碳含量在白桦林和兴安落叶松林中显著降低了19.26%和18.86%,而在樟子松林中无显著变化。去除草毡层后土壤可溶性有机碳和易氧化有机碳含量在白桦林和樟子松林中显著降低了16.08%,60.69%和17.38%,17.33%,而在兴安落叶松林中的变化不显著;土壤微生物量碳含量在3种林型中显著降低了19.47%~42.02%。同时去除凋落物和草毡层后3种林型土壤微生物量碳和易氧化有机碳含量极显著降低了22.03%~27.01%和52.22%~57.01%;土壤可溶性有机碳含量降低了11.25%~22.18%,其中白桦林和樟子松林达显著水平;在10—20 cm土层,不同去除处理对3种林型土壤可溶性有机碳和微生物量碳含量均无显著影响,白桦林和樟子松林土壤易氧化有机碳含量分别在去除草毡层以及同时去除凋落物和草毡层后显著降低,而兴安落叶松林土壤易氧化有机碳含量无明显变化。3种林型土壤活性有机碳各组分与土壤总有机碳、全氮、含水量呈显著正相关,与土壤pH则呈显著负相关。[结论]去除凋落物和草毡层降低了土壤活性有机碳含量,凋落物和草毡层的存在有利于土壤活性有机碳的形成与累积。

天山北坡中段雪岭云杉人工林碳汇随林龄的动态变化

人工林是森林固碳增汇的重要组成部分,其碳汇动态随林龄的增长存在较大差异.以天山林区广泛分布的单一人工林雪岭云杉(Picea schrenkiana)为研究对象,选取未抚育的各龄级人工林样地并以无林地为对照,通过样地调查与取样,计算植被地上、植被地下、枯落物和土壤碳密度,采用空间代替时间的方法量化了人工林碳汇量和造林后固碳量特征随林龄的变化规律.结果表明:1)不同龄组雪岭云杉人工林植被地上碳密度为1.82~119.34 t·hm^(-2),植被地下碳密度为1.26~27.77 t·hm^(-2),树干累积了植被46.4%~62.0%的碳,随林龄增加,碳密度(造林固碳量)呈现明显的异速增长,碳汇量则表现为先升高后降低的趋势.2)凋落物碳密度介于0.42~1.74 t·hm^(-2)之间,碳汇量在各龄组间差异不大,发挥了0.23~0.42 t·hm^(-2)·10 a的碳汇功能,造林后固碳量随林龄成线性增长趋势.3)造林前期,土壤深层碳密度显著增大;造林后期,表层土壤碳在凋落物分解输入作用下逐渐累积,显著大于10~60 cm;造林能够有效提高土壤碳汇,平均碳汇量达51.66 t·hm^(-2)·10 a;造林后土壤固碳量与无林地相比提升较明显,21~30 a林龄时达最大值101.83t·hm^(-2),固碳量随林龄表现为先增后降的二项式分布.4)雪岭云杉人工林总碳汇呈非匀速增长趋势,其中60 a人工林碳汇潜力较高,总碳汇累积量可达488.60 t·hm^(-2);雪岭云杉人工林植被地上部和地下部碳汇在生态系统总碳汇的占比不断增加,由10~20 a林龄的4.6%增加至51~60 a林龄的67.7%,同时土壤碳汇在生态系统总碳汇的占比不断降低.

短期降水减少对海南橡胶林土壤有机碳矿化及有机碳组分的影响

为了探究短期降水减少对不同土层有机碳矿化速率及其碳组分变化的影响,以海南典型人工林类型橡胶林土壤为研究对象,通过搭建野外隔离穿透雨控制平台,并结合室内恒温培养实验,测定了不同降水条件下土壤有机碳矿化速率及有机碳组分等参数。结果表明:短期降水减少导致0~10 cm土层中SOC累积矿化量、矿化率及微生物代谢熵(qCO_(2))显著降低;土壤易氧化有机碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)及惰性有机碳(NEOC)的含量均随土壤含水量的降低而降低,但仅对0~10 cm土层的EOC影响显著;相关分析表明,土壤SOC累积矿化量及SOC矿化率均与土壤碳氮含量(SOC、TN)、各碳组分含量(EOC、MBC、NEOC)、qCO_(2)呈显著正相关。总之,短期降水减少会抑制橡胶林土壤SOC的矿化,这一变化可能与不同水分条件下土壤基质供应的有效性及微生物代谢的变化有密切关系。

油松人工林土壤微生物对结构调整的响应研究

[目的]为评估结构调整对油松人工林生态系统的影响,探索土壤微生物群落结构动态对结构调整干扰的响应机制。[方法]利用高通量测序技术,对结构调整后山西省中条山油松人工林林下土壤微生物的类群组成及多样性进行探究,分析土壤微生物群落的组成结构、多样性及其与环境因素的相互关系。[结果]油松人工林结构调整能够降低土壤的pH值,土壤养分含量显著低于对照样地。土壤微生物的优势菌群未发生较大的变化,土壤的优势细菌类群是变形菌门、放线菌门、酸杆菌门,而优势真菌类群为子囊菌门、担子菌门和被孢菌门。结构调整后油松人工林土壤微生物的丰富度显著增加,多样性较对照样地略有增加,但差异不显著。对结构调整前后的油松人工林微生物类群与土壤理化性质进行RDA分析,pH、总氮、土壤有机质和速效氮是驱动土壤微生物类群变化的主要因子。[结论]结构调整后的油松人工林样地仍处于恢复期,微生物类群结构与未调整样地相比具有相似性,但调整后的土壤微生物类群更为丰富,变形菌门和担子菌门的增加使得土壤中固氮菌的比例提高,土壤微生物类群向有助于有机质分解的方向转换。

不同间作模式对胶园土壤微生物功能多样性的影响

【目的】研究不同间作模式对胶园土壤微生物群落功能多样性的影响,为今后橡胶林下间作模式优化和间作栽培管理提供科学依据。【方法】运用Biolog⁃ECO技术研究土壤微生物代谢功能特征,分析不同间作胶园土壤微生物碳源代谢活性和多样性的差异。【结果】土壤微生物对碳源利用在培养216 h时达到稳定,不同处理的平均吸光值AWCD依次为橡胶/王草间作>橡胶/咖啡间作>橡胶/益智间作>纯林胶园。间作模式不仅增加了土壤微生物利用的碳源种类,还增强了碳源代谢活性,橡胶/王草间作土壤微生物对碳水化合物类、氨基酸类、酚酸类、羧酸类、多聚物类的代谢能力较强,橡胶/咖啡间作土壤微生物对胺类的代谢能力较强。主成分分析表明,间作胶园与纯林胶园之间土壤微生物碳源利用特征差异显著,橡胶/王草与橡胶/咖啡、橡胶/益智间作之间差异显著,橡胶/咖啡与橡胶/益智间作二者之间无显著差异。不同间作模式提高了胶园土壤微生物多样性指数,各处理之间的AWCD值和McIntosh指数差异显著,Shannon指数、Simpson指数无显著差异。相关性分析表明,胶园土壤微生物碳源代谢功能与土壤环境因子密切相关,土壤含水量、pH、有机质是影响胶园土壤碳源代谢差异的主要因子。【结论】橡胶林下间作王草、益智和咖啡作物有利于改善土壤生态环境,促进土壤碳源利用,提高土壤微生物群落功能多样性。

北京八达岭林场人工林生态服务功能评估

人工林生态服务功能评估是应用生态学领域研究的热点,也是数字生态和林业高质量发展的需求.本文以北京市八达岭林场人工林生态系统(混交林、针叶林、阔叶林)和天然灌木林为研究对象,以北京市森林资源规划设计调查资料(2004、2009、2014年)和八达岭林场碳通量实时监测为基础数据源,通过野外调查及典型样方观测,开展人工林生态服务功能评价,旨在探究森林生态系统结构优化和功能提升的森林经营建议.结果表明:1)2004−2014年八达岭林场针叶林和灌木林面积增长率分别为40.48%和3.32%,而阔叶林和混交林分别减少46.33%和3.57%,林场仍以混交林(703 hm^(2))和灌木林(1182 hm^(2))为主.2)2004−2014年阔叶林中椴树逐渐成为主要树种,2014年涵养水源量较2009年提高了1.55倍.油松作为混交林的优势树种,其涵养水源实物量2014年较2004年提高了67%.灌木林在2014年出现了较大幅度增加,涵养水源实物量较2004年提高了1倍左右,其价值量也相应增加.固碳、释氧、提供负氧离子、滞尘和吸收污染物等调节服务功能及其价值均表现为混交林最高,针叶林次之,阔叶林最低(P>0.05);各林分服务功能价值量与功能实物量变化趋势相同,灌木林固土和保肥功能优于其余3种林分,混交林和针叶林营养物质累积量和生物多样性优于阔叶林.3)2004−2014年保育土壤(92.91%)、生物多样性保护(4.33%)及涵养水源功能(2.33%)对人工林生态服务功能的贡献率大于固碳释氧(0.37%)、森林防护(0.04%)和净化大气环境(0.02%)功能,其中混交林和针叶林对人工林生态服务功能贡献大于阔叶林和灌木林.由此可见,林分类型和林分面积是影响人工林生态服务功能强弱的主要决定因素.八达岭人工林经营应持续保持保育土壤功能,在保证生物多样性的情况下,应注重固碳增汇功能,建议将现有林分多调整为混交林和灌木林,营造“异龄、复层”的理想人工林生态系统,逐渐提高北京八达岭人工林生态服务功能.

凋落物添加与去除对米槠天然林土壤微生物残体碳的影响

【目的】研究森林凋落物输入变化对土壤微生物残体碳的影响,为全面认识植物、土壤与微生物间的相互作用对森林长期碳固存的影响提供科学依据。【方法】以亚热带米槠天然林为研究对象,采用随机区组试验设计,设置3种凋落物处理(去除凋落物、双倍凋落物和对照),测定土壤理化性质、氨基糖含量及微生物残体碳含量,采用Pearson分析和路径分析(PLS-PM)探讨微生物残体碳含量的影响因素。【结果】去除凋落物后,土壤中总氨基糖、氨基葡萄糖、氨基半乳糖和甘露糖胺含量分别降低了14.7%、33.4%、9.3%和16.1%;凋落物添加处理后,甘露糖胺含量降低了21.7%。去除凋落物后,真菌残体碳和总微生物残体碳含量分别降低了16.2%和16.1%,而细菌残体碳含量无显著变化;凋落物添加后,总微生物残体碳含量显著降低了9.2%,但2种处理下微生物残体碳对土壤有机碳的贡献无差异。路径分析表明,凋落物输入变化下的微生物生物量碳、土壤含水量和微生物生物量是驱动土壤微生物残体碳累积的关键因子。【结论】改变凋落物的输入可显著调控土壤微生物残体的积累,尤其是对真菌残体碳的影响较大,而对细菌残体碳的影响较小。凋落物在微生物残体碳积累中具有重要作用,适度维持地表凋落物贮量有助于保持土壤碳库的稳定。

浙江九龙山香果树生境土壤微生物多样性及其影响因素

【目的】揭示珍稀植物香果树Emmenopteryshenryi生境土壤微生物多样性变化信息及其影响因素,为香果树的保护和繁育提供参考。【方法】通过高通量测序技术检测了34个香果树群落生境的土壤细菌和真菌种类,分析海拔、坡向、土壤理化性质和香果树群落特征对土壤细菌和真菌多样性的影响。【结果】α多样性分析表明:九龙山香果树生境土壤细菌Shannon-Wiener指数均值为5.87,Simpson指数均值为0.98;土壤真菌Shannon-Wiener指数均值为4.88,Simpson指数均值为0.97。细菌Shannon-Wiener指数当量(H')随海拔升高而显著降低(P<0.05),随土壤pH(4.62~5.83)升高而显著升高(P<0.05);土壤细菌Simpson指数当量(D')与土壤速效钾呈显著负相关(P<0.05)。真菌H'和D'都随着海拔上升呈先下降后上升的趋势,且随碱解氮的升高而显著降低(P<0.05);真菌D'还与样地中心香果树胸高断面积呈显著正相关(P<0.05)。β多样性分析表明:细菌Sorenson相异性指数均值为0.39,其中物种周转组分贡献为70.2%,真菌Sorenson相异性指数均值为0.72,其中物种周转组分贡献为85.1%;细菌和真菌的Sorenson相异性指数各自存在显著空间自相关(P<0.05),且与土壤理化性质以及树种组成差异显著相关(P<0.05)。偏Mantel检验结果表明:细菌的物种周转组分与土壤理化性质和样地树种组成显著相关(P<0.05),而其物种丰富度组分仅与取样年份显著相关(P<0.05);真菌的物种周转组分存在显著空间自相关且与土壤理化性质差异显著相关(P<0.05),而其物种丰富度组分与取样年份、海拔都显著相关(P<0.05)。【结论】九龙山香果树生境土壤真菌多样性较高,细菌多样性较低;香果树生境土壤微生物多样性存在时空异质性,海拔、土壤碱解氮和香果树胸高断面积是土壤微生物α多样性的主要影响因素,土壤理化性质和样地树种组成是土壤微生物β多样性的主要影响因素。图4表2参32.

天然林改造为单一茶园前后不同生境土壤丛枝菌根真菌物种多样性的差异

在贵州省遵义市正安县和湄潭县,选择地理位置相邻的3种生境类型样地——天然林、由天然林改造而来的人工林、不同种植年限茶园(茶园依据种植年限(t)不同划分为5组:t<10 a、10 a≤t<20 a、20 a≤t<30 a、30 a≤t<40 a、t≥40 a);采用分层随机抽样法设计3种生境的土壤样品采集,共选取37个采样点(茶园17个、天然林10个、人工林10个),统一采集深为5~40 cm的根际土壤,每个样点采集3~5份混合土壤作为重复,共采集128份土壤样品;参照相关标准和规范测定土壤理化性质(pH、有机质质量分数、全氮质量分数、全磷质量分数、全钾质量分数、解氮质量分数、有效磷质量分数、速效钾质量分数、土壤粒径、质地类型),采用湿筛倾注-蔗糖离心法进行土壤丛枝菌根(AM)真菌孢子分离和形态鉴定,采用孢子密度、物种丰富度、分离频度、相对多度、重要值、香农-威纳多样性指数(Shannon-Wiener Index)、辛普森多样性指数(Simpson Index)、皮卢均匀度指数(Pielou’s Evenness Index)评估丛枝菌根真菌群落结构;采用聚类分析法、冗余分析(RDA)法、方差分析法,分析3种生境土壤丛枝菌根真菌物种多样性的差异。结果表明:3种生境中共检出7科11属48种丛枝菌根真菌。孢子密度、物种丰富度、香农-威纳多样性指数、辛普森多样性指数,在天然林土壤中最高、茶园土壤中次之、人工林土壤中最低。种植年限小于20 a的茶园土壤中丛枝菌根真菌物种组成与人工林相似,主要受土壤因子的影响;而种植年限大于20 a的茶园土壤中丛枝菌根真菌物种组成丰富,接近天然林,受土壤因子和宿主植物的双重影响。说明人为因素引起的生境变化会影响丛枝菌根真菌物种组成,扰动后的丛枝菌根真菌生态平衡重建需要一定年限。

不同森林植被下土壤化学和生物化学肥力的综合评价

利用模糊数学和多元统计分析原理,对常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松林和杉木林4类森林植被下土壤化学和生物化学肥力进行了综合评价。结果表明:4类林分土壤化学、生物化学综合肥力由高到低依次是常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松林、杉木林,0 20cm土层土壤肥力综合指标值分别为0.7412、0.5796、0.4798、0.3476,20 40cm土层则分别是0.2357、0.1746、0.1592、0.1168。土壤肥力综合评价结果和单项肥力指标分析结果一致,但比单项肥力分析更具说服力。

雷州半岛轮伐期内尾细桉人工林土壤有机碳储量变化特征及其影响因素

以广东湛江雷州半岛轮伐期内(1、3、5、7、8年)尾细桉人工林土壤为研究对象,对0~100 cm土层土壤有机碳质量分数、有机碳密度及有机碳储量进行调查分析,以期为提出健康可持续的桉树人工林经营策略提供理论依据。结果表明:不同林龄桉树人工林土壤有机碳质量分数具有明显的垂直分布特征,随着土层深度的增加,土壤有机碳质量分数显著下降,从0~20 cm土层的3.45~7.31 g·kg^(-1)下降至80~100 cm土层的1.90~3.01 g·kg^(-1);随土层深度增加,土壤有机碳密度及土壤碳储量均呈现显著下降趋势,1 m深土层有机碳储量主要集中在0~40 cm,占总土壤碳储量比达到46.90%~53.00%。随林龄增加,土壤有机碳质量分数、有机碳密度及有机碳储量均呈现先显著下降而后显著上升的趋势,且在5年生桉树人工林土壤中出现最低值,各龄级桉树人工林0~100 cm土层土壤碳储量具体表现为从1年生到5年生显著下降,而从5年生到8年生显著回升的趋势。土壤全氮、土壤容重以及土壤含水量作为关键环境因子显著影响土壤有机碳质量分数及碳储量。