喀斯特峰丛洼地3个建群树种“植物-凋落物-土壤”系统氮同位素特征

以喀斯特峰丛洼地3种常见次生林及其建群树种为研究对象,测定3种林分建群种的不同器官及凋落物、土壤的氮含量及氮同位素丰度值(δ^(15)N),探讨植物-凋落物-土壤氮含量及稳定氮同位素组成变化及内在联系。结果显示:3种次生林建群种植物中叶片氮含量最高,茎的氮含量最低,3种次生林建群树种叶片氮含量均显著高于掉落物和土壤氮含量,0~30 cm土壤氮含量显著高于30~90 cm土壤氮含量,土壤养分主要集中于表层土壤;白栎、栓皮栎和光皮桦器官中δ^(15)N变化范围分别为-2.82‰~14.94‰、-1.37‰~9.35‰和-4.39‰~26.06‰,3种建群种器官间氮同位素组成均表现出显著差异(P<0.05);3种建群种群落表层土壤δ^(15)N差异显著,3种林分中0~30 cm土壤δ^(15)N均显著低于30~60 cm和60~90 cm的土壤,δ^(15)N可能是这些群落土壤氮循环过程中的敏感指标,光皮桦叶片氮含量略大于白栎和栓皮栎,光皮桦林土壤表层δ^(15)N大于白栎林和栓皮栎林,光皮桦可能比白栎和栓皮栎更为适应喀斯特生境。

不同类型豆科植物群落凋落物对城市土壤质量的影响

为了解不同豆科植物群落类型的凋落物特征对土壤质量的影响。选取太原市森林公园内3种不同群落类型(豆科落叶阔叶林、豆科与非豆科落叶阔叶树种混交林、豆科与常绿针叶树种混交林),通过对不同类型豆科植物群落凋落物性质和土壤质量进行差异性、相关性分析,探讨凋落物性质与土壤因子间的关系。结果表明,不同豆科植物群落类型间凋落物的理化性质存在差异。豆科落叶阔叶林群落凋落物全氮含量(17.68 g/kg)、N/P比值(4.15)显著高于豆科与非豆科落叶阔叶树种混交林、豆科与常绿针叶树种混交林。豆科与常绿针叶树种混交林群落凋落物的全磷含量(5.96 g/kg)显著高于豆科与非豆科落叶阔叶树种混交林(3.68 g/kg);不同豆科植物群落类型间土壤性质存在差异。豆科落叶阔叶林土壤全碳(127.28 g/kg)、碱性磷酸酶活性(0.6 g/kg)显著优于豆科与非豆科落叶阔叶树种混交林、豆科与常绿针叶树种混交林,脲酶活性(0.87 g/kg)显著优于豆科与非豆科落叶阔叶树种混交林;豆科与非豆科落叶阔叶树种混交林土壤有机碳(23.51 g/kg)、硝态氮(11.21 mg/kg)、全钾(20.88 g/kg)含量显著低于豆科落叶阔叶林、豆科与常绿针叶树种混交林;凋落物全碳、全氮、全磷、N/P与最大持水量、毛管持水量,土壤全碳、有机碳、全氮、硝态氮、全磷、全钾、速效钾含量,以及脲酶和过氧化氢酶活性间呈显著正相关;凋落物总量、全碳及全磷含量与土壤容重间呈极显著负相关,凋落物C/N与土壤全氮、全碳、有机碳含量间呈显著负相关。不同豆科植物群落类型凋落物可显著降低土壤容重,提升土壤养分和酶活性,且豆科落叶阔叶林、豆科与常绿针叶树种混交林土壤质量要优于豆科与非豆科落叶阔叶树种混交林。

黄土丘陵区油松人工林植物器官-凋落物-土壤化学计量特征的季节变化

为了解黄土丘陵区油松人工林植物器官—凋落物—土壤的化学计量特征随季节的变化规律,通过时空替代法、野外调查取样与室内试验的手段,以陕西省延安市安塞区纸坊沟流域中林龄油松(Pinus tabuliformis)人工林为对象,分析了4—10月油松不同器官—凋落物—土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量学特征。结果表明:(1)从4—10月,叶片C、P含量逐渐上升,在10月最高,叶片的N含量和N∶P及枝的N、P含量均先减小后增大,且均在8月最低,而枝的C∶N及C∶P和细根的C∶P、N∶P均先增大后减小,且均在8月最高。土壤C、N含量、C∶P、N∶P先增大后减小,在8月最高。凋落物N含量、C∶P和N∶P均呈先降后升的趋势,在6月最低,P含量变化不显著;(2)除叶片4—6月、细根4—8月N∶P>14外,其他各器官4—10月均N∶P<14,该区域油松生长主要受N限制;(3)叶片与凋落物的C、N含量及C∶N之间均呈显著正相关,C∶N、C∶P与N∶P之间均呈显著正相关(p<0.05)。叶片N∶P与土壤C∶N呈极显著负相关(p<0.01),其他化学计量特征之间均无显著相关性。凋落物C含量与土壤P含量呈显著正相关(p<0.05)。研究结果使人工林生态化学计量学的研究更加系统性,为黄土丘陵区植被良好生长提供参考依据。

黄土区六种植物凋落物与不同形态氮素对土壤微生物量碳氮含量的影响

黄土高原丘陵沟壑区进行的以退耕还林还草为主的生态环境建设,使得进入土壤生态系统有机物的种类及数量发生变化,其对土壤微生物量碳、氮的影响是值得关注的问题。采用室内培养法研究了采自该区6种不同植物凋落物(碳氮比在15.1—50.7之间)及其与不同形态氮素(NH4+-N及NO3--N)配合对土壤微生物量碳、氮及矿质态氮含量的影响。结果表明,加入不同凋落物均显著提高了土壤微生物量碳、氮含量,其中加入柠条、沙打旺等碳氮比低的凋落物在培养的一段时期内土壤微生物量碳、氮均高于碳氮比高的凋落物(刺槐、沙柳和长芒草)。在加入凋落物再施用NH4+或NO3-,也提高了土壤微生物量碳、氮含量,其中铵态氮处理土壤微生物量碳、氮含量的增加达显著水平,说明微生物更易利用铵态氮。加入C/N高的凋落物后土壤中的矿质氮发生固持,矿质态氮固持量与凋落物的C/N比呈显著的正相关关系。建议在黄土高原丘陵沟壑区植被恢复过程中,有必要考虑不同植物凋落物的碳、氮养分含量及转化特性,以协调土壤碳、氮转化过程。

红树植物凋落叶分解对土壤可溶性有机质的影响

研究红树林湿地土壤可溶性有机质（DOM）的来源、性质及其归宿对于揭示DOM在红树林湿地生物地球化学循环中的作用具有重要意义。采集了木榄（Bruguiera gymnoihiza）、秋茄（Kandelia candel）和桐花树（Aegiceras corniculatum）3种红树植物的新近落叶进行室内48 d分解实验,探讨了凋落叶分解过程对土壤可溶性有机碳（DOC）和可溶性总氮（TDN）含量、C/N比（DOC/TDN）及紫外-可见（UV-Vis）光谱特征（A280、A240/A420和A250/A365比值）的影响。在48 d分解期间,3种红树植物凋落叶的输入均明显增加了土壤DOC的含量,其变化在分解第6 d最为显著,各凋落叶添加组比对照组平均增加了149%（秋茄）~196%（桐花树）,随后各凋落叶添加组土壤DOC含量呈下降趋势。与土壤DOC的变化不同,凋落叶输入后土壤TDN的变化与对照组的差异不明显,但木榄和桐花树添加组的C/N比在分解初期（第6天）显著高于对照组（P〈0.05）。凋落叶的输入亦在不同程度上增大了土壤DOM的A280值,降低了DOM的A240/A420和A250/A365比值。与土壤DOC的变化相似,凋落叶输入使DOM的UV-Vis光谱特征在分解初期（第6天）的变化最明显,其中桐花树凋落叶的影响最大,秋茄凋落叶的影响最小。结果表明：凋落叶输入使培养初期土壤DOM的含量和性质发生明显改变,DOM中大分子及芳香类组分增多、团聚化程度增加,DOM的生物可降解性变小。然而,随着分解的进行,不同凋落叶处理组之间土壤DOM的变化差异性逐渐缩小,并在分解后期与对照组趋近。

黄土高原区不同植物凋落物搭配对土壤微生物量碳、氮的影响

黄土高原丘陵沟壑区进行的以退耕还林还草为主的生态建设,使得进入土壤生态系统有机物的种类和数量发生变化,不同种类凋落物混合对土壤微生物量碳、氮的影响是值得关注的问题。采用室内培养试验方法研究了采自黄土高原地区6种不同植物凋落物及等比例混合后对土壤微生物量碳、氮及矿质态氮含量的影响。结果表明,加入不同植物凋落物均显著提高了培养期间土壤微生物量碳、氮含量。总体平均,添加3种等量混合后植物凋落物的土壤微生物量碳、氮含量高于两种凋落物等量混合处理,而两种凋落物混合高于单种凋落物处理;土壤矿质态氮含量的变化则相反,即单种>两种混合>3种混合。单种和两种混合后土壤微生物量碳、氮含量与其碳氮比显著相关,而3种凋落物混合后土壤微生物量碳、氮含量与其碳氮比无相关性,说明多种凋落物混合后土壤微生物量碳、氮含量受多种因素共同影响。因此,在黄土高原植被恢复重建中,有必要采用不同种类植物搭配,利用生物多样性促进生态系统健康持续发展。

不同植物凋落物对土壤有机碳淋失的影响及岩溶效应

以低含量有机碳的岩溶土壤（ＳＯＣ， ０．８９％）为媒介，每１５０ｇ上添加松针、梧桐叶粉各 ７．５ｇ，１５ｇ，４个试验土柱号分别为ＳＣＣ３，ＳＣＣ５；ＳＢＣ３，ＳＢＣ５，接种岩溶土壤微生物群落后，于 恒温室内进行培养淋溶实验。结果表明，土壤淋溶液的电导值受土壤有机质含量多少及性质 的影响。土壤水溶性有机碳（ＤＯＣ）淋失总量ＳＣＣ３为５４０．７ｍｇ，ＳＣＣ５为１５２２．９ｍｇ；ＳＢＣ３为 ３８３．２ｍｇ，ＳＢＣ５为５６３．５ｍｇ。同时，土壤环境中Ｃａ~２＋的释放总量ＳＣＣ３为１４５．７ｍｇ，ＳＣＣ５为 ２８８．７ｍｇ； ＳＢＣ３为１７０．０ｍｇ，ＳＢＣ５为１６７．９ｍｇ。两者呈正相关，相关系数ｒ~２＝０．８５。下伏碳酸 盐岩的溶蚀量排序为ＳＣＣ５＞ＳＢＣ３＞ＳＣＣ３＞ＳＢＣ５，表明两种不同植物凋落物经微生物分 解，产生不同质和量的ＤＯＣ，并导致土壤环境中 Ｃａ~２＋释放的差异和不同的岩溶效应。从而初步揭示不同有机碳分解导致ＤＯＣ淋失的差异性，以及ＤＯＣ对岩溶动力系统的驱动。这与Ａ．Ｈｅｙｅｓ和Ｔ．Ｒ．Ｍｏｏｒｅ的研究结果一致。

菊科植物改变土壤氮素的可利用性

生物入侵破坏入侵地生态系统的群落结构和稳定性、阻碍农林牧渔业生产、危害人类健康。我国已成为外来生物入侵最严重的国家之一,现有402种入侵植物。菊科、豆科、禾本科构成我国外来入侵植物的主体,其中菊科入侵植物约有107种,广泛分布于我国各省(区)。菊科入侵植物因其独特的生物学特性(如生长发育快、成熟早、种子产量高且易于传播等)而具有高度的入侵性。本文综合分析了国内外38篇共211个关于菊科入侵植物对土壤氮素含量影响的案例。结果发现,菊科植物入侵后,85%以上的案例中土壤总氮、铵态氮、硝态氮等氮素含量显著(P<0.05)增加,其中紫茎泽兰(Ageratina adenophora)对土壤氮素含量的影响最大。菊科植物入侵可通过释放化感物质、分解凋落物和改变土壤氮循环微生物种类和数量来改变土壤氮素含量,从而对本地生态系统的氮养分资源造成极大影响。土壤氮是限制植物生长的最主要因素,通过研究菊科入侵植物对土壤氮素含量的影响能帮助理解土壤氮在入侵过程中的重要作用,促进完善外来植物的入侵机制。

城市绿化植物-凋落物-土壤系统碳氮磷化学计量特征研究

以福建福州市常见的15种乔木、灌木和草本绿化植物为对象,连续2年取样测定了这些植物、凋落物、立地土壤、土壤微生物量C、N、P含量,探讨城市绿化植物-凋落物-土壤系统生态化学计量特征,为中国城市绿化植物的生态功能恢复与植被重建提供科学依据。结果表明:(1)绿化植物不同器官C、N、P含量均表现为草本>灌木>乔木、C含量>N含量>P含量、叶>茎>根,呈现出叶的富集作用;绿化植物各器官化学计量比(C/N、C/P、N/P)也表现出基本一致的乔木>灌木>草本的变化趋势;各绿化植物对N的再吸收率极显著高于对P的再吸收率(P<0.01),绿化植物N和P再吸收率表现为乔木>灌木>草本,不同绿化植物对N的再吸收率差异均显著(P<0.05),对P的再吸收率差异均不显著(P>0.05)。(2)绿化植物凋落物C、N、P含量基本表现为草本>灌木>乔木,其中不同绿化植物凋落物P含量差异不显著。(3)绿化植物立地土壤C、N、P含量表现为草本>灌木>乔木,但其N/P差异不显著;土壤微生物量C、N、P含量基本表现为草本>灌木>乔木,其相应的C/N、C/P、N/P差异均不显著。(4)植物-土壤-凋落物-土壤微生物量(C、N、P)均随着生长季温度的升高而降低,随着年降水量的增加而升高,P素的回归系数绝对值明显低于C素和N素;植物-凋落物-土壤的C与N含量、N与P含量、C/P与N/P、以及土壤和植物的C/N与N/P之间均呈显著正相关关系,而凋落物的C/N与N/P之间呈显著负相关关系;典范对应CCA排序中,植物高度、冠幅、茎粗、比叶面积和叶面积指数对植物-凋落物-土壤-土壤微生物量C、N、P含量和C/N、C/P和N/P具有较大影响作用,其中高度、冠幅和茎粗与比叶面积和叶面积指数呈负相关关系,与凋落物-土壤-土壤微生物量C、N、P含量呈负相关关系,与植物C、N、P含量呈正相关关系;而凋落物-土壤-土壤微生物量C、N、P含量与其C/N、C/P和N/P均具有一定的正相关关系。

缙云山蕨类植物叶片凋落物分解过程中中小型土壤节肢动物群落动态

土壤动物与凋落物分解关系密切,但目前鲜有关于林下植被凋落物分解与土壤节肢动物关系的研究.以亚热带森林林下广泛分布的3种蕨类植物的羽片为实验材料,采用凋落袋法研究了重庆缙云山3种森林类型中蕨类植物凋落物分解过程中中小型土壤节肢动物的群落动态.结果表明:1试验共收集到中小型土壤节肢动物共11 092只,其中蜱螨目、弹尾目为优势类群.2蕨类植物凋落叶分解过程中,中小型土壤节肢动物群落组成在前期变化不大,随着综合目、蜘蛛目等其他类群逐渐进入,凋落叶分解中后期,群落组成变化较为明显.3伴随着凋落叶分解,凋落袋中中小型土壤节肢动物个体数量不断变化,在分解前期下降迅速,后期则较为缓慢;类群数随凋落物分解呈"W"型,类群数最大出现在5月和7月;Shannon-Wiener多样性指数则随凋落叶分解显著增加.4凋落叶分解过程中,各林型之间土壤节肢动物群落类群组成、个体数量、类群数、多样性指数的变化趋势呈现一致的规律.研究表明:蕨类植物凋落叶分解过程影响中小型土壤节肢动物群落结构.随着凋落物分解,中小型土壤节肢动物群落组成逐渐变化;中小型土壤节肢动物个体数量逐渐降低;不同类群土壤动物逐渐进入;群落多样性逐渐增加.

植物凋落物影响土壤有机质分解的研究进展

植物凋落物是土壤动物和土壤微生物的主要生命物质和能量来源,其类型、组成以及物理化学等性质直接决定了土壤有机质的品质。对植物凋落物的类型、品质、物理性质、层效应和激发效应以及根际碳淀积与土壤有机质分解的关系进行了总结,可为研究植物凋落物对土壤有机质的影响提供理论参考,指出要在全球变暖背景下进一步加强凋落物分解过程中土壤微生物和酶活性变化的研究。

贵州白云岩地区植物群落叶片-凋落物-土壤化学计量与碳氮同位素特征

剖析天然次生林生态化学计量与C、N同位素丰度的关系,能够阐明元素平衡对同位素分馏的影响规律,深刻揭示生态系统资源分配机制与利用策略。以贵州白云岩地区马尾松林(Pinus massoniana forest)、山胡椒林(Lindera glauca forest)、烟管荚蒾林(Viburnum utile forest)、化香林(Platycarya strobilacea forest)和白栎林(Quercus fabri forest)为对象,厘清叶片-凋落物-土壤连续体的生态化学计量特征与C、N同位素丰度及其内在关联。结果表明:(1)不同群落叶片、凋落物、土壤C、N、P含量存在差异,总体为叶片>凋落物>土壤,N在连续体间的继承性较强,C则较弱。(2)不同植物群落连续体间C∶N、C∶P、N∶P差异显著,5种群落均受到N元素限制,化香林和白栎林还受P限制;烟管荚蒾林C∶N、C∶P与化香林N∶P显著性较高,植物通过协调化学计量平衡以满足自身生长发育和适应环境的需求。(3)叶片、凋落物、土壤δ^(13)C分别为-32.45‰--29.22‰、-30.11‰--28.85‰、-26.06‰--6.83‰,δ^(15)N依次为-8.36‰--1.17‰、-6.79‰--2.22‰、3.22‰-7.12‰,总体上元素迁移转化存在一致性。(4)叶片-凋落物-土壤连续体中,化学计量与δ^(15)N的相关性高于δ^(13)C,土壤化学计量与δ^(13)C、δ^(15)N具有更强的耦合效应。结果可为贵州白云岩地区生态系统养分科学管理提供理论依据。

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。

土壤性质及生物化学因素与植物化感作用的相互影响

化感作用与植物环境因素密切相关,而土壤是陆地植物生长的基础环境。到目前为止,较全面地总结土壤性质及生物化学因素与植物化感作用相互影响的研究进展的综述还很少见。文章试图对之进行总结,为更深入地研究它们之间的关系提供参考依据。当前的研究进展显示,(1)土壤因子(土壤质地、有机无机物质和水分)影响土壤中化感物质的植物毒性。化感物质到达土壤后,通过微生物分解、表面吸附、聚合作用、pH变化、离子交换、改变氧气浓度等各种机制,将发生许多变化,这些变化包括从降低植物毒性直至提高惰性次生代谢物的毒性。土壤的吸附、解吸和降解控制了化感物质的潜在生物有效性。化感物质要达到对植物有化感效应,它们必须长期持续地存在于土壤中,以致它们在溶液中累积到引起化感效应的较高水平。(2)土壤微生物活性决定了化感物质的活性,它们不仅钝化了植物毒素,而且还释放了新的有毒化合物。土壤微生物酶和菌根影响植物化感作用和土壤养分水平的相互关系,而化感物质也能改变土壤微生物区系的结构和活性。(3)植物次生代谢物由于它们对土壤硝化细菌的影响和以有机形态对氮的固定,而影响氮循环。微生物和各种物理、化学的降解过程,影响从植物和土壤中释放的化感物质的去向。土壤环境中化感物质的去向决定了自然环境中化感作用的表达。文章最后提出了化感作用的研究展望。

炼锌废渣-修复植物-凋落物体系的生态化学计量学研究

为揭示金属冶炼废渣堆场生态修复多年后,废渣-植物-凋落物系统中养分循环和系统维持机制。该研究以实现生态修复6 a的黔西北铅锌冶炼废渣堆场上土荆芥(Dysphania ambrosioides)、芦竹(Arundo donax)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、构树(Broussonetia papyrifera)和柳杉(Cryptomeria fortunei)五种优势修复植物为对象,分析它们的主要营养器官(细根、粗根、茎/干、枝、叶片)、地表凋落物、植被下方表层废渣(0~10 cm)中碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及化学计量特征,探讨它们之间的相互关系。结果表明:不同植物、不同营养器官间C、N、P的含量具有显著差异(P<0.05),C平均含量在两种草本植物中为茎>叶片>根>凋落物,在三种乔木中为干>枝>细根>粗根>叶片>凋落物;N和P的分布在草本植物中分别为叶片>凋落物>根>茎和叶片>根>凋落物>茎,在三种乔木中均为叶片>细根>凋落物>粗根>枝>干。五种植物中,柳杉各营养器官及凋落物中C含量均高于其他植物,N、P含量呈相反的规律;刺槐中N含量最高。C∶N和C∶P在五种植物营养器官与凋落物中的变化规律跟N、P的分布相反,说明C∶N和C∶P分别主要受N和P含量影响。相关性分析指出,草本植物的N∶P受N和P共同影响,三种乔木的N∶P主要由N的分布决定,同时受到枝和叶片中P含量影响。五种植物中,仅豆科类刺槐的叶片N∶P大于16,在系统中生长受P限制,其他植物生长均受N限制,说明刺槐更能适应贫瘠的废渣环境,建议在修复贫瘠的废渣堆场时优先选择豆科类植物作为先锋植物,改善基质养分条件。植被下方表层废渣中C、N、P含量基本都低于植物各营养器官及凋落物,不同修复植物下方对应的表层废渣中C、N、P含量间具有显著差异(P<0.05),草本植物修复下的废渣中C、N、P含量低于乔木修复下的含量。废渣-植物-凋落物体系中N、P、N∶P之间的相关性分析显示,植物细根和凋落物中N、P含量与废渣中N、P含量及化学计量比关系更密切。

退化沙质草地恢复过程中植被生物量变化及其与土壤碳的关系

植物生物量分配特征及其向土壤中的物质输入是退化沙质草地生态系统恢复,尤其是土壤碳含量增加的关键环节。本研究以科尔沁沙地不同恢复阶段的流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和封育草地为研究对象,调查分析草本植被生物量分配特征、根系性状和土壤理化性质特征,厘清生物量分配特征和根系性状与土壤碳的相互关系。结果发现:随着沙化草地逐步恢复,植被地上生物量、根系生物量、地表凋落物以及地下残体均呈显著的增加趋势(P<0.01),相对于沙化严重的流动沙丘,半固定沙丘、固定沙丘和封育草地的植物总干物质(生物量+凋落物)分别增加了11.0%、116.3%和151.2%。与生物量变化趋势相同,土壤碳含量随沙化草地的逐步恢复显著增加(P<0.05),其中0~10cm层的增加速率高于10~20cm层。结构方程模型(SEM)分析显示,0~10cm层土壤碳含量受地表凋落物、地下残体和根表面积3个因素的影响,10~20cm层土壤碳含量仅受地下残体和根表面积两个因素的影响,同时,两层土壤碳含量均与地上生物量无显著的关系。研究结果表明,在退化沙质草地恢复过程中,土壤碳含量主要受凋落物输入以及根系性状的影响,而与地上生物量无直接关系。

积雪变化对陆地生态系统植被特征和土壤碳氮过程的影响

在季节性积雪地区,冬季气候变暖导致积雪变薄、积雪不连续、融雪提前及雪盖面积缩小等现象。然而相较于氮沉降、增温、降水变化等全球变化因子,目前尚缺乏积雪因子对陆地生态系统过程和功能影响的系统报道。为加深人们对积雪特征变化生态后果的认知,综述了积雪深度和融雪时间变化对植被物候和群落组成、凋落物分解、土壤碳氮过程、温室气体排放和土壤微食物网(土壤动物和微生物)的影响。由于模拟积雪变化手段不同和复杂的气候、土壤背景,生态系统各要素对积雪特征变化的响应规律存在较大的分异和不确定性。例如,在未来气候变暖导致积雪变薄和融雪提前情景下,植被物候提前,生长季延长,导致生产力增加和凋落物数量增加,禾草比例减少导致凋落物质量增加,早春温度高刺激微生物活性,凋落物分解速率高,促进土壤碳氮周转过程。但积雪减少和融雪提前导致的早春低温和夏季干旱也可能引起植被生产力下降,凋落物数量减少质量降低,土壤微生物活性低,分解速率低,从而减缓碳氮周转过程。此外,积雪特征变化对植被特征和土壤碳氮过程影响相关研究目前还存在以下问题:1)积雪深度和融雪时间对生态系统的影响是否存在交互效应仍缺乏关注,且积雪变化对后续生长季是否存在持续效应也不明确;2)积雪因子对植被、土壤碳氮动态过程和土壤生物的影响,各生态要素研究相对较为独立;3)积雪变化引起对土壤地化循环过程影响的微生物驱动机制缺乏组学数据支撑;4)缺乏遥感手段反演各类影响生态系统功能和过程的积雪参数。应加强植被群落-土壤碳氮过程-土壤微食物网生态关联研究、基于基因组学的土壤微生物群落组成和生态功能研究和遥感相关技术研究,以期为发展积雪生态学提供参考。

湖泊湿地土壤有机碳形成、周转及稳定性研究进展

湖泊湿地生态系统作为重要的陆地碳汇之一,其土壤有机碳(SOC)储量变化将对全球气候产生显著影响。当前全球变化背景下,湖泊湿地经历的水位降低、水域面积缩小等生态问题使其碳汇功能面临严重威胁。尽管已有大量文献研究了湖泊湿地SOC的动态变化,但由于研究地点、实验方法和关注重点的不同,难以形成一致的结论,因此详细阐明湖泊湿地SOC存储和转化过程的演化趋势尤为重要。综述国内外湖泊湿地SOC的研究成果,从其形成、周转及稳定性三个方面进行归纳,总结现阶段湖泊湿地SOC的研究热点和不足,并结合当前湖泊湿地面临的现状,阐述影响其有机碳动态变化的因素。现有研究表明,植物源碳尤其是凋落物碳是湖泊湿地SOC的主要来源,但微生物碳在湖泊湿地SOC形成中的作用不容忽视,且植物和微生物碳对湖泊湿地碳储量的贡献比可能具有空间异质性。湿地SOC周转主要受微生物的调控,但中小型区系的土壤动物也扮演着重要的角色,它们可能既是驱动者也是贡献者,研究提示将土壤动物纳入湿地SOC的周转模型才可更准确地评估湖泊湿地的碳周转过程。有机物-矿物化学结合态保护是维持湖泊湿地SOC稳定的最重要机制,多种生物和非生物(气候、水环境等)因素会直接或间接影响SOC的稳定储存。目前维持湖泊湿地SOC稳定性的机制仍延用陆地或海洋生态系统的理论模型,需进一步评估其在湖泊湿地中的适用性。研究旨在总结湖泊湿地中SOC形成和转化的研究进展,为研究提供文献参考和思路。

宁夏罗山4种典型森林群落植物-凋落物-土壤生态化学计量特征

【目的】宁夏罗山是中部干旱带上唯一的生态安全屏障,研究该地区森林群落生态化学计量特征以揭示森林生态系统植被生长发育的主要限制性营养元素,为该地区植被恢复实践中群落的选择和森林经营管理提供理论依据。【方法】选择罗山保护区4种主要的森林群落[青海云杉(Picea crassifolia)纯林、油松(Pinus tabuliformis)纯林、山杨(Populus davidiana)纯林、青海云杉×油松混交林]为研究对象,采取野外样地调查取样,室内测定森林群落乔木优势种植物各器官、凋落物及林地土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,分析比较4种森林群落乔木优势种植物各器官、凋落物、土壤生态化学计量特征及环境因素,植物(各器官平均值)、凋落物和土壤三者化学计量特征的相关性。【结果】(1)乔木优势种植物叶和枝的C含量显著高于根的,叶的N、P含量显著高于枝和根,叶C/N显著低于枝和根;山杨纯林叶和枝的N含量显著高于其他森林群落,而叶的C/N显著低于其他森林群落;油松纯林根的N含量和枝、根的N/P显著低于其他森林群落,而枝和根的C/N显著高于其他森林群落。(2)山杨纯林凋落物N、P含量和N/P显著高于其他森林群落,C/N、C/P显著低于其他森林群落。(3)土壤C、N、P含量,C/N、C/P在不同森林群落间无显著差异,青海云杉纯林土壤N/P显著高于其他森林群落。(4)植物N与凋落物N含量,N/P存在显著正相关关系,两者的C/N则存在显著负相关关系;植物C/N与凋落物C含量存在显著正相关关系,两者的N/P则存在显著负相关关系;土壤C/N、N/P分别与植物P含量、凋落物C/P存在显著正相关关系,凋落物与植物的C/P存在显著负相关关系。植物P含量与土壤pH显著正相关。海拔与凋落物C/N、C/P呈显著正相关,与凋落物N含量、N/P呈显著负相关。土壤N/P与pH显著负相关,与海拔和土壤碱解氮呈显著正相关。土壤C、N、P含量、C/P、N/P与土壤有机质含量呈极显著正相关。【结论】罗山4种主要的森林群落中植物生长发育和凋落物分解的主要限制元素均为N元素,尤其该地区针叶林植被建设中需加强N元素的保护与利用;而山杨纯林生长速率最快且凋落物更易分解,在罗山的植被恢复中应优先选择和保护。

自然封育条件下毛竹林内凋落物及土壤持水能力变化研究

对不同自然封育年限下毛竹林内凋落物、土壤持水能力以及林下植物多样性情况进行试验研究,以5年、10年、15年、20年4种不同封育年限的毛竹林以及常规管理的对照林作为研究对象。结果表明,随着自然封育年限增加,毛竹林内凋落物的储量和自然含水量逐渐增加、凋落物最大持水量与有效拦截量的变化趋势均与自然含水量保持一致;毛竹林封育后有效地降低了土壤容重、提高土壤孔隙度,明显改善土壤物理性质,提高了土壤的保水效果;自然封育一定年限内,毛竹林内灌木植物的多样性可以有效提高,但是超过一定年限,则表现出一定衰退趋势;随着封育年限的延长,毛竹林内草本植物多样性明显下降、趋于衰退。