贵州喀斯特生态系统不同恢复阶段植物群落凋落物及碳氮归还动态

凋落物是森林生态系统碳库的重要组成部分,本研究对贵州普定喀斯特生态系统5种不同恢复阶段(稀灌草丛、藤刺灌丛、灌木林、乔灌过渡林、次生乔木林)植物群落的凋落物总量、凋落物组成(叶、枝、花果等)特征、凋落物量月动态及碳氮归还量进行了一年的定位观测。结果表明:稀灌草丛、藤刺灌丛、灌木林、乔灌过渡林、次生乔木林的年总凋落物量分别为726.0、3811.6、5161.0、4378.8、4604.8 kg/hm^(2),随着群落的恢复发展,凋落物总量呈现出先升高后缓降的变化趋势;各恢复阶段植物群落叶凋落物量占总凋落物量的64.2%~74.9%,枝凋落物量占总凋落物量的11.4%~18.1%,花果等凋落物量占总凋落物量的9.8%~19.5%;群落恢复初期(稀灌草丛、藤刺灌丛、灌木林)凋落物量月动态呈单峰型,而群落恢复中后期(乔灌过渡林、次生乔木林)凋落物量月动态呈双峰型,各恢复阶段植物群落的叶凋落物量与总凋落物量的月动态基本一致;C、N含量总体上表现为花果等凋落物>叶凋落物>枝凋落物,5种不同恢复阶段植物群落凋落物中C、N的年归还总量与其年总凋落物量显著正相关。

侵蚀红壤区马尾松人工林恢复过程中凋落物碳氮归还量变化

以福建省长汀县侵蚀红壤区恢复0、16和34年马尾松人工林为研究对象,采用“时空代换”法,研究侵蚀退化地植被恢复过程中马尾松和林下植被芒萁凋落物年输入量以及碳、氮归还量的变化。通过对不同恢复年限样地为期4年的凋落物观测,结果表明:植被恢复过程中凋落物输入量逐渐增加,不同恢复年限样地马尾松凋落物年输入量平均分别为0.60、2.34、3.33 t·hm-2·a-1,芒萁年输入量则分别为0.32、1.29、1.39 t·hm-2·a-1。植被恢复过程中马尾松凋落叶碳含量没有显著变化,其氮含量显著升高,C/N显著降低,而芒萁碳、氮含量和C/N相对稳定;此外,马尾松凋落物中碳的归还量显著高于芒萁,而芒萁凋落物中氮归还量高于马尾松,且马尾松凋落物C/N高于芒萁,说明芒萁在维持侵蚀退化地氮素供应的作用大于马尾松,且植被恢复能够提高马尾松氮的利用和归还,并且提高马尾松凋落物的质量。因此,增加具有高质量(低C/N)凋落物的林下植被芒萁覆盖,对提升侵蚀退化地土壤有机质水平具有重要的作用,今后在侵蚀退化地生态恢复工作中应着重关注高质量林下植被的恢复。

红壤区3种典型植被恢复模式凋落物动态及碳氮归还特征

对红壤区侵蚀地3种典型植被恢复模式——阔叶林、封育林和木荷×马尾松混交林的凋落物量及其组分进行了为期24个月的研究,分析了凋落物各组分月动态特征,以及凋落物各组分碳、氮元素归还量和季度动态特征。研究结果表明,阔叶林、封育林和木荷×马尾松混交林的年均凋落物量表现出明显的差异,总体上表现为叶>枝>杂>果>花,叶凋落量占总凋落物量的比率均较高,分别为83.10%、70.91%和73.66%。凋落物的月动态变化都表现出受凋落叶主导的规律。阔叶林、封育林和混交林凋落物碳元素归还量出现在第4季度,混交林在第2季度,阔叶林最大氮元素归还量出现在第4季度,封育林和混交林在第2季度。木荷×马尾松混交林年凋落量最大,碳、氮元素归还量也最大,更有利于养分归还和土壤质量恢复。

滨海沙地不同树种人工林生物量及凋落物碳氮养分归还

基于福州市滨海后沿沙地上营造的人工林的调查,以9年生尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)、木麻黄(Casuarina equisetifolia)、纹荚相思(Acacia aulacocarpa)3种主要人工林为对象,采用Monsi分层切割法(乔木层)和样方收获法(草本层、凋落物层)获取这3种人工林的生物量,研究其生物量分配格局及凋落物碳氮养分归还。结果表明,尾巨桉乔木层地上部分生物量为49.950t·hm^(-2),地下部分生物量为15.270t·hm^(-2),分别占生态系统总生物量的62.08%和18.98%;草本层生物量为0.698t·hm^(-2)(0.87%);凋落物层生物量为14.539t·hm^(-2)(18.07%)。木麻黄乔木层地上部分生物量为51.630t·hm^(-2),地下部分为20.270t·hm^(-2),分别占生态系统总生物量的62.65%和24.60%;草本层生物量为0.017t·hm^(-2)(0.02%);凋落物层生物量为10.488t·hm^(-2)(12.73%)。纹荚相思乔木层地上部分生物量为51.130t·hm^(-2),地下部分为13.760t·hm^(-2),分别占生态系统总生物量的64.43%和17.34%;草本层生物量为0.093t·hm^(-2)(0.12%);凋落物层生物量为14.369t·hm^(-2)(18.11%)。3种人工林地上各器官生物量均表现为:树干>树枝>树皮>树叶。这3种人工林生态系统总生物量与乔木层生物量排序相同,表现为木麻黄(82.40t·hm^(-2))>尾巨桉(80.46t·hm^(-2))>纹荚相思(79.35t·hm^(-2)),且生物量分配格局均为乔木层>凋落物层>草本层。3种人工林的净生产力表现为木麻黄(16.21t·hm^(-2)·a^(-1))>尾巨桉(14.00t·hm^(-2)·a^(-1))>纹荚相思(12.51t·hm^(-2)·a^(-1))。凋落物碳氮养分年总归还量表现为木麻黄(3.953t·hm^(-2)·a^(-1))>尾巨桉(3.329t·hm^(-2)·a^(-1))>纹荚相思(2.751t·hm^(-2)·a^(-1))。

冬小麦生境中土壤养分对凋落物碳氮释放的影响

土壤养分影响植物生长,进而影响凋落物质量和产量;凋落物质量和产量影响凋落物分解过程。基于一个生长实验和一个相同环境分解实验,研究了冬小麦(Triticum aestivum)生境中养分可利用性对凋落物碳(C)和氮(N)释放的影响。结果显示:(1)冬小麦凋落物产量、叶/根C:N比、C释放量和N释放量随土壤养分梯度呈单调变化;(2)土壤养分影响叶凋落物丢失率而不影响根凋落物丢失率;(3)初始叶/根C:N比与其C、N释放量之间存在负相关关系;(4)分解过程降低叶C:N比和根C:N比。结果表明:生境中土壤养分的提高可加速凋落物C、N归还,这反过来可能促进冬小麦生长,因此这种效应是正反馈;初始C:N比可预测凋落物C、N释放量。

嘉陵江上游低山暴雨区3种不同植被类型氮循环研究

本文通过对嘉陵江上游低山暴雨区不同植被类型的初步研究。不同植被类型的氮库总储量分别为:6 787.27 kg.hm-2、7 115.39 kg.hm-2、6 951.06 kg.hm-2。其中不同植被类型中活体生物量分别为:136.43 kg.hm-2、210.40 kg.hm-2、169.66 kg.hm-2,凋落物层分别为:31.06 kg.hm-2、38.96 kg.hm-2、40.05 kg.hm-2,土壤(0-40cm)中分别为:6 619.73 kg.hm-2、6 866.03 kg.hm-2、6 741.35 kg.hm-2。不同植被类型土壤中的氮分别占总储量的97.53%、96.50%、96.98%,活体生物量分别占2.01%、2.96%、2.44%,而凋落物层分别仅占0.46%、0.55%、0.58%。结果表明,低山暴雨区3种不同植被类型的N主要分布在土壤中,而在活体生物量和凋落物层中只占很少的一部分。3种不同植被类型树干径流的氮含量分别为:0.44 kg.hm-2、0.553 kg.hm-2、0.851kg.hm-2,林分穿透雨氮含量分别为:12.649 kg.hm-2、12.551 kg.hm-2、13.291 kg.hm-2,地表径流氮的输出量分别为:0.55 kg.hm-2、0.55 kg.hm-2、1.27 kg.hm-2。不同植被类型氮的生物循环:湿地松林吸收量、存留量、归还量、循环系数分别为:37.561 kg.hm-2.a-1、6.497 kg.hm-2.a-1、31.064 kg.hm-2.a-1、82.703%,刺槐林吸收量、存留量、归还量、循环系数分别为:48.976 kg.hm-2.a-1、10.019 kg.hm-2.a-1、38.957 kg.hm-2.a-1、79.543%,混交林吸收量、存留量、归还量、循环系数分别为48.127 kg.hm-2.a-1、8.079 kg.hm-2.a-1、40.048kg.hm-2.a-1、83.213%。吸收量、存留量均是刺槐林>混交林>湿地松林,归还量是混交林>刺槐林>湿地松林。结果表明,3种植被类型处于良好的养分积累状态,有利于系统的稳定持续发展。

红松混交林凋落物氮储量及分解释放对土壤氮的影响

2012年5—10月,采用直接收获法,研究了小兴安岭地区云冷杉红松混交林和枫桦红松混交林两种林型凋落物的未分解层(L层)、半分解层(F层)和腐殖质层(H层)以及土壤表层(S层)氮储量及凋落物分解释放对土壤氮影响。结果表明:研究期间两种林型凋落物现存量变化范围分别为19.43~27.25和21.25~24.28 t·hm-2,氮储量变化范围分别为287.21~418.22和274.81~351.21 kg·hm-2,各层氮含量大小次序均为L>F>H>S;云冷杉红松混交林各层凋落物现存量及其氮储存量5月和9月达到峰值,每月氮储量从L^H层均增加,凋落物分解释放氮在F和H层易富集,输入到土壤中较少;枫桦红松混交林各层凋落物现存量及其氮储量5月和10月达到峰值,每月氮储量从L^H层均减少,氮在凋落物各层中均易迁移,输入到土壤中的氮比云冷杉红松混交林多;两种林型L、F、H层凋落物现存量以及H层氮含量与S层氮含量之间,L和F层凋落物现存量与H层氮含量之间均呈显著正相关。

四川盆地西缘峨眉含笑-喜树混交林凋落物量及碳氮磷动态特征

为认识四川盆地西缘亚热带典型阔叶混交林的凋落物产量模式与养分动态特征,通过直接收集法收集凋落物,对四川盆地西缘乡土珍贵树种峨眉含笑-喜树混交林凋落物产量、碳氮磷含量及归还量月动态进行了为期1年(2016)的观测和分析.结果显示:混交林中叶的年凋落物总量为2 853.36 kg/hm^2,其中含笑1 644.82 kg/hm^2,喜树1208.54 kg/hm^2.两种林木凋落叶产量季节动态明显,含笑凋落叶量最大值在出现4月(476.03 kg/hm^2),最小值出现在9月(43.73 kg/hm^2);而喜树最大值和最小值分别出现在11月(534.41 kg/hm^2)和6月(21.58 kg/hm^2).含笑和喜树凋落叶中碳氮磷含量在夏季相对较高.含笑凋落叶碳氮磷归还量高峰均在4月和11月;喜树凋落叶碳氮磷归还高峰均在11月.混交林凋落叶的碳氮磷年总归还量分别为1 186.11、38.78、1.76 kg/hm^2.总之,该区域混交林凋落物产量月动态模式主要受控于林木生物学特性,且凋落物碳氮磷含量和归还量存在明显季节性变化;结果可为区域生态系统相似混交林的保护和恢复提供理论依据.(图5表1参29)