不同相思人工林叶片养分化学计量的内稳性特征

于2018年7月在福建省漳浦县中西国有林场,以厚荚相思(Acacia crassicarpa A.Cunn.ex Benth.)、黑木相思(A.melanoxylon R.Br.)、卷荚相思(A.cincinnata F.Muell.)、直干大叶相思(A.auriculiformis A.Cunn.ex Benth.)和马占相思(A.mangium Willd.)为研究对象,研究其成熟叶片N、P、K及其C∶N、C∶P、N∶P的内稳性特征,以期揭示不同相思树种对环境的生态适应策略。结果表明:不同相思树种叶片各元素内稳性指数存在差异,除黑木相思N的内稳性指数为弱稳态型外,其它4种相思HN均属于敏感型,5种相思P和K的内稳性指数均为敏感型;元素化学计量比的内稳性指数明显高于元素含量,相思树种C∶N内稳性指数均为稳态型,相思树种HC∶P、HC∶K和HN∶P普遍表现为弱稳态或稳态型(直干大叶相思HC∶P、卷荚相思HC∶K和马占相思HN∶P除外)。总之,厚荚相思具有较高的HC∶P和HC∶K,黑木相思具有较高的HN和HN∶P,卷荚相思具有较高的HP和HC∶N,说明不同相思树种对外界环境的适应能力不同,较高内稳性的相思物种对相应土壤养分变异的适应能力更强。

马占相思人工林土壤种子库和地上天然植被关系研究

通过土壤种子库培育试验研究,探讨了海南省尖峰岭马占相思人工林的土壤种子库与地上植被的关系。结果表明:(1)马占相思人工林的土壤种子库中种子的垂直分布特征是0~5cm土层>5cm~10cm土层>枯枝落叶层,枯枝落叶层特别少;(2)土壤种子库乔灌木植物种类并不丰富,与地上植被的相似性很低,共有种中以先锋种(包括长寿命先锋种)为主;(3)土壤种子库与幼苗库(即H<1.5m植被)和成幼年树(H≥1.5m植被)的相似性差异不大,表明着土壤种子库与地上天然植被的相似性将随着群落演替而变化不大。

马占相思人工林和果园地表径流规律的对比研究

基于连续 5年的观测 ,对比研究了马占相思人工林和果园两种地表类型上地表径流的各自特点 ;讨论了季节性地表径流的差异与系统水分结构问题 ;探讨了根据实际资料求取发生地表产流的降雨量临界值的方法 ,此方法以综合考虑未发生产流的最大降雨量和已发生产流的最小降雨量为基础 ;并得到了如下的一些结果 :1)本区域不同强度的大气降水频度分布比较均匀 ,但降水量主要由少数几场特大降水带来 ,并且降水量的季节分配极不平均 ,湿季 (4～ 9月 )降水量占全年的 85 .5 %。 2 )地表径流的季节差异更大 ,果园在湿季的地表径流量占全年的93.8% ,马占相思林占 95 .1% ,作者认为在降水量存在较大干湿季差别的地区 ,对于越难于发生地表径流的下垫面 ,这个值会越高。3)马占相思地表径流系数在逐年减小 ,果园的变化较大。4)一次性降雨量对地表径流量的影响在这两种地表类型上都很明显 (r>0 .85 ) ;一次性降雨强度对地表径流的影响只有在中等降雨量 (6～ 16 mm)下才表现明显 (r>0 .87) ,对于较小和较大降水量 ,径流量与降雨强度关系都不大 ;径流系数受一次性降雨强度的影响很明显 (林地 r>0 .92 ,果园 r>0 .77)。 5 )马占相思和果园一次性“最大可能”地表径流产流的雨量临界值 ,分别为5 .1m m和 2 .8mm。

厚荚相思人工林营养元素生物循环的研究

对1.5～4.5年生厚荚相思人工林5种营养元素(N、P、K、Ca和Mg)的含量、积累、分配和生物循环以及它们随林分年龄的变化趋势进行了研究.结果表明,厚荚相思人工林不同器官中营养元素含量排序大致为树叶＞于皮＞树枝＞树根＞干材,林木各器官中营养元素含量均以N最高,其次是Ca,然后是K和Mg,P最低;厚莫相思人工林营养元素贮存量依次为145.00～611.70 kg/hm2,随生长过程中生物量的增加而增大;不同器官微量元素贮存量的分配随林分年龄的增长发生变化,1.5年生时营养元素贮量主要集中在树叶和树枝,2.5～4.5年生时营养元素贮量则主要集中在树干和树根;林分营养元素年净积累量为96.66～135.93 kg/(hm2·a),林木各组分营养元素年净积累量总的变化趋势以树干最高,树皮最低,年吸收量为116.50～258.10 kg/(hm2·a),年归还量分剐为19.83,117.21,114.83,122.17 kg/(hm2·a),利用系数分别为0.80,0.78,0.55和0.42,循环系数分别为0.17,0.49,0.48和0.47,周转期分别为7.34,2.64,3.73,5.01年.

黑木相思人工林营养元素生物循环特征

对广西南宁市8年生人工林黑木相思9种营养元素(N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn和Cu)的质量分数、积累量、年净积累量和生物循环进行了研究。结果表明:黑木相思不同器官营养元素质量分数存在明显差异,以树叶为最高,其次是树皮、树枝和树根,树干最低;各器官中大量营养元素质量分数表现为N>Ca和K>Mg>P,微量元素Mn和Fe的质量分数较高,Cu最低。黑木相思人工林养分储存量为987.17 kg/hm2,其中乔木层(749.23 kg/hm2)占75.89%,林下植被层(170.86 kg/hm2)占17.31%,凋落物层(67.06 kg/hm2)占6.79%。黑木相思人工林营养元素年吸收量、归还量、存留量分别为199.05、105.41和93.64 kg/(hm2.a),年归还量占年吸收量的52.96%;循环系数为0.53,不同营养元素的周转期表现为P>K>Fe>N>Ca>Cu>Mg>Zn>Mn。

不同密度大叶相思人工林林下植物和土壤特性

对3种密度大叶相思人工林的林下植物和土壤特性进行了研究。结果表明,大叶相思人工林林下植物的总覆盖度为:低密度林分(1 667株/hm2)>中密度林分(4 444株/hm2)>高密度林分(10 000株/hm2)。林下植物总生物量呈现:低密度林分>中密度林分>高密度林分,低密度林分的灌木生物量最高,中密度林分的草本生物量最高。低、中、高密度林分的林下灌木层的Simpson多样性指数分别为0.679,0.935和0.708,草本层分别为0.837,0.678和0.789;灌木层的Shannon—Wiener多样性指数分别为1.657,0.535和1.171,草本层分别为0.904,1.228和1.064;灌木层的Pielou均匀度指数分别为0.691,0.333和0.654,草本层的分别为0.504,0.886和0.594。除有效P外,低密度和中密度林分的土壤特性优于高密度林分。

3种相思人工林凋落物量及其碳归还动态

通过对福建省平和天马国有林场3种相思人工林凋落物的数量及其组成进行为期1a的定位监测,同时分析凋落物不同组分含碳率,估算出凋落物碳的年归还量及其季节动态。结果表明,黑木相思林的年凋落物量最大,约为7338.28kg·hm-2,其次为卷荚相思林和马占相思林;凋落叶在凋落物中占绝对优势,分别占总凋落物的65.32%、83.71%和68.10%。3种相思人工林凋落物的月变化均呈双峰型季节变化。卷荚相思林、黑木相思林和马占相思林凋落物碳年归还量分别为2875.79、3641.37和2964.91kg·hm-2,卷荚相思林凋落物碳归还季节变化表现为秋季>夏季>冬季>春季;黑木相思林表现为春、夏和秋3个季节较大,冬季较小;马占相思林表现为秋季>夏季>春季>冬季。

广西南宁马占相思人工林土壤肥力变化的研究

对不同年龄阶段(4、7和11年)马占相思人工林土壤物理性质、化学性质和生物化学性质(土壤酶活性)进行研究,结果表明:随着林龄增加,林地土壤水稳性团聚体、非毛管孔隙、毛管孔隙、最大持水量、毛管持水量和田间持水量均呈增大趋势,土壤腐殖质(包括胡敏酸和富里酸)、全氮、水解氮、全磷、速效磷和土壤过氧化氢酶、蛋白酶、脲酶、酸性磷酸酶也有相同的变化规律,土壤结构破坏率和密度则呈下降趋势。土壤酶活性与土壤养分间呈现显著相关关系,可作为评价土壤肥力的指标。

马占相思人工林根际土壤化学性质及酶活性的变化

对马占相思人工林根际和非根际土壤化学性质和酶活性的差异,及其在林木生长过程中的演变规律进行比较分析。结果表明:随林龄增长,根际土壤和非根际土壤主要养分含量(除速效钾外)和酶活性均呈增加趋势,根际土壤pH值则呈下降趋势,但非根际土壤pH值的规律性不明显;不同年龄阶段根际土壤全氮、水解氮、交换性钙和交换性镁含量均高于非根际土壤,根际土壤有机质、富里酸、胡敏酸、全磷、速效磷和速效钾含量也有相似的规律;不同年龄阶段根际土壤过氧化氢酶、蛋白酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均高于非根际土壤。

厚荚相思人工林碳素贮量及其空间分布

对7年生厚英相思人工林生态系统的碳素含量、贮量及其空间分布特征进行了研究。结果表明：厚荚相思不同器官碳素含量为470．1～533．8g／kg，排序从大到小依次为树叶、树枝、树干、树根、树皮。灌木层、草本层和凋落物层碳素含量分别为465．4、425．7和478．3g／kg。土壤（0～80cm）平均碳素含量为12．94g／kg，随土层深度的增加，各层次土壤碳素含量逐渐减少。厚英相思人工林生态系统总碳贮量为141．05t／hm^2，其中乔木层为46．97t／hm^2，占整个生态系统碳贮量的33．30％；灌草层为2．07t／hm^2，占1．47％；凋落物层为4．49t／hm^2，占3．18％：林地土壤（0～80cm）为92．01t／hm^2，占65．23％。厚荚相思各器官碳贮量与其生物量成正比例关系，树干的碳贮量最高，占乔术层碳贮量的52．20％，树枝、树叶、树皮和树根等碳贮量共占乔木层的47．80％。7年生厚荚相思人工林乔木层年净生产力为20．06t／（hm^2·a），碳素年净固定量为9．86t／（hm^2·a）。

3种相思人工林生态系统碳贮量及分配

在平和天马国有林场相思引种优选区选取3种相思人工林,进行生态系统各组分含碳率、碳贮量和分配特征的比较。结果表明,3种相思人工林乔木层各器官的含碳率介于45%-50%之间,卷荚相思林和黑木相思林乔木层各器官碳贮量表现为干>根>皮>枝>叶,马占相思林为干>根>皮>叶>枝。卷荚相思林、黑木相思林和马占相思林下植被层平均含碳率分别为42.29%、42.78%和41.26%,明显低于相应的乔木层。卷荚相思林、黑木相思林和马占相思林生态系统碳贮量分别为110.06、124.46和88.86 t.hm-2,其中矿质土壤层贡献最大,依次占68.20%、77.11%和74.69%;乔木层碳贮量次之,依次占29.04%、21.26%和22.14%;而林下植被层碳贮量的贡献最小,分别仅占0.70%、0.33%和1.34%。

南宁马占相思人工林生态系统碳素密度与贮量

对南宁市马占相思人工林3个不同年龄阶段(4,7和11年生)生态系统的碳素密度、贮量及其空间分布特征进行研究。结果表明:马占相思不同器官中碳素密度为455.4～494.5g.kg-1,各器官碳素密度表现为:皮>干或叶>枝>根;同一林分中各层次碳素密度表现为乔木层>灌木层>草本层;0～80cm土层中碳素密度随林龄增加而增大,且随土层深度增加而下降;3个年龄阶段马占相思人工林生态系统总碳贮量分别为117.63,176.70和202.08t.hm-2,其中乔木层分别占25.67%,46.10%和50.91%,灌木和草本层分别占1.82%,1.65%和1.62%,土壤层分别占69.84%,49.62%和44.59%%,凋落物层分别占2.68%,2.34%和2.88%;3个年龄阶段林分碳素年净固定量分别为10.66,15.70和12.55t.hm-2a-1,其中乔木层碳素年净固定量分别为7.54,12.14和9.36t.hm-2a-1,占林分总量的70.17%,74.14%和74.58%;凋落物层碳素年固定量分别为312,3.56和3.191t.hm-2a-1,占林分总量的70.17%,74.14%和74.58%。

马占相思人工林不同年龄阶段的生物生产力

对马占相思人工林3个不同年龄阶段(4、7、11年生)的生物生产力进行的研究表明:马占相思人工林林分乔木层生物量随林龄的增大而逐渐积累,4、7、11年生马占相思人工林的生物量分别为63．06、169．22、213．44 t·hm-2,其中经济生物量(干材)分别为28．41、89．81、122．83 t·hm-2·a-1;林分乔木层净生产力分别为15．765、24．174、19．404t·hm-2·a-1,林下植被生物量也有相似的变化趋势。林龄增加,干材的组成比例增加,树叶、干皮、1年生枝、枯枝和粗根则呈下降趋势。

厚荚相思人工林微量元素的生物循环

对广西高峰林场1.5～4.5年生厚荚相思人工林5种微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn和B)的质量分数、积累、分配和生物循环进行了研究。结果表明:厚荚相思不同器官的微量元素质量分数差异较大,以树叶所含有的质量分数最高,其次是树皮、树枝和树根,树干最低;各器官中微量元素质量分数以Mn和Fe最高,Cu最低。厚荚相思人工林林分微量元素积累量为3.749～14.961kg.hm-2,随生长过程中生物量的增加而增大;其中乔木层微量元素积累量占34.20%～41.22%,林下植被层和地表现存凋落物层微量元素积累量分别占25.31%～44.89%和16.78%～33.47%。4个林龄林木各组分微量元素年净积累量分别为0.959、1.070、1.031和1.357kg.hm-2.a-1,年吸收量分别为1.422、3.778、4.506和4.792kg.hm-2.a-1,年归还量分别为0.463、2.709、3.474和3.435kg.hm-2.a-1,利用系数分别为0.989、1.413、1.248和0.777,循环系数分别为0.326、0.717、0.771和0.717,周转期分别为3.107、0.987、1.039和1.796a。因此,厚荚相思人工林微量元素利用率较低,归还速率较快,周转期较短,有利于林地地力的恢复、维持和提高。

南宁马占相思人工林微量元素分布与生物循环

研究广西南宁市马占相思人工林5种微量元素(Fe,Mn,Zn,Cu和B)的分布和生物循环特征以及随林龄的变化趋势。结果表明:1)林木各组分微量元素含量表现为树叶>枯枝>干皮>活枝>树根>干材,各组分中微量元素Mn含量最高,其次是Fe,Zn和B,以Cu最低;2)林地土壤微量元素Fe含量最高,其次是Mn,Zn和B,以Cu最低;3)4,7和11年生马占相思人工林林分微量元素的总贮存量依次为13.953,22.357和28.835kg·hm-2,其中乔木层微量元素贮存量占47.37%～58.68%,林下植被和凋落物微量元素贮存量分别占14.76%～23.54%和26.63%～29.10%;4)4年生马占相思人工林微量元素贮存量主要集中在树叶和树枝,7和11年生则主要集中在树干和树根;5)3个林龄林分微量元素年净积累量依次为1.536,1.750和1.652kg·hm-2a-1,林木各组分微量元素年净积累量总的变化趋势为树干>树枝或树根>树叶>树皮,同一组分各微量元素年净积累量变化顺序一致,即Mn>Fe>Zn(B)>Cu;6)3个林龄林分微量元素年吸收量分别为5.423,5.862和5.273kg·hm-2a-1,年归还量分别为3.771,4.112和3.737kg·hm-2a-1,利用系数分别为0.821,0.479和0.312,循环系数分别为0.695,0.701和0.709,周转期分别为1.753,2.979和4.522年。

马占相思人工林不同年龄阶段水源涵养功能及其价值研究

对马占相思人工林3个不同年龄阶段（4，7a和11a）的林冠层、林下植被层、枯枝落叶层、林地土壤持水量和渗透性能以及它们随林分年龄的变化规律进行了比较分析。研究结果表明，林分地上部分持水量的大小顺序为11a生（52．86t／hm^2）〉7a生（41．90t／hm^2）〉4a生（25．78t／hm^2），其趋势是随林龄的增大而增加，林地土壤（0～40cm）持水量和渗透性能也有相同的变化趋势；4，7a和11a林分的总持水量即地上部分与林地土壤的持水总量分别为2048．8，2200．3，2313．3t／hm^2，林分水源涵养总价值分别为1372．70，1474．42元／hm^2和1549．91元／hm^2。因此，马占相思人工林对改善土壤结构、提高水源涵养功能都有良好的作用。

相思人工林土壤呼吸及残差呼吸的季节格局

采用红外气体分析(IRGA)法对平和天马国有林场3种相思人工林的土壤呼吸进行1 a的野外定位观测。结果表明,在3种相思人工林中,土壤呼吸的季节格局与土壤温度基本一致,呈明显的单峰曲线。卷荚相思林、黑木相思林和马占相思林土壤呼吸速率年平均值分别为3.51、2.73和3.36μmol.m-.2s-1;土壤呼吸的Q10值的大小表现为马占相思林>卷荚相思林>黑木相思林;3种相思人工林在冬季基本表现为有最小的残差值,在春季和7月份表现为较大的负残差值,而在8、9月份表现出较大的正残差值。

三种相思人工林和木荷林凋落叶分解的动态分析

对3种相思（Acacia Mill．）人工林和木荷（Schima superba Gardn．et．Champ．）林凋落叶的分解速率及磷和钾的动态变化进行了研究。结果表明，在分解过程中，卷荚相思（A．cincinnata F．Muell．）林、黑木相思（A．melanoxylon R．Br．）林、马占相思（A．magium Willd．）林和木荷林凋落叶干质量残留率分别为24．37％、13．51％、12．49％和41．86％，其中马占相思林的年分解系数最大，木荷林最小。凋落叶的磷含量大多呈上升趋势，其中黑木相思林和马占相思林表现为磷的净释放；卷荚相思林则在分解过程的前180d内表现为净固持，180d后表现为净释放；木荷林基本表现为磷的净固持。凋落叶的钾含量均为单调下降，且各林分均呈现出钾的净释放，分解末期各林分的钾释放率达90．14％～98．72％。与木荷林相比，3种相思人工林对土壤养分含量，特别是磷含量的维持非常有益。

不同坡位8年生卷荚相思人工林生物量分配格局

对南安县不同坡位8年生卷荚相思人工林生物量的分配格局进行了分析。研究结果表明,卷荚相思平均胸径、平均树高生长量及地上部分各个器官生物量体现为下坡位>上坡位>上坡位;不同坡位平均木及林分地上部分各器官生物量分配率表现为:树干>树枝>树叶;不同坡位平均木及林分地下部分各径级根生物量分配率表现为:骨骼根>粗根>大根>中根>细根>小根。

间伐对华南地区相思人工林土壤理化性质、微生物及酶活性的影响

以东莞大岭山马占相思林3种间伐改造模式(未间伐+套种、间伐30%+套种和间伐60%+套种)及未间伐林分为对照林分的土壤为研究对象,改造11 a后,比较研究这4种改造模式在旱季和雨季下土壤的理化性质、土壤微生物和土壤酶活性的影响。结果表明,(1)不同间伐模式在旱季和雨季下林分的土壤理化性质之间存在差异,旱季时土壤全N和硝态氮含量较低,其它土壤养分含量较高,雨季时土壤全N和硝态氮含量较高,其它土壤养分消耗较高,其含量较低。(2)间伐促进林分土壤微生物生物量的积累,且旱季显著高于雨季。(3)改造后林分植被覆盖提高了土壤酶活性,旱季土壤磷酸酶和脲酶活性显著高于雨季。(4)PCA分析结果表明,无论是旱季,还是雨季,土壤理化性质、微生物和酶活性因子之间相关性显著;且各指标空间分布格局差异及不同改造模式林分对土壤因子响应不同。以未间伐与套种改造模式能有效改善马占相思纯林的土壤理化性质,同时提高土壤微生物生物量和土壤酶活性。