西双版纳热带季节雨林生态系统氮的生物地球化学循环研究

用小流域集水区和物质平衡方法 ,于 1999年对西双版纳热带季节雨林生态系统的氮素循环进行了初步研究。西双版纳季节雨林生态系统的氮库总储量为 6 4 81.2kg·hm-2 ,其中活体生物量、凋落物层和土壤 (0～ 30cm)中的氮储量分别为 970 .9、37.7、5 4 81.2kg·hm-2 。土壤中的氮占生态系统氮总储量的 84 .4 % ,活体生物量占 15 .0 % ,凋落物层仅占 0 .6 %。结果表明季节雨林的氮主要分布在土壤中 ,而在生物量中只占很少部分。大气降水、林内穿透水、树干流及地表径流的氮含量分别为 0 .5 6 5、0 .82 8、0 .983和 1.0 4 2mg·dm-3 ,氮通量则分别为 8.89、10 .97、3.5 7、5 .95kg·hm-2 ·a-1。大气降水输入氮 8.89kg·hm-2 ·a-1,径流输出氮 5 .95kg·hm-2 ·a-1,收支平衡 (输入—输出 )为2 .94kg·hm-2 ·a-1。氮的生物循环 :吸收为 14 9.86kg·hm-2 ·a-1,存留为 6 9.30kg·hm-2 ·a-1,归还为 80 .5 6kg·hm-2 ·a-1,循环系数为 0 .5 4。结果表明未受干扰的季节雨林生态系统处于氮积累的状态 ,有利于该生态系统的稳定与持续发展。

西双版纳热带季节雨林的粗死木质残体及其养分元素

对西双版纳热带季节雨林的粗死木质残体及养分元素贮量进行了研究。结果表明,西双版纳热带季节雨林粗死木质残体的贮量为16.2 t·hm-2,约占地上活体生物量的4%左右。其中枯立木占32.5%,倒木占33.2%,倒木残体占12.6%,大枝占21.7%。本研究的粗死木质残体贮量低于巴西和东南亚的热带雨林,处于全球热带雨林的下限。粗死木质残体的氮、磷、钾、钙、镁5种元素的贮量分别为61.8、3.4、30.4、118.3和16.5kg·hm-2。其中倒木所占比例最大,为31.9%～44.8%;枯立木次之(21.5%～28.7%);倒木残体占10.3%～25.5%;3个径级的大枝占14.4%～28.9%。枯立木的C/N、C/P和N/P要高于倒木、倒木残体和大枝。

西双版纳热带雨林次生林的生物养分循环

本文获得了西双版纳热带雨林，砍伐后2块处于恢复演替阶段不同年代的次生林的生物量、生长量、年凋落物量及它们的主要营养元素含量、对土壤养分状况的影响、以及土壤微生物状况和土壤生化活性等一系列资料。阐明了次生林生物物质和养分吸收、积累和归还的特点及对土壤养分状况的影响，研究了土壤微生物对凋落物的分解作用，从而对热带雨林次生林的生物养分循环作了一个初步的探讨，为热带森林生态系统研究奠定了基础。研究表明：1．热带雨林次生林植物生长旺盛，营养元素吸收量较大，归还／吸收率在0．5左右，随林龄增大，营养元素大量贮存于植物体中，土壤养分相对贫乏。2．次生林随林龄增大，营养元素的吸收、贮存、归还量增大，土壤微生物对凋落物的分解强度增强，物质循环速度加快。

西双版纳热带季节雨林土壤氮含量对乔木树种多样性的影响

大气氮沉降或人类活动导致生态系统氮输入增加,可能会提高土壤氮含量水平,促进优势种的生长和减少环境异质性,从而使物种共存的生态位减少,群落物种多样性降低。为研究土壤氮含量的增加对森林群落乔木树种多样性的影响,本研究在西双版纳热带季节雨林随机设置了14个1 ha的样方,对各样方土壤总氮(TN)含量、乔木树种丰富度以及西双版纳热带季节雨林20 ha动态监测样地中各样方乔木树种及建群种望天树(Parashorea chinensis)生物量进行了调查。结果表明:土壤氮含量与乔木树种丰富度具有显著负相关而与群落及建群种望天树生物量具有显著正相关。我们推测其机制可能是:土壤氮含量增加促进了建群种望天树等的生长及群落生物量的积累,减少树种共存的生态位,由于竞争排斥等原因而导致群落树种丰富度降低。因此,减少生态系统人为氮输入,对于保护西双版纳热带季节雨林乔木树种多样性具有重要意义。

模拟干旱和磷添加对热带低地雨林氮矿化过程的影响

土壤氮矿化作为氮转化的主要过程决定土壤供氮能力。热带森林生态系统往往受磷限制,氮矿化过程对干旱的响应是否受磷限制的调控值得探讨。该研究以海南三亚甘什岭自然保护区热带低地雨林为研究对象,利用2019年建立的林内穿透雨减少(50%)及磷添加双因素交互实验平台,通过野外树脂芯原位培养法研究模拟干旱及磷添加对土壤无机氮(包括铵态氮和硝态氮)含量和氮矿化过程的影响。结果表明:1)减雨处理显著降低了5和15 cm深度土壤的水分含量,而对土壤温度没有显著影响。2)减雨处理和减雨与磷添加共同处理无论在旱季还是湿季对0–10cm土壤无机氮含量均没有产生显著影响,但磷添加处理在旱季显著降低了土壤硝态氮含量,表明磷添加处理对氮有效性的影响主要体现在旱季,而非湿季。3)干旱处理在旱季和湿季均显著降低了土壤净氨化速率和净氮矿化速率,而磷添加处理和减雨与磷添加共同处理无论在旱季还是湿季对净氨化速率、净硝化速率和净氮矿化速率均没有产生显著影响,结果表明了干旱能够显著降低土壤净氮矿化速率。4)土壤水分含量与土壤净氨化速率和净氮矿化速率呈显著正相关关系,同时减雨处理显著影响了土壤净氨化速率与铵态氮含量的关系,并且在铵态氮含量相等的情况,随着干旱的影响净氨化速率下降得更快。这表明土壤水分含量变化是影响该研究样地土壤氮矿化的主要因素。上述研究结果说明,降水变化对热带低地雨林中土壤氮矿化有重要影响,短期磷添加没有显著影响,减雨与磷添加对土壤氮矿化过程并没有交互效应。