Effect of Continuous Plantation of Chinese Fir on Soil Fertility

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生物质炭调控药用植物连作障碍的研究进展

我国是中药材种植大国,但不合理的栽培方式和管理措施导致中药材连作障碍在种植区普遍存在,造成药材减产变质、道地产区转移、资源保护与利用不协调等,严重影响药用植物生长发育。因此对中药材连作土壤进行修复是解决中药材连作障碍的一个关键措施。生物质炭一般呈碱性,是一种良好的土壤改良剂,能够增加土壤养分、改良酸化土壤、提升植物品质,近年来得到广泛关注与应用,因此利用生物质炭作为调理剂来缓解中药材连作障碍具有一定潜力。本文针对我国中药材连作障碍的可能成因及潜在危害,分析生物质炭在解决药用植物连作造成的土壤理化性质改变、土壤微生物区系改变、化感自毒危害等问题上的作用,并对生物质炭在药用植物生产上的应用潜力进行展望。

杉木连栽氨氧化古菌群落结构与硝态氮含量的关系

[目的]分析不同代数杉木林的土壤有效氮含量变化,探讨硝态氮与不同分类水平的氨氧化古菌(AOA)群落结构、多样性之间的联系,为人工林土壤氮素的有效性和杉木林土壤质量评估提供参考。[方法 ]在福建南平选取4个代数的杉木人工林,采用高通量测序技术对PCR扩增的amoA基因进行测定,运用Mantel_r相关分析、随机森林模型和偏最小二乘路径模型等分析方法研究不同代数的土壤有效氮含量与氨氧化古菌群落丰度、多样性之间的关系。[结果 ]随杉木连栽代数增加,硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量显著下降,铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和微生物量氮(MBN)含量变化不明显。土壤酶活性、氨氧化古菌群落丰度与多样性总体呈降低趋势,土壤有效氮含量与氨氧化古菌群落以及酶活性之间联系密切,其中,氨氧化古菌丰度与多样性指数是影响硝态氮含量的最主要因素。[结论 ]随着连栽代数增加,氨氧化古菌群落的丰富度与多样性一定程度上降低,除第4代土壤脲酶和氨单加氧酶活性略有上升,土壤氮循环相关酶活性基本呈降低趋势,从而导致土壤硝态氮含量显著降低,限制了杉木连栽林土壤氮素的有效性。

杉木连栽土壤微生物多样性的比较研究

分析了位于湖南会同广坪镇1～4代人工杉木林根际土壤微生物数量变化情况,结果表明,随杉木连栽代数的增加,根际土壤中三大类群微生物数量发生显著变化,细菌和放线菌数量明显减少,真菌数量显著增加.利用PCR和DGGE技术分析了1～4代杉木林根际土壤细菌区系和真菌区系.结果表明,细菌生物多样性在不同连栽代数杉木根际土壤中变化不明显,各代杉木土壤之间细菌的遗传相似性为87%.而真菌随连栽代数的增加,DGGE图谱带逐渐减少,真菌生物多样性降低,各代杉木土壤之间真菌的遗传相似性也较低,仅为45%.对各代杉木土壤主要真菌类群的分析表明,随连栽代数的增加,病原真菌及产毒真菌增加显著.

杉木人工林土壤有机质研究

土壤有机质在养分循环、土壤理化性质等方面具有重要作用 ,是陆地生态系统重要的碳库 ,对全球碳素循环的平衡起着重要作用 .本文详细阐述了杉木林地土壤有机质的性质与组成 ,杉木连栽对土壤有机质含量、腐殖质结合形态的影响以及林分发育过程中土壤有机质的变化 ,炼山、整地、施肥等经营活动对杉木林地土壤有机质的影响 .杉木纯林有机质含量和质量均低于混交林 ,且随栽植代数的增加有机质含量和质量呈下降趋势 ,林地土壤肥力下降 .最后提出应加强对土壤有机质周转模型、有机质组分 ,尤其是活性有机质以及有机质与全球碳循环关系的研究 .

杉木多代连栽后土壤肥力变化

通过选择邻近分布，母岩一致，树龄相近且为近成熟林等可比性较强的一代、二代、三代杉木林标准地，研究杂木林及不同栽杉代数杉木林土壤水分物理性质、土壤养分和腐殖质及土壤生化活性的差异，并采用主成分分析（PCA）法对不同林分类型土壤肥力进行排序。结果显示：表层土壤（0～20 cm）肥力以杂木林最高，其次为一代杉木林的，二代和三代杉木林的则最差；底层土壤(20～40 cm)肥力以杂木林最高，一代、二代和三代杉木林的均较差。建议降低人为干扰频率和强度及改善林分群落结构来提高杉木人工林土壤肥力，从而实现杉木林的可持续经营。

不同栽杉代数根际土壤肥力及生物学特性变化

通过对位于南平溪后安曹下和邓窠２９ａ龄１代、２代、３代实生杉木的根际养分、微生物、酶及生化活性的为期２ａ的研究，结果表明：随杉木连栽代数增加，根际微域土壤酸化趋势增强，有机质和全氮沉积量下降，速效性养分亏缺程度减弱，根际土壤中三大类微生物所占的比例发生一定的变化，真菌和放线菌所占比例增加，细菌所占比例减少，生理类群数量下降，除接触酶活性变化不大外，其它土壤酶和生化活性均有明显下降，体现了杉木多代连栽根际土壤的基本特征；

多代连栽对不同发育阶段杉木人工林生产力的影响

在全国杉木中心产区的闽北林区,选择不同栽植代数、不同立地及不同发育阶段杉木人工林,进行多代连栽对不同发育阶段杉木人工林生长力影响的系统研究,结果表明:多代连栽对不同发育阶段杉木人工林生产力有较大影响。随栽植代数增加,不同发育阶段杉木林平均木生物量、林分生物量及林分净生产力均呈逐代下降趋势,表现为1代>2代>3代,其中2代16地位指数不同发育阶段杉木林林分生物量比1代下降1 45%～11 68%;3代杉木比1代下降17 44%～60 53%,比2代下降16 23%～55 31%,多代连栽导致了杉木人工林生产力的明显衰退。

不同连栽代数杉木人工林细根生长、分布与营养物质分泌特征

用土钻法研究了不同连栽代数杉木细根生长与分布 ,结果表明 ,杉木连栽 1代后 ,细根生物量明显减少 ,第 1代杉木活细根生物量的范围为 646.4～ 799.7g· m- 2 ,而第 2代则为 2 84 .4～ 536.9g· m- 2 .在一定距离范围内 ,离树体的距离越远 ,细根分布越少 .杉木连栽后 ,主要减少了表层土壤 ( 0～ 1 0 cm)细根的生长 .根系分泌物的分析表明 ,杉木连栽 1代后 ,根系阳离子 NH4 +、Na+、K+、Ca2 +、Mg2 +的分泌量没有变化 ,而阴离子 NO3-、Cl-、SO4 2 -、HPO4 2 -的量都减少 ,但只有 Cl- 和 HPO4 2 - 差异显著 ( P<0 .0 5) .第 2代杉木根系分泌物中的 HPO4 2 - 量仅为第 1代的 1 /65.根 -土界面磷交换过程的阐明有利于说明第 2代杉木根系 HPO4 2 - 分泌量减少的原因 .杉木连栽后 ,表层土壤细根生长的减少和根系分泌行为的改变可能是生产力下降的重要原因 .

不同栽植代数29年实生杉木生长规律的研究

通过对南平溪后２９年实生杉木不同连栽代数生长过程的分析，结果表明：１代和２代杉木在１０年生前树高、胸径和材积的生长量相近，此后，２代的生长迅速下降（早衰），２９年生的平均单株材积比１代的下降４１４６％。３代杉木树高、胸径和材积生长一开始就比２代的差，但未出现大幅度的衰退现象，２９年生的单株材积比２代的下降１７７０％。杉木栽植代数越少，生长高峰出现时间越早，峰值越大，速生期持续时间亦越长。

不同栽植代数杉木林养分循环的比较研究

在全国杉木中心产区福建建瓯,选择不同栽植代数的杉木人工林,进行养分循环的比较研究,结果表明,不同栽植代数杉木林的养分循环存在差异。随栽植代数的增加,林分养分的年归还量、年吸收量及归还吸收比均呈递减趋势,表现为1代>2代,而营养元素的周转期则呈增加趋势,说明栽植代数对杉木林养分的归还量及吸收量有较大影响,多代连栽不利于杉木林地肥力的恢复。随林分年龄的增加,杉木林养分年积累量呈明显下降趋势,1代成熟林比中龄林下降14 74%,2代成熟林比中龄林下降11 86%;而杉木林养分的年归还量、年吸收量和归还吸收比则随林分年龄的增加呈增加趋势,表现为成熟林>中龄林,因此适当延长轮伐期有利于杉木林的养分归还。

不同密度杉木林分生物量结构与土壤肥力差异研究

对２９年生五种造林密度生物量结构及土壤肥力进行了全面研究，结果表明：平均单株及其各器官生物量随密度增加呈递减趋势；单位面积不同密度的杉木林分生物量及其生产力基本趋于一致；各种密度单位面积现存枯枝落叶量随密度增加而增加，而林下植被生长及其生物量则相反；五种密度林分土壤自然含水量、最大持水量和毛管持水量基本上以２８０５株／ｈｍ２和３７５０株／ｈｍ２较大；土壤非毛管孔隙度，毛管孔隙度和总孔隙度均随密度增加而增大；土壤有机质、全Ｎ、全Ｐ、水解Ｎ和速效Ｐ的含量随密度增加而下降；而速效钾含量变化规律性不明显。因此，杉木初植密度尽量控制在２８０５—３７５０株／ｈｍ２之间，以利于杉木产量提高和地力维护。

杉木连栽对土壤物理性质的影响

在福建省南平市花岗岩母质的林地上 ,应用生态系列法对不同栽植代数、不同立地条件和不同林分年龄的系列杉林样地土壤的物理性质进行了研究。结果表明 ,杉木连栽对土壤容重和孔隙状况的影响主要在林分的中龄林时期。随着栽植代数的增加 ,土壤容重趋于增加 ;对于幼林和成林 ,由于受整地、抚育和林下植被的恢复及枯枝落叶的分解 ,不同栽植代数对土壤孔隙状况的影响不甚明显 ;不同栽植代数对土壤水分性能的影响主要表现在中龄林和成熟林时期。表层土壤的持水能力一般随栽植代数增加而下降 ,土壤的渗透性能趋于降低 ,地位指数愈高 。

杉木多世代连栽的土壤水分和养分变化

通过在南平溪后安曹下的杂木林、1代、2代及 3代杉木人工林中设立标准地 ,对杉木林取代杂木林后及随杉木多代连栽土壤水分和养分的变化进行研究 ,结果表明 :随着杉木林取代杂木林及连续栽植代数的增加 ,土壤保水和供水能力下降 ,土壤大部分全量养分含量减少 ,土壤供肥和保肥能力下降 ,导致杉木林分生产力下降 。

不同栽植代数杉木林凋落物特性的比较

在全国杉木中心产区福建建瓯 ,选择不同栽植代数、不同发育阶段的杉木人工林 ,进行凋落物特性的比较研究 .结果表明 :不同栽植代数杉木林凋落物年产量有显著差异 ,表现出随栽植代数增加而减少的趋势 .不同栽植代数杉木林的凋落物组成、凋落动态及其分解速率差异不明显 .但杉木刚掉落凋落物与地面凋落物的分解状况存在明显差异 ,刚掉落凋落物的分解速率明显低于地面凋落物 ,而且刚掉落杉木凋落物的周转期高于地面凋落物 ,因此在杉木林地上随意选取凋落物样品进行凋落物分解试验 ,不能反映整个林分凋落物的分解状况 .图 2表 5参 2

不同代数杉木林养分积累和分布的比较研究

在全国杉木中心产区 ,选择不同栽植代数 ( 1、2、3代 )、不同年龄阶段 ( 5、10、15、2 0年 )、不同立地 ( 14、16、18地位指数 )的杉木人工林 ,进行不同栽植代数杉木林养分积累和分布的比较研究 .结果表明 ,栽植代数对杉木林养分积累和分布有较大影响 .随栽植代数增加 ,杉木林乔木层养分积累及养分利用效率均呈逐代递减趋势 ,表现为 3代 <2代 <1代 ,而林下植被养分积累呈逐代增加趋势 ,2、3代杉木林乔木层养分积累分别比 1代下降 17.62 %和 3 6.2 8% ,3代比 2代下降 2 2 .65 % ,同时多代连栽杉木林养分利用效率下降 ,生产单位干物质所需养分增加 ,增加了杉木生长对林地肥力的压力 ,不利于林地肥力的维持 ,但有利于其林下植被的养分积累 .

不同栽植代数杉木林林下植被发育的比较研究

在全国杉木中心产区 ,选择不同栽植代数 ( 1、2、3代 )、不同发育阶段 ( 5、10、15、2 0a)、不同立地 ( 14、16、18地位指数 )的杉木人工林 ,进行不同栽植代数杉木林林下植被变化的比较研究 ,结果表明 :栽植代数对杉木林林下植被发育有较大影响 ,不同栽植代数杉木林林下植被种类、频度及生物量均存在明显差异。 1、2、3代杉木林林下植被物种丰富度分别为 69、54、59种 ,并未出现不同代数杉木林的特有种 ,但不同代数杉木林林下植被物种出现的频度不同 ;随栽植代数增加 ,杉木林林下植被生物量及其养分积累均呈递增趋势 ,其养分浓度高于杉木凋落物 ,2、3代杉木林林下植被的养分积累分别比 1代增加 16.90 %和 37.4 9% ,杉木林林下植被具有较好的养分富集能力。

不同栽植代数29年生杉木林土壤腐殖质及结合形态的研究

国内许多学者对不同栽植代数的杉木（Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ（Ｌａｍｂ．）Ｈｏｏｋ．）林生产力及林地土壤理化性质、土壤微生物及生化活性的研究有较多的报道，但对不同栽杉代数处于近熟时林分土壤腐殖质组成及其结合形态的研究报道则较少（方奇...

不同栽杉代数林下植被营养元素的生物循环

通过对南平溪后29年生杉木林不同连栽代数林林下植被生物量、营养元素及养分循环的研究．结果表明：3代杉木林林下植被总生物量、草本生物量、灌木层生物量均高于2代的和1代的。林下植被层的N、P2O5、K2O、Fe、Mn、Cu、Zn营养元素含量均随连栽代数增加而下降：同一林分林下植被层中,草本层上述各营养元素含量高于灌木层的。不同栽杉代数林下植被营养元素积累量大小顺序均为N＞K2O＞CaO,MgO＞P2O5,Mn＞Fe＞Zn＞Cu。随栽杉代数增加,林下植被年吸收量、年归还量增加;而各营养元素循环速率最大为2代的,其次是3代的,1代的则最低。

不同栽杉代数土壤抗蚀性的变化

采用标准地定位研究方法对杂木林及１代、２代、３代和４代杉木人工林土壤颗粒、土壤团聚体组成进行比较分析，结果表明：杂木林受人为干扰少，土壤颗粒及土壤团聚体组成较好，抗蚀性最好；但１代、２代、３代和４代分别是在杂木林及前１代林的采伐迹地上经再度干扰建立起来的，土壤结构破坏率加大，土壤团聚体稳定性减小，因而随着杉木林取代杂木林及杉木连栽代数增加，土壤抗蚀性减弱。