模拟氮沉降对中亚热带森林土壤中可溶性氮含量的影响

通过野外模拟试验,研究CK〔对照,0 kg(hm2.a)〕、LN〔低氮,30 kg(hm2.a)〕和HN〔高氮,100 kg(hm2.a)〕处理3个氮沉降水平对亚热带针叶(杉木)和阔叶(浙江桂、罗桴栲)森林土壤中可溶性氮含量的影响.结果表明:施氮后3 d,土壤中的w(SIN)(可溶性无机氮含量)在CK和LN处理之间差异不显著,仅发现HN处理与LN及CK处理之间的差异显著.施氮后3个月,各处理之间差异不显著;与施氮后3 d相比,土壤中的w(NH4+-N)在CK处理显著增加了42%～68%(P<0.05),而HN处理则显著降低了45%～58%(P<0.05);土壤中的w(NO3--N)平均降低了24%～88%,其中HN处理降幅最大也最显著;杉木林土壤降幅最大.施氮后3 d,随着施氮水平的提高土壤尤其是杉木林土壤中的w(SON)(可溶性有机氮含量)增加,其占w(TSN)(可溶性总氮含量)的比例降低.然而3个月后,施氮影响趋缓甚至相反;与施氮后3 d比较,HN处理下w(SON)降低,而其占w(TSN)的比例却有所升高,表明SON损失仍低于SIN.阔叶天然林土壤中的w(SON)显著高于杉木人工林,表明凋落物性质差异造成的影响与w(SON)变化有关.

中亚热带山区土地利用变化对土壤CO_2排放的影响

对中亚热带山区天然常绿阔叶林、次生常绿阔叶林、人工林(针叶林和阔叶林)、柑橘园和坡耕地等典型土地利用方式土壤CO2排放连续3a定位观测,结果表明:天然林改为其它土地利用方式后,土壤CO2排放量显著减少32%～63%,主要原因为地上凋落物归还量减少,地下细根生物量和周转下降,频繁人为干扰和严重水土流失引起土壤有机碳库数量和质量大幅下降。本区天然林改为次生(人工)林,土壤CO2排放量减幅(32%～48%)高出热带平均水平(29%),改为农业用地,土壤CO2排放量减幅(50%～63%)高出全球平均水平(33%)。

中亚热带山区土地利用变化对土壤性质的影响

土地利用变化是全球环境变化的重要组成部分,其可以直接影响到土壤性质的变化。本研究通过中亚热带山区天然林、人工林(用材林和经济林)、次生林、农业用地(橘园和坡耕地)等7种典型土地利用方式土壤性质的研究,结果表明:土地利用变化后土壤有机质和全氮含量下降幅度分别达到52.2%～81.8%和57.9%～172.6%;同时土壤容重增加,pH值升高。而土地利用变化对土壤全磷、全钾的影响的规律较为不明显。综合比较中国区域土地利用变化对土壤性质变化的影响,其中20～25°N纬度带土壤物理化学性质变化幅度最大。

亚热带6种老龄天然林及杉木人工林的枯落物持水性能

通过对福建建瓯万木林自然保护区6种老龄天然林:木荷(Schima superba,SCS)、罗桴栲(Castanopsis fabri,CAF)、观光木(Tsoongiodendron odorum,TSO)、浙江桂(Cinnamo-mum chekiangense,CIC)、细柄阿丁枫(Altingia gracilipes,ALG)、米槠(Castanopsis carlesii,CAC)及杉木人工林(Cunninghamia lanceolata,CUL)枯落物现存量和持水特性的研究表明,各林分枯落物现存量分别为木荷7.22 t.hm-2、细柄阿丁枫6.79 t.hm-2、浙江桂6.70 t.hm-2、观光木6.66 t.hm-2、罗桴栲6.57 t.hm-2、米槠5.96 t.hm-2和杉木人工林4.82 t.hm-2.最大持水率平均值是人工林(207.98%)>天然林(179.38%).各林分最大持水量分别为木荷13.33t.hm-2、细柄阿丁枫13.32 t.hm-2、观光木13.18 t.hm-2、罗桴栲10.84 t.hm-2、浙江桂10.52t.hm-2、米槠10.30 t.hm-2和杉木人工林9.95 t.hm-2.枯落物平均现存量和平均最大持水量均为天然林(6.65 t.hm-2,11.95 t.hm-2)大于杉木人工林(4.82 t.hm-2,9.95t.hm-2).影响林地枯落物持水量的主要因素是枯落物现存量.各林分主要树种半分解层的枯落物现存量及最大持水量均大于未分解层.

连续流动-钼酸铵分光光度法测定土壤全磷

利用硫酸-高氯酸湿法消解土壤,采用连续流动分析仪直接测定消解液磷酸根含量,建立了高通量测定土壤全磷的实验方法。方法检测限6.0 mg·kg^(-1),土壤样品的加标回收率为85%~100%。将该方法用于土壤标准物质(GBW07405、GBW07406a)全磷含量测定,结果准确,相对标准偏差(RSD)分别为3.5%、4.5%(n=3)。方法具备无需调节待测液pH值、分析速度快、消耗试剂少、结果准确可靠等优点,适用于大批量土壤全磷的测定分析。

河口湿地植物活体-枯落物-土壤的碳氮磷生态化学计量特征

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程及其功能的重要特征。以闽江河口的芦苇(Phragmites australis)和短叶茳芏(Cyperus malaccensis var.brevifolius)湿地为对象,开展植物活体-枯落物-土壤系统的C、N、P季节动态研究。结果表明:芦苇和短叶茳芏植物活体、枯落物和土壤年均C、N、P含量为C>N>P,两种湿地系统C、N含量均为植物活体和枯落物高于土壤,但与土壤P含量大小关系因植物构件差异而不同;芦苇和短叶茳芏植物活体、枯落物和土壤的C、N、P生态化学计量比表现为C∶P>C∶N>N∶P;芦苇湿地C∶N为枯落物>植物活体>土壤,短叶茳芏为植物活体>枯落物>土壤,而C∶P和N∶P均为枯落物>植物活体>土壤;C、N、P化学计量比可以反映湿地C、N、P交换过程和植物群落的生态功能。

模拟SO_4^(2-)沉降对河口潮汐湿地甲烷排放通量的影响

2008年每月小潮日原位定期向闽江河口鳝鱼滩咸草(Cyperus malaccensis)潮汐湿地试验样地施加25,50,100kgSO42--S/(hm2·a)的硫酸钠溶液,探讨模拟SO42-酸沉降对河口潮汐湿地甲烷排放通量的影响.结果表明,SO42-酸沉降对于河口潮汐湿地甲烷排放通量基本无抑制作用.添加SO42-室内厌氧培养试验结果显示,虽然SO42-输入对湿地土壤CH4产生量具有一定的抑制作用,但相对对照组,下降幅度仅为8.5%~15.4%.室内添加甲烷产生基质的厌氧培养试验结果表明,非竞争性途径甲烷产生基质(甲醇和三甲胺)的添加可刺激并增加土壤的甲烷产生量,解释了原位施加SO42-对于河口潮汐湿地甲烷排放通量的基本无抑制作用的试验结果.

胸径、构件和季节对南方红豆杉中紫杉醇和10-DAB含量的影响

系统采集了12个不同胸径的南方红豆杉当年生针叶和树皮样品,用超高效液相色谱(UPLC)测定其紫杉醇(taxol)和10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-deacetylbaccatin Ⅲ,10-DAB)含量,结果显示针叶的两种被测试物质含量的平均值分别为0.0127mg·g-1和0.0805mg·g-1,树皮的这两种物质含量平均值分别为0.1164mg·g-1和0.4842mg·g-1。当年生针叶、树皮中紫杉醇含量与胸径相关性不显著。对植株不同构件(枝条、针叶、树皮和根)中紫杉醇和10-DAB含量的测定表明,根中紫杉醇和10-DAB含量最高,当年生针叶紫杉醇含量最低。天然和人工栽培南方红豆杉当年生针叶中紫杉醇和10-DAB含量呈明显的季节变化,各月份间含量差异显著,人工栽培和天然植株针叶在生长速度明显减缓的10月份,紫杉醇和10-DAB含量均出现一个明显的峰值。

不同淹水频率下湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征

为了阐明湿地土壤生态化学计量学特征对淹水频率差异的响应,对闽江河口湿地近潮沟区域不同淹水频率的藨草湿地、短叶茳芏湿地和芦苇湿地以及远潮沟区域的短叶茳芏湿地和芦苇湿地土壤的碳、氮、磷生态化学计量学特征进行了测定与分析。研究结果表明:(1)闽江河口湿地土壤C/N、C/P和N/P比分别为11.46～22.28,25.29～155.62和2.21～8.25,平均值为15.58,73.71和4.67;(2)近潮沟区域土壤C/N、C/P和N/P比均表现出随着淹水频率的增加而减小,但远近潮沟区域的同种植物类型湿地间则表现为随着淹水频率的增加而增大;(3)总体来看,土壤C/N比表现出随着淹水频率和土壤剖面的变化较小,C/P和N/P比的变异性相对较大;(4)盐度是影响闽江河口不同淹水频率下湿地土壤C/N、C/P和N/P比变化的最重要的因子。

侵蚀红壤植被恢复过程中土壤呼吸与土壤性质的关系

土壤性质是影响土壤呼吸的重要因素。研究了植被恢复对红壤侵蚀裸地土壤呼吸的影响,并探讨了土壤呼吸速率与土壤性质的关系。红壤侵蚀裸地土壤呼吸年平均速率仅0.43μmo.lm-.2s-1,恢复为百喜草地、板栗园和马尾松林后土壤呼吸速率增加了3.3-6.1倍,但仍显著低于次生林的土壤呼吸速率。土壤呼吸速率与土壤表层0-20 cm内有机C、全N、有效性N、C/N均有显著的正相关关系,但除C/N外,其相关性均随取样深度增加而下降。而土壤呼吸速率与土壤全P、有效P、全K、速效K没有显著相关关系,与土壤容重和土壤表层团聚体破坏率则呈显著负相关。因此,在红壤严重侵蚀地恢复过程中,土壤性质的恢复尤其是C、N和表层土壤结构是决定土壤呼吸速率大小的重要因素。

森林自然更新过程中地上氮贮量与生物量异速生长的关系

研究植物氮贮量与生物量(M)之间的异速生长关系对于开展生态系统碳收支和氮循环研究具有重要意义。目前大量对氮贮量与生物量关系的研究主要集中在个体水平,对于群落水平的氮贮量和生物量之间的异速生长关系,以及群落自然更新过程如何影响该关系仍有待深入研究。利用3种森林类型皆伐后20多年自然更新过程中氮贮量和生物量的数据,采用简化主轴回归方法(reduced major axis,RMA)对不同自然更新阶段的森林氮贮量和生物量之间的异速生长指数和常数进行比较。结果表明:在不同的更新阶段,3种森林类型的植物氮贮量和生物量之间的异速生长指数均接近于1.0(即N∝M0.91-1.07)。异速生长常数随更新时间的增加而逐渐降低,导致3种森林类型整体上氮贮量正比于生物量的0.85次幂。异速生长常数的降低可能是由于在更新过程中叶生物量占整体生物量的比例逐渐下降,导致其对N吸收的生态化学计量制约所造成。

福建东南部第四纪红土沉积粒度特征及成因分析

在野外考察采样和实验分析基础上,对福建东南部若干红土剖面粒度特征及其沉积环境进行了初步研究.结果表明:1)福建东南部红土粒度组成以粉砂为主,含量65.09%～70.07%,砂含量11.90%～28.40%,粘粒6.51%～18.03%.2)粒度频率曲线以多峰为主并有明显变化,各剖面第一众数在4～71μm之间,第二众数在118～746μm之间,第三众数<1μm;概率累积曲线以四段式为主.3)粒度参数总体平均粒径较粗、分选差、峰度平缓,由晚更新世早期到晚期各个粒度参数的变化趋于复杂.这些特征表明研究区红土近源水动力搬运和快速混杂堆积的特点,其后经历较强化学风化作用,晚更新世全球气候恶化对研究区红土搬运沉积过程和风化过程产生明显影响.

植被恢复过程中芒萁覆盖对侵蚀红壤氮组分的影响

氮素是限制陆地生态系统生产力的重要因子。采用时空代换法,以红壤侵蚀区未治理、恢复12年和30年的马尾松林为研究对象,对比分析了林下芒萁覆盖地与裸地表层土壤之间氮同位素、不同形态氮组分含量以及不同组分氮含量所占比例之间的差异。结果表明:在所有马尾松林中,芒萁覆盖增加了表层土壤的全氮含量,δ^(15)N值则比林下裸地显著降低了33. 8%—83.1%(P<0.05)。随着恢复年限增加,林下芒萁覆盖地表层土壤δ^(15)N值显著下降,而林下裸露地δ^(15)N值没有显著变化(P>0.05)。不同恢复年限马尾松林的芒萁覆盖地表层土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量显著高于林下裸地(P <0.05),而硝态氮含量则显著低于林下裸地(P<0.05)。随恢复年限增加,表层土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮含量均呈增加趋势,而硝态氮含量则呈下降趋势,不同形态氮占全氮比例表现为:微生物生物量氮>铵态氮>可溶性有机氮>硝态氮。相关分析表明土壤δ^(15)N值与硝态氮极显著正相关,与其他氮组分极显著负相关(P<0.01)。由此可见,与林下裸地相比,芒萁覆盖在植被恢复过程中有助于提高表层土壤中全氮、微生物生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量,降低硝态氮的淋溶损失风险,促进土壤氮保持和积累,从而有利于退化红壤生态系统的恢复。

濒危植物南方红豆杉种子雨和土壤种子库特征

对福建南平大坪村样地和福州旗山样地濒危植物南方红豆杉种子雨动态进行了2a的观测,并在种子雨结束后不久的3月份和种子雨开始降落之前的9月份进行土壤种子库取样。南方红豆杉种子雨持续3个多月,高峰期从11月中旬开始到12月下旬结束,约40d,种子雨绝大部分降落在树冠范围内,种子雨中成熟种子占85%以上,2007年和2008年种子雨强度差异不显著(P>0.05)。南方红豆杉土壤种子库主要集中在树冠范围内,在种子雨刚结束的3月份,土壤种子库主要分布在枯枝落叶层,且密度显著大于其它两层(P<0.05),9月份第2次取样,枯枝落叶层种子库密度明显减少,当年种子雨仅有3%可补充到土壤种子库中,南方红豆杉种子雨中绝大多数种子受到动物取食、人为因素和环境因素的影响而损失掉无法进入土壤种子库。

杉木和米槠细根混合分解及其养分释放

在福建省建瓯万木林自然保护区,选取针叶树种杉木(Cunninghamia lanceolata,CUL)细根和常绿阔叶树种米槠(Castanopsis carlesii,CAC)细根,采用网袋法进行了为期720d细根(分0-1mm、1-2mm两个径级)单独分解(在各自细根的起源林分)和混合分解(分别在杉木林和米槠林)干重损失及其养分释放动态的研究。结果表明:杉木和米槠细根混合分解前期(0-270d)曾对干重损失起促进作用,而之后(270-720d),细根混合起了抑制作用。分解过程中的养分释放与干重损失有所不同,混合分解前期(0-360d)出现过促进作用,分解后期(360-720d),除1-2mm径级混合细根P的释放既没有促进也没有抑制作用外,均表现为养分释放的抑制作用。细根混合分解过程中干重损失和养分释放速率变化与分解者生物群落有很大关系。

林下凋落物去除与施氮对针叶林和阔叶林土壤氮的影响

通过野外模拟试验,选择中亚热带针叶林(杉木林)和阔叶林(浙江桂林和罗浮栲林)森林生态系统,设3个施氮水平CK(对照)、低氮〔30 kg(hm2·a)〕和高氮〔100 kg(hm2·a)〕及2个凋落物处理,研究施氮对土壤主要形态氮质量分数的影响、动态变化及凋落物在其中的作用.结果表明:与CK相比,高氮处理可瞬时(3 d)提高森林土壤氮质量分数,但施氮后持续效应的影响降低.与保留凋落物相比,去除凋落物在施氮的持续效应中,可降低阔叶林土壤w(铵态氮)18.2%,而杉木林土壤的氮质量分数则略有升高.去除凋落物下施氮的持续和瞬时效应可增加各种林下土壤的w(硝态氮),其中浙江桂林土壤w(硝态氮)分别增加58.9%和38.2%,罗浮栲林土壤分别增加7.0%和30.0%,杉木林土壤分别增加-17.1%和9.0%.可见凋落物在施氮连续事件中存在复杂的短期和长期相互影响.阔叶林土壤w(SON)(SON为可溶性有机氮)较高,并且其微生物w(SON)及其占微生物w(TN)的比例高于杉木林土壤,而杉木林土壤微生物w(铵态氮)及其占微生物w(TN)的比例高于阔叶林土壤.

闽江河口潮汐湿地甲烷排放通量温度敏感性特征

选择2007年11个月的中潮日,在闽江河口鳝鱼滩潮汐湿地,同步观测了芦苇(Phragmites australis)沼泽、短叶茳芏(又称咸草)(Cyoerus malaccensis)沼泽、藨草(Scirpus triqueter)沼泽和光滩涨潮前、落潮后的甲烷排放通量以及气温和土温,计算了甲烷排放通量温度敏感性(Q10值),并分析了湿地甲烷排放通量Q10值与温度的关系。研究结果表明,4种湿地的甲烷排放通量与土温、气温都有显著的指数相关关系(n=20,p<0.01),低温时比高温时相关程度更高;4种湿地甲烷排放通量平均土温敏感性(Qs10值)和气温敏感性(Qa10值)分别为5.41和3.95,芦苇沼泽、咸草沼泽、藨草沼泽和光滩的甲烷排放通量Qs10值分别为3.22、5.23、4.79和11.10,它们的甲烷排放通量Qa10值分别为2.89、3.96、3.84和7.78,光滩甲烷排放通量温度敏感性最强;涨潮前4种湿地甲烷排放通量平均Qs10值和平均Qa10值分别为4.82和3.53,落潮后则分别为6.15和4.39,但涨潮前与落潮后湿地甲烷排放通量Q10值的差异不显著(p>0.05);湿地植物主要生长季,潮汐湿地甲烷排放通量Q10值低于其他时间。

武夷山土壤有机碳和黑碳的分配规律研究

土壤是陆地生态系统最大的碳库,其贮存的有机碳占整个陆地生态系统碳库的2/3,约为植物碳库的3倍或大气碳库的2倍,是全球碳循环非常重要的组成部分。因此土壤有机碳库及其变化,对大气二氧化碳浓度影响巨大,从而以温室效应影响全球气候变化。土壤有机碳不仅对全球气候变化有着重要的影响,也为植被的生长和繁殖提供了必不可少的碳源。

2010年冬季寒冷天气对闽江口3种红树植物幼苗的影响

2010年10月8日—2011年2月26日,跟踪监测了闽江河口互花米草治理试验区人工种植的秋茄(Kandelia candel)、无瓣海桑(Sonneratia apetala)和拉关木(Leguncalaria racemosa)1年生幼苗叶片相溶性物质含量以及活性氧代谢等生理生化指标。结果表明:可溶性糖和脯氨酸含量均随气温的逐步降低而增加,秋茄可溶性糖含量最高,拉关木脯氨酸含量最高;整个监测期无瓣海桑和拉关木幼苗叶片超氧阴离子(O2-)产生速率显著高于秋茄(P<0.01),而超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著低于秋茄(P<0.01);3种植物叶片丙二醛(MDA)含量及电解质渗透率均随着气温的降低而增加,其中无瓣海桑和拉关木MDA含量及电解质渗透率与日最低气温为显著和极显著的负相关关系。2010年冬季持续寒冷天气对闽江河口湿地1年生土著种秋茄幼苗无破坏,对引进种无瓣海桑和拉关木造成了严重的低温胁迫并使幼苗基本全部死亡。

自由大气CO_2浓度升高对稻田CH_4排放的影响研究

采用FACE田间试验,对高CO2浓度影响稻田CH4排放规律进行了观测分析,并利用δ13C技术初步分析了土壤CH4的排放来源。结果显示,植株和土壤的CH4排放速率在高CO2浓度处理大于对照18%以上,其增加幅度为土壤大于植物,CH4排放速率可能受田间水分条件影响较大。与对照比较,高CO2浓度条件下植物和土壤部分CH4累积排放总量增加,且变化幅度随生长期而降低,前期(54d)常规氮处理(NN)高于低氮处理(LN),后期LN高于NN;但是行间裸土CH4累积排放总量在前期(54d)增加和之后降低的幅度均为NN高于LN。土壤排放CH4δ13C值从移栽到第102d,高CO2浓度处理LN和NN水平下土壤对照(CK)仅分别升高9.0%和8.3%,种水稻则降低8.8%和8.1%;但是在对照CO2浓度条件下土壤对照降低17.2%和112.5%(P=0.047),种水稻降低40.3%和105.9%(P=0.023),表明高CO2浓度下有更多C4来源的碳释放,对照CO2浓度条件下有更多C3来源的碳释放。水稻不同生长期与土壤对照比较,种水稻土壤排放CH4δ13C值降低的幅度总和在高CO2浓度条件LN和NN水平下分别为114.8%和72.7%,对照CO2浓度条件下分别为41.9%和72.8%,表明在种有植物的情况下更多当季的碳分解释放,LN水平下高CO2浓度促进来源于当季碳的CH4排放,NN水平下没有发现CO2浓度的影响,可能与作物生物量和它的间接产物(根系分泌物)的影响有关。