福建三明格氏栲天然林林窗凋落物-土壤的生态化学计量特征

在前期调查的基础上,在福建三明的格氏栲(Castanopsis kawakamii Hay.)天然林内划分不同尺度的林窗(大林窗、中林窗和小林窗,平均面积分别为199.29、78.53和37.86 m2),并以非林窗为对照,研究林窗内凋落物-土壤C、N、P和K的生态化学计量特征,并运用冗余分析(RDA)方法探讨了凋落物-土壤生态化学计量特征之间的关联性。结果显示:大林窗的凋落物C含量、N含量、C∶N比、C∶P比、C∶K比、N∶P比和N∶K比以及土壤C含量、N含量、P含量、K含量和C∶N比均最高,小林窗的凋落物P和K含量以及土壤C∶P比、C∶K比、N∶P比和N∶K比均最高,但各尺度林窗间凋落物和土壤的P∶K比总体差异不明显。在相同尺度林窗中,凋落物的C、N和P含量以及C∶N比、C∶P比、C∶K比、N∶K比和P∶K比总体上均显著高于土壤,但凋落物的K含量则显著低于土壤。与非林窗相比,小林窗的凋落物P和K含量以及土壤C含量、C∶N比、C∶K比和N∶K比,中林窗的土壤P含量,大林窗的土壤C、N和P含量以及C∶N比、C∶K比和N∶K比均显著提高,但各尺度林窗内凋落物-土壤的其他生态化学计量特征均显著降低。RDA分析结果显示:大林窗的凋落物P∶K比、中林窗的凋落物N∶P比和P含量以及小林窗的凋落物P含量对土壤肥力影响最大,而非林窗的凋落物C、P和K含量均对土壤肥力影响较大;且大林窗和中林窗的凋落物P含量和N∶P比分别与土壤P含量和N∶P比呈负相关,小林窗和非林窗的凋落物P含量和N∶P比分别与土壤P含量和N∶P比呈正相关。综合分析表明:格氏栲天然林不同尺度林窗内凋落物-土壤生态化学计量特征有较大差异,其中,大林窗的土壤肥力较高,且林窗土壤肥力主要受凋落物中P含量的限制。建议根据林窗内土壤N∶P比采取适宜的施肥管理措施,以促进植物生长并丰富物种多样性。

格氏栲林土壤生态化学计量和微生物群落特征及其关联性分析

采用Biolog-ECO微平板技术、皮尔逊(Pearson)相关性分析及典范对应分析(CCA)等方法对福建省三明市小湖村的格氏栲(Castanopsis kawakamii Hay.)天然林和人工林土壤的生态化学计量特征、微生物群落特征及两者之间的关联性进行了比较研究。结果表明:天然林土壤的有机碳含量、全氮含量、C/P比、C/K比和N/K比以及土壤微生物群落的Shannon-Wiener指数和Mc Intosh指数均显著高于人工林;而2个林分间土壤的全磷含量、全钾含量、容重、含水量、分形维数、C/N比、N/P比和P/K比以及土壤微生物群落的Simpson指数差异不显著。用31个碳源或不同类型碳源进行培养,随培养时间延长2个林分土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)均逐渐升高;在31个碳源及碳水化合物、羧酸、多聚物和酚酸4类碳源中,天然林土壤微生物群落的AWCD值均高于人工林;总体上,天然林土壤微生物群落对碳源的利用率高于人工林。相关性分析结果表明:格氏栲林土壤微生物群落对碳水化合物的利用率与土壤的N/P比和N/K比呈极显著正相关,与土壤的C/P比和C/K比呈显著正相关,与土壤分形维数呈显著负相关;对羧酸的利用率与土壤的N/P比和N/K比呈显著正相关;对多聚物的利用率与土壤的C/P比和C/K比呈极显著正相关。CCA分析结果表明:格氏栲林土壤微生物群落对碳水化合物的利用率与土壤的C/P比、C/K比、N/P比和N/K比的相关性均较强,对羧酸的利用率与土壤的N/P比和N/K比的相关性也较强;此外,5个天然林样地主要分布在CCA排序图的第3和第4象限,而5个人工林样地则主要分布在第1、第2和第4象限,表明天然林样地的土壤养分比例协调,而人工林样地的土壤肥力偏差、土壤结构不稳定。研究结果显示:格氏栲天然林的土壤生态系统优于人工林,建议适当减少对人工林的人为干扰,以促进林下土壤养分和微生物群落的良性发展。

格氏栲天然林林窗和林下种子散布及幼苗更新研究

以格氏栲(Castanopsis kawakamii)天然林为研究对象,探讨了林窗和林下格氏栲种子雨、种子库的分布特征及幼苗更新状况。结果表明:林窗种子雨总量和完好种子密度高于林下,未成熟种子比例低于林下;林窗和林下种子雨高峰期掉落数量分别占种子雨总量的77.13%和74.5%;林窗种子库储量低于林下,种子库中以全食或捡拾种子比例最高,其中种子库储量垂直分布表现为枯落物层(约占2/3)>腐殖质层(0～5 cm)(约占1/3)>心土层(5～10 cm)(小于1%),以格氏栲种子占绝对优势;格氏栲从种子到幼苗的转化率低,林窗中格氏栲完好种子密度与幼苗密度均高于林下。林窗微生境提高了种子散布过程中格氏栲成熟种子的密度和比例,有利于促进格氏栲的幼苗更新,表明林窗在格氏栲种群恢复过程中扮演着重要角色。