滇中高原5种森林类型凋落物及营养元素储量研究

森林凋落物在维持森林生态系统正常的物质循环和养分平衡方面起着重要作用,凋落物分解为森林生态系统提供可持续利用的养分。研究滇中高原森林凋落物现存量及分解过程,掌握其凋落物营养元素的含量和储量特征,可为森林生态系统的可持续经营提供依据。以云南玉溪磨盘山华山松(Pinus armandii)林、云南松(Pinus yunnanensis)林、高山栎(Quercus semecarpifolia)林、滇油杉(Keteleeria evelyniana)林、常绿阔叶林5种森林类型为研究对象,通过野外调查、室内实验相结合的方法,对滇中高原5类森林凋落物现存量及分解强度、凋落物营养元素含量及储量进行研究。结果表明,(1)磨盘山5类森林凋落物现存量表现为:滇油杉林(30.28 t·hm~(-2))云南松林(29.81 t·hm~(-2))华山松林(25.15 t·hm~(-2))高山栎林(11.92t·hm~(-2))常绿阔叶林(11.91 t·hm~(-2)),其中分解层凋落物量最丰富,占总现存量的40%以上;云南松林和华山松林的新鲜凋落物分解强度高,分解一段时间后分解强度减弱,而常绿阔叶林则与之相反;高山栎和滇油杉凋落物分解强度在不同阶段无显著差异。(2)随凋落物分解程度的加剧,5类森林凋落物中P、N、Zn含量总体呈增大趋势,S、Fe、Na含量逐层增大,Ca、Mg含量逐层减少,K、Mn含量分布无明显规律性。(3)5种森林类型凋落物营养元素总储量表现为:滇油杉林(988.63kg·hm~(-2))华山松林(719.79kg·hm~(-2))云南松林(624.27kg·hm~(-2))高山栎林(308.82kg·hm~(-2))常绿阔叶林(290.41kg·hm~(-2)),凋落物营养元素储量在凋落物下层有明显的积累,其中N、P、K、Al、Fe、Na、Zn在分解层积累,而Ca、Mg、Mn则在半分解层就发生积累。     

不同林龄云南松凋落叶分解及养分归还特征

为探讨不同林龄云南松的凋落叶产量及分解养分归还特征,以云南玉溪磨盘国家森林公园不同林龄(15 a、30 a和45a)云南松为对象,采用样地法及网袋法,经过1 a的定位观测,对云南松凋落叶产量、分解及养分(N、P、K、Ca和Mg)归还特征进行了研究。结果表明:(1)磨盘山地区不同林龄云南松凋落叶产量在11月至翌年1月最大,为1.92～3.30 t·hm~(-2),占全年凋落叶量48.98%～56.44%,而2—4月凋落叶产量最少,仅占全年的8.81%～10.50%;不同林龄年凋落叶产量表现为30 a(5.92 t·hm~(-2))45 a(5.05 t·hm~(-2))15 a(3.29 t·hm~(-2));(2)不同林龄云南松凋落叶在分解1 a内总失质量率表现为30 a(40.82%)15 a(40.41%)45 a(38.06%);随林龄的增加,凋落叶分解半衰期分别为1.11 a(15 a)、1.29 a(30 a)和1.39a(45 a),分解周期分别为4.82 a、5.23 a和5.60 a,分解系数分别为0.40 a~(-1)、0.41 a~(-1)和0.38 a~(-1);(3)凋落叶分解过程中N归还量在各时期均为30 a45 a15 a,并随时间推移呈现出不断增加的趋势,而其他养分元素归还量在分解过程中均呈现出不同的波动情况,N、Ca和Mg归还量均在11月至翌年1月期间达到最大值,P、K则在8—10月期间归还量达到最大;(4)经过1 a的分解,不同林龄所测定的5个养分元素归还总量为45 a(250.75 kg·hm~(-2))30 a(239.64 kg·hm~(-2))15 a(164.17kg·hm~(-2))。     

桂西北喀斯特区原生林与次生林凋落物及养分归还特征比较

森林凋落物是森林生态系统的重要组成成分,其养分归还量在一定程度上决定着土壤养分有效性的高低。在土层浅薄且土被很不连续的我国喀斯特区域进行凋落物生物量及养分归还研究对我们更深刻地了解该区养分循环具有至关重要的意义。本文比较分析了桂西北喀斯特区3种原生林与3种次生林的全年凋落物量、组成、月凋落物量动态及养分归还量与动态。结果表明,圆果化香(Platycarya longipes Wu)、大叶蚊母树(Distylium Sieb.et Zucc.)与青檀(Pteroceltis tatarinowii Maxim.)3种原生林的年凋落物总量分别为2342.16,4057.99和1834.36kg·hm-2,而圆叶乌桕(Sapium rotundifolium Hemsl.)、八角枫(Alangium chinense(Lour.) Harms)和黄荆(Vitex negundo L.)3种次生林的年凋落物总量分别为3192.82,3284.26,2469.90kg·hm-2,除大叶蚊母树外,次生林年凋落物总量大于原生林。凋落物的组成中,叶凋落生物量均占总凋落物量的80%左右,甚至更高,而圆叶乌桕、八角枫和黄荆3种次生林群落的叶凋落物量占总凋落物量的百分比大于圆果化香、大叶蚊母树以及青檀3种原生林。凋落物的养分归还量的月动态与凋落物量的月动态一致,原生林呈"U"形曲线,而次生林则呈"W"形曲线。原生林和次生林凋落物的年养分归还量均为C﹥N﹥K﹥P,且次生林的C、N、P养分的归还量大于原生林。     

鼎湖山森林演替序列水文过程中总有机碳(TOC)变化规律及其对土壤碳平衡的贡献

森林水文过程中的总有机碳转运对土壤有机碳平衡起着重要的作用,但我们对于水文过程对碳平衡的贡献机理所知甚少.本研究针对鼎湖山季风常绿阔叶林演替序列不同森林生态系统(马尾松林、针阔混交林和季风常绿阔叶林(简称季风林))的大气降水、穿透水、树干流、凋落物淋洗水以及地表径流中的总有机碳(TOC)进行了三年(2002年4月-2005年5月)观测,以此来分析水文学过程中TOC的变化规律和水文学过程对不同成熟度森林生态系统土壤有机碳积累的贡献.每场雨后进行水样的采集,采集的水样装入棕色玻璃瓶中,加硫酸至pH值小于2,放置于实验室冰箱冷藏待测.TOC用日本岛津公司生产的5000A型TOC-V分析仪测定.研究结果及推论如下:鼎湖山森林水文学过程中TOC浓度和总量变化呈现规律性的变化.大气降水中的TOC浓度和总量分别为(3.65±0.59)mg·L~(-1)和51.8104 kg·hm~(-2)·a~(-1),大气降水是鼎湖山森林生态系统水文循环过程中TOC的主要来源.穿透水(DTF)中TOC浓度和总量均为:松林>混交林>季风林,其中季风林TOC浓度显著低于其他两种林型.松林树干流的TOC浓度显著高于混交林和季风林.凋落物淋洗水TOC浓度和总量大小依次均为:松林>混交林>季风林,且三林型间存在显著差异(p<0.05).径流中TOC浓度和总量均较小,且无明显差异.在湿季5月份,穿透水、树干流、凋落物淋洗水的TOC浓度呈现下降趋势.干季(10月)开始以后,穿透水、树干流、凋落物淋洗水中的TOC浓度又逐步回升.地表径流中TOC浓度干湿季变化趋势不明显.干季中各水文学分量TOC浓度大于湿季,但TOC总量呈现相反趋势.在森林水文学过程中,凋落物淋洗水所携带的有机碳量是土壤有机碳输入的最大项,季风林、混交林、松林中TOC总量分别为246.983 kg·hm~(-2)·a~(-1),255.187kg·hm~(-2)·a~(-1)和261.876kg·hm~(-2)·a~(-1);其次是直接到达土壤表面的穿透水,季风林、混交林、松林中TOC总量分别为28.152kg·hm~(-2)·a~(-1),37.410kg·hm~(-2)·a~(-1)和43.176kg·hm~(-2)·a~(-1);树干流中有机碳浓度虽高,但总量很微小,季风林、混交林、松林中TOC总量分别为4.663kg·hm~(-2)·a~(-1),5.910kg·hm~(-2)·a~(-1)和4.566kg·hm~(-2)·a~(-1),所以对土壤有机碳收入贡献不大.径流所携带的TOC总量很小,季风林、混交林、松林中分别为8.707kg·hm~(-2)·a~(-1),9.318kg·hm~(-2)·a~(-1),7.220kg·hm~(-2)·a~(-1).由此可知,水文过程输入土壤的TOC总量远大于径流所带走的TOC总量,导致了水文过程中的TOC存留在土壤中,对土壤有机碳(SOC)的积累起着重要作用.季风林、混交林和马尾松林土壤每年通过水文学过程净输入的有机碳量分别为(27.1+1.65)g·m~(-2),(28.9±2.79)g·m~(-2)和(30.2±2.65)g·m~(-2).水文学过程中的这部分有机碳由于占总有机碳比例较小往往被忽视,但是正是由于水分在土壤中的下渗使得有机碳的分布趋于均匀,这将更加利于SOC的积累和保存.     

杨树人工林生态系统凋落物生物量及其分解特征

凋落物是森林土壤有机质的主要来源,是森林生态系统物质循环和能量流动的重要载体。而凋落物分解是森林生态系统养分生物地球化学循环的重要过程,是土壤有效养分供应能力的决定因素之一,与森林生产力及可持续生长密切相关。通过研究杨树人工林凋落物生物量及其分解过程,掌握其养分数量及其释放规律,为人工林可持续经营提供重要依据。采用凋落物收集网法和凋落物分解袋法,对长江中下游地区南京市浦口区13年生的杨树(Populus deltoides Bartr.cv."Lux"I-69/55)人工林生态系统凋落物生物量以及不同类型凋落物的分解特征进行了系统研究,结果表明:杨树人工林凋落物生物量约为5t·hm~(-2)·a~(-1),叶片是凋落物的主要成分,占凋落物总量的70%左右;通过Olson指数模型拟合得出的各凋落物的半分解时间及95%分解时间均表现为杨树枯枝杨树枯叶混合凋落物枯死的林下植被杨树根系。2年连续分解试验表明,凋落物中的N整体上呈先富集后释放的模式,P整体上呈持续富集的模式,K呈早期释放模式,而Ca和Mg的释放模式比较复杂。分解2年后,杨树地上部分凋落物(枯叶和枯枝)养分总释放量(N、P、K、Ca和Mg的总和)为86.1 kg·hm~(-2),养分回归率约为60%;林下植被凋落物养分总释放量为92.3 kg·hm~(-2),养分回归率达75%以上,表明林下植被凋落物是杨树人工林生态系统养分归还的重要组成部分。     

桂西北喀斯特区原生林与次生林凋落物及养分归还特征比较

森林凋落物是森林生态系统的重要组成成分,其养分归还量在一定程度上决定着土壤养分有效性的高低。在土层浅薄且土被很不连续的我国喀斯特区域进行凋落物生物量及养分归还研究对我们更深刻地了解该区养分循环具有至关重要的意义。本文比较分析了桂西北喀斯特区3种原生林与3种次生林的全年凋落物量、组成、月凋落物量动态及养分归还量与动态。结果表明,圆果化香（Platycarya longipes Wu）、大叶蚊母树（Distylium Sieb．e tZucc．）与青檀（Pteroceltis tatarinowii Maxim．）3种原生林的年凋落物总量分别为2342．16,4057．99和1834．36k·hm～,而圆叶乌桕（Sapium romndifolium Hemsl．）、八角枫似langium chinense（Lour．）Harms）和黄荆（Vitex negundoL．）3种次生林的年凋落物总量分别为3192．82,3284．26,2469．90kg.hm-2,除大叶蚊母树外,次生林年凋落物总量大于原生林。凋落物的组成中,叶凋落生物量均占总凋落物量的80％左右,甚至更高,而圆叶乌桕、八角枫和黄荆3种次生林群落的叶凋落物量占总凋落物量的百分比大于圆果化香、大叶蚊母树以及青檀3种原生林。凋落物的养分归还量的月动态与凋落物量的月动态一致,原生林呈“u”形曲线,而次生林则呈“w”形曲线。原生林和次生林凋落物的年养分归还量均为C〉N〉K〉P,且次生林的c、N、P养分的归还量大于原生林。     

桂西北喀斯特次生林凋落物养分归还特征

以桂西北喀斯特次生林为研究对象,选择了自然恢复方式下处于同一演替序列的灌丛、藤剌灌丛、乔灌丛3个森林群落,应用网筐收集法于2007年9月至2008年8月定位观测和研究了各群落的凋落物量、组成特征、季节动态变化及其N、P、K含量.结果表明,3个次生林群落年均凋落物量范围为6 053.93 kg·hm-2(灌丛)～6 794.40 kg·hm-2(藤刺灌丛),凋落物以叶占明显优势,其年变化以单峰形式出现,峰值处在9月份;凋落物中主要养分元素的含量为N＞K＞P,而森林养分利用效率表现为P＞K＞N,灌丛、藤刺灌丛、乔灌丛的养分元素年归还总量分别为:95.41、106.09、80.62 kg·hm-2(N),6.58、6.64、5.06 kg·hm-2(P),18.63、19.66、14.90 kg-hm-2(K);群落地表凋落物层的凋落物现存量范围为2 835.23 kg·hm-2(藤刺灌丛)～3349.16 kg·hm-2(乔灌丛),凋落物的分解速率为1.82(灌丛)～2.37(藤刺灌丛),随着凋落物的分解养分元素的回归速度表现出K＞N＞P.同其他森林生态系统相比较,喀斯特次生林群落的凋落物量、养分归还量较大,养分回归较迅速,具有良好的自养能力和恢复潜力.     

四川盆地西缘峨眉含笑-喜树混交林凋落物量及碳氮磷动态特征

为认识四川盆地西缘亚热带典型阔叶混交林的凋落物产量模式与养分动态特征,通过直接收集法收集凋落物,对四川盆地西缘乡土珍贵树种峨眉含笑-喜树混交林凋落物产量、碳氮磷含量及归还量月动态进行了为期1年(2016)的观测和分析.结果显示:混交林中叶的年凋落物总量为2 853.36 kg/hm~2,其中含笑1 644.82 kg/hm~2,喜树1208.54 kg/hm~2.两种林木凋落叶产量季节动态明显,含笑凋落叶量最大值在出现4月(476.03 kg/hm~2),最小值出现在9月(43.73 kg/hm~2);而喜树最大值和最小值分别出现在11月(534.41 kg/hm~2)和6月(21.58 kg/hm~2).含笑和喜树凋落叶中碳氮磷含量在夏季相对较高.含笑凋落叶碳氮磷归还量高峰均在4月和11月;喜树凋落叶碳氮磷归还高峰均在11月.混交林凋落叶的碳氮磷年总归还量分别为1 186.11、38.78、1.76 kg/hm~2.总之,该区域混交林凋落物产量月动态模式主要受控于林木生物学特性,且凋落物碳氮磷含量和归还量存在明显季节性变化;结果可为区域生态系统相似混交林的保护和恢复提供理论依据.(图5表1参29)     

北方森林凋落物动态对长期氮沉降的响应

森林凋落物是生态系统生产力的重要组成成分,对生态系统物质循环和养分平衡起着促进作用。近些年来日益增加的氮(N)沉降对生态系统稳定构成一定威胁,因此了解大气N沉降增加背景下凋落物动态变化对于预测森林碳循环对气候变化的响应具有重要意义。以连续施N 7年的兴安落叶松林(Larix gmelinii)为研究对象,观测4年(2014-2017)森林凋落物的生产量,旨在探求森林凋落物年际动态变化驱动因子及其对N沉降的响应。以NH4NO3为外施氮源,设置对照(CK:0g·m~(-2)·a~(-1))、低氮(LN:2.5g·m~(-2)·a-~(1))、中氮(MN:5g·m~(-2)·a-~(1))和高氮(-HN:7.5g·m~(-2)·a-~(1))等4种处理,每个处理包括3个重复(n=3)。结果表明,(1)凋落物总量和兴安落叶松凋落叶量的年际动态变化驱动因子为生长季月平均温度,而枝、果实及其它繁殖器官凋落量与年最大风速显著相关。(2)年际凋落量的大小顺序为:2015(3.15±0.31)t·hm~(-2)·a-~(1)2016(3.10±0.25)t·hm~(-2)·a-~(1)2014(2.83±0.31)t·hm~(-2)·a-~(1)2017(1.48±0.25)t·hm-2·-a1,各组分凋落量所占比例大小顺序均为兴安落叶松叶阔叶枝果实及其他繁殖器官;施N处理对总凋落量和兴安落叶松凋落叶产生抑制作用,且凋落量随N浓度增加而逐渐降低,然而不同施N处理对枝、果及其它繁殖器官凋落量作用不明显。(3)N沉降对兴安落叶松凋落叶中C、N、P含量及C/N影响不同:凋落叶C含量整体年际动态变化不明显,且施N对凋落叶中C含量无影响;凋落叶N和P含量在不同年份呈现不同的变化趋势,总体上施氮增加了凋落叶N含量却降低了P含量;凋落叶C/N在各个年份对N添加响应有所不同,主要表现为施N降低了凋落叶C/N。(4)凋落叶N归还量在年际间随着N浓度不同呈现一定的波动,N沉降降低了凋落叶C和P的年际归还量,且表现出N浓度越高,归还量越低的趋势。     

模拟氮沉降下滇中亚高山森林凋落物养分元素释放特征

凋落物的养分元素释放在森林生态系统养分循环中起到了重要作用。森林生态系统受氮沉降的影响在近几十年内正显著增加,开展氮沉降背景下不同林分凋落物养分释放的研究,可为预测该区域森林生态系统养分循环及对氮沉降增加的响应提供理论依据。采用凋落物分解袋法,以滇中亚高山常绿阔叶林、高山栎(Quercus semicarpifolia)、华山松(Pinus armandii)和云南松(Pinus yunnanensis)4种林分的凋落叶和枝为研究对象,设置不同氮沉降水平,分别为对照(CK,N 0 g·m~(-2)·a~(-1))、低氮(LN,N 5 g·m~(-2)·a~(-1))、中氮(MN,N 15 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮(HN,N 30 g·m~(-2)·a~(-1)),探究4种林分凋落物营养元素释放特征、影响因素以及生态化学计量比对不同氮沉降水平的响应特征。结果表明:氮沉降12个月后,氮沉降抑制凋落叶和枝C、N元素的释放;除华山松外,氮沉降抑制其他3种林分类型P元素的释放;K元素的释放则在各林分中表现为LN促进,MN和HN抑制。各氮沉降水平降低了各林分凋落物的C/N(1.34%—37.15%)以及高山栎林和云南松林的C/P(2.29%—24.34%),LN与MN下华山松林、LN下常绿阔叶林的C/P显著提高(1.26%—7.37%)。双因素和冗余分析表明,4种林分下凋落叶和枝的元素释放受林分类型的影响最大,受施氮水平的影响次之。可见,模拟氮沉降在凋落叶和枝的分解过程中起到了抑制作用,且在不同林分间差异显著。     

氮沉降对杉木人工林凋落物叶分解过程中养分释放的影响

凋落物的养分释放是生态系统养分循环的重要组成部分,是维持森林生态系统养分平衡的关键过程。近几十年来,森林生态系统正受到氮沉降增加的影响,开展氮沉降全球化背景下凋落物养分释放的研究,有助于揭示森林养分循环对氮沉降的响应机制。以亚热带有代表性的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林(福建官庄国有林场1992年造林)为研究对象,自2004年1月开始进行氮沉降模拟试验,设置4个氮沉降处理,分别为0(N0)、60(N60)、120(N120)、240(N240)kg·hm~(-2)·a~(-1),采用分解袋法进行原位分解试验,将分解袋随机投放至林地表面,每隔60天取样1次,共持续660 d,探讨凋落物叶在分解过程中养分(P、K、Ca、Mg、Mn、Zn、Fe)的释放动态。结果表明,在模拟氮沉降初期,氮沉降总体上促进了养分元素的释放,相对于N0处理,氮沉降分别使K的周转期缩短22.14%-26.09%,Ca周转期缩短15.31%-34.59%,Mg的周转期缩短5.25%-27.03%,Mn的周转期缩短17.85%-46.80%,Zn的周转期缩短20.51%-33.18%;就P和Fe而言,仅有N_2处理对其表现为促进作用,周转期分别缩短11.02%和26.01%。在各氮沉降水平中,120 kg·hm~(-2)·a~(-1)的施入量对凋落物养分释放作用最显著,说明此时杉木人工林还未达到氮饱和状态,随着时间的推移,当杉木人工林生态系统达到氮饱合时,则有可能对凋落物的养分释放产生不利的影响。     

川西亚高山针叶林凋落物对土壤理化性质的影响

研究了川西地区亚高山人工云杉林及天然林凋落物变化及其对土壤理化性质的影响.结果表明30 a人工云杉林、40 a人工云杉林及次生林和原始林年凋落量分别为2.67×103 kg hm-2、4.38×103 kg hm-2、4.27×103 kg hm-2和4.77×103 kg hm-2,枯枝落叶层贮量分别为3.19×104 kg hm-2、3.64×104 kg hm-2、1.42×105 kg hm-2和1.45×105 kg hm-2,通过凋落物归还土壤的营养元素(N、P、K、Ca和Mg)的年归还总量依次为82.01 kg hm-2、129.04 kg hm-2、130.57 kg hm-2、170.55 kg hm-2,凋落物年失重率分别为24.35%、22.87%、36.96%和32.23%,人工林凋落物分解一半所需时间约为2.5 a,天然林约为1.6 a.各样地土壤含水量、孔隙度和养分含量大致表现为次生林≈原始林>30 a人工林>40 a人工林.森林年凋落量、枯枝落叶层贮量、养分归还量和年失重率与土壤自然含水率、有机质、N、P、K的含量呈正相关,与土壤容重呈负相关.人工云杉林生态功能的恢复滞后于次生林,凋落物分解缓慢是影响该地区土壤水分和养分状况的重要因素.人工云杉林进入旺盛生长期后,凋落量增加,养分归还量增大,此时期森林对土壤肥力有较高的补给潜力;但凋落物分解过缓,大量养分元素累积于枯枝落叶层,不能及时进入土壤,造成土壤理化性质状况较差.图1 表6 参18     

华山松林凋落物养分释放及土壤生态化学计量特征对模拟氮沉降的短期响应

研究模拟氮(N)沉降下森林生态系统凋落物-土壤C/N/P化学计量特征,对探究在全球气候变化背景下森林生态系统物质循环内在机理具有重要科学意义。以滇中亚高山华山松林(Pinus armandii forest)为研究对象,采用尼龙网袋法于2018年2月—2019年1月在华山松林开展模拟N沉降下凋落叶、枝原位分解试验,分别设置4个N沉降水平:对照CK(N 0g·m~(-2)·a~(-1))、低氮LN(N 5 g·m~(-2)·a~(-1))、中氮MN(N 15 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮HN(N 30 g·m~(-2)·a~(-1))。结果表明:华山松林凋落叶和枝C元素均为直接释放模式;凋落叶和枝N元素分别为淋溶-富集-释放和富集-释放模式;凋落叶和枝P元素分别为淋溶-富集-释放和富集-释放模式;凋落叶的C、N、P养分释放速率(40.71%、53.83%、47.06%)均高于凋落枝(20.98%、22.04%、13.15%);各N处理下,凋落叶和枝C释放速率均表现为LNMNCKHN;N沉降总体增加了凋落叶C、N含量,但对P含量无显著影响;N沉降显著降低了凋落叶ω_((C))/ω_((N))和ω_((N))/ω_((P))、凋落枝ω_((C))/ω_((N));凋落叶、枝N、P含量与土壤N、P含量密切相关,土壤P对凋落叶化学计量影响最大,土壤N对凋落枝化学计量影响最大,土壤C对凋落物化学计量影响最小。在短期内N沉降能抑制凋落物分解过程中C、N、P的释放,但对土壤化学计量特征无明显影响,滇中华山松林凋落物分解过程中的化学计量变化特征及养分释放的研究有助于了解森林生态系统对N沉降的响应机理,特别是土壤N、P对凋落物分解的影响将为后续研究的重点内容。     

武夷山常绿阔叶林生态系统降水分配与离子输入特征

大气降水是森林生态系统重要的水源和养分的主要来源之一。于2014年11月—2015年11月对武夷山中亚热带常绿阔叶林生态系统林外雨、林内雨和树干流定位观测,分析了各类降水中的养分离子(NO_3~--N,SO4~(2-)-S,Cl-和Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+)浓度动态变化规律及养分离子输入量,以期为进一步研究常绿阔叶林生态系统的水量平衡及养分循环过程提供基础数据。结果表明:研究期间大气降水量(林外雨)为2 623.7 mm,树干流量仅占大气降水量的4.5%,9.8%的大气降水被冠层截留;林内雨、树干流与林外雨量的动态变化规律相似,林内雨、树干流量与林外雨量呈极显著正线性相关关系(P0.001)。各类降水年加权平均pH值表现为林外雨树干流和林内雨。各类降水在降水量较小的1—2月,各阴阳离子的浓度普遍较高,在降水量较大的3—8月,阴阳离子浓度普遍较低。整体上,树干流的离子浓度林内雨林外雨。研究表明武夷山常绿阔叶林生态系统降水分配过程中,林内雨是养分输入的主要形式,各养分离子年输入量占总输入量的比例均在90%以上。通过林内雨输入林地较多的养分离子是SO4~(2-)-S和K~+,分别为24.51、37.53kg·hm~(-2)·a~(-1);SO4~(2-)-S和K~+也是总养分输入量的主要离子,二者分别占离子输入总量的24%和36%,NO_3~--N的年输入量也达到了12.44kg·hm~(-2)·a~(-1),占到养分离子总输入量的11%以上。     

茂兰喀斯特地区原始林凋落物量动态与养分归还

于2007年9月至2008年8月对茂兰喀斯特地区原始林凋落物进行观测,分析了凋落物总量、组分(叶、枝、繁殖器官和其他)凋落量和各组分不同养分含量的月动态变化及养分归还量。结果表明,凋落物月动态变化表现为常绿落叶阔叶混交林一般具有的双峰模式,凋落高峰出现在9至次年1月和4月;年凋落物量为6.9 t·hm-2,其中叶、枝、繁殖器官和其他组分的年凋落物量分别占年凋落物总量的71.0%、15.9%、1.5%和11.6%;凋落物各养分含量以C、Ca和N为主,无明显的月动态规律,养分年归还量由大到小依次为C、Ca、N、Mg、K和P,此与一般非喀斯特地区森林(由大到小依次为C、N、Ca、K、Mg和P)不同;凋落物各组分养分元素含量存在差异,凋落枝N、Mg、P和K含量较低,其他组分C、N、P和Mg含量较高,繁殖器官C、N和Ca含量较低;凋落物中Ca和Mg含量以及Ca和Mg年归还量远高于一般非喀斯特地区森林;K含量及K年归还量低于非喀斯特地区,说明该地区K的缺乏可能制约着喀斯特地区植被的生长。     

Stoichiometric characteristics of carbon,nitrogen, and phosphorus in leaf litter soil of Pinus yunnanensis forest during different restoration stages in the karst plateau of eastern Yunnan北大核心CSCD

以滇东岩溶坡地不同恢复阶段云南松林(纯林、人工混交林、天然次生林)为研究对象,以元江栲原生林和小铁仔灌丛作为参照样地,对5种植被类型中的叶片-枯落物-土壤中的C、N、P含量和化学计量比特征进行研究.结果表明:(1)3种云南松林都呈现为高C(432.27 g/kg)、低N(10.28 g/kg)、P(0.96 g/kg)的格局,5种植被类型的叶片-枯落物-土壤C、N、P含量基本都表现为叶片>枯落物>土壤,C/N、C/P、N/P值则都表现为枯落物>叶片>土壤,叶片和枯落物的养分含量和化学计量比值与土壤间差异显著.(2)3种云南松林对于养分的吸收同化能力差异不大,但天然次生林的枯落物质量最好,人工混交林的土壤N、P有效性最高,云南松林内受N的胁迫作用强于原生林和灌丛.(3)植物叶片-枯落物-土壤中C、N、P及其化学计量比间相关性显著,互馈机制明显.研究区内土壤C、N、P化学计量特征受土壤pH、团聚体颗粒、含水率、容重和硝态氮影响显著.因此,滇东岩溶高原云南松植被恢复过程中主要受N胁迫作用,提高枯落物养分回流是云南松植被恢复与经营的关键要素.(图4表3参41)     

磷添加对三江平原湿地小叶章立枯质量和分解的影响

立枯分解是湿地植物凋落物分解的重要组成部分,在湿地养分循环中起着重要作用。在人类活动的影响下,磷大量流入到自然湿地中,可能会引起草本植物凋落物质量及立枯期分解过程的变化。通过磷添加控制试验(对照,0 g·m~(-2)·a~(-1);磷添加,1.2 g·m~(-2)·a~(-1)),探讨三江平原草甸中土壤磷可用性增加对优势植物小叶章(Deyeuxia angustifolia)地上部分(杆和叶片)凋落物质量及其在立枯期的分解过程的影响,以揭示磷可用性变化对植物立枯期碳与养分循环的影响。结果表明,磷添加引起叶片凋落物氮和磷含量的升高,升幅分别为8.35%和28.33%,但对杆凋落物无显著影响(P0.05)。在一年的立枯期内,来自于不同磷添加处理的凋落物质量损失速率及微生物呼吸速率无显著差异(P0.05)。然而,磷添加使立枯期叶片凋落物养分残留量(以百分比计)显著减少(P0.05):分解一年后,来自于P添加处理的叶片凋落物氮和磷残留量分别为106.64%和49.34%,而对照处理分别为121.84%和63.58%。因此,在该地区的淡水湿地中,人类活动引起的磷富营养化将会通过提高植物组织的养分含量,改变其在立枯阶段的养分释放动态,从而对生态系统的养分循环产生重要影响。     

北京地区典型果园NANI解析与消减对策

人类活动引起的过量氮素输入已经成为引起区域生态环境恶化的主要原因.为探究北京地区人类活动产生的氮素对果园造成的潜在影响,基于大气沉降、肥料、食物/饲料和生物固氮四部分氮素输入之和的人类活动净氮输入(net anthropogenic nitrogen input,NANI)模型,估算了聂各庄果园2018年人类活动导致的净氮输入量.结果显示,研究区域NANI值为234 kg hm~(-2)a~(-1).其中,肥料输入强度为179 kg hm~(-2)a~(-1),占NANI的62.1%;大气沉降输入强度为65 kg hm-2a-1,占NANI的22.5%;其他依次为生物固氮(18 kg hm~(-2)a~(-1);6.1%)和食物/饲料(-27 kg hm~(-2)a~(-1);-9.3%).研究区NANI值偏高,其为我国主要流域NANI值的1.4-3.9倍.肥料是该区域NANI的主要来源,其施用量高出全国和北京地区平均水平的13%和10%.大气氮沉降是NANI的第二大来源,其为全国平均沉降量的4.7倍.肥料和大气沉降都对区域生态环境造成了一定的压力,宜采取相应措施防止多余的氮素流向下游水体.在全国和北京地区平均施肥水平为基准的情况下,通过减少肥料用量17-22 kg hm~(-2)a~(-1)可以有效降低研究区NANI值.通过减少或替换汽油驱动的汽车100万辆,可以减小大气沉降中硝态氮7.16 kg hm~(-2)a~(-1).本研究表明该区域NANI最主要的来源为肥料和大气沉降,通过一系列措施能够对区域内过量的氮素进行消减,达到净化环境的目.(图4表5参40)     

柑橘果园凋落物量及凋落叶的分解特征

对福州郊区7年生柑橘果园生态系统凋落物的发生及凋落物叶分解特征进行观测研究.结果表明,柑橘果园年凋落物总量为1 682.48 kg·hm-2,其中以叶凋落量最大,占58.97%;凋落物的发生呈现不规则的月变化,以3月和7月凋落物量最大;柑橘果园凋落物年碳、氮归还量分别为704.56、43.72 kg·hm-2.凋落物叶分解过程呈现先快后慢的规律,经过1 a分解后,凋落物叶分解残留率为21.50%,凋落物叶分解95%所需时间为1.83 a.     

香港地区桃金娘灌木林的凋落物及养分回归

香港桃金娘灌木林的年凋落物量在两年的测定中分别为４２９．３和５２５．２ｇ／ｍ２，枯枝和花果的凋落物年间差异十分显著。叶子和杂物则没有明显的年间差异。按１９８９年和１９９０年平均计算，桃金娘灌木林年凋落物中的氮、磷、钾量分别为２８４５、１６４和８９２ｍｇ／ｍ２。灌木林年凋落物量及养分值小于热带、亚热带常绿阔叶林，但可与马尾松林相比。气候因素对灌木林的凋落物及其养分的季节动态影响较大。养分利用效率的研究表明，桃金娘灌木林比常绿阔叶林及马尾松林养分利用效率更高