天然次生林人工更新后对土壤物理性质及碳贮量的影响

天然林被人工林取代后对土壤水文物珲性质及土壤碳贮量有重要的影响.文章以海南天然次生林人工更新为尾细桉(Eucalyptus urophylla×E.tereticornis)和马占相思(Acacia mangium)林前后的土壤为研究对象,研究分析了人工植被更新对土壤水文物理性质和土壤碳贮量的影响.结果表明:天然次生林更新为桉树、马占相思人工林后,土壤容重增加,土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度减小,0～80 cm土壤的最大贮水量、毛管贮水量和非毛管贮水量降低,桉树和马占相思人工林最大贮水量分别降低19.8 mm和43.3mm,桉树人工林0～40cm土壤碳贮量降低6.77t·hm-2,马占相思人工林的增加14.68t·hm-2.     

洪涝灾害干扰下受损自然恢复林地土壤基本性状及分形维数特征

选取重大洪涝灾害干扰下受损自然恢复3种不同林地(毛竹林、杉木林、次生阔叶林)为研究对象,以未受损林地为对照,测定不同林型土壤基本性状指标(包括土壤颗粒组成在内的物理性质、主要养分含量),并运用分形理论计算了分形维数D值,探讨分形维数与土壤基本性状的相关关系.结果表明:(1)3种不同林型土壤均以粉粒含量占比最大,分形维数在2.58-2.70之间,0-10 cm土层分形维数表现为毛竹林杉木林次生阔叶林,受损自然恢复林地未受损林地,其中次生阔叶林的受损自然恢复林地与未受损林地差异显著.(2)毛竹林与次生阔叶林土壤容重表现为受损自然恢复林地显著大于未受损林地,土壤含水量、毛管持水量、非毛管孔隙度与总孔隙度则相反,受损自然恢复与未受损杉木林间土壤物理性质的差异较小;各林型土壤养分含量随土层深度的增加而降低,且受损自然恢复林地显著低于未受损林地,总体恢复状况表现为杉木林次生阔叶林毛竹林.(3)土壤分形维数与土壤黏粒含量、土壤容重存在显著正相关关系,与有机质、全氮、土壤含水量、毛管持水量、非毛管孔隙度及总毛管孔隙度存在显著负相关关系.因此,分形维数能够客观地表征土壤的结构特征以及土壤养分肥力特征;受损恢复林地土壤条件还未达到未受损林地的水平,对恢复状况较差的毛竹林,可以适当地进行人工植树造林,优化群落结构,进而改善土壤条件,促进灾害干扰下受损植被的恢复进程.     

不同萌芽代次桉树根际和非根际土壤养分的变化特征

萌芽更新是除植苗更新外桉树人工林再造林的最主要方式,且省时省力、成本低、短期内可取得较高的经济收益。探讨萌芽更新对桉树根际和非根际土壤养分的影响,可以为桉树人工林土壤健康和可持续经营提供理论依据和技术支持。采用时空代换的方法,以桉树新造林、一代萌芽更新林和二代萌芽更新林根际和非根际土壤为研究对象,探究不同萌芽代次桉树根际和非根际土壤的养分变化特征。结果表明,根际和非根际土壤pH随萌芽代次增加而下降,但不同萌芽代次间根际土壤pH差异不显著(P0.05),非根际土壤pH差异显著(P=0.015)。土壤有机质随着萌芽代次的增加呈现先下降后上升的趋势,新造林根际和非根际均显著高于一代萌芽林(P=0.001和P=0.026)。随着萌芽代次的增加,根际和非根际土壤中氮元素大体上呈增加的趋势,但不同代次间差异不显著(P0.05)。不同萌芽代次的根际和非根际土壤磷元素大体上呈先下降后上升的趋势,一代萌芽林根际和非根际土壤磷元素含量均最低,且与新造林之间差异显著(P=0.025,0.015和P=0.037,0.010)。不同萌芽代次之间钾元素含量的变化趋势与磷元素完全相反。不同萌芽代次桉树根际和非根际土壤养分的主成分分析结果表明,根际土壤前两个主成分的累积贡献率达到86.92%,在主成分1方向,萌芽代次对桉树人工林根际土壤养分的影响主要体现在有机质、磷和钾养分含量等指标;非根际土前两个主成分的累积贡献率达到72.77%,在主成分1方向,萌芽代次对桉树人工林非根际土壤养分的影响主要体现在磷和钾养分含量等指标。综上,土壤有机质和磷、钾元素在评价萌芽更新桉树人工林综合地力中占首要地位,提高多代萌芽更新桉树人工林土壤有机质和磷、钾养分含量对保持桉树人工林土壤健康和可持续经营具有积极的意义。     

农林复合经营研究──菠萝与桉树轮作对林木生长和土壤的影响

本文调查研究了雷州林业局唐家林场、龙门林场菠萝与桉材轮作对林木生长和土壤的影响．结果表明：菠萝与桉树轮作．有利于桉树生长，单位面积林本蓄积量和年生长量均比对照林分显著增加．经济效益显著；土壤养分和土壤结构状况也有改善．作为农林复合经营的有益尝试，值得在有条件的地区推广．     

厚荚相思和尾叶桉人工林土壤线虫群落研究

相思树和桉树等树种因其生长迅速、耐性好以及适合制作纸浆等特点,近年来在华南地区大面积种植,带来了巨大的经济利益,但是相思树和桉树如何影响林下土壤生物多样性和土壤肥力还不清楚,科学评价其林下土壤健康水平十分必要。土壤线虫的种类和数量十分丰富,在土壤食物网各营养级中占据重要位置,对土壤环境变化反应敏感,作为土壤健康的指示生物被广泛应用。本文以幼龄厚荚相思 Acacia crassicapa和尾叶桉 Eucalyptus urophylla人工林为研究对象,于干季和湿季分别对2个林分根区和非根区土壤线虫进行研究,探讨土壤线虫这种指示生物的数量、各营养类群比例和多样性的变化规律,以及它们和环境因子的关系。主要结果表明：（1）厚荚相思土壤线虫总数为每公斤干土6741条,显著高于尾叶桉线虫总数的28.3%。厚荚相思人工林土壤食细菌线虫的百分比相比尾叶桉人工林高6.3%,且差异显著。（2）土壤线虫的群落组成变化具有明显的季节波动,湿季土壤食细菌线虫比例上升,而植物寄生线虫的比例下降,多样性指数由干季的0.87减小到0.75,统计差异均达到了显著水平。（3）根区比非根区显著提高了线虫数量的89.1%,这是由根区积累更多的有机碳和总氮引起的。总之,厚荚相思人工林为土壤自由生活线虫提供了优良环境,且在幼龄期没有表现出土壤酸化,生态效应优于尾叶桉人工林,在华南地区人工林营林过程中可适当增加厚荚相思林分面积。     

南方红壤侵蚀区不同恢复年限马尾松人工林土壤和叶片氮磷养分含量及生态化学计量特征

植被恢复是我国水土侵蚀地区的重要治理措施.南方红壤丘陵区是我国第二大水土流失区,但针对该地区植被恢复过程中土壤氮(N)和磷(P)养分动态研究依然不足,尤其关于1 m深土壤N和P养分特征尚未见报道.以南方红壤严重水土侵蚀区不同植被恢复年限林地(裸地、10年、20年和30年生马尾松人工林和天然次生林)为研究对象,比较植物叶片和1 m深度土壤N和P含量及生态化学计量比特征.结果显示:随着马尾松人工林恢复年限增加,0-10 cm土壤N含量显著提高,但深层( 10 cm)土壤N含量并无显著差异,与地带性天然次生林相比,马尾松人工林各土层土壤N含量依然显著偏低;随着恢复年限增加,马尾松人工林各层土壤全P含量未显著提高,且裸地、10年、20年生马尾松人工林和天然次生林各土层土壤全P含量差异不显著;随着恢复年限增加,植物叶片N和P含量呈增加趋势,与未经治理的裸地相比,30年生马尾松人工林叶片N和P含量分别增加42.26%和27.17%,且植物叶片N和P含量与各层土壤N和P养分存在显著正相关关系.本研究表明南方红壤严重侵蚀区土壤N和P养分对植被恢复的响应存在差异;与土壤P养分相比,土壤N养分能够不断增加.施加磷肥措施促进了红壤水土侵蚀区植被恢复,并促进单一马尾松人工林转变为地带性天然次生林植被.(图3表1参46)     

桉树人工林生态系统养分循环与平衡研究Ⅴ.桉树林间种山毛豆对土壤肥力与林木生长的作用

桉树人工林间种山毛豆对提高土壤肥力和促进林木生长有极其显著的作用。间种5年后，林地表层土壤有机质和全量养分N、P、K的质量分数，分别为18．21kg／hm^2、0．85kg/hm^2、0．43kg／hm^2、1．30kg/hm^2，而对照林地分别为13．70kg/hm^2、0.56kghm^2、0．34kg/hm^2、1．10kg/hm^2；林地土壤有效养分含量显著提高；土壤结构和土壤水分物理性质显著改善；桉树生长量显著增加，刚果W5桉平均株高增长16％，平均胸径增长22％，单位面积的木材蓄积量增加59％。     

连续年龄序列桉树人工林土壤微量元素含量及其影响因素

对连续年龄序列(2 a、3 a、4 a、5 a、6 a)桉树人工林土壤三种微量元素(Fe、Mn、Zn)的含量及其影响因素进行了分析,探讨了土壤微量元素含量随林分年龄的变化规律.土壤养分之间的相关性分析表明,所有年龄阶段的桉树人工林中土壤Fe、Mn、Zn含量与土壤pH值之间呈极显著的正相关,说明土壤微量元素含量强烈受土壤酸度的影响.土壤三种微量元素含量与土壤全K、全ca、全Mg等大量养分元素含量之间均存在显著或极显著的正相关,而与土壤有机C、全N、全P的相关性不明显(0～20 cm表层土壤的Zn除外).总的来说,土壤微量元素含量随桉树人工林年龄的增加呈下降趋势,其中6 a生桉树人工林各土壤层(0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm)的Fe、Mn、Zn含量分别比2a生林分下降13.7%～21.8%、55.6%～57.2%和71.0%～73.2%.在当前桉树人工林种植方式下,随着林分年龄的增加,应增施有机、无机肥和Fe、Mn、Zn等微量元素肥料,以有效控制土壤地力衰退和实现桉树人工林可持续经营.     

广西速生桉施肥对林区内水体富营养物质的影响

施肥是种植速生桉(Eucalyptus)主要的营林技术措施之一。广西近几年速生桉发展面积较大,施肥量逐年增加,由于肥料通过其气态、淋洗和径流等途径流失到水体,增加了水体中富营养物质的含量。为了防止或减缓速生桉施肥加快对水体富营养化的目的,探索其有效的解决方法,课题组进行了速生桉的施肥数量、肥料颗粒形态、肥料养分含量、肥料养分配比等因子的田间试验,研究不同的施肥处理对林区内水体富营养物质含量的影响。试验结果表明:肥料养分含量越高、施肥量越大、颗粒化程度越低的处理区域水体总氮、总磷和总钾含量越高;桉树林区内水体的总氮、总磷和总钾含量中各有约40%、70%和50%来自桉树施肥,不合理的施肥可能会导致林区内水库或河流等水体富营养化;桉树施肥技术中施肥量对水体营养物质影响最大,其次分别为肥料养分和肥料颗粒形态。建议在一定范围内,速生桉施肥可提高肥料总养分含量、适当减少其施肥量,可防止或减缓桉树林区内水体富营养化。     

珠江三角洲四种森林类型土壤CO_2通量特征研究

采用开路式土壤CO2通量测量系统Li-8100＆Li-8150对珠江三角洲地区尾叶桉（Eucalyptus urophylla）人工林、乡土树种恢复林、针阔叶混交林和常绿阔叶林4种林型的土壤CO2通量进行了观测。结果表明：4种森林类型年均土壤CO2通量为尾叶桉人工林（3.35μmol.m-2.s-1）〉针阔叶混交林（2.66μmol.m-2.s-1）〉乡土树种恢复林（2.09μmol.m-2.s-1）〉常绿阔叶林（1.86μmol.m-2.s-1）;旱季土壤CO2通量明显小于雨季。前3种森林类型凋落物呼吸处理表明,旱季对照组土壤CO2通量均小于相应的去除凋落物组、雨季则相反,全年的对比结果显示,3种森林类型的凋落物呼吸贡献分别达到1.3%、7.1%和10.8%。土壤CO2通量与10 cm土壤温度呈显著指数相关,且土壤CO2通量温度敏感指数表现为针阔叶混交林Q10最大（3.49）,尾叶桉人工林Q10最小（1.95）。     

土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应

本研究在北京门头沟龙凤岭水土保持科技示范园内进行,降雨前后连续测定土壤微生物量和土壤呼吸,探讨土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应。结果表明：干旱的土壤降雨后土壤微生物量和土壤呼吸骤升随后逐渐衰减,第1场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的3.08、2.83、2.50倍,第2场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的1.08、1.63、1.68倍,降雨使土壤微生物量和土壤呼吸产生的激增效应仅持续1 d。第3场降雨量仅为0.40 mm,土壤微生物量和土壤呼吸增加的幅度不是很大。     

土壤动物群落生态学与土壤微生态环境的关系

主要综述了国内外蚯蚓种群、捕食性线虫、蚂蚁、跳虫、螨类等土壤动物与土壤理化性质的关系,以及蚯蚓、白蚁、蜗牛、线虫等土壤动物与土壤酶活性的相关性研究;提出了该学科今后的研究趋势。该学科未来要融合土壤动物和整个农林生态系统的研究为一体,把农林的土壤动物群落生态学及其与土壤微生态环境关系结合起来,耦合土壤动物与植物根系-根际微生态环境,链接农林土壤动物与土壤健康及其害虫生态调控,分析探究它们内在的联系和机制,加强立地调控措施,为森林健康和土壤健康提供科学基础资料。     

施肥与设施栽培措施对土壤微生物区系的影响

微生物肥料的施用能显著增加土壤中放线菌的数量，而降低细菌和霉菌的数量；施用有机肥对土壤微生物有较大的影响，其中，有机肥与无机肥，有机肥与生物肥配合施用的影响尤为明显，与对照相比，土壤中细菌数量分别增加109．8％和405．0％，放线菌数量分别增加320．3％和215．0％，而真菌数量分别降低44．0％和47．2％。大棚栽培条件下土壤微生物数量高于露地；在大棚中，种植年限长的土壤微生物数量低于种植年限短的。     

耕作方式对土壤微生物和土壤肥力的影响

通过2年田间定位试验,对比研究了免耕+秸秆覆盖、旋耕+秸秆覆盖和传统耕作:三种耕作方式对土壤温度、土壤呼吸速率、土壤微生物数量和土壤肥力状况的影响.结果表明:秸秆覆盖对地温的影响存在"双重效应";土壤温度、土壤呼吸速率和土壤微生物量碳三者之间存在凸面关系;秸秆还田后耕作措施对土壤0～10和10～20 cm的微生物数量的影响不同,但均能增加土壤微生物量;土壤微生物能够加快秸秆中的有机碳向土壤有机质的转化速率;土壤微生物量碳可以作为反映土壤生产力状况的重要生物学指标之一.     

土壤矿质氮和可矿化氮对当季作物的贡献

从土壤矿质氮-硝态氮和铵态氮、土壤可矿化氮3个指标研究了土壤剖面不同层次有效氮对作物吸氮的贡献.结果表明,不同指标反映土壤供氮能力状况不一.土壤硝态氮和土壤可矿化氮与作物吸氮有较好的相关关系,而土壤铵态氮与作物吸氮关系不密切.在深度120cm之上的土层的土壤可矿化氮对作物吸氮有较大的贡献.在考虑土壤供氮能力时,建议应该考虑120cm深层以上的土壤.     

绿肥轮作对植烟土壤酶活性与微生物量碳和有机碳的影响

为探讨绿肥作物改良土壤的生态作用,试验以冬闲连作地为对照,在云南曲靖和晋宁烟草种植区,研究了小麦轮作收获后留根茬（20 cm左右）翻压后种植烟草（麦-烟）,紫花苕子收获后留根茬（30 cm左右）翻压后种植烟草（绿-烟）及豆类轮作（豆-烟）收获后根茬及秸秆全部移除地外种植烟草的4种轮作模式,结果表明：绿-烟和豆-烟复种模式下,植烟生长期内根区土壤酶活性（SEA）、土壤微生物量碳（SMBC）及土壤有机碳（SOC）均高于麦-烟复种及冬闲连作地,并且差异达显著或极显著水平;不同复种模式的SMBC、SOC及SMBC/SOC间呈显著相关性,对提高土壤SEA、SMBC与SOC质量分数影响为：绿-烟〉豆-烟〉麦-烟〉冬闲地。研究认为,SEA及SMBC/SOC可作为评价轮作模式影响烟地红壤质量变化的生物学指标。     

鼎湖山自然保护区土壤有机碳、微生物生物量碳和土壤CO2浓度垂直分布

选取鼎湖山3种植被类型(季风常绿阔叶林,针阔叶混交林和马尾松林),按0～15,15～30,30～45cm土层取样,测量了各土层土壤有机碳(SOC)质量分数,熏蒸培养法测量了微生物生物量碳(Cmic),同时用气象色谱法测量了地表和土壤15、30、45、60cm处CO2体积分数,并用静态箱/碱石灰吸收法测量了土壤呼吸速率。结果如下:(1)随土层的加深,SOC质量分数降低,0～15cmSOC显著高于其他两层,季风常绿阔叶林SOC显著高于其他两种植被类型;(2)土壤碳密度和土壤有机碳含量垂直分布规律一致,0～15cm土壤碳密度显著高于其他两层;(3)0～30cm土层微生物生物量占总土壤微生物生物量的81%～92%,随土层加深微生物生物量迅速降低。微生物生物量和土壤有机碳的比值表明,三种植被类型土壤均处于土壤碳积累中,深层土壤碳积累程度高于表层;(4)土壤CO2浓度随土层的加深迅速升高,主要与土壤透气性有关。     

Carbon sequestration and soil microbes in purple paddy soil as affected by long-term fertilization

Soil organic carbon (SOC) sequestration impacts on food security and climate change and may be affected by soil microbes in fertilized croplands. A 12-year field experiment under the rice–wheat system was used to evaluate the effect of the long-term fertilization on the SOC accumulation, culturable soil microbes, and their interaction in purple paddy soil. Results showed that varied fertilizations resulted in a significant increase of the SOC content and stock in the plow layer, as well as rise in populations of major soil microbes, including bacteria, actinomycetes, and fungi compared with no fertilization. Soil with combined application of chemical NPK fertilizer and organic amendment (pig manure or rice straw return) on average had the highest organic carbon content and stock, amounts of bacteria, actinomycetes, and fungi, which were 7.8%, 5.8%, 75.8%, 130.5%, and 16.2% higher than the NPK fertilization alone. Fertilization differentially altered populations of the functional anaerobic bacteria in paddy soil. With the combined application of chemical NPK fertilizer and organic amendment, soil displayed higher amounts of anaerobic cellulolytic bacteria, anaerobic fermentative bacteria, hydrogen-producing acetogen, methanogenic bacteria, denitrifying bacteria, and sulphate-reducing bacteria than that with the NPK fertilization alone or no fertilization. Populations of all three major soil microbes showed significantly positive correlations with the SOC content, indicating their interaction was of mutual promotion. Data suggest that the combined application of the NPK fertilizer with organic amendment especially by the rice straw return is recommended to sustain the soil biological fertility and mitigate the emission of the greenhouse gas by the SOC sequestration in purple paddy soil.     

不同土地利用方式下土壤微生物数量与土壤肥力的关系

选取了6种不同土地利用方式,分别对土壤微生物数量变化及其与土壤养分的相互关系进行了研究,结果表明,不同土地利用方式下土壤微生物总量各有差异,具体表现为干鱼塘底泥>菜地>水稻田>果园>粮作旱地>荒草地;但从土壤微生物多样性指数来看,则表现为粮作旱地>菜地>果园>荒地>水稻田>鱼塘底泥。土壤中微生物总量与微生物多样性指数二者的变化趋势不一致,因此评价土壤生物多样性指数应将二者结合起来。微生物数量与土壤大多数养分含量(除有效磷和全钾之外)之间存在着一定的正相关关系,即土壤微生物数量随土壤养分含量的增加而增加。     

中亚热带森林土壤呼吸日变化及其与土壤温湿度的关系

森林土壤呼吸是陆地生态系统土壤呼吸的重要组成部分,其动态变化对全球碳平衡有着重要的影响。目前对中亚热带森林土壤呼吸的研究还比较薄弱。本次研究采用Li-8100采集土壤呼吸速率,同时测定土壤0-10 cm土壤含水量和15 cm处的土壤温度。通过分析所测数据研究井冈山国家级自然保护区中亚热带森林生态系统主要森林类型生长季土壤呼吸速率的日变化特征,并分析土壤温湿度与土壤呼吸的相关关系。结果表明,①各个森林类型的土壤呼吸作用在白天比较活跃,夜晚波动很小。峰值一般出现在10：00到14：00之间。日土壤呼吸强度曲线基本遵循倒U型。②阔叶林（优势种：甜槠Castanopsis eyrei（Champ.）Tutch）、针叶林（优势种：台湾松Pinus taiwanensis）、混交林（优势种：银木荷Schima argenteaPritz.和杉木Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook）和竹林（优势种：毛竹Phyllostachys heterocycla cv.Pubescens）的土壤呼吸范围依次为：2.1~5.3、2.19~4.02、1.27~4.23、1.8~6.35μmol·m-2·s-1。混交林的平均土壤呼吸值远小于其他三种林,但其土壤温度相对较低,土壤温湿度的浮动范围较小。竹林和阔叶林虽然土壤呼吸均值较高,但其浮动范围较大,受环境影响较大,土壤温湿度变化较低。③用Excel和Sigmaplot软件统计分析4种林型的土壤呼吸数据,研究结果表明,阔叶林土壤呼吸和土壤温度相关性不显著;针叶林林型土壤体积含水量为25.02%是影响土壤呼吸速率的分界点;混交林林型土壤呼吸和温度存在倒U关系,会随着土壤体积含水量升高而降低;竹林的土壤呼吸速率也随着土壤体积含水量的增加而降低。总而言之,可能由于降雨量过大造成土壤孔隙度变小,进而影响了土壤呼吸作用的活跃度导致各个森林类型的土壤呼吸作用与土壤温湿度的相关性不大。