管理措施对黄土高原油松人工林土壤水溶性碳氮及其三维荧光特征的影响

为研究不同管理措施(凋落物去除、油松幼林、灌木和草地)下土壤水溶性碳、氮含量的变化以及土壤溶解性有机质(SDOM)的组分,选取黄土高原油松人工林为研究对象,以未皆伐油松人工林作为对照,对土壤水溶性碳、氮以及SDOM荧光组分等相关重要特征量进行研究分析.结果表明,灌木和油松幼林的土壤水溶性有机碳含量显著高于其他管理措施,并且土壤水溶性有机碳含量随土层深度的增加而降低,土壤水溶性有机碳/土壤有机碳(WSOC/SOC)值随深度增加呈上升趋势;土壤水溶性氮含量的变化和水溶性碳的变化趋势一致,油松幼林土壤水溶性氮组分含量高于其他管理措施,总体上随深度的增加而降低.不同管理措施对SDOM组分影响显著,基于三维荧光光谱技术结合平行因子(EEM-PARAFAC)分析可知SDOM有4种组分,主要分为类腐殖质、类蛋白和可溶性微生物代谢产物三大类,其中SDOM的主要成分为富里酸类腐殖质,油松幼林土壤中富里酸含量最高.本研究表明,管理措施对土壤水溶性碳氮含量变化和SDOM组分具有一定的影响,特别是油松幼林和灌木影响较大.两种管理措施提高了土壤水溶性有机碳以及水溶性氮组分的含量,增强其在土壤中的迁移转化能力,同时改变土壤有机物的结构组成,加深腐殖化程度,进一步改善土壤质量.     

O3浓度升高对银杏及油松BVOCs排放的影响

以生长在沈阳市区内的银杏及油松为试材,开顶式熏气室模拟升高O₃浓度（80 nmol·mol^-1）和正常大气O₃浓度（≈30 nmol·mol^-1）条件,采用GC-FID技术对银杏及油松的异戊二烯和7种单萜类物质的排放速率进行测定,探讨高浓度O₃对单株银杏及油松挥发性有机物排放规律的影响.结果表明,O₃浓度增高可以显著提高银杏和油松的异戊二烯排放速率（p＜0.05）,及银杏Δ3-蒈烯的排放速率（p＜0.05）,其分别达到1.96、 9.71和0.09 μg·(g·h)^-1,而对于其他单萜物质的排放速率,2种树木对高浓度的O₃熏蒸均没有表现出显著的变化;树种不同,排放的BVOCs组成也不同,自然条件下银杏排放的BVOCs以异戊二烯为主,而油松以α-蒎烯为主;高浓度O₃熏蒸下油松释放的异戊二烯达到其BVOCs组成的64.73%,增加大气O₃浓度改变了树木挥发性有机物的组成比例.因此,O₃浓度升高对银杏及油松BVOCs排放规律具有显著影响.     

基于生物监测法的北京空气质量空间分布特征

基于生物监测法,以北京城区为研究区域,采集了不同功能区和交通水平下的20个采样点的油松松针,采用ICP-AES测定了松针中的w(Pb)、w(Cd)、w(Cu)、w(Zn)、w(S)和w(Ca),对北京城区空气质量空间分布特征及潜在生态风险进行了分析. 结果表明:较高的w(Pb)主要分布在北京西南部的工业区和人口密集居住区;位于老城的交通繁忙区和人口密集居住区及西南部工业区的w(Cu)均较高;较高的w(S)主要出现在北京城西南及东南部的工业区. 因子分析表明:污染物Pb、Zn、Cd和S主要来源于混合污染源(如工业排放、家用炉灶和汽车尾气);Cu主要由人为活动过程(如金属加工)释放. 总的说来,松针中w(Pb)与w(S)高于植物生长的正常范围,对植物生长和人类健康构成了潜在威胁,而Cd、Cu和Zn的污染未呈现潜在生态风险.      

西安东郊某废弃钢铁厂油松年轮记录的重金属含量变化过程

以西安市东郊某废弃钢铁厂为例,采用石墨炉原子吸收法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、原子荧光法测定了废弃钢铁厂两棵油松(Pinus tabulaeformis Carr.)树盘及其根部土壤中重金属Cr、Mn、Hg、Zn、Pb、Cd和类金属As以及P等8种元素的含量.土壤测定结果表明,该地区Cr、Zn、As等元素含量超过了西安市郊区土壤背景值,Cr、Mn等元素易在深层土壤中积累,Hg、Zn等元素不易在深层土壤中积累.两个树盘年轮中这8种元素的含量随着年代的推移总体呈现上升的趋势,这表明该地区由这些元素引起的污染状况日益加重.Hg、Pb、Cd等元素于1996年左右吸收达到最高峰,与该钢铁厂生产历史相一致.这两个树盘中Mn、Hg、Zn、As、P等元素自1993年后均呈现比较一致的增长趋势.通过计算各元素的自相关系数,从统计学角度发现这8种元素在油松年轮中的迁移特征:Mn、Zn、As等元素均存在着3年的横向迁移趋势,Pb、P存在2年的迁移趋势,Hg、Cd有1年的迁移,而Cr几乎不迁移,其中Zn、Cd、P等元素在油松中的迁移趋势与西安市西部某地区椿树和桐树中的迁移趋势表现一致.     

改变碳输入对太岳山油松林土壤酶活性的影响

土壤酶是土壤微生物作用于土壤环境的媒介,其活性对土壤环境的变化十分敏感,因此测定土壤酶活性对了解土壤微生物群落功能与环境因子的关系具有重要意义.为了解碳输入变化对土壤酶活性的影响,本文以山西太岳山油松(Pinus tabulaeformis)天然林和人工林为研究对象,自2009年7月开始进行对照(无人为干扰,CK)、去凋(去除凋落物,LR)、切根去凋(切断根系并去除凋落物,LRNR)3种处理,于2012年7、9月和2013年5月采集表层0-20 cm的土样,测定了多酚氧化酶(Polyphenol oxidase)、过氧化物酶(Peroxidase)、纤维素酶(Cellulase)、蔗糖酶(Invertase)、脲酶(Urease)和中性磷酸酶(Neutral phosphatase)的活性,另于2012年10月采集表层0-20 cm的土样测定土壤化学性质.结果显示:碳输入的改变对土壤酶活性影响显著,去凋处理和切根去凋处理均显著降低了土壤碳、氮含量(P0.05),并且显著抑制了土壤纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶等水解酶的活性(P0.05),但对多酚氧化酶和过氧化物酶等氧化酶的影响不显著(P0.05).切根去凋处理对水解酶的抑制作用大于去凋处理,并略微提高了土壤过氧化物酶活性.另外在天然林中蔗糖酶活性的下降比人工林更为显著,而人工林中纤维素酶活性的下降比天然林更显著.研究表明:油松天然林中的土壤微生物群落功能倾向于分泌蔗糖酶,而油松人工林中的土壤微生物群落功能倾向于分泌纤维素酶.土壤酶活性的变化说明,在山西油松林,碳输入的减少会降低参与有机质降解的土壤酶活性,而对参与腐殖质合成的土壤酶活性没有显著影响.图3表3参31     

SO2暴露方式与油松生长的关系

苗龄为87d的油松(Pinus tabulaeformis Carr.)于2002-07-01～08-29在3个处理组进行SO₂暴露实验60昼夜,处理1和处理2在24h中SO₂浓度分别为0.1 mg·m^-3和0.2 mg·m^-3,处理3每日6h SO₂浓度为0.5 mg·m^-3,18h SO2浓度为0.1mg·m^-3.经SO₂暴露后,处理1油松针叶气孔保卫细胞、针叶颜色未见异常;叶绿素含量、类胡萝卜素含量、光合速率、蒸腾速率、单株干重、相对生长速率与对照组无显著差异;但针叶含硫量比对照增加17%,从针叶渗出的钾离子量比对照增加22%.处理2油松气孔保卫细胞、针叶颜色未见异常;叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率与对照组无显著差异;类胡萝卜素含量下降5%,针叶含硫量增加92%,从针叶渗出的钾离子量比对照增加67%,单株干重下降4.5%,相对生长速率下降0.6mg·(g·d)^-1.处理3油松气孔保卫细胞、针叶颜色发现异常;叶绿素含量与对照组相似,但类胡萝卜素含量下降21%,含硫量增加104%,从针叶渗出的钾离子量比对照增加89%,光合速率下降5%,蒸腾速率增加8%,单株干重下降7.6%,相对生长速率下降1.3mg·(g·d)^-1.     

太行山油松人工林土壤水稳性团聚体稳定性及其演变机制

土壤水稳性团聚体是反映土壤质量好坏与土壤抗侵蚀能力的重要指标.通过野外调查与室内分析,研究太行山南麓不同恢复年限（33、45和49 a）油松人工林土壤水稳性团聚体的稳定性状况及其影响因素.结果表明:不同恢复年限油松人工林土壤水稳性团聚体均以大团聚体（>0.25 mm）为主,大团聚体含量在80%以上,但恢复49 a油松人工林土壤水稳性大团聚体含量在0~50 cm各土层中均低于恢复33 a油松人工林,且在10~40 cm土层差异显著.随着油松人工林的逐步恢复,>2 mm粒级的土壤水稳性团聚体含量下降,土壤水稳性团聚体分形维数（D）、破坏率（PAD）波动增加,平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）在0~40 cm深度范围内明显减小,2 mm粒级的土壤水稳性团聚体可以作为油松人工林土壤水稳性团聚体稳定性的重要度量阈值.土壤黏粒会促使小粒级土壤水稳性团聚体的形成,而有机质、速效磷、速效钾、砂粒等能够促进小粒级土壤水稳性团聚体向大粒级转化,从而提高土壤水稳性团聚体稳定性.研究显示,油松人工林恢复过程中土壤团聚状态良好、稳定性强、分散性弱,但恢复到一定阶段会引起土壤水稳性团聚体稳定性降低,这与土壤有机质、速效磷、速效钾以及机械组成变化等有直接关系.      

外生菌根真菌对油松幼苗根际土壤重金属赋存的影响

油松幼苗接种菌根盆栽试验表明,外生菌根真菌对油松根际土壤重金属铜、镉的赋存形态产生显著影响.与普通根际相比,菌根际土壤中交换态铜、镉含量显著下降,而有机结合态含量则显著增加.菌根际土壤重金属形态呈现出由疏松结合态向紧密结合态转化的趋势.接种菌根显著降低根际重金属的生物有效性,缓解重金属对寄主植物的毒害作用.     

岷江上游油松造林密度对油松生长和群落结构的影响

调查了岷江上游 20a龄油松人工林样方 17个(20m×20m),测定了油松生长参数、林下植被的植物物种多样性和盖度,以分析油松生长和群落结构变化的密度效应.结果发现:油松高度生长随密度增大而增加,在密度 2 500~3 500hm-2时达最大,随后下降;胸径生长在 2 200~2 800hm-2时达到最大,随后下降.油松单位面积生物量由低及高,在 3 500~4 000hm-2达到最大,随后稍有下降;而个体平均生物量约在 2 500hm-2时最大.随着油松盖度的上升,灌木层盖度开始下降,林下散射光增加,导致草本层盖度上升,中等密度时 (2 500~3 500hm-2 )油松林乔灌草层次盖度配置较为合理;物种丰富度与油松密度呈显著负相关,但不同密度油松林的物种多样性指数变化无一定规律.因此,如果不以追求生物量最大化为单一目标,中等密度(2 500 ~3 500hm-2 )的油松林具有较好的群落结构配置、较高水平的物种多样性和种群更新能力,符合可持续林业发展的要求. 图 3参 19     

树木年轮对大气污染历史过程的指示作用

本文利用油松年轮揭示了承德市向１７６０年以来大气ＳＯ＿２污染过程，结果认为：油松年轮内的硫自４４．４μｇｇ￣（－１）上升到最近１０年来的４２０．７μｇｇ￣（－１），从而揭示出大气中的ＳＯ＿２浓度从０．１μｇｍ￣（－３）上升到目前的＞３０μｇｍ￣（－３），增加了近３００倍。这一过程与承德市城市化，尤其是工业化过程密切相关。