生物黑炭输入对茶园土壤呼吸的影响

生物黑炭是化石燃料或生物质不完全燃烧产生的一种非纯净碳的混合物,施入土壤后能有效减少温室气体排放、改良土壤性状、促进植物生长,但生物黑炭施用对土壤碳排放的影响仍存在不确定性。茶园是我国南方地区主要土地利用类型之一,为明确生物黑炭输入对茶园土壤碳排放的影响,本文采用田间试验研究生物黑炭施用对茶园土壤呼吸的影响。试验设置生物黑炭施用量0 t·hm^-2（CK）、8 t·hm^-2、16 t·hm^-2、32 t·hm^-2和64 t·hm^-25个水平,采用LI-Cor8100开路式土壤碳通量测定系统对不同生物黑炭施用水平处理下茶园土壤呼吸速率进行长期定位观测。结果表明,茶园土壤呼吸速率的季节变化规律呈现单峰曲线特征,最高值出现在8月份,最低值出现在1月份;土壤呼吸速率与土壤10 cm温度呈极显著的指数相关关系,土壤10 cm温度能够解释各处理土壤呼吸月动态变化的67.79%-89.16%。生物黑炭输入提高了茶园土壤呼吸速率,各处理年平均土壤呼吸速率分别比CK提高10.75%、17.52%、35.78%和42.58%,并与CK差异达显著水平（p〈0.05）;生物黑炭输入降低了茶园土壤呼吸敏感性（Q10值）,各处理土壤呼吸Q10值分别比CK降低1.96%、3.14%、4.01%和10.76%。土壤呼吸温度敏感性的降低验证了生物黑炭具有热稳定性和生物学稳定性,是可以在茶园土壤中长期固存的惰性有机碳。     

南亚热带中幼龄针阔混交林生态化学计量特征

为了解南亚热带中幼龄针阔混交林植物、凋落物和土壤生态化学计量特征,本研究以10-11 a、7-9 a和3-5 a林龄人工针阔混交林为研究对象,通过对植物叶片（乔木、灌木和草本）、凋落物及土壤的碳（C）、氮（N）和磷（P）含量及计量比分析,探讨了中幼龄针阔混交林生态化学计量特征、相互关系及其N、P养分限制。结果表明,1）针阔混交林乔木、灌木和草本叶片碳含量均值分别为502.88、472.18和438.31 mg·g-1,其叶片碳含量表现为乔木〉灌木〉草本;叶片全氮含量均值分别为15.87、19.61和15.72 mg·g-1,叶片全磷含量均值为1-09、1.24和0.91 mg·g-1,其叶片氮和磷含量均表现为灌木〉乔木〉草本;凋落物碳、氮和磷含量均值分别为497-07、11-36和0.45 mg·g-1,凋落物氮和磷含量均低于植物。2）针阔混交林乔木叶片C/N、C/P和N/P均值分别为34.43、517-06和15.63,灌木和草本叶片C/N、C/P和N/P均值分别为26.60和28.55、438.77和507.59、16.52和17.95,而凋落物C/N、C/P和N/P为46.50、1193.26和26.17;不同林龄杉木叶片N/P均低于14,表明杉木生长受N限制;10-11 a林龄阔叶树生长受N的限制,7-9 a和3-5 a林龄阔叶树生长受P的限制,灌木和草本生长基本受P限制。3）植物叶片全氮和全磷含量呈极显著正相关（P〈0.01）,C/N与C/P呈极显著正相关（P〈0.01）,而全磷含量与C/N、C/P、N/P呈极显著和显著负相关（P〈0.01,P〈0-05）;土壤有机碳含量与土壤全氮含量、C/P、N/P呈极显著和显著正相关（P〈0.01,P〈0-05）。本研究为中幼龄人工林抚育及可持续经营提供科学参考。     

黔西北茶园土壤活性铝的形态分布及影响因素

土壤中各形态活性铝的质量分数决定了铝毒性的强弱,为了解茶园土壤中活性铝的形态分布及其影响因素,以采集于贵州西北部的106个茶园土壤样品为材料,采用化学连续提取法测定土壤中各形态活性铝的质量分数并分析其影响因素. 结果表明:不同类型土壤中w(Tac-Al)(Tac-Al为活性铝)表现为黄壤＞黄棕壤＞棕壤＞褐土;土壤中各形态活性铝质量分数分布略有差异,表现为w(Hy-Al)(Hy-Al为铝的水合氧化物与氢氧化物)＞w(Ha-Al)(Ha-Al为腐殖酸螯合态铝)＞w(Ex-Al)(Ex-Al为可交换态铝)＞w(Or-Al) (Or-Al为有机结合态铝)＞w(In-Al) (In-Al为无机吸附态铝),其中,结合较稳定的Hy-Al和Ha-Al占优势,二者质量分数之和在w(Tac-Al)中所占比例接近70.0%. 相关性分析显示,土壤中各形态活性铝质量分数之间均呈极显著正相关(P＜0.01),其中,w(Hy-Al)与w(Tac-Al)之间的R高达0.975(P＜0.01),接近线性关系;w(Tac-Al)随着土壤pH的降低而升高,随着w(有机质)的增加而增大. 因此,土壤中w(Tac-Al)并不由w(总Al)决定,而是受土壤pH和w(有机质)等因素的综合影响.      

土壤温度和湿度对鲁东南杨树人工林土壤呼吸的协同影响

利用GXH．3051红外C02气体分析仪结合自制密闭箱对鲁东南中龄杨树人工林（MAP）和成熟杨树人工林（MP）土壤呼吸、自养呼吸和异氧呼吸进行了为期2a的定位研究,分析土壤温度和湿度与土壤呼吸的关系及动态变化,探讨土壤温度和湿度对土壤呼吸的协同影响。结果表明,（1）MAP和MP土壤呼吸具明显的季节特征,均呈单峰变化,7月达到高峰,分别为4．43和3．55μm01·m-2．s-1,1月处于低谷,分别为0．72和0．54tmaol·m-2．S-1。（2）土壤温度与土壤呼吸的关系可用指数模型R=ae加’进行拟合,土壤湿度与土壤呼吸的关系可用线性模型R=aW＋b进行拟合。（3）土壤温度和湿度与土壤呼吸的综合关系可用非线性模型R=aebrWc较好地拟合,共同解释了MAP和MP不同年份土壤呼吸、自养呼吸和异氧呼吸的83．3％－85．1％、71％－79．2％、58．6％－76．5％和82．4％－88．3％、68．9％－78．2％、50．2％－78．2％,双因素模型明显优于仅考虑土壤温度或土壤湿度的单因素模型,表明鲁东南杨树人工林土壤呼吸主要受土壤温度和土壤湿度的协同影响。     

巨枝人工林灌木层优势种的种间联结性分析

种间联结的研究对于人工林群落的生物多样性保育和可持续经营与管理具有重要的意义,目前对巨桉人工林灌木层物种之间的作用关系知之甚少。根据野外60个样方的调查数据,运用x^2检验、Jaccard指数和Spearman秩相关系数研究了巨桉（Eucalyptusgrandis）人工林灌木层18个优势种的种间关联和相关关系。结果表明,灌木层优势种具有总体上的正联结性,但在153个种对中,具有显著正联结性的种对数约占总种对数的10％,绝大数种对表现为弱联结性或无联结性,种间关系较为松散,表明巨桉林下灌木种群具有相对独立分布的特性。研究种间关系时,种间关联结合种间相关得出的结果较好。根据分析结果将18个优势种划分为4个生态种组,生态种组内的种其资源利用方式和生态要求相似,而组间表现出明显的差异。生态种组的划分能为巨桉人工林林下灌木层的管理提供理论依据。     

Assessing self-organization of plant communities—A thermodynamic approach

Thermodynamics is a powerful tool for the study of system development and has the potential to be applied to studies of ecological complexity. Here, we develop a set of thermodynamic indicators including energy capture and energy dissipation to quantify plant community self-organization. The study ecosystems included a tropical seasonal rainforest, an artificial tropical rainforest, a rubber plantation, and two Chromolaena odorata (L.) R.M. King & H. Robinson communities aged 13 years and 1 year. The communities represent a complexity transect from primary vegetation, to transitional community, economic plantation, and fallows and are typical for Xishuangbanna, southwestern China. The indicators of ecosystem self-organization are sensitive to plant community type and seasonality, and demonstrate that the tropical seasonal rainforest is highly self-organized and plays an important role in local environmental stability via the land surface thermal regulation. The rubber plantation is at a very low level of self-organization as quantified by the thermodynamic indicators, especially during the dry season. The expansion of the area of rubber plantation and shrinkage of tropical seasonal rainforest would likely induce local surface warming and a larger daily temperature range.     

土壤温湿度对北京大兴杨树人工林土壤呼吸的影响

采用Li-cor-8150土壤呼吸测定系统,对北京大兴杨树人工林(欧美107,Populus×euramericana cv."74/76")土壤CO_2释放通量、土壤温度和水分进行了为期1年(2007)的定位连续观测,系统研究土壤温度(T_S)和土壤含水量(w)对土壤呼吸速率(R_s)的影响.结果表明:(1)土壤呼吸速率日变化呈单峰曲线,具有明显的白天高,夜间低的规律.非生长季土壤呼吸速率较低,自5月份土壤呼吸速率上升,8月份达到最大值.(2)土壤温度是影响土壤呼吸速率的主要因素,用指数模型解释全年过程中土壤温度对土壤呼吸速率变化的能力为69%.在低温段(<0℃)土壤呼吸速率随土壤温度升高而下降,而在土壤温度>0℃条件下土壤呼吸速率与土壤温度表现为正相关.土壤呼吸速率随土壤含水量上升表现出先升高后降低的趋势,三次方程模拟表明土壤水分的贡献率为33%,而当土壤含水量低于9.5%时,土壤水分的贡献率上升到51%.(3)土壤温、湿度共同作用于土壤呼吸,在不同含水量区间土壤呼吸对土壤温度的响应程度不同:在4%～10%土壤含水量范围内.土壤温度与土壤呼吸的指数模型的R~2达到0.86,而在土壤水分较高或较低时,其相关系数仅为0.6.土壤温度是影响土壤呼吸速率变化的主导因素,当土壤含水量过低或过高时,土壤温度的主导作用相对减弱,土壤含水量的影响作用相对加强.土壤呼吸的温度敏感性受土壤温度区间和水分区间的综合影响,用指数模型模拟土壤温湿度对土壤呼吸的影响不能很好的模拟土壤湿度的作用,所以单一模型并不是描述土壤温湿度对土壤呼吸的共同影响的最优模型,而多种模型复合的数学模型有待进一步研究.     

闽南山区连续年龄序列桉树人工林土壤养分动态

对闽南山区连续年龄序列(2 a、3 a、4 a、5 a、6 a)的尾巨桉(Eucalyptus urophyllaxE.grandis)人工林土壤有机碳及氮、磷、钾含量进行了分析,以评价土壤养分随林分年龄的变化动态.土壤有机碳、全氮、水解氮、全磷、速效磷均表现出随林分年龄增加而增加,到4 a生时达到最大,随后则呈下降趋势,6 a生时下降到最低值.速效钾含量则随林分年龄增加逐步下降,6 a生林分0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm这3个土层速效钾含量分别比2 a生下降了53.2%、44.4%和55.2%;土壤全钾含量也表现出一定的下降趋势.所有年龄林分的土壤有机碳、全氮、水解氮、全磷、速效磷和速效钾含量均随土层深度增加而降低,而土壤伞钾则表现出相反的趋势.因此,在桉树人工林经营过程中,应定期增施钾肥,适时施用有机肥及氮、磷肥,以控制地力衰退.图4表2参24     

尾巨桉人工林小流域降水产流特征分析

研究尾巨桉(E.urophylla×E.grandis)生长阶段(林龄3.5—5.5 a)所处小流域的降水产流特征,有助于了解桉树生长过程的生态水文效应,对修订桉树人工林经营方案中注重提高生态系统的水源涵养能力有重要参考意义。以广西南宁桉树森林生态系统定位观测研究站(南宁桉树生态站)的闭合尾巨桉林小流域为试验区,在小流域出水口建设1个测流堰,在测流堰附属房的测定池安放1个自动水位计,定位观测小流域2013年5月—2015年4月的地表径流,使用生态站的自动气象观测系统观测降水量和土壤体积含水量,建立降水、土壤含水量和径流的函数关系,分析土壤前期含水量对径流形成和持续的影响。小流域年均降水量1300 mm,以小雨为主,两个年度小雨共计191场,占降水强度等级总场数74%;降水年内分布不均,雨季集中在季夏,占全年降水量的60%以上,冬季降水最少,属于干旱季节;降水产流现象在降水集中的月份才可能出现,2013年5月—2014年4月的径流深为81 mm,径流系数6%,2014年5月—2015年4月的径流深只有9 mm,径流系数仅为0.7%;径流初始时间明显滞后于降水初始,滞后时间与前期土壤含水量密切相关;径流递增率与降水历时呈线性函数关系,径流递减率与径流消退时间呈对数函数关系;降水产流过程经历径流递增期、稳定期和递减期3个阶段。     

不同恢复年限刺槐林土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征

地处西秦岭山地的甘肃天水吕二沟小流域土壤侵蚀问题严重,上世纪五六十年代开始,当地政府在研究区实施了多年的生态恢复措施以保持水土,但目前尚未有植被恢复对土壤生态计量特征的系统调查。分析不同林龄人工林土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征可在一定程度上揭示土壤养分的限制情况。选取黄土丘陵沟壑区不同生长年限(5、20、40、56 a)的人工刺槐林(Robinia pseudoacacia L.)为研究对象,以荒地为对照,探讨不同恢复年限人工刺槐林0-100 cm土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征。结果表明,5年恢复期后,随林龄的增加,土壤有机碳、全氮、C:P比和N:P比均显著增加(P<0.05),平均值分别为5.09 g·kg^-1、0.66 g·kg^-1、9.02、1.18,均低于中国土壤生态计量平均水平;土壤含水率下降,土壤干化明显;土壤容重和C:N比的变化不大(P>0.05);全磷无明显变化规律,均值为0.56 g·kg^-1,接近中国土壤的平均值。长期的植被恢复有利于增加土壤有机碳和全氮含量,但仍需要更长期的人工刺槐林种植来提高土壤肥力。研究区人工恢复水保林水分亏空是限制刺槐生长的重要因素,氮是流域土壤的主要限制性营养元素。本研究有助于当地政府调整植树造林措施、保持土壤质量稳步提升、预防人工林地退化,为人工林管理提供参考。