帽峰山森林土壤碳氮随雨季月及土壤深度的时空变化特征

采用森林生态系统定位观测及对比试验方法,对广州帽峰山常绿阔叶林和杉木人工林（16年）土壤（0~90 cm）有机碳、无机碳、总氮及有机氮的雨季月（5—10月）含量动态、垂直梯度变化特征及土壤湿度影响进行了对比观测研究。结果表明：常绿阔叶林及杉木林土壤有机碳、无机碳雨季月的剖面权均含量变化趋势均为倒S型,常绿阔叶林土壤有机碳剖面权均质量分数较相应杉木林大0.14%、土壤无机碳则小0.12%。常绿阔叶林土壤表层0~10、10~30 cm有机碳雨季月含量变差较杉木林分别高出1.83%、0.61%,土壤30~90 cm雨季月含量变差相对较小;常绿阔叶林土壤70~90 cm无机碳含量在5—8月份较高、杉木林则以土壤30~50 cm在5、6及10月含量较高;常绿阔叶林群落土壤0~20 cm的总氮雨季月含量均大于相应杉木林,植被吸收作用影响使土壤20 cm以下层的雨季各月总氮相对较低;常绿阔叶林土壤剖面雨季月无机氮含量随土层深度递减变化显著,即表层0~30 cm受矿化作用影响较大、深层30~90 cm则受植被吸收作用影响较大;而杉木林土壤剖面层无机氮含量则随雨季的月变化显著,5—7月份含量相对较小、8—10月份含量相对较大。常绿阔叶林土壤有机碳、总氮含量随土壤深度的增加均呈幂函数规律的递减,而杉木人工林土壤有机碳随土壤深度的增加呈对数函数规律的递减、土壤总氮含量则随土壤深度的增加呈二次函数规律的递减。在0~10 cm处,土壤有机碳和有机氮含量与土壤湿度呈负相关。     

广西罗城马尾松、杉木、桉树人工林碳储量及其动态变化

对广西罗城仫佬族自治县杉木（Cunninghamia lanceolata）、马尾松（Pinus massoniana）桉树（Eucalyptus grandis x E.urophylla）人工林生态系统碳含量、碳储量进行了研究,结果表明：不同发育阶段马尾松、杉木、桉树人工林林下植被含碳率变化幅度为37.96%~49.03%,枯落物含碳率为41.8%～49.6%之间,马尾松幼龄林林下植被含碳率最高,2年生桉树林枯落物含碳率最小。0~60 cm土层含碳率变化幅度为0.45%～2.17%,0~20 cm土层含碳率表现为杉木〉马尾松〉桉树。马尾松、杉木、桉树人工林生态系统碳储量分别为135.61、144.30、87.54 t.hm-2,马尾松和桉树人工林生态系统碳储量均表现为随林龄的增加而增加,马尾松幼龄和近熟林碳储量分别高于杉木,杉木中龄林碳储量高于马尾松中龄林。马尾松、杉木、桉树人工林乔木碳储量分别占其总碳储量的43.03%、34.44%、22.92%。马尾松、杉木、桉树人工林下植被碳储量表现为桉树（2.54 t.hm-2）〉杉木（1.91 t.hm-2）〉马尾松（0.89 t.hm-2）。马尾松、杉木、桉树人工林枯落物碳储量分别占其总碳储量的1.64%、4.56%、1.95%。马尾松、杉木、桉树人工林土壤碳储量分别为74.13、86.48、62.95 t.hm-2,杉木人工林土壤碳储量最高,桉树最小,0~20 cm土层碳储量成为土壤的主体,马尾松0~20 cm土层碳储量占其土壤总碳储量的47.03%,杉木占51.67%,桉树为42.58%。乔木和土壤碳储量成为整个森林生态系统的主要的碳储存库。     

耕作方式对华北冬小麦田土壤微生物生物量碳分布特征的影响

土壤微生物生物量碳（SMBC）反映了土壤有机碳（SOC）情况,其值大小代表了土壤肥力的高低,研究不同耕作方式SMBC的变化特征及其影响因素具有重要意义。试验于2001年在中国科学院栾城农业生态系统实验站开始,试验设置翻耕（CT）、旋耕（RT）、免耕（NT）三个处理。利用熏蒸提取-容量分析法研究了不同耕作处理2007～2008年冬小麦生育期的SMBC分布特征及影响因素。结果表明SMBC具有时空变化特征：在冬小麦生育期中,各SMBC处理均随着时间波动起伏,并在小麦返青期和扬花期达到峰值;空间分布上SMBC含量随土壤深度的增加而降低。不同耕作处理间差异显著,0～5 cm土层SMBC以NT最高,CT最低;5～10 cm土层RT与CT相当,NT最低;10～20 cm土层以CT最高,NT最低;20～30 cm各处理均较低,NT亦为最低。对不同处理SMBC层化率分析显示：NT具有明显的表层富集现象;RT处理0～10 cm SMBC分布均匀;CT处理0～20 cm SMBC分布均匀。对SMBC的影响因素分析表明：土壤有机碳是SMBC空间分布的主要影响因素,二者呈显著正相关。而土壤温度和土壤含水量是影响SMBC季节变化的主要外界因素。     

杉木林取代阔叶林后土壤生物学活性变化的研究

通过对福建省南平市溪后安曹下取代阔叶林的70a生杉木车产林（山坡）、32a生杉木“青年林”（山坡）及前茬阔叶林（山脊）土壤生物学活性连续2a的比较研究结果表明，与山脊上前茬的阔叶林相比，70a生杉木丰产林土壤微生物总数、生理类群的数量减少、活性下降；土壤酶活性减弱；呼吸作用强度（内源）及添加基质的外源呼吸作用强度降低，土壤中有机质分解和腐殖质再合成程度降低．32a生杉木“青年林”土壤生物学活性下降则更为明显，说明从杉木取代阔叶林（头耕土）起，土壤生化活性及土壤肥力就存在明显下降现象，轮伐期缩短或林地连栽杉木代数增加，而不采取恢复地力措施，杉木林地地力衰退将更为明显．     

不同林分土壤有机碳密度研究

在全球气候变化背景下,森林土壤有机碳作为土壤碳库的重要组成部分,已成为森林生态系统碳循环研究的重点之一;而森林土壤有机碳在剖面上具有明显的垂直分布差异,根据土壤发生层次特点,分别研究各层土壤有机碳含量分布规律,对于准确确定森林土壤碳储量具有重要意义。2008年7月在北京西山妙峰山林区侧柏（Platycladus orientalis）林、刺槐（Robinia pseudoacacia）林、栓皮栎（Quercus variabilis）林和侧柏、油松（Pinus tabulaeformis）混交林内,分别随机选取3个位置挖土壤剖面,然后根据土壤发生层次性特点,把各剖面划分为四个土层（0～10 cm,10～20 cm,20～40 cm和40～60 cm）,每层用环刀取样测定土壤容重,用土壤袋采集1 000 g的土壤样品,经除杂、风干、过筛等程序后,对土样的有机碳含量和碳密度进行了测定和初步研究。结果表明：4种林分下土壤有机碳平均含量和土壤有机碳密度不同,不同林分土壤0～10 cm有机碳含量和碳密度最高,并且均随土壤深度增加呈降低的趋势;其土壤有机碳密度的大小顺序为：栓皮栎林〉侧柏、油松林〉侧柏林〉刺槐林。4种林分类型0～20 cm土层单位面积有机碳储量占总有机碳储量分别为：栓皮栎林51.1%,刺槐林44.2%,侧柏林43.0%,侧柏、油松混交林37.7%,平均为44.0%。     

亚热带常绿阔叶林和杉木林皆伐后林地土壤肥力的变化

研究了皆伐对亚热带常绿阔叶林和杉木林林地土壤（δ0-20cm)肥力的影响。结果表明：皆伐后林地土壤生生物数量增加，土壤酶活性增强，增强的幅度以水解酶活性为大，但随着时间的推移，微生物数量和酶活性均下降；土壤有机质，全氮，全磷含量下降，速效养分虽有较大幅度的增加，但随着时间的推移也呈下降趋势；土壤交换性能得到了一定程度的改善，土壤物理性质变差。表5参10     

东北过伐林区不同林分类型土壤肥力质量评价研究

保持和提高森林土壤肥力质量是实现森林健康的基础。研究不同林型下土壤肥力质量对森林可持续经营具有重要意义。以东北过伐林区金仓林场中的落叶松Lartx gmelinii人工纯林、云杉Picea asperatax紫椴Tilia amurensis天然混交林、紫椴×白桦Betula platyphylla天然混交林、五角槭Acer monox白桦×落叶松天然混交林、五角槭×白桦×紫椴天然混交林、白桦×落叶松天然混交林和五角械×紫椴×青杨Populus pseudo-simonii天然混交林为研究对象,分析和比较了不同林分下的土壤物理和化学性质,并采用主成分分析与聚类分析相结合的方法评价了其土壤肥力质量。结果表明：①林分类型对土壤理化性质影响显著;随土壤深度增加,土壤密度和土壤pH值增大,而土壤含水量、物理性粘粒含量和养分质量分数减少,但其在不同林分下的变化程度不同;②土壤因子之间关系密切,物理性粘粒含量与含水量、全氮、速效钾质量分数呈极显著正相关,而与土壤密度和pH值呈显著负相关;土壤养分质量分数之间具有不同程度的显著正相关关系;③采用主成分分析法对不同林分下0～60cm的土壤肥力质量进行了评价,土壤肥力质量表现为天然混交林高于落叶松人工纯林;采伐降低了土壤的肥力质量;在落叶松人工纯林中,随着林龄的增加,土壤的肥力质量下降。通过对土壤肥力质量综合指标值的聚类分析,将研究区土壤肥力质量分为优、良、中、差4个等级,肥力质量属于中等以上（优、良、中等）的林地所占研究样地的比例为66．7％,研究区森林土壤肥力质量属于中等水平。建议在经营过伐林时,注意调整林分结构和树种组成,控制采伐强度,同时进行长期定位观测和比较,以改善林分整体的肥力状况。本研究结果为该地区林业可持续经营提供直接依据,也为东北地区森林土壤肥力质量评价提供参考。     

长期棉花连作对北疆棉区土壤生物活性与酶学性状的影响

以长期连作棉田为研究对象,通过对5-15年连作棉田土壤理化性质和生物学性状的测定,揭示北疆长期连作对土壤主要肥力性质、土壤酶活性、微生物量碳氮以及土壤呼吸的影响。结果表明：长期棉花（Gossypium spp）连作对土壤肥力性状影响显著,表层土壤（0-20cm）肥力明显高于亚表层（20-40cm）。长期棉花连作对土壤酶活性、微生物量碳氮、土壤呼吸等生物活性有显著影响,脲酶、碱性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶和多酚氧化酶均随棉花连作年限增加而下降,棉花/苜蓿（Medicago sativa Linn）轮作（CtR-AR）处理各酶酶活性均高于棉花连作处理。微生物量碳（MBC）随棉花连作年限逐渐下降,而微生物量氮（MBN）随不同棉花连作年限并无一致性变化。不同棉花连作年限处理之间的呼吸商（q（CO2））有很大的差异,15年棉花连作非病区（CtN15）土壤呼吸商最高为19.00g？mg-1？h-1,CtR-AR处理的呼吸商最低为13.64g？mg-1？h-1。土壤微生物商随棉花连作年限延长呈现下降趋势,CtN15处理出现最低值,为0.81%。随棉花连作年限增加,土壤微生物活性降低,不利于土壤健康持续利用。     

井冈山两种典型森林土壤有机碳密度及其影响因素的比较

森林土壤有机碳是土壤有机碳库的重要组成部分,研究森林土壤有机碳及其影响因素对于应对气候变化具有非常重要意义。以井冈山自然保护区两种典型森林类型（常绿阔叶林和人工杉木林）为研究对象,各选取12个样地,对比分析了两种森林土壤有机碳密度的垂直分布特征以及与年均温、年降雨量之间的相关性。结果表明：①常绿阔叶林0-100cm层平均土壤有机碳密度为（25．65±3,27）kg-^2,大于人工杉木林0-100cm层平均土壤有机碳密度为（20．37±3．37）kg·m^2;②常绿阔叶林和人工杉木林土壤有机碳密度均随土壤深度的增加显著减少;③常绿阔叶林与人工杉木林土壤有机碳密度随年均温的变化趋势差异较明显,常绿阔叶林0-100cm层土壤有机碳密度随年均温的上升呈显著增加趋势（P〈0．05）,而人工杉木林随年均温的上升先减小后增加再减小,且变化趋势显著（P〈0．05）;④常绿阔叶林与人工杉木林土壤有机碳密度随年降雨量的变化趋势差异亦明显,常绿阔叶林0-100cm层土壤有机碳密度随年降雨量的增加呈显著减小趋势（P〈O．05）,而人工杉木林随年降雨量的增加先增加后减少再增加,且变化趋势极显著（P〈0．005）;⑤森林土壤有机碳质量分数与土壤容重呈极显著负相关（P〈0．0001）。     

施肥对不同肥力春玉米田土壤溶解性有机质的影响

选取辽河灌区不同肥力水平春玉米（Zea mays ssp. mays L.）农田土壤为研究对象,通过连续3年田间定位试验,采用三维荧光光谱法分析了不同层次土壤溶解性有机质组分含量,研究施肥对不同肥力农田土壤溶解性有机质组分（DOM、DOC、DON、DOP）的影响,分析土壤DOM及其组分的土壤肥力效应。结果表明,施肥使高（产量12.75±0.75 t·hm^-2）、中（产量10.50±0.75 t·hm^-2）、低（产量8.25±0.75 t·hm^-2）产田土壤DOM的∑Fex/em分别增加了2.84%、3.56%和-1.52%,平均增加了1.08%,土壤w（DOC）分别增加了20.43%、16.43%和-29.11%,平均增加了9.36%,土壤w（DOP）分别增加了-22.87%、10.30%和4.15%,平均增加了-3.39%,土壤 w（DON）分别增加了-20.63%、6.97%和-8.41%,平均增加了-7.54%。施肥显著增加中产田土壤中w（DOM）,中产田底层（20-40 cm）和高产田表层（0-10 cm）、中层（10-20 cm）土壤w（DOC）,中产田中层和低产田表层土壤w（DOP）,中产田中层土壤w（DON）。施肥增加了低产田土壤FI值（荧光指数）,降低了高产田土壤FI值,施肥增加了高产田土壤HIX（腐殖化指数）,降低了中低产田土壤HIX。施肥显著增加中产田土壤DOM组分含量,降低高、低产田土壤DOM组分含量。施肥主要增加10-20 cm土壤DOM组分含量,耗损20-0 cm土壤DOM组分。施肥促进高产田土壤DOM陆源化,低产田土壤DOM生物源化,施肥使中低产田土壤DOM腐殖化程度降低。施肥不仅是土壤DOM的重要来源,同时通过影响微生物及作物根系活力促进土壤DOM的耗损,因农田土壤质地的差异,施肥对土壤DOM的影响不同。DOM荧光强度与产量呈显著正相关,具有土壤肥力指示作用。     

杉木拟赤杨混交林土壤肥力的研究

通过对杉木拟赤杨混交林及杉木纯林土壤团聚体结构、土壤养分状况及酶活性的研究表明,与杉木纯林相比,混交林土壤结构性能得到改善,供肥和保肥能力加强,各种土壤酶活性提高,土壤肥力较好。表明杉木拟赤杨混交林具有良好的培肥土壤功能,对杉木人工林的地力维持和提高有重要意义。     

不同森林恢复类型对土壤生物学特性的影响

比较研究了南方红壤侵蚀区4种主要森林恢复类型下土壤中有机质、微生物结构与功能以及酶活性.结果表明,不同的森林恢复类型导致了土壤生物学性状的明显差异.4种森林类型的土壤生物学性状均比长期干扰下CK的高.人工林土壤生物学性状相对比天然次生林土壤差.整合上述指标的土壤生物学肥力指数分别为:天然次生林(0.752)、油茶林(0.611)、杉木林(0.422)、湿地松林(0.439)、对照(0.124).在森林恢复初期,采用自然恢复有效地提高了土壤生物学肥力.导致天然次生林土壤生物学活性相对较高的主要因素是较高的凋落物产量和质量、较高的根系生物量、较丰富的植物种类组成、较优越的土壤生态条件和快速的植物生长.在反映土壤生物学活性的指标选择方面,培养基平均颜色变化率(AWCD)、培养基丰富度和培养基Shannon-Wiener多样性指数与反映土壤生物学活性的大部分指标具有较好的相关关系,是反映土壤生物学活性的较好指标.图3表6参68     

几种不同更新的森林群落碳储量结构特征分析

森林更新是维持和扩大森林资源的主要途径,也是森林结构调整、森林可持续经营和构建多功能高效的森林生态系统的过程。在安徽南部的岭南林场,选择了马尾松（Pinus massoniana Lamb）人工林（MP）、杉木（Cunninghamia lanceolata）人工林（CF）、阔叶混交天然次生林（MB）和针阔混交人工次生林（MN）等4种具有典型代表性的森林群落类型,研究了不同更新方式形成的森林群落的碳储量结构特征。结果表明：（1）针阔混交次生林树干生物量密度最大,为（67.32±56.57）mg.hm-2,杉木人工林生物量密度最小,为（43.79±9.13）mg.hm-2,而马尾松树干生物量所占比例最大,为（64.04±1.49）%。阔叶混交次生林碳储量最高,为（126.47±90.75）mg.hm-2;（2）4种群落类型中,阔叶混交林与马尾松群落碳密度最大,分别为95.67和98.21mg.hm-2,杉木群落碳密度最小,为55.41 mg.hm-2。阔叶混交林中的灌木层生物量碳密度最大,为（17.438±24.627）mg hm-2,马尾松林的草本层和枯落层生物量碳密度最高,分别为（1.326±0.431）、（5.517±2.846）mg.hm-2;（3）阔叶混交林群落的地下碳储量最高,为（10.5±9.8）mg.hm-2,群落地下碳储量从大到小的顺序是阔叶混交林〉针阔混交林〉杉木林〉马尾松林。相应的群落地上碳储量从大到小的顺序是阔叶混交林〉针阔混交林〉马尾松林〉杉木林。杉木林根茎比（R/S）最大,为0.21±0.01,杉木林群落中的灌木层根茎比（R/S）最大,为1.61±0.11;（4）在阔叶混交林中,株数密度与乔木层、草本层的碳比例正相关。在杉木林群落中,平均胸径、株数密度与乔木层碳所占比例成负相关。除杉木林群落外,灌木层碳含量之比与胸径及密度等调查因子都呈负相关。     

杉木人工林林下植物物种多样性的动态特征

研究不同生长发育阶段杉木林林下植物演替过程的动态特征,结果表明：偶然种伴生阶段（幼龄林阶段）,林下植物种类组成和数量第一次繁荣,结构比较简单;林下植物贫乏阶段（郁闭阶段）,种类和数量较少,结构简单;林下植物相对稳定阶段（近成熟林和成熟林阶段）,种类组成和数量不断增加,群落呈现稳定的杉木层、灌木层和草本层的三层结构;入侵性演替阶段（老龄林阶段）,种类组成和数量再度繁盛,一些阔叶树种生长进和乔木层,形成具有多物种和多层次的群落结构。不同生长发育阶段的杉木林林下植物α多样性存在明显差异和波动性。幼林阶段林下植物总体和灌木层的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均较高;林分郁闭阶段各指数有明显下降;随后又有所增加,至老龄杉木林阶段达到量大值;在3a、9a和31a杉木林中,物种多样性垂直结构表现出灌木层＞草本层＞藤本植物的格局;在20a杉木林中,物种多样性垂直结构则表现出草本层＞灌木层＞藤本植物的格局;在56a老龄林中,物种多样性垂直结构表现出灌木层＞乔木层＞藤本植物＞草本层的格局。表3参6     

不同栽杉代数根际土壤肥力及生物学特性变化

通过对位于南平溪后安曹下和邓窠２９ａ龄１代、２代、３代实生杉木的根际养分、微生物、酶及生化活性的为期２ａ的研究,结果表明：随杉木连栽代数增加,根际微域土壤酸化趋势增强,有机质和全氮沉积量下降,速效性养分亏缺程度减弱,根际土壤中三大类微生物所占的比例发生一定的变化,真菌和放线菌所占比例增加,细菌所占比例减少,生理类群数量下降,除接触酶活性变化不大外,其它土壤酶和生化活性均有明显下降,体现了杉木多代连栽根际土壤的基本特征;亦是杉木连栽导致地力衰退重要原因之一     

农林复合经营研究──桉树间种山毛豆对林木和土壤的影响

本文研究了桉树人工林间种山毛豆的适应性及其对林木和土壤的影响．结果表明，在一年生桉树人工林下，山毛豆生长正常，以后，随着林地的逐浓荫蔽，生长有逐渐衰退现象；间种山毛豆当年，可能对林木生长有一定影响，但可通过改善间种方式而消除．第二年以后对桉树生长的促进作用逐渐显著；间种山毛豆对提高土壤肥力也有一定作用，对促进林业生产的持续发展有重要意义．     

杉木人工林不同经营模式树冠的分形特征

对杉木纯林、杉木拟赤杨混交林、杉木观光木混交林的不同树种冠幅的分形维数进行计算和比较 .结果表明 :杉木观光木混交林中杉木种群冠幅分形维数 >杉木拟赤杨混交林中杉木种群冠幅分形维数 >杉木纯林冠幅分形维数 ;杉木观光木混交林中观光木种群冠幅分形维数 >杉木拟赤杨混交林中拟赤杨种群冠幅分形维数 .说明杉木混交林种间竞争小 ,而杉木种内竞争激烈 ,同时杉木同观光木之间的种间竞争小于杉木同拟赤杨之间的种间竞争 .图 4表 2参 16     

韩江流域典型区主要森林类型土壤肥力的灰色关联度分析

在野外调查、取样和室内试验分析相结合的基础上,利用灰色关联度分析方法定量分析了韩江流域典型区主要森林类型的土壤肥力状况,并进行了综合评价排序.研究结果表明:6种林分土壤肥力关联度排序为天然常绿阔叶林(0.920 16)＞针阔混交林(0.892 87)＞灌木林(0.813 07)＞桉树人工林(0.788 58)＞竹林(0.759 85)＞马尾松林(0.742 96),天然常绿阔叶林和针阔混交林土壤比较肥沃,马尾松林土壤肥力相对较差.说明土壤肥力不仅与土壤理化性质有关,而且与林地凋落物的蓄积和分解状况有关.