林窗对川西亚高山6种植物凋落叶纤维素降解的影响

凋落物纤维素降解是森林生态系统碳循环的关键过程,其可能受到林窗直接或间接的影响.采用凋落物分解袋法,通过3年连续监测,研究川西亚高山6种常见木本植物凋落叶(岷江冷杉、红桦、四川红杉、方枝柏、康定柳和高山杜鹃)在不同林冠环境下(林窗中心、林缘林窗、扩展林窗和郁闭林下)冬季和生长季纤维素降解特征.结果显示:川西亚高山6种凋...     

川西地区7种常见彩叶树种凋落物分解

凋落物分解是森林土壤碳和养分的重要来源.彩叶林为川西地区重要的生态系统类型之一,为探索川西地区常见彩叶树种凋落物分解速率与养分释放,采用尼龙分解袋法研究常见彩叶物种葛罗枫(Acer grosseri)、落叶松(Larix kaempferi)、青榨槭(Acer davidii)、元宝枫(Acer truncatum)、...     

青藏高原东缘雪被覆盖和凋落物添加对土壤氮素动态的影响

高山和高纬度地区,氮素是植物生命活动的主要限制元素之一。这类区域冬季往往被长时间的季节性雪被覆盖着。研究证实,寒冷而漫长的冬季雪被下土壤氮素在维持年际土壤氮循环中起着重要的作用,然而目前对气候变化极其敏感的青藏高原东缘雪下土壤物质转化过程的研究却很少。为了探索青藏高原东缘季节性雪被覆盖地区,冬季凋落物输入对土壤氮素转化过程的影响,2010年1—5月在青藏高原东缘(松潘卡卡沟地区)采用PVC原位培养管培养土壤,并对培养土壤进行不同的雪厚度(0、30、100 cm)处理和不同水平的凋落物添加(0、5、20 g鲜卑花叶片)处理,从实验开始后,每隔1个月采集各个处理的土壤,测定其无机氮(NH4+-N和NO3--N)含量,并计算净氮矿化率,以探讨冬季季节性雪被覆盖下不同碳供应水平对高山土壤氮转化过程的动态影响。研究发现,雪被覆盖能有效地绝缘大气和土壤,减少冻融交替的幅度和频次,并加速了土壤的净氮矿化。说明对于雪被覆盖的高山土壤而言冷季是氮素循环的关键时期。冬季一定厚度的积雪覆盖可通过调节整个土壤氮素的矿化水平,从而为来年春季高山植物的生长提供一个巨大的潜在氮库。添加大量凋落物显著增加了NO3--N含量,降低了NH4+-N含量,加速了土壤净氮矿化。暗示在具有高有机质含量的青藏高原东部地区,土壤微生物的生长和活性极有可能仍然受到低水平可利用碳的限制。     

凋落物季节性输入对川西亚高山森林土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳是土壤有机碳库的活跃组分,在森林生态系统碳循环中具有重要作用;凋落物作为森林土壤有机碳库的主要来源,其季节性输入可能会对土壤活性有机碳动态产生不同的影响.为了解土壤活性有机碳如何响应凋落物输入的季节变化,选取川西亚高山3种不同森林类型(针叶林、混交林和阔叶林),采用凋落物原位控制实验,分别于凋落物输入的枝...     

模拟氮沉降对温带森林凋落物分解的影响

森林凋落物的分解是生态系统养分循环的重要过程,以北京西山地带性植被栎树林（辽东栎：Quercus liaotungensis）为对象,主要研究温带森林植物凋落物分解对模拟氮沉降的响应,为更好地了解氮沉降对温带森林地区凋落物的分解过程提供参考.通过模拟氮沉降,研究不同形态氮（硝态氮、铵态氮和混合态氮）和不同水平氮沉降（对照0 kg·hm^-2·a^-1、低氮处理50 kg·hm^-2·a^-1 和高氮处理150 kg·hm^-2·a^-1）对凋落物分解的影响,在2 年的时间内调查分析了凋落物分解过程中质量损失动态和碳（C）、N 含量及w（C）/w（N）比值的变化.研究结果表明,氮沉降均使凋落物分解速率减缓,且随氮沉降剂量增加,凋落物分解速率相比对照分别减慢了9.88%（硝态氮低氮）、15.02%（硝态氮高氮）、11.46%（铵态氮低氮）、14.62%（铵态氮高氮）、13.04%（混合态氮低氮）和16.20%（混合态氮高氮）.且不同氮沉降类型、不同氮沉降水平间差异显著.不同形态、不同水平的氮沉降显著地增加了凋落物N 含量（P=0.061,P=0.087）,其中混合态氮沉降对凋落物中N 素含量增加最显著（P=0.044）.但在分解过程中,各处理均未对凋落物C 含量产生显著影响.不同水平的氮沉降显著降低了凋落物的w（C）/w（N）比值,而且不同类型不同水平氮沉降对凋落物w（C）/w（N）比值具有显著的交互作用（P=0.011）.综上所述,通过对模拟氮沉降后凋落物残留率等的变化分析,得出氮沉降对温带森林凋落物的分解产生了抑制作用.     

岷江上游高山森林冬季河流中凋落叶碳、氮和磷元素动态特征

高山森林河流中凋落叶元素释放动态不仅是生态系统物质循环和能量流动的重要组成部分,而且是森林养分流失的主要过程,并可能与冬季雪被和冻融导致的水环境变化密切相关.以岷江上游高山森林4种代表性植物康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana)凋落叶为对象,采用凋落叶分解袋法,研究冬季不同冻融时期(冻结初期、冻结期、融化期)河流中凋落叶碳(C)、氮(N)和磷(P)元素动态特征.康定柳、方枝柏和四川红杉凋落叶C(14.6%-47.7%)、N(22.3%-58.5%)和P(4.8%-20.5%)元素在整个冬季均表现为明显的释放现象,而高山杜鹃凋落叶C(-7.3%)和N(-62.7%)表现为明显的负释放(富集)现象,P(0.7%)表现为微量的释放现象.整体而言,凋落叶分解过程中C、N和P元素在冬季的冻结初期、冻结期和融化期整体表现为释放—富集—释放的模式,但康定柳和方枝柏凋落叶N表现为富集—富集—释放模式,方枝柏凋落叶P表现为释放—富集—富集模式.同时,凋落叶C、N和P元素的释放率受河流水温、p H、电导率和C、N、P营养元素等水体环境因子的显著影响.这些结果表明高山森林河流水环境特征显著影响了凋落叶分解过程中元素动态及其相关的物质循环过程,但影响程度受到凋落叶种类和基质质量的控制.     

亚热带常绿阔叶林凋落叶分解过程中氮和磷在不同雨热季节的释放动态

为理解植物—土壤之间的养分联系,采用凋落物分解袋法,研究季节性降雨期间常绿阔叶林区最具代表性的马尾松(Pinus massoniana)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliata)、麻栎(Quercus acutissima)等6种凋落叶第一年不同雨热季节分解中氮(N)、磷(P)动态及释放与富集特征.结果显示,凋落叶的N浓度随雨季的变化动态取决于树种,但除红椿以外的其它5种凋落叶在分解初期N浓度变化不明显,在雨季时期显著升高(P<0.05);6种凋落叶P浓度动态比较一致,表现为分解初期P浓度稍微下降,在雨季时期显著升高(P<0.05).历经一年的分解,红椿N、P释放率最大(分别为81.79%、54.19%),香樟N富集率最大(131.45%),马尾松的P富集率最高(268.75%),且6种凋落叶N、P释放/富集率动态均在雨季最明显.凋落叶分解过程中C/N、C/P呈现下降趋势,而N/P变化规律不一致.这些结果均表明,季节性降雨显著(P<0.05)影响凋落叶N、P动态,雨季温湿度的改变可影响N、P释放过程.     

模拟氮沉降对兴安落叶松林凋落物分解的影响

试验施加NH4NO3、KNO3和NH4Cl3种氮肥,设置对照（N0,0 kg·hm-2·a-1）、低氮（N1,10 kg·hm-2·a-1）、中氮（N2,20kg·hm-2·a-1）、高氮（N3,40 kg·hm-2·a-1）4个施氮水平,通过交互试验,研究模拟N沉降对大兴安岭兴安落叶松（Larix gmelinii）林凋落物分解的影响。结果表明,在兴安落叶松林凋落物分解过程中,叶分解最快,其次是枝,分解最慢的为果,在分解16个月后,枝、叶、果的质量残留率分别为76.68%、47.98%和80.43%,3者异极其显著（p〈0.01）。凋落物叶分解95%所需时间为6.71 a,而枝和果所需时间分别为18.07和18.10 a。在模拟大气氮沉降下凋落物分解过程中,施加KNO3,N2处理下的枝、叶、果的质量残留率极显著低于N3处理（p〈0.01）,显著低于N0和N1处理。施加NH4Cl下,N1处理显著低于N0处理（p〈0.05）。在施加NH4NO3下,N1水平处理下的枝、叶、果的分解速率显著增加（p〈0.05）,但是随着施氮量的增加,分解速率就会减慢,N3处理下,有着明显的抑制作用（p〈0.05）,说明氮沉降对于凋落物分解有着促进作用,但是随着时间和氮沉降量的增加,促进作用延缓甚至是抑制作用。     

川西亚高山不同森林类型土壤酶活性对短期凋落物输入量变化的响应

凋落物输入是生态系统物质循环和能量流动的重要环节,在维持亚高山森林的"自肥"机制及生态系统结构和功能等方面具有不可替代的作用.为进一步了解川西亚高山森林土壤物质循环过程,以该地区典型森林为对象,通过进行凋落物输入控制试验,研究3种森林类型(阔叶林、针阔混交林和针叶林)不同时期(添加时间)凋落物输入变化对土壤碳(C)、氮...     

雪被厚度和积雪周期对土壤氮素动态影响的初步研究

在高山地区和高海拔地区,氮素是植物生命活动的主要限制因素之一。冬季,这类地区的土壤通常被雪被长时间覆盖。以往的研究证实,雪下土壤氮素动态在维持年际氮循环中起着重要作用。气候变化将改变生物地球化学循环,导致雪被覆盖状况发生改变,从而对冬季土壤氮素动态产生重要影响。然而,迄今为止,对气候变化极其敏感的青藏高原东缘雪下土壤物质转化过程的研究却很少。为了了解不同雪况下土壤矿质氮库水平和净氮矿化变化动态,2010年11~2011年4月在青藏高原东缘用PVC管原位培养土壤,通过人工控制雪被厚度和雪被持续时间的方法,设置不同积雪厚度和积雪周期的9个处理,分别测定其无机氮(NH4+-N和NO3--N)含量,并计算净氮矿化率。结果表明,雪被持续时间可对土壤温度的变化产生明显的影响;随着土壤覆雪厚度和雪被覆盖时间的增加,土壤含水量呈现增长的趋势。土壤无机氮以NH4+-N为主,占总无机氮的69%~86%,而NO3--N含量只占土壤总无机氮的14%~31%。深雪(100 cm和50 cm的积雪覆盖)降低了铵态氮含量,而净氮矿化率无明显变化。不同的积雪覆盖时间(60 d,90 d,150 d)并没有引起土壤氮库的显著变化,说明较早的降雪虽然使土壤有较高的温度和较少的冻融循环,但并不会改变土壤氮库的积累和释放。     

季节性雪被对青藏高原东缘高寒草甸土壤氮矿化的影响

依据自然雪被分布的差异,在青藏高原东缘高寒草甸中设置3条样带(即深雪、中等厚度雪被和浅雪),于2008年的秋冬过渡期,连续监测各样带中的雪被厚度和土壤温度,并采用原位培养法测定每月的土壤氮素氨化、硝化和矿化速率,以研究不同厚度雪被对高寒草甸土壤氮矿化的影响.结果表明,月均土温、每月日最高土温均值分别与雪被厚度极显著相关,二次函数关系拟合较好(R2=0.576,0.685),且根据每月日最高土温均值与雪被厚度的二次函数关系方程可知,25 cm厚的雪被可以起到较好的隔绝效果;土壤含水量受雪被厚度和土壤温差两个因素的显著影响.在秋冬过渡期末,浅雪梯度下土壤硝态氮含量显著降低,且雪被下的净氮矿化速率与月均土温、每月日最高土温均值、每月日最低土温均值都分别呈极显著相关,二次函数关系拟合较好(R2=0.589,0.541,0.601).研究表明,不同厚度的雪被对土壤温度和含水量影响显著,从而显著地影响着土壤氮的矿化,深雪更有利于氨化、硝化和氮矿化.图7表2参36     

红树植物凋落叶分解对土壤可溶性有机质的影响

研究红树林湿地土壤可溶性有机质（DOM）的来源、性质及其归宿对于揭示 DOM 在红树林湿地生物地球化学循环中的作用具有重要意义。采集了木榄（Bruguiera gymnoihiza）、秋茄（Kandelia candel）和桐花树（Aegiceras corniculatum）3种红树植物的新近落叶进行室内48 d分解实验,探讨了凋落叶分解过程对土壤可溶性有机碳（DOC）和可溶性总氮（TDN）含量、C/N比（DOC/TDN）及紫外-可见（UV-Vis）光谱特征（A280、A240/A420和A250/A365比值）的影响。在48 d分解期间,3种红树植物凋落叶的输入均明显增加了土壤DOC的含量,其变化在分解第6 d最为显著,各凋落叶添加组比对照组平均增加了149%（秋茄）~196%（桐花树）,随后各凋落叶添加组土壤DOC含量呈下降趋势。与土壤DOC的变化不同,凋落叶输入后土壤TDN的变化与对照组的差异不明显,但木榄和桐花树添加组的C/N比在分解初期（第6天）显著高于对照组（P<0.05）。凋落叶的输入亦在不同程度上增大了土壤DOM的A280值,降低了DOM的A240/A420和A250/A365比值。与土壤DOC的变化相似,凋落叶输入使DOM的UV-Vis光谱特征在分解初期（第6天）的变化最明显,其中桐花树凋落叶的影响最大,秋茄凋落叶的影响最小。结果表明：凋落叶输入使培养初期土壤DOM的含量和性质发生明显改变,DOM中大分子及芳香类组分增多、团聚化程度增加,DOM 的生物可降解性变小。然而,随着分解的进行,不同凋落叶处理组之间土壤DOM的变化差异性逐渐缩小,并在分解后期与对照组趋近。     

“非正常”凋落物对冰雪灾后南岭森林土壤有机碳的影响

2008年初,一场百年罕见的冰雪灾害袭击了我国南方地区,对南方19个省（区）的林区,相当中国森林面积的13%（1.86×107 hm2）的森林植被遭受整体性、毁灭性破坏,导致的大量“非正常”凋落物必将对森林土壤碳循环产生深远影响。本研究以广东乐昌杨东山十二度水省级自然保护区不同海拔梯度上受灾的常绿阔叶混交林3种森林群落为研究对象,采用去除冰雪灾害导致的“非正常”凋落物与受损林地进行对照试验,对冰雪灾害所导致“非正常”凋落物对土壤碳的影响进行了研究。研究结果表明：灾后3种森林群落中不同深度土壤的有机碳质量分数和储量持续增加,同一深度土壤有机碳质量分数和碳储量在不同年份之间差异显著。直至2011年“非正常”凋落物分解完毕时,10~50 cm的土壤有机碳质量分数与上一年相比有减少趋势;0~10 cm的土壤有机碳质量分数稍比2010年高,但变化差异不显著(p=0.36),说明在“非正常”凋落物分解结束后土壤有机碳质量分数有减小的趋势,致使土壤碳储量下降。去除“非正常”凋落物样地与对照样地相比,各土壤深度的土壤有机碳质量分数明显下降,年平均下降百分比例变化范围为12.14%~55.34%,0~10 cm和10~30 cm土壤的有机碳质量分数下降变化波动幅度要比30~50 cm大;不同深度土壤有机碳质量分数与凋落物有机碳失质量间具有显著的线性相关性。可见,冰雪灾害导致的“非正常”凋落物对土壤有机碳质量分数和储量都有十分显著的影响,“非正常”凋落物的分解输入能显著提高土壤有机碳质量分数和储量。     

川西亚高山森林不同演替阶段植物凋落物添加对白桦幼苗生长的影响

凋落物分解释放的化学成分会对植物生长产生促进或抑制作用.以往研究主要关注同一植物群落中的凋落物对幼苗更新的影响,不同演替阶段(草地、灌丛、针阔混交林、针叶林)植物物种能与先锋树种短期共存,为了解其产生的凋落物对先锋树种生长的影响研究,选择川西亚高山森林各演替阶段4种代表性植物凋落物进行凋落物添加盆栽模拟实验,研究凋落物...     

雪被斑块对川西亚高山冷杉林冬季土壤活性氮库及氮矿化潜力的影响

于2012年11月中旬-2013年3月中旬,分3个关键雪被时期(雪被形成期、稳定期和融化期)采集川西亚高山冷杉林内不同厚度雪被处理(浅雪被、中度厚度雪被和厚雪被)的土样,测定土壤活性氮库、土壤硝化和氮矿化潜力以期了解高寒森林土壤氮素生态过程.结果表明:冬季土壤温度在一定程度上随着雪被厚度的增加而升高;冬季土壤活性氮库(铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮和可溶性有机氮)存在明显的动态变化,各形态土壤氮库都以雪被融化期最高,而土壤氮硝化潜力(7.36-8.44 mg kg-1 d-1)和矿化潜力(7.22-8.23 mg kg-1 d-1)则以雪被融化期最小;硝态氮是冬季土壤无机氮库的主体,占无机氮总量的95%左右;雪被厚度对各土壤氮组分总体影响不大.亚高山森林土壤活性氮库及氮矿化随雪被进程发生显著变化,可见雪被覆盖可能改变亚高山森林冬季土壤活性氮库及土壤氮转化时间动态格局.     

长期种植紫花苜蓿对复垦土壤碳氮磷养分转化的影响

为研究长期种植紫花苜蓿对复垦土壤质量改善和生物改土的效果,以种植作物地和撂荒地为对照,分析建筑复垦地多年种植紫花苜蓿土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量的化学计量特征变化。结果表明,长期种植紫花苜蓿显著降低土壤电导率(EC),对表层土壤保水效果较好,显著提升土壤有效养分含量(P<0.05);与作物地和撂荒地相比,苜蓿地土壤SOC和TN含量显著提高(P<0.05),但0～20 cm土壤TP含量显著低于作物地。3种土地利用类型0～20 cm土壤化学计量差异显著,苜蓿地土壤C/N显著低于作物地和撂荒地(P<0.05),而土壤C/P和N/P则表现为苜蓿地显著高于作物地和撂荒地(P<0.05)。种植紫花苜蓿有助于提升土壤有机碳氮活性组分,0～20 cm土层苜蓿地颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)含量较作物地分别提高88.38%、17.24%和39.16%(P<0.05),苜蓿地颗粒有机氮(PON)、微生物生物量氮(MBN)和酸解有机氮组分含量最高,PON和MBN比作物地显著提高135.29%和17.39%,较撂荒地...     

模拟根系分泌物碳输入对凋落叶分解中微生物群落动态的影响

为深入理解根系分泌物对森林凋落物分解的影响,通过20 d的室内培养实验,在土壤中添加4种不同浓度的人工模拟根系分泌物中活性有机碳复合物(每克土壤添加0、0.3、0.6和1.2 mg碳),研究活性有机碳输入对凋落叶分解和微生物群落的影响.结果显示,一定浓度模拟根系分泌物碳输入(每克土壤添加0.6、1.2 mg碳)可引起凋落叶表面微生物数量特别是真菌数量的相对增加,并且明显改变凋落叶分解过程中微生物群落的种类组成,激活一些快速生长的真菌,促进微生物代谢活力,使分解率提高了19.0%-26.2%.根系分泌物碳添加、取样时间及其二者的交互作用均对凋落叶表面β-葡萄糖苷酶和β-N-乙酰葡糖氨糖苷酶的活性产生显著影响,随着分解时间的推进,0.6 mg和1.2 mg碳添加处理能显著提高这两种酶的活性.根系分泌物碳添加对凋落叶表面古菌硝化功能基因amoA和细菌硝化功能基因amoA的数量均无显著影响,但在分解20 d取样,0.6 mg碳添加处理能明显提高固氮功能基因nifH和反硝化功能基因nosZ的数量.本研究表明一定浓度根系分泌物输入能够改变微生物群落组成与数量,并提高微生物胞外酶活性,加速凋落物分解,且激发效应的启动由底物添加的碳含量和活跃的微生物群落相互作用决定.(图5表4参36)     

植物种和氮添加对元谋干热河谷草地土壤有机碳分解的影响

为了解植物生长和氮(N)添加对元谋干热河谷区草地土壤活性炭组分和惰性碳组分分解的影响,在元谋干热河谷典型燥红土上开展植物物种和氮添加实验,分析不同物种[扭黄茅Heteropogon contortus)、橘草(Cymbopogon goeringii)、孔颖草(Bothriochloa pertusa)、拟金茅(Eul...     

PCR-DGGE技术解析针叶和阔叶凋落物混合分解对土壤微生物群落结构的影响

为深入理解凋落物类型和微生物群落之间的相互关系,通过小盆+凋落袋控制实验,运用PCR-DGGE技术解析了南方红壤丘陵区典型针叶树种马尾松和湿地松的凋落物分别与白栎、青冈两个阔叶树种凋落物混合分解对土壤微生物基因型多样性的影响.结果表明:1)针叶凋落物中加入阔叶后细菌群落结构未发生显著变化,将所有处理归为一类的相似度达72%,其差异仅表现在马尾松+白栎和湿地松+青冈处理土壤微生物群落16S rDNA的丰富度和多样性分别显著高于单一马尾松和湿地松;2)针叶凋落物中加入阔叶后真菌群落结构发生了显著变化,单一针叶处理与针阔混合处理间18S rDNA基因泳道带型的相似度只有28%,并且单一马尾松处理土壤18S rDNA的丰富度和多样性显著高于马尾松+白栎和马尾松+青冈,单一湿地松处理土壤18S rDNA的丰富度也显著高于湿地松+白栎和湿地松+青冈,多样性显著高于湿地松+白栎处理;3)土壤真菌18S rDNA的丰富度与凋落物初始C含量呈显著正相关,与凋落物初始N含量呈显著负相关.针叶凋落物中引入阔叶凋落物后,增加了凋落物中N的比重,C的比重则下降,显著影响了土壤真菌群落的结构.     

降水变化、氮添加对鼎湖山主要森林土壤有机碳矿化和土壤微生物碳的影响

全球变化对土壤有机碳(SOC)存贮与分解的影响在全球碳(C)循环中具有重要地位.分别通过室内土壤培养法和氯仿熏蒸法,研究了降水变化和氮(N)添加处理对鼎湖山3种不同演替阶段的季风常绿阔叶林、针阔混交林和马尾松针叶林SOC矿化和土壤微生物量碳(SMBC)的影响.结果表明:1)降水量增加能够提高森林演替晚期SOC累积矿化量和矿化速率,而对森林演替早期SOC累积矿化量和矿化速率没有显著影响(P>0.05).2)干旱条件(降水量减少)降低森林SMBC含量,且在鼎湖山季风林表层土壤(0～10 cm)中SMBC的减少达到显著水平(P<0.05).3)N添加处理对鼎湖山3种森林类型SOC累积矿化量、矿化速率以及SMBC都没有显著影响(P>0.05).未来关于SOC矿化对全球变化响应的研究,要综合考虑土壤有机质质量、C/N比例、外源性氮输入等因素的作用.图4表2参37