桂西北喀斯特区原生林与次生林凋落物及养分归还特征比较

森林凋落物是森林生态系统的重要组成成分,其养分归还量在一定程度上决定着土壤养分有效性的高低。在土层浅薄且土被很不连续的我国喀斯特区域进行凋落物生物量及养分归还研究对我们更深刻地了解该区养分循环具有至关重要的意义。本文比较分析了桂西北喀斯特区3种原生林与3种次生林的全年凋落物量、组成、月凋落物量动态及养分归还量与动态。结果表明,圆果化香(Platycarya longipes Wu)、大叶蚊母树(Distylium Sieb.et Zucc.)与青檀(Pteroceltis tatarinowii Maxim.)3种原生林的年凋落物总量分别为2342.16,4057.99和1834.36kg·hm-2,而圆叶乌桕(Sapium rotundifolium Hemsl.)、八角枫(Alangium chinense(Lour.) Harms)和黄荆(Vitex negundo L.)3种次生林的年凋落物总量分别为3192.82,3284.26,2469.90kg·hm-2,除大叶蚊母树外,次生林年凋落物总量大于原生林。凋落物的组成中,叶凋落生物量均占总凋落物量的80%左右,甚至更高,而圆叶乌桕、八角枫和黄荆3种次生林群落的叶凋落物量占总凋落物量的百分比大于圆果化香、大叶蚊母树以及青檀3种原生林。凋落物的养分归还量的月动态与凋落物量的月动态一致,原生林呈"U"形曲线,而次生林则呈"W"形曲线。原生林和次生林凋落物的年养分归还量均为C﹥N﹥K﹥P,且次生林的C、N、P养分的归还量大于原生林。     

滇中高原磨盘山云南松林凋落物输入动态及养分归还量研究

森林凋落物是森林生态系统的重要组成部分,是森林物质循环与能量流动的重要载体。为明确云南松林地凋落物输入动态与养分归还规律,以滇中高原磨盘山云南松天然次生林为研究对象,采用野外枯落物收集器法和室内试验分析的方法,对云南松林凋落物输入动态特征以及养分归还量进行了研究。结果表明,(1)云南松林凋落物年输入量为13 323.54kg·hm~(-2)·a~(-1),月凋落量的季节动态呈多峰型,其峰值分别出现在2月、5月、8月、10月和12月,而最小值则出现在9月。(2)云南松凋落物中叶的年凋落量为9 537.94 kg·hm~(-2)·a~(-1),占年总凋落量的71.59%,其次分别是枝和屑,其年凋落量分别为1 935.38 kg·hm~(-2)·a~(-1)和1 157.43 kg·hm~(-2)·a~(-1),分别占年总凋落量的14.53%和8.69%,花的年凋落量占年总凋落量的比例最小,为1.33%,枝和叶凋落物输入量,特别是叶凋落物输入量对其年输入总量和月凋落量动态贡献较大,并且在一定程度上决定了凋落物的月输入动态。(3)滇中高原云南松凋落物总氮、总磷、全钾和全碳的年归还总量分别为70.29、23.81、29.98、6 091.73 kg·hm~(-2)·a~(-1);各组分的养分归还量中以叶凋落物的养分归还量最大,是滇中云南松养分归还的主要形式。研究表明,云南松天然次生林各组分的输入与养分归还量受到树种本身生长节律与代谢过程影响的同时还受环境因素的影响,进一步了解森林凋落量的时空变化机制还需长期定位观测研究。     

茂兰喀斯特地区原始林凋落物量动态与养分归还

于2007年9月至2008年8月对茂兰喀斯特地区原始林凋落物进行观测,分析了凋落物总量、组分(叶、枝、繁殖器官和其他)凋落量和各组分不同养分含量的月动态变化及养分归还量。结果表明,凋落物月动态变化表现为常绿落叶阔叶混交林一般具有的双峰模式,凋落高峰出现在9至次年1月和4月;年凋落物量为6.9 t·hm-2,其中叶、枝、繁殖器官和其他组分的年凋落物量分别占年凋落物总量的71.0%、15.9%、1.5%和11.6%;凋落物各养分含量以C、Ca和N为主,无明显的月动态规律,养分年归还量由大到小依次为C、Ca、N、Mg、K和P,此与一般非喀斯特地区森林(由大到小依次为C、N、Ca、K、Mg和P)不同;凋落物各组分养分元素含量存在差异,凋落枝N、Mg、P和K含量较低,其他组分C、N、P和Mg含量较高,繁殖器官C、N和Ca含量较低;凋落物中Ca和Mg含量以及Ca和Mg年归还量远高于一般非喀斯特地区森林;K含量及K年归还量低于非喀斯特地区,说明该地区K的缺乏可能制约着喀斯特地区植被的生长。     

桂西北喀斯特次生林凋落物养分归还特征

以桂西北喀斯特次生林为研究对象,选择了自然恢复方式下处于同一演替序列的灌丛、藤剌灌丛、乔灌丛3个森林群落,应用网筐收集法于2007年9月至2008年8月定位观测和研究了各群落的凋落物量、组成特征、季节动态变化及其N、P、K含量.结果表明,3个次生林群落年均凋落物量范围为6 053.93 kg·hm-2(灌丛)～6 794.40 kg·hm-2(藤刺灌丛),凋落物以叶占明显优势,其年变化以单峰形式出现,峰值处在9月份;凋落物中主要养分元素的含量为N＞K＞P,而森林养分利用效率表现为P＞K＞N,灌丛、藤刺灌丛、乔灌丛的养分元素年归还总量分别为:95.41、106.09、80.62 kg·hm-2(N),6.58、6.64、5.06 kg·hm-2(P),18.63、19.66、14.90 kg-hm-2(K);群落地表凋落物层的凋落物现存量范围为2 835.23 kg·hm-2(藤刺灌丛)～3349.16 kg·hm-2(乔灌丛),凋落物的分解速率为1.82(灌丛)～2.37(藤刺灌丛),随着凋落物的分解养分元素的回归速度表现出K＞N＞P.同其他森林生态系统相比较,喀斯特次生林群落的凋落物量、养分归还量较大,养分回归较迅速,具有良好的自养能力和恢复潜力.     

四川盆地西缘峨眉含笑-喜树混交林凋落物量及碳氮磷动态特征

为认识四川盆地西缘亚热带典型阔叶混交林的凋落物产量模式与养分动态特征,通过直接收集法收集凋落物,对四川盆地西缘乡土珍贵树种峨眉含笑-喜树混交林凋落物产量、碳氮磷含量及归还量月动态进行了为期1年(2016)的观测和分析.结果显示:混交林中叶的年凋落物总量为2 853.36 kg/hm~2,其中含笑1 644.82 kg/hm~2,喜树1208.54 kg/hm~2.两种林木凋落叶产量季节动态明显,含笑凋落叶量最大值在出现4月(476.03 kg/hm~2),最小值出现在9月(43.73 kg/hm~2);而喜树最大值和最小值分别出现在11月(534.41 kg/hm~2)和6月(21.58 kg/hm~2).含笑和喜树凋落叶中碳氮磷含量在夏季相对较高.含笑凋落叶碳氮磷归还量高峰均在4月和11月;喜树凋落叶碳氮磷归还高峰均在11月.混交林凋落叶的碳氮磷年总归还量分别为1 186.11、38.78、1.76 kg/hm~2.总之,该区域混交林凋落物产量月动态模式主要受控于林木生物学特性,且凋落物碳氮磷含量和归还量存在明显季节性变化;结果可为区域生态系统相似混交林的保护和恢复提供理论依据.(图5表1参29)     

川西亚高山针叶林凋落物对土壤理化性质的影响

研究了川西地区亚高山人工云杉林及天然林凋落物变化及其对土壤理化性质的影响.结果表明30 a人工云杉林、40 a人工云杉林及次生林和原始林年凋落量分别为2.67×103 kg hm-2、4.38×103 kg hm-2、4.27×103 kg hm-2和4.77×103 kg hm-2,枯枝落叶层贮量分别为3.19×104 kg hm-2、3.64×104 kg hm-2、1.42×105 kg hm-2和1.45×105 kg hm-2,通过凋落物归还土壤的营养元素(N、P、K、Ca和Mg)的年归还总量依次为82.01 kg hm-2、129.04 kg hm-2、130.57 kg hm-2、170.55 kg hm-2,凋落物年失重率分别为24.35%、22.87%、36.96%和32.23%,人工林凋落物分解一半所需时间约为2.5 a,天然林约为1.6 a.各样地土壤含水量、孔隙度和养分含量大致表现为次生林≈原始林>30 a人工林>40 a人工林.森林年凋落量、枯枝落叶层贮量、养分归还量和年失重率与土壤自然含水率、有机质、N、P、K的含量呈正相关,与土壤容重呈负相关.人工云杉林生态功能的恢复滞后于次生林,凋落物分解缓慢是影响该地区土壤水分和养分状况的重要因素.人工云杉林进入旺盛生长期后,凋落量增加,养分归还量增大,此时期森林对土壤肥力有较高的补给潜力;但凋落物分解过缓,大量养分元素累积于枯枝落叶层,不能及时进入土壤,造成土壤理化性质状况较差.图1 表6 参18     

中亚热带3种类型米槠林凋落叶水溶性组分及其氮磷养分含量

凋落物水溶性组分流失是森林凋落物降解最为前端的过程，水溶性组分的动态变化可以在一定程度上指示森林物质循环过程，其研究对于认识天然林转变为次生林和人工林后结构和功能的改变以及不同经营模式的森林管理具有一定的科学意义.以中亚热带典型米槠（Castanopsis carlesii）人工林、米槠次生林和米槠天然林为研究对象，分析凋落叶水溶性组分以及氮磷养分含量特征.结果显示：天然林凋落叶水溶性有机碳含量及其占总有机碳的比例显著高于人工林和次生林（P <0.05），而10、11月和6月人工林凋落叶水溶性氮含量及其占总氮的比例显著高于天然林和次生林（P <0.05）,3-8月人工林凋落叶的水溶性碳氮比和水溶性碳磷比则低于天然林和次生林.12月至次年8月，人工林的总碳、总氮和总磷含量显著高于天然林和次生林，并且这一时期凋落叶的总碳氮比、总碳磷比和总氮磷比表现为次生林>天然林>人工林.此外，米槠凋落叶水溶性有机碳和水溶性氮含量在10-11月出现峰值，7-8月相对较低，并与降雨量和气温呈显著负相关关系.总的来说，天然林凋落叶较高的水溶性有机碳含量有利于凋落叶早期降解和以其为载体的...     

柑橘果园凋落物量及凋落叶的分解特征

对福州郊区7年生柑橘果园生态系统凋落物的发生及凋落物叶分解特征进行观测研究.结果表明,柑橘果园年凋落物总量为1 682.48 kg·hm-2,其中以叶凋落量最大,占58.97%;凋落物的发生呈现不规则的月变化,以3月和7月凋落物量最大;柑橘果园凋落物年碳、氮归还量分别为704.56、43.72 kg·hm-2.凋落物叶分解过程呈现先快后慢的规律,经过1 a分解后,凋落物叶分解残留率为21.50%,凋落物叶分解95%所需时间为1.83 a.     

马尾松与乡土阔叶树种凋落叶混合分解过程中微生物生物量特征

马尾松(Pinus massoniana)因其针叶凋落物分解迟缓而致使林地养分归还慢,严重影响着中国南方林业的可持续发展.营造针阔混交林可改善凋落物组成,促进分解从而提高养分归还.在营造混交林前,了解伴生树种凋落叶与主要树种凋落叶之间微生物生物量特征,有助于认识混交林的微生物群落的变化特征,为实施中国大面积人工纯林生态...     

不同经营措施对云冷杉林秋季凋落物量及其月变化的影响

凋落物在森林生态系统养分循环中起着至关重要的作用.为了解不同经营措施对云冷杉林凋落物量的影响,于2018年7-11月在吉林省汪清林业局布设的12块云冷杉天然次生林样地(每块样地面积1hm²)内收集凋落物,分析不处理、常规抚育经营和两种不同目标树单株经营共4种经营措施对云冷杉林凋落物量及其月动态的影响. 7-11月云冷杉林12块样地共收集凋落物14 622.0 g/m²,其中阔叶凋落物占凋落物总重量的69.6%,而针叶凋落物仅占30.4%;在不同经营措施下,7-11月云冷杉林的总凋落物量和针叶量的变化趋势大致相同,均呈单峰曲线趋势,峰值出现在10月,阔叶量峰值出现在9-10月;常规经营下,样地内凋落物总量及针、阔叶量均显著低于目标树经营样地.因此,目标树经营措施明显增加样地凋落物量,从而加快了林内养分循环速度,对森林经营管理具有重要意义.(图3表6参39)     

上海市沿海防护林下土壤养分、微生物及酶的典型相关关系

以上海市沿海防护林为研究对象,选择6种不同树种的防护林带,采集0～10、10～20、20～40、40～60cm四层土样为研究材料,运用典型相关分析法,对防护林地土壤养分因子、微生物因子和酶活性因子中每两组变量间的相关性进行了分析。结果表明：三组变量土壤养分、微生物、酶活性中,每两者之间均有显著的典型相关变量存在,而且基本能够代表变量总体相关信息;土壤养分和土壤微生物间的相关主要由全氮、速效磷含量与微生物生物量氮、微生物生物量碳和微生物生物量磷引起;土壤养分与土壤酶活性间的相关性主要由全氮、有效磷、水解氮含量与脲酶、蛋白酶活性的相关性引起;土壤微生物与土壤酶活性间的相关性主要是由微生物生物量氮、微生物生物量磷与脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶活性的相关性引起;不同林地不同土壤层次的养分、微生物及酶活性在各对典型变量上的聚集趋势可为防护林建设过程中的树种选择与土壤健康诊提供一定的依据。     

川西亚高山针叶林土壤硝化作用及其影响因素

采用BarometricProcessSeparation(BaPS)技术对川西亚高山针叶林土壤总硝化作用速率的季节动态进行了研究,并分析了各影响因素与总硝化速率的关系.通过土壤温度和水分含量的控制实验,对温度和水分含量与总硝化速率之间的关系进行了一次线性和曲线模拟.结果表明,6至10月各月份之间的总硝化速率存在显著差异(P<0.01),在7月总硝化速率达到最大值;土壤温度和水分含量与总硝化速率显著正相关(P<0.05),对总硝化速率的影响存在明显的交互作用,水分含量可能对总硝化速率的影响更大,在季节变化中温度和水分含量可能对硝化过程产生直接和间接两种作用;pH值与总硝化速率之间的相关性不明显;森林凋落量与总硝化速率间没有显著相关性,但若仅考虑6至9月,森林凋落量与总硝化速率极显著相关(P<0.01).总之,土壤温度和水分含量很可能是影响总硝化速率的两个最主要的因素.图6表2参31     

土壤磷素微生物作用的研究进展

土壤中许多微生物(包括菌根真菌)能够通过产生质子和有机酸溶解土壤不溶态无机磷，通过分泌磷酸酶水解有机磷，但微生物的这种作用受土壤供磷与植物对磷需求间平衡的控制。土壤微生物量中的磷是土壤有机磷最为活跃的部分，由于其周转快、极易矿化为植物有效磷而成为土壤有效磷的活性库。目前，测定土壤微生物量中的磷的方法并不统一，而熏蒸提取法的应用最为广泛。文章阐述了土壤微生物在提高土壤磷素有效性磷中所起的作用，介绍了土壤微生物量中的磷周转及其对土壤磷素有效性调节的重要性，并总结分析了熏蒸提取法测定土壤微生物量中的磷的实用性和局限性。     

川西亚高山、高山森林土壤微生物生物量和酶活性动态特征

为深入了解川西亚高山/高山森林冬季生态学过程,于2008年11月─2009年10月,在土壤冻结初期、冻结期和融化期及植被生长季节,研究了不同海拔岷江冷杉林（Abies faxoniana）土壤微生物生物量和酶活性动态。各海拔森林土壤在冬季维持着较高的微生物生物量含量和酶活性,并随土壤冻融过程不断变化。土壤有机层和矿质土壤层冬季微生物生物量碳和氮含量及转化酶和尿酶活性均表现出受冻结初期土壤冻融循环影响显著降低,在冻结期变化不明显,在融化期急剧增加至融化后显著降低的趋势,且土壤有机层微生物生物量含量和酶活性在融化期具有一个明显的年高峰值。海拔变化显著影响了土壤酶活性,但对土壤微生物生物量不显著。土壤温度与土壤微生物生物量含量相关显著。这表明季节性冻融期是土壤生态过程的重要时期,土壤冻融格局显著影响川西亚高山/高山森林土壤微生物生物量和酶活性动态。     

三江源区不同建植年代人工草地群落演替与土壤养分变化

研究了了三源区不同建植期人工修复草地在不同演替阶段毒杂草[主要是甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)]的入侵规律、数量特征,植物群落物种组成、生物苗和草地质最以及土壤养分、微生物活性的变化规律.结果表明,不同建植期人工修复草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异.随着演替时间的推移,人工草地群落盖度、高度、物种数、生物最和多样性指数均表现出"V"字型变化规律,杂类草--甘肃马先蒿的数量特征变化尤为明显,在4 a的人工草地群落中开始局部入侵,在5～6 a的人工草地群落中大面积入侵,其入侵速度、入侵面积达到高峰期.土壤的含水量、容重、土壤中有机质、氮素和磷素在演替过程(7 a、9 a草地)中逐渐降低,到一定时期又逐步增加;随着演替的进行,不同建植期人工草地的土壤微牛物生物量碳和酶活性均呈"V"字型,变化.对于退化生态系统的恢复首先是植被恢复,其次是土壤肥力的恢复.土壤有机质等养分的积累、微生物活性的改善不仅能使土壤-植物复合系统的功能得以恢复,同时也能促进物种多样性的形成,有利于人工草地群落稳定性的提高.在试验区尽管植被恢复演替进行得比较缓慢,但从土壤发展的角度看,仍属进展演替.所以,在退化高寒草甸的恢复过程中,若降低和有效控制外界的干扰(如围栏封育),可为退化草地恢复提供繁殖体与土壤环境,实现人工草地逐步向恢复(正向)演替进行.图3表6参34     

鼎湖山针阔叶混交林土壤酸度与土壤养分的季节动态

研究了鼎湖山南亚热带森林演替系列中处于中间阶段的针阔叶混交林土壤的pH值、水解氮、速效磷、钾、交换性钙、镁等几种营养元素的含量现状及季节动态。结果表明：混交林土壤为强酸性土壤，表层(0--20cm)土壤酸度高于中(20--40cm)、下(40-60cm)层土壤，0～40cm土壤pH值具有明显的季节波动性。降雨、温度、凋落物、植物根系以及微生物的活动等因素可能是鼎湖山混交林土壤pH值季节动态变化的主要因素。除Ca外，在同一剖面内，表层土壤养分的含量明显高于中下层，而中下层之间相差不大，养分大多在冬季较高，随着季节变动(1，4，7，10月)呈下降趋势。     

中亚热带杉木人工林冰雪灾害引发的林木损害及林地养分分布

对中亚热带被冰雪灾害破坏的杉木林地的杉木损害程度及其林地养分分布变化进行了调查,冻雨在杉木枝叶上形成冰柱,造成大量的林木折冠,林木折断的树干部位随胸径的增加而显著升高。树木残体的干质量达25987.6kg·hm-2,树干、枝、叶和皮分别占44%、27%、22%和7%。树木残体中叶、干、枝和皮的N、P和K储量分别占其N、P和K总储量的62%、18%、13%和7%。杉木林地的N、P、K3种养分的积累量为63294.5kg·hm-2,杉木残体的养分仅占杉木林地的0.23%,凋落物层的养分占0.09%,而土壤养分所占比例高达99.68%。3种养分数量在各组分中均为N〉K〉P。雨雪冰冻灾害造成的杉木折干增加了土壤肥力。林冠残体分解引起的养分含量下降,林冠破坏后几乎没有凋落物归还土壤,华南地区频降大雨造成的速效养分流失将使土壤变得贫瘠。     

根系及其主要影响因子在森林演替过程中的变化

统计分析了国内外主要森林生态系统演替过程中根系生物量及其分布的变化，并探讨了相关的影响因子及其动态。结果发现，根系生物量随林龄和演替的进行而增加，演替群落的根冠比呈减小趋势。一般来说，根系的垂直分布是较浅的，尤其是细根。根系分布范围与地下部生态位的变化能够反映其可以利用的资源范围以及它在演替过程中的作用和地位。在森林演替初期，群落根系分布较浅，可塑性强，且水平根系发达；演替中期的根系呈镶嵌分布，分布范围加深，根系密度增加；演替后期的根系分布趋于稳定，地下生态位分离程度加剧，根系结构具有相对明显的分层。在演替过程中，根系的这种分布特征受自身条件和生态因子的影响，文章论证了这些影响因子本身在演替过程中也是动态变化的，进一步说明了根系分布动态规律存在的必然性。在演替过程中，根系生物量及其分布动态的研究，可以为森林群落动态学提供新的理论基础，是未来地下生态学研究的焦点之一。最后，分析了根系研究中亟待解决的问题和今后的发展重点，提出新的展望。     

Nutrient utilization by Casuarina equisetifolia plantation of different ages in the tropical coastal area of South China北大核心CSCD

Casuarina equisetifolia plantation plays a key role in protecting coastal areas from hazardous climate. However, the plantations in the tropical coastal area of south China have degraded severely in recent years. This research aimed to investigate the nutrient status of the plantation ecosystem along a chronological sequence. The results showed that different parts of the Casuarina equisetifolia had very similar level of Carbon (C), 448-462 g kg-1 in the branch and trunk, 416-430 g kg-1 in the leaf and shed leaf, 320-391 g kg-1 in the fine root. Carbon content did not vary with the plantation age. High fine root biomass did not definitely lead to high soil carbon stock. Casuarina equisetifolia had Nitrogen (N) content of 9.9-11.9 g kg-1, with the highest N found in the leaf and fine root. The Phosphorus (P) content was in the order of leaf > fine root > trunk. The plantation in fast growth period of age 6 had the lowest N and P. The soil of 3-year plantation had the highest P content among the 4 age classes, which also resulted in the highest soil C and N content in plantation of 3 years among all. However, the C and N stock of the sandy soil was extremely low compared to normal soil of the region. Soil N was weakly correlated with leaf N, but soil P not correlated with leaf P. Except for the obvious dynamics of C/N and C/P ratios in the leaf, which showed a peak in 6-year plantations, the C/N and C/P ratios of different organs did not change with the plantation age. Casuarina equisetifolia retranslocated nutrients from aging leaf at a rate of 18-30% for N and 43-58% for P. The nutrient resorption efficiency was not correlated with nutrient level in either soil or plant. In summary, Casuarina equisetifolia has low level of nutrient status. The plantation growth is limited by N and P in young period, but by P in relatively older period.