氮沉降对杉木人工林生长及林下植被碳库的影响

在12年生的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林中开展5年的模拟氮沉降试验,氮沉降水平分别为NO(对照)、N1、N2、N3,N沉降量依次为0、60、120、240 kg·hm-2·a-1,研究氮沉降增加对林木胸径、树高生长及林下植被碳库的影响.在氮沉降试验的前3年,N0、N1、N2、N3处理样地林木平均胸径年增长率分别为3.52%、3.77%、4.32%和4.55%,表明胸径增长随氮沉降水平的增加而增加.各处理样地平均树高年增长率依次为9.95%、10.02%、9.34%和7.99%,说明中-高氮处理(N2、N3)抑制了树高的生长;在氮沉降试验的后2年,各处理样地林木平均胸径年增长率分别为3.65%、4.52%、2.46%和3.55%,树高年增长率分别为7.19%、8.28%、6.41%和6.33%,表明低氮处理(N1)促进了林木的生长,而中-高氮处理在一定程度上抑制了林木生长.各处理样地的林下植被碳储量由大到小的顺序为NO、N1、:N2、N3,与对照相比,N1、N2、N3处理使林下植被碳储量分别降低了0.164.、0.373和0.482 t·hm-2,平均每年减少C 0.041、0.093和0.120 t·hm-2,相当于N1、N2和N3处理使林下植被每年吸存的二氧化碳量减少了0.151、0.342和0.441kg·hm-2.     

目标树初期经营对杉木人工林林下植物多样性和土壤理化性质的影响

目标树经营为近自然林业的重要手段,研究其林下植物多样性与土壤理化性质对目标树经营密度的响应机制对于人工林经营有着重要的参考意义.以宜宾市高县月江国有林场杉木人工林为研究对象,分析3种不同目标树密度(100株/hm2、150株/hm2、200株/hm2)在经营1年后的林下植物多样性和土壤理化性质的变化情况.结果显示:(1...     

林火干扰对滨海沙地人工林土壤碳氮库的影响

为了解林火对滨海沙地人工林土壤碳氮库的影响,选择滨海沙地上受轻度林火干扰的尾巨桉和木麻黄人工林为研究对象,对比其土壤碳氮储量、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和矿质氮含量与对照林分之间的差异.结果显示:轻度林火干扰对滨海沙地木麻黄人工林土壤碳氮库产生显著影响,对尾巨桉影响不显著.林火干扰3年后,尾巨桉人工林土壤碳储量、氮储量、DOC、MBC与对照林分相比分别升高13.5%、27.7%、2.9%、13.7%,DON、MBN、矿质氮含量分别下降51.3%、14.7%、58.0%,而木麻黄人工林土壤碳储量、氮储量、DOC、DON、MBC、MBN、矿质氮含量分别下降27.9%、24.6%、38.6%、41.1%、24.5%、25.4%、31.7%.两种人工林的土壤p H值与硝态氮、DON、MBN极显著相关.本研究表明,轻度林火通过干扰土壤碳氮储量和易变性碳氮,进而对土壤碳氮库产生影响,且这种影响因树种而异.     

速生杨人工林对土壤碳氮含量及微生物生物量的影响

以耕地为对照,在山东德州对4年生和7年生速生杨人工林下土壤有机碳、全氮和微生物生物量测定结果表明,土壤有机碳、全氮及微生物生物量主要集中分布在0-5和5-10 cm土层,林地土壤有机碳、全氮含量及微生物生物量都显著低于耕地,微生物生物量降低幅度比土壤有机碳和全氮大.10 cm以下土层检测指标在各样地间差异不显著.土壤有机碳与微生物碳、土壤全氮与微生物氮分别呈显著线性正相关,耕地转为林地后,土壤肥力下降.     

不同发育阶段杉木人工林土壤碳库稳定性研究

森林土壤有机碳在全球碳循环中的重要作用主要取决于有机碳的稳定性。为科学评价杉木人工林土壤的碳汇功能及固碳潜力,对湖南省会同县不同发育阶段的杉木人工林土壤有机碳的生化特征和物理保护程度进行了研究。结果表明,在杉木人工林发育过程中,土壤总有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、活性碳库Ⅰ(LPⅠ)、活性碳库Ⅱ(LPⅡ)和重组有机碳(HOC)含量以及微生物熵(MQ)均在中龄林阶段出现最低值,而轻组有机碳(LOC)和顽固性组分(RF)随林龄增加呈现持续上升趋势。土壤RF占SOC的比例(顽固性碳指数,Ir,C)则表现为先增加后减少,即在中龄林阶段比例最高,在成熟林阶段为41.9%~57.6%,高于幼龄林阶段的38.7%~43.0%;HOC占SOC的比例从幼龄林阶段的86.4%~87.5%下降到成熟林阶段的82.5%~83.9%。总体而言,杉木人工林的发育过程是土壤有机碳积累的过程,在这个过程中,土壤有机碳自身的顽固性增强,但受到的物理保护程度减弱。此外,各组分中以LP I对土壤微生物的有效性最高。     

氮沉降对杉木人工林凋落物叶分解过程中养分释放的影响

凋落物的养分释放是生态系统养分循环的重要组成部分,是维持森林生态系统养分平衡的关键过程。近几十年来,森林生态系统正受到氮沉降增加的影响,开展氮沉降全球化背景下凋落物养分释放的研究,有助于揭示森林养分循环对氮沉降的响应机制。以亚热带有代表性的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林(福建官庄国有林场1992年造林)为研究对象,自2004年1月开始进行氮沉降模拟试验,设置4个氮沉降处理,分别为0(N0)、60(N60)、120(N120)、240(N240)kg·hm~(-2)·a~(-1),采用分解袋法进行原位分解试验,将分解袋随机投放至林地表面,每隔60天取样1次,共持续660 d,探讨凋落物叶在分解过程中养分(P、K、Ca、Mg、Mn、Zn、Fe)的释放动态。结果表明,在模拟氮沉降初期,氮沉降总体上促进了养分元素的释放,相对于N0处理,氮沉降分别使K的周转期缩短22.14%-26.09%,Ca周转期缩短15.31%-34.59%,Mg的周转期缩短5.25%-27.03%,Mn的周转期缩短17.85%-46.80%,Zn的周转期缩短20.51%-33.18%;就P和Fe而言,仅有N_2处理对其表现为促进作用,周转期分别缩短11.02%和26.01%。在各氮沉降水平中,120 kg·hm~(-2)·a~(-1)的施入量对凋落物养分释放作用最显著,说明此时杉木人工林还未达到氮饱和状态,随着时间的推移,当杉木人工林生态系统达到氮饱合时,则有可能对凋落物的养分释放产生不利的影响。     

桤木混交对杉木人工林大型土壤动物群落的影响

调查了中亚热带会同地区13a生杉木纯林(纯林)和8杉木2桤木混交林(混交林)的大型土壤动物群落，并比较了两个林分在群落结构上的差别．结果表明：砹翅目是两个群落在数量上的优势类群，分别占全部大型土壤动物个体数的52．1％和82．4％．杉木跟桤木混交以后，保留了纯林的大部分属性，各类群在大型土壤动物群落中的地位基本保持不变，双翅目、蜘蛛目、膜翅目仍然是最主要的类群，但这种混交方式改变了一些土壤动物的群落结构参数，多度和丰富度出现上升的趋势，均匀度显著降低．在各类群中，主要以双翅目幼虫的多度和相对多度增加幅度较大，这种变化是降低整个群落均匀度的一个主要原因．图3表2参30     

青藏高原东部乔灌交错带地被物和土壤碳氮磷化学计量特征

为深入了解青藏高原东部高寒灌丛群落扩张对生态系统地表地被物和土壤C、N和P生态化学计量学特征的影响,以青藏高原东部岷江源头区典型的高寒针叶林—乔灌—灌丛垂直分布带为研究对象,分析乔灌交错带地表地被物(枯落物和苔藓层)和土壤(0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm)全C、全N和全P含量及生态化学计量学特征.结...     

炼山及遮阳网覆盖对马尾松人工林土壤微生物生物量碳和氮的影响

以炼山和不炼山的马尾松人工林为研究对象,采用遮阳网地表覆盖的方法,在炼山和覆盖后第60天(d 60)、d 150和d 300动态采集不同层次土壤样品,研究土壤微生物生物量碳和氮及其格局的动态过程.结果表明:炼山对覆盖后d 60、d 150和d 300土壤微生物生物量氮的影响显著(P0.05),分别降低了21%-63%、63%-108%、52%-97%.遮阳网覆盖可以明显增加炼山和不炼山环境下土壤微生物生物量碳和氮含量,但并不能完全改变炼山对土壤微生物生物量的负面效应.较之遮光率100%的遮阳网,遮光率85%的遮阳网覆盖更有效地促进了土壤微生物生物量的增加,可能更为有效地促进土壤微生物群落的恢复.同时,炼山和遮阳网覆盖均不能显著改变土壤微生物生物量碳氮比(P0.05).此外,炼山和覆盖后d 60时3个土壤层次土壤微生物生物量并无显著差异(P0.05),但d 150和d 300,15-30 cm土壤微生物生物量显著低于其他两个土层(P0.05),且以无遮阳网覆盖处理更为明显.     

不同海拔杉木人工林土壤碳氮磷生态化学计量特征

为探究不同海拔梯度上杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林土壤化学计量特征,阐明其对海拔的响应规律,从而有效指导杉木人工林的生产。在安徽省金寨县天马国家自然保护区选取了4个海拔梯度(750、850、1 000、1 150 m),测定杉木人工林土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量,并分析化学计量特征。研究结果表明:土壤0—10 cm有机碳、全氮、全磷质量分数为42.15、2.51、0.92 g·kg~(-1),均高于我国平均土壤有机碳、全氮、全磷质量分数;土壤C/N比为17.01,高于全国土壤平均值,土壤C/P比为43.59,N/P比为2.63,两者均低于全国平均水平。随着海拔升高不同土层土壤有机碳、全氮均呈先降低后增加的趋势,而土壤全磷呈现先升高后减低的趋势;随海拔增加不同土层土壤碳氮比呈先升高后降低的趋势,碳磷比和氮磷比呈现先降低后升高的趋势;随着土壤深度的增加,不同海拔土壤有机碳、全氮、全磷、碳磷比和氮磷比均呈降低趋势,而土壤碳氮比在不同海拔间变化趋势不一致;土壤有机碳和全氮呈极显著正相关,有机碳和全磷、全氮和全磷显著负相关;土壤碳氮比、碳磷比和氮磷比与海拔不相关,与土壤pH、含水率、容重显著相关。     

树种和凋落物对杉木林土壤微生物性质的影响

调查了两个阔叶树种(固氮树种桤木Alnus cremastogyne Burkill和非固氮树种五角枫Acer mono Maxim)及凋落物施放对杉–阔混交林生物量和土壤微生物性质的影响.结果表明,杉–阔混交林中杉木生物量没有显著差异(P0.05),杉木–桤木混交林总生物量比杉木–五角枫多200%(P0.05),增加的生物量源于阔叶树种的差异.凋落物对两个类型混交林的生物量都没有产生显著影响(P0.05).桤木混交处理0～10cm层土壤的土壤有机碳增加了16.8%,而土壤基础呼吸和呼吸熵下降了13.1%和16%.覆盖凋落物使0～10cm层的微生物量碳增加了10.8%,此外,树种和凋落物对土壤基础呼吸和呼吸熵有显著的交互作用(P0.05).土壤有机碳和树木的生物量呈显著的正相关(R=0.775,P=0.005,N=12).不考虑处理间的差异,土壤微生物量碳与土壤有机碳(R=0.438,P=0.032,N=24)、可溶性有机碳(R=0.0.541,P=0.006,N=24)具有显著的相关性.混交林树种的选择和凋落物对杉–阔混交林林地土壤微生物学性质都具有重要的作用.图3表2参23     

不同强度间伐对杉木人工林凋落物分解速率的影响

为了明晰凋落物分解对间伐强度的响应,本文以南京市溧水区林场间伐7年后的25年生杉木Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.人工林为研究对象,研究了不同间伐强度下凋落物的分解速率和化学组成的变化,并分析其与部分环境因子之间的关系,以期为不同间伐强度对凋落物分解特征影响机制的初步探究奠定基础,为人工针叶林的可持续发展提供科学依据。结果显示,(1)间伐显著改变了杉木人工林凋落物的分解速率;与对照地相比,中度间伐下分解最快,失重率为31.98%;弱度间伐次之,为30.94%;强度间伐则会减缓杉木凋落物的分解,失重率仅达到27.03%。(2)经1年分解,对照地和3种间伐强度下凋落物均表现出N的净积累,中度间伐强度对凋落物中N的影响显著,w(C)/w(N)和w(木质素)/w(N)的年动态变化趋势相似,其中w(C)/w(N)是反映分解速率的理想指标。(3)间伐主要通过影响凋落物层温度、蔗糖酶和纤维素酶的活性来改变凋落物的分解速率。本研究结果表明,适度间伐能够改变凋落物层温度和酶活性,加速杉木人工林凋落物的分解,减缓过分积累,促进土壤养分的输入;过度间伐会抑制凋落物分解,阻滞养分的回归与利用。该研究对进一步揭示间伐对森林系统中物质及养分循环的影响机制有一定意义,可为制定合理有效的营林措施,促进针叶人工林养分循环提供一定的科学依据。     

氮沉降对长白山白桦山杨天然次生林土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的影响

土壤理化性质易受氮沉降、温度变化、二氧化碳浓度等外界环境因子的影响,其中土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)和可溶性有机碳、氮(DOC、DON)作为土壤中高活性物质,更易受到诸如氮沉降等环境变化的影响,尤其是不同月份的温度和水分变化会对其产生显著影响。长白山白桦山、杨天然次生林对人工模拟氮沉降响应的控制试验始于2006年,共设计3个氮添加处理,即对照CK(N 0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮LN(N 25 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高氮HN(N 50 kg·hm~(-2)·a~(-1)),每个处理重复3次。于2017年植物生长季(5-10月),按照不同土壤深度(上层0-10 cm和下层10-20 cm)分别对土壤pH、DOC、DON和MBC、MBN进行了分析。结果表明,(1)氮添加导致土壤pH显著降低(P0.05),变异系数随氮添加量逐步降低,且上、下层土壤表现一致。(2)氮沉降对上层土壤DOC表现为促进作用,对下层土壤DOC影响不显著(P0.05)。HN处理抑制上层土壤DON,而LN处理对5月和9月的上层土壤DON有促进作用,对6月和8月有抑制作用;LN处理促进下层土壤DON,而HN处理有抑制作用。(3)氮沉降在春季月份对MBC和MBN有抑制作用,秋季月份有促进作用;LN处理降低了夏季月份MBC和MBN,HN处理则差异不显著。(4)氮添加、月份、土壤深度以及三者之间的交互作用对土壤各指标都有显著影响,由此可见,单个月份的研究结果并不能代表整个生长季的总体变化趋势。故建议在开展土壤易发变化组分研究时,应同时关注时空变化对其的影响,并进行综合分析,才能确保研究结果的准确性和完整性。     

冻融对湿地土壤可溶性碳、氮和氮矿化的影响

通过室内模拟试验,研究了不同冻融循环过程(-5-5℃或-25-5 ℃)对沼泽湿地土壤可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)以及土壤有机氮矿化过程的影响.结果表明,随着冻融次数的增加,土壤DOC和DON含量呈先增加后降低趋势,土壤DOC含量在冻融1次(-5-5 ℃或-25-5 ℃冻融循环处理)后达最大值,而土壤DON分别在冻融2次(-5-5 ℃冻融循环处理)和4次(-25-5 ℃冻融循环处理)后达最大值.这说明在短期内冻融交替对土壤DOC和DON含量的影响较明显.冻结温度和冻融次数显著影响土壤有机氮矿化过程,且-25-5 ℃冻融循环比-5-5 ℃冻融循环矿化累积量高.冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤有效氮的累积,为春季植物生长提供足够的氮素,对维持湿地生态系统稳定具有重要意义.     

“近自然林业”经营法在杉木人工幼林经营中的应用

从1994年起,将“近自然林业”的经营方式应用于杉木人工林的经营中。5a的试验结果表明：与采用常规方法经营杉木相比无论是平均胸高、平均树高、单位面积蓄积量都有大幅度的增长,且立地条件越差增长的幅度越大。用近自然林业经营法经营杉木人工幼林,土壤肥力也得到了维护和提高,表现在土壤生物活性加强,土壤养分增加,交换性能改善,加速了养分的循环和累积。     

根系隔离和氮添加对湿性常绿阔叶林土壤碳氮组分的影响

持续增加的氮(N)沉降改变了森林生态系统土壤的养分状况和光合产物的分配,从而影响了根系分泌物质和量以及根凋落物分解过程.为揭示根系在土壤碳(C)、N组分响应N沉降增加中的作用,于2013年4月起在瓦屋山湿性常绿阔叶林中开展N添加试验,N添加1年后利用壕沟法在各样地设置根系隔离子样方.N添加和根系隔离分别处理3.5年和2.5年后,取土样分析各处理腐殖土壤层(A层)和矿质土壤表层(B层)的C、N组分.结果表明:根系隔离显著降低了A层土壤的总有机C和总N含量(P0.05);N添加显著提高了A、B土壤层硝态N含量而降低了土壤pH值,且土壤pH值与土壤硝态N之间呈极显著的负相关关系(P0.05);N添加与根系隔离交互效应不显著.本研究表明根系对湿性常绿阔叶林土壤C、N储存有重要影响,而N沉降可提高土壤N可利用性并导致土壤酸化.     

间伐对塞罕坝华北落叶松人工林土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳在土壤总有机碳中所占比例很小,具有不稳定性、易移动、易矿化、易氧化和易分解等特点,对维持土壤碳库平衡有重要意义,是评价土壤肥力与质量的重要指标.在河北省塞罕坝机械林场设置4种间伐强度的华北落叶松人工林样地,测定土壤总有机碳及5种活性有机碳含量,比较分析间伐对其含量及分配比例的影响.结果显示,14%和28%间伐强度提高了土壤总有机碳及活性有机碳各组分的含量,重度间伐对各指标含量影响不同.颗粒有机碳、轻组有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳和可溶性有机碳的分配比例分别为6.50%-16.78%、1.43%-3.46%、14.00%-20.91%、0.98%-1.98%、0.65%-0.90%.间伐降低了颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化有机碳的分配比例,提高了微生物量碳和可溶性有机碳的分配比例.本研究表明间伐对土壤活性有机碳含量及其分配比例的影响与间伐强度有关,其中28%中度间伐对其含量的影响最为显著;适度间伐可提高土壤总有机碳及活性有机碳各组分的含量,加快活性有机碳各组分间的周转,因此可加强土壤有机碳库的稳定性,改善土壤肥力与质量,促进塞罕坝华北落叶松人工林可持续经营.(图1表3参56)     

不同立地管理措施对2代杉木人工林某些土壤性质的影响

在29a生1代杉木林采伐迹地上用5种林地处理方式进行2代杉木人工林营造,并研究处理后3a土壤体积质量、pH值、有机质的变化.结果表明BL3BM0(收获树干和树皮、加倍采伐剩余物)处理方式对降低土壤体积质量和提高土壤pH值的作用最大,是最佳的立地管理措施,而BL0BM0(收获地上所有有机质)处理的作用正相反,增加土壤体积质量和降低土壤pH值的幅度最大,对土壤肥力的维持最为不利.火烧采伐剩余处理并非最差的立地管理方式.     

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     

杉木人工林针叶养分含量对模拟氮沉降增加的响应

由于人类活动加剧,世界许多地区的大气氮沉降出现明显的增加,对森林植物和土壤产生明显影响.在福建沙县,通过野外模拟试验研究了杉木人工林针叶养分含量对氮沉降增加的响应.试验设计为4种处理,分别为NO (N,0kg hm-2 a-1,对照)、N1(N,60 kg hm-2a-1)、N2(N,120 kg hm-2a-1)和N3(N,240 kg hm-2a-1),每处理重复3次.通过3a监测发现,相对于NO处理,N1、N2和N3处理分别使杉木针叶平均N含量增加18.25%、11.68%和13.14%,而C/N比值分别下降15.07%、9.96%和12.01%.尽管养分含量随时间变化表现出一定的波动,但氮沉降增加在一定程度上降低了针叶中的P、K、Ca、Mg含量,致使N/P、N/K、N/Ca、N/Mg比值上升,影响了针叶的养分平衡.图2表1参33