Forest soil CO2 fluxes as a function of understory removal and N-fixing species addition

We report on the effects of forest management practices of understory removal and N-fixing species (Cassia alata) addition on soil CO2 fluxes in an Eucalyptus urophylla plantation (EUp), Acacia crassicarpa plantation (ACp), 10-species-mixed plantation (Tp), and 30-species-mixed plantation (THp) using the static chamber method in southern China. Four forest management treatments, including (1) understory removal (UR); (2) C. alata addition (CA); (3) understory removal and replacement with C. alata (UR+CA); and (4) control without any disturbances (CK), were applied in the above four forest plantations with three replications for each treatment. The results showed that soil CO2 fluxes rates remained at a high level during the rainy season (from April to September), followed by a rapid decrease after October reaching a minimum in February. Soil CO2 fluxes were significantly higher (P < 0.01) in EUp (132.6 mg/(m2·hr)) and ACp (139.8 mg/(m2·hr)) than in Tp (94.0 mg/(m2·hr)) and THp (102.9 mg/(m2·hr)). Soil CO2 fluxes in UR and CA were significantly higher (P < 0.01) among the four treatments, with values of 105.7, 120.4, 133.6 and 112.2 mg/(m2·hr) for UR+CA, UR, CA and CK, respectively. Soil CO2 fluxes were positively correlated with soil temperature (P < 0.01), soil moisture (P < 0.01), NO3?-N (P < 0.05), and litterfall (P < 0.01), indicating that all these factors might be important controlling variables for soil CO2 fluxes. This study sheds some light on our understanding of soil CO2 flux dynamics in forest plantations under various management practices.     

贵州省主要森林类型土壤有机碳密度特征及其影响因素

森林土壤有机碳是全球土壤有机碳库的重要组成部分,研究森林土壤有机碳对于减缓大气中CO2浓度持续升高具有重要的意义。本研究采用野外调查和室内分析相结合的方法,以贵州桦木、栎类、柏木、云南松、杉木、马尾松、华山松等7种主要森林类型为主要对象,分析贵州主要森林类型土壤有机碳密度特征,探讨不同植被类型和环境因子对其的影响。结果表明:(1)贵州森林土壤有机碳密度约为180.62Mg/hm2,高于同纬度地区江西省森林土壤平均有机碳密度102.1Mg/hm2,表现出贵州森林土壤具有较高的固碳能力;(2)不同森林类型土壤有机碳密度变化范围为:114.52~388.29Mg/hm2,且差异显著(P0.05)。各种森林类型土壤有机碳密度大小为:华山松林杉木林柏木林栎类林马尾松林桦木林云南松林;(3)不同植被类型下各层土壤有机碳密度大小均以表层土壤为最大,且随土壤深度增加而降低;(4)在立地条件上,贵州森林土壤有机碳密度与海拔显著相关,与坡度、经度、纬度相关关系均不显著。     

季节性冻融格局变化对高山森林土壤氮素淋溶损失的影响

气候变化情景下冻融格局的改变可能导致寒冷生物区土壤氮的淋溶损失,从而改变土壤养分循环和森林溪流的水体环境.因此,为了解季节性冻融循环及其变化对高山森林土壤氮淋溶损失的影响,于2010年5月到2012年4月期间,采用土柱培养实验,利用海拔形成的温度差异模拟气候变暖过程,将高山森林(海拔3600 m)土壤分别培养在海拔3600 m(A1)、3300 m(A2)和3000 m(A3)的森林地表,研究了生长季节与冻融季节不同关键时期的土壤氮淋溶特征.结果表明:川西高山森林土壤氮素淋溶损失随着海拔增加而增加,其损失量为(1.85±0.39)kg·hm-2·a-1(A3)(1.87±0.34)kg·hm-2·a-1(A2)(2.94±0.73)kg·hm-2·a-1(A1),其中,62%以上的氮损失发生在季节性冻融期间.冻融季节高山森林土壤氮素淋溶流失的主要形式为铵态氮和硝态氮,且铵态氮的淋溶损失量高于硝态氮,而生长季节土壤氮素淋溶损失的主要形式是可溶性有机氮.这意味着冻融循环格局在很大程度上控制着高山森林土壤氮素淋溶损失特征,未来气候变暖可能降低高寒森林土壤氮素肥力,增加森林溪流中的氮含量.     

氮添加对生长季寒温带针叶林土壤有效氮和酸化的影响

基于低剂量、多形态的N添加控制实验,以大兴安岭寒温带针叶林为研究对象,通过长期持续的原位增N处理,测定了2010年、2012年和2013年生长季初期(5月)和生长旺季(8月)0~10 cm土壤有效氮(NH+4-N和NO-3-N)含量以及土壤p H值.结果表明,生长季初期和生长旺季土壤有效氮均以NH+4-N为主,NO-3-N含量较低,其中NH+4-N含量占无机氮含量的96%以上.随着增N时间的延长,同生长旺季相比,增N对生长季初期0~10 cm土壤NH+4-N影响较为明显,且主要受施N类型影响.与此相反,生长旺季0~10 cm土壤NO-3-N含量高于生长季初期.N输入对生长季初期和生长旺季土壤NO-3-N影响较为明显,且低N处理更倾向于促进0~10 cm土壤NO-3-N的富集.随着时间的延长,土壤NH+4-N和NO-3-N对增N的响应都由前期的不显著向后期的显著转变.增N对生长季初期和生长旺季0~10 cm土壤p H值影响显著,其中低N处理的土壤和生长旺季阶段土壤p H值相对较低.随着增N时间的延长,土壤p H值对增N的响应也由前期的不显著向后期的显著转变.长期持续的增N处理已经使大兴安岭寒温带针叶林0~10 cm土壤产生了明显的酸化.     

石灰石和菱镁矿对酸化森林土壤修复作用的研究

以重庆铁山坪马尾松林下典型的酸化土壤为修复介质,将土壤溶液pH值和主要阴阳离子浓度作为测试指标,对石灰石和菱镁矿这2种化学修复剂的修复效果进行了为期1a的野外实验研究.结果表明:与未投加修复剂的土壤相比,投加石灰石和菱镁矿后土壤溶液的pH值和相应阳离子(Ca²⁺或Mg²⁺)浓度显著上升,而且无机单体铝(Al_i)浓度明显下降,从而起到了缓解土壤酸化并降低其对植被危害的效果.但是,修复剂的投加导致NO₃^{-相似文献}   

森林土壤对几种重金属污染的"记忆"效应

采用一定浓度(40～120 mg·L-1)Cd、Cr、Pb的氯化物溶液多次浇灌森林土壤,研究受以前污灌影响而导致某次污灌后土壤对重金属的吸持率下降的效应--"记忆"效应.结果表明土壤对Cr和Pb环境容量大,"记忆"效应不明显.多次浇灌CrCl3溶液后,土壤剖面20 cm以下采样点约99%的Cr被土壤吸持;3次浇灌PbCl2后各采样点Pb浓度下降率维持在85%以上,但污灌次数进一步增加,则土壤的吸持率下降.Cd的环境容量较小,增加投入会很快使土壤上层对其吸附达到饱和,吸附带随之下移,对地下水的安全构成威胁.     

马鬃岭自然保护区土壤碳蓄积的研究

以金寨马鬃岭自然保护区为研究对象,布置56个采样点,分析该区森林土壤有机碳质量分数时空分布特征和碳储量。结果表明：研究区有机碳含量丰富,随着土壤深度、植被类型、海拔高度的变化而变化。0~20cm土层有机碳质量分数最高为90.88 g·kg-1,平均为32.47 g·kg-1,土壤有机碳质量分数随着深度的增加而递减,表层有机碳变化幅度高于深层土壤,不同测点递减的程度不同;有机碳质量分数随海拔高度的增加呈递增趋势;土壤有机碳质量分数存在明显的季节变化,表层土壤秋季有机碳质量分数最高,冬春季次之,夏季最低,越往表层季节变化越明显。0~20 cm土层有机碳密度平均为6.52 kg.m-2,0~100 cm土层有机碳平均密度为23.26 kg.m-2,有机碳密度分布与有机碳质量分数分布基本一致。0~20 cm土层土壤碳储量为2.258×105~2.265×105 t,0~100 cm土层土壤碳储量为6.91×105~8.76×105 t,碳储量丰富。最后提出该自然保护区封山育林,对温室气体减排意义重大。     

庐山不同海拔森林土壤中重金属含量分析

为阐明庐山森林土壤重金属含量及沿海拔梯度的分布特征,在庐山的南、北坡按200 m的高差分别选择6个和5个不同海拔采样点,分层(0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm)采集土样,测定了土壤Cu、Zn、Cd和Pb含量以及土壤基本理化性质。结果表明:对照我国土壤环境质量一级标准,庐山表层土壤Cu、Pb、Zn和Cd含量普遍超标,且北坡污染程度比南坡更重,其综合污染指数最高达2.54。随着海拔高度的增加,南坡Cu、Pb和Zn污染程度加重,而北坡未表现出这一变化规律。土壤重金属在剖面上的垂直分布是随着土层深度的增加而递减,证实了土壤重金属的污染主要来源于外部,而非成土母质。