四川盆地紫色丘陵区不同种植模式下氮流失特征

氮素流失是农业面源污染的重要来源.为了解四川盆地紫色丘陵区不同种植模式下氮的流失特征,以四川盆地紫色丘陵区4种典型耕作模式紫云英-水稻(M1)、空地-大豆-空地(M2)、空地-生姜(M3)、空地-玉米+红薯(M4)等为研究对象,研究了4种模式从2008年12月到2009年8月共8次有效降雨中氮通过地表径流和渗透水的流失特征.研究期间,4种模式下氮流失量随着降雨量的增加而增加,总氮流失量表现为:M3((30.388±2.86)kg·hm-2)M4((17.118±1.677)kg·hm-2)M2((10.987±1.108)kg·hm-2)M1((6.090±1.051)kg·hm-2).相对于其它模式,M4模式下地表径流量和渗透水量在研究期间均最大,但M3模式下氮通过地表径流和渗透水的流失量最大.另外,非生长季节4个模式下氮流失量相对较低且各模式间差别较小,生长季节4个模式间可溶性氮和总氮通过地表径流和渗透水流失量均表现为M3M4M2M1.4种种植模式下氮通过地表径流和渗透水的流失形态均以硝态氮为主.渗透水中铵态氮和可溶性总氮占总氮的比例高于地表径流.这些结果为该区区域合理选择耕作模式、优化耕作方式、加强管理以控制区域农业面源污染提供了一定的基础数据.     

华西雨屏区典型人工林对降雨过程中NH_4~+-N和NO_3~--N的过滤作用

氮沉降已成为河流、湖泊及城市等生态系统的主要污染威胁因素之一,森林生态系统能从林冠、地被和土壤自上而下截留过滤大气降雨中的NH+4-N和NO-3-N,是区域大气环境污染生态防治的重要途径.选取华西雨屏区几种典型人工林森林生态系统为研究对象,采用定位监测与室内分析相结合的研究方法,于2011年4—12月对大气降水、穿透雨、树干茎流、地表径流和地下渗滤NH+4-N和NO-3-N的含量与分配进行了研究.结果表明:观测期内40次降雨总雨量为492.72 mm,NH+4-N和NO-3-N的总沉降量分别为13.248 kg·hm-2和16.320 kg·hm-2;3种人工林林冠层对NH+4-N和NO-3-N的过滤能力表现为香樟林混交林柳杉林,而地表和土壤层均表现为混交林香樟林柳杉林;无林地、香樟林、柳杉林和混交林生态系统无机氮截留过滤净输入量分别为19.557、44.079、42.331、64.896 kg·hm-2,对无机氮的综合过滤作用表现为混交林香樟林柳杉林无林地.这些结果说明华西雨屏区合理配置混交林能更加有效地降低大气氮沉降对生态系统的影响.     

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...     

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.     

川西高山峡谷区暗针叶林粗木质残体金属元素贮量特征

普遍存在于森林地表的粗木质残体(Coarse woody debris,CWD)是森林生态系统的重要组成部分.金属元素不断在CWD中积累—释放—转移,是认识植物-土壤金属元素循环的关键纽带.因此以长江上游高山峡谷区暗针叶林不同类型不同腐烂等级CWD为研究对象,调查其金属元素含量及贮量特征.结果表明:CWD类型和腐烂等级显著影响金属元素含量.CWD中生物必需非重金属元素(K、Ca、Na和Mg)含量分别介于0.29-2.56、2.41-8.13、0.56-1.65和0.34-1.03 g/kg之间,生物必需重金属元素(Cu、Mn和Zn)含量分别介于1.71-6.00、0.03-1.01和0.06-0.73 g/kg之间,非生物必需重金属元素含量(Cr、Cd和Pb)分别介于3.74-34.54、0.07-3.60和0.73-36.10 mg/kg之间.高山峡谷区暗针叶林CWD生物必需非重金属(K、Ca、Na和Mg)总贮量分别为43.77、220.63、40.78和31.37 kg/hm~2,生物必需重金属元素(Cu、Mn和Zn)总贮量分别为0.12、16.11和9.91 kg/hm~2,非生物必需重金属元素(Cr、Cd和Pb)总贮量分别为0.10、0.16和0.72 kg/hm~2.不同类型CWD金属元素贮量表现为倒木根桩大枯枝枯立木,且不同金属元素在相同类型CWD不同腐烂等级之间基本具有相对一致的变化趋势.可见,CWD是高山峡谷区暗针叶林金属元素重要贮存场所之一,其降解过程中金属元素的释放可能是生态系统元素循环的重要途径.     

成都市两种典型草坪冬季休眠期土壤呼吸动态特征

为向城市草坪的冬季管理提供科学依据,向城市生态系统的碳收支评估提供基础数据,研究了成都市最具代表性的两种城市草坪——沟叶结缕草草坪和麦冬草坪冬季土壤呼吸速率的动态变化及其影响因子.结果表明:沟叶结缕草草坪和麦冬草坪整个冬季土壤呼吸速率分别在1.20-3.17μmol m-2 s-1和0.85-2.43μmol m-2 s-1范围波动,且土壤呼吸动态均呈"V"型曲线,先降低后升高;冬季两种草坪土壤呼吸速率与土壤理化性质和植物生长习性有关;休眠期土壤呼吸速率主要受土壤温度调控,与土壤水分相关性不大;而双因素回归分析表明,温度和水分共同可解释土壤呼吸的75%-84%;沟叶结缕草草坪土壤呼吸温度敏感性(Q10)比麦冬草坪高41.85%.可见,两种草坪冬季休眠期土壤呼吸速率均较高,冬季土壤碳排放与草种选择有关.     

湿润亚热带森林锰、铜、锌随降雨分配的迁移动态特征

为探究森林生态系统中重金属随降雨分配迁移的特征,连续观测两年降雨,对比分析Mn、Cu、Zn在穿透雨、树干茎流、地表径流中浓度、输出量、变异情况的差异,并讨论了重金属迁移规律的产生机制.结果表明,林型对雨水的再分配有较大影响.米槠次生林树干茎流水量极显著大于杉木人工成熟林,故前者树干茎流的重金属浓度低于后者;对于林内雨,穿透雨中重金属浓度在米槠次生林（阔叶林）更高,树干茎流中重金属浓度则在杉木人工成熟林（针叶林）更高.整体而言,林内雨的重金属浓度在旱季高于雨季,表现出明显的季节变化;林型对地表径流的影响较复杂,体现在植被类型、林龄、土壤理化性质等方面.本研究中,Mn随地表径流的输出量在米槠次生林显著大于其它3种林型;Zn在较大林龄的米槠次生林和杉木人工成熟林有更大的输出量;降雨分配过程中3种元素的浓度变异情况有所不同,表现为Mn变异最大,Zn次之,Cu最稳定.本研究结果对进一步了解森林生态系统中重金属的迁移特征提供了依据.     

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.     

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.     

岷江上游高山森林溪流非木质残体现存量与碳储量及其分配特征

森林溪流非木质残体的特征直接关系到流域源头水质环境以及森林生态系统碳及养分等物质的输出格局.为了解岷江上游水源源头高山森林生态系统溪流非木质残体的储量特征,于2013 年8 月高山森林溪流水量最大的季节,在研究区域海拔3 600 m 典型高山森林范围内,沿主河道两岸调查每条森林溪流的非木质残体储量,共找到18 条森林溪流汇入主河道,根据实地采样的可操作性和典型性,选择其中12 条溪流详细调查非木质残体储量,每条森林溪流从尽头到源头每隔10 m 设置一个长度为1 m,溪流实际宽度的样方（源头作为最后一个样方）.将样方内所有非木质残体全部采集,低温保存,迅速带回实验室,分别按照树皮、树叶和直径小于1 cm 树枝分离,65 ℃烘干至恒重,测定各组分现存量.然后,将样品粉碎过筛,采用重铬酸钾氧化法测定凋落物有机碳含量,以不同组分现存量与其碳含量计算各组分的碳储量.结果表明：（1）该区域森林溪流非木质残体总现存量和总碳储量分别为657.25 kg 和262.96 kg,单位面积现存量和碳储量为439.70 g·m^-2 和175.92g·m^-2;（2）各溪流中直径小于1 cm 树枝占非木质残体总现存量和总碳储量的69.76%和73.41%,其次为树叶,树皮比例最小且不足10%;（3）尽管溪流长度、面积和流量与非木质残体各组分单位面积现存量和碳储量均无显著相关关系,但显著影响溪流非木质残体总现存量和总碳储量及其在各组分的分配比例;（4）相对于树皮,凋落树叶现存量和碳储量所占比例在流量较小溪流中相对较大.这些结果为深入认识高山森林流域水环境及其在森林生态系统中的重要作用提供新的思路和一定的科学依据.