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。     

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     

鼎湖山针阔叶混交林土壤COS和CO_2通量研究

运用静态箱-预浓缩-气相色谱-质谱法和静态箱-色谱法分别测量了南亚热带鼎湖山针阔叶混交林土壤-大气COS和CO2通量。结果表明,土壤吸收COS,凋落物保留样地COS吸收速率显著高于凋落物去除样地,3月土壤COS吸收速率最高。土壤COS吸收速率与大气COS浓度正相关。土壤COS吸收速率与土壤温度、土壤含水量单独未表现出显著相关性,但凋落物保留样地COS吸收速率与土壤温度和含水量两者共同呈二次多项式相关。凋落物保留样地CO2释放速率高于凋落物去除样地。与土壤COS吸收速率相反,土壤CO2释放速率3月最低,7月最高,主要受温度和土壤含水量的影响。土壤CO2释放速率与土壤温度呈指数相关,与土壤含水量直线相关,多元回归分析表明,土壤CO2释放受温度和含水量的共同影响。土壤COS吸收速率随土壤CO2释放速率的增加而增加,表明两者可能受某些共同因素的影响。     

鼎湖山主要森林生态系统地表N_2O通量

利用静态箱-气相色谱法对鼎湖山3 种处于演替不同阶段的森林类型(季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林)的地表N2O 通量进行了 1 年的原位观测和研究.结果表明,3 种林型地表 N2O 通量按从大到小的顺序为:季风林>混交林>松林;不同林型间的 N2O 通量差异与森林土壤的性质有密切关系,C/N 比值较低的季风林凋落叶对土壤中产生N2O 的微生物过程有较为明显的促进作用;从全年来看,松林地表N2O 通量的季节变化不明显,而季风林和混交林的地表 N2O 通量在雨季存在明显的降雨驱动效应,统计分析显示在该地区影响森林地表N2O 通量的主要因子是土壤湿度.     

鼎湖山主要森林类型土壤pH值动态变化

鼎湖山主要森林类型土壤pH值都较低,但从1994年以来土壤酸化都得到了控制,pH值比较稳定。针叶林土壤pH值比混交林高,季风常绿阔叶林pH值最低。     

鼎湖山针阔叶混交林生态系统水文过程研究

以鼎湖山针阔叶混交林（以下简称混交林）生态系统为研究对象，探讨了不同降水特征下森林生态系统水文过程，主要研究结果如下：（1）不同的降雨特征决定了不同的降雨过程和穿透雨过程，混交林生态系统穿透雨累积增加曲线与降水量的累积增加曲线变化是同步的；（2）2002年7月27日-28日特大暴雨最大降水量、最大穿透雨量分别为122．8nn和104．9mm,且穿透雨最大值出现的时间滞后于降水强度最大值出现的时间1h；（3）8月18日-20日特大暴雨，穿透雨量累积增加曲线与大气降水的累积增加曲线非常相似，且穿透雨最大值出现的时间略滞后与大气降水最大值出现的时间；（4）中雨时降水累积量达到最大值（59．6mm）与穿透雨累积量达到最大值（43．6mm）的时间一致；（5）树干流和地表径流量与大气降水量的累积变化曲线并不是完全同步的，在一定的降水量范围内，树干流量和地表径流量随着大气降水量的增加而增加；（6）无论是特大暴雨还是中雨发生时，即使在特大暴雨影响下，树干流（2．3～16．4mm）和地表径流（1．6～8．8mm）量都很小，系统具有很强的保水保墒能力；（7）混交林穿透雨强度变化过程基本取决于大气降水强度变化，树干流强度和地表径流强度数值很小且变化过程不明显。     

鼎湖山无机氮湿沉降来源研究

针对2007年3—8月鼎湖山站的降水资料,分析了鼎湖山春夏两季氮沉降特征及其来源. 结果表明:研究期间鼎湖山NO₃--N和NH₄＋-N的降水量加权平均质量浓度分别为0.59和1.03mg/L,其中春季湿沉降中ρ(NO₃--N)和ρ(NH₄＋-N)的平均值分别为0.78和1.54 mg/L,分别是夏季的2.17和1.67倍;降水ρ(NO₃-)与ρ(NH₄＋)呈显著正相关,与降水pH呈负相关. 利用气团轨迹后推以及天气形势分析得出,影响鼎湖山氮湿沉降的主要因素是陆地性降水,其ρ(NO₃--N)和ρ(NH₄＋-N)分别为0.75和1.43 mg/L,分别是海洋性降水的1.57和2.26倍;氮沉降通量分别为3.28和6.26 kg/hm2,分别占总无机氮沉降负荷的56.0%和64.6%.进一步利用气团后向轨迹对海洋性和陆地性降水进行云下气团分类,结果表明,陆地性NE方向的气团对鼎湖山氮的输送及沉降负荷最大.      

鼎湖山森林演替序列水文过程中总有机碳(TOC)变化规律及其对土壤碳平衡的贡献

森林水文过程中的总有机碳转运对土壤有机碳平衡起着重要的作用,但我们对于水文过程对碳平衡的贡献机理所知甚少.本研究针对鼎湖山季风常绿阔叶林演替序列不同森林生态系统(马尾松林、针阔混交林和季风常绿阔叶林(简称季风林))的大气降水、穿透水、树干流、凋落物淋洗水以及地表径流中的总有机碳(TOC)进行了三年(2002年4月-2005年5月)观测,以此来分析水文学过程中TOC的变化规律和水文学过程对不同成熟度森林生态系统土壤有机碳积累的贡献.每场雨后进行水样的采集,采集的水样装入棕色玻璃瓶中,加硫酸至pH值小于2,放置于实验室冰箱冷藏待测.TOC用日本岛津公司生产的5000A型TOC-V分析仪测定.研究结果及推论如下:鼎湖山森林水文学过程中TOC浓度和总量变化呈现规律性的变化.大气降水中的TOC浓度和总量分别为(3.65±0.59)mg·L~(-1)和51.8104 kg·hm~(-2)·a~(-1),大气降水是鼎湖山森林生态系统水文循环过程中TOC的主要来源.穿透水(DTF)中TOC浓度和总量均为:松林>混交林>季风林,其中季风林TOC浓度显著低于其他两种林型.松林树干流的TOC浓度显著高于混交林和季风林.凋落物淋洗水TOC浓度和总量大小依次均为:松林>混交林>季风林,且三林型间存在显著差异(p<0.05).径流中TOC浓度和总量均较小,且无明显差异.在湿季5月份,穿透水、树干流、凋落物淋洗水的TOC浓度呈现下降趋势.干季(10月)开始以后,穿透水、树干流、凋落物淋洗水中的TOC浓度又逐步回升.地表径流中TOC浓度干湿季变化趋势不明显.干季中各水文学分量TOC浓度大于湿季,但TOC总量呈现相反趋势.在森林水文学过程中,凋落物淋洗水所携带的有机碳量是土壤有机碳输入的最大项,季风林、混交林、松林中TOC总量分别为246.983 kg·hm~(-2)·a~(-1),255.187kg·hm~(-2)·a~(-1)和261.876kg·hm~(-2)·a~(-1);其次是直接到达土壤表面的穿透水,季风林、混交林、松林中TOC总量分别为28.152kg·hm~(-2)·a~(-1),37.410kg·hm~(-2)·a~(-1)和43.176kg·hm~(-2)·a~(-1);树干流中有机碳浓度虽高,但总量很微小,季风林、混交林、松林中TOC总量分别为4.663kg·hm~(-2)·a~(-1),5.910kg·hm~(-2)·a~(-1)和4.566kg·hm~(-2)·a~(-1),所以对土壤有机碳收入贡献不大.径流所携带的TOC总量很小,季风林、混交林、松林中分别为8.707kg·hm~(-2)·a~(-1),9.318kg·hm~(-2)·a~(-1),7.220kg·hm~(-2)·a~(-1).由此可知,水文过程输入土壤的TOC总量远大于径流所带走的TOC总量,导致了水文过程中的TOC存留在土壤中,对土壤有机碳(SOC)的积累起着重要作用.季风林、混交林和马尾松林土壤每年通过水文学过程净输入的有机碳量分别为(27.1+1.65)g·m~(-2),(28.9±2.79)g·m~(-2)和(30.2±2.65)g·m~(-2).水文学过程中的这部分有机碳由于占总有机碳比例较小往往被忽视,但是正是由于水分在土壤中的下渗使得有机碳的分布趋于均匀,这将更加利于SOC的积累和保存.     

鼎湖山自然保护区土壤有机碳、微生物生物量碳和土壤CO2浓度垂直分布

选取鼎湖山3种植被类型(季风常绿阔叶林,针阔叶混交林和马尾松林),按0～15,15～30,30～45cm土层取样,测量了各土层土壤有机碳(SOC)质量分数,熏蒸培养法测量了微生物生物量碳(Cmic),同时用气象色谱法测量了地表和土壤15、30、45、60cm处CO2体积分数,并用静态箱/碱石灰吸收法测量了土壤呼吸速率。结果如下:(1)随土层的加深,SOC质量分数降低,0～15cmSOC显著高于其他两层,季风常绿阔叶林SOC显著高于其他两种植被类型;(2)土壤碳密度和土壤有机碳含量垂直分布规律一致,0～15cm土壤碳密度显著高于其他两层;(3)0～30cm土层微生物生物量占总土壤微生物生物量的81%～92%,随土层加深微生物生物量迅速降低。微生物生物量和土壤有机碳的比值表明,三种植被类型土壤均处于土壤碳积累中,深层土壤碳积累程度高于表层;(4)土壤CO2浓度随土层的加深迅速升高,主要与土壤透气性有关。     

鼎湖山粗死木质残体生物量特征

对鼎湖山季风常绿阔叶林1 hm2永久性样地内粗死木质残体(Coarse woody debris,简称CWD)的生物量、存在形式及分解状态进行研究.结果表明:1)鼎湖山季风常绿阔叶林CWD的生物量为42.09 t hm-2,其中倒木和枯立木分别为32.81 t hm-2、9.28 t hm-2,所占比例分别为77.9%、22.1%.1999~2010年间CWD年均输入量为1.68 t hm-2a-1.2)CWD主要优势树种为锥栗(Castanopsis chinensis)、黄杞(Engelhardtia roxburghiana)和荷木(Schima superba),所占比例分别为54.0%、15.1%和13.9%.3)CWD径级主要分布在30 cm以下,但对CWD生物量贡献最大的径级在30 cm以上.4)CWD的分解状态主要为中度分解状态,占CWD总生物量的61.2%.研究还表明,鼎湖山季风常绿阔叶林的CWD生物量呈逐年增加趋势.图2表3参17