土壤增温和氮沉降对杉木幼树细根生物量的影响

全球变化背景下研究增温和养分有效性对细根生物量的影响,对于理解林木养分吸收、生产力和碳吸存具有重要意义。选择杉木为研究对象,通过在福建省三明市陈大镇国有林场内设置土壤增温和氮沉降双因子试验,研究杉木幼树不同月份细根生物量的变化,结果发现:1)土壤增温、氮沉降分别对总细根生物量有显著的抑制和促进作用,土壤增温与氮沉降的交互作用对总细根生物量则无显著影响。2)增温对4月、7月、11月份细根总生物量均有极显著影响,增温对细根总生物量的抑制效应以7月最大;氮沉降对7月和11月细根总生物量有显著影响,7月份的促进作用大于11月份。3)土壤增温对0~1 mm细根生物量的抑制作用大于1~2 mm细根,表明0~1 mm根系对增温的响应更加敏感。4)土壤增温对表层0~10 cm细根生物量的抑制作用大于较深层的细根生物量;而氮沉降只对表层土壤细根生物量有显著促进作用,表明土壤增温和氮沉降均能显著改变细根的垂直分布。结论表明,土壤增温显著抑制细根生物量,而氮沉降显著促进细根生物量,并引起细根生物量在不同径级、不同土层分配格局的变化,从而可能对杉木适应性和生长产生影响。     

杉木人工林细根分解和养分释放及化学组成变化

在福建建瓯万木林自然保护区杉木人工林里采用网袋法进行杉木细根(按直径大小分成0～1 mm、1～2 mm、2～4 mm 3个级别)分解研究.在为期720天的时间里,网袋中所有细根分解均表现出2个快慢不同的阶段:细根在前期分解速度较快,3个径级干重年(360天)损失率分别达54.8%、41.2%和38.2％;后期分解速率显著下降.3个径级细根分解过程中,皆呈现N浓度上升、P浓度变化平缓、K浓度下降趋势.细根化学组成分析显示:0～1 mm、1～2 mm径级可萃取物浓度呈下降趋势,酸溶性物质浓度变化平缓,酸不溶性物质浓度呈上升趋势;2～4 mm径级可萃取物、酸溶性物质浓度呈下降趋势,酸不溶性物质浓度呈上升趋势.相关分析表明:不同径级细根分解速率与其底物中初始的P、K、可萃取物浓度呈极显著正相关,而与C/P比、酸不溶性物质/N、酸不溶性物质/P显著负相关.     

杉木人工林细根分解和养分释放及化学组成变化

在福建建瓯万木林自然保护区杉木人工林里采用网袋法进行杉木细根（按直径大小分成0～1mm、1～2mm、2～4mm3个级别）分解研究．在为期720天的时间里,网袋中所有细根分解均表现出2个快慢不同的阶段：细根在前期分解速度较快,3个径级干重年（360天）损失率分别达54．8％、41．2％和38．2％;后期分解速率显著下降．3个径级细根分解过程中,皆呈现N浓度上升、P浓度变化平缓、K浓度下降趋势．细根化学组成分析显示：0～1mm、1～2mm径级可萃取物浓度呈下降趋势,酸溶性物质浓度变化平缓,酸不溶性物质浓度呈上升趋势;2～4mm径级可萃取物、酸溶性物质浓度呈下降趋势,酸不溶性物质浓度呈上升趋势．相关分析表明：不同径级细根分解速率与其底物中初始的P、K、可萃取物浓度呈极显著正相关,而与C／P比、酸不溶性物质／N、酸不溶性物质／P显著负相关．     

杉木幼苗细根呼吸对土壤增温的驯化

细根呼吸对土壤增温的响应可以影响气候变暖与土壤CO_2排放之间的正反馈强度。为探究杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗细根呼吸对土壤增温的驯化情况,在福建省三明市陈大国有林场开展杉木幼苗土壤增温试验,设置对照(CT)和增温(W,+4℃)两种处理,每种处理6个重复。并在春季(4月)、夏季(8月)和秋季(10月)测定了细根比根呼吸速率(参比温度为20℃)、氮浓度和非结构性碳浓度。结果表明:比根呼吸对土壤增温产生部分驯化:在参比温度下,春季和秋季土壤增温提高了比根呼吸速率,而夏季增温处理的比根呼吸速率低于对照。细根氮浓度和非结构性碳浓度则没有受到土壤增温的显著影响。这表明土壤增温并未通过影响底物浓度和细根氮含量而影响细根呼吸。     

不同径级杉木根参数与离体根呼吸

以16年生杉木人工林为对象,用根系图像分析软件(Win RHIZO TRON 2005a)和CN元素分析仪(Elementar Vario EL Ⅲ)测定4个径级(0～2 mm、2～5 mm、5～10 mm、10～20 mm)根的形态参数和C、N含量,用土壤呼吸测定系统LI-8100(LI-COR,USA)测定各径级离体根呼吸速率,分析不同径级根参数特点及其与根呼吸的相关性,并对根系离体后呼吸速率变化和测定时间选择进行了探讨.研究结果表明:不同径级之间的根参数存在显著性的差异,根参数之间存在显著的相关性;细根(<2 mm径级)的呼吸速率和>2 mm径级根的平均呼吸速率分别为1.145±0.249 nmolCO2 gDM-1 s-1和0.350±0.040 nmolCO2 gDM-1 s-1,前者显著大于后者;离体根呼吸速率与根N含量呈显著线性正相关,与根C含量、C/N呈显著负相关,与比根长呈极显著正相关.细根离体后呼吸速率应立即测定,而 > 2 mm的根测定时间可以适当延后.     

木荷天然林根系分解和养分释放及化学组成变化

运用尼龙网袋法,在福建建瓯万木林自然保护区木荷天然林里进行木荷根系（按直径大小分成0～1 mm、1～2 mm、2～4 mm 3个级别）分解研究.在为期720天的时间里,网袋中所有细根分解均表现出2个快慢不同的阶段.细根在0—360天内分解速度较快,3个径级干质量损失率分别达47.8%、57.2%、39.5%,在后期360—720天内分解速率显著下降.3个径级细根分解过程中N、P浓度都呈现上升趋势;细根化学组成分析显示：不同径级细根的可萃取物浓度呈下降趋势、酸不溶性物质浓度呈上升趋势,酸溶性物质浓度变化平缓.相关分析表明：不同径级细根分解速率与其底物质量指标中的初始N、P养分浓度、可萃取物浓度之间存在显著正相关关系,而与初始的C/P、酸不溶性物质/N、酸不溶性物质/P比呈显著负相关关系.     

亚热带常绿阔叶林8种樟科树种细根化学计量特征

为了研究亚热带常绿阔叶林樟科树种的细根化学计量特征,以福建省建瓯市万木林自然保护区天然常绿阔叶林中具有代表性的8种樟科树种(沉水樟Cinnamomum micranthum;浙江桂Cinnamomum chekiangense;黄绒润楠Machilus grijsii;桂北木姜子Litsea subcoriacea;闽楠Phoebe bournei;新木姜子Neolitsea aurata;香樟Cinnamomum camphora;黄毛润楠Machilus chrysotricha)为研究对象,分析细根C、N、P化学计量学特征随序级的变化规律及种间变异情况。结果表明:(1)树种、序级以及二者交互作用对细根C、N、P浓度及C/N、C/P和N/P均具有极显著影响(P<0.01)。(2)随序级增加,大部分树种的细根N和P浓度降低,而C/N和C/P比增大;随序级变化的变异系数C浓度最小,而P浓度最大。(3)不同序级的细根C浓度的种间变异系数均最低,而P浓度的则均最高,N/P比的种间变异系数亦低于C/N比和C/P比;不同序级细根的N、P浓度之间均具有显著的正相关。     

杉木人工林及林下植被细根生物量和形态分布特征

采用土钻法对福建三明杉木人工林样地进行根系采样,主要分析了0～80om土层杉木及林下植被≤1mm和1～2mm细根的生物量及形态特征,结果表明：0—80cm土层内杉木和林下植被≤1mm细根生物量分别为191．1g／m^2、32．83g／m^2,1—2mm细根分别为207．5/m^2、10．86g／m^2;≤1mm细根根长分别为5059．67m／m2、1076．27m／m2,1～2mm细根根长分别为962．87m／m^2、52．23m／m^2;≤1mm细根表面积分别为24．62m^2／m^2、3．41m^2／m^2,1—2mm细根表面积分别为3．39m^2／m^2、0．15m^2／m^2．林下植被≤1mm细根的生物量、根长及表面积占其总细根生物量、总根长和总表面积的比例均远高于杉木的．杉木人工林中,杉木≤1mm细根的比根长大于林下植被,而组织密度则小于林下植被;杉木1～2mm细根的比根长略小于林下植被,组织密度也小于林下植被．杉木和林下植被各个径级细根生物量的垂直分布格局基本一致,大致表现为随土层增加呈减少的趋势;根长和表面积垂直分布规律并不明显,但均表现出表层土壤大于底层土壤．各个土层杉木细根的生物量、根长和表面积所占比例明显大于林下植被．0—10cm土层中≤1mm细根林下植被生物量、根长、表面积所占总的生物量、根长、表面积的比例大于杉木．     

中亚热带米槠次生林和杉木人工林细根养分含量特征

细根(≤2 mm)在调节森林生态系统的生物地球化学循环中起着较为重要的作用,但目前对不同土层细根化学计量的认识非常有限.本研究在福建省三明陈大国有林场内对米槠次生林和杉木人工林不同土层细根养分含量特征进行了研究.结果显示:(1)杉木人工林0～10 cm、60～80 cm土层0～1 mm细根碳浓度显著高于米槠次生林,10...     

祁连山中段青海云杉林土壤养分特征

为揭示祁连山亚高寒山地森林植被建群种之一的青海云杉林地土壤养分的化学计量特征,采用野外取样与室内分析相结合的方法,对青海云杉林1 hm2样地进行土壤剖面取样,论述其有机碳、全氮、全磷和全钾含量及其化学计量特征。结果表明:1)0~60 cm土深有机碳、全氮、全磷和全钾含量的变化范围为42.81~88.15 g/kg、3.04~5.45 g/kg、0.54~0.73 g/kg和20.13~30.47 g/kg,均值大小分别为63.70 g/kg、3.80 g/kg、0.59 g/kg和23.99 g/kg,有机碳和全氮含量变异性较大,而全磷和全钾含量变异性较小。随土层深度增加,有机碳和全氮含量在30 cm土层以下含量趋于稳定,而全磷和全钾含量较稳定。2)0~60 cm的C/N、C/P、C/K、N/P、N/K和P/K分别为11.97~23.33、69.23~160.76、1.77~3.91、5.17~8.28、0.12~0.25和0.02~0.04,均值大小分别为17.03、109.63、2.67、6.46、0.16和0.02,C/N、C/P、C/K、N/P、N/K比都较稳定,P/K比很稳定。随土层深度增加,土壤C/P、C/K、N/P和N/K较C/N和P/K比变异明显,C/P与C/K比和N/P与N/K比主要受碳、氮元素含量的影响。3)全量养分有机碳、全氮和全磷彼此之间呈极显著正相关(P0.01),与全钾呈显著负相关(P0.05),除全磷与C/N比呈极显著负相关外(P0.01),有机碳、全氮、全磷与化学计量比均呈极显著正相关(P0.01),全钾与化学计量比无显著相关。     

千年桐(Aleurites montana)人工林细根特征及其与细根N、C含量的关系

采用完整土块法,以千年桐(Aleurites montana)人工林为研究对象,测定了1~5级细根的形态、生物量和组织碳(C)、氮(N)含量,分析了不同径级和序级与细根形态指标的差异性,对序级与细根生物量、碳氮含量及它们之间的关系进行探讨。结果表明:直径≤1 mm的细根根尖数、根系累计长度、根系累计表面积分别占据总量的99.66%,88.42%,69.82%;随着根序从1级根到5级根升高,千年桐细根直径由0.86 mm增加到1.35 mm,组织密度由0.11 g/cm3上升到0.47 g/cm3,根表面积密度由0.46 m2/m3降低到0.085 m2/m3,比根长由32.04 m/g减少到16.41 m/g;千年桐细根直径、比根长、根表面积密度、根组织密度及生物量与序级之间回归分析发现它们与序级之间具有二次函数、指数函数、线性函数、三次函数及高斯峰值函数关系;1~5级细根生物量对总生物量的贡献分别为:18.7%,30.9%,27.1%,16.6%,6.7%;N含量随着根序升高由16.73 mg/g下降到11.83 mg/g,C含量则由454.97 mg/g上升到494.43 mg/g;千年桐细根C/N比的变异受根组织N含量的影响程度达到93%,而受C含量的影响程度仅为50%。上述结果证明,千年桐细根的结构特征、生物量和碳氮含量之间存在密切联系,为了解千年桐根系结构与功能提供重要依据。     

杉木人工林细根寿命研究

林木细根(≤2 mm)是树木水分和养分吸收的主要器官,是陆地生态系统净生产力的重要组成部分,深入理解细根生长过程及其寿命是建立全球碳及养分循环模型的关键.本试验采用微根管技术对11年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林细根生长、衰老、死亡的动态过程进行了为期1年半的监测,运用Kaplan-Meier方法估计细根存活率及中值寿命(Median root longevity,MRL),生成存活曲线(Survival curve).用对数秩检验(Log-rank test)比较不同直径、不同土层、不同季节出生的细根寿命差异程度.结果表明,细根主要出现在雨季(3-8月),以直径0～1 mm的细根为主,并随观测期的延长,细根存活率下降,中值寿命为236 d.直径0～1 mm的细根累积存活率小于1～2 mm的细根.土壤下层(20～40 cm)的生存曲线在细根累积存活率达到50%以后始终高于上层(0～20 cm),上下层中值寿命分别为236 d和243 d,这可能与土壤环境因素的垂直分布相关,下层土壤有利于延长细根寿命.不同出生时间的细根寿命不同,雨季与干季出生的细根中值寿命分别为86 d和270 d.     

木荚红豆人工林细根生物量季节动态及分布

通过对34年生木荚红豆人工林细根生物量、季节动态与垂直分布进行为期3年(1999~2001)的研究,结果表明:木荚红豆人工林细根生物量为(3·01±0·47)t/hm2,其中活细根生物量为(1·70±0·77)t/hm2,死细根生物量为(1·31±0·52)t/hm2.活细根和死细根生物量不同季节间差异均达到显著水平(P<0·05),但年际间差异未达显著水平(P>0·05).活细根生物量一般在3月份出现极大值,11月份出现极小值.死细根生物量峰值出现在9~11月份间,最低值一般出现在3月份.活细根和死细根生物量均随土壤深度增加而下降.     

极端干旱环境下的胡杨细根分布与土壤特征

以塔里木河下游的中龄胡杨为研究对象,采用开挖剖面分层取样法,对胡杨细根(D≤2 mm)的空间分布以及与土壤特征因子之间的关系进行了分析。结果表明:①在长期干旱胁迫下,胡杨细根(D≤2 mm)根长密度(RLD)、根表面积密度(SAD)从表层到地下100 cm土层内,呈逐渐增加趋势,100~140 cm土层内表现为减少的波动分布趋势;细根RLD、SAD集中分布在60~120 cm土层内,约占0~140 cm土层总细根RLD和SAD的74%以上;在水平方向上,距树干0.75～2.5 m范围内,呈逐渐减少趋势,而在3.5～5.5 m范围内呈波动的增加趋势。②胡杨细根(D≤2 mm)RLD和SAD与土壤总盐、土壤有效养分含量之间呈显著负相关关系,适合乘幂模型,与土壤含水率之间呈一定程度的正相关关系,适合三次曲线模型。     

中亚热带地区森林土壤真菌生物量及影响因子研究

为了解中亚热带地区不同植被类型土壤真菌生物量特征及影响因子,采用玻璃珠细胞破碎提取麦角甾醇法对福建省建瓯市万木林自然保护区内米槠天然林和杉木人工林土壤真菌进行研究,结果表明：1）米槠天然林和杉木人工林0~10 cm土层真菌生物量均显著高于10~20 cm土层。2）相同植被类型,随着海拔高度增加,米槠天然林0~10 cm和10~20 cm土层真菌生物量分别由1.34 mg·g^-1和0.63 mg·g^-1增加到3.28 mg·g^-1和1.46 mg·g^-1,增幅分别达到144.8%和131.7%,但只有0~10 cm土层差异显著。3）不同植被类型,米槠天然林0~10 cm和10~20 cm土层真菌生物量均显著高于杉木人工林相应土层,分别是杉木人工林的1.65和1.91倍。真菌生物量与土壤理化因子的相关分析结果表明：中亚热带地区森林土壤真菌生物量主要受pH值、土壤有机碳、硝态氮、总氮和C/N的影响,表现为真菌生物量与总氮呈显著正相关,与土壤有机碳和C/N呈极显著正相关,与pH值和硝态氮呈极显著负相关。     

不同更新方式对中亚热带森林土壤理化性质的影响

森林的不同更新方式对森林土壤理化性质有重要影响．本研究通过野外调查探讨中亚热带山区杉木人工林和米槠人促更新林2种不同更新方式下林地土壤理化性质的变化特征,并用土壤退化指数定量描述土壤质量变化．结果表明：杉木人工林土壤表层（0—10cm）容重显著高于米槠人促更新林（P〈0．05）;随土壤深度的增加,杉木人工林和米槠人促更新林土壤有机C、全N、全P、水解N和有效P均逐渐降低．米槠人促更新林表层（0—10cm）土壤有机c比杉木人工林高出15．6％,全N、全P以及水解N和速效P也均表现出人促米槠更新林高于杉木人工林的趋势;土壤退化指数的计算结果表明杉木林土壤质量显著低于米槠人促更新林．     

森林转换对不同土层土壤碳氮含量及储量的影响

森林转换是影响森林碳氮储量的重要因素。研究森林转换对土壤碳氮的影响,对明确生态系统碳氮循环动态具有重要意义。对由中亚热带常绿阔叶天然林转换而成的阔叶天然次生林(BL)与杉木人工林(CF)不同土层的有机碳(SOC)、氮(TN)含量以及储量进行研究,探讨森林转换对地下土壤碳氮储量的影响及其影响因素。结果表明:(1)相同土层,阔叶天然次生林的SOC含量、TN含量高于杉木人工林,分别在0～40 cm各土层与0～20 cm各土层之间均具有显著性,相同森林类型下SOC含量与TN含量垂直拟合关系均以幂函数拟合效果最好,R~2均达到0.9以上,可以为当地碳氮含量估算提供依据,土壤碳氮比(C/N)均随土层深度增加而下降。(2)森林转换后0～100 cm碳氮储量(SCM、SNM)阔叶天然次生林高于杉木人工林。土壤碳氮在2种林分的差异主要集中在0～10 cm,且阔叶天然次生林显著高于杉木人工林。(3)相关分析显示土壤SOC、 TN含量与土壤容重呈显著负相关,与C/N之间呈极显著正相关(P0.01)。研究表明:森林土壤碳氮储量主要集中在0～10 cm土层,天然林转换为杉木人工林后,土壤碳氮含量降低,不利于森林碳氮储量的积累,因此要加大对天然林的保护。     

杉木人工林细根寿命研究

林木细根（≤2mm）是树木水分和养分吸收的主要器官,是陆地生态系统净生产力的重要组成部分,深入理解细根生长过程及其寿命是建立全球碳及养分循环模型的关键．本试验采用微根管技术对11年生杉木（Cunninghamia lanceolata）人工林细根生长、衰老、死亡的动态过程进行了为期1年半的监测,运用Kaplan—Meier方法估计细根存活率及中值寿命（Median root longevity,MRL）,生成存活曲线（Survival curve）．用对数秩检验（Log—rank test）比较不同直径、不同土层、不同季节出生的细根寿命差异程度．结果表明,细根主要出．现在雨季（3q月）,以直径0～1mm的细根为主,并随观测期的延长,细根存活率下降,中值寿命为236d．直径0～1mm的细根累积存活率小于1～2mm的细根．土壤下层（20～40cm）的生存曲线在细根累积存活率达到50％以后始终高于上层（0～20cm）,上下层中值寿命分别为236d和243d,这可能与土壤环境因素的垂直分布相关,下层土壤有利于延长细根寿命．不同出生时间的细根寿命不同,雨季与干季出生的细根中值寿命分别为86d和270d．     

福建万木林自然保护区米槠和杉木细根分解动态

应用网袋法和砂滤管法对福建省万木林自然保护区米槠、杉木细根及两树种细根混合样品分解进行了为期两年的研究。结果表明：（1）两种方法研究细根分解,米槠细根在自身群落中分解最快,月分解速率分别为0．0052（0～1mm）和0．0080（1～2mm）。此外,米槠细根及其混合样品在米槠林中分解,1～2mm径级分解快于0～1mm径级;而杉木细根及其混合样品在杉木林中分解,规律相反。林地土壤环境条件、各径级细根自身的质量特性是影响细根分解的主要因子。（2）两种方法所得结果均能应用Olso负指数方程进行较好的拟合,拟合的各项指标相近。在亚热带森林生态系统中,运用砂滤管法研究细根分解具有可行性。此外,砂滤管法研究细根分解过程中养分的释放规律,具有一定的应用前景。     

女贞和野鸭椿幼苗细根形态和细根呼吸的序级特征

以福建省建瓯市万木林苗圃园1 a生女贞和野鸭椿完整植株为研究对象,通过测定植株全部根系中1~4级根的形态特征和根系呼吸,结果表明:1)随着序级增大,女贞和野鸭椿根径和平均单根重均极显著增大(P0.01),平均根长亦显著增大(P0.05,P0.01),比根长和细根数量则极显著减小(P0.01).其中1级根根径、平均单根重、根长最小,比根长、细根数量最大,4级根则相反.二者低级根(1级根、2级根)的形态特征指标与高级根(3级根、4级根)之间皆有显著差异(P0.05).2)随序级增大,2树种细根N含量与C/N均极显著减小(P0.01),女贞C含量极显著增大(P0.01),但是野鸭椿的差异无统计学意义(P0.05).3)女贞和野鸭椿比根呼吸随序级增大呈极显著减少趋势(P0.01),且二者的形态特征皆影响了它们的比根呼吸.