不同经营模式下杨树人工林土壤溶解性有机碳的吸附行为

【目的】溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)与土壤有机质的其他组分之间可以相互转化,虽然所占比例较小,却是陆地生态系统中最为活跃的有机碳库,影响到整个土壤有机碳组分之间的动态平衡。采用序批式平衡试验,以杨树凋落物为DOC的来源材料,对不同经营模式(农林复合、杨树桤木混交、杨树纯林)下杨树人工林土壤对DOC中的吸附作用进行研究,以期为不同经营模式下杨树人工林土壤碳库的有效管理提供参考。【方法】供试土壤采自江苏省泗洪县陈圩林场的3种不同经营模式[农林复合(农林)、杨树桤木混交(混交)、杨树纯林(纯林)]样地,每个样地选取5个采样点,用土钻分别采集0～10、≥10～20、≥20～30 cm土层的土壤,对应土层采集的土壤混匀风干后,过2 mm筛用于吸附试验。同时采集该林场的杨树叶凋落物制备DOC母液。采用序批式平衡试验,借助原始物质吸附等温线方程(“IM”方程,可以反映土壤对可溶性有机碳的吸附特性)对不同经营模式下杨树人工林枯落物中溶解性有机碳(DOC)在土壤中的吸附行为及其影响因素进行研究。序批式平衡试验:称取5.00 g土壤于50 mL离心管中,按照1:4的固液质量比加入DOC溶液(质量浓度分别为0、50、100、200、400 mg/L)20 mL,加入NaN₃溶液(熏蒸过的土壤不添加),并用KCl溶液调节离子强度,然后于恒温(设置25 ℃和15 ℃)条件下,在200 r/min转速的水平振荡机上振荡2 h后,用12 000 r/min的高速离心机低温(4 ℃)离心20 min,0.45 μm滤膜抽滤,TOC仪测定滤液DOC含量。【结果】DOC吸附试验表明,IM方程拟合度良好,R²均在0.810 9～0.999 3之间。各模式下不同土层土壤对DOC的吸附趋势相同,即无外源DOC加入时,土壤存在DOC净释放,但随着外源DOC浓度增加,土壤对DOC的吸附量增加,且两者之间存在极显著线性关系。3种林地土壤吸附DOC的量存在显著性差异(P<0.05,F_2,6=73.789),且受外源DOC加入量的影响。DOC加入量≤200 mg/L时,各林地土壤吸附的DOC量从大到小表现为:纯林>农林>混交; 而DOC加入量为200～400 mg/L时则表现为:农林>纯林>混交。在农林模式中,0～10 cm土层土壤吸附DOC的能力与≥10～20 cm、≥20～30 cm土层土壤存在显著差异(P<0.05,F_2,6=2.713),而在混交林和纯林模式中,3个土层土壤吸附DOC的能力差异不显著(P>0.05,F_混,2,6=1.198,F_纯,2,6=1.483)。此外,在试验所设条件下,土壤对DOC的吸附受熏蒸作用的影响,而温度对土壤吸附DOC的能力没有明显影响。15 ℃和25 ℃两种温度下,3种模式林地土壤对DOC的吸附能力无明显差异,而熏蒸后土壤吸附DOC的能力比未熏蒸土壤的大,m和K_d值比未熏蒸土高出0.128 9～0.199 0和1.64～1.87(m为IM方程的回归系数,K_d为DOC在土壤中的分配系数,两者均可衡量DOC对土壤的亲和力)。【结论】土壤吸附DOC的量与试验中加入DOC的量呈极显著线性关系,原始物质吸附等温线的参数可以反映出土壤吸附DOC能力的强弱。3种林地土壤吸附DOC的量存在显著差异,熏蒸后土壤吸附DOC的能力比未熏蒸土壤的大。在试验所设温度范围内,温度对土壤吸附DOC的能力未发现有明显影响,还需进一步研究。     

河岸杨树人工林缓冲带对径流水中磷素截留效果的研究

【目的】河岸植被缓冲带可以有效截留和吸收地表径流水中的磷素,从而减少进入湖泊水体中的磷。笔者在平缓坡地上构建适宜的植被缓冲带并研究其生态效果,为减缓农业面源污染、生态修复富营养化湖泊提供参考。 【方法】选定太湖流域4块大小为20 m×50 m不同密度的杨树林河岸缓冲带为研究对象,在缓冲带不同宽度处地面下不同深度(20、40和60 cm)处平行埋设PVC管,每个宽度分别设置3组淋溶管作为重复,每组3个,作为地表径流水的收集装置。分别于4、5、6、7、9月强降雨后采集水样,低温保存并测定其中磷素质量浓度。分析不同季节各宽度和密度的杨树林缓冲带截留径流水中磷素的差异,以确定适宜的河岸人工林缓冲带。【结果】① 7月径流水中可溶性磷(DP)、总磷(TP)去除率达到最大值(36.91%、26.50%),PO^3-₄去除率在6月达到63.30%,4、9月3种不同形态磷的去除率相比6、7月有所下降,不同月份PO^3-₄、DP、TP质量浓度呈显著性差异(P<0.05,F=2.382,2.052,2.758,df=180),去除率与时间呈极显著相关(P<0.01; F=3.464,3.265,3.279; df=180)。② 径流水中污染物去除率与缓冲带密度并不呈简单的正比例关系。稀植杨树林河岸缓冲带杨树数量稀少,截留污染物能力不足; 密植杨树林河岸缓冲带由于栽植密度较大,不利于杨树自由生长,吸收含磷污染物效果不佳。栽植密度并非越大越好,而是存在一个适宜栽植密度阈值。③ 随着河岸缓冲带宽度的增加,径流水中PO^3-₄、DP、TP质量浓度呈现下降趋势,截留率呈现上升趋势。河岸缓冲带对PO^3-₄的去除率最高,其次是TP,DP效果最差。不同宽度的缓冲带对20 cm深度径流水中PO^3-₄、DP的去除率较高,对40 cm深度的径流水中TP去除率总体高于20 cm深度的,60 cm深度径流水中PO^3-₄、DP、TP的去除率最低。在不同深度径流水中的3种磷素质量浓度在杨树缓冲带前15 m宽度变化差异显著(P<0.05; F=3.232,2.808,2.175; df=180); 之后随着宽度增加径流水中PO^3-₄、DP、TP的质量浓度变化不显著。15 m宽度的缓冲带对径流水中磷素平均去除率接近50 m宽度缓冲带的,说明15 m宽度的缓冲带基本能满足截污需求。【结论】杨树人工林河岸缓冲带在夏季对径流水中磷素的截留效果较好; 中等密度人工林缓冲带对径流水中磷素有较高去除率,但不同密度杨树林对于径流水中磷素截留差异并不显著; 15 m宽度的河岸缓冲带可以有效去除径流水中的各形态磷。含磷污染物只是造成湖泊湿地富营养化因素之一,合理的河岸缓冲带还应考虑对于其他污染物的截留作用。由于磷能促进植物苗期根系生长,因此在植物生长初期对磷的去除率较大。随着植物的生长和植物群落演替,磷素截留效率的动态变化尚有待长期的观测研究,以利于更为准确地评价其截留磷的能力。     

建始长岭岗林场落叶松球蚜防治研究

为探索防治落叶松球蚜（Ａｄｅｌｇｅｓ ｌａｒｉｃｉｓ Ｖａｌｌｏｔ）的有效方法,本试验采用干基注射和刮皮涂干两种方法,选用４０％氧乐果,５０％甲胺磷与水混合的三种浓度进行对比试验,取得了显著的防治效果。     

广西不同气候条件马尾松人工林林下木本植物的生活型与叶相差异

为了解不同气候条件下马尾松（Pinus massoniana）人工林林下木本植物群落的结构和发展趋势,以派阳山林场（北热带）、镇龙林场（南亚热带）和华山林场（中亚热带）三地的马尾松人工林幼龄林、中龄林和过熟林为研究对象,分析其林下木本植物生活型与叶相变化规律。研究表明,广西不同气候条件下的马尾松人工林林下木本植物生活型均以中、小高位芽为主,大高位芽、矮高位芽和藤本高位芽占比较低;中型叶、单叶、全缘叶占比较大,叶质以革质、纸质叶为主,渐尖叶为主要叶尖类型。总体来看,植物生活型在不同气候条件之间存在差异,大、中、小高位芽植物占比随年均气温的升高而上升,矮高位芽和藤本高位芽植物占比下降。植物的叶相组成在不同气候条件下存在差异,随着气候条件变化,中型叶和渐尖叶的占比随年均气温的升高而上升,革质叶的占比随之下降。     

氮和磷增加对华南两种人工林土壤甲烷通量的影响

以含氮和磷的养分溶液(NH4NO3和KH2PO4)模拟大气氮和磷沉降,对华南地区两种人工林马占相思(Acacia mangium)和尾叶桉(Eucalyptus urophylla)林下群落进行处理,通过静态气箱法色谱法测定土壤CH4通量,以研究外源氮和磷对华南地区人工林土壤CH4通量的影响.结果 表明,两种人工林的对照样方下CH4通量均为负值,这说明土壤从大气中吸收CH4,也表明鹤山人工林是大气CH4的汇.增氮和增磷处理都增加了马占相思林的CH4排放通量,即促进了马占相思林CH4的排放过程;在旱季,增氮和增磷处理促进了尾叶桉林土壤CH4的排放,但是,从整个实验期间的观测来看,氮和磷处理对尾叶桉林土壤CH4通量没有显著的影响.     

珠江口红树种植-养殖耦合系统浮游藻类及水质氮磷营养研究

对珠江口国家863计划"滩涂红树林种植-养殖系统耦验示范研究"基地中3个系统12个红树种植-养殖塘的浮游藻类和氮磷营养盐进行了1年内4次调查研究。结果表明,4种红树植物秋茄、桐花树、木榄、红海榄的单种或组合种植对于DIN和PO4-P均有不同程度的净化作用,但各个塘的浮游藻类均处在富营养化或超富营养化水平。通过对各系统中浮游藻类进行群落等级聚类分析(CLUSTER)和非度量多维测度排序(NMDS)研究,说明红树种植可以改变藻类的群落结构,但红树种植短期内不能降低水体中的藻类丰度和富营养化程度。红树植物和藻类间的复杂内在关系有待更加细致的机理分析与研究。     

应力波在落叶松活立木中的传播规律

【目的】探究应力波在落叶松活立木中的传播形式和传播规律,为人工林材质预测评估提供理论基础。【方法】依据固体介质中的应力波传播理论和弹性力学理论,基于活立木的正交各向异性假定,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对应力波在活立木中传播的波阵面进行了模拟计算,并通过试验验证数值模拟方法的合理性。【结果】应力波传播波阵面在开始阶段为倾斜曲线(二维)或倾斜曲面(三维),且曲线和曲面都弯向脉冲力输入点,随着距离的增大,波阵面倾斜度逐渐减小,直至最后与活立木的长度方向近似垂直,即应力波在活立木中由三维膨胀波传播形式逐渐转向准平面波传播形式; 波阵面倾斜度的减小速度随着活立木直径的减小而加快; 传播距离对波速没有影响,波速总体上随着直径的增大而增加。最后,通过试验验证,证明了这种数值模拟研究应力波在活立木中传播规律的方法是可行的。【结论】通过数值模拟手段研究应力波在活立木中的传播规律以及直径和传播距离对波速的影响是合理可行的,直径和传播距离都会对应力波在活立木中的传播形式及规律造成影响,但二者对波速的影响不同。     

林窗尺度对侧柏人工林植物多样性的短期影响

【目的】明晰林窗尺度对侧柏人工林植物多样性的短期影响。【方法】在江苏徐州九里山阳坡面调查开设2 a后的3种尺度林窗(半径4 m林窗,编号S; 8 m林窗,编号M; 12 m林窗,编号L)中的植物多样性。【结果】①与对照样地(林窗附近样地)相比,不同尺度林窗内植物种类均有所增加。其中:灌木层植物在L、M、S林窗中分别增加了4种、7种、2种,草本层植物分别增加了4种、1种、3种,更新树种增加了2种、1种、1种。②除S林窗的灌木层外,林窗中的Margalef指数均显著大于对照样地(P<0.05),灌木层Margalef指数的最大值出现在M林窗,草本层中最大值出现在L林窗; L林窗和M林窗中灌木层的Shannon-Weiner指数显著高于对照样地(P<0.05); L林窗草本层的Pielou均匀度指数显著高于对照样地(P<0.05),并随林窗尺度增大基本呈现降低趋势。【结论】与S和L林窗相比,M林窗(半径8 m)对徐州侧柏人工林植物多样性和更新树种的增加有更大的促进作用。