本研究将垂柳(Salix babylonica L.)、元宝枫(Acer pictum subsp.mono(Maxim.)H.Ohashi)、银杏(Ginkgo biloba L.)、龙爪槐(Sophora japonica L.var.japonica f.pendula Hort.)、油松(Pinus tabuliformis Carrière)、刺柏(Juniperus formosana Hayata)、侧柏(Platycladus orientalis(L.)Franco)和云杉(Picea asperata Mast.)等8种北方城市常见绿化树种的凋落物与延安市城区受到频繁扰动的表层土壤以2%(凋落物/干土)的比例混合,在模拟自然条件下的土壤容重和含水量的基础上进行120 d的室内培养实验,检测处理后土壤有机碳及其各组分的含量以及相应碳库指数的变化,并分析凋落物化学特性与上述指标的关系.结果显示,8种供试凋落物中,除五角枫和刺柏外的所有凋落物处理均显著提高了土壤总有机碳含量,除五角枫、银杏和刺柏外的凋落物处理显著提高了其稳定组分的含量,而所有凋落物处理普遍显著提高了中等和高活性组分的含量.垂柳、侧柏、云杉和油松凋落物处理显著提高了土壤碳库指数,几乎所有处理均显著提高了土壤有机碳活度指数和碳库管理指数,仅侧柏凋落物处理显著提高了土壤固碳指数.凋落物氮和氨基酸含量与土壤有机碳各组分含量和相关碳库指数总体呈负相关;凋落物总酚和可溶性糖含量以及碳氮比、碳磷比和氮磷比与高活性、低活性和稳定有机碳组分含量呈正相关,其总有机酸、磷、总碳、萜类、酚类含量和碳氮比则与中等活性有机碳组分含量呈正相关.仅从提高土壤有机碳总量及其各组分含量,以及土壤有机碳活性和稳定的角度考虑,侧柏凋落物可作为处理城市土壤的优选材料,其次为垂柳、云杉和油松凋落物.

比较了川西亚高山针叶林主要树种粗枝云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abies faxoniana)样地各土层(0-5 cm、5-10cm、10-20 cm)土壤pH值差异,并从两树种养分吸收和养分归还相关累积H+输入方面探究其差异原因.研究结果表明:云杉样地各土层土壤pH值均显著高于冷杉样地(P＜0.05);云杉样地地被物累积H+输入显著低于冷杉样地(P＜0.05);云杉样地凋落物中P、Mg、N、C平均浓度显著低于冷杉(P＜0.05),而Ca、C/N、木质素/N、C/P显著高于冷杉样地(P＜0.05),两树种凋落物中木质素、K平均浓度无显著差异.云杉和冷杉凋落物化学特性主成分分析PC1、PC2方差贡献率分别为73.7％和15.6％,累积方差贡献率为89.4％,其中PC1主要综合Ca、C/P、C/N、木质素/N、P、N、Mg的信息;PC2主要综合木质素、K、C的信息.各土层土壤pH值均与地被物累积H+输入显著负相关,与PC1样本分数显著正相关.研究结论:云杉和冷杉样地土壤pH值存在显著树种差异,且云杉使土壤pH值变大,冷杉使土壤pH值变小,这主要与地被物形成以及凋落物化学特性有关,即与凋落物的量和凋落物分解速率、凋落物养分归还率密切相关.

利用云南高原独特的立体地形和立体气候,选取滇西北代表性高原湿地纳帕海生长的世界广布植物水葱(Scirpus tabernaemontani)和茭草(Zizania caduciflora),分别将两种植物连同其生长的土壤单元原位移至海拔逐渐降低的两处高原湿地(拉市海湿地和昆明滇池流域),分析随海拔梯度下降的区域气候条件差异对两种植物生长周期的叶绿素荧光特性的影响.研究结果表明:与移出地纳帕海相比,移至拉市海和滇池后,植物萌芽期的水葱和茭草叶绿素在拉市海分别增加了22.54％和11.17％,在滇池分别增加了68.77％和29.2％;叶绿素荧光参数值也均随海拔的逐渐降低而升高或降低,滇池的这些数值较拉市海分别升高或降低约1.2-3.0倍.海拔的降低促使PSⅡ实际光化学量子效率的最大值(PhiPSⅡmax)和CO2同化速率相对应的量子产量的最大值(PhiCO2max)升高,拉市海分别增至13.96％和25.42％、89.87％和27.08％,滇池分别增至24.09％和46.48％、114.77％和84.33％.两种植物生长期和凋落期的这些参数变化与萌芽期相同,但生长期各项数值的增长率或下降幅度较萌芽期高且变化明显,而凋落期的增长率或下降幅度却比萌芽期低.说明两种广布植物的叶绿素荧光特性指标随着海拔的降低而升高,表明海拔下降有利于两种广布植物光合能力的提升,但光合同化的株高生长速度却远远超过茎粗生长,这种不利影响可能导致两种广布种最终衰亡.

2006年5月于吉林省抚松县露水河林业局实验林场布设了人工模拟氮沉降控制试验,共设置3个氮(N)添加梯度,分别为对照(CK0g·N·m-2·a-1)、低N(LN 2.5g·N·m-2·a-1)和高N(HN 5.0g·N·m-2·a-1),旨在探讨N沉降对天然次生林先锋树种白桦(Betula platyphylla)和山杨(Populus davidiana)鲜叶、凋落叶化学计量特征、养分重吸收的影响,以及鲜叶光合特性的变化和各性状之间的相互关系.结果 表明:(1)模拟N沉降处理下白桦、山杨鲜叶的C含量较对照均无显著影响,LN处理显著降低了山杨鲜叶N、P含量(P＜0.05),显著增加了C∶N、C∶P和N∶P(P ＜0.05);HN处理显著增加了白桦鲜叶N含量和N∶P,显著降低了C∶N(P ＜0.05).(2)白桦、山杨鲜叶N、P重吸收率在两个梯度N添加下均显著下降(P＜0.05),且均为负值.山杨鲜叶N重吸收率与P重吸收率呈显著正相关关系(P＜0.05),与鲜叶C∶N呈显著负相关关系(P＜0.05).(3)N添加可以提高2种树木叶片氮素光合利用效率(PNUE)(P＜0.05)、净光合速率(Pn)(P＜0.05).白桦鲜叶N含量与Pn、PNUE呈显著正相关(P＜0.05);白桦、山杨鲜叶比叶重(LMA)与N含量呈显著负相关(P＜0.05);Pn与PNUE呈显著正相关(P＜0.05).本试验研究表明:在生长季,白桦、山杨鲜叶中N、P均表现为富集状态,土壤养分及外源N可供林木较快吸收并促进其生长,无需从凋落叶中吸收养分.N添加可以增强白桦、山杨鲜叶的光合性能,进而促进植物养分吸收和叶片发育.HN对长白山天然次生林的生长有促进作用.

大气氮(N)沉降随着人类的活动而日趋严重,加上中国热带亚热带红壤普遍缺磷(P),许多森林生态系统由于广泛使用磷肥而产生P富集,直接影响了森林土壤化学特性.林分密度改变林地的光照、温度、湿度和凋落物持水量,从而影响土壤特性.为了解外源性N和P添加与林分密度对大叶相思(Acacia auriculiformis)林地土壤化学性质的影响,为大叶相思人工林的种植密度和土壤养分管理提供科学依据,该研究于2013到2015年,以4种不同密度(1 667、2 500、4 444和10 000 trees·hm-2)的10年生大叶相思人工林为研究对象,分别进行添加N、P和N+P处理,在试验结束时采集0-10 cm土壤,对其pH、有机质含量、N含量、P含量和钾(K)含量进行了测定分析.结果 表明:施N和N+P均显著降低了土壤的pH和速效K含量,显著提高了林地土壤的碱解N含量.施N还显著提高了林分土壤的全N含量,施P显著提高了土壤pH,降低了林分土壤的全N含量.施P和N+P显著提高了土壤有机质、全P和有效P含量.随着林分密度的增加,各处理的土壤有机质、全N、碱解N、全P、有效P和速效K含量显著提高.N、P添加处理和密度处理对大叶相思林的土壤pH、有机质和N、P、K含量有显著的交互作用.总体来看,N添加、P添加、林分密度及其交互作用对大叶相思的土壤化学性质有显著影响.

在生态学中,凋落物作为过渡层的研究价值日趋重要.为进一步探究凋落物的现存特征以及热点问题,基于文献计量学的相关方法分析,分别以中国知网数据库(CNKI)和Web of Science核心数据库集合中的文献作为基础数据源.运用Bibexcel、Ucinet、和Netdraw等软件得出研究文献中的高频词共词矩阵和关键词网络化图谱.再利用SPSS进行聚类分析,将研究内容分为五大群集,据此分析枯落物的特性及未来研究方向.研究结果表明:①就文献发文量来看国内外对凋落物的研究,国际上开始的时间较早,国内的研究比国际滞后10年左右,但国内的发文量和增长速度要明显高于国际上;两者都在21世纪开始趋于成熟稳定发展.②国内的凋落物研究以森林生态系统内部的各因子之间的联系为主;国外更偏向于把研究凋落物的分解、土壤营养元素归还以及化学元素转变所带来的气候改变和对环境的污染程度作为该领域研究热点.③经过共现网络化可视分析得出,国内凋落物研究中一定程度上可将凋落物、凋落物分解、生物量、人工林、土壤养分、氮沉降等词作为该领域研究热点和未来延伸发展方向.④通过聚类分析,国内外的研究有相近的部分,都涉及到凋落物的分解方面,化学元素与凋落物、土壤质地的影响.但二者不同的是国内侧重于研究森林生态系统内部的各因子之间的联系,而国际上着重上研究凋落物的分解、土壤营养元素归还以及化学元素转变,所带来的气候改变和对环境的污染程度.由此可以得出,有关凋落物的研究在国内外都是重点,今后应加强国际间的合作,着重研究枯落物特性的变化对气候改变和环境污染的影响.

广西酸雨污染分布广、强度大,对森林生态系统影响较严重.本文选取松树、杉木、桉树、红椎等4种常见的南方速生树种凋落叶,模拟不同强度酸雨环境,研究凋落叶对酸雨的缓冲能力及凋落叶浸泡液营养成分变化差异.通过对叶片营养元素跟踪监测及叶浸泡液酸度、浊度、色度、化学需氧量(COD)、腐殖酸、单宁酸等指标测定发现:不同种类凋落叶元素组成不同,分解过程中浓度变化不同;不同酸度条件下,各凋落叶浸泡液成分变化各异,但桉树叶浸泡液臭度最大;高酸度处理时,红椎叶浊度最高,中、低酸度处理时,红椎叶色度最大;不同酸度处理,桉树叶浸提液COD均高于其他3种;重度酸雨胁迫会减缓水中氧的溶解量,使最大溶解量的发生向后推迟.研究不同种类凋落叶在酸雨胁迫下的动态分解过程,对于预测凋落物对酸雨危害的缓冲能力以及保护森林生态环境具有重要意义.

土壤溶液被称作"土壤的血液",是土壤中各种生物化学反应的中介物质,在外界环境发生变化时,土壤溶液化学成分能在其他土壤指标尚无变化之前对环境变化做出迅速响应.为了探索持续增加的大气氮(N)沉降对森林生态系统的影响,以华西雨屏区亚热带常绿阔叶林为对象,设置对照(CK,0gm-2 a-1),低N(LN,5 g m-2 a-1),高N(HN,15 g m-2 a-1)三种N处理,通过人工施加硝酸铵(2017年9月起改施硝酸钠及氯化铵)的方法模拟N沉降增加情景,N处理42个月后,使用负压土壤溶液采样器定位收集A层(37-45 cm)及B层(52-60 cm)土壤溶液,并进行分析(每月1次,为期1 a).结果 表明:对照处理中A、B两层土壤溶液NO;浓度达(3.94±0.77) mg/L、(4.27±1.13) mg/L,N添加显著提高两层土壤溶液NO3-浓度和B层NH4+浓度;N添加显著降低土壤溶液pH,且显著增加Al3+浓度,Ca2+和Mg2+含量有增加趋势,但影响不显著;N处理使A层土壤溶液可溶性有机碳(DOC)浓度显著降低,对两层土壤溶液芳香化指数(AI)无显著影响;两层土壤溶液电导率(EC)及氧化还原电位(Eh)显著增加;此外,两层土壤溶液中许多化学成分均呈现极显著相关,特别是NO3-与EC相关系数达到了0.855.本研究中,对照处理极高的NO;含量以及B层土壤溶液硝酸盐浓度高于A层,表明该亚热带常绿阔叶林N的有效性超过植物和微生物的总营养需求而发生淋溶,该生态系统已达到氮饱和状态,此外N添加会显著促进土壤酸化和铝离子活化,表层土壤溶液DOC的降低一定程度反映了凋落物分解受N添加的抑制作用,显著升高的氧化还原电位可能导致土壤中某些金属元素的迁移率降低.

为了解干旱死亡叶片与自然凋落叶化学性质的差异性,对云南元江干热河谷5种植物(鞍叶羊蹄甲、白皮乌口树、灰毛浆果楝、细基丸和九里香)干旱死亡叶片和自然凋落叶化学性质进行比较分析.结果表明,干旱死亡叶片和自然凋落叶在碳和养分化学特性上表现出较大变异,且不同树种间存在极显著差异(P<0.001).与自然凋落叶相比,干旱死亡叶片具有较高的可溶性碳、C/N比和Mg含量,而木质素、半纤维素和N含量则较低.干旱死亡叶片与自然凋落叶间的碳(R2=0.56,P<0.01)、纤维素(R2=0.52,P<0.01)、半纤维素(R2=0.85,P<0.001)、单宁(R2=0.99,P<0.001)、木质素/N(R2=0.60,P<0.01)、C/N(R2=0.64,P<0.001)和氮含量(R2=0.85,P<0.001)呈显著正相关.因此,可根据自然凋落叶化学性质预测未来极端干旱条件下干旱死亡叶片的化学性质.

植物种子从母树掉落形成土壤种子库时,凋落物或土壤是其最初接触的物理环境,种子所处位置(种子在凋落物上层、土壤表层或凋落物下层)影响了幼苗天然更新进程.模拟格氏栲种子在凋落物上层(种子下层铺垫2和4 cm凋落物)、土壤表层(无凋落物)及凋落物下层(种子上层覆盖2、4、6和8 cm凋落物)等3种不同散布位置,探讨种子散布位置对幼苗叶绿素荧光特性、非结构性碳水化合物、比叶面积、叶干物质含量和养分含量的影响.结果表明:不同散布位置的幼苗单位面积的叶氮含量与可溶性糖、非结构性碳水化合物含量呈显著正相关,与比叶面积呈显著负相关.适宜凋落物覆盖(2和4 cm)的幼苗通过提高叶绿素相对含量、可溶性糖含量、非结构性碳水化合物含量、叶干物质含量和单位面积的叶氮含量和叶磷含量,降低比叶面积等的资源获取策略来实现自身快速生长需求.无凋落物和深层凋落物覆盖(6和8 cm)的幼苗采取高单位重量的叶氮含量和比叶面积,低叶干物质含量和非结构性碳水化合物含量的资源保守型策略以截获更多有效光资源,进而弥补深层凋落物带来的郁闭环境,降低幼苗因"碳饥饿"而死亡的几率.下层铺垫凋落物的幼苗通过在叶片储藏淀粉,降低叶片光合组织消耗能量(低PSⅡ最大光化学效率)等维持幼苗生长.熵值法综合分析表明,浅层凋落物覆盖(2 cm)对格氏栲幼苗生长的促进作用最为显著,未来可通过调节天然林凋落物层厚度以促进格氏栲幼苗生长与更新.