研究杉木间伐后补栽闽楠、刨花楠进行近自然改造后对杉木人工林土壤化学性质及水解酶活性变化.在江西省新余市山下林场为研究近自然改造对杉木林的影响而设置3种林分,分别是杉木纯林(CLP)、杉木-闽楠改造林(MPC)、杉木-刨花楠改造林(MMC).测定0-20、20-40、40-60 cm 土壤化学性质和水解酶活性,分析土壤化学性质与水解酶间的关系.不同林分土壤有机质、有效磷和速效钾均随土层深度增加而降低.0-20 cm 土层,改造林pH、有机质和有效磷显著增加,其中有机质分别提高22.52％与21.04％,有效磷分别提高5.9％与9.57％.20-40 cm 土层,改造林有机质显著增加,有效磷、速效钾含量无显著差异.不同林分对养分全量的影响不一.40-60 cm 土层,改造林与杉木纯林在有机质、全氮、全钾、速效钾含量有显著差异.不同林分土壤N∶P均低于我国亚热带区域土壤N∶P,土壤有效磷元素缺乏;改造林土壤C∶N、C∶P均高于杉木纯林.杉木-闽楠改造林土壤纤维二糖水解酶(CBH)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(ACP)酶活性相比杉木纯林显著降低;土壤β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP),杉木-刨花楠改造林较杉木纯林显著增加.相关性分析表明,不同林分土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、土壤酶活性之间存在显著关系.[结论]杉木纯林间伐后近自然改造有助于土壤养分积累,改善杉木人工林土壤质量,提高杉木胸径、材积,减缓单一树种种植带来的土壤肥力下降等问题.

目的:研究不同人工生态种植模式对土壤理化性质、肥力、多花黄精产量和品质的影响.方法:以野生混交林的土壤和野生多花黄精为对照,测定黄桃、杉木林及竹林在人工生态套种多花黄精下,土壤理化性质、土壤肥力、多花黄精块茎生长量和黄精药材指标性成分含量.结果:3 种人工生态种植模式能显著提升土壤物理性状及肥力,并提高多花黄精块茎生长量及药材品质,影响大小顺序为:黄桃套种>杉木林套种>竹林套种>CK.黄桃套种模式下,土壤含水量、pH值、孔隙度分别为 20.42%、6.23 和 56.24%,容重仅为 0.71 g/cm3;土壤有机质、有效磷、速效钾、碱解氮含量分别为 112.33、506.47、722.14 和 483.60 mg/kg;多花黄精种植 3 年块茎重量、块茎生长量和相对生长速率分别为378.97 g、354.22 g和1 433.78%;多花黄精块茎醇溶性浸出物和总多糖含量分别为 86.14%和 15.53%.结论:人工生态种植能改善土壤的物理性状,提升土壤肥力,提高多花黄精产量和药材品质,其中以黄桃套种多花黄精的人工生态种植模式效果最佳,本研究为多花黄精人工生态种植技术的大面积推广提供参考依据.

植物可以通过凋落物和根系分泌物改变土壤微生物生物量及碳氮磷转化胞外酶活性,进而影响土壤碳氮磷循环过程.然而,针对土壤磷有效性如何影响植物与土壤微生物之间的关系依然不清楚.本研究在不同磷添加水平下(0、1.95、3.9、7.8、15.6 g P·m-2·a-1),分析杉木种植对土壤微生物生物量和碳氮磷转化胞外酶活性的影响.结果表明:杉木种植显著改变了土壤微生物生物量与碳氮磷转化胞外酶活性,而且影响程度受磷添加水平的调控.在不添加磷处理下,种植杉木显著降低了土壤养分有效性,并引起土壤酸化,导致磷限制加剧,抑制土壤微生物生物量.磷添加逐渐减缓磷限制,随着磷添加水平的升高(1.95、3.9、7.8、15.6 g P·m-2·a-1)土壤酸性磷酸酶活性比对照分别降低30.0％、30.5％、35.3％和47.1％.在3个磷添加水平处理下(1.95、3.9、7.8gP·m-2·a-1),杉木对土壤微生物生长的抑制作用得到缓解.在高水平磷添加处理下(15.6gP·m-2·a-1),由于磷添加引起的氮养分限制,杉木种植对土壤微生物再次呈抑制作用.杉木种植和土壤磷有效性共同调控土壤微生物生物量与胞外酶活性,改变磷限制.

以四种不同林分类型的林下种植多花黄精为研究对象,探讨了超声波辅助提取多花黄精总黄酮的提取条件,分析了多花黄精总黄酮的含量变化,并对多花黄精总黄酮的羟基自由基清除能力和牛血清白蛋白结合效应进行了评价.结果表明,多花黄精总黄酮的适宜提取条件为:超声功率250 W、乙醇体积分数70％、超声提取时间20 min、料液比1:20(g∶ mL).在此优化提取条件下,测得毛竹林下套种多花黄精的总黄酮含量最高,为(10.30 ±0.05) mg/g;天然阔叶林、杉木林、人工阔叶林的多花黄精总黄酮含量依次为(5.11 ±0.06)、(5.00±o.03)、(5.00±0.05) mg/g.多花黄精总黄酮对羟基自由基的清除率达到89.38％;对牛血清白蛋白具有一定的荧光淬灭活性,与BSA结合作用的指数方程为y=1647 e-0.242x(R=0.9969).

林药复合种植的关键在于科学理解造林树种与药材之间是否具有增益效应,其中避免化感抑制是重要方面之一.本研究选择以民族药用植物—走马胎(Ardisia gigantifolia Stapf)为研究对象,探讨走马胎与3种速生树种尾叶桉(Eualyptus urophyllaS.T.Blakely)、湿地松(Pinus elliottii Engelm.)和杉木(Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.)复合种植中存在的化感作用.结果显示:与对照组CK相比,桉树落叶水浸提液降低了走马胎株高至少2.59％,对走马胎幼苗的株高有显著性抑制作用(P＜0.05),对走马胎幼苗的根长、地下部分干重以及生物量有极显著性抑制作用(P＜0.01),且随着浓度的增高,抑制作用增强.湿地松落叶水浸提液对走马胎幼苗的株高、根长以及地上部分干重出现低浓度促进高浓度没有显著性影响的双浓度效应,而对走马胎幼苗的基径、地下部分干重以及生物量呈现低浓度促进高浓度抑制的双浓度效应;杉木落叶水浸提液对走马胎幼苗生长的影响呈现低浓度促进高浓度抑制的双浓度效应现象.综合各项指标得出:走马胎与桉树之间存在较强的负化感效应,而走马胎与湿地松或杉木之间存在“低促高抑”的化感效应;

研究冬季和夏季亚热带杉木幼苗在增温5℃和减少50％自然降水处理下叶片养分和代谢组分的变化.结果表明:由于不同季节温度和水分差异,杉木叶片的养分和生理代谢组分在不同季节有不同的表现.冬季杉木叶片碳、氮、磷和钾含量显著高于夏季.夏季减少降水、增温处理对杉木叶片各类抗氧化酶活性均无显著影响,冬季减少降水处理分别显著降低超氧化物歧化酶活性20.7％和过氧化物酶活性17.8％.冬季增温后杉木叶片非酶促的抗坏血酸含量显著增加132.5％.冬季增温+减少降水处理降低杉木碳含量,促进渗透物质脯氨酸和氮含量的累积.夏季增温+减少降水处理显著提高杉木叶片碳含量3.3％.无论是冬季还是夏季,增温+减少降水处理对杉木叶片抗氧化系统无显著影响.植物对夏季增温的适应机制与冬季增温不同,杉木叶片的养分变化对同时增温+减少降水更加敏感.为了更好地管理种植林,以提高植物的生产力,在未来气候变化下,应提高植物对养分供需和对季节响应的关注.

为阐明中亚热带植被恢复对土壤有机碳(SOC)稳定性的影响机制,采用空间代替时间方法,在湘东丘陵区选取檵木(Loropetalum chinense)-南烛(Vaccinium bracteatum)-杜鹃(Rhododendron simsii)灌草丛(LVR)、檵木-杉木(Cunninghamia lanceolata)-白栎(Quercus fabri)灌木林(LCQ)、马尾松(Pinus massoniana)-柯(Lithocarpus glaber)-檵木针阔混交林(PLL)、柯-红淡比(Cleyera japonica)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林(LAG)作为一个恢复系列,采用室内恒温培养(碱液吸收法)测定SOC矿化速率及其累积矿化量(Cm),结合主成分和逐步回归方法分析Cm、SOC矿化率与植被因子和土壤因子的关系.结果表明:(1)不同植被恢复阶段SOC矿化速率随着培养时间呈现基本一致的变化趋势,培养初期矿化速率较高,且快速下降,培养中后期缓慢下降并趋于平稳,倒数方程能很好地拟合不同植被恢复阶段SOC矿化速率与培养时间的关系.(2)植被恢复显著提高各土层SOC矿化速率和Cm,LAG显著高于其他3个植被恢复阶段,LAG 0-40 cm土层Cm比LVR、LCQ、PLL分别高出359.06％-716.31％、112.38％-232.61％、94.40％-105.74％.(3)4种植被恢复阶段0-10、10-20、20-30、30-40 cm土层SOC矿化率分别为2.13％-4.99％、3.42％-4.18％、4.05％-4.64％、4.02％-5.64％,但不同植被恢复阶段之间差异不显著.(4)植被恢复过程中,Cm的变化主要受土壤全氮(TN)含量、根系生物量的驱动,土壤TN含量、根系生物量可分别解释Cm变异的96.9％、0.9％.而土壤C:N是SOC矿化率的主要调控因子,可单独解释SOC矿化率变异的49.4％.表明植被恢复促进了SOC矿化,降低了SOC中矿化C的比例,有利于提高土壤固C能力;随着植被恢复,土壤TN含量和根系生物量增加是影响Cm的主要因子,而土壤SOC的质量差异是影响SOC矿化率的主要因子.

针对自然环境中有效磷养分主要分布于土壤表层而容易导致植物根系激烈竞争的问题,选择同一杉木(Cunninghamia lanceolata)无性系幼苗为研究对象,采用水平方向空间狭小而垂直方向空间大的室内盆栽模拟装置,以单株种植为对照,构建双株种植的竞争处理,通过设置3个供磷水平:不供磷处理(0 mg/kg KH2PO4)、低磷处理(6 mg/kg KH2PO4)和正常供磷处理(12mg/kg KH2PO4),采用破坏性试验方式收获,分别在试验的前期(50 d)、中期(100 d)和后期(150 d)测定不同处理条件下杉木幼苗根系生物量与根系形态的变化,研究邻株杉木根系在垂直方向上对有限磷素资源的竞争策略.结果表明:竞争处理和供磷水平对杉木幼苗根系长度、平均直径等形态指标的影响存在交互作用(P＜0.05),对杉木幼苗生物量分配、比根长等指标的影响均不存在明显的交互作用(P＞0.05).竞争处理中杉木根系形态增量均明显高于非竞争处理的单株幼苗,且随着胁迫时间的增加,根系形态增量均呈现显著的上升趋势,其中在胁迫中期和后期的增量明显高于前期,且邻株竞争处理明显提高了杉木的比根长,提升了根系觅磷的能力;随着供磷水平的提高,根表面积和根体积增量大体上呈现先上升后下降的趋势.与非竞争处理相比,竞争条件下杉木地上部生物积累量差异不明显,而根系生物量、根冠比均低于非竞争处理的单株幼苗.

为了探讨全球变暖对杉木幼苗地上物候和生长的影响,在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点开展大气温度控制(ambient,open-top chamber)和土壤温度控制(ambient,ambient+4℃)双因子试验,设置对照、单独大气增温、单独土壤增温、大气和土壤同时增温4种处理,大气增温采用开顶箱被动式增温,土壤增温采用电缆增温.建立48个单株水平的根箱,每个根箱内种植l棵1年生2代半短侧枝杉木幼苗,于2016年开始对杉木幼苗地上物候和生长动态进行为期1年的研究.结果 表明:(1)大气温度控制对杉木幼苗物候和生长具有显著影响;与无大气增温相比,大气增温使杉木幼苗顶芽膨胀、顶芽展开和顶芽新稍生长时间显著提前,树高生长季长度显著延长,杉木幼苗树高生长得到显著促进.(2)土壤温度控制对杉木幼苗的物候和生长均没有显著影响.(3)大气温度控制和土壤温度控制的交互作用对杉木幼苗生长具有显著影响,大气和土壤同时增温处理的杉木幼苗树高和侧枝生长显著大于单独大气增温处理.表明全球气候变暖可能对杉木生产力具有一定的促进作用.

亚热带地区由于大面积的砍伐使天然林被人工林所代替,对森林土壤水源涵养功能造成了很大影响.树种可以通过自身特性来改变土壤物理结构进而影响土壤持水能力,因此合理选择树种对区域水源涵养具有重要意义.然而,立地条件的差异往往会对实验结果产生影响.为减少立地条件的差异,2012年2月在土壤发育和经营历史相同的林地上建立了中亚热带常见树种同质园.2019年8月测定了种植12个树种后不同土层(0-10、10-20、20-30、30-40 cm和40-50 cm)的土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量.结果 表明,种植不同树种7年后,土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量均在表层(0-20 cm)土壤中差异显著,而在深层(20-50 cm)土壤中差异不显著.土壤孔隙度、持水量和蓄水量均与土壤容重呈显著负相关关系,而与土壤含水量呈显著正相关关系.与其他树种相比,种植鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种可在较短时间内增加土壤孔隙度,提高土壤持水量和蓄水量.因此,在亚热带人工林经营管理中,可在杉木、马尾松纯林中适当引入鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种,提升亚热带森林土壤水源涵养功能.