铅污染对湘西地区毛竹凋落物分解的影响

【目的】深入了解毛竹凋落物在不同铅污染环境中的分解机制。【方法】通过外源铅污染添加试验, 采用凋落物分解袋法研究了毛竹凋落物质量损失、凋落物呼吸、真菌生物量和酶活性分解对重度(2000mg·m-2) 、中度(1000mg·m-2)、轻度(500mg·m-2 )铅污染的短期(60d)响应。【结果】在60d的分解期内施加外源铅整体抑制了毛竹凋落叶的分解,中度和重度铅污染处理组凋落叶质量存留率高于其他组;在分解期的前40d ,施加外源铅对毛竹凋落叶的二氧化碳释放量和菌丝量总体起抑制作用;在分解过程进行60d后,外源铅污染铅促使了毛竹凋落叶二氧化碳释放量和菌丝生物量的增加;在60d的分解期内,不同程度的铅污染均整体抑制了纤维素酶和漆酶活性,但对淀粉酶活性的增加稍有促进作用。【结论】重金属铅对毛竹凋落物分解产生了明显负面影响, 这为理解重金属矿区附近植被凋落物的分解机制提供了参考。
     

中华金叶榆和水蜡对铅胁迫的生理生态响应

【目的】探究铅胁迫对两年生中华金叶榆(Ulmus pumila L.cv.jinye)和水蜡(Ligustrum obtusifolium)生理生态的影响,选择适生树种修复中国西部的铅污染地区。【方法】通过将外源铅(三水合乙酸铅)加入到土壤中的方式设置3个铅胁迫处理组T1,T2和T3并分别施加相当于土壤中铅质量分数为400,800和1 200mg·kg~(-1)外源铅;并设置1个不施加外源铅的对照组(CK)。考察铅胁迫对这两个树种的生长、生理、铅耐受能力及铅积累特征的影响。【结果】中华金叶榆和水蜡的株高、生物量、耐性指数、净光合速率随土壤中铅质量分数的增加而下降;中华金叶榆和水蜡体内的保护酶活性随土壤中铅质量分数的增加呈现先升高后降低的趋势;中华金叶榆和水蜡幼树根、茎、叶中铅质量分数随着土壤中铅质量分数的增加而相应增加,且均在各自的T3组中达到最大值。【结论】中华金叶榆在土壤中铅质量分数为800mg·kg~(-1)时对铅的耐受能力和转移能力较好,适合在中国西部表层铅污染严重地区推广应用。然而,水蜡在土壤中铅质量分数为400mg·kg~(-1)时虽然也具有较高的铅耐受能力,但相较于中华金叶榆而言,它的各部分富集和转移铅的能力较差。     

蚯蚓与凋落物对杨树人工林土壤酶活性的影响

【目的】揭示接种蚯蚓和施用凋落物对杨树人工林土壤主要酶活性的影响,正确评价蚯蚓和凋落物在杨树人工林生态系统土壤养分循环中的作用,以促进其生产力长期维持及生态服务功能提升,为优化杨树人工林经营管理提供依据。【方法】以江苏省东台林场20年生杨树人工林为试验对象,采用随机区组试验设计,共设置杨树凋落叶表施(T1)、杨树凋落叶混施(T2)、接种蚯蚓(T3)、杨树凋落叶表施+接种蚯蚓(T4)、杨树凋落叶混施+接种蚯蚓(T5)共5种不同试验处理及不做处理为对照(CK),测定分析不同处理下土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶及纤维素酶活性的变化,及土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮含量、容重、pH、总有机碳含量、全氮含量等重要土壤环境因子的变化。【结果】①与CK相比,T3、T4、T5处理显著提升了土壤蔗糖酶、脲酶活性,土壤蔗糖酶活性平均增幅分别为30.85%、34.58%、50.90%,土壤脲酶活性平均增幅分别为27.57%、33.67%、66.64%。②与CK相比,5种处理均显著提升了土壤纤维素酶活性,平均增幅分别为38.39%、51.79%、79.91%、129.33%、149.52%。③与CK相比,T1、T2处理显著降低了土壤过氧化氢酶活性,平均降幅分别为13.23%、17.56%,T3、T4、T5处理与CK相比没有显著性差异。④季节动态分析表明,土壤蔗糖酶活性9月最高,为0.77 mg/(g·d);3月最低,为0.40 mg/(g·d)。土壤脲酶活性夏秋季较高,为10.57 mg/(g·d);冬春季较低,为5.61 mg/(g·d)。土壤过氧化氢酶活性6月最高,为4.20 mg/(g·h);其他季节较低,为2.22 mg/(g·h)。土壤纤维素酶活性夏秋季较高,为6.93 mg/(g·d);冬春季较低,为2.36 mg/(g·d)。与CK相比,接种蚯蚓及添加凋落物处理没有改变4种土壤酶活性的季节性变化规律。⑤重复测量方差分析表明,季节变化和试验处理均显著影响了土壤蔗糖酶、脲酶、纤维素酶和过氧化氢酶活性,其中季节变化和试验处理对土壤过氧化氢酶活性的影响具有显著性交互作用,而对土壤蔗糖酶、脲酶和纤维素酶活性的影响没有显著性交互作用。⑥相关分析表明,土壤蔗糖酶、脲酶及纤维素酶活性与土壤容重、pH呈显著负相关,与土壤全氮、总有机碳、微生物生物量碳、微生物生物量氮含量、微生物生物量碳氮比呈显著正相关;土壤过氧化氢酶活性则与上述各环境因子相关性不显著。【结论】接种蚯蚓能够显著提高杨树人工林土壤蔗糖酶、脲酶和纤维素酶活性,凋落物混施比表施更有利于促进接种蚯蚓对杨树人工林土壤蔗糖酶、脲酶和纤维素酶活性的影响;凋落物混施和接种蚯蚓处理均显著提升了土壤酶评价指数,凋落物混施+接种蚯蚓处理进一步提升了土壤酶指数。因此,在农林业生产中可考虑将凋落物混施与接种蚯蚓经营措施结合应用。     

神农架巴山冷杉林凋落物量养分归还及分解特征

【目的】掌握森林凋落物产量及组成的动态变化、凋落物养分归还量及凋落物分解特征,了解凋落物在森林生态系统养分循环中的作用。【方法】选择神农架巴山冷杉天然林和人工林,在样地内布置凋落物收集框和凋落物分解袋,通过1 a的连续观测,比较天然林和人工林凋落物产量及分解速率的差异。【结果】巴山冷杉天然林和人工林年凋落物总量分别为6 217.44和4 833.46 kg/hm²,天然林比人工林年凋落物总量高28.63%。凋落物中以落叶为主,天然林和人工林落叶产量分别占凋落物总量的55.24%和54.76%; 其次是落枝,分别占总量的22.18%和19.66%; 树皮及花果等其他组分含量相对较少,分别占总量的22.58%和25.58%。巴山冷杉林凋落模式为双峰型,分别在10月和次年6月具有明显高峰期,而在次年2月凋落量最小。天然林和人工林凋落物养分年归还量分别为77.84和54.47 kg/hm²,天然林比人工林凋落物年养分归还量高42.91%,5种大量元素年归还量大小顺序均为N＞K＞Ca＞P＞Mg。凋落物在初始阶段分解较快,天然林和人工林凋落物在最初2个月失重率分别达18.70%和11.35%。天然林和人工林凋落物分解常数分别为0.303和0.241,凋落物半衰期分别为1.70 a和2.57 a,而凋落物周转期分别为9.30 a和12.12 a。【结论】神农架巴山冷杉林凋落物产量较高,分解速率较慢,天然林凋落物对土壤的改良效果更好。     

香樟凋落叶分解对几种园地作物抗性生理和土壤氮组分的影响

【目的】探讨香樟(Cinnamomum camphora)凋落叶添加到土壤中对小白菜(Brassica chinensis)、莴笋(Lactuca sativa)、茄子(Solanum melongena)生长和抗性生理的影响以及土壤矿质化氮的动态响应。【方法】采用盆栽试验,以单位面积香樟叶年凋落量作为凋落叶的基本添加量,设不添加凋落叶的对照(CK)和3个凋落叶添加水平,即A₁(25 g/盆)、A₂(50 g/盆)、A₃(100 g/盆),每处理重复5次,处理3种作物共计60盆。处理后,定期对植株生长指标(株高、地径)和抗性生理指标(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶)和作物所生长土壤的硝态氮、铵态氮含量进行测定。【结果】香樟凋落叶分解对3种作物的地径、株高均有明显的抑制作用,且有随凋落叶添加量的增加而增强并随分解时间的延长而逐渐减弱的效应; 香樟凋落叶分解初期(20～40 d),各水平处理均显著地促进了叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,抑制了过氧化物酶(POD)活性。凋落叶分解到80 d时,各处理CAT、POD、SOD活性的差异明显缩小; 加入不同量的香樟凋落叶在一定时间(30～50 d)内大幅降低了土壤矿化氮(硝态氮和铵态氮)含量; 不同作物对香樟凋落叶化感作用的敏感程度不同,莴笋最为敏感,其次是小白菜,茄子的耐受性最强,相对更适宜在香樟林间或林缘种植。【结论】香樟凋落叶分解可能降低了土壤氮素的有效性,并对作物造成活性氧伤害,最终限制其生长发育。     

中华金叶榆和水蜡对铅胁迫的生理生态响应

【目的】探究铅胁迫对两年生中华金叶榆(Ulmus pumila L.cv.jinye)和水蜡(Ligustrum obtusifolium)生理生态的影响， 选择适生树种修复中国西部的铅污染地区。【方法】通过将外源铅(三水合乙酸铅)加入到土壤中的方式设置3个铅胁迫处理组T1，T2和T3并分别施加相当于土壤中铅质量分数为400，800和1200 mg·kg-1外源铅；并设置1个不施加外源铅的对照组(CK)。考察铅胁迫对这两个树种的生长、生理、铅耐受能力及铅积累特征的影响。【结果】中华金叶榆和水蜡的株高、 生物量、 耐性指数、 净光合速率随土壤中铅质量分数的增加而下降；中华金叶榆和水蜡体内的保护酶活性随土壤中铅质量分数的增加呈现先升高后降低的趋势；中华金叶榆和水蜡幼树根、茎、叶中铅质量分数随着土壤中铅质量分数的增加而相应增加，且均在各自的T3组中达到最大值。【结论】中华金叶榆在土壤中铅质量分数为800 mg·kg-1时对铅的耐受能力和转移能力较好，适合在中国西部表层铅污染严重地区推广应用。然而，水蜡在土壤中铅质量分数为400 mg·kg-1时虽然也具有较高的铅耐受能力，但相较于中华金叶榆而言，它的各部分富集和转移铅的能力较差。
     

内生真菌对杉木人工林下土壤酶活性的影响

通过筛选能够提高土壤酶活性的菌株及添加方式,探讨内生真菌对杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林下土壤酶活性的影响,以促进叶凋落物分解.采用3株杉木内生真菌青霉菌(Penicillium sp.)CG2 (A菌)、黄色镰刀菌(Fusarium culmorum)AY13(B菌)、踝节霉菌(Talaromyces sp.)AJ14(C菌)的单菌株和混菌株,按不同方式(菌丝、菌液)浇施于装有杉木凋落叶和土壤的盆钵内,在处理10,60,120d后分别取样,测定土壤酶活性和凋落叶质量的变化情况.结果表明:多酚氧化酶活性在混菌丝处理下始终保持在较高水平,菌丝和菌液处理均提高了脲酶和酸性磷酸酶活性,蔗糖酶活性前期(10d)高于后期(120d).C菌液处理下(120d)纤维素酶、木质素过氧化物酶和酸性磷酸酶活性均最高,与对照存在显著差异(p0.05),分别比对照高56.46%,43.97%和163.65%;BC混菌丝处理下(120d)多酚氧化酶活性最高,比对照高36.75%(p0.05);AB混菌丝处理下(10d)蔗糖酶活性最高,比对照高162.90%(p0.05);AC混菌液处理下(120d)脲酶活性最高,比对照高69.78%(p0.05).凋落叶质量损失率与纤维素酶、脲酶、酸性磷酸酶、木质素过氧化物酶以及混菌处理的多酚氧化酶活性变化趋势相同,菌株种类、添加方式、分解时间及其交互作用对酶活性有显著影响.综上所述,C菌液能最有效地提高纤维素酶、木质素过氧化物酶和酸性磷酸酶活性,BC和AB混菌丝分别对提高多酚氧化酶和蔗糖酶活性最有效,AC混菌液则能最有效地提高脲酶活性.     

凋落物添加对亚热带水土流失区人工林土壤氮矿化的影响

为了掌握红壤水土流失区人工林土壤氮矿化过程,探明特殊生境条件下土壤在不同凋落物输入情况下的氮矿化特征,采用室内恒温控湿培养法,研究了3种水热条件下输入4种不同树种凋落叶的土壤中有机氮的矿化进程.培养42 d的结果表明:从培养初期到最大值,添加枫香、木荷等凋落叶的土壤无机氮质量分数增加了3.34~3.97 mg·kg~(-1),添加芒萁凋落叶的土壤无机氮质量分数增加了4.02 mg·kg~(-1),添加马尾松凋落叶的土壤无机氮质量分数增加了0.77 mg·kg~(-1).添加针叶乔木凋落叶土壤氮矿化速率显著低于阔叶乔木和草本植物等凋落叶处理组,各处理组土壤氮矿化速率与添加物的C/N及全氮质量分数显著相关(P0.01).在湿润环境下,各处理组土壤总无机氮质量分数迅速增加,于21 d达到峰值后,生物固持作用大于矿化作用,造成总无机氮和土壤铵氮质量分数的下降.干旱环境下,各处理组的土壤总无机氮质量分数经历培养初期的下降后开始上升,最终将以有机氮矿化而增加土壤的总无机氮质量分数为发展总趋势.     

氮磷添加对亚热带常绿阔叶林凋落物产量及其养分含量的影响

【目的】凋落物是森林净生产量的重要组分,探讨森林凋落物生产及其养分归还量对氮磷添加的响应,为亚热带常绿阔叶林可持续经营提供科学依据。【方法】选择安徽池州亚热带常绿阔叶林,包括甜槠(Castanopsis eyrei)老龄林和苦槠(C. sclerophylla)中龄林,开展氮磷添加试验,设置3个处理,即氮[N 100 kg /(hm²·a)]、氮+磷[N 100 kg /(hm²·a) +P 50 kg /(hm²·a)]和对照(CK,无氮磷添加)。采用凋落物收集框法,对林分凋落物生产量及其养分归还量进行了为期1年的监测(2017年5月至2018年4月)。【结果】N+P处理下,苦槠林和甜槠林总凋落物量最高值分别为9.502、7.120 t/(hm²·a);其次是N处理,分别为8.393、7.041 t/(hm²·a);CK林分分别为7.724和6.697 t/(hm²·a),氮磷添加提高了总凋落物量,但不同处理间没有显著差异。在N处理和对照条件下,两林分凋落物各组分所占比例由大到小顺序均为:落叶、落枝、碎屑、落花落果。但在N+P处理的苦槠林中由大到小依次为:落叶、落枝、落花落果、碎屑。N处理下,苦槠林和甜槠林凋落物年均氮含量分别为14.199和13.648 g/kg,N+P处理分别为13.863和13.650 g/kg,CK林分分别为13.384和13.094 g/kg。各处理下苦槠林和甜槠林凋落物年均磷含量由大到小顺序为N+P、CK、N处理。两林分凋落物的氮磷含量和年归还量不同处理间差异均不显著;不同处理间的苦槠林和甜槠林凋落物的氮磷比均无明显差异。【结论】氮沉降提高了苦槠和甜槠林凋落物产量,磷添加具有一定的增效作用,表明磷添加缓解了氮沉降引起的磷限制作用。     

香菇UGPase酶活性及转录表达水平对不同碳氮源的响应

【目的】尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶 (UDP-glucose pyrophosphorylase,UGPase)是糖代谢途径中的关键酶,在生物体次生代谢产物合成过程中具有重要的作用,对其进行深入的研究,将有助于阐明糖代谢的分子机制。【方法】本实验以香菇新808为实验材料,设置不同的碳、氮源对香菇菌丝体进行液体发酵培养（25 °C,30天）,烘干菌丝体称取其生物量,利用苯酚-硫酸法测定菌丝体胞内多糖含量,通过荧光实时定量PCR检测不同碳氮源下菌丝体ugp基因的相对表达量,同时测定UGPase酶活性。【结果】结果表明,与普通PDA培养基比较,除以硝酸铵为氮源外,其余碳氮源均能提高香菇菌丝体生物量,其中以麦麸为碳源的生物量最大（0.63g）。以小分子糖（蔗糖、麦芽糖和甘露糖）为碳源、有机复合物（麦麸和黄豆芽）为氮源时,ugp基因表达量明显上调,UGPase酶活性更高,同时,其香菇菌丝胞内多糖的含量也更高。其中分别以蔗糖为碳源,以麦麸作为氮源时,ugp基因表达量、UGPase酶活性（分别为4043.80U/mg和3873U/mg）和菌丝胞内多糖含量（分别为3.60%和3.86%）最高,ugp基因表达量分别为对照组的8.19倍和6.52倍。【结论】香菇菌丝ugp基因转录表达水平、UGPase酶活性以及菌丝胞内多糖含量三者之间显示出较高的正相关性。小分子碳源（蔗糖、麦芽糖和甘露糖）、有机氮源（麦麸和黄豆芽）有助于香菇菌丝多糖的合成,其中蔗糖和麦麸可作为香菇液体发酵优势碳源和氮源。     

三峡库区重庆段重点水域沉积物中重金属污染现状及源解析

【目的】通过对三峡库区重点水域沉积物中重金属的监测研究,探清受测水体沉积物中重金属污染状况,评价沉积物潜在风险,解析重金属来源。【方法】采用方差分析、相关性分析、聚类分析等统计分析方法和主成分分析方法,对监测结果进行评价。【结果】沉积物中含Cd量和含Mn量的范围分别为0.016~1.30mg·kg-1和380.27~2191.85mg·kg-1,其他6种重金属的含量范围为3.33~255.05mg·kg-1。地累积指数表明,重金属累积程度从大到小顺序为Mn,Cd,Cu,Zn,Pb,As;Cr和Ni基本处于自然状态。【结论】沉积物中重金属的潜在生态风险整体较低,仅朱沱断面处于中度风险状态。但生态风险随水流方向呈逐渐升高趋势,至化工园区下游断面沉积物污染指数最高值达到(4.3);嘉陵江干流沉积物重金属生态风险明显低于长江干流断面,表明其中重金属主要来源于自然背景。     

无瓣海桑人工林的生物量与能量研究

为了认识引进红树林树种无瓣海桑(Sonneratia apetala)的生长与生态特征,对雷州附城镇岚北无瓣海桑生态恢复林地进行样方调查与树干生长分析、凋落物收集网收集、干重热值实验分析和网袋就地凋落叶分解试验.结果表明岚北7a生无瓣海桑群落平均单株无瓣海桑材积为101.415 dm3;群落现存生物量为25 016kg/m2,地下部分现存生物量与地上部分现存生物量比例为0.32;当年现存生物量为8.154kg·m-2·a-1;2001年2月至2002年1月凋落物总量为1.895 kg·m-2·a-1;当年群落生产力为10.040 kg/m2;群落能量现存量为443.483MJ/m2;单株能量固定量为1847.849 MJ;当年能量固定量为144.132MJ/m2,当年年能量归还量34.152 MJ·m-2·a-1(2001年),当年能量净固定量为179.474 MJ·m-2·a-1,当年光能转化率为8.10%.同一季节的落叶分解速率相同,半分解期干冷季节为11d、湿热季节为7d,表现出较高的分解速率.元瓣海桑群落具有显著的高生物量与能量积累和归还量特性,其生产力水平处于我国红树林群落中的最高值,其列太阳能的利用形成生物量的水平接近该生态系统最适条件下的水平.因此,对裸滩宜林地选择无瓣海桑进行红树林生态恢复造林,具有成林快、景观和防护等生态效益明显的特点,适合的华南沿海滩涂推广.但是对红树林保护区而言,人工无瓣海桑群落的上述快速生长特性则表现为极强的入侵性,应引起各沿海红树林保护区高度重视和警惕.     

干旱影响森林土壤有机碳周转及积累的研究进展

随着全球气候变暖趋势加剧,伴之而来的干旱问题成为全球关注的热点。干旱对森林生态系统碳积累和周转可能产生显著影响,其主要过程包括植被地上部分和地下部分凋落物对土壤有机碳的输入、凋落物的分解及土壤有机碳的矿化等。笔者综合分析了近年来国内外相关研究成果,对干旱影响森林土壤有机碳的主要过程与机制进行了归纳和总结,结果表明:①干旱通过促进叶片提前脱落,短期增加森林凋落物量,长期干旱则影响森林植物生长,降低森林初级生产力从而降低植物地上凋落物量。轻度和中度干旱下植物为补偿水分缺失增加细根生物量维持植物生命力,重度干旱下植物丧失自我修复能力导致细根生物量降低,干旱也会造成细根死亡率增加。平均而言,全球范围内干旱会造成森林凋落物量降低(1.9%)和细根生物量降低(8.7%),最终减少植物有机碳向土壤的输入量。②干旱可通过改变凋落物化学性质,对分解者——土壤动物、微生物产生胁迫,从而引起凋落物分解速率下降(10%~70%)。干旱使凋落物碳氮含量变化,造成凋落物次生代谢物,如纤维素、木质素、单宁等积累,改变根系分泌物化学组分,从而影响凋落物分解。干旱导致真菌生物量和分解者等土壤动物丰度降低,增加分解者捕食压力,使相关微生物和酶活性下降,造成凋落物分解速率下降。③干旱驱动微生物群落组成变化(真菌细菌比、革兰阳阴细菌比增加),造成微生物生物量下降,活性减弱,此外还会降低腐食动物的摄食活性、酶活性,最终导致土壤有机碳矿化速率下降(10%~50%)。④干旱对土壤有机碳不同组分影响不同,干旱会减小土壤微生物生物量碳(MBC)库(2%~30%),造成表层土壤溶解性有机碳(DOC)积累(30%~60%)。而在全球范围内的不同区域,干旱对土壤有机碳积累的影响也不同,亚热带森林中干旱对土壤有机碳积累的影响多是负面的,热带森林中则相反。总体而言,干旱对森林土壤有机碳库储量影响可能不大,但降低了土壤碳周转效率。而森林土壤有机碳周转过程不仅受干旱这一单一因素影响,温度、物种等因素会共同作用于土壤有机碳的周转与积累,且单因子的简单叠加模拟可能与现实环境中多因子综合对土壤碳通量的影响有一定差别。未来需要通过长期观测、延长控制实验时间、模拟原生环境条件等,开展多因素综合实验,加强干旱对土壤动物和微生物影响的研究,以深入了解干旱对森林土壤有机碳影响的生物学与生态学的过程与机制。     

基于水声学探测的云南省渔洞水库鱼类空间分布和资源量评估

【目的】评估云南省渔洞水库鱼类的空间分布状况和现存资源量。【方法】于2017年7月在研究区域内使用SIM-RADEY60回声探测仪进行了水声学调查。【结果】渔洞水库中鱼类的密度垂直分布不均匀,大多数鱼类集中在水体上层,水库上游的上层鱼类密度高达447.1×10-3尾 ·m-3。探测到的水库全航段目标强度范围为-37~-70d B,换算得到相应的鱼类体长范围为1.25~55.59cm。根据公式换算得到水库上游、中游和下游的鱼类生物量分别为0.17×10-3,0.06×10-3和0.03×10-3kg·m-3,水库全航段生物量为0.07×10-3kg·m-3。初 步 估 算 出 全 航 段 的 渔 业 资 源 量 为12697kg,可捕规格鱼类的数量为2847823尾。【结论】渔洞水库的渔业资源空间分布不均匀,主要集中在水体上层,这与捕食压力、鱼类自身习性、水温和溶氧等因素有关。
     

镉污染土壤中添加外源有机物料对杨树苗期生长的影响

【目的】探究两种常见的有机物料(杨树凋落物和城市生活污泥堆肥)进入镉(Cd)污染土壤后对该土壤上杨树的生长及生理生化产生的影响。【方法】通过土壤盆栽试验,研究添加有机物料对不同含量Cd²⁺污染土壤上‘南林895'杨(Populus×euramericana ‘Nanlin 895')生长3个月后植株地上部分生物量、叶片中光合色素含量、抗氧化保护酶活性以及丙二醛(MDA)含量的影响。【结果】①添加污泥堆肥(CS)处理的杨树地上部分干质量、叶片中光合色素含量均明显高于同等条件下的对照(CK)处理; 添加杨树叶(PL)处理的杨树地上部分干质量在低Cd²⁺(0、10 mg/kg)污染土壤上高于对照处理,在高Cd²⁺(50、100、150 mg/kg)污染土壤上则显著低于对照处理; 而与对照相比,除了不添加Cd²⁺外,PL处理下叶片中光合色素含量都低于CK处理。②随着Cd²⁺含量升高,3种处理杨树叶片SOD与CAT活性均呈现先上升后下降的趋势,CS处理杨树叶片SOD及CAT的活性均明显高于同等条件下的对照(CK)处理; PL处理叶片中SOD及CAT的活性在不添加外源Cd²⁺时均高于CK处理,而Cd²⁺含量≥50 mg/kg时均低于CK处理。此外,杨树叶片MDA含量受外源物料类型的影响,CS处理的MDA含量均低于同等条件下的CK处理; PL处理的MDA含量则高于同等条件下CK处理的。【结论】镉污染土壤上不同处理间杨树生长的状况总体表现为:添加污泥堆肥处理的杨树生长最好,其次是对照处理,而杨对凋落物处理的相对最差。     

农药施用浓度对油桐幼苗生长及土壤酶活性、有效养分含量的影响

【目的】通过研究施用不同浓度百草枯和氰戊·乐果对油桐幼苗土壤酶活性和养分含量的影响,为在三峡库区实施油桐科学种植、减少库区面源污染提供参考。【方法】以盆栽油桐幼苗为材料,对其土壤喷施不同浓度百草枯(原药与水体积比为1/50、1/100、1/200、1/400和1/800)和氰戊·乐果(原药与水体积比为1/125、1/250、1/500、1/1 000和1/2 000),以喷施清水(放置6 h的自来水)作为对照,分别在处理后的第30天和第60天测定油桐幼苗土壤酶活性、有效养分含量和幼苗生长状况。【结果】百草枯和氰戊·乐果处理下,土壤pH与对照无显著差异(P0.05)。高浓度百草枯(≥1/200)和氰戊·乐果(≥1/500)处理下,土壤脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性在处理后30和60 d均低于对照,且在处理30 d后差异达显著水平(P0.05);商品规定施用浓度百草枯(1/400)和氰戊·乐果(1/1 000)处理30和60 d后,土壤脲酶和碱性磷酸酶活性高于对照(除氰戊·乐果处理的土壤碱性磷酸酶活性低于对照),而土壤蛋白酶和过氧化氢酶却低于对照,但它们的差异均未达显著水平(P0.05)。在高浓度百草枯(≥1/200)和氰戊·乐果(≥1/500)处理30和60 d后均显著降低了土壤碱解氮含量(P0.05);在商品规定施用浓度百草枯(1/400)和氰戊·乐果(1/1 000)处理30和60 d后,土壤碱解氮含量略微上升,但差异不显著(P0.05)。同样,高浓度百草枯(≥1/200)和氰戊·乐果(≥1/500)处理下土壤有效磷和速效钾含量在30和60 d均显著高于对照(P0.05);而商品规定施用浓度处理下(百草枯(1/400),氰戊·乐果(1/1 000))的土壤有效磷和速效钾含量则低于对照,但差异不显著(P0.05)。相关性分析表明,有效磷和速效钾均与脲酶、蛋白酶和过氧化氢酶呈极显著负相关。高浓度百草枯(≥1/200)和氰戊·乐果(≥1/500)处理对油桐幼苗株高、地径和单株生物量的生长均有显著抑制作用(P0.05),而商品规定施用浓度百草枯(1/400)和氰戊·乐果(1/1 000)处理下,油桐幼苗株高、地径和单株生物量的生长均无显著差异(P0.05)。【结论】高浓度百草枯和氰戊·乐果显著降低了土壤脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性,酶系统功能受到影响,导致了土壤有效养分含量降低(碱解氮)或不能被活化(有效磷和速效钾),进而对油桐的生长产生影响。然而,百草枯和氰戊·乐果在商品规定施用浓度下(合理施用浓度),油桐苗土壤酶活性、有效养分和幼苗生长受影响均较小,且可以达到病害防治和除草效果。因此,农业生产上应按商品规定的合理浓度施用农药,可以达到除草和杀虫的效果,而且不会对土壤环境和作物生长产生负面影响。     

间伐对杉木人工林生态系统碳储量的短期影响

【目的】研究不同间伐强度下杉木人工林生态系统碳储量及其分配格局,进一步优化林分经营管理措施,准确评估间伐对杉木人工林生物量和碳储量的短期影响,为提高人工林的碳汇能力提供依据。【方法】以福建省三明市官庄国有林场11年生杉木人工林为研究对象,选择坡度、坡位、土壤条件相对一致的林分,按照完全随机区组试验设计,设置弱度间伐(31%,伐后林分2 250株/hm²,LIT)、中度间伐(45%,伐后林分1 800株/hm²,MIT)、强度间伐(63%,伐后林分1 200株/hm²,HIT)等3种间伐强度;共设置9块20 m×20 m样地,采集深度为1 m剖面内不同土层的土壤;并在样地内每木检尺,利用生物量回归方程对乔木层生物量进行估算,同时实测林下植被和凋落物生物量;通过元素分析仪测定植被和土壤碳含量,并根据碳含量估算碳储量。【结果】间伐后3年,杉木人工林乔木层碳储量随着间伐强度的增加而减小,LIT、MIT、HIT处理样地乔木层碳储量依次为66.16、58.78、49.71 t/hm²;杉木人工林灌木层和草本层的碳储量随着间伐强度的增加而显著增加,分别占生态系统碳储量的0.03%~0.19%和0.01%~0.67%;凋落物层碳储量占生态系统碳储量的2.87%~4.32%,间伐对凋落物层碳储量无显著影响;土壤有机碳储量在不同间伐处理间差异显著(P<0.05),杉木人工林土壤层碳储量随着间伐强度的增加而降低,HIT处理土壤层碳储量较LIT和MIT处理降低了32.07%和1.03%。间伐后3年,杉木人工林生态系统碳储量随着间伐强度增加而显著降低(P<0.05),LIT、MIT和HIT处理样地总碳储量依次为173.85、161.12、121.73 t/hm²。乔木层和土壤层碳储量之和占比超过90.00%,表明乔木层和土壤层是巨大的碳库,且间伐短期降低生态系统总碳储量。【结论】间伐后短期内杉木人工林乔木层、凋落物层和土壤层碳储量随着间伐强度的增加而下降,而灌木层和草本层的碳储量则随着间伐强度的增加而增加,表明间伐3年后试验林地还处于恢复期,杉木人工林间伐短期内会降低生态系统总碳储量。研究结果可部分解释间伐后短期内杉木人工林生态系统各组分碳储量的分布格局,并为研究区的人工林碳汇增加和可持续经营提供科学依据。     

不同森林经营模式对土壤氮含量及酶活性的影响

【目的】探讨不同森林经营模式对土壤氮含量及相关酶活性的影响,为太湖沿岸防护林模式构建提供依据。【方法】在江苏省宜兴市周铁镇选取林龄相同的杨树纯林、杨树石楠混交林以及杨树女贞混交林3种森林经营模式,挖取1 m深的土壤剖面采集土壤样品,测定各模式下春季土壤的氮含量及相关酶活性,并分析其与土壤理化性质之间的关系。【结果】①试验地土壤全氮含量为0.17~1.35 g/kg,各森林经营模式之间土壤全氮含量存在显著差异(df=2,F=102.820,P<0.05),与杨树纯林相比,杨树女贞混交林和杨树石楠混交林土壤全氮含量分别增加了21.8%、69.7%;随着土层深度增加,2种混交林土壤全氮含量逐渐降低,各土层之间差异显著(df=3,F=108.289,P<0.05);土壤硝态氮、铵态氮含量分别为5.67~9.79、3.22~12.43 mg/kg,各森林经营模式之间差异显著(df=2,F=18.764,P<0.05;df=2,F=9.655,P<0.05),杨树女贞混交林和杨树石楠混交林土壤硝态氮含量相比杨树纯林分别降低了11.8%、27.3%,而杨树女贞混交林和杨树石楠混交林的土壤铵态氮含量在≥20~40、≥40~60和≥60~80 cm土层显著增加(df=3,F=106.230,P<0.05;df=3,F=119.794,P<0.05);随着土层深度的增加,3种经营模式土壤硝态氮和铵态氮含量逐渐降低;土壤微生物生物量氮含量为6.04~9.52 mg/kg,与杨树纯林相比,杨树女贞混交林土壤微生物生物量氮含量增加了7.5%;②土壤脲酶活性、硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性分别为3.43~9.16、0.16~1.04、0.15~0.25 mg/(g·d),与杨树纯林相比,杨树女贞混交林土壤脲酶活性在各土层均显著增加(df=2,F=19.600,P<0.05),而土壤硝酸还原酶活性在土壤表层则显著降低(df=3,F=43.637,P<0.05);杨树石楠混交林土壤脲酶活性在各土层均显著降低(df=3,F=17.825,P<0.05),而土壤硝酸还原酶活性则相反;3种森林经营模式下土壤亚硝酸还原酶活性无显著差异。表明脲酶和硝酸还原酶对经营模式的响应更敏感,可作为土壤氮变化的指标。此外,不同森林经营模式下土壤氮含量及酶活性与含水量、pH密切相关。【结论】与杨树纯林相比,杨树女贞混交林和杨树石楠混交林提高了土壤速效养分,有效吸收并削减土壤中的硝态氮含量,降低硝酸盐向土壤深层淋溶导致污染浅层地下水的风险。同时,土壤微生物量氮和酶活性变化加速了土壤氮转化和养分循环。建议在太湖沿岸防护林构建过程中,推广乔灌复层混交林。     

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。