施肥对陆地生态系统土壤动物影响的研究述评

土壤动物是土壤生态系统的重要组成部分,在促进土壤有机质分解、维持土壤肥力方面起着重要作用。笔者研究施肥对土壤动物密度和多样性的影响,以便深入理解施肥对生态系统影响的过程与机制。采用数据整合方法,综合分析了施肥(有机肥、无机肥、有机肥加无机肥和无机肥加秸秆)对土壤动物(蚯蚓、弹尾目、蜱螨目和线虫)密度和多样性的影响。分析认为:①施肥对土壤动物群落结构影响的研究主要集中在农田生态系统,而在森林生态系统中的研究很少; ②不同施肥类型对土壤动物(蚯蚓、弹尾目、蜱螨目和线虫)的密度和多样性有正向、负向或无作用。施用无机肥对土壤动物密度和多样性没有显著影响,施用有机肥增加了蚯蚓、弹尾目密度和土壤动物多样性指数(Shannon-Wiener's index),施用无机肥配施有机肥或者秸秆的影响更为显著。因此,施肥作为农林生态系统重要的管理措施,与单纯施用无机肥相比,施用有机肥更有利于土壤动物的生存,维持土壤生态系统的健康和可持续生产能力。但是,施肥对土壤动物,特别是在森林土壤动物的影响机制方面,还有待深入研究。     

雪灾对武夷山毛竹林凋落物分解动态的影响

为了研究雪灾干扰对森林生态系统物质循环与能量流动的影响,利用大样袋网袋法对武夷山3种程度受灾的毛竹林样地中凋落物的分解进行了连续1 a的观测研究。结果显示：毛竹凋落物的分解失重呈先快后慢的趋势,在夏季,不同样地毛竹凋落物分解速率随受灾程度的加重而显著加快,不同受灾样地秋冬两季凋落物分解速率没有显著差异,春季重度受灾竹林分解速率又显著快于中度与轻度受灾竹林。3种样地毛竹凋落物的分解动态符合Olson指数衰减模型,且分解系数k从大到小排序为：重度受灾样地、中度受灾样地、轻度受灾样地。不同受灾竹林凋落物的分解速率均与土壤温度、雪灾输入林地生物量呈显著正相关,与郁闭度呈显著负相关,与土壤湿度不相关。研究表明雪灾加快了森林生态系统的有机物质的分解。     

施用沼液对杨树人工林细根生物量的影响

【目的】研究施用不同量沼液对杨树人工林细根生物量的影响,为科学利用沼液、优化杨树人工林施肥技术,以及促进杨树人工林可持续经营提供理论依据。【方法】在4种沼液施用量(0、125、250和375 m³/hm²)的杨树人工林长期控制野外实验样地,采用连续土钻法钻取不同土壤深度(0~20,≥20~40和≥40~60 cm)土芯样品;从中分拣出杨树活细根,经清洗、分级、烘干、称量,比较不同处理下的各土层、各径级细根生物量。【结果】0~60 cm土层总细根生物量、各层和各径级细根生物量均随沼液施用量的增加呈下降趋势。与对照相比,施用沼液使总细根生物量减少了18.8%~28.6%,尤其是土壤表层(0~20 cm)细根生物量减少最多,为21.5%~34.8%;1~5级细根生物量分别减少了17.7%~25.9%、8.5%~14.5%、17.6%~27.9%、10.9%~27.3%和24.4%~31.3%。【结论】长期施用沼液对杨树人工林细根生长有显著的抑制作用,且对细根垂直分布和径级分配有明显影响,但其作用机制还需深入研究。     

施用沼液对杨树人工林细根形态特征的影响

【目的】 研究施用沼液对杨树人工林细根形态特征的影响,以期为科学利用沼液、优化杨树人工林施肥技术、促进杨树人工林可持续经营提供理论依据。【方法】 2018年10月,在4种长期施用沼液(施用量0、125、250和375 m³/hm²)的杨树人工林野外实验样地,采用连续土钻法钻取不同土壤深度(0~20,≥20~40和≥40~60 cm)土芯样品;在实验室分拣出杨树活细根,经清洗、分级、扫描、烘干、称量,比较不同处理下不同土层1~5级细根平均直径、平均长度和比根长。【结果】 随着沼液施用量的增加,杨树人工林各级细根平均直径和长度呈下降趋势,而比根长呈上升趋势。但不同土层的不同根序细根形态特征对沼液的响应不同:随着土层的加深和细根根序的增加,细根平均直径、平均长度和比根长的变化幅度多呈现减小趋势。【结论】 长期施用沼液可降低杨树人工林细根平均直径和平均长度,提高杨树人工林细根比根长,在土壤表层和低级细根上表现尤为明显。     

雪灾对毛竹林土壤呼吸与微生物生物量碳的影响

2008年中国南方雪灾是对森林生态系统过程一次极大的自然干扰。为研究雪灾对土壤主要生态因子和土壤生态学过程的影响,笔者对福建武夷山受雪灾干扰的毛竹林生态系统受灾程度进行了调查。依据毛竹林分的受灾程度,分为重度、中度和轻度3种类型。结果显示：雪灾后,重度、中度与轻度受灾毛竹林的受损率分别为43.7 %、21.8 %和10.3 %;因雪灾输入林地地表的生物量分别为2.21、1.04和0.60 kg/m2;受灾程度不同对毛竹林生态系统的主要生态因子影响有显著的差异。林分郁闭度分别与土壤含水率、土壤呼吸、土壤温度、微生物生物量碳、受损率、雪灾后输入地表生物量等呈显著负相关;雪灾后输入地表生物量分别与微生物生物量碳、土壤温度、受损率、土壤呼吸呈显著正相关。不同程度受灾林分间的土壤呼吸和微生物生物量碳有显著差异性,林冠的打开和大量凋落物、粗木质残体碎屑的输入直接或间接导致了土壤含水率、土壤温度、土壤呼吸、微生物生物量碳等生态因子的变化,这些变化将改变竹林生态系统的生物学与生态学过程。     

雪灾对武夷山常绿阔叶林土壤有效氮的影响

雪灾是一种重要的自然干扰类型,通过改变资源的有效性和异质性而对森林生态系统过程产生显著影响。笔者以福建武夷山的常绿阔叶林为试验地,探讨雪灾干扰后不同土层(0~10 cm、10~25 cm和25~40 cm)常绿阔叶林土壤微生物生物量氮和可溶性氮的变化。结果表明:受灾常绿阔叶林土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮含量除25~40 cm土层外都显著高于对照,随土层深度的增加而减少;受灾常绿阔叶林各土层土壤硝态氮含量与对照无显著差异。相关分析显示土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮含量均与土壤温度、土壤湿度呈极显著正相关。研究结果表明,由于雪灾导致了土壤温度和湿度的改变,土壤中的氮可能以铵盐和可溶性有机氮的形式从生态系统中流失。     

沼液与生物炭联合施用对杨树人工林土壤甲螨密度的影响

沼液作为一种有机肥，富含多种营养元素及氨基酸、腐殖酸、吲哚乙酸等物质，能有效提高土壤肥力，减少化肥投入。生物炭是生物质经高温裂解产生的化学性质稳定的高度芳香化富碳固体物质，能缓释沼液的养分。采用沼液与生物炭混施杨树人工林，探讨土壤动物优势类群甲螨（oribatida）个体密度的响应，为进一步深入了解土壤动物及其生态过程，以及人工林的科学经营提供参考。     

武夷山常绿阔叶林水分循环监测数据采集信息化研究

本项研究以武夷山常绿阔叶林为研究对象,在野外安装林外气象因子、林内穿透雨、树干径流量、地表径流量等动态变化的自动连续监测仪器,并通过光纤有线技术对监测数据进行实时在线采集和传输,建立数据集中采集网络系统,以提高数据的精确性,解决因地理条件分散,数据采集点多,无法集中管理且及时性和准确性较差的难题,降低复杂地形条件下森林生态系统数据连续定位采集工作的难度。     

武夷山生态定位研究站野外仪器防雷研究

武夷山生态站试验地的地形地质特点为山势陡峭、表土薄、下层为砾石、土壤电阻率高,因此用于野外连续监测的仪器容易遭受雷电袭击,鉴于此本研究采用以隔离为主,分散、疏泄、入地为辅,多级阻隔消减、逐级衰减雷电感应过电压的防雷方案保护野外仪器,阐述了该方案的工作原理,并对其应用环境及其局限性进行了分析和讨论,以期为我国森林生态定位站野外监测仪器的防雷安置提供借鉴。     

施用沼液对农林土壤生态系统影响的研究进展

目前,沼液排放量逐年增加,对农林土壤的影响也在增大,笔者就施用沼液对土壤的影响研究现状进行了综合分析,总结归纳施用沼液对农林土壤理化与生物学特性的影响及其机制。认为:①适当沼液施用条件下农林土壤动物、微生物的数量,全氮、全钾、全磷、速效氮、速效磷和速效钾的含量都有所提高; ②土壤的理化性质和结构及施用沼液的质量浓度、用量、使用时间都是影响农林土壤生态系统的重要因素; ③施用沼液可能增加土壤重金属含量,不同土层各种重金属含量增加程度不一; ④不同的沼液处理方式、发酵时间,对农林土壤的重金属积累、土壤动物的影响各异,稀释后的沼液比原沼液灌溉土壤更易造成Cd、Cu的积累,新鲜沼液比陈放沼液对土壤动物的抑制作用更明显。因此,施用沼液是资源可持续循环利用的重要途径之一,合理施用沼液不仅可以提高农林土壤生产力,也可以保护生态环境; 同时,因土壤生物学特性、理化性质等不同,长期施用沼液对不同类型农林土壤的影响结果有所不同,尤其对土壤生态系统的生物学与生态学的过程与机制尚不清楚。在研究施用沼液对农林土壤的影响及其响应机制过程中,一方面要做2 a甚至更长时间的定位观测与分析; 另一方面要考虑不同处理沼液的理化性质以及实验土壤的理化和生物学特性的差异,深入探究沼液内含物在土壤中的迁移、转化过程以及吸附作用,以达到长期维持土壤生产力的目的。