子午岭人工油松林土壤种子库特征研究

采用野外调查取样和室内观测试验相结合的方法,研究了子午岭人工油松林土壤种子库的物种组成、密度、垂直分布等特征。结果表明:(1)土壤种子库储量密度平均为5711粒/m2,最大密度是9537粒/m2,最小密度是3563粒/m2。(2)土壤种子库的种子的垂直分布主要集中在0—2.5cm,2.5—5cm和5—7.5cm这3个层次,占75.38%～79.32%,枯枝落叶层和7.5—10cm层分布较少,占20.68%～24.62%。(3)土壤种子库物种组成主要为灌木和草本两个种类,无乔木植物,多年生草本在物种数和种子数上占据明显优势。

黄土高原沟壑区王东沟流域土地利用/覆被变化过程初探

黄土高原沟壑区王东沟流域从1986年至2006年的土地利用/覆被发生了较大变化,土地利用动态指数分别为:耕地3.21%,园地-36.11%,林地-4.05%,牧草地4.24%,居民点及独立工矿用地-0.62%,交通运输用地-12.27%,未利用地1.85%;变化趋势是:耕地逐年向园地流转,园地变化烈度较大,其他各类用地变化不太显著。引起这一变化的主要因素是自然、社会、经济、技术以及政策因素。结合这一变化,针对黄土高原沟壑区的实际情况,在黄土高原沟壑区土地利用经营与管理方面,应重视土地产出效益与粮食安全的关系,在保障区域粮食安全的基础上实现效益最大化。

黄土高原半干旱区人工林刺槐展叶期树干液流动态分析

应用热扩散式树干茎流计(TDP)于2008年4月26日至5月31日,在黄土高原半干旱区安塞县对人工林刺槐展叶期树干液流及其气象、土壤水分等6个指标进行连续测定。结果表明:刺槐展叶期可分为芽期、展叶初期、中期和全叶期。在芽期,刺槐树干液流速率日变化无明显昼夜波动;在展叶初期至全叶期日变化呈现出从微弱波动逐渐增大到趋于平稳的剧烈波动;在展叶中期以后液流速率表现为上升快、下降缓慢的单峰曲线;在全叶期平均峰值约为0.0027cm.s-1;树干液流速率与光合有效辐射强度、大气温度、水蒸气压亏缺和风速呈极显著正相关,与相对湿度呈负相关,其相关程度依次为光合有效辐射强度>大气温度>水蒸气压亏缺>相对湿度>风速,且可用光合有效辐射强度和大气温度线性表达式来估测;土壤水分在展叶期呈逐渐减少趋势,但对树干液流的胁迫不显著;在展叶期刺槐单株日蒸腾耗水量随直径的增大而增大并与胸径呈良好的线性关系,可用来估算展叶期刺槐人工林蒸腾耗水量。

沙地小叶杨和柠条细根分布与土壤水分消耗的关系

以生长在陕北水蚀风蚀交错带沙地上的人工小叶杨(Populus simonii)和柠条(Caragana korshinkii)为研究对象,采用剖面法调查2个树种的细根分布特征,通过2年土壤水分定位观测研究,初步分析沙地小叶杨和柠条细根分布与土壤水分消耗的关系。结果表明:1)沙地小叶杨和柠条随土层深度增加,细根表面积密度逐渐减小,0~100cm土层分别集中了整个剖面细根总量的63%和95%;2)小叶杨和柠条林地剖面土壤水分与细根垂直分布密切相关,小叶杨和柠条林地土壤水分特征类似,可分为3个层次:0~50 cm土层为速变层,50~200 cm土层为缓变层,200cm以下土层为缓慢衰减层;3)2年观测期内,小叶杨和柠条林地总蒸散量接近,与同期降水量基本持平,而裸沙地土壤储水量增加;4)小叶杨和柠条细根趋于浅表化的分布特征是对沙地浅层土壤经常获得雨水补给适应的结果。研究结果可为水蚀风蚀交错带沙区防护林建设提供理论依据。

人工林凋落叶分解对土壤性质的影响

研究人工林凋落叶分解对土壤性质的影响,为防止土壤退化、增加土壤肥力提供理论指导。【方法】采集四川岷江流域上游的4种(连香树(Cercidiphyllum japonicum)、云南松(Pinus yunnanensis)、糙皮桦(Betula1 utilis)和云杉(Picea asperata))林木凋落叶及林地土壤样品,通过对当年凋落叶进行240 d室内分解培养试验,探讨不同凋落叶在分解过程中对土壤性质的影响。【结果】云杉和云南松凋落叶分解使土壤pH值降低,糙皮桦和连香树凋落叶分解使土壤pH值增加;4种凋落叶分解过程中,土壤有机质和全氮含量,土壤微生物量C、N以及4种土壤酶(蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶和蛋白酶)活性均有所增加。【结论】土壤有机质、全N、微生物量、酶活性增加的幅度与凋落叶分解速率及养分释放率有密切关系,凋落叶分解的越快,土壤状况改善的越明显。

黄土高原侵蚀区长芒草对坡地土壤水分养分的影响

在黄土高原神木六道沟流域选相邻退耕坡地和裸地,均匀布点采样结合室内分析,采用SPSS处理数据,研究30龄长芒草(Stipa bungeana)对土壤水分、养分的影响。结果表明:在长芒草根系分布区土壤水分下降很快,并且形成干层,其中40~60 cm含水量均低于5.5%,最低达3.2%;同时,长芒草可使土壤养分在表层累积,而降低20~50cm土层处养分含量;全氮、全磷、有机质、硝态氮和铵态氮含量均随土层的加深而降低。

杉木人工林凋落物对土壤碳平衡的影响

土壤碳循环过程是目前全球碳源碳汇研究的核心，目前对土壤碳循环过程和机制的研究还十分缺乏。杉木人工林约占我国人工林面积的1/4，由于近几十年经营管理措施不当，土壤有机碳的下降已经成为不争的事实，极大地影响了杉木人工林生产力的可持续发展。本研究通过对杉木人工林土壤有机碳来源、分解和释放动态的区分量化，结合13C标记示踪试验，开展了杉木凋落物分解对土壤有机碳平衡影响的研究，为土壤碳平衡和转化机理及杉木人工林的可持续经营提供了可靠的理论依据。通过系统的研究，得出以下结论： ⑴估算了典型杉木人工林土壤碳的周转状况，研究发现典型杉木人工林土壤碳更新较慢。土壤碳年输入量、形成量、转化量、输出量和贮存量分别为2.79 t hm-2、1.58 t hm-2、2.04 t hm-2、4.57 t hm-2、113.21 t hm-2。其中在土壤碳年排放量中矿质土层呼吸、根呼吸、凋落物层呼吸碳分别占土壤碳总排放量的50.6%、26.0%、23.1%。 ⑵计算了凋落物分解对土壤碳平衡的贡献。不同器官凋落物在土壤中的矿化释放碳量和进入土壤碳库量均随着凋落物易分解性的增大而增大，并且各器官凋落物分解以CO2-C释放最多，以微生物量碳存在的量次之，以可溶性碳存在的量最少。年均温16.5 ℃条件下培养100天，分别来自于叶、枝、细根、粗根有机碳的13.81%、9.26%、5.74%、4.62%被矿化释放，占总CO2-C释放量的比例分别为43.7%、37.2%、31.9%、29.0%。同时不同器官凋落物依次有3.05%、3.26%、2.24%、1.84%存在于土壤微生物碳库，占总微生物量碳的比例分别为12.9%、14.3%、10.5%、8.8%；不同器官凋落物依次有0.62%、0.62%、0.31%、0.24%存在于可溶性有机碳库，占总可溶性有机碳的比例分别为3.99%、4.10%、2.13%、1.73%。 ⑶不同器官凋落物进入土壤对土壤碳排放的激发效应不同，叶、枝、细根、粗根加入土壤产生了正激发效应，激发率依次为6.6%、7.0%、2.2%、2.8%。并且土壤风干－湿润过程影响了凋落物在土壤中的分解和转化过程。土壤风干－湿润使起始矿化底物库增大，培养初期凋落物分解速率上升，同时土壤原有机碳矿化速率降低，微生物对凋落物碳的利用以及凋落物对可溶性有机碳的贡献下降。 ⑷凋落物碳在不同轻组密度组分中的分布不同，但各器官凋落物间无明显差异，均为中等密度自由轻组最多，其次为最小密度自由轻组，最少为闭蓄轻组。室外培养224天，结果表明叶、枝、细根、粗根凋落物在各密度组分中的分配情况为：<1.0 g cm-3自由轻组中16.5~19.1%，1.0~1.8 g cm-3自由轻组中56.8~65.2%，闭蓄轻组中残留5.7~6.9%，其余的9.9～21.0%被矿化损失。研究还表明，凋落物粉碎添加方式能改变其在土壤组分中的分布比例，倾向于向较重的密度组分中分布而被保护起来利于有机碳的积累。

杉木连栽致害真菌拮抗菌Bacillus subtilis3728的研究

杉木是我国重要的速生丰产树种，分布在北纬21°41′到33°41′，东经102°到122°的广大地区，杉木人工林面积约占我国人工林总面积的1/4，随着连栽代数的增加，土壤中毒和生产力下降程度日趋严重。 本论文以分离自与红树林、珍珠贝、海兔子、海绵、软珊瑚等与海洋动、植物共栖或共生存的106株海洋微生物(54株放线菌，52株细菌)为资源，以杉木连栽致害真菌尖孢镰刀菌萎蔫专化型(Fusarium oxysporum f.sp.vasinfectum)菌株SF2为靶菌，通过平板对峙试验和土壤原位定殖试验，筛选到一株分离自红树林木榄(Bruguiera gymnorrhizo)根际土壤的海洋细菌3728菌株；该菌对SF2具有很强抑菌活性，能够高密度在杉木根际土壤中定殖，对杉木幼苗的生长有一定的促进作用。采用传统的细菌学和分子生物学的鉴定方法对其进行了菌种鉴定，为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。 通过对抗菌谱的研究，发现海洋细菌3728除了对杉木连栽主要致害真菌尖孢镰刀菌萎蔫专化型菌株SF2有很强的抑菌活性外，对大豆连作致害菌 (Penicillium purpurogenum)，棉花枯萎病菌(Fusarium oxysporum)，棉花立枯病菌(Rhizoctonia solani)，大豆根腐病菌(Fusarium solani)以及小麦赤霉病菌(Fusarium graminerum)等也有较强的抑制作用。室内模拟试验还表明，在土壤中接种海洋细菌3728后，能够明显增加土壤中氨化细菌和氨化真菌的数量，能够增加土壤中功能性微生物——纤维素分解细菌和纤维素分解真菌的数量和种类，增强了纤维素分解能力。再添加C/N比较低的白三叶草凋落物，土壤中氨化细菌、氨化真菌的数量继续增加，土壤纤维素分解能力更显著提高。这为进一步开展对杉木连栽障碍的生物调控试验，提供了一定的科学依据。

杉木人工林土壤有机碳动态及其稳定性研究

土壤有机碳的动态和稳定性是陆地生态系统碳循环和全球气候变化研究中的关键问题。人工林土壤有机碳受到气候条件、植被组成、植物生长发育过程以及人类干扰等多种因素的影响，其动态变化过程和稳定机制具有一定的特殊性。本研究以亚热带典型杉木人工林生态系统为研究对象，通过活性有机碳分析、酸水解和密度分组等方法将土壤有机碳分为周转速率不同的碳库，考查杉木人工林各土壤碳库在不同时间尺度上的动态变化，并通过分析找出杉木人工林土壤有机碳损失的主要途径和恢复的可能性。为准确评价杉木人工林土壤碳库的稳定性和可持续经营提供科学依据。通过系统的研究，得出以下结论： (1) 溶解性土壤有机碳和微生物生物量碳（MBC）含量具有明显的季节差异。土壤水溶性有机碳以夏季最高，杉木人工林最低值出现在秋季，常绿阔叶林和火力楠纯林则出现在冬季。土壤MBC均在秋季最高，冬季和夏季较低。从春季到秋季，土壤热水浸提有机碳（HWC）和碳水化合物（HWcC）含量持续降低；转入冬季以后，HWcC含量继续降低，而HWC含量只有常绿阔叶林继续降低，两种人工林略有升高。因此，土壤活性有机碳的季节变化规律受到植被类型的影响。 (2) 总体而言，杉木人工林从幼林阶段至成熟林阶段是一个土壤有机碳积累的过程。在杉木人工林发育的初期，土壤微生物数量、活性及其对底物的利用效率均较低，各碳库的含量呈减少的趋势，但土壤有机碳自身的顽固性增强；随着杉木人工林发育成熟，土壤微生物数量、活性及其对底物的利用效率均明显增加，土壤有机碳自身的顽固性减弱，各碳库含量则有所增加或趋于稳定。但与幼林阶段相比，成熟阶段土壤有机碳自身的顽固性增强，物理保护程度减弱。 (3) 在杉木纯林取代常绿阔叶林及其连栽过程中，土壤总有机碳含量逐渐降低，二代与三代纯林之间趋于平稳；活性碳库I (LP I)、顽固性碳、各密度组分有机碳含量、土壤微生物量、活性及其对底物的利用效率明显降低，生态系统不断退化。常绿阔叶林土壤有机碳顽固性指数显著高于杉木纯林。随着杉木连栽代数的增加，土壤有机碳顽固性并没有明显的变化，但受到的物理保护作用逐渐增强。而且土壤中非纤维素碳水化合物含量逐渐减少，而纤维素及其占总碳水化合物的比例逐渐增加，即生物有效性降低。 (4) 杉木人工林随着连栽代数的增加，土壤C贮量下降的数量和幅度均降低，表明其土壤有机碳库趋于稳定。 (5) 杉阔混交和杉阔轮栽模式均可显著增加土壤活性有机碳的含量和比重，提高土壤微生物对底物的利用效率，促使生态系统趋向成熟和稳定，有利于土壤生态功能的恢复和杉木人工林的可持续经营。 (6) 在不同植被类型和人为干扰条件下，热水浸提有机碳占总有机碳的比例（HWC/SOC）是表征土壤生物活性有机碳库周转的较好指标，可以用来指示土壤生物活性有机碳库的动态变化。纤维素占总碳水化合物的比例（LP II/ (LP I + LP II)）能够一定程度上反映人为干扰对土壤有机碳质量的影响，可以作为森林土壤有机碳生化质量的指标。碳库管理指数（CMI）可以反映森林生态系统土壤微生物对底物的利用效率，而碳库指数（CPI）则与活性有机碳的周转速率密切相关。

落叶松人工林养分循环与养分利用效率研究

通过对抚顺市温道林场20、53和69年生长白落叶松（Larix olgensis）人工林生物量和营养元素的积累与分配、养分利用效率和养分再吸收效率、养分生物循环的研究，探讨了长白落叶松生长发育不同阶段的养分生态学特征；对东北林业大学帽儿山实验林场17年生兴安落叶松（Larix gmelinii）人工林进行5年的施肥（NH4NO3，15 g•m-2•a-1），研究了施肥对人工林养分生物循环的影响。结果表明： （1）20、53和69年生单株落叶松生物量分别为33.14 kg•tree-1、311.42 kg•tree-1和408.46 kg•tree-1，随林龄的增长而增加。各器官生物量的分配格局为：树干>根>树枝>树皮>针叶。树干生物量的分配比例为50.16%~69.20%，随林龄的增长比例增大，而其他器官生物量的分配比例则逐渐减小。20、53和69年生单株落叶松净生产力分别为3.04 kg•tree-1•a-1、9.68 kg•tree-1•a-1和10.21 kg•tree-1•a-1，随林龄的增长而增大。针叶和树干的净生产力最大，分别占整株林木净生产力的40.07%~47.93%和27.32%~40.97%，并且随林龄的增长而增大。树枝、树皮和根的净生产力则表现出随林龄的增长呈抛物线状。 （2）20、53和69年生单株落叶松N、P、K、Ca、Mg等5种营养元素的总贮量分别为308.14 g•tree-1、2021.01 g•tree-1和2485.24 g•tree-1，随林龄的增长而增加。5种营养元素的贮量大小为：Ca>N>K>Mg>P。树干养分贮量的分配比例为19.74%~34.23%，随林龄的增长呈抛物线状。针叶、树枝和树皮的养分贮量占整株林木养分贮量的比例为35.16%~45.59%，建议在采伐木材时实施去皮、打枝等措施，留下针叶、树枝和树皮在林地中，让其自然分解以使营养元素重新归还利用，对于维持林地的养分平衡和长期生产力具有积极作用。 （3）20、53和69年生单株落叶松年吸收养分量分别为35.31 g•tree-1•a-1、97.83 g•tree-1•a-1和100.08 g•tree-1•a-1，随林龄的增长而增加。5种营养元素的年吸收量大小为：Ca>N>K>Mg>P。落叶松的养分利用效率随林龄的增长而增大，但生长到一定年龄阶段后，其养分利用效率逐渐趋于稳定。落叶松的最佳采伐年龄应为养分利用效率保持稳定时的年龄，此时采伐单位干材所带走的林地养分量较少。不同营养元素的利用效率不同，P的利用效率最高，Mg、K次之，N、Ca最低。不同器官的养分利用效率不同，树干的养分利用效率最高，其次是根、树枝、树皮，针叶最低。随着林龄的增长，树干和根的养分利用效率增大，而树枝和树皮的养分利用效率减小。 （4）落叶松叶片的N再吸收效率为50.76%~55.11%，随林龄的增长表现出增大的趋势；P和K再吸收效率分别为64.38%~68.85%和87.85%~90.62%，随林龄的增长表现出减小的趋势。从养分利用效率和养分再吸收效率综合判断，本研究区落叶松生长可能受土壤N、P、K供应的限制，3种营养元素的限制作用大小为：K>P>N。 （5）落叶松人工林养分的年吸收量、年存留量和年归还量分别为51.94~78.35 kg•hm-2•a-1、17.77~29.43 kg•hm-2•a-1和34.18~48.92 kg•hm-2•a-1，均随林龄的增长而减少，这与林分密度逐渐减小有关。5种营养元素的年吸收量和年存留量大小均为：Ca>N>K>Mg>P，年归还量大小为：Ca>N>Mg>K>P。落叶松人工林的养分循环速率为0.624~0.658，随林龄的增长而增大。5种营养元素的循环速率以Mg、N最快，Ca、P次之，K最慢。K的循环速率较低，可能与研究区土壤K含量较低而表现出的K再吸收效率较高有关。 （6）施肥导致落叶松叶片N再吸收效率显著降低，而凋落叶片的N浓度显著增加，从而使凋落叶片的C/N比由80.29降低到60.29。施肥林地凋落叶片C/N比的降低使其分解速率加快，有利于其养分归还土壤，从而加快了系统的养分循环速率，提高了系统的养分利用率。因此，在人工林经营中，施肥不仅能提高林地生产力，而且对于维持林地养分循环具有积极作用。

马尾松人工林针叶养分动态与养分迁移机制

养分再吸收是植物保存养分的重要机制之一,对植物的生长、竞争和适应性等产生重要影响。国外对养分再吸收的研究集中于比较不同生活型或不同立地条件对养分再吸收的影响，且多为静态研究，而通过动态研究能较全面的认识植物养分再吸收特征。马尾松是我国南方主要造林树种之一，国内对马尾松林养分循环的研究主要集中于养分分布和养分外循环，而对养分内循环的认识还十分有限。本文以马尾松为研究对象，分析了马尾松的养分动态和养分回特征，并在试验研究和文献资料检索的基础上对养分再吸收的机制进行了讨论，结果表明： 1)10年生马尾松不同器官N、P、K含量表现为：叶＞果＞根＞枝；枝的P、K养分再吸收效率和叶无显著差异，但N的再吸收效率叶＞枝，由于枝的养分含量占全树养分含量较大比重，因此营林过程中利用自然整枝将有利于提高林分养分利用效率；成熟叶N、P养分含量随针叶衰老逐渐下降，落叶前后比叶质量平均下降20.5%，物质回收突出，反映了马尾松养分利用效率高；养分再吸收效率生长期比较稳定，落叶期达到最大值；根系和土壤养分在8月均有一低谷，这可能与该时期马尾松生长旺盛，养分需求较多有关；养分再吸收效率与土壤、根系、叶片养分之间缺乏相关性，马尾松新叶生长获得养分的两条途径(养分回收和根系吸收)没有表现出此消彼涨的现象，这可能与根系养分含量变化较小，还不足以通过统计分析表现出来有关。 2)由于针叶凋落前存在物质回收，3个林龄(10、23、45龄)马尾松针叶凋落后的平均质量、长度和单位长度质量分别下降了15.9%、4.6%和13.9%；不同林龄马尾松单叶N、P、K平均50%以上被回收，养分再吸收效率和转移度均随林龄先增后减，与生长规律密切相关，这是因为23龄马尾松生长旺盛，养分需求比较多，导致养分再吸收效率和转移度比其它林组高；各林龄阶段P转移度都较高，可能与该地区土壤P缺乏有关。以单位质量养分含量和单位长度养分含量所计算的养分再吸收效率偏低，但不显著，因此，对于类似于马尾松的针叶树种，在研究养分再吸收效率时，可以应用易于操作的基于质量浓度的养分再吸收效率。 3)通过绿叶N/P所反映的N、P养分的相对限制性影响了植物对N、P的利用特征，并以马尾松和樟子松为例证实了这种关系的存在；常绿植物和落叶植物随N的限制性增强，N的再吸收效率、转移度、利用效率随之升高，反之亦然；常绿植物随P的限制越强，P的再吸收效率反而降低，反之亦然，这可能与常绿植物P含量低有关；常绿植物P的再吸收水平和利用效率与P的限制性没有关系；落叶植物随P限制性增强，P的再吸收水平和利用效率随之升高，反之亦然，但P的限制性与P的再吸收效率没有关系；N/P与N和P利用特征的关系对于指导适地适树有实际意义，在土壤N含量比较低的立地，选择N/P高的植物，将有利于提高N的养分利用效率，反之，在P含量比较低的立地，选择N/P高的植物将有利于提高P的利用效率。

杉木人工林化感自毒作用研究

本文对杉木连栽障碍及植物化感作用研究的历史及现状进行了综述，并对杉木人工林的化感自毒作用进行了研究。研究结果表明，杉木人工林的确存在化感自毒作用现象，杉木人工纯林土壤、杉木活体及残体植株水浸液对杉木种子发芽和幼苗生民有一定的抑制作用。进一步比较杉木不同组织或残体水浸液的化感自毒作用强度后，发现杉木根水浸液对自身种子发芽和幼苗生长的抑制作用要大于其它部分组织，其它的顺序依次为：杉木鲜叶、凋落叶、半分解枯落叶、枝干和树皮水浸液。利用除酚剂和HPLC等手段，并采用相关分析表明，几种酚类化合物即没食子酸、对一经基苯甲酸、原儿茶酸、香草酸、紫丁香酸、对-香豆酸、邻-香豆酸、正一香豆酸和阿魏酸是杉木人工林中可能的化感自毒物质。本文还针对减轻杉木人工林化感自毒作用的林业经营措施进行了研究，发现杉木人工纯林中的采伐剩余物根桩对下茬杉木幼树的更新有不利的影响，这种不利的影响来自于根桩分解过程中释放的酚类化感物质。但根桩的化感作用会随分解程度的增加而减弱。另外，论文还从植物化感作用的角度，对克服杉木人工林连栽障碍的其它生产措施，如营造混交林及人促林下植被的发育生长，进行了研究；提出了与杉木化学生态关系良好的两种伴生树种，并从化感作用角度证明人促林下植被发育有利于克服杉木人工林的连栽障碍。

杉木人工林土壤动物群落特征

土壤动物在森林生态系统中起着非常重要的作用，但杉木人工林土壤动物的研究尚属空白。传统的杉木（Cunninghamia lanceoata）用材林经营易导致土壤退化，降低土壤的生产潜能。目前许多造林学家正在植物群落水平上应用不同的栽植模式调节土壤系统以改善杉木人工林采伐迹地的土壤质量。本文的目的是为了确定这种调节方式如何影响土壤动物群落的多度、多样性和生物量格局。此项研究选择了立地条件非常相似的3种栽植模式。20年生的一、二代杉木纯林以天然次生常绿阔叶林为对照构成连栽组；13年生8杉木2桤木（AInus creemstoyne）混交林以13年生二代杉木纯林为对照，20年生8杉木2火力楠（越动eI勿朋cc了盯创）混交林以20年生二代杉木纯林为对照组成两种混交模式；20年生火力楠纯林以20年生二代杉木纯林为对照构成轮栽组。同时在第一代杉木纯林中抽取了5块样地监测群落的季节变化作为一种辅助性的调查，结果表明：在多度上，杉木人工林取代天然林后，土壤动物出现了显著性的下降，但是一二代杉木纯林之间没有明显的差别，火力楠轮栽主要促进了大型土壤动物的增加，但火力楠混交对土壤动物没有影响，恺木混交主要促进了双翅目、(虫+齿)目、线虫、线蚓的增加。在多样性上，一、二代杉木之间连栽对土壤动物没有影响，但杉木人工林取代天然林、火力楠混交、火力楠轮栽以及恺木混交均显著地降低了土壤动物的多样性。在生物量上，各对比林型之间均没有发现显著性的差别。从目前的观察看来，多度和多样性的结果支持树种是驱动土壤动物群落发展的一个主要原因，生物量的结果表明栽植模式对土壤动物的影响在某些方面是有限的，也暗示应用栽植模式来调控土壤质量是一个长期的过程。

杉木连栽土壤中毒与真菌毒素的研究

本论文报道了杉木连栽土壤中毒与真菌毒素的研究结果。研究结果表明：杉木连栽土壤致害真菌随杉木连栽代数的增加而显著增加，在国内外首先提出了杉木连栽土壤尖抱镰刀菌及其分泌的毒素对杉木生长的危害，是造成杉木连栽障碍的重要原因，并据此提出了克服杉木连栽障碍的PGPR生物调控技术措施，见到了可喜的苗头。以绿豆、小麦、白菜为指示植物对杉木连栽土壤进行的毒性检测结果，随杉木连栽代数的增加，杉木土壤对指示植物一绿豆、小麦、白菜的抑制作用呈现加强的趋势，表明杉木连栽导致土壤毒性物质的积累。为了探明土壤毒性物质来源，我们调查了不同连栽代数杉木土壤微生物区系变化情况，发现随连栽代数的增加，细菌、放线菌数量明显减少；而真菌数量随连栽代数的增加而显著增加，不同连栽代数杉木土壤真菌经PCR-DGGE分析显示：杉木连栽对土壤真菌多样性、群落结构、丰富度影响较大。随连栽代数的增加，土壤真菌生物多样性降低，镰刀菌等一些重要致害真菌类群急剧富集。用生物检测的方法从连栽杉木土壤中分离得到5株对杉木具有抑制作用的菌株，对两株毒性最强的菌株采用经典和现代分类鉴定方法，鉴定结果表明：SFZ为尖抱镰刀菌萎蔫专化忆仁（Fusariumoxysporumf.sp.vasinfectum）；SF31为正青霉（Eupenicilliumbrefeldianum），这两株真菌中SF2对杉木的毒害作用尤为突出，其发酵液在64倍稀释浓度下仍能强烈抑制杉木种子的发芽和生长，表明尖抱镰刀菌萎蔫专化性及其分泌的毒素是造成杉木连栽障碍的重要原因。我们对致害真菌SFZ发酵液经预处理、萃取、硅胶柱层析、制备薄层层析等步骤进行分离纯化得到了毒素粗结品，并进行了质谱检测，与已知的镰刀菌毒素一丁烯酸内酉爵目比较，推测质核比244为丁烯酸内酷的一种。连栽杉木土壤中毒的生物调控初步研究结果表明：519、B25和MB-97三种抗真菌混合PGPR菌剂在杉木林间微区实验应用4个月，能显著促进连栽土壤杉木幼苗的生长，缓解杉木连栽土壤中毒症状。对PGPR定殖能力检测显示：6个月后能检测到大量519存在于杉木土壤中，说明在这种特定的环境下，S19能生存并取得优势地位，有很好的定殖能力，表明S19可能对调控杉木土壤中毒具有良好的应用前景。同时，这一实验结果也是连栽杉木土壤中毒性物质来源于土壤真菌的有力佐证。

杉木人工林土壤微生物活性与土壤有机碳特征

土壤微生物参与陆地生态系统物质循环和能量流动，在土壤生态过程中起着重要作用。在森林生态系统管理过程中，森林树种组成的变化能影响土壤微生物数量和活性，这种影响的一个主要途径是通过森林凋落物的改变。我国南方杉木人工林取代地带性天然次生阔叶林后，林地土壤质量退化，随着杉木人工纯林的连栽，土壤质量进一步退化。树种单一化可能是引起土壤质量退化的一个重要原因，然而目前对其机理的认识十分有限。因此，本文比较研究了不同杉木人工林分布区（南带、中心产区、北带）杉木人工林和天然次生阔叶林土壤有机碳等土壤化学性状、土壤微生物数量以及土壤微生物活性特征。并且对位于中心产区的杉木人工林和天然次生常绿阔叶林土壤速效N、P、K养分及土壤酶活性的动态特征进行了研究，样地设在中国科学院会同森林生态实验站实验林场。同时，通过田间模拟试验，深入研究了不同杉阔叶凋落物（50％杉木＋5O％恺木、50％杉木＋500k枫香、330＆杉木＋33％恺木＋33％枫香）以及单一杉木叶凋落物对土壤化学性状、土壤微生物生物量碳（MBC）、土壤微生物活性等指标的影响。研究结果表明：（1）广西柳州、湖南会同、河南信阳三个地区杉木人工林与天然次生阔叶林相比，林地表层土壤总有机碳量下降分别达58.24％、36.55％、31.51％，土壤全N、全P含量亦有不同程度下降，林地表层土壤C／N、C／P比也呈降低趋势；三个地区的杉木人工林与天然次生林相比，土壤细菌数量分别降低了59.03％、88.25％、76.85％，真菌数量分别下降72.17％、43.15％、28.33％；杉木人工林土壤脉酶、蔗糖酶、脱氢酶、过氧化氢酶、土壤呼吸强度均低于天然次生林土壤，而土壤多酚氧化酶活性反而增加。（2）各季节天然次生阔叶林土壤氨态氮、硝态氮、有效P、有效K含量均高于杉木人工林；杉木人工林土壤酶活性具有明显季节动态特征，而天然次生阔叶林土壤酶活性季节性变化较小，但是天然次生阔叶林土壤酶活性普遍高于杉木人工林土壤酶活性。（3）凋落物模拟试验结果表明混合凋落物能在一定程度上改善土壤微生物生物量碳、代谢嫡（成0a）、微生物嫡（Cmic／C01＾9）、土壤脉酶、蔗糖酶、脱氢酶、多酚氧化酶活性等土壤质量的微生物学指标，尤其是杉木恺木这一组混合凋落物对土壤质量的改善似乎更有效。2004年4月份取样分析结果，SQF、SQ、SF处理土壤微生物生物量碳是咫处理土壤微生物生物量碳的1.64倍、1.64倍、1.28倍，10月份取样分析结果，SQF、SQ、SF处理土壤微生物生物量碳是PS处理的1.25倍、1.37倍、1.46倍；土壤代谢熵（qCO2）值在不同处理间表现出明显的差异（P＜0.05），两次取样比较结果均是PS处理qCO2值最高，其次为SF、SQF，最小为SQ；然而，不同处理凋落物对土壤总有机碳（TOC）等土壤化学性状影响差异不大。杉木人工林取代天然次生阔叶林后，由于森林生态系统生物多样性减少，林地凋落物质量变差，这可能是导致杉木人工林土壤质量退化的一个重要原因。增加人工林生态系统植物多样性，通过营造混交林（然而需要考虑混交树种的选择），改善林地凋落物质量，这一林地经营管理模式能在一定程度上减缓森林土壤质量退化。