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长期施用沼液对杨树人工林土壤碳氮磷及其计量比的影响

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：张苗阮宏华沈彩芹丁学农曹国华南京林业大学生物与环境学院江苏南方林业协同创新中心江苏省东台市林场

【目的】本研究以苏北沿海地区杨树人工林为研究对象，探讨长期施用不同浓度沼液对其土壤碳、氮、磷组分含量的影响，为科学施用沼液，改善杨树人工林土壤质量，促进杨树人工林可持续发展提供理论依据。【方法】试验采用随机区组设计，... 详细信息

【目的】本研究以苏北沿海地区杨树人工林为研究对象，探讨长期施用不同浓度沼液对其土壤碳、氮、磷组分含量的影响，为科学施用沼液，改善杨树人工林土壤质量，促进杨树人工林可持续发展提供理论依据。【方法】试验采用随机区组设计，设置了4种沼液施用处理，分别为对照(0 m3/hm2， CK)、低浓度(125 m3/hm2， L)、中等浓度(250 m3/hm2， M)和高浓度(375 m3/hm2， H)，自2012年开始每年定期在杨树人工林中施用。采用连续土钻法采集不同土壤深度[0～20 cm（表层），≥20～40 cm（中层）和≥40～60 cm（深层）]土壤样品，研究施用不同沼液浓度对杨树人工林不同土层土壤碳、氮、磷主要组分含量及其计量比的影响。【结果】施用沼液显著增加了表层土壤（0～20 cm）有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）、土壤微生物量碳（MBC）、土壤总氮（TN），土壤微生物量氮（MBN）、土壤全磷（TP）、土壤有效磷（AP）含量，显著降低了表层土壤C/N和MBC/MBN；同时施加沼液也显著增加了20～40 cm土层土壤DOC、TP含量；而在深层土壤（40～60 cm）中，施加沼液对土壤C、N、P各项指标均无显著影响。沼液显著降低了各土层土壤pH值。【结论】研究表明，沼液可作为一种优质的速效有机肥料，能显著增加表层土壤C、N、P等速效养分，对深层土壤无显著影响；同时，适量沼液施用也可以降低沿海盐碱地土壤pH，以及土壤C/N，对改善土壤肥力有一定的作用；但施加过度是否会引起土壤磷素淋洗、氮淋溶风险，造成生态环境污染还有待进一步研究。

关键词：沼液杨树人工林土壤碳、氮、磷土壤微生物量土壤碳氮比土壤微生物生物量碳氮比

干旱对杨树人工林土壤微生物生物量碳氮磷生态化学计量特征的影响

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：赵紫薇阮宏华杨艳谢友超沈彩芹徐亚明曹国华江苏省东台林场江苏省林业局南京林业大学生态与环境学院南方现代林业协同创新中心

【目的】本研究旨在揭示干旱对杨树人工林土壤微生物生物量C、N、P及其生态化学计量特征的影响。为深入了解未来全球干旱背景下杨树人工林土壤C、N、P生物地球化学循环，以及人工林的合理经营提供理论依据。【方法】以江苏省东台林场杨... 详细信息

【目的】本研究旨在揭示干旱对杨树人工林土壤微生物生物量C、N、P及其生态化学计量特征的影响。为深入了解未来全球干旱背景下杨树人工林土壤C、N、P生物地球化学循环，以及人工林的合理经营提供理论依据。【方法】以江苏省东台林场杨树(Populus deltoides)人工林为对象，设置自然降水(CK)、穿透雨减少30%(D1)和穿透雨减少50%(D2)3种处理，探讨土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)含量及其生态化学计量特征(记为MBC/MBN、MBC/MBP、MBN/MBP)对干旱处理的响应，及其与土壤理化性质之间的关系。【结果】①干旱处理显著降低了土壤MBC、MBN、MBP，D2处理较对照MBC、MBN、MBP分别降低了16.09%、 22.60%、32.49%；干旱处理显著增加了MBC/MBN和MBC/MBP值，D2处理较对照两个比值分别提高了10.33%、25.15%，但干旱对MBN/MBP值的影响不显著。②土壤MBC、MBN、MBP均有季节性差异，变化范围分别为344.67～500.12、45.21～63.22和15.33～23.48 mg/kg，其中在夏、秋两季，其含量均维持在较低水平，而冬、春两季，其含量上升到较高水平，而土壤MBC/MBN和MBC/MBP值的季节变化与之完全相反，MBN/MBP比值没有明显的季节变化。③与对照相比，干旱处理显著降低了土壤铵态氮(NH4+-N)、可溶性有机碳(DOC)、有效磷(AP)含量和含水率(SWC)，分别降低了68.81%、32.77%、29.87%和11.05%；而干旱处理后，土壤pH升高、硝态氮(NO3--N)含量增加，分别增加了1.51%和194.34%。相关性分析表明，土壤MBC、MBN、MBP与SWC和全氮(TN)含量极显著正相关，与土壤有机碳(SOC)、NO3--N和碳氮比(C/N)呈显著或极显著负相关。土壤MBC/MBN、MBC/MBP、MBN/MBP值与NO3—N含量和C/N呈显著或极显著正相关，与SWC和TN含量呈显著或极显著负相关。【结论】干旱显著影响了杨树人工林土壤微生物生物量C、N、P含量及其生态化学计量特征，进而对土壤养分平衡和循环过程产生影响。

关键词：土壤微生物干旱生态化学计量特征人工林季节变化

不同林龄水杉人工林土壤颗粒有机碳和矿物结合有机碳的变化特征

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：翟宁宁石珂阮宏华倪娟平方玉曹国华沈彩芹徐亚明霍建军南京林业大学生态与环境学院南方现代林业协同创新中心江苏省东台林场泗洪县林业科技推广中心

【目的】人工林具有巨大的固碳潜力，在减缓全球气候变化方面发挥着重要作用。然而，作为土壤有机碳的主要成分，颗粒有机碳（POC）和矿物结合有机碳（MAOC）在人工林发育过程中的积累与分布机制仍然不清楚。分析各碳组分对水杉人工林... 详细信息

【目的】人工林具有巨大的固碳潜力，在减缓全球气候变化方面发挥着重要作用。然而，作为土壤有机碳的主要成分，颗粒有机碳（POC）和矿物结合有机碳（MAOC）在人工林发育过程中的积累与分布机制仍然不清楚。分析各碳组分对水杉人工林不同林龄阶段土壤有机碳积累能力的相对贡献，为全球变化背景下人工林的科学经营和管理提供依据。【方法】选取位于江苏东台林场的7、16、21、26、31、36、42和46年的8个不同林龄阶段的水杉人工林为对象，每个林龄阶段设置4个重复的野外定位调查样地，分别采集[0，20）cm、[20，40）cm、[40，60）cm、[60，80）cm、[80，100）cm土壤剖面的样品。通过测定各土层的pH、铵态氮、硝态氮、总磷和有效磷等土壤理化性质及土壤有机碳组分（POC和MAOC）的含量，研究水杉人工林发育过程中土壤POC和MAOC的变化特征。【结果】研究发现，[0，20）cm土层中POC是土壤有机碳库的主要贡献者，人工林的林分发育过程促进了POC的积累；而[20，100）cm土层中有机碳以MAOC为主，但MAOC对林分发育响应不明显。随着林龄的增长，[0，20）cm土层的SOC稳定性降低，更容易被分解利用，而[20，100）cm土层的SOC稳定性更高，更有利于有机碳长久的储存。此外，相关性分析表明POC相比于MAOC对林分发育带来的环境因子的变化更敏感。【结论】随着人工林的生长发育，土壤有机碳的积累主要以POC的形式储存在表层（[0，20）cm）中，并且在过熟林时期能最大限度的积累有机碳，显然，长期的人工林发育可以有效促进表层土壤有机碳不同组分的积累和固持，因此，延长人工林的主伐年龄将更好地发挥人工林对全球气候变化的减缓作用。

关键词：颗粒有机碳矿物结合有机碳水杉人工林林分发育深层土壤

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模拟氮沉降对杨树人工林土壤跳虫群落的影响

南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第4期48卷 243-253页

作者：王梓萌阮宏华吴小巧杨艳谢友超沈彩芹丁学农曹国华南京林业大学生态与环境学院南方现代林业协同创新中心江苏南京210037 江苏省林业局江苏南京210036 江苏省东台林场江苏东台224200

【目的】土壤跳虫(弹尾纲物种)在调节土壤生态系统功能方面发挥着重要作用。本研究旨在了解添加氮对杨树人工林土壤跳虫群落结构的影响,为进一步明晰人工林生态系统土壤动物群落对未来大气氮沉降的响应与适应机制提供理论参考。【方法... 详细信息

【目的】土壤跳虫(弹尾纲物种)在调节土壤生态系统功能方面发挥着重要作用。本研究旨在了解添加氮对杨树人工林土壤跳虫群落结构的影响,为进一步明晰人工林生态系统土壤动物群落对未来大气氮沉降的响应与适应机制提供理论参考。【方法】在江苏省东台林场的杨树人工林中建立样地,通过人工林施氮肥的方式模拟大气氮沉降,设置N0(对照,不施氮肥)和3个模拟氮沉降处理,施氮水平分别为N5[5 g/(m^(2)·a)]、N15[15 g/(m^(2)·a)]、N30[30 g/(m^(2)·a)],每个施氮水平设置4个重复,共16块样地。于2021—2022年的春季(4月)、夏季(7月)、秋季(10月)和冬季(1月),用取样框采集凋落物层土壤跳虫,后采用不同直径的土钻分3层,即采集[0,10)、[10,25)、[25,40)cm土壤层跳虫和土壤样品。样品带回实验室后用干漏斗法(Tullgren法)收集跳虫并分析土壤理化性质,最后用SPSS 26和Canoco 5.0进行统计分析。【结果】研究共捕获跳虫1446只,隶属于4目7科18属,优势种群分属等节跳属(Isotoma)、鳞跳属(Toocerus)、长跳属(Entomobrya)和小等跳属(Isotomiella),4属共占总个体数的66.87%。土壤跳虫的个体数在N15处理时显著增加,N30处理时则减少;不同层次中,凋落物层的跳虫个体数显著高于土壤层;在不同季节,跳虫的个体数总体从大到小呈现为秋>夏>春>冬。土壤跳虫Shannon-Wiener多样性指数在N15处理最高,Pielou均匀度指数基本在N30处理最高。RDA分析表明,土壤pH、硝态氮含量和碳氮比是影响土壤跳虫分布的主要环境因子。【结论】氮沉降会显著影响土壤跳虫的群落组成结构,并表现出一定的季节差异;适度的氮添加能增加跳虫的个体数和多样性,而过量的氮添加则导致跳虫个体数减少。

关键词：杨树人工林氮添加土壤动物弹尾纲群落结构群落多样性

干旱对杨树人工林土壤颗粒有机碳和矿物结合态有机碳的影响

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：肖若瑜阮宏华刘晖晖方玉查全智谢友超徐亚明曹国华沈彩芹江苏省东台林场南京林业大学生态与环境学院南方现代林业协同创新中心江苏省林业局

【目的】全球干旱事件日益频繁，显著影响森林生态系统的结构和功能。研究干旱对杨树人工林各深度土层颗粒有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)的影响，为预测未来森林土壤有机碳(SOC)及其稳定性对干旱的响应提供依据。【方法】以江苏... 详细信息

【目的】全球干旱事件日益频繁，显著影响森林生态系统的结构和功能。研究干旱对杨树人工林各深度土层颗粒有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)的影响，为预测未来森林土壤有机碳(SOC)及其稳定性对干旱的响应提供依据。【方法】以江苏东台林场10年生杨树人工林为对象，于2018年8月在此设置了隔离穿透雨的3种干旱处理：即空白对照处理(CK）、隔离30%穿透雨的中度干旱(D30%）、隔离50%穿透雨的重度干旱(D50%)。各处理设置3个重复样地，共9块样地。经过连续4年的野外控制实验，于2022年7月、11月，2023年2月、4月，采集各干旱处理样地内的土壤样品，测定生长季（2022年7月）和非生长季（2023年2月）的土壤POC和MAOC含量，以及测定四季的总土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳、易氧化有机碳等土壤理化性质。基于方差分析、相关性分析以及冗余分析，量化干旱胁迫下土壤POC和MAOC的变化特征，并分析驱动其含量变化的关键因子。【结果】干旱对土壤POC含量没有显著影响，但干旱显著降低了MAOC含量。进一步来说，中度干旱(D30%)显著增加了生长季[0，10) cm表层土的MAOC含量，两种干旱处理(D30%和D50%)显著降低了[10，20) cm和[20，40) cm土层的MAOC含量。两种干旱处理（D30%和D50%）显著降低了非生长季表层土的MAOC含量，对中下层土的影响不显著。从垂直分布上看，总体上土壤POC和MAOC含量随土层加深而显著降低。双因素方差分析表明，干旱处理和土层深度的交互作用对土壤POC和MAOC含量均无显著影响。相关性分析结果表明，POC和MAOC与大多数土壤理化性质均呈极显著正相关，与容重(BD)和碳氮比(C/N)呈极显著负相关。冗余分析结果表明，土壤微生物生物量碳(MBC)与POC和MAOC呈显著正相关。【结论】干旱对土壤POC含量无显著影响，但干旱显著降低了土壤MAOC含量，这意味着干旱可能对未来人工林土壤有机碳的积累与稳定性产生不利影响。此外，本研究表明在不考虑干旱程度、土层深度、土壤有机碳组分的情况下，直接分析SOC对气候变化的响应可能具有误导性。

关键词：土壤有机碳微生物生物量碳生长季节穿透雨减少杨树人工林

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林业碳汇提升的主要原理和途径

南京林业大学学报（自然科学版） 2022年第6期46卷 167-176页

作者：邹晓明王国兵葛之葳谢友超阮宏华吴小巧杨艳南京林业大学生物与环境学院江苏南京210037 Department of Environmental Science University of Puerto RicoSan Juan PR 00936USA 南京林业大学中国特色生态文明建设与林业发展研究院碳中和研究中心江苏南京210037 江苏省林业局江苏南京210036

降低大气CO_(2)含量、缓解气候变暖,已成为当今科学界和国际社会广泛关注的前沿热点问题。林业碳汇作为基于自然解决方案实现“碳达峰、碳中和”的一个重要途径,在应对全球气候变化方面发挥着基础性、战略性、独特的作用。林业碳汇不仅... 详细信息

降低大气CO_(2)含量、缓解气候变暖,已成为当今科学界和国际社会广泛关注的前沿热点问题。林业碳汇作为基于自然解决方案实现“碳达峰、碳中和”的一个重要途径,在应对全球气候变化方面发挥着基础性、战略性、独特的作用。林业碳汇不仅是森林碳汇,林产品碳汇也起着不可忽视的重要作用。林业碳汇潜力提升是一个森林生态系统净碳收支平衡和全产业链林产品碳汇的调控过程,主要包括无机碳的植物固定(光合过程、净生产力等)、土壤有机碳的周转与固定(动植物和微生物残体分解与黏土固定)、林产品碳的固持(林产品产量、木材转换效率、种类和使用寿命等)等3方面的调控原理。笔者从森林碳汇和林产品碳汇两个维度阐述了提升林业碳汇的主要原理、方法或途径。提升林业碳汇潜力的主要途径包括:①通过适地适树、适钙适树人工造林,以增加森林面积;②以完善森林经营措施来增加森林净生产力;③利用矿质黏土对有机碳的保护来增加森林土壤碳汇;④提升林产品产量和改进林产品用途以增加其寿命。在全球尺度上,增加森林面积或提高森林净生产力3.4%,或用可再生能源替换薪炭木材,再将薪炭木材用于制造锯材和人造板,都可以连续30 a每年增加1 Pg的碳汇量。减少全球森林火灾面积1/4或增加森林土壤有机碳含量0.23%,也可以增加碳汇1 Pg。此外,林业固碳还有巨大潜力可以挖掘。

关键词：林业碳汇森林碳汇林产品碳汇森林生产力全球气候变化土壤有机碳

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不同林龄水杉人工林地表大型土壤动物群落特征比较研究

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南京林业大学学报(自然科学版) 2023年

作者：曹荔荔阮宏华李媛媛倪娟平王国兵曹国华沈彩芹徐亚明江苏省东台林场南京晓庄学院食品科学学院南京林业大学生态与环境学院南方现代林业协同创新中心

【目的】土壤动物是森林生态系统的重要组成成分，对森林土壤结构和功能具有重要的调控作用。通过研究不同林龄水杉(Metasequoiaglyptostroboides)人工林地表大型土壤动物群落组成和结构的变化，为提高认识土壤生态系统对全球变化的响... 详细信息

【目的】土壤动物是森林生态系统的重要组成成分，对森林土壤结构和功能具有重要的调控作用。通过研究不同林龄水杉(Metasequoiaglyptostroboides)人工林地表大型土壤动物群落组成和结构的变化，为提高认识土壤生态系统对全球变化的响应和优化水杉人工林科学管理提供参考依据。【方法】采用野外固定样地调查方法，在江苏东台林场选择立地条件和经营措施相对一致的9个不同林龄（7、11、16、21、26、31、36、41和46年生）水杉人工林，每个年龄林分随机设置4个重复样地，分别于2022 年的生长旺季（8 月）和生长末期（11 月）采集样品，分别调查不同林龄水杉人工林地表大型土壤动物群落组成结构及多样性的变化。采用陷阱法对水杉人工林地表大型土壤动物进行采集，土壤动物样品带回实验室后在体视显微镜下进一步分类检索和计数鉴定，此外，用土钻取0-15cm土层的土壤混合样，带回实验室进行土壤理化性质分析，最后使用SPSS26和Origin 2021 进行统计分析与绘图。【结果】本次研究共捕获地表大型土壤动物 14 289 只，隶属 16 目 23 科，其优势类群为等足目中的卷甲虫科和潮虫科；不同林龄水杉人工林地表大型土壤动物的优势类群和常见类群差异较大；地表大型土壤动物个体数量在 11 年生林龄中的最高，36 年生林龄中的为最小；在不同季节中，大型土壤动物个体总数 8 月高于 11 月，而物种丰富度以 11 月则高于 8 月。【结论】不同生长发育阶段及季节变化对水杉人工林地表大型土壤动物的群落结构有显著影响，主要呈现出中林龄段的地表大型土壤动物个体总数、类群数量及多样性指数总体上位于较高水平，表明森林经营过程中应该注重在中龄林阶段的地表土壤大型动物的作用和保护。

关键词：地表大型土壤动物生物多样性群落结构特征林分发育季节变化

施用沼液对杨树人工林凋落物量与林木生长的影响

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智慧农业导刊 2022年第22期2卷 29-33页

作者：徐涵湄薛斌查全智曹国华沈彩芹南京林业大学生物与环境学院南京210037 江苏省东台市林场江苏东台224200

沼液已成为人工林可持续经营管理过程中的优质有机肥料。研究长期施用不同沼液浓度作用后,对杨树人工林凋落物量和林木生长的影响,为杨树人工林经营和沼液科学合理利用提供理论依据。连续6年对江苏盐城东台林场10年生杨树人工林进行不... 详细信息

沼液已成为人工林可持续经营管理过程中的优质有机肥料。研究长期施用不同沼液浓度作用后,对杨树人工林凋落物量和林木生长的影响,为杨树人工林经营和沼液科学合理利用提供理论依据。连续6年对江苏盐城东台林场10年生杨树人工林进行不同沼液浓度施用试验(包括对照(CK)、低浓度(L,125 m^(3)/ha·yr)、中浓度(M,250 m^(3)/ha·yr)、高浓度(H,375 m^(3)/ha·yr)),研究不同浓度施肥处理对杨树人工林林分凋落物和树高、胸径和冠幅的生长影响,以及林下植被多样性的变化。杨树人工林的年凋落物量在不同沼液浓度处理下的变化为L>M>H>CK,L、M沼液浓度处理下的杨树人工林凋落物量要显著高于CK、H处理;凋落叶氮含量在L、M沼液浓度处理下极显著高于对照CK和H沼液浓度处理,凋落叶磷含量在M沼液浓度处理下显著高于其他3种沼液浓度处理;L、M、H沼液浓度处理下林木的树高显著高于CK样地林木树高,并且L、M沼液浓度处理下的林木树高增长显著快于H处理;草本植物多样性在CK处理下显著高于3种沼液浓度处理,分别比L、M、H沼液浓度处理高28.1%、21.9%、18.8%。施用适当中低浓度的沼液可以更显著提高杨树的生长量,进而提高杨树地上部分的生产力;同时,中低浓度沼液可以增加凋落物中养分元素的含量,也有利于促进草本优势种的生长。

关键词：沼液凋落物量林木生长草本植物多样性杨树

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