全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 34 卷 第 2 期摇 摇 2014 年 1 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
连续免耕对不同质地稻田土壤理化性质的影响 龚冬琴,吕摇 军 (239)…………………………………………
下辽河平原景观格局脆弱性及空间关联格局 孙才志,闫晓露,钟敬秋 (247)……………………………………
完全水淹环境中光照和溶氧对喜旱莲子草表型可塑性的影响 许建平,张小萍,曾摇 波,等 (258)……………
赤潮过程中“藻鄄菌冶关系研究进展 周摇 进,陈国福,朱小山,等 (269)……………………………………………
盐湖微微型浮游植物多样性研究进展 王家利,王摇 芳 (282)……………………………………………………
臭氧胁迫对植物主要生理功能的影响 列淦文,叶龙华,薛摇 立 (294)……………………………………………
啮齿动物分子系统地理学研究进展 刘摇 铸,徐艳春,戎摇 可,等 (307)…………………………………………
生态系统服务制图研究进展 张立伟,傅伯杰 (316)………………………………………………………………
个体与基础生态
NaCl胁迫下沙枣幼苗生长和阳离子吸收、运输与分配特性 刘正祥,张华新,杨秀艳,等 (326)………………
不同生境吉首蒲儿根叶片形态和叶绿素荧光特征的比较 向摇 芬,周摇 强,田向荣,等 (337)…………………
小麦 LAI鄄2000 观测值对辐亮度变化的响应 王摇 龑,田庆久,孙绍杰,等 (345)…………………………………
K+、Cr6+对网纹藤壶幼虫发育和存活的影响 胡煜峰,严摇 涛,曹文浩,等 (353)…………………………………
马铃薯甲虫成虫田间扩散规律 李摇 超,彭摇 赫,程登发,等 (359)………………………………………………
种群、群落和生态系统
莱州湾及黄河口水域鱼类群落结构的季节变化 孙鹏飞,单秀娟,吴摇 强,等 (367)……………………………
黄海中南部不同断面鱼类群落结构及其多样性 单秀娟,陈云龙,戴芳群,等 (377)……………………………
苏南地区湖泊群的富营养化状态比较及指标阈值判定分析 陈小华,李小平,王菲菲,等 (390)………………
盐城淤泥质潮滩湿地潮沟发育及其对米草扩张的影响 侯明行,刘红玉,张华兵 (400)…………………………
江苏省农作物最大光能利用率时空特征及影响因子 康婷婷,高摇 苹,居为民,等 (410)………………………
1961—2010 年潜在干旱对我国夏玉米产量影响的模拟分析 曹摇 阳,杨摇 婕,熊摇 伟,等 (421)………………
黑龙江省 20 世纪森林变化及对氧气释放量的影响 张丽娟,姜春艳,马摇 骏,等 (430)…………………………
松嫩草原不同演替阶段大型土壤动物功能类群特征 李晓强,殷秀琴, 孙立娜 (442)…………………………
小兴安岭 6 种森林类型土壤微生物量的季节变化特征 刘摇 纯,刘延坤,金光泽 (451)…………………………
景观、区域和全球生态
黄淮海地区干旱变化特征及其对气候变化的响应 徐建文,居摇 辉,刘摇 勤,等 (460)…………………………
我国西南地区风速变化及其影响因素 张志斌,杨摇 莹,张小平,等 (471)………………………………………
青海湖流域矮嵩草草甸土壤有机碳密度分布特征 曹生奎,陈克龙,曹广超,等 (482)…………………………
基于生命周期评价的上海市水稻生产的碳足迹 曹黎明,李茂柏,王新其,等 (491)……………………………
研究简报
荒漠草原区柠条固沙人工林地表草本植被季节变化特征 刘任涛,柴永青,徐摇 坤,等 (500)…………………
跨地带土壤置换实验研究 靳英华,许嘉巍 ,秦丽杰 (509)………………………………………………………
SWAT模型对景观格局变化的敏感性分析———以丹江口库区老灌河流域为例
魏摇 冲,宋摇 轩,陈摇 杰 (517)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*288*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*29*
室室室室室室室室室室室室室室
2014鄄01
封面图说: 高原盐湖———中国是世界上盐湖分布比较稠密的国家,主要分布在高寒的青藏高原以及干旱半干旱地区的新疆、内
蒙古一带。 尽管盐湖生态环境极端恶劣,但它们依然是陆地特别是高原生态系统中十分重要的组成部分。 微微型
浮游植物通常是指粒径在 0. 2—3 滋m之间的光合自养型浮游生物。 微微型浮游植物不仅是海洋生态系统中生物量
和生产力的最重要贡献者,也是盐湖生态系统最重要的组成部分。 研究显示,水体矿化度是影响微微型浮游植物平
面分布及群落结构组成的重要因子,光照、营养成分和温度等也会影响盐湖水体中微微型浮游植物平面分布及群落
结构组成(详见 P282)。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 34 卷第 2 期
2014年 1月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.2
Jan.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41171072);中国地震局资助项目(201208005)
收稿日期:2012鄄09鄄19; 摇 摇 修订日期:2013鄄06鄄21
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: xujw634@ nenu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201209191320
靳英华,许嘉巍 ,秦丽杰.跨地带土壤置换实验研究.生态学报,2014,34(2):509鄄516.
Jin Y H,Xu J W,Qin L J.The experimental study on trans鄄regional soil replacement.Acta Ecologica Sinica,2014,34(2):509鄄516.
跨地带土壤置换实验研究
靳英华,许嘉巍* ,秦丽杰
(东北师范大学地理科学学院,长春摇 130024)
摘要:以温带针阔混交林暗棕壤地带内的白浆土、草甸土、泥炭土为原料,以长白山自然保护区内的寒温带山地棕色针叶林土为
置换对象,完成了仿自然原型的土壤合成,进行了跨地带的土壤置换与植被生长实验研究。 结果表明:淤山地棕色针叶林土的
腐殖质层厚度、酸度和速效氮含量为植被生长的限制性因子;于合成土壤理化指标必须以原生土壤限制因子拐点(值)指标为
确定依据,作为合成土壤的关键性指标;盂在长白山采用泥炭土与草甸土各占 1 / 4,白浆土占 1 / 2进行混合,土层厚度 40cm,并
使用石灰进行调酸达到中性后,植被恢复效果最好、造价最低。
关键词:山地棕色森林土;地带;土壤置换
The experimental study on trans鄄regional soil replacement
JIN Yinghua,XU Jiawei*,QIN Lijie
School of Geographical Science, Northeast Normal University, Changchun 130024, China
Abstract: When people did ecological restoration, it was very difficult to achieve the trans鄄regional soil replacement. Basalt
platform is distributed around the Changbai Mountain Nature Reserve. The intrazonality soil ( i.e. baijiang soil, peat soil and
meadow soil) in the temperate humid climate zone is developed widely on basalt platform, howerer, the zonality soil such as
dark brown earth is rare. The mountain brown coniferous forest soil, baijiang soil, peat soil and meadow soil are not in the
same physical geographic zone, and there are significant differences in their physical and chemical properties, thus, it is
not easy to complete soil replacement directly. In this zone, we could use the synthesis soil which is artificially synthesized
with baijiang soil, peat soil and meadow soil to instead of the mountain brown coniferous forest soil. In this study, the
baijiang soil, peat soil and meadow soil in the dark brown soil zone in the temperate broadleaved鄄coniferous mixed forest
were used as raw materials, and the mountain brown coniferous forest soil in cold temperate zone in Changbai Mountain
Nature Reserve was used as replacement object. Firstly, we completed soil synthesis taking the imitates the natural prototype
principle, and then, conducted the experimental research on trans鄄regional soil replacement and plant growth. The results
showed that the differences of soils were significant in the distribution of the content of every soil grain size group (%),
humus layer thickness (10—20 cm), pH (5.9—7.5), and the available nitrogen (N) content (57.8—100.7 g / kg) in the
mountain brown coniferous forest soil zone. The limited factors of plant growth were humus layer thickness, pH, and
available N content of mountain brown coniferous forest soil. Plant growth condition was better as the humus layer thickness
was 40cm, pH was 7.0 and available N content was 80 mg / kg which were the inflection point value of the mountain brown
coniferous forest soil limited factors. Therefore, the inflection point value of the mountain brown coniferous forest soil limited
factor was a key to synthesis soil, and it was the basis for physical and chemical indicators of synthesis soil. There were
more gravel but less silt and clay on surface soil of the mountain brown coniferous forest soil, the soil texture is gravelly
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sandy loam. Soil texture of meadow soil was sandy loam soil. There were less gravel but more silt and clay on surface soil of
soil texture of baijiang soil, and peat soil was loam. The mountain brown coniferous forest soil and the peat soil were more
abundant in organic matter content, however, the baijiang soil and the meadow soil were low. The pH of the mountain brown
coniferous forest soil was higher than that of baijiang soil, peat soil and meadow soil. Total N was more abundant in the
mountain brown coniferous forest soil than that of other types of soils, but the available N was lower in surface soil of the
mountain brown coniferous forest soil. The total and available potassium was the most abundant nutrient in the mountain
brown coniferous forest soil. There was no significant different in the total and available phosphorus for the four types of
soils. In Changbai Mountain, the mixed soil was made of a quarter of peat soil, a quarter of meadow soil and a half of
baijiang soil and the its soil layer thickness was kept about 40 cm, then the pH of the mixed soil was adjusted to neutral by
lime. It was the most reasonable solution for replacing the mountain brown coniferous forest soil since the vegetation
restoration effect was best and the cost was the lowest to produce the mixed soil.
Key Words: the mountain brown coniferous forest soil; zone; soil replacement
摇 摇 长白山位于吉林省东南部地区,基带为温带针
阔混交林暗棕壤地带,其垂直带上发育了山地棕色
针叶林土地带、亚高山岳桦林森林草甸土地带和高
山苔原地带[1]。 森林生态系统完整,动植物资源十
分丰富,建有长白山自然保护区[2]。
20世纪 90年代,在长白山自然保护区内修建了
许多商业性建筑,破坏了保护区内原始植被及动植
物的生存环境,严重影响了保护区内自然景观的原
始性,对保护区的环境造成了污染[3鄄6]。 鉴于此,保
护区拆除了商业性建筑物,以恢复原生植被。
建筑物拆除后形成的建筑废弃地内原生土壤已
遭到破坏,要进行植被恢复,首先必须解决所需的土
壤问题[7]。 被破坏的山地棕色针叶林土通常发育在
寒温带。 由于自然保护区内禁止采土,客土来源只
能来自区外的温带区域,属于不同自然带的不同类
型土壤间置换。 不同自然带间土壤形成机理、理化
性质、肥力差异大,在生态恢复中,跨地带的土壤置
换难度很大,本实验试图突破这一难点。
在长白山保护区周边为玄武岩台地,台地上发
育了温带湿润区常见的隐域性白浆土、泥炭土和草
甸土,而地带性的暗棕壤很少见[8鄄10]。 由于白浆土、
草甸土、泥炭土与山地棕色针叶林土属不同自然地
带,理化性质差异较大[11鄄14],无法直接进行土壤置
换。 只能以白浆土、草甸土、泥炭土为原料,通过人
工合成,替代山地棕色针叶林土,实现跨地带的土壤
置换。
本研究旨在:(1)通过原生土壤限制因子栽培实
验,确定山地棕色针叶林土土壤性质中限制植被生
长与发育的关键因子,作为人工合成土壤的关键性
指标;(2)选取泥炭土、白浆土和草甸土的表层土,进
行不同比例的混合,测定其理化性质,选定接近山地
棕色针叶林土理化性质的配比方案;(3)按照已确定
的人工合成土壤的关键性指标,对不同配比方案下
的合成土壤进行人工调节,并进行栽培可行性检验
实验,最终以植被恢复效果最好、造价最低,确定合
理的山地棕色针叶林土置换方案。
1摇 材料与研究方法
1.1摇 研究区域概况
长白山位于东经 127毅 40忆—128毅 16忆,北纬 41毅
35忆—42毅25忆之间,属于温带大陆性季风气候,具有明
显的垂直气候带。 因受特殊地理环境影响,形成独
特的气候特点,具有春季干燥多风,夏季温暖多雨,
秋季凉爽多雾,冬季寒冷漫长的特点。 海拔从低到
高垂直分布着 4 种类型的自然带:海拔 700—1100m
为针阔混交林带(暗棕壤),1100—1800m 为山地针
叶林带(山地棕色针叶林土)、1800—2000m 为亚高
山岳桦林带(山地森林草甸土)、2000m 以上为高山
苔原带(山地苔原土)。
1.2摇 土壤样品的采集与测定
在长白山自然保护区内北坡海拔 1650—1800m
的云冷杉林下取 18 个样品;在区外的 650m 河谷湿
地中取泥炭土、680m 河谷草甸中取草甸土和 700m
台地次生疏林地中取白浆土各 6个样品。
利用激光粒度分析仪 S3500(美国)测定土壤的
机械组成,酸度计测定 pH 值,重铬酸钾法测定有机
015 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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质,使用全自动化学分析仪测定全 N、全 P、速效 N、
速效 P,使用火焰光度计测定全 K、速效 K。
1.3摇 盆栽实验
选择茎高 5cm左右的鱼鳞云(Picea jezoensis)幼
苗进行盆栽实验,在保证水分充足的条件下,生长
60d,在第 20、40、60天测定茎高和叶片数。
1.3.1摇 原生土壤限制因子实验
(1)土壤厚度限制性实验
在花盆中分别装入 20、30、35、40、45cm 厚度的
质地、酸度、养分相同(接近平均值)的山地棕色针叶
林土,每个处理 6盆。
(2)土壤酸度限制性实验
在花盆中装入厚度的、质地相同,酸度为 6. 0、
6郾 5、7.0、7.5的土壤,每个处理 6盆。
(3)土壤速效氮限制性实验
在花盆中装入厚度、酸度、质地相同的低速效氮
含量(60mg / kg)的山地棕色针叶林土,施入氮肥,设
置 5 个水平的速效氮含量处理,速效氮含量分别为
60、70、80、90、100mg / kg,每个处理 6盆。
(4)土壤质地限制性实验
在花盆中装入厚度、酸度、速效氮含量相同,粘
粒含量( <0.002mm 的粒径)分别为 8%、10%、12%、
14%、16%的山地棕色针叶林土,每个处理 6盆。
1.3.2摇 合成土壤的植物生长实验
选取泥炭土、白浆土和草甸土的表层土,进行不
同比例的混合,测定其理化性质,选定接近山地棕色
针叶林土理化性质的 3种配比方案合成的土壤。 合
成土壤酸性比棕色针叶林土强,使用石灰对合成土
壤进行人工调节到 pH值 7.0。 研究 3种合成土壤对
鱼鳞云杉生长的影响。
1.4摇 统计分析
采用 SPSS13.0 软件进行单因素方差分析( one
way ANOVA),采用 LSD 法对数据进行差异显著性
检验(P= 0.05)。 图表中数据为平均数依标准误。
2摇 结果与分析
2.1摇 原生土壤与原料土壤的理化性质对比分析
山地棕色针叶林土样本间理化性质有较大差
异,主要表现在粒径分布、腐殖质层厚度 ( 10—
20cm)、酸度 ( 5. 9—7. 5) 和速效氮含量 ( 57. 8—
100郾 7g / kg)上;泥炭土、草甸土和白浆土同类土壤各
样品间差异较小(表 1,表 2)。
表 1摇 原生土壤和原料土壤的机械组成各等级粒径土粒的含量
Table 1摇 The mechanical composition of protogenesis soil and raw material soil the distribution of the content of every soil grain size group
土壤类型
Soil type
粒径分布 / %
The distribution of the content of every soil grain size group
>2.0 mm 0.2—2.0 mm 0.02—0.2 mm 0.002—0.02 mm <0.002 mm
土壤质地
Soil texture
棕色针叶林土 Brown
coniferous forest soil
平均值
范围摇
13.8依1.3
8.3—16.6
24.1依1.9
20.2—27.9
25.6依1.1
24.3—27.1
24.9依1.7
22.5—26.9
12.5依0.9
8.3—16.2 砾质砂壤土
白浆土
Baijiang soil
平均值
范围摇
5.3依1.2
4.2—6.7
18.4依1.5
16.5—20.4
26.4依1.4
25.1—28.3
30.5依1.6
28.6—32.1
19.5依0.7
17.6—20.8 壤土
草甸土
Meadow soil
平均值
范围摇
12.7依1.5
10.5—13.9
30.4依2.6
28.4—33.1
26.3依1.6
24.1—28.4
22.2依1.1
21.2—23.4
8.5依0.3
7.4—9.1 砂壤土
泥炭土
Peat soil
平均值
范围摇
5.4依0.6
4.9—5.9
13.3依1.8
12.6—16.2
21.1依1.3
20.3—23.1
38.4依1.8
37.5—39.1
21.9依1.2
19.8—23.2 壤土
摇 摇 保护区外的 3种土壤与山地棕色针叶林土的理
化性质差异较大,表现为山地棕色针叶林土表层土
壤砾石较多,粉砂和粘粒的含量略少,质地为砾质砂
壤土。 区外的草甸土和山地棕色针叶林土表层土壤
机械组成相似,为砂壤土。 白浆土和泥炭土砾石较
少,粉砂和粘粒的含量高,为壤土(表 1)。 山地棕色
针叶林土表层土壤和泥炭土有机质含量丰富,白浆
土和草甸土有机质含量低。 山地棕色针叶林土表层
土壤酸性弱于区外的 3种土壤。 山地棕色针叶林土
表层土壤的全氮含量较其它 3 种土壤为高,但速效
氮含量低;全钾和速效钾含量高于其它 3 种土壤;全
磷和速效磷含量大致相当(表 2)。
2.2摇 原生土壤限制因子对植物生长的影响分析
在山地棕色针叶林土的不同生境里,植被生长
和发育有明显不同[15鄄19],对其下土壤分析表明,土壤
的腐殖质层厚度、酸度、质地和速效氮含量差异明
显。 为此初步认定以上 4个因子是山地棕色针叶林
土土壤性质中限制植被生长与发育的关键因子。
115摇 2期 摇 摇 摇 靳英华摇 等:跨地带土壤置换实验研究 摇
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表 2摇 原生土壤和原料土壤对比
Table 2摇 Comparison of protogenesis soil and raw material soil
土壤类型
Soil type
有机质 / %
Organic matter
腐殖质层厚度
Humus layer
thickness
pH
全量养分 / (g / kg)
Total nutrients
全氮
N
全钾
K
全磷
P
速效养分 / (mg / kg)
Available nutrients
速效氮
N
速效钾
K
速效磷
P
棕色针叶林土
Brown coniferous
forest soil
平均值
范围摇
26.8依0.7
25.2—27.6
15.3依0.9
10.2—20.3
6.9依0.8
5.9—7.5
4.9依0.4
4.4—5.3
40.9依0.8
38.9—41.7
1.3依0.1
1.2—1.4
78.7依5.3
57.8—100.7
176.5依3.5
173.6—180.5
16.8依0.5
15.7—17.2
白浆土
Baijiang soil
平均值
范围摇
8.4依0.3
8—8.7
25.6依1.2
23.1—26.9
5.9依0.3
5.6—6.4
3.8依0.2
3.5—4.7
21.6依1.5
19.7—23.2
1.1依0.1
1—1.2
135.4依3.7
127.6—140.7
121.3依4.2
116.3—125.1
11.3依0.3
10.4—11.8
草甸土
Meadow soil
平均值
范围摇
4.8依0.2
4.4—5.1
34.8依1.6
32.9—35.8
5.2依0.2
5.1—5.4
2.3依0.2
2.1—2.4
20.1依1.3
18.4—22.3
1.8依0.2
1.6—1.9
99.6依4.1
94.3—103.6
228依6.7
220—235.7
19.5依1.4
18.2—21.6
泥炭土
Peat soil
平均值
范围摇
48.2依0.7
46.4—51.1
53.6依1.8
50.3—56.3
6.1依0.2
5.9—6.2
2.7依0.3
2.2—3.4
13.3依0.3
11.5—14.8
1.7依0.2
1.4—1.9
88依2.3
84.3—92.3
21.6依0.7
18.3—23.1
17.1依0.4
16—18.5
2.2.1摇 土壤厚度对生长的影响
原生土壤表层的厚度一般不超过 20cm,在植被
恢复中,较薄的土壤不利于植物扎根,厚度过大,又
使造价升高。
利用不同厚度的棕色针叶林土进行盆栽实验结
果表明:土壤厚度对植物生长的影响差异显著(P<
0郾 05)(表 3),随着土层厚度的增加,植物的长势也
表现的越好;当土层厚度逸40cm 时,鱼鳞云杉的生
长效果呈现出最佳的状况;土层厚度低于 40cm 时,
鱼鳞云杉长势不好。
表 3摇 棕色针叶林土不同土层厚度下鱼鳞云杉的生长状况
Table 3摇 Growth of Picea jezoensis for different soil thickness on the mountain brown coniferous forest soil
生长时间 / d
Growth time
生长指标
Growth index
土层厚度 Soil thickness / cm
20 30 35 40 45
20 茎高 Height of stem / cm 8.2 依 0.12a 11.5 依 0.13b 12.4 依 0.12b 14.6 依 0.13c 14.9 依 0.13c
叶片数 Number of leaf 10 依 0a 14 依 0.19b 15 依 0.18bc 15 依 1.7bc 16 依 0.16c
40 茎高 Height of stem / cm 14.1 依 0.23a 18.3 依 0.26b 21.7 依 0.29c 23.4 依 0.27cd 26.5 依 0.24d
叶片数 Number of leaf 14 依 0.12a 19 依 0.21b 21 依 0.24b 28 依 0.34c 31 依 0.32c
60 茎高 Height of stem / cm 17.3 依 0.19a 28.5 依 0.35b 26.4 依 0.23b 30.7 依 0.36c 32.3 依 0.31c
叶片数 Number of leaf 23 依 0.33a 28 依 0.37b 31 依 0.31b 38 依 0.36c 42 依 0.32c
摇 摇 不同小写字母表示不同土层厚度处理间差异显著(P<0.05)
2.2.2摇 土壤酸度对生长的影响
原生土壤表层的 pH 值变化较大,从弱酸性、中
性到弱碱性。 土壤 pH 值对植物生长的影响差异显
著(P<0.05)(表 4)。 鱼鳞云杉幼苗在 pH 值 7.0 时
生长最好,pH值 6.5生长较好,pH值 6.0和 7.5时生
长不好。
表 4摇 不同 pH值下棕色针叶林土上鱼鳞云杉的生长状况
Table 4摇 Growth of Picea jezoensis for different pH on the mountain brown coniferous forest soil
生长时间 / d
Growth time
生长指标
Growth index
pH
6.0 6.5 7.0 7.5
20 茎高 Height of stem / cm 8.3 依 0.12a 12.2 依 0.15c 14.4 依 0.13c 10.6 依 0.12b
叶片数 Number of leaf 12 依 0.1a 15 依 0.14b 16 依 0.13b 15 依 0.13b
40 茎高 Height of stem / cm 17.6 依 0.17a 23.3 依 0.21c 24.2 依 0.2c 19.7 依 0.18b
叶片数 Number of leaf 22 依 0.18a 27 依 0.22b 28 依 0.24b 23 依 0.19a
60 茎高 Height of stem / cm 23.4 依 0.32a 29.6 依 0.34b 30.3 依 0.29b 24.7 依 0.24a
叶片数 Number of leaf 29 依 0.23a 36 依 0.24b 38 依 0.21b 28 依 0.23a
摇 摇 不同小写字母表示不同土层厚度处理间差异显著(P<0.05)
2.2.3摇 土壤速效氮对生长的影响
原生土壤的速效氮含量对鱼鳞云杉幼苗的生长
影响差异显著(P<0.05) (表 5)。 速效氮含量低于
80mg / kg,鱼鳞云杉生长缓慢,高于 80mg / kg 鱼鳞云
215 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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杉生长较快,但是随着速效氮含量的增加并没表现 出较大的生长差异。
表 5摇 不同速效氮含量下棕色针叶林土上鱼鳞云杉的生长状况
Table 5摇 Growth of Picea jezoensis for different available nitrogen on the mountain brown coniferous forest soil
生长时间 / d
Growth time
生长指标
Growth index
速效氮 Available N / (mg / kg)
60 70 80 90 100
20 茎高 Height of stem / cm 7.4 依 0.08a 11.8 依 0.13b 14.6 依 0.17c 15.1 依 0.16c 15.9 依 0.17c
叶片数 Number of leaf 12 依 0.13a 14 依 0.11b 16 依 0.14c 16 依 0.14c 17 依 0.13c
40 茎高 Height of stem / cm 15.8 依 0.18a 22.6 依 0.14b 24.9 依 0.15c 25 依 0.14c 25.3 依 0.16c
叶片数 Number of leaf 21 依 0.21a 25 依 0.19b 28 依 0.23c 28 依 0.22c 30 依 0.26c
60 茎高 Height of stem / cm 22.6 依 0.31a 28.4 依 0.29b 30.2 依 0.35c 30.8 依 0.33c 31.2 依 0.36c
叶片数 Number of leaf 28 依 0.27a 32 依 0.31b 38 依 0.28c 40 依 0.25c 42 依 0.24c
摇 摇 不同小写字母表示不同土层厚度处理间差异显著(P<0.05)
2.2.4摇 土壤质地对生长的影响
原生土壤的粘粒含量对鱼鳞云杉幼苗的生长影
响差异不显著(P>0.05) (表 6),粘粒较多时鱼鳞云
杉长势略好,但和粘粒少时比较鱼鳞云杉生长差异
不显著。
表 6摇 不同质地下棕色针叶林土上鱼鳞云杉的生长状况
Table 6摇 Growth of Picea jezoensis for different distribution of the content of soil grain size group on the mountain brown coniferous forest soil
生长时间 / d
Growth time
生长指标
Growth index
<0.002mm粒径 Grain size
60 70 80 90 100
20 茎高 Height of stem / cm 13.7 依 0.12 13.9 依 0.11 14.3 依 0.12 14.5 依 0.14 14.7 依 0.14
叶片数 Number of leaf 15 依 0.17 15 依 0.12 16 依 0.14 16 依 0.13 16 依 0.13
40 茎高 Height of stem / cm 23.6 依 0.21 23.8 依 0.24 24.4 依 0.19 24.8 依 0.15 25.1 依 0.17
叶片数 Number of leaf 27 依 0.23 27 依 0.23 28 依 0.26 29 依 0.24 30 依 0.26
60 茎高 Height of stem / cm 29.1 依 0.21 29.3 依 0.25 30.2 依 0.24 30.4 依 0.24 31 依 0.23
叶片数 Number of leaf 38 依 0.33 38 依 0.31 38 依 0.32 40 依 0.35 41 依 0.34
摇 摇 不同小写字母表示不同土层厚度处理间差异显著(P<0.05)
图 1摇 不同土层厚度下株高的变化
Fig.1摇 Plant height of different soil thickness
2.2.5摇 土壤限制因子拐点(值)
通过原生土壤限制因子栽培实验表明,土壤的
厚度、酸度和养分对鱼鳞云杉幼苗生长影响最大,为
主要的限制因子;而土壤质地对鱼鳞云杉幼苗生长
影响不大,为一般性限制性因子。 原生土壤限制因
子拐点(值)土壤厚度为 40cm、酸度为 7.0、速效氮含
量为 80 mg / kg(图 1—图 4),合成土壤理化指标必须
以原生土壤限制因子拐点(值)指标为确定依据,作
为合成土壤的关键性指标。
图 2摇 不同酸度下株高的变化
Fig.2摇 Plant height of different PH
2.3摇 合成土壤对植物生长的影响分析
2.3.1摇 合成土壤的初步方案
通过多次实验,运用泥炭土、白浆土和草甸土 3
315摇 2期 摇 摇 摇 靳英华摇 等:跨地带土壤置换实验研究 摇
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图 3摇 不同速效氮含量下株高的变化
Fig.3摇 Plant height of different available nitrogen
图 4摇 不同质地下株高的变化
摇 Fig.4摇 Plant height of different distribution of the content of
soil grain size group
种土壤进行不同比例混合,测定其理化性质,筛选出
了 3种配比方案,方案一:泥炭土、白浆土和草甸土
各占 1 / 3 进行混合;方案二:泥炭土与草甸土各占 1 /
4,白浆土占 1 / 2进行混合;方案三:泥炭土与白浆土
各占 1 / 4,草甸土占 1 / 2 进行混合,其合成土壤的理
化性质较接近原生土壤。
3种配比方案的合成土壤在粒径分布上,>2mm
的砾石都小于棕色针叶林土,砂砾的含量方案一和
方案二低于棕色针叶林土,方案三的砂砾含量与棕
色针叶林土相当,粉砂和粘粒的含量都高于棕色针
叶林土。 3种配比方案的合成土壤 pH 值都高于棕
色针叶林土。 方案一和方案三的有机质含量高于棕
色针叶林土,方案二的有机质含量低于棕色针叶林
土。 3种配比方案的速效氮含量都高于棕色针叶林
土,但是速效钾的含量都低于棕色针叶林土,速效磷
的含量相当(表 7)。
对照合成土壤的关键性指标,3种方案的土壤机
械组成优于棕色针叶林土,细粒物质较多;速效氮含
量高,这对于用于植被恢复的土壤是有利的,在使用
时不需要对此进行人工调节。 合成的土壤酸性比棕
色针叶林土强,酸度必须进行调节,使用石灰对合成
土壤进行人工酸度调节到 pH值 7.0。
表 7摇 3个方案人工合成土壤的理化性质
Table 7摇 Physical and chemical properties of synthetic soil for three schemes
合成土
壤方案
Schemes of
synthetic
soil
物理性质 Physical property / %
各粒径土粒含量 / mm
The content of soil grain size group
>2.0 2.0—0.2
0.2—
0.02
0.02—
0.002 <0.002
质地
Soil
texture
化学性质 Chemical property / %
pH
土壤养分 Soil nutrients / (mg / kg)
有机质
Organic
matter
速效 N
Available N
速效 P
Available
P
速效 K
Available
K
方案一 First 8.19 20.71 24.60 30.37 16.14 砂壤土 5.9 275 106.87 15.4 124.33
方案二 Second 7.44 20.15 25.05 30.41 16.98 壤土 5.7 233.63 113.05 14.1 123.63
方案三 Third 9.53 23.14 25.02 27.32 13.97 砂壤土 5.5 271.3 105.2 14.6 150.8
2.3.2摇 3种配比方案的合成土壤对植物生长的影响
使用 pH值 7.0、土层厚度 40cm的 3种配比方案
的合成土壤进行鱼鳞云杉幼苗生长效果的盆栽试
验,对照 pH 值 7.0、土层厚度 40cm 和速效氮为 80
mg / kg的原生土壤鱼鳞云杉幼苗生长状况,方案一
和方案二合成土壤上鱼鳞云杉生长的状况更接近原
生土壤上鱼鳞云杉幼苗生长的状况,方案三的合成
土壤上鱼鳞云杉生长的状况较差。
方案一和方案二合成的土壤都适于山地针叶林
带植被恢复所需土壤,而区外白浆土最多,取土方
便,因此方案二泥炭土与草甸土各占 1 / 4,白浆土占
1 / 2进行混合比方案一即泥炭土、白浆土和草甸土各
占 1 / 3 进行混合造价低,方案更加可行。
3摇 结论与讨论
3.1摇 结论
摇 摇 (1)以温带针阔混交林暗棕壤地带内的土壤为
原料,以长白山自然保护区内的寒温带山地棕色针
叶林土为置换对象,可完成仿自然原型的土壤合成,
实现跨地带的土壤置换。
415 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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表 8摇 3种合成土壤和棕色针叶林土上鱼鳞云杉的生长状况
Table 8摇 Growth of Picea jezoensis for three synthetic soil and Brown coniferous forest soil
生长时间 / d
Growth time
生长指标
Growth index
棕色针叶林土
Brown coniferous
forest soil
方案一
First schemes
方案二
Second schemes
方案三
Third schemes
20 茎高 Height of stem / cm 14.6 依 0.17b 13.9 依 0.15b 13.2 依 0.14b 12 依 0.11a
叶片数 Number of leaf 16 依 0.14b 15 依 0.13b 14 依 0.13a 13 依 0.1a
40 茎高 Height of stem / cm 24.9 依 0.15c 23.2 依 0.13b 22.7 依 0.12b 21.2 依 0.12a
叶片数 Number of leaf 28 依 0.23c 26 依 0.19b 25 依 0.16b 23 依 0.13a
60 茎高 Height of stem / cm 30.2 依 0.35c 29.6 依 0.32bc 28.2 依 0.29b 26.8 依 0.24a
叶片数 Number of leaf 38 依 0.28c 36 依 0.23b 34 依 0.21ab 33 依 0.19a
摇 摇 不同小写字母表示不同土层厚度处理间差异显著(P<0.05)
摇 摇 (2)山地棕色针叶林土的腐殖质层厚度、酸度和
速效氮含量为植被生长的限制性因子。 合成土壤只
有在满足限制因子阈值条件下,土壤厚度为 40cm、
酸度为 7.0、速效氮含量为 80 mg / kg,才满足植物生
长需要。
(3)在长白山采用泥炭土与草甸土各占 1 / 4,白
浆土占 1 / 2 进行混合,土层厚度 40cm,并使用石灰
进行调酸达到中性后,植被恢复效果最好、造价最
低,是对山地棕色针叶林土进行置换的合理方案。
3.2摇 讨论
(1)除限制因子指标外,原料土壤的速效钾与原
生土壤的速效钾差异较大。 棕色针叶林土地区的基
岩为碱性粗面岩[14],风化过程中释放出较多的钾离
子[14],径流和土壤水中携带了大量钾离子,足以补
充合成土壤中速效钾的不足,因此,速效钾可不作为
土壤合成的关键性指标。
(2)土壤对植被生长发育的影响不仅包括群落
的建群种、优势种,也包括其他物种。 鉴于建群种和
优势种的意义更为突出,本实验仅对此进行了研究。
(3)在植被恢复过程中,通过建立本地的土壤种
子库,最终实现植被的自然恢复,因此在裸地上通过
撒播群落建群种的种子,观测幼苗的生长是进行仿
自然演替的关键一步。 论文只进行了很短期(60d)
的盆栽试验,重点检验鱼鳞云杉幼苗能否在合成土
壤上正常生长,但对于森林土壤来说,这还远远不
够,还需通过中试进一步检验效果。
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615 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 34,No. 2 Jan. ,2014(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
Effects of soil texture on variations of paddy soil physical and chemical properties under continuous no tillage
GONG Dongqin,L譈 Jun (239)
………………………
………………………………………………………………………………………………………
Evaluation of the landscape patterns vulnerability and analysis of spatial correlation patterns in the lower reaches of Liaohe River
Plain SUN Caizhi, YAN Xiaolu,ZHONG Jingqiu (247)……………………………………………………………………………
Effects of light and dissolved oxygen on the phenotypic plasticity of Alternanthera philoxeroides in submergence conditions
XU Jianping, ZHANG Xiaoping, ZENG Bo, et al (258)
……………
……………………………………………………………………………
A review of the relationship between algae and bacteria in harmful algal blooms
ZHOU Jin, CHEN Guofu,ZHU Xiaoshan, et al (269)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Biodiversity and research progress on picophytoplankton in saline lakes WANG Jiali, WANG Fang (282)……………………………
Effects of ozone stress on major plant physiological functions LIE Ganwen, YE Longhua, XUE Li (294)……………………………
The current progress in rodents molecular phylogeography LIU Zhu, XU Yanchun, RONG Ke, et al (307)…………………………
The progress in ecosystem services mapping: a review ZHANG Liwei, FU Bojie (316)………………………………………………
Autecology & Fundamentals
Growth, and cationic absorption, transportation and allocation of Elaeagnus angustifolia seedlings under NaCl stress
LIU Zhengxiang, ZHANG Huaxin, YANG Xiuyan, et al (326)
…………………
……………………………………………………………………
Leaf morphology and PS域chlorophyll fluorescence parameters in leaves of Sinosenecio jishouensis in Different Habitats
XIANG Fen, ZHOU Qiang,TIAN Xiangrong, et al (337)
………………
…………………………………………………………………………
Response of change of wheat LAI measured with LAI鄄2000 to the radiance
WANG Yan, TIAN Qingjiu, SUN Shaojie, et al (345)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of K+ and Cr6+ on larval development and survival rate of the acorn barnacle Balanus reticulatus
HU Yufeng, YAN Tao, CAO Wenhao, et al (353)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Diffusion of colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata, adults in field LI Chao, PENG He, CHENG Dengfa, et al (359)……
Population, Community and Ecosystem
Seasonal variations in fish community structure in the Laizhou Bay and the Yellow River Estuary
SUN Pengfei, SHAN Xiujuan, WU Qiang, et al (367)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Variations in fish community structure and diversity in the sections of the central and southern Yellow Sea
SHAN Xiujuan, CHEN Yunlong, DAI Fangqun, et al (377)
……………………………
………………………………………………………………………
Research on the difference in eutrophication state and indicator threshold value determination among lakes in the Southern Jiangsu
Province, China CHEN Xiaohua, LI Xiaoping, WANG Feifei,et al (390)………………………………………………………
Effection of tidal creek system on the expansion of the invasive Spartina in the coastal wetland of Yancheng
HOU Minghang, LIU Hongyu, ZHANG Huabing (400)
…………………………
……………………………………………………………………………
The spatial and temporal variations of maximum light use efficiency and possible driving factors of Croplands in Jiangsu Province
KANG Tingting, GAO Ping, JU Weimin, et al (410)
……
………………………………………………………………………………
Simulation of summer maize yield influenced by potential drought in China during 1961—2010
CAO Yang,YANG Jie, XIONG Wei,et al (421)
………………………………………
……………………………………………………………………………………
Forest change and its impact on the quantity of oxygen release in Heilongjiang Province during the Past Century
ZHANG Lijuan,JIANG Chunyan,MA Jun,et al (430)
……………………
………………………………………………………………………………
Soil macro鄄faunal guild characteristics at different successional stages in the Songnen grassland of China
LI Xiaoqiang, YIN Xiuqin, SUN Lina (442)
……………………………
………………………………………………………………………………………
Seasonal dynamics of soil microbial biomass in six forest types in Xiaoxing忆an Mountains, China
LIU Chun, LIU Yankun, JIN Guangze (451)
……………………………………
………………………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
Variation of drought and regional response to climate change in Huang鄄Huai鄄Hai Plain XU Jianwen,JU Hui,LIU Qin,et al (460)…
Wind speed changes and its influencing factors in Southwestern China
ZHANG Zhibin,YANG Ying,ZHANG Xiaoping,et al (471)
…………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Characteristics of soil carbon density distribution of the Kobresia humilis meadow in the Qinghai Lake basin
CAO Shengkui, CHEN Kelong, CAO Guangchao, et al (482)
…………………………
……………………………………………………………………
Life cycle assessment of carbon footprint for rice production in Shanghai CAO Liming, LI Maobai, WANG Xinqi, et al (491)………
Research Notes
Seasonal changes of ground vegetation characteristics under artificial Caragana intermedia plantations with age in desert steppe
LIU Rentao, CHAI Yongqing, XU Kun, et al (500)
……
………………………………………………………………………………
The experimental study on trans鄄regional soil replacement JIN Yinghua,XU Jiawei,QIN Lijie (509)…………………………………
Sensitivity analysis of swat model on changes of landscape pattern: a case study from Lao Guanhe Watershed in Danjiangkou
Reservoir Area WEI Chong, SONG Xuan, CHEN Jie (517)………………………………………………………………………
625 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34 卷摇
《生态学报》2014 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 34 卷摇 第 2 期摇 (2014 年 1 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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Vol郾 34摇 No郾 2 (January, 2014)
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