川西亚高山3种典型森林土壤氮矿化特征

采用室内培养法对川西亚高山3个典型森林群落(天然林、云杉人工林和桦木次生林)有机层和矿质层土壤铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)积累量及净氮矿化速率进行测定.结果表明:培养4周后,天然林、云杉人工林和桦木次生林土壤有机层铵态氮含量分别增加356.85%、258.33%和176.81%,硝态氮含量分别增加872.92%、326.25%和120.32%,净氨化速率、净硝化速率和净氮矿化速率总体表现为天然林桦木次生林云杉人工林.方差分析表明,森林类型和土壤层次及其交互作用对土壤无机氮积累量和矿化速率均有显著影响.土壤净氮矿化速率和土壤初始化学性质之间存在显著相关关系.综上所述,森林转化显著影响川西亚高山森林土壤氮矿化潜力,主要体现在土壤有机层;川西亚高山土壤净氮矿化速率在很大程度上受控于底物数量和质量.     

川西亚高山3种典型森林土壤碳矿化特征

为了解森林转化对土壤碳矿化过程的影响,采用室内培养法对川西亚高山3种典型森林(天然林、桦木次生林和云杉人工林)土壤碳矿化过程进行219 d的动态监测.结果表明,3种森林土壤碳矿化速率随培养时间增加而下降,矿化积累量随时间增加而增加,土壤有机层碳矿化速率和积累量均显著高于对应矿质土壤层;在土壤有机层,天然林和桦木次生林土壤碳矿化速率和积累量均显著高于云杉人工林,而在矿质土壤层3种森林无显著差异.培养结束时,3种森林有机层矿化积累量占总有机碳比值分别为11%、8%和11%,矿质土壤层分别为4%、6%和4%.森林群落、土壤层次和培养时间及三者交互作用对土壤碳矿化和积累量均有显著影响.土壤生物化学特性与土壤碳矿化率和积累量显著相关.单指数模型能很好地拟合土壤碳矿化特征.综上所述,森林转化对川西亚高山土壤碳矿化影响显著,主要表现在土壤有机层.     

川西亚高山、高山森林土壤微生物生物量和酶活性动态特征

为深入了解川西亚高山/高山森林冬季生态学过程,于2008年11月─2009年10月,在土壤冻结初期、冻结期和融化期及植被生长季节,研究了不同海拔岷江冷杉林（Abies faxoniana）土壤微生物生物量和酶活性动态。各海拔森林土壤在冬季维持着较高的微生物生物量含量和酶活性,并随土壤冻融过程不断变化。土壤有机层和矿质土壤层冬季微生物生物量碳和氮含量及转化酶和尿酶活性均表现出受冻结初期土壤冻融循环影响显著降低,在冻结期变化不明显,在融化期急剧增加至融化后显著降低的趋势,且土壤有机层微生物生物量含量和酶活性在融化期具有一个明显的年高峰值。海拔变化显著影响了土壤酶活性,但对土壤微生物生物量不显著。土壤温度与土壤微生物生物量含量相关显著。这表明季节性冻融期是土壤生态过程的重要时期,土壤冻融格局显著影响川西亚高山/高山森林土壤微生物生物量和酶活性动态。     

海拔梯度模拟气候变暖对高山森林土壤微生物生物量碳氮磷的影响

土壤微生物生物量在陆地生态系统碳氮磷循环中起着重要作用,是森林生态系统物质循环和能量流动的重要组成部分.以青藏高原东缘的川西高山森林土壤为研究对象,将暗针叶林土壤(3 900 m)沿海拔上移到高山林线(4 000 m),模拟气候变暖对土壤有机层和矿质土壤层微生物生物量的影响.结果表明,海拔上升导致土壤温度升高,但增温并未对雪被期高山森林土壤微生物生物量及其比值产生显著影响.方差分析表明,土壤层次对微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)影响都极显著(P0.01),对MBC/MBN、MBN/MBP影响显著(P0.05),雪被不同时期对MBN、MBP、MBC/MBN、MBC/MBP、MBN/MBP影响极显著(P0.01);相关分析表明,MBC、MBN、MBP与土壤温度和土壤湿度呈现显著正相关(P0.05);MBN、MBP与冻融次数之间呈现极显著正相关(P0.01);MBC/MBN、MBN/MBP、MBC/MBP与温度和雪被厚度呈现极显著正相关(P0.01).从长远来看,未来气候变暖对高山森林生态系统碳氮磷平衡的影响将取决于土壤微生物生物量和群落结构对这些环境因子的响应和反馈.     

中亚热带3种类型米槠林凋落叶水溶性组分及其氮磷养分含量

凋落物水溶性组分流失是森林凋落物降解最为前端的过程，水溶性组分的动态变化可以在一定程度上指示森林物质循环过程，其研究对于认识天然林转变为次生林和人工林后结构和功能的改变以及不同经营模式的森林管理具有一定的科学意义.以中亚热带典型米槠（Castanopsis carlesii）人工林、米槠次生林和米槠天然林为研究对象，分析凋落叶水溶性组分以及氮磷养分含量特征.结果显示：天然林凋落叶水溶性有机碳含量及其占总有机碳的比例显著高于人工林和次生林（P <0.05），而10、11月和6月人工林凋落叶水溶性氮含量及其占总氮的比例显著高于天然林和次生林（P <0.05）,3-8月人工林凋落叶的水溶性碳氮比和水溶性碳磷比则低于天然林和次生林.12月至次年8月，人工林的总碳、总氮和总磷含量显著高于天然林和次生林，并且这一时期凋落叶的总碳氮比、总碳磷比和总氮磷比表现为次生林>天然林>人工林.此外，米槠凋落叶水溶性有机碳和水溶性氮含量在10-11月出现峰值，7-8月相对较低，并与降雨量和气温呈显著负相关关系.总的来说，天然林凋落叶较高的水溶性有机碳含量有利于凋落叶早期降解和以其为载体的...     

不同海拔杉木人工林土壤碳氮磷生态化学计量特征

为探究不同海拔梯度上杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林土壤化学计量特征,阐明其对海拔的响应规律,从而有效指导杉木人工林的生产。在安徽省金寨县天马国家自然保护区选取了4个海拔梯度(750、850、1 000、1 150 m),测定杉木人工林土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量,并分析化学计量特征。研究结果表明:土壤0—10 cm有机碳、全氮、全磷质量分数为42.15、2.51、0.92 g·kg~(-1),均高于我国平均土壤有机碳、全氮、全磷质量分数;土壤C/N比为17.01,高于全国土壤平均值,土壤C/P比为43.59,N/P比为2.63,两者均低于全国平均水平。随着海拔升高不同土层土壤有机碳、全氮均呈先降低后增加的趋势,而土壤全磷呈现先升高后减低的趋势;随海拔增加不同土层土壤碳氮比呈先升高后降低的趋势,碳磷比和氮磷比呈现先降低后升高的趋势;随着土壤深度的增加,不同海拔土壤有机碳、全氮、全磷、碳磷比和氮磷比均呈降低趋势,而土壤碳氮比在不同海拔间变化趋势不一致;土壤有机碳和全氮呈极显著正相关,有机碳和全磷、全氮和全磷显著负相关;土壤碳氮比、碳磷比和氮磷比与海拔不相关,与土壤pH、含水率、容重显著相关。     

速生杨人工林对土壤碳氮含量及微生物生物量的影响

以耕地为对照,在山东德州对4年生和7年生速生杨人工林下土壤有机碳、全氮和微生物生物量测定结果表明,土壤有机碳、全氮及微生物生物量主要集中分布在0-5和5-10 cm土层,林地土壤有机碳、全氮含量及微生物生物量都显著低于耕地,微生物生物量降低幅度比土壤有机碳和全氮大.10 cm以下土层检测指标在各样地间差异不显著.土壤有机碳与微生物碳、土壤全氮与微生物氮分别呈显著线性正相关,耕地转为林地后,土壤肥力下降.     

川西亚高山不同森林类型土壤酶活性对短期凋落物输入量变化的响应

凋落物输入是生态系统物质循环和能量流动的重要环节,在维持亚高山森林的"自肥"机制及生态系统结构和功能等方面具有不可替代的作用.为进一步了解川西亚高山森林土壤物质循环过程,以该地区典型森林为对象,通过进行凋落物输入控制试验,研究3种森林类型(阔叶林、针阔混交林和针叶林)不同时期(添加时间)凋落物输入变化对土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)分解相关的酶活性及其化学计量比的影响.结果显示:3种森林类型中凋落物输入对土壤酶活性的影响不显著,而不同林型和凋落物输入时间则显著影响了土壤酶活性.凋落物处理1.5年时期,在凋落物输入处理中,阔叶林的β-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶的酶活性显著高于针阔混交林(2.69和2.73倍)和针叶林(1.87和1.47倍);而在凋落物去除处理中,针叶林中的酸性磷酸酶活性则显著大于阔叶林(1.72倍)与针阔混交林(1.66倍).相关性分析表明,土壤含水量以及C、N含量是影响酸性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶变化的主要因素,而多酚氧化酶和过氧化物酶主要受到土壤pH以及土壤硝态氮含量的影响.根据生态酶化学计量理论,本研究的土壤酶化学计量碳氮比(C:NEEA)均低于全球平均值,而土壤酶化学计量碳磷比(C:PEEA)和土壤酶化学计量氮磷比(N:PEEA)均高于全球平均值,表明该区域N转化酶活性较高,处于相对N限制的区域.本研究表明在养分循环较慢的川西亚高山地区,短期凋落物的输入对土壤酶活性的影响较为缓慢,但不同凋落物组成(林型)对土壤酶活性的影响不同,关于土壤酶活性对于凋落物输入的响应还有待长期研究.(图4表3参49)     

川西亚高山针叶林土壤酶及其化学计量比对模拟氮沉降的响应

大气氮沉降的明显增加将有可能显著影响我国西部地区受氮限制的亚高山森林生态系统的物质循环.为了解模拟氮沉降会不会改变土壤酶活性及其化学计量比并缓解该区域土壤微生物生长代谢对氮的限制,选择川西亚高山60年生的四川红杉(Larix mastersiana)人工林为研究对象,通过4个水平梯度的土壤模拟氮沉降控制试验(CK:0 g m-~2a-~1;N1:2 g m-~(2 )a-~1;N2:5 g m-~(2 )a-~1;N3:10 g m-~(2 )a-~1_),检测7种土壤酶活性及其化学计量比.结果表明:N-乙酰葡萄糖苷酶、过氧化物酶、C:NEEA、N:PEEA对一个生长季模拟氮沉降有显著响应,特别在模拟氮沉降后期表现为中氮显著促进N-乙酰葡萄糖苷酶活性(56.40%-204.78%)、过氧化物酶活性(42.28%-54.87%);酸性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶、纤维二糖酶、亮氨酸酶、多酚氧化酶、土壤酶化学计量碳磷比(C:PEEA)对一个生长季施氮无显著响应,但都具有极显著月动态.相关分析和逐步回归分析表明,土壤温度和含水率是土壤酶活性及其化学计量比的决定性因子.综上所述,研究区域亚高山森林土壤微生物的碳氮磷代谢对模拟氮沉降响应显著,微生物代谢呈现出一定的氮限制,模拟氮沉降中氮水平后期微生物代谢呈现出由氮限制向磷限制转化的趋势.(图5表3参47)     

四川盆地西缘4种人工林土壤团聚体碳氮磷生态化学计量学特征

采集四川盆地西缘都江堰灵岩山柳杉、含笑、桢楠和麻栎4种人工林两个层次(0-20 cm和20-40 cm)土壤样品,通过干筛法分离6个团聚体组分,分析各团聚体组分有机碳、全氮和全磷含量,并计算生态化学计量比值.结果显示,含笑林土壤平均碳、氮、磷含量为15.07、1.78和0.33 g/kg,总体低于其他3个森林类型;柳杉林0-20 cm土壤碳、氮、磷含量分别为20-40 cm土壤的2.38、1.72和1.51倍;而其他3种人工林土壤碳氮磷含量在两个土壤层次之间差异较小.团聚体粒径对土壤碳氮磷含量及化学计量比没有显著影响,但林型、土壤层次和团聚体之间的交互作用对土壤碳氮磷含量及其化学计量比影响显著;含笑林土壤碳氮磷化学计量比都显著低于其他3种人工林.本研究表明森林群落对土壤碳氮磷含量及其化学计量比有显著影响,而林型效应与土壤层次和团聚体粒径有关.     

中亚热带森林转换对土壤微生物群落结构的影响

森林转换是土地利用变化的重要方式,通过改变森林植被类型,从而改变土壤生态系统;土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,其变化与土壤肥力的改善密切相关.采用磷脂脂肪酸法对南平市顺昌县武坊林场的常绿阔叶天然次生林和杉木人工林的土壤微生物群落结构、土壤养分及其之间的相互关系进行研究.结果表明,常绿阔叶天然次生林土壤的总碳含量、全磷含量、铵态氮、微生物量碳以及碳氮比(C/N)均显著高于杉木人工林(P 0.05),而2个林分间土壤的总氮含量、有效磷含量差异无显著差异(P 0.05).常绿阔叶天然次生林的革兰氏阳性菌、真菌、总磷脂脂肪酸(总PLFAs)、革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌比(G~+:G~-)、细菌真菌比(F:B)显著高于杉木人工林.皮尔森相关分析结果表明细菌、真菌、总磷脂脂肪酸与总碳、全磷、铵态氮、微生物量碳含量显著相关,总磷脂脂肪酸与酸碱度(pH)显著相关(P 0.05).主成分分析表明第1主成分与第2主成分共同解释了微生物群落结构变化的97.86%,表明森林转换后不同林分的土壤微生物群落结构存在显著差异.冗余分析结果表明第一轴和第二轴分别解释了89.9%和6.7%,土壤全磷、铵态氮、硝态氮对土壤微生物群落结构的影响最大.本研究结果表明森林转换下土壤微生物群落结构与土壤养分含量具有显著相关性,这对于提高土壤肥力,营造可持续发展的杉木人工林有着重要参考价值.     

黄淮海平原不同土地利用方式对土壤有机碳及微生物呼吸的影响

土壤是陆地生态系统最大的碳库,有机碳通过微生物分解作用向大气释放CO_2,土壤碳库的微小变化将会对大气CO_2浓度和全球碳循环产生巨大的影响。在当前人类活动频繁和土地利用与土地覆被变化的背景下,研究不同土地利用方式对土壤有机碳等理化性质和土壤微生物呼吸等功能的影响,可以阐明影响土壤碳汇功能的关键因子,为未来土地利用管理提供科学依据。以开封市为例,研究了黄淮海平原不同土地利用方式(包括弃耕地、草地、果园、农田和森林)下土壤湿度、pH值、铵态氮、硝态氮、总碳、总氮、有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳氮、微生物呼吸及其温度敏感性的变化规律。研究结果表明,(1)森林土壤湿度、总碳、总氮、有机碳(1.48%)、微生物生物量碳氮含量显著高于其他土地利用方式,但其微生物呼吸(101.06 mg·kg~(-1)·d~(-1))和温度敏感性(1.18)最小。(2)农田土壤的总碳、总氮、有机碳、微生物生物量碳氮含量均次于森林且高于其他土地利用方式,微生物呼吸速率较大(128.55 mg·kg~(-1)·d~(-1))。(3)弃耕地、草地和果园土壤碳氮和微生物碳氮较小。(4)结构方程模型表明土地利用方式可以直接解释土壤有机碳积累的68%,且可通过土壤湿度间接地影响土壤有机碳和微生物呼吸。土壤有机碳和微生物呼吸分别被土壤湿度和硝态氮含量等因子解释了93%和54%。该研究表明森林生态系统利于土壤有机碳固持,其较小的微生物呼吸温度敏感性对应对未来全球气候变化具有重大意义;农田占地面积广大,农业经营中在保障粮食生产的同时要采取免耕或秸秆还田等措施充分发挥其碳汇作用。     

沙地不同林龄樟子松人工林土壤微生物量特征

为揭示不同林龄沙地樟子松人工林土壤微生物性质的变化规律,选择10、20、30、40、50、60 a生科尔沁沙地樟子松人工林为研究对象,测定分析了土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、土壤呼吸强度、土壤微生物量碳氮比(MB C/MBN)、土壤微生物碳、氮熵等特征的变化.结果表明,随林龄增加,MBC和MBN均先增大后平稳再下降,二者最大值分别出现在40 a和50 a;土壤呼吸强度、土壤微生物碳、氮熵都呈现出上升-下降-上升-下降的变化趋势,且各指标均在60 a最小,表明过熟林微生物性质恶化;MB C/MBN先维持稳定,后期大幅度增大,在60a时达到最大.随着土层深度增加,MBC、MBN及呼吸强度呈现表聚性;土壤微生物碳、氮熵呈现出先增后减的变化规律,深层MB C/MBN大于表层土壤.微生物各指标与樟子松人工林地上部分存在正相关关系,与全磷呈显著正相关关系.冗余分析表明,全磷、有机碳对不同林龄樟子松林下土壤微生物量影响显著.综上所述,樟子松近熟林和成熟林期微生物各指标达到最佳,过熟林时微生物活性差.     

土壤碳矿化对西双版纳热带森林恢复演替的响应

为探明土壤有机碳矿化对热带森林恢复演替的响应,以西双版纳热带森林不同恢复阶段(白背桐Mallotus paniculatus群落、崖豆藤Mellettia leptobotrya群落、高檐蒲桃Syzygium oblatum群落)为对象,采用室内培养法研究不同恢复阶段热带森林土壤有机碳矿化的时空动态特征,结合方差分析、相关分析及主成分分析,探讨热带森林恢复过程中土壤微生物及理化性质变化对有机碳矿化速率的影响。结果表明:恢复阶段、季节和土层对土壤碳矿化速率具有显著影响,且三者间存在显著的交互效应;热带森林恢复显著影响土壤有机碳矿化(P0.01),土壤有机碳矿化速率大小顺序为:高檐蒲桃群落(19.09mg·kg~(-1)·d~(-1))崖豆藤群落(16.93 mg·kg~(-1)·d~(-1))白背桐群落(15.35 mg·kg~(-1)·d~(-1));不同恢复阶段热带森林土壤有机碳矿化速率月份变化趋势基本一致,均表现为6月9月3月12月;不同恢复阶段热带森林土壤有机碳矿化速率均沿土层呈逐渐降低的变化趋势;热带森林恢复过程中土壤微生物生物量碳与易氧化有机碳的变化是影响土壤碳矿化的主控因子,而土壤有机质、全氮、水解氮、铵氮、硝氮对土壤有机碳矿化的贡献次之。西双版纳热带森林恢复演替主要通过影响土壤微生物生物量碳及土壤易氧化有机碳的含量而调控有机碳矿化的时空动态。     

武夷山不同海拔蕨类植物细根碳氮磷化学计量特征

植物细根的化学计量特征可以表征植物对外部环境的适应策略,蕨类植物作为地球上最古老的植物类群之一,对其细根化学计量研究有助于揭示植物对环境的适应策略.以武夷山不同海拔蕨类植物细根为研究对象,分析其细根的全碳、全氮和全磷化学计量特征沿海拔梯度的变化特征,及其对土壤元素含量的响应模式,结果显示：（1）蕨类植物细根碳、氮、磷平均含量分别为417.92±21.61 mg/g、8.73±3.43 mg/g和1.25±0.51 mg/g,细根碳氮比、碳磷比和氮磷比分别为65.43±41.48、415.74±256.71和8.23±5.59.(2)蕨类植物细根磷含量随海拔升高而降低,碳磷比随海拔升高而升高.（3）蕨类植物细根碳磷比与土壤碳含量、土壤碳氮比及土壤碳磷比均显著正相关,细根磷含量与土壤碳氮比呈显著的负相关关系.研究表明蕨类植物细根化学计量特征在不同海拔上存在显著差异,且与土壤元素含量存在显著相关关系,并且蕨类植物具有较低的营养需求和相对简单的资源获取策略,采取了简化组织结构、快速生长繁殖的环境适应策略.（图3表4参44）     

施氮对不同有机碳水平桉树林土壤微生物群落结构和功能的影响

碳、氮是影响土壤微生物群落结构和功能的2种重要生源要素,但研究施氮对人工林土壤微生物群落影响时很少考虑土壤有机碳水平。本研究以我国南方桉树Eucalyptus人工林为对象,研究施氮水平(对照:0 kg·hm-2,常规施氮水平166.8kg·hm-2,施二倍氮素水平333.7 kg·hm-2)对不同有机碳水平桉树林土壤微生物群落结构(磷脂脂肪酸构成)和功能(土壤酶活性及可溶性土壤有机碳含量)的影响,结果表明:施氮显著降低土壤微生物群落磷脂脂肪酸总量以及细菌、真菌、放线菌磷脂脂肪酸量和真菌/细菌比值(P0.05);区分不同处理的土壤微生物磷脂脂肪酸主要是:真菌特征脂肪酸16:1ω5c、18:1ω9c、18:2ω9c及细菌特征脂肪酸16:1ω7c、i17:0和放线菌特征脂肪酸10Me18:0;施氮显著增加了土壤纤维素酶、酚氧化酶活性及土壤可溶性有机碳含量(P0.05);尽管高土壤有机碳水平样地的土壤微生物磷脂脂肪酸量、土壤酶活性以及可溶性有机碳含量显著高于低土壤有机碳水平样地,但低、高土壤有机碳水平样地的土壤微生物群落结构和功能对施氮的响应不一致,土壤细菌、真菌、放线菌磷脂脂肪酸量以及酚氧化酶活性和土壤可溶性有机碳含量在低土壤有机碳水平样地中对施氮的响应更敏感,而这些指标在高土壤有机碳水平样地中只有在施二倍氮素处理中才显著降低或不变化。该研究结果表明不同土壤有机碳水平中的土壤微生物群落对施氮的响应不一致,强调了在全面认识氮肥施用对土壤微生物群落的影响时,需要充分考虑土壤有机碳水平。     

川西亚高山针叶林土壤有机层酶活性

凋落物分解在维持亚高山森林的"自肥"机制及生态系统结构和功能具有不可替代的作用。以川西亚高山森林的岷江冷杉(Abies faxoniana)和粗枝云杉(Picea aspoerata)针叶林土壤有机层的新鲜凋落物层(LL)、半分解层(FL)和腐殖质层(HL)凋落叶以及矿质土壤层土壤为对象,分别模拟凋落叶的不同分解阶段,研究凋落叶不同分解阶段与碳、氮、磷转化相关的酶活性特征。结果表明,两个树种土壤有机层凋落叶有机碳和纤维素含量以及C∶N以LL最高,木质素含量以FL最高。β-1,4-外切葡聚糖酶、β-葡聚糖苷酶和酸性磷酸酶活性随凋落叶分解程度的加深而降低,而多酚氧化酶活性则相反;过氧化物酶活性随凋落叶分解程度加深在云杉林呈降低趋势,在冷杉林则呈升高趋势。云杉林凋落叶的亮氨酸氨基肽酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性随分解程度加深而先升高后降低,冷杉林的N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性随分解程度加深呈下降趋势。凋落叶层次和树种及其交互作用显著影响β-葡聚糖苷酶、过氧化物酶活性、多酚氧化酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性,树种对β-1,4-外切葡聚糖酶和亮氨酸氨基肽酶活性影响不显著。β-1,4-外切葡聚糖酶、β-葡聚糖苷酶、过氧化物酶和酸性磷酸酶活性与木质素?N比值呈极显著负相关,亮氨酸氨基肽酶和N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性与碳含量呈极显著正相关。以上结果表明基质质量变化是影响川西亚高山森林针叶林凋落叶分解过程中酶活性变化的驱动力。     

冻融循环对亚高山森林土壤微生物生物量及群落结构的影响

土壤冻融循环过程释放的碳和养分是维持亚高山森林冬季土壤微生物活性的重要保障。为了解冻融循环对土壤微生物群落的影响,以川西亚高山针叶林、阔叶林和针阔混交林土壤为对象,采用微缩实验研究了冻融循环(-5℃冻结12 h,5℃解冻12 h为一个冻融循环,共80次)对土壤微生物群落磷脂脂肪酸(PLFAs)含量和结构的短期影响。结果表明:土壤微生物群落对冻融循环响应随林型不同而存在差异。与5次冻融循环相比,3种林型的细菌、真菌、革兰氏阳性菌(G~+)和革兰氏阴性菌(G~-)的PLFAs含量在经80次冻融循环后均出现降低,混交林、针叶林和阔叶林细菌PLFAs含量分别降低71.9%、73.7%和74.6%,真菌PLFAs含量降低55.5%、75.4%和84.7%,G~+PLFAs含量降低77.1%、68.8%和73.7%,G~-PLFAs含量降低70.6%、78.1%和78.8%。冻融循环显著影响阔叶林的真菌/细菌比值,林型对真菌/细菌比值和G~+/G~-影响不显著。Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数在混交林中随冻融循环次数增加而逐渐增加,在针叶林和阔叶林中则呈现降低趋势,且均受冻融循环显著影响。冗余分析(RDA)显示,冻融过程中土壤养分有效性与微生物生物量和群落结构显著相关。全球变暖导致冬季冻融循环格局变化可通过改变土壤养分有效性影响亚高山森林土壤微生物生物量和多样性。     

粗枝云杉外生菌根介导的土壤碳氮过程对增温的响应

开展川西亚高山建群种云杉(Picea asperata)外生菌根及外延菌丝土壤碳(C)和氮(N)过程对增温响应的研究,对于未来气候变化背景下区分及估算菌根与外延菌丝对亚高山针叶林生态系统C、N循环过程的影响具有重要意义.采用红外辐射加热器模拟气候变暖,同时采用不同孔径生长管区分根系(菌根)(R管)、外延菌丝(H管)和无根无菌丝土壤(C管),研究3种土壤理化性质、土壤有机碳(SOC)、微生物量及土壤C、N转化过程关键土壤酶活性对增温的响应.结果表明,增温显著降低了3种生长管土壤含水量、硝态氮(NO3--N)与铵态氮(NH4+-N)的含量(P0.05),显著提高了β-D-葡萄糖苷酶(BG)(C管除外)及N-乙酰葡萄糖苷酶(NAG)的活性(P 0.05),而对土壤pH、土壤有机碳、微生物量碳(MBC)、外生菌根真菌(ECMf)生物量均无显著影响(P 0.05).无论增温与否,SOC含量与BG、NAG酶活性在R管与H管中均无显著差异,但R管与H管中土壤NO3--N、NH4+-N、SOC含量,ECMf生物量及BG、NAG酶活性均显著高于C管.此外,增温后H管土壤NO3--N、NH4+-N含量及ECMf生物量,分别由R管的66%、82.1%及74.1%,上升为95.4%、98.2%以及94.2%,二者之间的差异明显缩小.结果说明外生菌根作为川西亚高山针叶林主要建群种云杉根系的重要组成部分,其外延菌丝对土壤C、N过程,尤其是土壤C库及关键酶活性,具有几乎与根同等重要影响,而未来气候变暖背景下外延菌丝的作用将更为明显.(图4参50)     

川西亚高山天然次生林生态功能恢复综合评价

川西亚高山原始针叶林遭受大规模采伐后自然恢复形成的次生林已成为该区域的主要森林类型之一,具有重要的生态功能.现有森林生态功能评价大多为水源涵养等单一生态功能,尚缺乏针对多种生态功能的综合评价.采用空间代替时间的方法,以岷江冷杉原始林为参照,基于植物群落学与生物量调查,以及植物和土壤样品采集与测定,分析次生林植物多样性、碳储量、林地涵水能力三大生态功能恢复动态,探讨次生林生态功能恢复速率及其影响因素.结果显示:(1)随着次生林的恢复,林分综合生态功能显著提高,生态功能指数为原始暗针叶林(0.823 6)针阔叶混交林(0.5464)阔叶林(0.367 7).川西亚高山次生林生态功能恢复大约需要180年以上,不同生态功能恢复速率为植物多样性功能林地水源涵养功能固碳功能,不同演替阶段为阔叶林针阔叶混交林原始暗针叶林;(2)恢复到50-60年阔叶林具有较高的物种丰富度、Simpson和Shannon-Wiener指数,尤其是物种丰富度恢复速率较快,但恢复到老龄林相似的冠层物种组成需要较长的时间,可能与砍伐前为原始森林、残余森林呈镶嵌分布,以及桦木和岷江冷杉等建群种周转率低等有关;(3)林地持水能力以针阔混交林为最高,其中土壤蓄水量占绝对优势,针阔混交林具有较高的土壤毛管持水量,而针叶林土壤非毛管持水量较高.恢复速率为土壤毛管持水量(110年)枯落物持水量(118年)苔藓层持水量(135年);(4)随着林龄的增加,地上植被层和土壤碳储量显著增加,土壤层碳储量显著大于植被层,恢复速率为土壤(110年)地上部分(160年)枯落物层和苔藓层(200年),较快的土壤碳储存以及毛管持水量恢复速率与先前地上植被遭受严重破坏而地下土壤干扰较轻有关.本研究表明川西亚高山次生林生态功能恢复是一个漫长的过程,不同恢复阶段、不同生态功能恢复速率差异显著,应针对不同演替阶段采取不同的生态功能恢复策略,尤其要加强现有原始老龄林栖息地和残余老树的保护,注重构建针阔叶混交林结构,保护和促进次生林地被物层的恢复.(图4表5参70)