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.     

环境胁迫对氨氧化菌群的影响研究进展

土壤污染物具有隐蔽性、滞后性、难治理性等特点,长期影响着土壤生态环境的安全,如何全面、实时地监测土壤环境质量成为当今的研究热点.氮素转化过程是元素地球化学循环中对土壤污染和质量十分敏感的代谢过程.硝化作用是氮素转化的主要过程之一,从硝化作用的限速步骤——氨氧化过程为切入点,综述环境条件如pH、铵浓度、O_2浓度、有机质含量、温度、季节等对氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)的生理生化性质、转录水平和群落结构的影响,以及利用分子生物学方法测定氨氧化菌群结构及其功能基因表达量用于反映环境变化的应用前景.微生物在酶的协同作用下完成氨氧化作用;目前对氨氧化菌群群落结构的研究对象主要为16S rRNA基因和amoA功能基因;在不同的生态环境条件下,氨氧化古菌比氨氧化细菌的分布更广,且在同一环境因子胁迫下,AOB和AOA的响应有所不同,AOA在低温、低铵浓度、酸性等寡营养条件下更为活跃,AOB则在高铵浓度、碱性等条件下更为活跃,这表明二者在不同的环境条件下对硝化作用的贡献不同.最后对氨氧化菌群群落结构以及氨氧化相关基因表达水平在揭示环境变化方面进行了展望,认为未来对氨氧化微生物代谢关键酶的基因表达信息、AOA和AOB变化规律与环境因子之间的相关性进行深入研究是非常有必要的.(图1表1参82)     

多环芳烃对不同类型稻田土壤硝化潜势及氨氧化微生物的影响

为揭示多环芳烃(PAHs)污染对我国不同区域稻田土壤氨氧化过程的影响,以8个省市的稻田土壤为研究对象,通过室内培养方式添加菲、荧蒽、苯并[a]蒽等3种PAHs进行28 d的培养实验,探究PAHs对不同土壤类型硝化潜势、氨氧化细菌(AOB)和古菌(AOA)丰度和群落结构的影响.结果显示,8种土壤的理化性质、PAHs降解行为以及AOA和AOB菌群结构和丰度都有所差异,PAHs对硝化潜势的影响也表现为因土而异.PAHs显著抑制了黑龙江(黑土)、山西(褐土)、安徽(黄褐土)和湖南(黄壤)等4种土壤样品的硝化潜势(P 0.05),显著促进了四川(石灰性紫色土)的硝化潜势,而对北京(潮土)、河南(潮土)和重庆(中性紫色土)土壤则没有显著影响.荧光定量PCR分析amoA基因的丰度结果表明,在添加PAHs后,AOB的丰度显著增加,而AOA的丰度显著减少.相关性分析表明土壤AOA的丰度与硝化潜势的变化规律有显著相关性(P 0.05).除重庆和四川土壤外,PAHs的添加降低了AOA和AOB群落Shannon多样性指数.群落结构分析发现PAHs的添加促进了隶属于Nitrosospira cluster 3的AOB相对丰度增加,而隶属于Nitosomonas cluster 7的AOB相对丰度则降低;然而PAHs对AOA群落结构则没有显著影响.综上所述,PAHs污染可能通过改变土壤的氨氧化微生物的丰度和群落结构,进而在宏观上影响稻田土壤的硝化能力.(图7表3参46)     

合肥市城乡梯度下麻栎林土壤呼吸特征及影响因素

以合肥市城乡梯度下3个森林公园为研究对象,于2017年4月-2018年6月开展中心城区—城郊—乡村梯度下麻栎林(Quercus acutissima)土壤呼吸速率及主要环境因子的野外观测。结果表明:城乡梯度森林土壤呼吸具有明显的季节性变化,其中夏季较高、冬季最低,呈单峰型曲线,年均土壤呼吸速率大小顺序为乡村(1.89μmol·m~(-2)·s~(-1))中心城区(1.86μmol·m~(-2)·s~(-1))城郊(1.80μmol·m~(-2)·s~(-1));土壤温湿度及土壤活性碳氮沿城乡梯度呈递减格局,土壤C、N在城乡梯度不同位置变异很大,3个区域的pH值差异不显著;不同城乡梯度下森林土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关(P0.01),中心城区和城郊森林土壤呼吸速率与含水量呈负相关,土壤理化性质对城乡梯度森林土壤呼吸的影响因区域不同而有差异;不同城乡梯度下森林的Q_(10)值存在一定程度差异,Q_(10)值大小顺序为:城郊(2.15)中心城区(2.10)乡村(1.86)。因此,土壤温度及土壤理化性质是造成城乡梯度森林土壤呼吸差异的主要原因。研究结果对于了解控制城乡梯度森林土壤呼吸的因素和更准确估测城市碳通量具有重要作用,可为管理和保护城市森林生态环境提供理论支持。     

贺兰山东坡典型植物群落土壤微生物量碳、氮沿海拔梯度的变化特征

土壤微生物量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有特别重要的地位。开展土壤微生物量与海拔高度的关系的研究,能促使人们对土壤微生物空间分布格局及其形成机制的认识,预测全球变化对生态系统功能的影响。本文对贺兰山不同海拔梯度具有代表性的荒漠化草原（HM）、蒙古扁桃灌丛（BT）、油松林（YS）、青海云杉林（QH）和高山草甸（CD）等5种植物群落土壤微生物生物量及其微生物商进行了研究。结果表明：表层土壤（0～20 cm）微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）大小次序为：CD〉QH〉YS〉BT〉HM,MBC、MBN随海拔梯度的升高显著增加,与土壤有机碳、氮含量有着一致的变化规律,但是微生物商（qMB）表现出沿海拔梯度先增加后减小的变化趋势,最大值出现在蒙古扁桃灌丛土壤,MBC/MBN则没有明显的变化规律。相关分析表明,不同海拔高度的土壤微生物量碳氮不仅与年均降水量、土壤含水量,而且与土壤有机碳、全氮呈显著线性正相关关系（P〈0.01）,但是与年均气温、土壤容重呈显著线性负相关关系（P〈0.01）。贺兰山土壤微生物量碳、氮随海拔高度升高而增加,降水量、气温、土壤湿度、土壤有机碳和全氮可能是影响土壤微生物量沿海拔梯度变化的关键因子。     

Stoichiometric characteristics of nitrogen and phosphorus in Chimonobambusa utilis leaves at different elevations北大核心CSCD

海拔对植物养分元素的分配和生存策略的权衡具有重要影响.为了解金佛山方竹(Chimonobambusa utilis)叶片氮、磷养分对海拔梯度的响应,以四川盆地南缘3个海拔(1 400 m、1 600 m和1 800 m)金佛山方竹纯林为研究对象,建立12个典型样地,对生长季节叶片氮、磷含量和土壤养分含量、温度、含水量等进行定量研究和相关性分析.结果表明:(1)随海拔的升高,叶片氮含量呈上升趋势,叶片磷含量呈下降趋势,叶片氮磷比呈上升趋势;各海拔叶片氮磷比均大于16,表明金佛山方竹生长可能受到磷限制.(2)冗余分析表明,叶片氮含量和氮磷比与土壤温度、含水量和速效磷含量呈负相关,与土壤速效氮含量呈正相关;叶片磷含量与土壤全氮和速效氮含量呈负相关,与其余环境因子呈正相关;土壤温度、速效氮、全氮、含水量和速效磷含量对叶片氮、磷化学计量特征整体影响显著,变量解释度分别为72.10%、7.90%、8.80%、2.50%和1.20%.(3)相对重要性分析表明,土壤温度和速效氮含量是叶片氮含量变异的主导因子,土壤温度、速效磷和全氮含量是叶片磷含量变异的主导因子,土壤温度、速效磷含量和速效氮含量是叶片氮磷比变异的主导因子.上述研究结果说明,海拔引起的土壤温度和养分供应的差异调节着金佛山方竹叶片的氮、磷化学计量特征.(图4表3参49)     

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。     

贡嘎山海螺沟冰川退缩迹地土壤微生物生物量碳氮

在全球气候持续变暖的影响下,贡嘎山海螺沟冰川加快退缩形成裸露独特的土壤环境,这些裸露地随着时间演替发育形成不同的生态系统.为了解海螺沟冰川土壤发育及土壤质量情况,采用熏蒸浸提法测定冰川演替迹地土壤微生物生物量碳氮含量,并研究其与土壤氮素各指标之间的关系.结果表明:(1)土壤铵态氮(P=0.000)、硝态氮(P=0.006)、全氮(P=0.000)和微生物生物量碳氮(P=0.000,P=0.000)含量随海螺沟冰川演替年限有显著变化,这种显著变化可能是由于冰川演替不同年限土壤枯枝凋落物养分返还、有机物质分解率及温度和水分等因子的差异造成的;(2)贡嘎山海螺沟冰川演替迹地中土壤铵态氮的含量为4.78-145.53 mg kg-1,硝态氮为1.23-46.08 mg kg-1,全氮含量为284.38-1 980.56 mg kg-1,土壤微生物生物量碳的含量为2.76-1 230.57 mg kg-1,土壤微生物生物量氮的含量为0.16-245.30 mg kg-1;(3)土壤微生物生物量碳氮比的变化范围是0.36-22.99,且大多数值都小于6,说明在贡嘎山海螺沟冰川演替迹地土壤微生物群落结构中细菌占优势;(4)土壤氮素(除全氮外)各指标均与微生物生物量碳氮显著正相关(P<0.01).综上,贡嘎山海螺沟冰川不同演替迹地土壤质量较好,本研究可为海螺沟冰川不同演替年限冰川退缩迹地土壤质量评价提供基础数据支持.     

西双版纳不同演替阶段热带森林土壤N_2O排放的时间特征

氧化亚氮(N_2O)是导致全球变暖的一种重要温室气体。探明热带森林土壤N_2O排放动态及调控机制是全球变化及国际气候谈判的一个重要内容。为探明热带森林不同次生演替对土壤N_2O排放通量时间变化的影响,以西双版纳不同演替阶段热带森林[白背桐(Mallotus paniculatus)群落、崖豆藤(Mellettia leptobotrya)群落和高檐蒲桃(Syzygium oblatum)群落]为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O排放通量动态进行定位观测。探究这些变化与土壤温度和水分及理化性质之间的相互关系。结果表明:(1)不同次生演替阶段热带森林土壤N_2O排放通量存在显著差异,其大小顺序为:高檐蒲桃群落(462.4μg·m~(-2)·h~(-1))崖豆藤群落(378.93μg·m~(-2)·h~(-1))白背桐群落(310.68μg·m~(-2)·h~(-1));(2)不同次生演替阶段热带森林土壤N_2O排放通量月份变化趋势基本一致,均表现为6月显著高于12月,且各月份间差异显著;(3)土壤易氧化有机碳、水解氮、硝态氮和铵态氮显著影响土壤N_2O排放通量的时间变化,而土壤容重和pH值与土壤N_2O排放通量呈显著负相关。因此,土壤N_2O排放对西双版纳不同演替阶段热带森林群落具有敏感的响应,土壤温度、水分、易氧化有机碳、水解氮、硝态氮及铵态氮是土壤N_2O排放时间变化的主控因素。     

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。     

河北小五台山不同海拔白桦林土壤有机碳密度分布特征及影响因素

白桦(Betula platyphylla)是中国北方分布广泛的天然林树种。在全球气候变暖的大背景下,对白桦天然林水热梯度上土壤有机碳的垂直分布规律及其影响因素进行研究,对于研究该区域森林土壤有机碳形成机理及该区碳储量合理评测具有重要意义。以冀北山地小五台山山涧口沟白桦天然林单一植被类型为研究对象,沿其海拔分布范围(1 400~2 000 m)以150m为1个海拔梯度设置固定样地,测定每个海拔梯度气候因子、林分生物量、枯落物储量、土壤容重、土壤全氮及土壤有机碳含量等指标,分析土壤有机碳密度沿海拔的分布规律,并采用灰色关联度分析确定8个环境因子对土壤有机碳密度的影响程度。结果表明:(1)随着土层深度增加,土壤有机碳呈逐渐减少的趋势,且近50%的有机碳聚集在0~20 cm土层范围内;(2)随着海拔升高,土壤有机碳呈现显著的先上升后下降的变化趋势,在海拔1 550~1 700 m最大,有机碳密度达到12.03kg·m~(-2);(3)8个环境因子对不同海拔土壤有机碳密度的灰色关联分析表明,植被因子(枯落物储量、林木生物量)和土壤因子(全氮)是小五台山白桦天然次生林土壤有机碳密度沿海拔分布的主要影响因素,且其与土壤有机碳密度的灰色关联度值显著大于气候因子。     

中国东部土壤生物化学性质空间分异及质量评价

中国幅源辽阔,南北跨度大,在自然气候环境的影响和人为因素的干扰下,不同地区土壤养分和土壤微生物种类、数量存在显著的空间差异,进而造成了土壤质量的空间差异。为了解中国东部天然林土壤养分和微生物多样性空间分布规律,本研究依据水热梯度变化特征采集了16个自然保护区52个典型森林土壤样方,测定了土壤养分和微生物指标,包括pH值、有机碳、有机质、总碳、总氮、总磷、总钾、速效磷、速效钾、碱解氮、土壤微生物宏基因组丰度和香农多样性指数。研究发现,中国东部森林土壤养分含量较高,空间差异大,宏基因组香农多样性指数变异系数为0.03,属弱变异,速效磷变异系数为1.17,属强变异。土壤养分(除总氮、总钾外)、土壤微生物宏基因组丰度和香农多样性指数与纬度呈显著正相关。进一步采用主成分分析方法,得出了基于土壤养分和土壤微生物指标的土壤质量综合评价指数。结果表明,1)中国东部森林土壤质量综合指数与纬度呈显著正相关关系。2)较高的土壤养分含量和微生物多样性有利于提高土壤质量,它们在数值上表现为正相关关系,彼此之间存在一定的互作关系。本研究揭示了中国东部地区典型森林土壤养分、微生物多样性和土壤质量空间分异规律,为了解中国东部森林土壤状况以及土壤资源合理可持续利用与管理提供了科学依据。     

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)     

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。     

Diversity and structural characteristics of nitrogen-fixing bacterial community in tobacco-growing soils at different elevations in Panzhihua北大核心CSCD

固氮细菌在土壤氮素转换过程中发挥重要作用.为深入认识攀枝花地区农田土壤固氮细菌群落特征及其与土壤理化性质的关联性,以攀枝花米易县不同海拔高度(1 600 m、1 800 m、2 000 m)植烟土壤为研究对象,采用高通量测序技术(high-throughput sequencing)对nifH基因进行测序,分析固氮细菌群落结构特征和多样性.结果显示,固氮酶活性随海拔升高而逐渐降低,并与土壤有机碳及全氮呈极显著正相关(P <0.01);固氮细菌群落多样性指数在海拔1 800 m处达到最大值.3个海拔土壤共获得高质量序列1 159 980条,所检测到的固氮细菌分属于4个门、11个纲、19个目、29个科、40个属.基于门分类水平分析结果,变形菌门(Proteobacteria)在所有海拔土壤中均为优势固氮菌群,相对丰度达64.69%-78.36%;而蓝细菌门(Cyanobacteria)仅在海拔高度2 000 m时为优势类群.在属水平上,伯克霍尔德菌属(Burkholderia)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)相对丰度分别为海拔高度1 800 m与2 000 m土壤优势菌属,而类伯克霍尔德氏菌属(Paraburkholderia)是所有海拔土壤中的主要菌属.采用随机森林分析评估和筛选标志物种,确认Azohydromonas对固氮细菌群落结构差异存在重要影响.结合Pearson相关性分析与冗余分析结果,土壤含水量、硝态氮、碱解氮与有效磷是造成不同海拔土壤固氮细菌群落特征差异的主要环境因子.本研究表明海拔梯度及响应其变化的土壤理化因子,对调控固氮细菌群落结构与多样性有较大影响.(图8表3参41)     

川西亚高山/高山森林土壤微生物对季节性冻融的响应

通过研究川西亚高山/高山森林矿质土壤层微生物群落丰度和结构在季节性冻融期间的变化,可为深入认识亚高山/高山森林冬季土壤生态过程提供理论依据.于2009年8月至2010年8月,在植物生长季节、土壤冻结阶段(包括土壤冻结期和土壤深冻期)和土壤融化阶段(包括土壤融冻期和土壤融化后期),采用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)和实时定量PCR技术同步研究不同海拔冷杉次生林(3 023 m)、天然混交林(3 298 m)和岷江冷杉原始林(3 582 m)矿质土壤层微生物类群的变化特征.结果显示,随着土壤冻结的开始,土壤细菌数量显著降低(P<0.05),而在随后的融化过程中又显著升高;土壤真菌数量具有和细菌数量相似的变化趋势,在融化阶段显著升高;土壤古菌数量在土壤冻结阶段得到升高,表现出与细菌数量相反的变化趋势.并且,Shannon-Wiener指数(H)随森林类群的变化而变化,在土壤冻结阶段,细菌H主要表现为3 582 m处<3 298 m处<3 023 m处,古菌H表现为3 298 m处<3 023 m处<3582 m处,真菌H表现为3 023 m处<3 582 m处<3 298 m处;而在土壤融化阶段3种菌落的H均表现为3 582 m处<3 023m处<3 298 m处.综上,季节性冻融期间强烈的环境变化极大地影响了土壤微生物群落的数量和结构,但不同微生物类群在不同海拔表现出一定的差异.     

森林表层土壤微生物碳氮库对大气氮沉降增加的响应

土壤微生物碳氮库是森林土壤生态系统碳氮循环的重要组成部分,为了探索氮沉降增加对森林表层土壤微生物碳氮库的影响,本研究以长白山温带阔叶红松(Pinus koraiensis)混交原始林为研究对象,在2009年生长季节(5月至10月)开展了人工模拟大气氮沉降增加的野外试验,氮沉降处理采用NH4Cl和KNO3两种形态,处理剂量为喷施氮素40 kg·hm-2·a-1。研究结果显示,人工模拟氮沉降增加对森林表层土壤的溶解性有机碳及无机氮素含量未产生显著性影响;在观测期间NH4Cl形态氮沉降处理导致森林表层土壤的pH值降低0.2个单位(p0.05),而且其土壤微生物量碳、氮含量比对照处理分别减少了18%(p0.05)和32%(p0.05)。在本研究的观测期间,KNO3形态的氮沉降增加对土壤微生物碳、氮库未产生显著性影响。通过分析不同形态氮沉降处理条件下土壤及其微生碳氮库之间的相关性,研究发现KNO3态氮沉降处理增强了土壤活性碳库与土壤微生物量碳、氮库间的关联性,而NH4Cl态氮沉降处理降低了这种关联性。此外,研究还探讨了不同形态的氮干扰影响森林土壤微生物碳、氮库的可能性机制,研究结果强调了在大气氮沉降研究中不应忽视氮素的形态效应。     

雪被斑块对川西亚高山冷杉林冬季土壤活性氮库及氮矿化潜力的影响

于2012年11月中旬-2013年3月中旬,分3个关键雪被时期(雪被形成期、稳定期和融化期)采集川西亚高山冷杉林内不同厚度雪被处理(浅雪被、中度厚度雪被和厚雪被)的土样,测定土壤活性氮库、土壤硝化和氮矿化潜力以期了解高寒森林土壤氮素生态过程.结果表明:冬季土壤温度在一定程度上随着雪被厚度的增加而升高;冬季土壤活性氮库(铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮和可溶性有机氮)存在明显的动态变化,各形态土壤氮库都以雪被融化期最高,而土壤氮硝化潜力(7.36-8.44 mg kg-1 d-1)和矿化潜力(7.22-8.23 mg kg-1 d-1)则以雪被融化期最小;硝态氮是冬季土壤无机氮库的主体,占无机氮总量的95%左右;雪被厚度对各土壤氮组分总体影响不大.亚高山森林土壤活性氮库及氮矿化随雪被进程发生显著变化,可见雪被覆盖可能改变亚高山森林冬季土壤活性氮库及土壤氮转化时间动态格局.     

中国不同气候类型森林土壤微生物群落结构及其影响因素

森林土壤微生物决定了森林生态系统的能量流动和物质循环,研究其群落结构和影响因素对于维持生态系统稳定性和应对全球气候变化具有重要意义。磷脂脂肪酸（PLFAs）因其仅在活体微生物中存在的特性,可以作为生物标志物直观反映土壤中不同种类微生物群落的生物量和群落结构。以土壤微生物为对象,采用PLFA方法,分析了中国全部6种气候类型中天然森林土壤中微生物的群落结构、生物量和理化性质,并采用相关分析和冗余分析方法分析了影响微生物群落结构的主要因素。结果表明,6种气候类型中,土壤容重、土壤pH、土壤凋落物碳质量分数、土壤有机碳质量分数、土壤总氮质量分数、土壤碳氮比和土壤总磷质量分数存在显著差异。真菌群落生物量在6种气候类型中存在显著差异,随气候类型从寒带-温带-热带变化中呈现先升后降的趋势。暖温带土壤真菌与细菌比值最高（0.7）,显著高于亚热带、热带土壤（0.4-0.5）。热带土壤和高原土壤的革兰氏阳性与阴性菌比显著高于其他气候类型（1.3-1.5）,亚热带土壤最低（0.7）。气候（年均温、年降水量）和土壤理化性质（土壤pH、土壤容重、土壤总氮质量分数和土壤有机碳质量分数）与PLFAs质量分数所代表的...     

基于文献计量的土壤微生物海拔分布规律研究

土壤微生物是生态系统过程中必不可少的参与者,控制着陆地生物圈中最大有机质库的周转。近年来,有关土壤微生物的海拔空间分布研究越来越多。以"elevation gradient(海拔梯度)"和"soil microorganisms(土壤微生物)"为关键词,在Web of Science核心集合数据库与中国知网数据库(CNKI)搜索到相关文章共717篇,利用CiteSpace软件对搜索文献进行发文量分析、关键词共现和文献共被引聚类可视化分析。结果表明,自2000年以来,土壤微生物对海拔梯度的响应研究呈快速增长态势,且国内外研究趋势存在一致性。重点关键词主要包括"森林(forest)""海拔(elevation)""土壤真菌(soil fungi)""植被(plant)"等,这表明森林生态系统土壤微生物的空间分布是近年来重要的研究方向之一。土壤微生物群落相对丰度及多样性在区域空间尺度上表现出明显的海拔分布格局,即沿着海拔上升出现递增、递减、单峰、"U"型和无显著变化5种模式。此外,驱动土壤微生物群落变化的环境因子也存在差异,包括土壤养分、植被特异性和气候因素等。因此,未来应根据研究区域特征,在不同海拔空间尺度探讨土壤微生物群落和多样性的分布变化机制,揭示不同尺度下的土壤特征和微生物群落变异程度,进一步量化自身及相关环境因素之间的关系。