兴安落叶松林火后对土壤养分和土壤微生物生物量的影响

以大兴安岭兴安落叶松林火后不同强度(重度、中度、轻度)及未火烧区的土壤为研究对象,于火烧结束3年后(2009年)的秋季,采用氯仿熏蒸浸提法测定了不同强度火烧后土壤的微生物生物量碳(C_mic)和微生物生物量氮(N_mic),并研究其与土壤养分因子的关系。结果表明:兴安落叶松林重度火烧区的C_mic显著高于中度、轻度和未火烧区,N_mic在不同强度火烧样地间差异不显著,但在重度火烧区出现最高值。其中重度、中度、轻度和对照的C_mic平均为692.8、499.9、428.8和498.7 mg·kg^-1,而N_mic分别为70.6、55.2、50.9和54.1 mg·kg^-1。土壤含水量、土壤pH值、土壤有机碳对C_mic和N_mic的影响显著,土壤微生物生物量与土壤含水量、pH值、土壤有机碳均呈正相关。研究将为进一步开展火干扰对北方森林土壤碳平衡影响机理研究提供科学依据。     

东北典型林区土壤黑碳分布特征及影响因素

以长白山、小兴安岭和大兴安岭三大东北林区为研究对象,研究了各区域森林土壤的黑碳含量和密度等分布特征,并对比林型、地形和火烧强度等研究结果,探讨了上述因素对黑碳分布特征的影响.研究表明,东北森林土壤的黑碳分布在垂直方向上差异显著,表现为表层(A11层)亚表层(A1 2层)(p0.01),3个区域内表层土壤黑碳含量大小表现为:大兴安岭长白山小兴安岭,黑碳密度大小为:长白山大兴安岭小兴安岭.长白山林区不同林型的黑碳含量和密度存在明显差异,杨桦次生林显著高于原始阔叶红松林(p0.01);小兴安岭林区,同一土层不同坡位土壤黑碳含量和密度均表现为:下坡上坡(p0.01),不同坡向均表现为:阳坡阴坡(p0.05);不同火烧强度下大兴安岭森林土壤黑碳含量和密度也有差异:对照轻度火烧中度火烧重度火烧,且对照与中度、重度火烧强度间均差异显著(p0.01).综上可知,林型、坡位和火烧强度是影响东北森林土壤黑碳分布的重要因素,但各林区主控因素不同.     

陕北水蚀风蚀交错区生物结皮对土壤酶活性及养分含量的影响

论文以陕北水蚀风蚀交错区六道沟小流域的生物结皮为对象,研究分析了其对土壤酶活性和土壤养分特征的影响。结果表明:生物结皮对土壤酶活性和土壤养分的影响主要体现在结皮层。结皮层的土壤脲酶和过氧化氢酶活性分别为下层(0～2 cm)土壤的1.56和1.31倍,碱性磷酸酶活性提高幅度最大,为结皮下层的3.72倍;生物结皮能显著提高结皮层土壤有机质、全氮及速效氮含量(P0.05),研究中结皮层土壤有机质、全氮、速效氮含量分别为15.67 g.kg-1、0.65 g.kg-1和22.51 mg.kg-1,而其下0～2 cm层土壤则分别为5.54 g.kg-1、0.30 g.kg-1和14.6 mg.kg-1;生物结皮对土壤速效磷和速效钾的影响不明显(P0.05);生物结皮层土壤pH值为8.08,低于其下0～2 cm层土壤(pH值为8.32,P0.05)。总之,生物结皮的形成和发育可以改善表层土壤的生物化学性质,对该区植被的恢复与重建具有积极意义。     

火烧对拉萨地区湿草甸湿地土壤养分特征的影响

基于对拉萨地区典型湿草甸火烧样地与对照样地内表层土壤pH、有机质、全量及速效养分含量特征的对比分析,初步探讨了火烧干扰对高原湿草甸表层土壤特征的影响. 结果表明:土壤pH在6.06~6.85之间,火烧干扰导致土壤pH升高;土壤中w(全氮)、w(全钾)分别为2.35~5.34、23.33~28.72g/kg,火烧干扰使其值下降;火烧对土壤中w(全磷)无明显响应;火烧后土壤中w(有机质)(53.97~144.57g/kg)下降,并且与土壤中w(全氮)的变化趋势一致. 土壤中w(速效氮)的季节性差异较大,火烧干扰使生长季初期表层土壤中的w(速效氮)减少,而在生长季旺盛期则增加,w(速效氮)占w(全氮)的比例变化一致;w(速效磷)在2个生长阶段总体增加,占w(全磷)的比例升高,以平地中变化最为明显;w(速效钾)及其占w(全钾)的比例在生长季初期显著增加,后期则下降明显.      

人为干扰对小兴安岭森林湿地土壤碳组分和酶活性的影响

以小兴安岭落叶林沼泽湿地为研究对象,对比研究皆伐地、火烧地和落叶松湿地土壤碳组分和酶活性.结果表明:(1)3种湿地类型土壤SOC含量表现为对照地显著高于皆伐地和火烧地(p0.05),在0~10 cm土层中皆伐地与对照地相比降低了58.38%,火烧地与对照地相比降低了61.96%.皆伐地与火烧地在不同土层的土壤中SOC含量差异不显著(p0.05);DOC含量对照地显著高于皆伐地和火烧地(p0.05).在0~10cm土层中火烧地DOC含量是皆伐地的1.99倍,两者差异不显著(p0.05);不同干扰方式对土壤MBC含量影响的差异主要表现在0~10 cm的土层土壤,对照地分别比皆伐地和火烧地高23.13%和95.79%(p0.05).在不同的土层中皆伐地MBC含量均大于火烧地,与SOC含量的变化趋势一致.(2)与对照地相比,皆伐地与火烧地0~10 cm土层的土壤蔗糖酶活性分别降低了45.59%和36.76%,脲酶活性显著降低了18.22%和55.69%(p0.05),蛋白酶活性降低了19.65%和17.34%,淀粉酶活性降低了6.29%和10.69%.土壤碳组分和酶活性在垂直方向上均表现为随着土层深度增加而减小.皆伐和火烧造成森林湿地土壤碳组分和酶活性降低.     

氮磷添加对荒漠草原土壤养分含量及生态化学计量特征的影响

为明确土壤养分含量及化学计量比对多种限制性养分添加的响应,分析土壤中速效养分与全量养分相关关系,以及土壤全量和速效化学计量特征的指示作用,阐明养分添加对荒漠草原土壤养分动态平衡关系的影响.以宁夏荒漠草原为研究对象,于2018年开始进行氮(N)和磷(P)养分添加控制试验,试验处理包括对照(CK)、N添加、P添加和NP共同添加这4个处理.结果表明：(1)养分添加第4年,土壤N含量显著增加;N添加显著增加土壤N∶P, P添加和NP共同添加显著增加土壤有机碳(SOC)含量.养分添加第3年和第4年,N添加显著提高土壤速效N∶P(AN∶AP);N添加和NP共同添加显著增加土壤铵态氮(NH⁺₄-N)和硝态氮(NO^-₃-N)含量,而降低土壤速效C∶N(C∶AN);P添加和NP共同添加显著增加土壤全磷(TP)和速效磷(AP)含量,而降低土壤全量和速效N∶P、C∶P.(2)N添加和P添加对荒漠草原土壤NH⁺₄-N、AP含量和土壤速效C∶N、AN∶AP的影响具有显著交互作用.(...     

福州滨海地区菜地和果园土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征

不同农业土地利用方式土壤生态化学计量学特征对于表征土壤养分供应水平具有一定的指示作用,对农田生态系统养分资源管理具有重要意义.为了揭示菜地和果园两种农业土地利用方式土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量学特征,以福州市滨海地区菜地(芋头地、红薯地)和果园(橘树园、西瓜地、梨树园)为研究对象,对菜地和果园农业土地利用方式下土壤C、 N、 P含量及其生态化学计量特征进行测定与分析.结果表明,土壤C、 N含量基本表现为果园>菜地(P<0.05),其中橘树园土壤C含量最高(4.44 g·kg^-1),西瓜地土壤N含量最高(1.46 g·kg^-1).而土壤P含量基本表现为菜地>果园(P<0.05),其中红薯地土壤P含量最高(0.19 g·kg^-1);土壤碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)和氮磷比(N/P)均表现为果园>菜地(P<0.05),其中,橘树园土壤C/N(7.40)、 C/P(61.43)最高,西瓜地土壤N/P最高(10.27);不同农业土地利用方式下土壤N含量与容重和电导率...     

鼎湖山三种森林类型土壤养分特征及其相关性分析研究

对鼎湖山三种森林类型土壤pH值和养分特征及其相关性进行调查与分析,结果表明:鼎湖山三种森林类型土壤pH值在3.72~4.31之间,属于强酸性土,而且随着土壤深度增加pH值逐渐升高;土壤有机质在6.83～78.43 g·kg-1之间,有机质较丰富.三种森林类型土壤全氮、碱解氮、全钾含量平均值分别为1.53 g·kg-1、384.15 mg·kg-1、24.86 g·kg-1,含量较高,而全磷、速效磷、速效钾含量平均值分别为0.44 g·kg-1、14.29 mg·kg-1、73.38 mg·kg-1,含量相对较低,各种形态钙、镁的含量也比较低.土壤养分含量基本上是季风常绿阔叶林>针阔叶混交林>马尾松林,而且随着深度增加而含量逐渐减少.土壤pH值与有机质、氮、磷、钾、钙、镁等养分都呈现出极显著负相关,而土壤有机质、氮、磷、钾等养分之间均表现为显著或极显著正相关.     

紫色土坡耕地C、N与微生物C、N变化及其耦合特征

以紫色土坡耕地为研究对象,综合探讨不同坡度变化下植被/裸地小区以及长期不同施肥处理下紫色土坡耕地土壤C、N与微生物C、N变化及其耦合特征.结果表明:植被覆盖小区总有机碳(TOC)变化为49.0~63.9 g·kg-1,裸地TOC变化为47.4~50.8 g·kg-1,并随坡度增加逐渐下降;植被小区微生物碳(MBC)为0.9~3.45 g·kg-1,而裸地小区MBC仅为0.1~0.68 g·kg-1.不同施肥处理下坡耕地土壤TOC为57.0~64.5 g·kg-1,施加有机肥处理土壤的TOC含量高于其他施肥方式.植被小区总氮(TN)为2.6~4.2 g·kg-1,裸地小区TN含量为1.6~5.5 g·kg-1,植被小区微生物氮(MBN)高于裸地小区;不同施肥处理下TN含量随土层深度增加呈显著下降,有机肥和秸秆与化肥配施相比单一施加氮肥对土壤MBN的增加更为显著.有机肥及其与化肥配施下土壤C/N比为10~17,而秸秆及其与化肥配施土壤C/N比为8~13,单施氮肥为12左右,增施有机肥和秸秆还田有利于保持土壤C/N的稳定提高;同时,施肥有利于提高微生物熵,增加土壤中活性有机碳的比例;紫色土坡耕地MBC和TN具有显著的耦合特征(R2=0.66).     

广西北仑河口红树植物叶片和土壤的碳氮磷生态化学计量特征

红树林湿地生态系统是兼具陆地和海洋生态特征的海岸生态关键区。本研究以广西北仑河口的天然红树林为研究对象,对4种红树植物(木榄、桐花树、秋茄和白骨壤)叶片和2个剖面土壤(0～10 cm和30～40 cm)的C、N、P含量及其计量特征进行了分析。结果表明:(1) 4种红树植物叶片C、N、P平均含量分别为492. 49 mg/g、13. 39 mg/g和1. 35 mg/g,其中C含量表现为桐花树秋茄木榄白骨壤,而N、P含量为白骨壤秋茄桐花树木榄,叶片C∶N、C∶P、N∶P值分别为39. 04、414. 63、10. 47,该结果表明北仑河口红树植物具有较高的碳汇能力,其生长更易受N限制;(2)土壤C、N、P平均含量分别为28. 65 mg/g、1. 04 mg/g和0. 22 mg/g,其中N、P含量表现为0～10 cm30～40 cm,而C含量表现为30～40 cm0～10 cm。N、P含量和C∶N、C∶P值在两个土壤剖面间存在极显著差异;(3)叶片N、P含量与土壤N、P含量的相关性不显著,而土壤P含量与叶片C含量、C∶P及N∶P值有显著或极显著的负相关关系,土壤N含量与叶片C∶P和N∶P值分别呈现显著正相关和极显著负相关关系,该结果可能与红树植物的生理生态特征以及河口海岸环境(潮汐、微地形等)有密切关系。     

土地利用方式对喀斯特山区土壤养分及有机碳活性组分的影响

通过对喀斯特山区5种土地利用方式(林地、 花椒林、 火龙果林、 退耕草丛和旱地)土壤养分和活性组分含量的比较研究,探讨了土壤质量对土地利用变化的响应。结果表明,林地土壤养分和活性组分含量最高,其中土壤有机碳、 微生物生物量碳、 氮、 磷、 易氧化有机碳和可溶性有机碳含量分别为44.80 g·kg^-1、 477.86 mg·kg^-1、 102.87 mg·kg^-1、 17.54 mg·kg^-1、 7.72 g·kg^-1和166.43 mg·kg^-1,土壤养分和活性组分含量总体按花椒林、 火龙果林、 退耕草丛和旱地依次下降。除旱地与经自然恢复15 a的退耕草丛土壤养分和活性组分含量较为接近,大多未达显著差异水平外,其他土地利用方式间土壤养分和活性组分均存在显著差异。冗余分析表明,土壤有机碳是影响活性组分变化的主要影响因子;花椒林对土壤养分和活性组分的累积效应仅次于林地,且明显高于火龙果林和旱地。研究阐明了喀斯特土壤的自然修复是一个非常缓慢的过程,需辅以必要的造林措施加速其恢复,花椒林可以作为喀斯特山区农业生产或生态恢复过程中优先考虑的植被类型。     

中国表层土壤有机质空间分布模拟分析方法研究

气候变化背景下,对土壤有机碳的研究是目前大尺度上土壤性质研究的热点。基于第二次全国土壤普查5 374个典型土壤剖面数据,分析表层土壤有机质(20 cm)与环境因素的相关关系,利用多元回归模型和HASM模型结合的方法模拟中国国家尺度上表层土壤有机质含量的空间分布格局,探讨该方法的模拟误差,为国家尺度上有机碳的估算提供方法参考。研究结果表明,对350个检验点模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差为15.61 g.kg-1和56.59%,与普通克里格法相比分别降低了1.61 g.kg-1和20.84%;对样点分布较少以及无样点的西北地区和台湾省的模拟结果也更符合实际情况。建模样点减少一半的情况下,模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差仅分别增加了0.14 g.kg-1和1.07%。因此,论文方法可作为模拟国家尺度上有机质空间分布相对有效的方法,同时如何使模型解释更多的土壤有机质空间变异将是进一步提高模拟精度的关键。     

Variability of Fire Behavior, Fire Effects, and Emissions in Scotch Pine Forests of Central Siberia

As part of the Russian FIRE BEAR (Fire Effects in the Boreal Eurasia Region) Project, replicated 4-ha experimental fires were conducted on a dry Scotch pine (Pinus sylvestris)/lichen (Cladonia sp.)/feathermoss (Pleurozeum schreberi) forest site in central Siberia. Observations from the initial seven surface fires (2000-2001) ignited under a range of burning conditions quantified the different fuel consumption and fire behavior characteristics (e.g., rate of spread, fireline intensity, etc.) possible in this particular forest fuel type. Experimental results and dendrochronological study of local fire history both support the dominance of local fire regimes by low to moderate-intensity surface fires. Carbon released by the experimental fires ranged from 4.8 to 15.4 t C ha^{− 1} depending on fuel conditions and fire severity. Preliminary emission data show a strong correlation between carbon dioxide (CO₂) and carbon monoxide (CO) emissions, which should facilitate accurate estimates of fire impacts on atmospheric chemistry. Carbon concentration in smoke samples was related to fire severity. The short landscape-scale fire-return interval (50 years), combined with typically low fire severity, in pine ecosystems of central Siberia is often associated with low tree mortality and relatively rapid buildup of litter and understory fuels after a fire.     

缙云山不同林分下土壤有机碳及矿化特征

土壤有机碳库是陆地最大的有机碳储存库,其微弱的变化就能影响大气CO2浓度的显著变化,其中森林土壤碳库约占全球土壤碳库的70%,因此如何实现森林生态系统土壤有机碳库的高效管理成为目前的研究热点.本研究以缙云山5种典型林分:阔叶林、针叶林、针阔叶混交林、竹林及研究区内弃耕15 a的荒草地(对照土壤)为对象,采用矿化培养实验,分析了不同林分的土壤在不同土层(0～20、20～40、40～60、60～100 cm)中的有机碳矿化特征.结果表明,林分类型、培养时长和土层深度均对土壤有机碳矿化速率有显著影响.不同林分土壤有机碳矿化速率均随着土层加深而降低,其中0～20 cm土层的矿化速率[11. 97～25. 12 mg·(kg·d)-1]均显著高于其他土层(P 0. 05),其他土层间矿化速率[4. 79～6. 51mg·(kg·d)-1]无显著性差异. 5种林分的土壤有机碳累积矿化量均随着土层加深而降低,0～20 cm土层中竹林和阔叶林土壤有机碳累积矿化量最高,分别为177. 66 mg·kg~(-1)和120. 38 mg·kg~(-1),随着土层加深在60～100 cm土层中,针叶林累计矿化量最高达到了46. 96 mg·kg~(-1).双库一级动力学方程可以较好地拟合缙云山不同林分下土壤有机碳矿化过程,不同林分下土壤易分解有机碳含量均随土层加深而降低,针叶林土壤矿化能力较强,对难分解有机碳库的利用程度较高,而竹林和阔叶林土壤微生物活性较高,可以有效促进碳循环,提高土壤固碳能力.     

不同施肥处理对红壤丘陵区水稻土养分状况的影响

研究依托千烟洲生态站,利用1998年建立的红壤稻田长期定位施肥试验,研究不同施肥处理对水稻土土壤碳及养分的影响。结果表明:①施用有机肥有利于提高土壤碳、 氮、 磷含量,土壤总有机碳(SOC)含量达到16.8 g·kg^-1,全氮(TN)含量达到1.5 g·kg^-1,速效氮(AN)含量达到153.8 mg·kg^-1,速效磷(AP)含量达到43.3 mg·kg^-1,而土壤速效钾(AK)含量仅达到23.0 mg·kg^-1,低于施用化肥的各个处理;②施用氮、 磷、 钾肥减缓了红壤水稻土酸化趋势,显著增加土壤AP(12.3~47.1 mg·kg^-1)、 AK(22.3~54.5 mg·kg^-1)含量;③秸秆还田可以提高稻田红壤SOC(10.8 g·kg^-1)、 TN(1.1 g·kg^-1)含量。因此,建议在红壤稻田施入适量有机肥,提倡秸秆还田,提高土壤碳含量,同时配合施用钾肥,满足作物对养分的需求;化肥、 有机肥施用量需要考虑其对水体氮、 磷污染的潜在风险。     

植被对黄土高原沟壑区坡地土壤有机碳的影响

选取高原沟壑区王东沟流域内典型的治理坡段,研究不同植被条件下土壤有机碳、氮的含量变化和坡面分布特征。结果表明:与荒草(白羊草)群落相比,油松群落条件下,土壤有机碳含量提高9.3%(P>0.05),而果园土壤有机碳含量降低40.1%(P<0.05)。沙棘、侧柏和刺槐群落下,土壤有机碳含量虽低于荒草群落,但尚未达到显著水平(P>0.05)。果园和刺槐群落下坡面有机碳变化趋势不明显;杏树群落下表现为坡中部含量高,上部和下部低;白羊草群落下坡面有机碳含量从上到下逐渐增加。不同植被条件下土壤全氮与土壤有机碳存在极显著(R²=0.925)的相关关系。     

黄土塬区小流域深层土壤有机碳变化的影响因素

以黄土高原沟壑区王东沟小流域为对象,研究了地形(塬面、塬坡和沟道)、土地利用(自然草地、人工草地、人工林地、农地和果园)对0～200cm土层内土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)垂直分布特征的影响,以揭示黄土高原小流域深层SOC储量及其影响因素.结果表明,SOC含量除表层(0～20cm)沟道(10.0g·kg-1)大于塬面(7.8g·kg-1)和塬坡(8.2g·kg-1)外,塬面底层SOC均显著高于塬坡和沟道;塬坡和沟道SOC含量随深度增加而降低,而塬面上呈现SOC随深度增加降低-升高-降低的变化趋势.塬面上,SOC含量呈现人工草地(5.4g·kg-1)农田(5.2g·kg-1)和果园(5.1g·kg-1)的趋势,影响深度为表层40cm;塬坡上,呈现自然草地(4.3g·kg-1)人工林地(3.8g·kg-1)人工草地(3.3g·kg-1)和果园(3.3g·kg-1)的趋势,影响深度达到100cm;而沟道内,林草地利用方式对整个垂直剖面分布的差异无显著影响.20～100cm土层SOC储量占0～100cm储量的67.6%;100～200cm土层SOC储量占0～200cm储量的37.3%,相当于0～100cm的63.8%.研究结果表明地形、土地利用显著(p0.05)影响SOC垂直分布特征;黄土高原沟壑区深层SOC储量巨大,不容忽视.     

长期污水灌溉后林地土壤中磷的含量与移动

为尽可能地削减污水携带的N、P进入湖泊,处理后的城市生活污水被直接喷灌到新西兰罗托鲁阿市的Whakarewarewa森林,并建立了污水灌溉林地处理系统的长期定位试验地以评价生态系统对污水携带营养物质的同化能力.为查清长期污水灌溉土壤中P的数量、迁移淋失及其环境危机,对11a污水灌溉后火山灰土壤中磷的积累、再分布进行剖面分层采样测定.结果表明,土壤pH、TP、Olsen P、M3P、M3Ca和M3Mg在所有灌溉处理区的表层土壤(0～10 cm)均有显著(p0.05)增加,部分增加的显著性达到20～40 cm土层或更深层次土壤.大多数随灌溉而进入土壤的P被保存在上层土壤(0～40 cm)中.土壤Olsen P和M3P的浓度在中、高水平处理区的20 cm以上土层中超过了环境临界值(Olsen P为60 mg.kg-1;M3P为150mg.kg-1),磷饱和率(M3PSR)数值同时显示表层土壤对P的吸持已近饱和,预示土壤磷素有随下渗水向下移动的潜在可能.常规土壤采样以60 mg.kg-1 Olsen P测定值为环境临界值,可解决土壤剖面中磷的下移监测难题.以M3P与M3Al、M3Fe的摩尔比计算的磷饱和率(M3PSR)作为长期污水灌溉林地处理系统中土壤磷向下移动的环境危机临界值参数指标已不是很理想,对新的磷饱和参数的研究是今后的主要工作之一.     

黄土丘陵区不同坡向对土壤微生物生物量和可溶性有机碳的影响

选取黄土高原丘陵沟壑区延河流域两个典型植被区(森林植被区、草原植被区)下相同植被不同坡向(阳坡、阴坡)的土样进行分析,研究了不同坡向土壤微生物生物量碳(SMBC)、微生物生物量氮(SMBN)、微生物生物量磷(SMBP)和可溶性有机碳(DOC)的含量及其相互关系.结果表明,森林植被区阳坡、阴坡0～10 cm土层SMBC分别为532.1～792.5 mg·kg-1、333.6～469.8 mg·kg-1,SMBN分别为53.66～87.31 mg·kg-1、47.58～61.38 mg·kg-1,两者均表现为阳坡高于阴坡,草原植被区SMBC分别为68.90～75.34 mg·kg-1、65.29～128.67 mg·kg-1,SMBN分别为13.94～18.61 mg·kg-1、13.00～20.10mg·kg-1,两者均表现为阴坡高于阳坡;两个植被区SMBP与SMBC、SMBN变化不一致;SMBC占SMBC与DOC之和(SMBC+DOC)的比例在森林植被区阳坡最高,达77.74%,在草原植被区按阴坡到阳坡、0～10 cm土层到10～30 cm土层的顺序依次递减.相同植被区不同坡向土壤水分、温度的差异对土壤微生物生物量产生重要影响,进而使SMBC占SMBC+DOC的比例不同,SMBC+DOC比SMBC更能反映土壤碳素有效性,森林植被区阴坡阳坡0～10 cm土层土壤微生物群落结构可能已发生明显改变.