帽峰山森林土壤碳氮随雨季月及土壤深度的时空变化特征

采用森林生态系统定位观测及对比试验方法,对广州帽峰山常绿阔叶林和杉木人工林（16年）土壤（0~90 cm）有机碳、无机碳、总氮及有机氮的雨季月（5—10月）含量动态、垂直梯度变化特征及土壤湿度影响进行了对比观测研究。结果表明：常绿阔叶林及杉木林土壤有机碳、无机碳雨季月的剖面权均含量变化趋势均为倒S型,常绿阔叶林土壤有机碳剖面权均质量分数较相应杉木林大0.14%、土壤无机碳则小0.12%。常绿阔叶林土壤表层0~10、10~30 cm有机碳雨季月含量变差较杉木林分别高出1.83%、0.61%,土壤30~90 cm雨季月含量变差相对较小;常绿阔叶林土壤70~90 cm无机碳含量在5—8月份较高、杉木林则以土壤30~50 cm在5、6及10月含量较高;常绿阔叶林群落土壤0~20 cm的总氮雨季月含量均大于相应杉木林,植被吸收作用影响使土壤20 cm以下层的雨季各月总氮相对较低;常绿阔叶林土壤剖面雨季月无机氮含量随土层深度递减变化显著,即表层0~30 cm受矿化作用影响较大、深层30~90 cm则受植被吸收作用影响较大;而杉木林土壤剖面层无机氮含量则随雨季的月变化显著,5—7月份含量相对较小、8—10月份含量相对较大。常绿阔叶林土壤有机碳、总氮含量随土壤深度的增加均呈幂函数规律的递减,而杉木人工林土壤有机碳随土壤深度的增加呈对数函数规律的递减、土壤总氮含量则随土壤深度的增加呈二次函数规律的递减。在0~10 cm处,土壤有机碳和有机氮含量与土壤湿度呈负相关。     

鼎湖山主要植被类型土壤微生物生物量研究

对鼎湖山国家级自然保护区3种主要植被类型：季风常绿阔叶林，针阔叶混交林和马尾松林土壤微生物生物量进行了研究。结果表明，土壤微生物生物量（mg.kg^-1）在季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林中分别为：822，588，530，季风常绿阔叶林显著高于针阔叶混交林和马尾松林（P〈0．01），而针阔叶混交林和马尾松林无显著差异（P〉0．05）；土壤中微生物量高的土壤中，有机碳含量也相应高，两者的比值可反应土壤碳的积累或损失，研究表明，鼎湖山3种主要植被类型土壤均处于碳积累过程；季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林土壤微生物碳周转量（t.hm^-2．a^-1）依次为：14．07，11．45，9，60，碳素的周转带动了其他营养元素的循环和能量的流动；土壤微生物代谢熵（mg.g^-1．h^-1）由低到高依次是季风常绿阔叶林（0．59）、针阔叶混交林（0．96）和马尾松林（1．33），表明土壤微生物对土壤碳的利用效率季风常绿阔叶林较高，马尾松林较低。     

春玉米种植密度对土壤有机碳组分的影响

通过西辽河灌区连续3 a的田间试验,研究春玉米不同种植密度（60 000、75 000和90 000株·hm-2）下土壤有机碳组分的质量分数及空间分布特征,阐明了春玉米种植密度对不同层次土壤有机碳组分的影响机制。结果表明：高、低密度均增加土壤0～40 cm土层有机碳质量分数,中密度下促进土壤微生物生物量碳增加。随着种植密度的加大土壤中活性有机碳增加,轻组有机碳减少。玉米生长主要促进10～20 cm土层有机碳的耗损,高密度下促进犁底层（20～40 cm）土壤有机碳质量分数及其活性,使其轻组有机碳减少,微生物生物量碳增加。低密度下主要增加表层（0～10 cm）土壤有机碳质量分数。种植密度通过影响根系群体生物量及其分布,调节土壤微生物活性、残落物碳输入影响土壤有机碳组分。适当的增加春玉米种植密度有利于春玉米农田高产固碳。     

增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物群落的影响

土壤微生物是森林生态系统中重要的分解者,参与生物圈的物质循环和能量流动,对温度变化响应较为敏感。以鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林为研究对象,基于野外增温实验平台,采集0-10 cm和10-20 cm土层的土壤样品,采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法并结合土壤理化性质的监测,探究气温上升对土壤微生物群落的影响。结果表明:(1)增温处理使0-10 cm和10-20 cm土层月均温分别显著上升1.24℃和1.17℃,土层湿度变化不显著;(2)增温显著增加了土壤硝氮含量,但对其他理化性质作用不明显;(3)增温组土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳氮比(C/N)以及微生物总磷脂脂肪酸含量与对照组差异不显著;(4)增温显著改变了土壤微生物群落结构,使细菌相对丰度、细菌真菌之比(B/F)以及革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌之比(G~+/G~-)显著增加,降低了真菌和丛枝菌根真菌的相对丰度;(5)进一步分析表明,土壤硝态氮和有机碳是影响土壤微生物群落结构变异的主要因子,两者共同解释了微生物群落结构60.5%的变异度。以上研究结果表明,尽管增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物生物量作用不明显,但可通过对土壤硝氮和土壤有机碳含量的影响引起土壤微生物群落结构及其相对丰度的改变,微生物群落结构和相对丰度的变化又将通过影响微生物对土壤碳氮的同化作用,最终影响土壤的碳氮过程。     

不同混交类型对毛竹林土壤有机碳和土壤呼吸的影响

为了解不同混交类型对毛竹林土壤有机碳含量和组成以及土壤呼吸的影响,为武夷山地区毛竹林土壤环境改善和可持续生产经营积累实验数据,以武夷山地区毛竹(Phyllostachys edulis J.Houz.)纯林、毛竹-阔叶树混交林、毛竹-油茶(Camellia oleifera Abel.)混交林、毛竹-杉木[Cunninghamia lanceolate (Lamb.) Hook.]混交林和毛竹-油桐[Vernicia fordii (Hemsl.) Airy Shaw]混交林5种林地为研究对象,对林地土壤进行采样并测定土壤有机碳含量、土壤活性有机碳组成和比例以及土壤呼吸.结果显示:(1)5种林地的土壤总有机碳(soil organic carbon,SOC)含量和SOC富集系数均表现为毛竹-阔叶树>毛竹-油茶>毛竹-杉木>毛竹纯林>毛竹-油桐,且一年之中夏季SOC含量最低.(2)SOC、土壤可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、土壤微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)和轻组碳(lightfractionorganiccarbon,LFOC)含量均随土层深度加深而降低;毛竹-油桐林、毛竹-杉木林和毛竹-阔叶树林的几种土壤有机碳之间均表现为显著(P <0.05)正相关,部分甚至达到极显著(P <0.01).(3)毛竹-阔叶树林地的DOC、MBC和LFOC含量显著(P <0.05)高于其他林地,毛竹-油桐林地的DOC和LFOC含量在几种混交类型中最低,但其在0-20 cm土层的MBC含量显著(P <0.05)高于其他林地;DOC占SOC的比例随土层深度加深而增大,LFOC比例随土壤深度加深而减小,但混交林的LFOC比例相对于毛竹纯林有所提高,MBC比例在一定范围内波动.(4)一年四季中夏季林地的土壤呼吸最高,而毛竹-油茶林的土壤呼吸在几种林地中较高.综上,不同混交类型对土壤有机碳含量和组成以及土壤呼吸产生影响,毛竹-油桐林的土壤有机碳相对毛竹纯林有所下降,但其能够提高土壤上层的MBC含量,毛竹-阔叶树和毛竹-油茶的混交类型对土壤有机碳含量的提升效果较好,但毛竹-油茶林的土壤呼吸较高,因此在选择毛竹林混交方式时需要综合考虑.(图5表2参53)     

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.     

广东省森林球囊霉素相关土壤蛋白含量及影响因素

植被和土壤组成的差异将影响土壤微生物的组成及动态,土壤微生物的动态变化将体现在微生物产物上。球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin-related soil protein,GRSP)被认为是唯一来源于丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)的糖蛋白,是土壤碳库的稳定组分,可用于指示AMF对土壤碳固持的影响。鉴于已有GRSP相关研究多集中在样点尺度,缺乏区域水平的研究这一事实,该研究选择广东省164个代表性森林样地为研究对象,通过测定表层(0-10 cm)土壤GRSP含量、土壤理化性质,旨在了解广东省森林土壤中GRSP水平及其对土壤有机碳固持的贡献。结合土壤理化性质、植被特征探讨区域范围内GRSP的影响因素。结果表明,(1)广东省森林土壤表层土(0-10 cm)中总球囊霉素相关土壤蛋白(total GRSP,T-GRSP)质量分数为(3.26±0.11) g?kg-1,易提取球囊霉素相关土壤蛋白(easily extractable GRSP,EE-GRSP)质量分数为(1.11±0.03) g?kg-1,植被起源和植被类型对GRSP含量的影响不显著,GRSP在地带性土壤中呈现黄壤>红壤>赤红壤>砖红壤的显著变化趋势。(2)针叶林GRSP的平均水平高于常绿阔叶林,这一趋势与3种植被类型下灌木草本层生物量的趋势一致。(3)GRSP与土壤有机碳含量、阳离子交换量呈显著正相关关系,与土壤pH值呈显著负相关关系,GRSP含量随土壤细颗粒(粒径<50μm)含量的增加而增加。广东省森林土壤GRSP对土壤有机碳的绝对贡献率为2.3%,GRSP能够与土壤细颗粒结合促进土壤团聚体的形成,并提高土壤保水性能和肥力。     

围湖造田不同土地利用方式土壤有机碳和易氧化碳

围湖造田是我国20世纪50年代后期开始大量出现的与水争地的人类干扰活动。以太湖流域肖甸湖区为试验地,测定分析了该围湖造田区香樟（Cinnamomum camphora）林、水杉（Metasequoia glyptostroboides）林、毛竹（Phyllostachys heterocycla）林和农田4种不同典型土地利用方式35年后0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm土壤有机碳和易氧化碳含量的差异,以及土壤易氧化碳的季节动态。结果表明：表层（0～10 cm）土壤有机碳含量林地显著高于农田,阔叶林高于针叶林。土壤易氧化碳含量随季节与土层深度的变化而变化,香樟林与毛竹林春夏季节大于冬季,水杉林与农田季节波动较平缓。4种土地利用方式下土壤有机碳和易氧化碳均随土层增加含量递减。与围湖地区内的溪流底泥相比,林地与农田表层土壤有机碳含量均有明显增加;与旱地发育的植被土壤相比,围湖后的土壤有机碳含量较低,易氧化碳含量较高,土壤有机碳稳定性较差。围湖造田作为人类对自然生态系统的一种干扰方式,显著改变了原有生态系统的碳循环特征,因此在研究全球碳循环中,围湖造田对生态系统碳循环的影响应该给予充分考虑。     

降水变化、氮添加对鼎湖山主要森林土壤有机碳矿化和土壤微生物碳的影响

全球变化对土壤有机碳(SOC)存贮与分解的影响在全球碳(C)循环中具有重要地位.分别通过室内土壤培养法和氯仿熏蒸法,研究了降水变化和氮(N)添加处理对鼎湖山3种不同演替阶段的季风常绿阔叶林、针阔混交林和马尾松针叶林SOC矿化和土壤微生物量碳(SMBC)的影响.结果表明:1)降水量增加能够提高森林演替晚期SOC累积矿化量和矿化速率,而对森林演替早期SOC累积矿化量和矿化速率没有显著影响(P>0.05).2)干旱条件(降水量减少)降低森林SMBC含量,且在鼎湖山季风林表层土壤(0～10 cm)中SMBC的减少达到显著水平(P<0.05).3)N添加处理对鼎湖山3种森林类型SOC累积矿化量、矿化速率以及SMBC都没有显著影响(P>0.05).未来关于SOC矿化对全球变化响应的研究,要综合考虑土壤有机质质量、C/N比例、外源性氮输入等因素的作用.图4表2参37     

马鬃岭自然保护区土壤碳蓄积的研究

以金寨马鬃岭自然保护区为研究对象,布置56个采样点,分析该区森林土壤有机碳质量分数时空分布特征和碳储量。结果表明：研究区有机碳含量丰富,随着土壤深度、植被类型、海拔高度的变化而变化。0~20cm土层有机碳质量分数最高为90.88 g·kg-1,平均为32.47 g·kg-1,土壤有机碳质量分数随着深度的增加而递减,表层有机碳变化幅度高于深层土壤,不同测点递减的程度不同;有机碳质量分数随海拔高度的增加呈递增趋势;土壤有机碳质量分数存在明显的季节变化,表层土壤秋季有机碳质量分数最高,冬春季次之,夏季最低,越往表层季节变化越明显。0~20 cm土层有机碳密度平均为6.52 kg.m-2,0~100 cm土层有机碳平均密度为23.26 kg.m-2,有机碳密度分布与有机碳质量分数分布基本一致。0~20 cm土层土壤碳储量为2.258×105~2.265×105 t,0~100 cm土层土壤碳储量为6.91×105~8.76×105 t,碳储量丰富。最后提出该自然保护区封山育林,对温室气体减排意义重大。     

土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应

本研究在北京门头沟龙凤岭水土保持科技示范园内进行,降雨前后连续测定土壤微生物量和土壤呼吸,探讨土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应。结果表明：干旱的土壤降雨后土壤微生物量和土壤呼吸骤升随后逐渐衰减,第1场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的3.08、2.83、2.50倍,第2场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的1.08、1.63、1.68倍,降雨使土壤微生物量和土壤呼吸产生的激增效应仅持续1 d。第3场降雨量仅为0.40 mm,土壤微生物量和土壤呼吸增加的幅度不是很大。     

土壤动物群落生态学与土壤微生态环境的关系

主要综述了国内外蚯蚓种群、捕食性线虫、蚂蚁、跳虫、螨类等土壤动物与土壤理化性质的关系,以及蚯蚓、白蚁、蜗牛、线虫等土壤动物与土壤酶活性的相关性研究;提出了该学科今后的研究趋势。该学科未来要融合土壤动物和整个农林生态系统的研究为一体,把农林的土壤动物群落生态学及其与土壤微生态环境关系结合起来,耦合土壤动物与植物根系-根际微生态环境,链接农林土壤动物与土壤健康及其害虫生态调控,分析探究它们内在的联系和机制,加强立地调控措施,为森林健康和土壤健康提供科学基础资料。     

耕作方式对土壤微生物和土壤肥力的影响

通过2年田间定位试验,对比研究了免耕+秸秆覆盖、旋耕+秸秆覆盖和传统耕作:三种耕作方式对土壤温度、土壤呼吸速率、土壤微生物数量和土壤肥力状况的影响.结果表明:秸秆覆盖对地温的影响存在"双重效应";土壤温度、土壤呼吸速率和土壤微生物量碳三者之间存在凸面关系;秸秆还田后耕作措施对土壤0～10和10～20 cm的微生物数量的影响不同,但均能增加土壤微生物量;土壤微生物能够加快秸秆中的有机碳向土壤有机质的转化速率;土壤微生物量碳可以作为反映土壤生产力状况的重要生物学指标之一.     

施肥与设施栽培措施对土壤微生物区系的影响

微生物肥料的施用能显著增加土壤中放线菌的数量，而降低细菌和霉菌的数量；施用有机肥对土壤微生物有较大的影响，其中，有机肥与无机肥，有机肥与生物肥配合施用的影响尤为明显，与对照相比，土壤中细菌数量分别增加109．8％和405．0％，放线菌数量分别增加320．3％和215．0％，而真菌数量分别降低44．0％和47．2％。大棚栽培条件下土壤微生物数量高于露地；在大棚中，种植年限长的土壤微生物数量低于种植年限短的。     

河北省曲周县盐渍土区土壤养分含量的动态变化

对华北盐渍土区河北省曲周县 79个土壤样点 1 980年和 1 999年土壤养分含量进行了分析 ,结果表明 :1 999年与 1 980年相比 ,土壤有机质含量增加了 41 % ,土壤全氮和速效磷含量分别增加了 1 0 2 %和 351 % ,而土壤速效钾含量则下降了 38% ;土壤有机质含量增加的原因是秸秆还田量增加 ,土壤中全氮、速效磷含量增加的直接原因是土壤中氮肥、磷肥投入量增加 ,而土壤速效钾下降的原因则是钾肥的施入量不足。对不同质地土壤养分含量变化分析表明 ,质地可控制养分的空间分配 ,但人为干预促进了土壤养分含量向均一化方向发展。对不同质地土壤有机质含量与表层含盐量进行相关分析表明 ,表层为轻壤时 ,土壤有机质含量与表层含盐量具有明显的负相关性。     

阿特拉津对不同肥力土壤磷酸酶的影响

通过室内恒温培养法，研究除草剂阿特拉津对4种长期定位施肥处理下的土壤的磷酸酶活性的影响。试验结果表明，在阿特拉津质量分数不同和处理时间长短不同的情况下，阿特拉津对土壤磷酸酶的活性既有激活作用又有抑制作用。在试验过程中，4种不同肥力的土壤其磷酸酶活性随着处理时间的延续而呈现出“降低→升高→降低→升高”的消长趋势。不同阿特拉津质量分数对磷酸酶的影响没有规律，同一质量分数处理既有激活作用，也有抑制作用。在4种不同肥力的土壤中，磷酸酶活性最高的是以氮、磷、钾无机肥配合有机肥施用的土壤。     

土壤矿质氮和可矿化氮对当季作物的贡献

从土壤矿质氮-硝态氮和铵态氮、土壤可矿化氮3个指标研究了土壤剖面不同层次有效氮对作物吸氮的贡献.结果表明,不同指标反映土壤供氮能力状况不一.土壤硝态氮和土壤可矿化氮与作物吸氮有较好的相关关系,而土壤铵态氮与作物吸氮关系不密切.在深度120cm之上的土层的土壤可矿化氮对作物吸氮有较大的贡献.在考虑土壤供氮能力时,建议应该考虑120cm深层以上的土壤.     

不同土地利用方式下土壤微生物数量与土壤肥力的关系

选取了6种不同土地利用方式,分别对土壤微生物数量变化及其与土壤养分的相互关系进行了研究,结果表明,不同土地利用方式下土壤微生物总量各有差异,具体表现为干鱼塘底泥>菜地>水稻田>果园>粮作旱地>荒草地;但从土壤微生物多样性指数来看,则表现为粮作旱地>菜地>果园>荒地>水稻田>鱼塘底泥。土壤中微生物总量与微生物多样性指数二者的变化趋势不一致,因此评价土壤生物多样性指数应将二者结合起来。微生物数量与土壤大多数养分含量(除有效磷和全钾之外)之间存在着一定的正相关关系,即土壤微生物数量随土壤养分含量的增加而增加。     

绿肥轮作对植烟土壤酶活性与微生物量碳和有机碳的影响

为探讨绿肥作物改良土壤的生态作用,试验以冬闲连作地为对照,在云南曲靖和晋宁烟草种植区,研究了小麦轮作收获后留根茬（20 cm左右）翻压后种植烟草（麦-烟）,紫花苕子收获后留根茬（30 cm左右）翻压后种植烟草（绿-烟）及豆类轮作（豆-烟）收获后根茬及秸秆全部移除地外种植烟草的4种轮作模式,结果表明：绿-烟和豆-烟复种模式下,植烟生长期内根区土壤酶活性（SEA）、土壤微生物量碳（SMBC）及土壤有机碳（SOC）均高于麦-烟复种及冬闲连作地,并且差异达显著或极显著水平;不同复种模式的SMBC、SOC及SMBC/SOC间呈显著相关性,对提高土壤SEA、SMBC与SOC质量分数影响为：绿-烟〉豆-烟〉麦-烟〉冬闲地。研究认为,SEA及SMBC/SOC可作为评价轮作模式影响烟地红壤质量变化的生物学指标。     

长期定位施肥田土壤酶活性的动态变化特征

为探讨长期施肥条件下玉米生育期内土壤酶活性的动态变化及其与土壤肥力的关系,该文对北京褐潮土定位试验田第12年的土壤酶以及土壤养分因子进行了测定和分析.结果表明.土壤过氧化氢酶、磷酸酶在玉米拔节期出现活性高峰.土壤脲酶在玉米拔节期及成熟期出现两个活性高峰,土壤蔗糖酶在整个玉米生育期内活性变化幅度较小.长期施肥能明显提高土壤中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性,其中有机肥与化肥配施对于增加土壤中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性尤为显著.长期施肥降低土壤中过氧化氢酶活性.并且以NPK配施有机肥处理的土壤过氧化氢酶活性降低幅度最大.土壤酶之问及其与土壤养分因子之间具有明显相关性,其中蔗糖酶、脲酶及磷酸酶与土壤养分各因子均呈显著或极显著正相关,除碱解氮外,过氧化氢酶与其余各养分因子呈显著或极显著负相关.