氮沉降对森林土壤碳收支机制的影响

森林土壤储存着全球陆地生态系统大约45%的碳,在维持全球碳平衡方面具有重要的作用。不断加剧的全球氮沉降对森林生态系统碳循环和碳吸存产生了深刻的影响,进而改变了森林生态系统的生产力和生物量积累。本文以欧洲和北美温带地区开展的有关氮沉降对森林生态系统影响的研究为基础,提炼出最可能决定加氮影响碳输入、输出效应方向和大小的因素：凋落物分解、细根周转、外生菌根真菌、土壤呼吸及可溶性有机碳淋失,并探讨了森林生态系统碳动态对氮沉降响应的不确定性。陆地生态系统碳氮循环密切相关,由于氮循环的复杂性,尽管以往碳循环研究都考虑了氮对碳循环的限制作用,但在碳氮循环耦合机理方面的研究还比较少见。在未来研究中,应通过探寻森林土壤碳氮相互作用特征,及土壤微生物、土壤酶等与土壤碳氮过程的互动机制,来增进氮沉降对森林碳储量和碳通量的理解。     

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。     

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)     

东北北部温带森林和干草地土壤养分分布及影响因素

土壤是陆地生态系统碳储存的重要场所,其养分变化与全球陆地碳循环密切相关。土壤养分是植物生长的重要保证,而土壤各养分之间是紧密联系的。理解土壤养分变化与环境因素的关系有助于更好地了解陆地生态系统碳、氮、磷循环。本研究以东北北部自东向西沿降水量梯度变化纬度带上的温带森林与干草地生态系统为研究对象,利用气象数据和野外土壤实测数据,分析了纬度带上不同植被类型土壤的有机碳、全氮、碳氮比、速效磷的空间分布格局及其与环境因子（年降水量、年均温、土壤pH值）的关系。研究纬度带上降水量自东向西逐渐减少,植被类型从温带森林过渡到干草原,与降水量和植被类型对应,植被生物量也自东向西呈现从高到低的分布梯度。研究结果表明：从整个研究带上来说,降水量与土壤pH值是土壤养分空间分布的决定因素,沿纬度带从东到西,随着降水量逐渐减少,土壤pH值逐渐增加,而土壤有机碳、全氮、碳氮比、速效磷含量逐渐减少。但如果将森林和草地分别讨论则发现,森林和草地生态系统的土壤养分环境控制因素有较大差别。对于草地生态系统而言,降水量和土壤pH值仍然是其土壤养分含量的控制因子,但森林生态系统由于所处区域降水量充足,降水量不再是其土壤养分的控制因子,降水量只与森林土壤碳氮比呈显著正相关。研究还发现森林土壤的速效磷含量与温度呈正相关,与土壤pH值呈负相关,说明温度对东北北部温带森林的土壤养分含量具有一定的控制作用。     

热带亚热带土壤氮素反硝化研究进展

热带亚热带独特的土壤性质可能使得反硝化机理有别于温带土壤.文章综述了热带亚热带地区土壤氮素生物反硝化的研究进展,试图更好地了解该地区土壤反硝化在全球氮（N）循环以及在全球环境变化和生态系统响应互作中的角色.热带亚热带土壤反硝化强度普遍较温带地区弱,且随着土地利用方式和耕作管理措施的不同而呈现较大的时空变异性.影响土壤水分状况和土壤碳（C）、N 转化特性和速率的因素即为区域和农田尺度上的反硝化影响因素.湿润型热带亚热带土壤由于含有丰富的氧化物而致使土壤氧化还原势较高,这也是导致该地区土壤反硝化势较温带地区较低的关键土壤因素之-.然而土壤pH 值不是该地区土壤反硝化势较低的主要限制因素.有机C 矿化过程较土壤全氮含量和土壤C/N 比在决定湿润型亚热带土壤反硝化势方面更为重要.愈来愈多的证据表明热带亚热带土壤反硝化的生态环境效应不同于温带地区,热带亚热带地区土壤反硝化对全球变暖的贡献应综合考虑其对其它温室气体（如CH4,CO2）排放和氮沉降的影响.热带亚热带土壤生态系统具有-些防止土壤氮素反硝化损失的机制和保氮策略.然而,热带亚热带生态系统对全球变化的响应机制及其生物地球化学调控机制仍然不清楚,这些研究对于反硝化和其它同时发生的氮转化过程模型的精确构建至关重要.     

贡嘎山森林土壤氨氧化微生物数量在海拔梯度的空间分异特征

土壤氮循环是构成全球生物化学循环的关键组成部分,其中氨氧化微生物介导的硝化作用是驱动氮循环的重要动力.为了解不同海拔梯度森林土壤氨氧化微生物的空间分布规律,采用qPCR技术,以参与编码的氨单加氧酶(amoA)为标记,调查各海拔梯度(1 800-4 100 m)贡嘎山森林土壤氨氧化细菌(Ammonia oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia oxidizing archaea,AOA)的数量,并揭示其与环境因子的相关性.结果表明,不同海拔梯度森林表层土壤中均具有一定数量的AOA和AOB,且在低海拔地区(1 800-3 200 m)均高于高海拔地区(3 600-4 100 m).AOA数量在海拔较低地区变化趋势为0.04%-5.63%,垂向尺度上最高降低10.7%;AOB数量在不同海拔之间均存在显著差异,3 800 m较1 800 m高出22.5%. Spearman相关分析表明,不同海拔梯度氨氧化微生物数量对环境变化的响应模式不同,AOB与气候(年均温度、年均降水量)、pH、土壤温度、碳氮含量及电导率相关,而AOA变化仅与气候(年均温度、年均降水量)和土壤温度相关,与其他土壤因素不相关.本研究揭示出贡嘎山不同海拔梯度气候和土壤性质的综合作用可能是引起AOA和AOB数量及丰度变化的因子,且AOA和AOB数量具有极强的空间异质性;结果可为进一步研究大尺度森林生态系统氮循环相关微生物的海拔分布格局提供数据支撑.(图2表2参30)     

不同林分密度油松天然林土壤理化性质及微生物量碳氮特征研究

为应对天然林退化和天然林生态系统的经营问题,探究以林分密度为调节因子的森林土壤响应,在关帝山林区油松(Pinus tabulaeformis)天然林区开展探索研究,通过样地调查及土壤采样分析,对不同林分密度(725-1 375 plant·hm~(-2))森林土壤理化性质及微生物碳氮特征规律进行分析研究,探明土壤属性对林分密度变化的响应机制,为森林质量精准提升及森林生态系统可持续经营提供理论依据。结果表明,(1)林分密度的变化间接影响土壤含水量(18.27%-34.27%)、容重(0.87-1.10 g·cm~(-3))、pH(6.86-7.13),总碳(15.26-29.44 g·kg~(-1))、全氮(0.92-2.14 g·kg~(-1))、全磷(0.20-0.30 g·kg~(-1))、微生物量碳(760.56-1 808.73mg·kg~(-1))、微生物量氮含量(134.84-257.59mg·kg~(-1)),除容重、pH值、全磷含量外,其他指标现随密度变化均呈先增后减的变化规律。(2)土壤属性指标垂直分布规律:土壤含水量、总碳、全氮、全磷、微生物量碳、微生物量氮含量随土层深度增加而下降,土壤容重和pH值却呈相反趋势;林分密度不改变总体格局,但随林分密度的变化,土壤垂直分异程度在中密度林分中(975-1 175 plant·hm~(-2))最小,更为均一稳定。(3)当油松天然林林分密度适中时,0-30cm深度的土壤水分、总碳、全氮、全磷、微生物量碳、微生物量氮含量保持在较高水平。综上,认为研究地区油松天然林适宜的保留密度为975-1 175 plant·hm~(-2)。     

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。     

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)     

氮沉降形态对西南岩溶区森林土壤有效磷来源的影响

森林生态系统氮和磷之间具有密切的耦合关系,阐明氮沉降形态对中国西南岩溶区森林土壤有效磷不同来源的影响,对推动全球环境变化条件下岩溶区退化森林植被恢复具有重要意义。以广西桂林岩溶区典型森林为研究对象,在野外模拟不同形态氮沉降(无氮沉降(CK)、氧化态氮沉降(Oxi)、还原态氮沉降(Red)和氧化还原态氮沉降(RO)),在模拟氮沉降1.5a后通过连续监测各季节凋落物、植物根系和雨水磷输入量,结合土壤全磷和有效磷的季节变化特征,探究氮沉降形态对中国西南岩溶区森林土壤有效磷不同来源的影响。结果表明：Oxi和Red处理显著提高了土壤有效磷含量,而RO处理对土壤有效磷含量的影响因季节不同而存在差异,所有氮沉降处理对土壤全磷含量的影响均不显著;CK处理凋落物磷年输入量为10.64kg·hm^-2,植物根系磷年输入量为12.65 kg·hm^-2,雨水磷年输入量为0.78 kg·hm^-2;所有氮沉降处理均显著增加了凋落物磷年输入量,而Oxi和Red处理均显著降低了植物根系磷年输入量,RO处理对植物根系磷年输入量没有显著影响。结构方程模型表明...     

温带阔叶红松林表层土壤活性碳、氮库的季节动态

以长白山温带阔叶红松林为观测对象,在植被生长季节对森林表层土壤进行连续性采样分析,以研究森林土壤活性碳、氮库的季节性变化特征及其影响因素。结果表明,不同季节土壤水溶性有机碳和硝态氮含量从高到低依次为春季、夏季和秋季,其变化范围分别为48～80和0.68～2.30μg.g-1。不同季节土壤水浸提溶液的特征吸光系数ASUVA,254和土壤铵态氮含量均表现为夏季高于春季和秋季,其变化范围分别为3.19～3.94 L.mg-1.m-1和6.1～12.0μg.g-1。在小时间尺度上,土壤活性碳、氮库对土壤含水量变化具有敏感性。水分条件和植物根系活动是影响表层土壤活性碳、氮库动态变化的主要因素,土壤微生物活动起调节作用。     

模拟氮沉降对森林土壤化学性质的影响

大气氮沉降的增加对森林土壤的影响是近来生态学研究的重要课题。以鼎湖山季风常绿阔叶林（以下简称为“阔叶林”）、马尾松（Pinus massoniana）林、针阔叶混交林（以下简称为“混交林”）和增城木荷（Schima superba）人工幼林等4种林型土壤为研究对象,采用野外原位模拟大气氮沉降的方法,设置3种模拟氮沉降量,即N0（对照,N：0 g·m-2·a-1）、N5（N：5 g·m-2·a-1）、N10（N：10 g·m-2·a-1）,在模拟氮沉降时间分别为42个月（阔叶林）、31个月（马尾松林）、50个月（混交林）、20个月（人工幼林）后,采集0~20 cm土层的林地土壤,分析土壤的化学性质,探讨不同氮沉降量对不同林型土壤化学性质的影响。结果表明,（1）模拟氮沉降对鼎湖山阔叶林、马尾松林、混交林土壤pH值的影响基本一致,均使pH值下降。其中,当氮沉降量达到N10时,阔叶林土壤pH值降为3.97,与对照相比下降了0.11 pH单位,差异达显著性水平（p〈0.05）。而人工幼林土壤pH值未随着氮沉降量的不同而有明显的变化。（2）模拟氮沉降在近2年至4年的时间内,对阔叶林、混交林、人工幼林的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、水解性氮、速效磷、速效钾含量的影响均不明显,马尾松林土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾含量也没有明显变化,但模拟氮沉降导致了马尾松林土壤水解性氮含量明显下降,从95.12 mg·kg-1降至84.39 mg·kg-1,差异达显著性水平（p〈0.05）。（3）模拟氮沉降对鼎湖山阔叶林、马尾松林、混交林等3种林型土壤盐基饱和度、盐基离子Ca2＋、Mg2＋、K＋含量的影响未达显著水平,而对这3种林型土壤交换性Na＋含量的影响则较明显且影响趋势基本一致,即氮沉降的增加导致了土壤交换性Na＋含量明显下降。在N10处理下,与对照相比,这3种林型的土壤交换性Na＋含量分别下降了40.0%、68.4%、50.0%,差异达显著性水平（p〈0.05）。氮沉降对人工幼林土壤盐基离子含量无明显的影响。由此可得出结论：在近2年至4年的时间内,氮沉降的增加能引起鼎湖山3种林型土壤尤其是阔叶林土壤加速酸化,引起交换性Na＋明显淋失,以及马尾松林土壤水解性氮含量明显下降;但氮沉降的增加对木荷人工幼林土壤化学性质暂无明显的影响。后者可能与该林型模拟氮沉降时间较短、林龄较轻而处于快速生长期等因素有关。     

合肥城市绿地土壤特点

以合肥市一环内绿地土壤和近郊蜀山森林公园土壤为对象,研究了土壤表层0~10 cm的理化特性,分析了全磷与速效磷,速效磷与潜在酸度之间的关系。结果表明,市区绿地土壤的容重平均值为1.41 kg/cm3,土壤电导率显著高于近郊森林土壤;城市绿地土壤pH值多在7.51~8.50之间,与森林土壤相比,碱性化趋势明显;城市土壤具有明显的富磷和贫氮特征,其全氮含量平均值为1.44 g/kg,全磷含量平均值为792.0 mg/kg、速效磷含量为50.6 mg/kg,分别是近郊森林土壤的0.64倍、2.9倍和5.1倍;城市土壤全磷与有效磷含量呈显著的正相关(r=0.79,p=0.000);潜在酸度与有效磷含量呈显著负相关(r=0.65,p=0.000)。     

添加不同植物来源叶片可溶性有机质和氮对亚热带人工林土壤酶活性的影响

我国亚热带地区降雨丰富，树种众多.在亚热带森林中，大量叶片来源可溶性有机质（DOM）输入土壤中.此外，森林长期受到氮（N）沉降的影响.探究叶源DOM和N输入如何影响土壤酶活性和养分循环，有助于进一步揭示不同性质的DOM在亚热带森林土壤碳氮循环中的驱动机制.选取地域代表性强且树种之间差异较大的杉木（Cunninghamia lanceolat）和楠木（Phoebezherman），提取其鲜叶DOM输入杉木亚热带森林土壤中.此外，依据研究地大气氮沉降背景值添加硝酸铵进行105 d的室内培养试验.在培养第25和105天时进行破坏性取样，测定土壤理化性质和酶活性.结果表明，在培养第25天时，与对照（N0）相比，杉木叶片DOM处理（CLN0）和楠木叶片DOM处理（PLN0）均显著提高了β-葡糖苷酶（βG）、纤维素水解酶（CBH）、过氧化物酶（PEO）和β-N-乙酰氨基葡糖苷酶（NAG）4种与碳氮循环相关的酶的活性.DOM输入增加了底物有效性，刺激微生物产生更多的酶.与仅氮输入（N1）相比，杉木叶片DOM和氮共同添加（CLN1）降低了4种土壤酶活性，而楠木叶片DOM和氮共同添加（PLN1）对土壤酶...     

太岳山华北落叶松林土壤呼吸特征对模拟氮硫沉降的短期响应

为探讨氮硫沉降对华北暖温带森林土壤呼吸的影响规律以及与温度、湿度的关系,在落叶松人工林中开展了野外模拟氮硫沉降试验.结果表明:在生长季,各氮硫水平样地月平均土壤呼吸有明显的季节变化特征,模拟氮硫复合沉降对华北落叶松林土壤呼吸产生显著影响(P0.05).生长季内,氮沉降促进土壤呼吸速率,其中高氮与CK产生显著差异(P0.05).土壤呼吸速率与硫沉降水平呈正相关关系(P0.05).氮硫复合沉降促进了土壤呼吸速率,高氮高硫与CK土壤呼吸速率产生显著差异(P0.05),而中氮中硫水平抑制土壤呼吸速率,但未达到显著水平(P0.05).中氮和中硫对土壤呼吸速率的影响大于二者的共同作用,产生拮抗作用,而高氮高硫产生协同作用.各处理土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈极显著正相关关系.土壤温湿度双因子模型预测土壤呼吸的准确性和稳定性高于单因子模型.模拟氮硫沉降增加了土壤Q_(10)值,而高氮高硫降低了土壤Q_(10)值.试验结果揭示了太岳山华北落叶松林土壤呼吸特征对氮硫复合沉降的响应,即除中氮中硫外,复合沉降不同程度地促进了土壤呼吸速率,其复杂的响应机制仍有待进一步研究.     

广州市城市森林土壤重金属污染状况及其评价

城市森林土壤能储淤城市环境中的重金属污染元素,影响土壤环境质量.文章对广州市的城市森林区域中土壤重金属的污染状况进行研究,应用单项污染元素指数和综合污染指数对广州市城市森林土壤进行环境质量评价,结果表明:广州市机场高速林带林区土壤中As、Pb、Cd三重金属污染元素超标,广深铁路林带林区土壤中Cd重金属元素超标, 其他各林区严格控制环境重金属污染物未超标;帽峰山森林公园土壤重金属综合污染指数最低,表明森林群落对重金属污染元素的消减作用明显.土壤酶活性可以表征森林土壤中重金属污染状况,森林土壤中As、Cu、Zn含量与过氧化氢酶活性呈显著负相关性;对可能影响城市森林土壤重金属含量因素的10个因子进行主成分分析,建立了城市森林土壤环境质量评价综合模型.     

西双版纳热带森林不同恢复阶段土壤微生物生物量碳的变化

为探明土壤微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)对西双版纳热带森林恢复的响应,以西双版纳热带森林不同恢复阶段(白背桐Mallotus paniculatus群落、野芭蕉Musa acuminata群落、崖豆藤Mellettia leptobotrya群落)为研究对象,分析了不同次生恢复阶段热带森林土壤MBC的时空动态特征。结果表明,演替阶段、取样时间、取样深度及其交互作用均对土壤MBC含量产生了显著影响(P0.05或0.01)。不同恢复阶段热带森林平均土壤MBC含量表现为野芭蕉群落(1.36 g·kg~(-1))显著高于崖豆藤群落(1.10 g·kg~(-1))与白背桐群落(0.93 g·kg~(-1))(P0.01);不同恢复阶段土壤MBC含量具有显著的季节变化,最高值均出现在6月,最低值出现在12月,且雨季(6、9月)高于干季(3、12月)。3个恢复阶段热带森林中土壤MBC含量均呈随土层深度增加而递减的垂直分布。土壤温度与水分时空变化对土壤MBC具有显著影响(P0.05),土壤温度与土壤水分能够分别解释土壤MBC的60%—90%与57%—92%。主成分分析结果表明,总有机碳、全氮、水解氮是调控白背桐群落土壤MBC变化主要的影响因素,土壤全氮是野芭蕉群落土壤MBC变化最主要的决定因素,而全氮和硝态氮是崖豆藤群落土壤MBC时空动态主要的控制因素。因此,西双版纳热带森林植被恢复能够促进土壤MBC的积累但存在样地差异性,土壤MBC含量取决于样地微生境(如温度与水分)及土壤碳/氮养分的状况。     

模拟氮沉降对云杉人工林土壤有机碳组分及理化性质的影响

大气氮沉降已成为目前全球性的环境问题之一。氮沉降可能影响森林生态系统碳循环的过程,研究氮沉降对森林土壤有机碳库的影响,有利于正确评估森林生态系统碳循环过程及其对全球气候变化的响应。为探究氮沉降对森林生态系统碳循环的影响,以四川云杉Picea asperata人工林为研究对象,研究了氮沉降(N0,N 0 kg·hm~(-2)·a~(-1);N1,N 60 kg·hm~(-2)·a~(-1);N2,N 120 kg·hm~(-2)·a~(-1);N3,N 240 kg·hm~(-2)·a~(-1))对云杉人工林土壤有机碳组分的影响。结果表明,模拟氮沉降处理下,土壤总孔隙度(TPO)与土壤容重(BD)变化趋势相反;土壤pH值变化范围在6.58~7.02之间,随N浓度的增加而降低。土壤养分(有机碳SOC、全氮TN、全钾TK、有效磷AP和有效钾AK)和有效养分均呈现出一致性规律,随着N浓度的增加而增加,模拟氮沉降处理下土壤全磷含量差异均不显著(P0.05)。与对照相比(N0),土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、水溶性有机碳(WSOC)和微生物量碳(SMBC)明显受氮沉降的影响。EOC、POC、轻组有机碳(LFOC)和WSOC均呈现出一致性规律,随N处理水平的增加而增加。EOC/SOC比例和微生物熵(MBC/SOC)均随N浓度的增加而增加。通径分析结果表明:1~0.05 mm粒径和TPO对土壤有机碳组分产生直接效应;0.002 mm和pH对土壤有机碳组分产生间接效应;土壤理化性质对土壤有机碳组分产生的总效应值具体表现为1~0.05 mmpHTPO=(0.002)mmBD0.05~0.002 mm;土壤养分对土壤有机碳组分产生直接和间接负作用,其中SOC、TN和AK对土壤有机碳组分产生直接效应;TK和AP对土壤有机碳组分产生间接效应;总效应值大小依次为SOCTNAKTKTPAP。综合分析表明,氮沉降有利于云杉人工林土壤有机碳组分稳定性的提高,利于土壤有机碳的累积。     

氮沉降对城市绿地植物及土壤养分的影响初探——以果岭草(Cynodon dactylon)为例

大气氮沉降是近年来全球变化研究的焦点问题之一,大量而持续的氮沉降对陆地生态系统造成了广泛的影响,但关于氮沉降对城市绿地生态系统的影响及其机制仍然缺少足够的研究。通过模拟氮沉降控制试验,以NH_4NO_3作为外加氮源,设置了N0、N1、N2和N3(分别相当于氮沉降0、5、10、15 g·m~(-2)·a~(-1))4个不同处理,历时12个月,探讨不同程度氮沉降增加对典型城市绿化物种果岭草(Cynodon dactylon)生长状况及土壤化学性质的影响。研究结果表明:(1)氮沉降量为5 g·m~(-2)·a~(-1)时,果岭草地上、地下生物量以及植株密度最大;氮沉降量为10 g·m~(-2)·a~(-1)时,株高最高;根冠比随着施氮量的增加呈减小趋势;适量氮沉降处理有利于植株的生长以及生物量的积累;同时,降水的季节变化可能影响植物对氮的吸收利用;(2)城市绿地土壤pH值随施氮量的增加呈减少趋势,低度适量的氮沉降作用于城市碱性土壤可以中和土壤酸碱度,调节土壤pH值;(3)施氮处理使得城市绿地土壤中的有效氮含量和城市绿地生产力得到一定程度提高。本研究结果证明氮沉降将对城市绿地植物及土壤理化性质产生持续的影响,同时一定程度的氮沉降对城市绿地植物生产力的提高具有促进作用。