应用PLFA法分析氮沉降对缙云山马尾松林土壤微生物群落结构的影响

氮沉降虽可提升林地生产力却会给环境造成压力,而土壤微生物对环境变化敏感.通过野外模拟试验,探讨不同氮沉降量对马尾松土壤微生物群落的影响,探索该区域马尾松土壤微生物群落与土壤温湿度、氮沉降浓度的关系,为深入研究氮沉降对马尾松林土壤生态系统的影响提供参考.2014年5月~2015年6月在缙云山马尾松林设置3个氮添加水平和一个无氮添加的对照处理:低氮[N20,20 g·(m~2·a)~(-1)]、中氮[N40,40 g·(m~2·a)~(-1)]、高氮[N60,60 g·(m~2·a)~(-1)]和对照[N0,0g·(m~2·a)~(-1)],采用磷脂脂肪酸(PLFA)标记法和ACE(automated soil CO_2 exchange station,UK)自动土壤呼吸监测系统分别对土壤微生物群落结构、土壤温度和土壤湿度进行分析测定.结果表明:1季节变化对土壤细菌、真菌、放线菌及总PLFA量有显著影响(P0.05),各类型均在春季最高,冬季最低.在不同季节,土壤微生物量对氮沉降的响应趋势不同,总体而言,春季和秋季氮沉降抑制了土壤微生物量,夏季和冬季氮沉降促进了土壤微生物量.2氮沉降对土壤微生物群落结构有显著影响(P0.05),在春季和夏季,低、中氮沉降使土壤微生物丰富度指数和多样性降低,使均匀度指数升高;在秋季和冬季,低氮和中氮则使丰富度指数、多样性指数及均匀度指数升高.高氮沉降使4个季节土壤微生物丰富度指数、多样性指数和均匀度指数降低.3相关性分析表明,氮沉降浓度与细菌呈极显著负相关(P0.01),与总PLFA呈显著负相关(P0.05);土壤温度与放线菌呈极显著负相关;土壤湿度与细菌和总PLFA呈极显著正相关.综上所述,缙云山马尾松林土壤微生物群落结构主要受土壤湿度和氮沉降的影响,受土壤温度影响较小.     

模拟酸雨及氮沉降对马尾松林土壤细菌群落结构及其多样性的影响

通过分析酸雨和氮沉降对马尾松林土壤细菌群落结构及多样性的影响,探究马尾松林对环境胁迫的响应机制,为天目山国家自然保护区资源管理和保护提供理论参考依据.于2017～2021年在浙江省临安天目山国家级自然保护区设置4个酸雨和氮沉降模拟梯度[即pH 5.5和0 kg·(hm²·a)^-1,CK; pH 4.5和30 kg·(hm²·a)^-1,T1; pH 3.5和60 kg·(hm²·a)^-1,T2; pH 2.5和120 kg·(hm²·a)^-1,T3].使用Illumina MiSeq PE300二代高通量测序平台对4种处理土壤细菌16S rDNA进行测序,分析不同处理土壤细菌群落组成和结构的差异及其影响因素.结果表明,酸雨和氮沉降显著降低了马尾松林土壤细菌α多样性(P<0.05).马尾松林土壤由36个门类的菌群组成,酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(A...     

氮沉降对缙云山柑橘林不同季节土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物积极参与生态系统的物质循环和转化.人类活动造成全球氮沉降量激增,引起土壤微生物群落结构和功能的改变,进而导致生态系统失衡.2014年6月—2015年5月在缙云山柑橘林建立野外模拟氮沉降试验样地,原位设置4个施肥水平:对照(N0,0 g·m~(-2)·a~(-1))(以N计,下同)、低氮(N20,20 g·m~(-2)·a~(-1)),中氮(N4 0,40 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮(N60,60 g·m~(-2)·a~(-1)).施氮处理2 d后,采用磷脂脂肪酸(PLFA)标记法和ACE(Automated Soil CO_2Exchange Station,UK)自动土壤呼吸监测系统对土壤微生物群落结构、土壤温湿度进行测定.研究表明:(1)不同季节土壤微生物对氮沉降的响应各异,春季氮沉降抑制土壤微生物量,夏、秋、冬季N40处理提高了土壤微生物量,N20、N60表现为抑制土壤微生物量;氮沉降对土壤温度有显著影响,但对土壤湿度影响不明显(p0.05).(2)土壤微生物丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数在中氮沉降条件下达最大;Pielou均匀度指数则表现不一致,春季和夏季在中氮浓度下最大,秋季在高氮处理下最大,冬季则在低氮处理下最大.(3)土壤温度与放线菌呈显著负相关(p0.01);土壤湿度与细菌和总PLFA呈显著正相关(p0.01),与放线菌呈显著正相关(p0.05).综合分析表明,土壤微生物受土壤温度和含水量的共同影响,氮沉降降低了土壤微生物含量,此研究结果支持了氮沉降抑制土壤微生物的认识.     

模拟氮沉降对太岳山油松林土壤呼吸的影响及其持续效应

以太岳山油松林为研究对象,对林地分别作3种凋落物处理:对照(C)、去凋(B)、去凋+切根(A),并设计了4个氮水平:对照(CK,0 kg·hm-2·a-1,以N计,下同)、低氮(LN,50 kg·hm-2·a-1)、中氮(MN,100 kg·hm-2·a-1)和高氮(HN,150 kg·hm-2·a-1),研究了土壤呼吸速率在施氮后的连续变化,以及与温度、湿度、微生物生物量C、N、土壤酶活性的关系.结果表明:去凋+切根、去凋、对照样方不同施氮水平下土壤呼吸速率基本都在施N后的第1 d处在最高峰,随即下降,切根+去凋、去凋处理样方的土壤呼吸速率在施氮后第3 d趋于稳定,而对照处理样方的土壤呼吸速率一直处于下降状态.施氮在一定程度上抑制了切根+去凋处理的土壤呼吸速率,而促进了去凋处理、对照处理的土壤呼吸速率,并且土壤微生物生物量C、N的变化与土壤呼吸速率变化一致,土壤呼吸速率与土壤酶活性、土壤湿度的拟合关系不显著(p0.05),而与土壤温度的拟合关系显著(p0.05).以土壤温度、土壤湿度构建的复合模型R s=aebTWc预测土壤呼吸的准确性高于单因子模型,施氮降低了每种凋落物处理指数关系模型(R s=aebT)的决定系数R2,并且施氮降低了切根+去凋、去凋处理的温度敏感性指数Q10,而对对照处理的Q10无明显影响.     

缙云山马尾松林和柑橘林土壤微生物PLFA沿海拔梯度的变化

土壤微生物群落是土壤生态系统的重要组成部分,对环境变化敏感.本文运用磷脂脂肪酸法(PLFA)研究缙云山马尾松林和柑橘林土壤微生物群落结构沿海拔梯度的变化特征.结果表明,从6个海拔土壤中共检测到48种PLFA,其中i16:0、10Me17:0、10Me18:0 TBSA在6个海拔中含量均最高,且柑橘林土壤PLFA种类和含量明显高于马尾松林.随着海拔升高马尾松林土壤微生物种类和含量逐渐增加,柑橘林则逐渐降低,各海拔间细菌、真菌、放线菌、革兰氏阴性菌(G~-)及革兰氏阳性菌(G~+)含量差异显著.土壤微生物群落多样性研究结果表明,马尾松林低海拔丰富度指数(R),多样性指数(H')、均匀度指数(J)均显著高于高海拔,而柑橘林R在低海拔最高,H'、J则在高海拔最高.不同海拔土壤细菌、放线菌、G~-及G~+与土壤酶和环境因子之间存在相关性,细菌、放线菌、G~-及G~+与脲酶(Ure)、转化酶(Ive)、过氧化氢酶(CAT)、林分类型均呈极显著正相关,真菌与Ure、Ive、CAT呈显著正相关;而细菌、真菌、放线菌、G~-及G~+与海拔呈极显著或显著负相关.Ure、Ive、CAT、林分及海拔是影响土壤微生物PLFA变化的重要因子.     

模拟氮沉降对北亚热带落叶阔叶林土壤呼吸的影响

于2008年4月～2009年4月在龙王山北亚热带落叶阔叶林地进行模拟氮沉降试验,利用静态箱-气相色谱法测定土壤呼吸,研究氮沉降增加对森林土壤呼吸的影响.结果表明,氮沉降没改变土壤呼吸的季节性变化规律和日变化规律.与对照(CK)相比,低氮(TL)、中氮(TM)和高氮(TH)处理使森林土壤年平均呼吸速率分别降低了8.51%、9.74%和11.24%,使日平均呼吸速率分别降低了4.42%、11.09%和12.17%.森林土壤呼吸与土壤温度存在极显著的指数关系(p0.01),CK、TL、TM和TH的土壤呼吸温度敏感系数(Q10)分别为2.53、3.22、2.64和2.92,氮沉降提高了林地土壤呼吸的温度敏感系数.本研究表明,氮沉降显著降低了森林土壤呼吸,但提高了土壤呼吸的温度敏感性.     

模拟增温对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸的影响

为研究模拟增温对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸的影响,设置了随机试验,观测增温和对照处理的农田土壤呼吸速率.采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对农田土壤呼吸速率进行观测,并采用气压过程分离技术（BaPS）测定土壤CO2产生速率.在观测土壤呼吸速率的同时,观测了两处理的土壤温度、湿度.结果表明,不同增温处理下土壤呼吸速率的季节变异趋势基本一致,其季节变异与土壤温度的变异具有一致性.冬小麦田增温和对照处理的平均土壤呼吸速率分别为（3.54±0.60）μmol·（m2·s）-1和（2.49±0.53）μmol·（m2·s）-1,大豆田增温和对照处理平均土壤呼吸速率分别为（4.80±0.46）μmol·（m2·s）-1和（4.14±0.29）μmol·（m2·s）-1.模拟增温显著促进了冬小麦田和大豆田的土壤呼吸作用,在冬小麦生长后期（抽穗-成熟期）增温和对照处理的土壤呼吸速率差异最为明显（P〈0.05）;在大豆开花-结荚期以及鼓粒-成熟期增温与对照的土壤呼吸速率分别存在极显著性（P〈0.01）和显著性（P〈0.05）差异.进一步的研究表明,模拟增温和对照处理土壤呼吸均与土壤温度存在极显著（P〈0.01）的指数回归关系,但增温处理的土壤呼吸的温度敏感性明显高于对照,小麦生长季增温和对照处理的土壤呼吸温度系数Q10值分别为1.83和1.26,大豆生长季两处理的土壤呼吸温度系数Q10值分别为2.85和1.70.本研究表明,增温显著促进了农田土壤呼吸作用。     

模拟氮沉降对森林土壤有机物淋溶的影响

在重庆铁山坪马尾松林内施加与大气氮沉降量相当的硝酸铵(NH4NO3)和硝酸钠(NaNO3),研究氮沉降加倍对土壤溶液可溶性有机物浓度的影响,分析氮沉降对森林土壤碳库的潜在作用.2005年起为期5a的现场观测表明,施氮后凋落物层土壤溶液的可溶性有机碳(DOC)浓度和通量在起初2a内与对照样区相比有明显升高,但之后反而降低.施氮还会降低凋落物层土壤溶液的DOC与DON(可溶性有机氮)比值,以及矿质土壤上层的DOC浓度,但对矿质土壤下层的DOC淋溶通量几乎没有影响.总体来看,在试验期内氮沉降对土壤碳库无显著影响,但土壤有机物可能有从富碳有机物向富氮有机物转化的趋势,氮沉降的成分(NH4+和NO3-)对土壤有机物的影响则没有明显差异.     

大气氮沉降对三峡库区消落带土壤呼吸的影响

以三峡库区消落带落干期土壤为研究对象,采用室内模拟培养的方法,探讨了大气氮沉降通量及其组成对土壤呼吸的影响.结果表明,土壤呼吸速率对氮添加的响应为短期效应.1倍当前大气氮沉降添加下,无机氮和有机氮对土壤累积CO₂释放分别表现为无影响和抑制作用.除NH₄⁺-N在2倍氮沉降添加下表现为抑制作用外,2、3倍氮沉降添加均促进了土壤累积CO₂释放.与硝态氮相比,2、3倍氮沉降添加的铵态氮对土壤累积CO₂释放具有抑制作用.     

重庆铁山坪马尾松林土壤汞排放特征的现场测试

为了研究大气汞浓度较高地区的森林土壤的汞排放特征,选取重庆铁山坪马尾松林为研究对象,应用动态通量箱与汞分析仪联用的方法,于2012年9月~2013年7月间对土壤-大气汞交换通量进行了4个季度的现场观测,并考察了辐射强度、空气温度、空气湿度、土壤温度和土壤湿度等环境因子与大气汞浓度对汞交换通量的影响.结果表明,土壤-大气汞交换通量存在明显的季节差异,夏季汞排放量为35.3 ng·(m2·d)-1,而其他季节很小,甚至在冬春两季土壤转为大气的汞汇.汞交换通量除了受辐射强度和大气/土壤温度的影响较大之外,还与大气汞浓度呈线性负相关,白天的平衡点为5.61 ng·m-3.重庆铁山坪马尾松林土壤的汞排放量为2.65μg·(m2·a)-1,较高的大气汞浓度是该值远低于较清洁地区同类森林的重要原因.     

模拟酸雨对次生林土壤呼吸及异养呼吸的影响

为研究模拟酸雨对次生林土壤呼吸及异养呼吸的影响,进行野外定位试验.设置裂区试验,分4个区组,每个区组中主区为不断根和挖沟断根小区,每个主区内设置对照(CK)、pH 4.0(A1)、pH 3.0(A2)、pH 2.0(A3)共4个模拟酸雨处理水平.观测不断根小区的土壤呼吸和断根小区的异养呼吸,同时观测土壤温度、土壤湿度.结果表明,在不断根小区,CK、A1、A2、A3处理的土壤呼吸均表现出明显的季节变异趋势;与不断根小区类似,断根小区的异养呼吸也具有明显的季节变异趋势.断根小区的异养呼吸明显低于不断根小区的土壤呼吸.CK、A1、A2、A3处理的年平均土壤呼吸速率分别为(2.47±0.31)、(2.52±0.22)、(2.38±0.17)、(2.43±0.22)μmol·(m~2·s)~(-1);断根小区CK、A1、A2、A3处理的年平均异养呼吸速率分别为(1.55±0.10)、(1.65±0.22)、(1.77±0.08)、(1.78±0.27)μmol·(m~2·s)~(-1).单因素方差分析表明,不断根小区不同模拟酸雨处理之间的土壤呼吸速率以及断根小区不同模拟酸雨处理的异养呼吸速率均无显著差异.回归分析表明,不断根小区的土壤呼吸与断根小区的异养呼吸之间存在极显著(P0.001)的正比例函数关系,模拟酸雨的添加降低了土壤呼吸与异养呼吸之比.土壤温度是决定不断根小区土壤呼吸和断根小区异养呼吸季节变异的最主要的因素,而土壤湿度对土壤呼吸和异养呼吸的季节变异无显著的影响.     

缙云山柑橘林土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)及酶活性的季节变化特征

土壤微生物和土壤酶作为土壤生态环境最重要的组成成分,对环境变化敏感.本文以缙云山柑橘林为研究对象,采用磷脂脂肪酸法并结合主成分分析方法,分析季节更替对柑橘林土壤表层(0~20 cm)的土壤微生物数量、群落结构特征及酶活性等的影响.结果表明:1季节更替对土壤微生物有显著影响(P0.05),16:0、i17:0、16:1 2OH、18:0、cy19:0ω8c、i17:1ω9c或16:0 10-methyl为4个季节共有PLFAs,含量之和分别占PLFAs的49.57%、41.63%、35.41%和38.05%.各微生物种类中,细菌PLFA比例最高,其次为真菌PLFA,放线菌PLFA比例最低,且均具有显著的季节变化特征,柑橘林土壤PLFAs总量变幅为6.868~24.085 nmol·g-1,大小顺序为春季秋季冬季夏季,细菌PLFAs、G-、G+及放线菌PLFAs也呈现一致的变化规律,但真菌PLFAs则表现为秋季最高,其次是冬季和夏季,春季最低.季节更替对微生物群落多样性指数亦产生显著影响,丰富度指数(R)随季节变化依次为春冬秋夏,多样性指数(H')随季节变化表现出冬秋春夏,均匀度指数(J)表现为夏秋冬春,优势度指数(D)则随季节表现为直线升高的变化趋势.2土壤脲酶随季节变化表现为夏季春季秋季冬季;土壤蔗糖酶、土壤过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性随季节变化均表现为秋季最高,其次是春季、夏季,冬季最低.3主成分分析结果表明细菌PLFAs、G+、G-、放线菌PLFAs和总PLFAs对土壤肥力贡献最大,其次是蔗糖酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和真菌PLFAs,贡献最小为脲酶.     

模拟氮沉降对中亚热带森林土壤中可溶性氮含量的影响

通过野外模拟试验,研究CK〔对照,0 kg(hm2.a)〕、LN〔低氮,30 kg(hm2.a)〕和HN〔高氮,100 kg(hm2.a)〕处理3个氮沉降水平对亚热带针叶(杉木)和阔叶(浙江桂、罗桴栲)森林土壤中可溶性氮含量的影响.结果表明:施氮后3 d,土壤中的w(SIN)(可溶性无机氮含量)在CK和LN处理之间差异不显著,仅发现HN处理与LN及CK处理之间的差异显著.施氮后3个月,各处理之间差异不显著;与施氮后3 d相比,土壤中的w(NH4+-N)在CK处理显著增加了42%～68%(P<0.05),而HN处理则显著降低了45%～58%(P<0.05);土壤中的w(NO3--N)平均降低了24%～88%,其中HN处理降幅最大也最显著;杉木林土壤降幅最大.施氮后3 d,随着施氮水平的提高土壤尤其是杉木林土壤中的w(SON)(可溶性有机氮含量)增加,其占w(TSN)(可溶性总氮含量)的比例降低.然而3个月后,施氮影响趋缓甚至相反;与施氮后3 d比较,HN处理下w(SON)降低,而其占w(TSN)的比例却有所升高,表明SON损失仍低于SIN.阔叶天然林土壤中的w(SON)显著高于杉木人工林,表明凋落物性质差异造成的影响与w(SON)变化有关.     

重庆缙云山4种典型林分土壤氮素动态变化

于2012年4—10月逐月月末采集重庆缙云山4种典型林分(常绿阔叶林、毛竹林、针阔混交林和针叶林)样地中不同深度(0~15、>15~30、>30~60 cm)的土壤样品,测定土壤中w(TN)、w(NH₄+-N)和w(NO₃--N),分析土壤氮素含量的分布特征,并探讨土壤理化性质对土壤氮素含量的影响. 结果表明:①不同林分土壤中氮素含量的垂直分布规律相一致,均表现为随土壤深度的增加而不断降低,并且w(NH₄+-N)>w(NO₃--N);②不同林分0~60 cm土壤平均氮密度表现为毛竹林(1.037 kg/m2)>针阔混交林(0.783 kg/m2)≈常绿阔叶林(0.778 kg/m2)>针叶林(0.747 kg/m2);③不同林分土壤中w(TN)的季节性变化规律不明显,而w(NH₄+-N)和w(NO₃--N)的季节性变化规律相似,均表现为春季<夏季<秋季;④不同林分土壤中w(TN)、w(NH₄+-N)和w(NO₃--N)与容重、w(SOC)均呈显著线性相关(P<0.05),而且与土壤其他养分含量之间也存在一定的相关性.