震区典型受损区生态恢复过程中的土壤恢复率与空间异质性

在我国西南强地震影响区生态恢复重建的背景下,探明不同气候区不同恢复条件下的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)的恢复率以及空间异质性及其演变规律,对准确认识生态恢复作用下灾害干扰区的土壤恢复动态变化具有重要意义.选取汶川地震灾区干旱河谷气候区和亚热带季风气候区的受损治理区为研究样地,以邻近的未受损区为对照,分析地震后恢复期受损治理区土壤SOC、TN、TP的恢复率以及空间异质性的分布规律.结果表明,两种气候区内受损治理区SOC、TN、TP的含量整体上显著低于未受损区,说明地震后受损治理区的养分状况尚未恢复至震前水平.养分恢复率表现为亚热带季风气候区TN(53%-58%)、TP(51%-58%)高于干旱河谷季风气候区TN(32%-36%)、TP(41%-49%),SOC的平均恢复率在两个气候区表现基本一致,亚热带季风气候区具有更高的养分恢复率.干旱河谷气候区受损治理区和未受损区的养分变异系数均高于亚热带季风气候区,说明干旱河谷气候区土壤结构稳定性较差,受灾害破坏更为严重,土壤养分的空间异质性较大,发生水土流失及次生灾害的可能性更大.干旱河谷气候区受损治理区的C:N值大于未受损区,而亚热带季风气候区则相反.上述研究表明灾区土壤养分结构受到严重破坏,而气候可能是影响土壤恢复的主导因子,结果可为灾区生态恢复进程提供理论依据.(图2表4参38)     

增温和生物炭添加对麦田土壤养分和微生物生物量的影响

研究全球变暖和生物炭添加对农田土壤养分和土壤微生物生物量的影响,可为生物炭在农业生产中的应用提供理论参考。采用开顶式(open-top chamber, OTC)模拟增温方法,设置CK(未增温)、T1、T2和T3不同温度梯度处理,分别添加竹质生物炭20 t·hm~(-2)(BC1)和不添加(BC0)处理。结果表明,OTC法使T1、T2和T3处理平均气温较CK分别增加0.5、1.0和1.6℃。不加生物炭单独增温条件下,与CK相比,土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量均极显著增加,T1、T2和T3处理微生物生物量碳(MBC)含量分别增加70%、72.4%和114.39%,微生物生物量氮(MBN)含量分别增加45.02%、71.71%和72.23%,微生物生物量磷(MBP)含量分别增加39.43%、73.71%和202.31%,均达到极显著水平(P0.01)。未增温单独添加生物炭条件下,与未添加生物炭相比,土壤SOM、TN、TK和AK含量极显著增加,全磷(TP)含量显著增加,MBC、MBN和MBP含量均呈显著增加趋势(P0.05)。与未增温未添加生物炭相比,增温与生物炭共同作用处理土壤MBC、MBN和MBP含量均增加,最大增加量分别达到154.34%、87.85%和197.60%。增温和生物炭共同作用可极显著增加土壤pH以及TN、AN和AP含量,可显著增加土壤SOM含量,同时也可极显著增加MBN/TN比值。相关分析和冗余分析表明,土壤性质对微生物生物量变化的影响由高到低为SOMAPAKANTKPHTPTN,其中土壤养分中SOM、AP和AK含量是影响土壤微生物生物量的主要因素。在全球变暖背景下,添加生物炭通过加速土壤元素循环过程而增加土壤微生物生物量。     

山西太岳山典型植被类型土壤微生物量特征

以山西太岳山4种不同植被类型为对象,研究其土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)含量以及土壤和凋落物养分含量的变化特征,并利用通径分析模型,探讨土壤和凋落物养分含量对土壤微生物量的效应.结果显示:MBC、MBN和土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量随土层深度加深逐渐减小.各层土壤SOC、TN含量均表现为草甸华北落叶松人工纯林华北落叶松白桦混交林灌木林;MBC和MBN含量分别为143-900 mg/kg和22-155 mg/kg,两者均在草甸和华北落叶松白桦混交林中显著高于华北落叶松人工纯林和灌木林;土壤微生物量碳氮比在A(0-10 cm)、B(10-20 cm)两层的变化范围为6-8,在C(20-30 cm)、D(30-40 cm)两层的变化范围为4-10.土壤微生物熵在华北落叶松白桦混交林和灌木林下达到较高水平,碳熵和氮熵的变化范围分别为0.6%-2.8%和1.4%-5.4%.通径分析结果表明,土壤理化性质、凋落物养分含量和土壤微生物量之间存在不同程度的相关性,凋落物N含量是影响土壤微生物量的直接因素之一.总体来说,不同植被类型对土壤微生物量有重要的影响,落叶松人工纯林和草甸对碳库的作用更大,有利于养分的积累.(图5表8参43)     

长期种植紫花苜蓿对复垦土壤碳氮磷养分转化的影响

为研究长期种植紫花苜蓿对复垦土壤质量改善和生物改土的效果,以种植作物地和撂荒地为对照,分析建筑复垦地多年种植紫花苜蓿土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量的化学计量特征变化。结果表明,长期种植紫花苜蓿显著降低土壤电导率(EC),对表层土壤保水效果较好,显著提升土壤有效养分含量(P<0.05);与作物地和撂荒地相比,苜蓿地土壤SOC和TN含量显著提高(P<0.05),但0～20 cm土壤TP含量显著低于作物地。3种土地利用类型0～20 cm土壤化学计量差异显著,苜蓿地土壤C/N显著低于作物地和撂荒地(P<0.05),而土壤C/P和N/P则表现为苜蓿地显著高于作物地和撂荒地(P<0.05)。种植紫花苜蓿有助于提升土壤有机碳氮活性组分,0～20 cm土层苜蓿地颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)含量较作物地分别提高88.38%、17.24%和39.16%(P<0.05),苜蓿地颗粒有机氮(PON)、微生物生物量氮(MBN)和酸解有机氮组分含量最高,PON和MBN比作物地显著提高135.29%和17.39%,较撂荒地...     

汶川地震对森林土壤养分动态的影响

地震导致地表植被严重破坏,土壤物理性质和养分循环发生明显变化,这对震后植被恢复有重要影响.选取两处受汶川地震影响的森林植被区,分别设置4个处理,即地震迹地、地震迹地枯木旁、邻近未受损森林、邻近未受损林窗,对比研究表层土壤(0-20 cm)物理因子、有机质、速效养分以及微生物等.结果显示两处研究地点有大致一样的趋势:地震迹地与地震迹地枯木旁温差与p H值浮动变化显著大于未受损森林与林窗,土壤含水量明显低于未受损森林和林窗;震后造成土壤有机质含量显著降低,损失高达50%,速效养分损失高达80%;速效养分(铵态氮和硝态氮)与微生物生物量碳氮含量由高到低顺序为邻近未受损森林、邻近未受损林窗、地震迹地枯木旁、地震迹地;震后枯木在地震迹地形成养分热点,其速效养分及微生物生物量碳、氮高于地震迹地,在生长季节较为显著,其速效养分硝态氮含量最高是地震迹地的5.88倍.本研究表明汶川地震导致受损森林系统表层土壤有机质等的极大流失,同时震后迹地土壤有效养分、微生物生物量显著降低,地震迹地枯木旁形成土壤"肥力岛",震后生态系统恢复将经历养分富集和植被演替过程.     

汶川地震受损区恢复初期植物与微生物生物量、土壤酶活性对土壤呼吸的影响

为了解汶川地震灾区不同恢复方式土壤呼吸差异性及其影响因素,选取干旱河谷气候区与亚热带季风气候区,设置受损治理、未受损、自然恢复3种恢复方式的固定样地,于2015年9月到2016年9月测定土壤呼吸、植被生物量、土壤微生物生物量和土壤酶活性,分析各指标的季节变化特征及与土壤呼吸的相关关系.结果显示:土壤呼吸速率和9种生物学性质(植被地下生物量和总生物量、土壤微生物量碳和氮含量、土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶、纤维素酶和蔗糖酶活性)在两个气候区的季节变化特征整体表现为冬春低、夏秋高.两个气候区的土壤呼吸速率、植物生物量、微生物量碳和氮含量、脲酶和蔗糖酶活性以及亚热带季风气候区碱性磷酸酶和纤维素酶活性、干旱河谷气候区的过氧化氢酶活性均表现为未受损区受损治理区自然恢复区,在受损治理区和自然恢复区各指标的恢复率介于11%-114%.两个气候区土壤呼吸的影响因子存在差异性,干旱河谷气候区主要为植物总生物量、地下生物量、微生物量氮含量以及土壤脲酶活性,亚热带季风气候区主要为碱性磷酸酶、纤维素酶活性.本研究表明不同恢复方式区域土壤呼吸速率存在差异性,群落植被生物量、微生物生物量与土壤酶活性是影响土壤呼吸的主要因子.(图5表2参28)     

火烧干扰下高寒草甸土壤微生物群落功能多样性变化特征

为揭示火烧干扰对高寒草甸土壤微生物群落的影响,应用Biolog法研究火烧恢复初期土壤微生物群落、碳源利用类型和功能多样性变化特征及其与土壤理化性质的相关性.结果表明:1)恢复初期火烧样地土壤微生物群落代谢活性显著高于对照样地(P0.05),火烧土壤微生物平均颜色变化率(1.20)高于对照样地(1.07);2)火烧干扰后高寒草甸土壤微生物群落Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Mc Intosh指数和和碳源利用数分别显著增加了0.037、0.203、1.234和2.340(P0.05);3)主成分分析表明,火烧使微生物代谢功能特征发生变化,碳水化合物是土壤微生物利用的主要碳源类型;4)相关性分析表明,土壤pH、有机质(SOM)、全磷(TP)与微生物功能多样性指数呈显著相关(P0.05),土壤碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、全氮(TN)和根土比与碳水化合物类碳源呈正显著相关(P0.05).综上,火烧恢复初期,土壤有效养分提高,微环境得以改善,土壤微生物代谢活性、碳源利用能力和数量明显提高.     

衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段土壤化学与微生物性质

以典型的衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段为研究对象,采用空间序列代替时间序列的方法,选用立地条件基本相似的草坡阶段(Grassplot,GT)、灌草阶段(Frutex and grassplot,FG)、灌丛阶段(Frutex,FX)和乔灌阶段(Arbor and Frutex,AF),通过调查取样和实验分析,对不同恢复阶段的土壤养分、土壤微生物数量、微生物生物量及其相关性进行研究。结果表明,(1)随着植被恢复进行,4个恢复阶段植被土壤有机碳、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量的平均值显著增加(P0.05),在每个恢复阶段他们随着土层深度的增加而显著减少(P0.05)。(2)4个恢复阶段植被被土壤细菌数量平均值的大小顺序为:AFFXFGGT,AF细菌数量平均值显著高于其他3个恢复阶段(P0.05)。真菌数量平均值的大小顺序为:FGGTFXAF,AF真菌数量的平均值显著低于其他3个恢复阶段(P0.05)。放线菌数量平均值的大小顺序为:GTFXFGAF,AF放线菌数量的平均值显著低于其他3个恢复阶段(P0.05)。在每个恢复阶段,细菌、真菌和放线菌数量均随着土层深度的增加而显著减少(P0.05)。(3)细菌数量、土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮与土壤有机碳、全氮、碱解氮呈极显著正相关关系(P0.01),真菌数量与土壤有机碳、全氮、碱解氮以及土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮与速效磷、速效钾呈显著正相关关系(P0.05)。研究结果对于构建衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复技术体系具有理论和实践意义。     

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.     

基于熵权物元模型的土壤养分评价:以新疆干旱区艾比湖流域人工绿洲为例

调查新疆艾比湖流域人工绿洲并按不同土地利用类型分层采集土样,以土壤有机质(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、速效氮(AN)和速效磷(AP)、速效钾(AK)含量这7项土壤肥力因素为土壤养分评价指标,建立熵权物元(EWME)模型评价人工绿洲15个不同样地59个土样的土壤养分等级。结果表明,人工绿洲土壤养分总体处于极贫乏等级,TK和AK为土壤肥力优势因子,OM、TN、TP、AN和AP为限制因子,农业施肥应具有针对性;不同土地利用类型土壤养分状况不同,耕地养分含量最高,林地次之,这与人工干扰程度有较大关联性;整体而言,不同土层的养分水平变化不明显。在自然状况下,深层土养分含量高于表层土。在人为种植利用状况下,表层土养分含量高于深层土。评价结果符合当地的生产实际状况,EWME模型在人工绿洲土壤养分评价中具有较好的适用性。     

亚热带常绿阔叶林土壤微生物量动态变化及其对氮磷添加的响应

土壤微生物是土壤生物化学过程的驱动者,对环境变化极其敏感。为了探讨不同年份气候差异及不同坡位土壤微生物对氮沉降的响应机制,在安徽南部查湾自然保护区选择不同坡位亚热带常绿阔叶林,就氮、磷添加对土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)的影响进行了为期3年的试验研究。选择中坡和坡顶两种立地类型,分别设置3种控制实验,对照(CK,0 kg N?hm~(-2)?a~(-1))、氮添加(N,100 kg N?hm~(-2)?a~(-1))、氮磷添加(N+P,100 kg N?hm~(-2)?a~(-1)+50 kg P?hm~(-2)?a~(-1))。取样后,测试不同处理土壤MBC、MBN及土壤理化性质。结果表明,氮磷添加后,不同坡位MBC和MBN季节变化存在差异。与対照相比,氮磷和氮添加中坡MBC分别降低了14.6%和15.4%,而在坡顶,两种处理MBC分别提高5.8%和2.1%。中坡MBC变化范围为171.94~2 151.35 mg?kg~(-1),MBN变化范围为52.14~203.3 mg?kg~(-1);坡顶MBC变化范围为102.49~2 219.95 mg?kg~(-1),MBN变化范围为38.56~203.3 mg?kg~(-1)。中坡第2年、第3年及坡顶第3年氮磷和氮添加降低了ω(MBC)/ω(MBN)比,不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)比均值为7.88~14.21。土壤微生物量的季节变化显著,土壤MBN在生长季节(5月、7月、9月及11月)较高,最低值出现在休眠期(1月);养分添加改变了土壤MBN季节变化规律。季节、坡位改变了土壤微生物量碳氮和土壤养分的相关性。因此,养分添加对不同立地土壤微生物的影响不同,且不同年份存在差异。长期氮、磷添加降低了ω(MBC)/ω(MBN)比值,但不同坡位反应时间存在差异。土壤MBC、MBN不同年份之间差异显著,主要受不同年份降雨和气温变化控制。冗余分析(RDA)表明,月降水频率、不同年份气温及降水差异、林分因子及土壤理化性质均对土壤微生物量存在显著影响,其季节变化由降水频率(月降水天数)、降水量及气温变化和月降水量及气温波动差异(月标准差)所控制。     

亚热带地区不同人工林配置下土壤微生物量碳及微生物墒的年际动态

以自然恢复的草坡(SH)为对照样地,分析广东鹤山共和样地不同配置人工林——10种树种混交林(10NS)、30种树种混交林(30NS)、厚荚相思纯林(Acacia crassicarpa,AC)、红椎纯林(Castanopsis hystrix,CM)和尾叶桉纯林(Eucalyptus urophylla,EU)在种植后第1年、第6年和第11年的土壤微生物量碳,探讨不同人工林配置下土壤微生物量碳的年际动态。结果表明:除EU外,其他4种林型及对照SH的土壤微生物量碳(MBC)均随着林龄的增加呈先上升后下降趋势,但差异不显著;不同人工林MBC含量在6 a林龄时达到最高,最高值在AC中可达266.078 mg?kg~(-1);相同林龄MBC在不同林型间存在差异,在11 a林龄时该差异达到极显著水平(P=0.001),表现为混交林(10NS和30NS)的MBC含量最高,AC和CM纯林次之,SH和EU最低。不同人工林土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量在林龄间的变化趋势与不同人工林的MBC(EU除外)在林龄间的变化趋势一致。土壤微生物墒(MBC/SOC)在不同林型间的变化趋势与MBC基本一致,均在11 a林龄时产生显著差异且土壤微生物墒值在混交林达到最高。MBC与SOC(P0.01)、TN(P=0.01)呈显著正相关,而MBC/SOC与SOC呈显著负相关(P=0.03)。MBC在人工林中的年际变化存在波动,可能与人工林林分和土壤尚未达到成熟水平有关。该研究可为亚热带丘陵荒坡人工林的生态恢复与管理提供科学的基础数据与理论依据。     

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。     

天宝岩长苞铁杉倒木微生物生物量和可溶性有机碳氮的变化

倒木是森林生态系统重要的碳库和养分库,测定倒木分解过程中微生物生物量和可溶性有机碳氮含量对于深入了解倒木分解机理具有重要意义。以天宝岩国家级自然保护区5个腐烂等级长苞铁杉(Tsuga longibracteata)倒木为研究对象,分析其树皮、边材和心材微生物生物量碳氮、可溶性有机碳氮含量以及碳氮比,结果表明:(1)长苞铁杉倒木含水率w为7.41%~63.27%,有机碳、全氮和全磷含量分别为311.66~564.87、2.34~5.82和0.09~0.35 g·kg-1;(2)高腐烂等级倒木(Ⅳ级和Ⅴ级)微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量均表现为心材边材树皮;(3)5个腐烂等级倒木边材和心材可溶性有机碳(DOC)含量均高于树皮,除第Ⅱ腐烂等级外,其他腐烂等级倒木心材可溶性有机氮(DON)含量均高于树皮和边材;(4)不同腐烂等级倒木心材微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)变化较大,而不同腐烂等级倒木可溶性有机碳氮比(DOC/DON)则表现为边材变化较大;(5)倒木部位、腐烂等级及交互作用对其MBC、MBN、DOC、DON、MBC/MBN和DOC/DON均有极显著影响(P0.01);(6)倒木MBC含量与含水率呈极显著正相关(P0.01),DOC和DON含量也与含水率呈极显著正相关(P0.01),MBC/MBN和DOC/DON与全磷含量呈显著负相关(P0.05)。研究表明,倒木分解过程中微生物生物量碳氮和可溶性有机碳氮含量变化受其含水率影响较大。     

有机无机肥配施对旱地塿土碳氮的影响

在陕西关中塿土区,通过田间试验研究旱地小麦-玉米轮作条件下有机无机肥配施对表层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和土壤微生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)以及土壤剖面硝态氮(NO3--N)分布和累积的影响。结果表明,与单施化肥处理(NP)相比,化肥配施有机肥处理(M1)土壤剖面NO3--N累积量差异不显著,化肥配施生物炭处理(M3)显著降低35.2%,而化肥配施秸秆处理(M2)则显著增加32.1%。与NP和CK处理相比,各有机无机肥配施处理(M1、M2和M3)表层SOC和SMBC、SMBN含量均显著提高(P0.05),土壤TN含量和C/N比增加(P0.05)。与NP处理相比,M3处理SOC含量增加26%,TN含量增加14%;M2处理SMBC和SMBN含量分别增加32%和23%。与CK处理相比,NP、M1和M2处理表层土壤p H值显著降低,而M3处理则无显著差别。在塿土区旱地小麦-玉米轮作条件下,M3处理既可以降低土壤剖面NO3--N累积量和淋溶风险,又可以提高SOC、TN和SMBC、SMBN含量,是一种值得推广的施肥方式。     

麦稻茬口期内施氮对土壤养分及微生物碳源利用的影响

为解决麦秆还田后土壤微生物与苗期水稻争氮的生产问题,采用模拟土柱试验,通过设置四种处理(无麦秆无氮肥(CK)、麦秆还田+无氮肥(CM)、麦秆还田+尿素(SN)、麦秆还田+沼液(SZ)),分析了在麦秆还田后1 d和21 d的土壤有效养分和微生物碳源利用能力的变化。结果显示,CM处理的有效氮含量较CK处理下降20.58%,表明麦秆还田后无氮肥施入造成土壤有效氮含量下降;麦秆还田显著增加了土壤速效钾(AK)和有效磷(AP)的含量,其中,SZ处理的AK和AP含量增幅最大,分别达22.07%和23.20%。所有麦秆还田处理的AWCD值和Shannon指数均高于CK,麦秆还田整体提高了土壤微生物碳源代谢活性和功能多样性。相较于CM,添氮处理更有利于微生物群落分布均匀性。主成分分析和相关性分析表明土壤中的磷钾养分会促进微生物对碳水化合物和聚合物的利用和转化,而SN处理的微生物活性和代谢功能在21 d时可能受到抑制。综上,麦稻茬口期麦秆还田添加沼液更有利于改善后茬水稻苗期营养供应和土壤生态水平。     

增温对南亚热带针阔叶混交林凋落物分解酶活性的影响

凋落物分解酶可以催化凋落物分解并且影响其分解速率,在生态系统物质循环和能量流动过程中发挥着重要作用.采用海拔梯度改变而导致增温的方式探究南亚热带针阔叶混交林凋落物层6种分解酶活性对增温的响应特征及其影响因子.结果表明,湿季增温使酸性磷酸酶(AP)和纤维二糖酶(CBH)活性分别降低了36.08%和29.01%,干季增温使AP增加了49.90%,而β葡萄糖苷酶(BG)活性降低了21.07%,乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)没有受到增温的影响.增温对凋落物碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)没有显著影响.季节变化显著影响了凋落物N含量、C:N、N:P和MBC(P 0.05),增温和干湿季交互作用显著影响凋落物C:P(P 0.05).冗余分析表明不同季节凋落物MBC和凋落物N:P的变化是影响增温背景下南亚热带针阔叶混交林凋落物分解酶活性的主导因子.综上,在气候变暖的情况下,凋落物分解酶活性的变化可能有助于缓解养分对微生物的限制,形成新的养分利用模式来应对气候变化.(图4表4参43)     

伏牛山南麓山茱萸人工林土壤碳氮磷及化学计量特征

分析人工林土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)及其化学计量特征,对于了解森林土壤养分丰缺和养分平衡从而制定科学合理的经营管理策略具有重要意义.以伏牛山南麓西峡县2个林龄(26年和38年)各自4种林分密度(725、900、1 031、1 250株/hm~2)的山茱萸(Cornus officinalis)人工林为研究对象,测定0-30 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量,计算C:N、C:P和N:P,分析林龄、林分密度对土壤SOC、TN、TP含量及其化学计量特征的影响,探索土壤SOC、TN、TP含量及其化学计量比相互间的关系.结果表明,山茱萸人工林整体土壤SOC和TN含量丰富,TP含量匮乏;C:P和N:P较高,元素比例严重失衡,P有效性低.林龄38年的土壤SOC、TN、TP含量及C:N、C:P、N:P均高于林龄26年,除C:N外,其他差异均达显著水平(P 0.05).林分密度对山茱萸人工林土壤SOC、TN、TP含量及其计量比均存在极显著(P 0.001)影响,林龄26年和38年的土壤C:P和N:P均以密度1 031株/hm~2的最高,表明该密度下土壤的C、P和N、P比例失衡严重.山茱萸人工林整体土壤TN与TP、C:N与C:P的最优关系可用二次函数表示,前者达极显著水平(P0.01),后者不显著(P 0.05),其他土壤C、N、P及计量比相互间呈显著或极显著线性关系;从关系强度来看,C:N和N:P主要受TN含量影响,C:P主要受TP含量影响.由此可见,在山茱萸人工林经营管理中,针对土壤P元素的不足应适量补充施加,调节各元素之间的计量比,进一步促进群落发展.(图2表4参40)     

三江源土壤养分分布特征及其对主要气候要素的响应

选择三江源地区22个高寒草甸样地进行土壤分层(0~10,10~20,20~30 cm)取样,测定土壤的p H值、有机碳(Total organic carbon,TOC)、全氮(Total nitrogen,TN)、速效氮(Available N)、全磷(Total phosphorus,TP)和速效磷(Available P,AP),并与年均温(Mean annual temperature,MAT)和年降水量(Mean annual precipitation,MAP)进行相关分析。结果表明:在研究区域,从西北向东南p H值依次降低,而土壤养分中的有机碳、全氮和速效氮的分布特征则相反。随着土壤深度的增加,p H值先保持不变后稍微增大,土壤各养分含量呈减少趋势,其中10~20和20~30 cm土壤中的全氮含量分别为3.85,3.40 g·kg-1,速效磷含量分别为3.67和3.90 mg·kg-1,即全氮和速效磷含量在深层土壤中变化幅度不大。在对温度降水响应方面,有机碳、全氮和全磷,对年降水量比年平均温度更敏感,呈现显著的正相关关系;土壤p H值与年降水量呈显著的负相关关系;土壤p H值和大部分养分在浅层土壤比深层土壤对温度降水的灵敏度大,然而速效磷与年均温的负相关关系在20~30 cm(-0.617,P0.01)土壤中大于0~10 cm(-0.509,P0.05)、10~20 cm(-0.521,P0.05)土壤。     

九寨沟国家自然保护区不同森林类型土壤养分特征

土壤性状与植被演替间存在复杂的相互关系,探究不同森林类型间土壤养分差异有助于了解植被演变过程中地上与地下的关系以及生态系统养分循环机制.本文研究了九寨沟国家自然保护区内黄果冷杉(Abies ernestii)林、油松(Pinus tabulaeformis)林、青杄-辽东栎(Picea wilsonii-Quercus wutaishanica)混交林和红桦(Betula albo-sinensis)林4种典型森林类型表层土壤养分特征及其季节动态.结果显示:1)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、可溶性有机碳(DOC)、水解氮(HN)和有效磷(AP)在不同林型间均存在极显著差异(P0.01),大小关系为红桦林青杄-辽东栎混交林油松林黄果冷杉林.2)SOC与TN和TP间存在极显著正相关关系(P0.01,r≥0.88),而土壤p H与SOC、TN和TP间存在极显著负相关关系(P0.01,r≤-0.83).3)土壤养分存在极显著的季节差异,且与林型间存在显著的交互作用(P0.01).红桦林SOC和TN在10月最大,而其他3种林型在12月最大;可溶性养分在各林型中均在10月达到最大值.本研究表明,红桦林土壤肥力较其他3种林型好,但存在秋冬季节可溶性养分流失的风险;青杄-辽东栎混交林具有较好的养分循环效率和土壤肥力保持能力;森林枯枝落叶层在土壤养分循环过程中具有重要意义.