氮沉降对长白山白桦山杨天然次生林土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的影响

土壤理化性质易受氮沉降、温度变化、二氧化碳浓度等外界环境因子的影响,其中土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)和可溶性有机碳、氮(DOC、DON)作为土壤中高活性物质,更易受到诸如氮沉降等环境变化的影响,尤其是不同月份的温度和水分变化会对其产生显著影响。长白山白桦山、杨天然次生林对人工模拟氮沉降响应的控制试验始于2006年,共设计3个氮添加处理,即对照CK(N 0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮LN(N 25 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高氮HN(N 50 kg·hm~(-2)·a~(-1)),每个处理重复3次。于2017年植物生长季(5-10月),按照不同土壤深度(上层0-10 cm和下层10-20 cm)分别对土壤pH、DOC、DON和MBC、MBN进行了分析。结果表明,(1)氮添加导致土壤pH显著降低(P0.05),变异系数随氮添加量逐步降低,且上、下层土壤表现一致。(2)氮沉降对上层土壤DOC表现为促进作用,对下层土壤DOC影响不显著(P0.05)。HN处理抑制上层土壤DON,而LN处理对5月和9月的上层土壤DON有促进作用,对6月和8月有抑制作用;LN处理促进下层土壤DON,而HN处理有抑制作用。(3)氮沉降在春季月份对MBC和MBN有抑制作用,秋季月份有促进作用;LN处理降低了夏季月份MBC和MBN,HN处理则差异不显著。(4)氮添加、月份、土壤深度以及三者之间的交互作用对土壤各指标都有显著影响,由此可见,单个月份的研究结果并不能代表整个生长季的总体变化趋势。故建议在开展土壤易发变化组分研究时,应同时关注时空变化对其的影响,并进行综合分析,才能确保研究结果的准确性和完整性。     

武夷山中亚热带常绿阔叶林土壤氮矿化的季节动态

选择武夷山地区中亚热带典型常绿阔叶林生态系统为研究样地,分析该地区常绿阔叶林生态系统土壤铵态氮、硝态氮和微生物生物量氮(MBN)季节动态特征,探讨了土壤氮矿化规律及其影响因素,为该森林生态系统物质循环和能量流动研究提供基础科研资料,也为武夷山地区生态环境改善,植被保护与修复,以及生物多样性保护提供依据。研究结果如下,研究区土壤铵态氮含量占总矿质氮含量90%以上,表明铵态氮是该地区土壤矿质氮的主要组成。土壤铵态氮、矿质氮、MBN含量与铵化速率、净氮矿化速率均表现为7月(夏季)或10月(秋季)较高,4月(春季)次之,1月(冬季)较小;表土层(0-10cm)的年净氮矿化量42.4-131.4kg·hm-2·a-1大于深土层(10-20 cm)的44.0-93.0 kg·hm~(-2)·a~(-1);随着坡位的上升土壤铵态氮、矿质氮、年净氮矿化量与铵化速率、净氮矿化速率总体上呈逐渐增大的趋势;坡位和季节的交互作用对土壤矿化量和矿化速率均有显著的影响(P0.05)。夏、秋两季上坡土壤的MBN含量(24.16-73.60 mg·kg~(-1))均显著高于中坡或下坡(7.49-38.39 mg·kg~(-1))(P0.05),但坡位与采样季节的交互作用对土壤MBN含量的影响不显著(P0.05)。研究表明,该地区土壤氮矿化过程存在明显的坡位和季节效应,土壤温度和湿度与土壤矿化速率存在显著相关关系,表明土壤温湿度是影响该地区土壤氮矿化的关键因子。     

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.     

氮沉降对贝加尔针茅草原土壤酶活性的影响

草原土壤酶作为土壤中最活跃的组分,影响生态系统的物质循环过程,其活性能快速反映氮沉降对土壤环境的变化。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,于2010年开始实施模拟氮沉降试验,设置对照(N0,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(N30,30 kg·hm~(-2)·a~(-1);N50,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、高氮(N100,100 kg·hm~(-2)·a~(-1);N150,150 kg·hm~(-2)·a~(-1);N200,200 kg·hm~(-2)·a~(-1))6种氮处理,研究不同氮沉降水平对贝加尔针茅草原土壤6种酶(脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)活性影响。结果表明,0~10 cm土层,与对照相比,氮沉降处理均降低了土壤脲酶(1.32%~24.54%)、过氧化氢酶(10.34%~46.41%)、过氧化物酶(40.54%~271.43%)和蔗糖酶(2.88%~7.31%)活性。同一氮处理水平,不同深度土层的脲酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性表现为0~10 cm10~20 cm。相关分析表明,土壤含水量、p H、有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量与酶活性具有显著相关性(P0.05)。以上结果表明,氮沉降通过改变草原土壤的环境因子,影响土壤酶活性。     

沙地不同林龄樟子松人工林土壤微生物量特征

为揭示不同林龄沙地樟子松人工林土壤微生物性质的变化规律,选择10、20、30、40、50、60 a生科尔沁沙地樟子松人工林为研究对象,测定分析了土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、土壤呼吸强度、土壤微生物量碳氮比(MB C/MBN)、土壤微生物碳、氮熵等特征的变化.结果表明,随林龄增加,MBC和MBN均先增大后平稳再下降,二者最大值分别出现在40 a和50 a;土壤呼吸强度、土壤微生物碳、氮熵都呈现出上升-下降-上升-下降的变化趋势,且各指标均在60 a最小,表明过熟林微生物性质恶化;MB C/MBN先维持稳定,后期大幅度增大,在60a时达到最大.随着土层深度增加,MBC、MBN及呼吸强度呈现表聚性;土壤微生物碳、氮熵呈现出先增后减的变化规律,深层MB C/MBN大于表层土壤.微生物各指标与樟子松人工林地上部分存在正相关关系,与全磷呈显著正相关关系.冗余分析表明,全磷、有机碳对不同林龄樟子松林下土壤微生物量影响显著.综上所述,樟子松近熟林和成熟林期微生物各指标达到最佳,过熟林时微生物活性差.     

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)     

氮沉降增加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物是草原土壤生态系统的重要组成部分。为研究氮沉降增加对草原土壤微生物群落结构的影响,以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,开展连续6年(2010—2015年)模拟氮沉降试验,以N计算,设置:N0(0 kg·hm~(-2))、N50(50kg·hm~(-2))、N100(100 kg·hm~(-2))、N150(150 kg·hm~(-2))和N300(300 kg·hm~(-2))5个处理,采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术测定0~10 cm土壤特征微生物PLFA生物标记数量并探讨土壤微生物群落结构对氮沉降的响应。结果表明:随氮添加量增大,土壤微生物总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性细菌PLFAs、革兰氏阴性细菌PLFAs和放线菌PLFAs含量呈先升高后降低的趋势,均以N100(100 kg·hm~(-2))处理最高。土壤微生物群落PLFA标记的主成分分析显示,不同氮添加下土壤微生物PLFA标记有显著差异。相关分析表明,土壤革兰氏阳性菌、放线菌PLFA含量、G~+/G~-与土壤p H值呈显著负相关,土壤微生物总PLFAs、土壤细菌PLFAs、革兰氏阳性菌PLFAs、革兰氏阴性菌PLFAs、放线菌PLFAs和饱和脂肪酸PLFAs含量均与土壤速效磷含量呈显著正相关。综合研究表明,连续6年氮添加改变了贝加尔针茅草原土壤微生物群落结构,土壤p H值和土壤速效磷含量是驱动这种变化的主要因素。     

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。     

基于RWEQ模型的内蒙古高原土壤风蚀研究

土壤风蚀是评价气候变化与人类活动对生态系统服务功能影响的重要指标。应用RWEQ模型定量反演了20世纪90年代以来内蒙古高原土壤风蚀模数,揭示其时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1)自20世纪90年代以来,土壤风蚀模数呈先升后降趋势,2000年以后下降趋势显著,下降速率为0.87 t?hm~(-2)?a~(-1);(2)2000年以来,研究区87.85%的区域土壤风蚀模数呈下降态势,中度以上土壤风蚀发生面积减少4.73×104 km~2,西部区域土壤风蚀得到有效抑制,土壤风蚀模数从86.92 t?hm~(-2)?a~(-1)下降至59.46 t?hm~(-2)?a~(-1),中部土壤风蚀量明显减少,土壤风蚀模数降低了14.68 t?hm~(-2)?a~(-1),东部空间变化不明显;(3)极端天气沙尘暴发生次数减少和年平均风速降低与土壤风蚀下降显著相关(P0.001),退耕还林灌草等土地利用、覆盖变化(LUCC)对降低土壤风蚀模数,提高区域防风固沙功能具有关键作用。研究成果对促进地区荒漠化防治和区域可持续发展具有一定的科学意义。     

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。     

模拟氮沉降对武夷山亚热带常绿阔叶林土壤呼吸的影响

大气氮沉降是全球变化的焦点问题之一,为研究大气氮沉降对森林生态系统土壤呼吸的影响,在武夷山亚热带常绿阔叶林进行人工模拟氮沉降,设置对照(N0,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(N1,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、中氮(N2,100 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高氮(N3,150 kg·hm~(-2)·a~(-1)),采用Li-6400分析系统测定土壤呼吸速率,同时测定土壤温度和土壤含水量,探讨氮沉降的背景下土壤温度和土壤含水量与土壤呼吸的关系。结果表明,(1)亚热带常绿阔叶林土壤呼吸速率具有明显的季节动态变化,土壤呼吸速率均为1月最低,8月最高。(2)常绿阔叶林土壤总呼吸存在明显的季节格局,总体呈单峰型,其峰值均出现在8月,重复测量方差分析结果显示,在生长季,氮沉降对土壤总呼吸均无显著影响(P0.05)。(3)常绿阔叶林土壤总呼吸与土壤温度呈显著的指数关系,其响应具体表现在,低高氮(N1,N3)处理和中氮(N2)处理在一定程度上分别提高和降低了土壤呼吸Q_(10)。N0、N1、N2、N3处理下土壤总呼吸的Q_(10)分别为1.52、1.57、1.44、1.56;土壤呼吸速率与0~5 cm和5~10 cm土层土壤含水量之间的关系用二次曲线拟合的效果最好,其决定系数R~2分别为0.156~0.354和0.239~0.387,明显低于土壤呼吸速率与土壤温度关系方程的R~2值,这表明土壤呼吸速率与土壤含水量之间的相关性较弱,由此可知土壤含水量对土壤呼吸的影响远小于土壤温度对土壤呼吸的影响。(4)N0、N1、N2和N3处理的土壤总呼吸年碳排放量分别为5.67、5.98、6.22和4.22 t·hm~(-2)·a~(-1),低氮和中氮处理的排放比对照高出5.46%和9.70%,低氮促进了土壤呼吸年通量,而高氮抑制了土壤呼吸年通量;方差分析结果表明,氮沉降对土壤呼吸、异养呼吸年通量有显著影响,其中N2对土壤呼吸、异养呼吸年通量影响最大(P0.05)。     

添加生物炭对东台滨海区杨树人工林3种温室气体排放的长期影响

为了解施用生物炭对杨树人工林土壤CO_2、CH_4、N_2O3种温室气体排放的长期影响及其主要调控机理,以东台国有林场杨树人工林为对象,设置低生物炭添加量(D,40 t·hm~(-2))、中生物炭添加量(Z,80 t·hm~(-2))、高生物炭添加量(G,120 t·hm~(-2))及对照(CK,0 t·hm~(-2))4种不同处理,采用静态箱-气相色谱法对CO_2、CH_4、N_2O3种温室气体的排放速率进行了多次测定,同时测定分析了土壤含水率、土壤酶活性等土壤理化及生化指标,为阐明生物炭对杨树人工林生态系统的长期影响提供理论依据。结果表明:(1)对照样地土壤CO_2排放速率变化范围为123.428-412.066mg·m-2·h-1,中、高生物炭添加处理显著促进了土壤CO_2的排放(P=0.001、0.000),分别导致CO_2年平均排放速率增加了21%和20%;(2)对照样地土壤CH4排放速率变化范围为0.578-1.405 mg·m-2·h-1,中、高生物炭添加处理显著抑制了土壤CH_4的排放(P=0.000、0.000),分别导致CH4年平均排放速率降低了21%和33%;(3)对照样地土壤N2O排放速率变化范围为0.124-0.297mg·m-2·h-1,中、高生物炭添加处理显著抑制了土壤N2O的排放(P=0.003、0.000),分别导致N_2O年平均排放速率降低14%和37%;(4)土壤CO_2排放主要与土壤微生物量C(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、全氮(TN)、蔗糖酶活性(IA)呈显著正相关关系(P=0.000、0.000、0.013、0.000),与土壤微生物量N(MBN)、土壤微生物量P(MBP)呈显著负相关关系(P=0.000、0.000);(5)土壤CH4排放和N2O排放主要与MBN、MBP、土壤含水率(SMC)、蛋白酶活性(PA)、脲酶活性(UA)、IA呈显著正相关关系(PCH4=0.011、0.009、0.005、0.000、0.000、0.007;PN2O=0.021、0.024、0.002、0.000、0.001、0.019),与MBC、DOC、TN呈显著负相关关系(PCH4=0.000、0.003、0.002;PN2O=0.001、0.012、0.001)。综上,添加生物炭导致了土壤N、P养分有效性增加和蛋白酶、脲酶等相关酶活性降低,可能是本区域生物炭调控杨树人工林土壤3种温室气体排放的主要机制。     

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。     

施氮水平对河套灌区套作小麦-玉米土壤微生物量碳、氮的影响研究

通过田间试验研究了河套灌区套作小麦(Triticum aestivum L.)-玉米(Zea mays L.)在不同施氮水平下(小麦N0 0 kg·hm~(-2)、N1 90 kg·hm~(-2)、N2 180 kg·hm~(-2)、N3 270 kg·hm~(-2);玉米N0 0 kg·hm~(-2)、N1 135 kg·hm~(-2)、N2 270 kg·hm~(-2)、N3 405 kg·hm~(-2))土壤微生物量碳、氮的变化规律,为农业生产中定量施氮提供有益的生物参数和指标。结果表明:小麦全生育期内土壤微生物量氮、碳含量呈现出"升-降-升"趋势,抽穗期土壤微生物量氮达到最大值,灌浆期的下降幅度最大,土壤中的养分被小麦大量吸收消耗,此时微生物矿化出一部分微生物量氮以供作物吸收利用,土壤微生物量含量大幅下降。玉米土壤微生物量氮、碳含量随生育期进程推进而先增加后降低,在抽雄期出现峰值,土壤中的有效养分充足,同时,根系代谢活动旺盛,分泌物增多,使微生物代谢加快,为微生物的生长和繁殖提供了充足的营养环境。套作小麦-玉米土壤微生物量碳、氮含量均随着施氮水平的升高呈现出先增加后降低的趋势,在N2(小麦180 kg·hm~(-2)、玉米270 kg·hm~(-2))水平下,土壤微生物量碳、氮含量最高。N2处理的小麦微生物量碳较N0增加了53.7%,微生物量氮则是N0的3.29倍;N2处理的玉米微生物量碳、氮分别是N0的2.61、5.38倍。回归分析表明,土壤微生物量与施氮量之间表现为显著的二次型回归关系,适宜的氮肥施用量对微生物量碳、氮的负效应较低;根据边际分析及综合土壤微生物量碳、氮,推荐小麦最佳施肥量为165.9~187.5 kg·hm~(-2),玉米最佳施肥量为227.5~287.9 kg·hm~(-2)。     

施氮对海南橡胶林土壤碳排放的影响

阐明不同生态系统土壤呼吸碳排放特征及其影响因子,对于评估陆地生态系统碳平衡具有重要作用。当前,人们对不同生态系统土壤呼吸对施氮或氮沉降的响应的认识还很不一致。虽然目前已对橡胶(Hevea brasiliensis)林土壤呼吸进行了较多的研究,但对施氮对橡胶林土壤呼吸的影响还了解得不多。采用静态碱液吸收法,研究了4种施氮水平下(不施氮,N0;低氮100 kg·hm~(-2),N100;中氮230 kg·hm~(-2),配施有机肥氮30 kg·hm~(-2),N230;高氮400 kg·hm~(-2),N400)海南橡胶林土壤呼吸的碳排放速率、通量及其影响因子。结果表明,橡胶林土壤呼吸的碳排放速率具有明显的季节变化特征,全年呈多峰型曲线。土壤呼吸碳排放速率与施氮量、土壤湿度和土壤温度均存在显著或极显著相关性。不同施氮处理土壤碳排放速率介于1.27~1.96 g·m~(-2)·d~(-1),年排放通量介于4.62~7.12 Mg·hm~(-2)·a~(-1)。与不施氮处理相比,较低的施氮水平(N100)并没有显著影响土壤呼吸,而继续增施氮肥则显著激发了橡胶林土壤碳排放。与N100和N400相比,N230化肥配施有机肥并没有引起土壤碳排放的显著增加。综上所述,施氮能促进橡胶林土壤呼吸碳排放,但其促进程度与施氮量有关。     

长期施肥农田黑土微生物量碳、氮季节性变化

研究长期不同施肥处理农田黑土微生物量碳、氮(MBC、MBN)季节性特征,于不同月份采集单施化肥(NPK)、单倍有机肥(M)、双倍有机肥(M2)、单倍有机肥与化肥配施(MNPK)和对照(CK)处理土样。结果表明:与其它处理相比,M2处理MBC、MBN季节性变化较小。MBC季节性变化规律为:4月(春耕前)各处理较高,其它月份较低,CK、NPK、MNPK的最低值出现在5月(出苗期),M和M2的最低值出现在7月(拔节期),8、9月(灌浆期和收获后)各处理略有回升。MBN变化规律为:4月NPK、M、MNPK较低,其它月份较高,4、8月CK较低,其它月份较高。所有月份各处理均值方差分析结果表明:与CK相比,NPK、M、MNPK、M2均能提高MBC和MBN,其中M、MNPK、M2对MBC的提高达到显著水平(p<0.01),M对MBN的提高达到显著水平(p<0.01),其它处理未达到显著水平。另外,长期适量施用有机肥可以提高土壤微生物对有机碳及全氮的利用率。微生物量碳与土壤基本理化指标相关性显著,能够较好地反映出土壤质量变化情况。     

贺兰山东坡典型植物群落土壤微生物量碳、氮沿海拔梯度的变化特征

土壤微生物量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有特别重要的地位。开展土壤微生物量与海拔高度的关系的研究,能促使人们对土壤微生物空间分布格局及其形成机制的认识,预测全球变化对生态系统功能的影响。本文对贺兰山不同海拔梯度具有代表性的荒漠化草原（HM）、蒙古扁桃灌丛（BT）、油松林（YS）、青海云杉林（QH）和高山草甸（CD）等5种植物群落土壤微生物生物量及其微生物商进行了研究。结果表明：表层土壤（0～20 cm）微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）大小次序为：CD〉QH〉YS〉BT〉HM,MBC、MBN随海拔梯度的升高显著增加,与土壤有机碳、氮含量有着一致的变化规律,但是微生物商（qMB）表现出沿海拔梯度先增加后减小的变化趋势,最大值出现在蒙古扁桃灌丛土壤,MBC/MBN则没有明显的变化规律。相关分析表明,不同海拔高度的土壤微生物量碳氮不仅与年均降水量、土壤含水量,而且与土壤有机碳、全氮呈显著线性正相关关系（P〈0.01）,但是与年均气温、土壤容重呈显著线性负相关关系（P〈0.01）。贺兰山土壤微生物量碳、氮随海拔高度升高而增加,降水量、气温、土壤湿度、土壤有机碳和全氮可能是影响土壤微生物量沿海拔梯度变化的关键因子。     

科尔沁沙地东南缘不同生态恢复模式下生态系统服务经济价值估算

植被恢复与重建是遏制沙化过程的有效措施,生态恢复的最终目标是使退化生态系统恢复并维持生态系统的服务功能。基于生态系统服务价值的植被恢复工程效益分析研究有助于提高植被恢复工程的评估水平,以及植被恢复工程的进一步开展。该研究采用市场价值法、替代市场法、影子工程法、碳税法等手段对科尔沁沙地4种典型退化草地恢复方式下的生态系统服务经济价值进行了估算。结果表明,4种恢复方式下,有机质生产价值和生态系统碳贮存价值排序为北京杨(Populus×beijingensis)围草地樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)疏林草地榆树(Ulmus pumila)疏林草地撂荒草地;土壤保持价值和营养物质循环价值排序为北京杨围草地榆树疏林草地樟子松疏林草地撂荒草地;四项生态系统服务的总价值排序为北京杨围草地(8 109.78 yuan?hm~(-2)?a~(-1))樟子松疏林草地(7 774.52 yuan?hm~(-2)?a~(-1))榆树疏林草地(5 941.34yuan?hm~(-2)?a~(-1))撂荒草地(1 893.46 yuan?hm~(-2)?a~(-1)),与撂荒草地比较,3种恢复方式均显著提升了生态系统服务价值,平均增幅为57.92%,其中土壤保持价值与生态系统碳贮存价值占总价值的比例较高,分别为11.38%~12.78%,82.30%~83.28%。综上,科尔沁沙地东南缘营造防护林和稀疏林地有效提高了生态系统服务价值,是较适合降水不足和土壤有效营养元素缺乏的科尔沁沙地的植被恢复模式。     

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。     

10年氮添加未显著影响苦竹林土壤磷组分

土壤磷(P)的可利用性是影响植物生长发育的重要因素。以研究氮(N)添加对土壤P组分的影响为切入点,探讨长期N沉降增加对竹林生态系统中土壤P素可利用性及P循环的影响,对预测该区域大气N沉降持续增加背景下人工竹林系统P素状态的变化具有重要意义。于2007年10月在苦竹(Pleioblastus amarus)林中建立模拟N沉降试验样地,设置对照(CK,0g·m~(-2)·a~(-1))、低N(LN,5g·m~(-2)·a~(-1))、中N(MN,15g·m~(-2)·a~(-1))和高N(HN,30g·m~(-2)·a~(-1))4个处理,每个处理设置3个重复。从2007年10月—2017年10月,每月下旬进行N添加处理。在连续N添加处理10a后,于2017年4月采集0~10cm土壤样品并测定土壤P组分、土壤微生物生物量P含量、土壤酸性磷酸酶活性及土壤pH。结果表明:该苦竹林土壤总P质量分数为0.64mg·g~(-1),其中残渣P约占77.0%,有机P占15.0%,无机P占8.0%。CK处理下,碳酸氢钠和氢氧化钠提取的无机P组分(NaHCO3-Pi和NaOH-Pi)质量分数分别为0.26mg·kg~(-1)和4.26mg·kg~(-1),N处理分别使其增加了100.0%~157.7%和43.2%~70.0%,但未达到统计学显著水平(P0.05)。另外,N添加处理未显著影响土壤pH、土壤酸性磷酸酶活性和土壤微生物生物量P(P0.05)。研究结果表明,长期N添加未显著影响苦竹林土壤酸性磷酸酶活性、土壤总P含量以及各个P组分的分配(P0.05),这说明长期N添加未显著影响土壤P素可利用性。在未来一段时间内,该林分的P素循环可能不会受到大气N沉降增加的强烈影响。