贵州茂兰喀斯特森林不同演替下土壤真核微生物多样性

真核微生物是茂兰喀斯特森林土壤微生物中的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量流动中扮演着重要角色.为了解茂兰喀斯特森林不同演替阶段下土壤真核微生物群落组成及其多样性,利用18S rDNA高通量测序技术研究了原生林(YSL)、灌木林(GML)、灌木丛(GMC)和草地(CD)这4种演替阶段下土壤真核微生物群落多样性.结果表明,在不同分类水平下,不同演替阶段土壤真核微生物群落组成相似.α多样性指数存在显著差异, Shannon指数与Simpson指数在不同演替阶段表现为:YSL>GMC>GML>CD. NMDS分析表明不同演替阶段土壤真核微生物群落结构存在差异; LEfSe分析表明,YSL中差异指示种数量高于GML、GML和CD.本研究结果为研究不同演替阶段下土壤真核微生物提供了理论基础.     

茂兰保护区小生境土壤微生物活性研究

以茂兰国家级自然保护区内三种植被（原生林、次生林、灌木林）下的土壤为研究对象,探讨了小生境土壤微生物数量、微生物量碳（BC）、微生物量氮（BN）、微生物熵（qSMBC）、基础呼吸及代谢熵（qCO2）的变化特征。结果表明：微生物数量、BC、BN、基础呼吸、qSMBC基本呈现石沟〉土面的趋势,qCO2则表现为土面〉石沟,即...     

喀斯特地区城市绿地土壤呼吸对降水变化的响应研究

降水是影响土壤呼吸一个重要的影响因子,研究降水对土壤呼吸的影响,对估计和预测陆地生态系统土壤呼吸变化有着重要的意义,但目前自然降水对喀斯特地区城市绿地土壤呼吸影响的研究目前还鲜有报道.本研究利用静态暗箱法,对降水后贵阳城市绿地土壤呼吸速率变化进行了24 h定位监测,对比研究了不同强度降水后土壤呼吸速率变化,并分析了水热...     

黄河三角洲柽柳灌丛对周边土壤呼吸的影响研究

土壤呼吸是区域碳收支及全球变化的热点问题之一,植物作为碳循环重要的生物库对土壤呼吸有着深远的影响。本文以黄河三角洲柽柳灌丛周边土壤的CO₂通量变化的时空特征为研究目的,采用LI-8100A开路式土壤碳通量监测系统,分析了不同生境条件下柽柳对周边的土壤呼吸的影响,结果表明：(1)研究区生境可分为低盐-高养与高盐-低养。低盐生境中的柽柳灌丛,其周边土壤的土壤呼吸速率明显高于高盐生境,夏秋两季的日动态没有明显的“单峰曲线”特征,春季峰值具有明显的“滞后”现象。(2)柽柳灌丛的南(S)、北(N)方向上,S方向更容易获得光照与热量,表现为春秋两季S方向的土壤呼吸速率高于N方向,但夏季这种现象却恰好相反。土壤呼吸速率昼夜差异较大,但夜间土壤呼吸速率却不容忽视,接近总量的40%,春季土壤呼吸速率昼夜差异最大。(3)以柽柳灌丛中心为起点由近及远,呈现出随着距离的增加土壤呼吸速率逐渐降低的趋势,这种趋势在低盐生境的灌丛周边尤为明显。高盐生境中,S方向的土壤呼吸速率为远距柽柳处的较高,这种“逆反”现象与温度、湿度交替的较大变异有一定关系。     

西南喀斯特土地利用变化对植物凋落物-土壤C、N、P化学计量特征和土壤酶活性的影响

以贵州关岭花江喀斯特峡谷原生林、灌木林、草地和坡耕地这4种典型土地利用方式下的凋落物-土壤为研究对象,研究土地利用变化对西南喀斯特植物凋落物-土壤C、N、P化学计量特征和土壤酶活性的影响及其驱动机制.结果表明,4种不同土地利用方式的凋落物-土壤C、N、P含量和土壤酶活性存在显著差异.与其他区域相比,凋落物和土壤分别具有高C低N高P、低C低N高P的格局.脲酶、蔗糖酶和淀粉酶表现出原生林灌木林草地坡耕地,碱性磷酸酶则是原生林灌木林坡耕地草地.未来的生态建设应重视原生林的保护.土壤养分受凋落物C、N、P及其计量比的显著影响,但土壤酶活性与凋落物无显著联系.冗余分析表明,土壤酶活性与土壤TN、SWC、C∶N极显著相关(P 0. 01),与p H和N∶P显著相关(P 0. 05),重要性大小依次为TN SWC C∶N p H N∶P.     

土壤呼吸和有机碳对增温的响应及其影响因素分析

增温是影响土壤呼吸和有机碳变化的一个重要因素,但近年来关于增温对土壤呼吸和有机碳影响的研究结果存在不一致的情况。本研究利用从国内外已发表的128篇研究论文中提取的有效数据进行Meta分析,探讨了增温对土壤呼吸和有机碳的影响。结果表明：（1）增温促进了土壤二氧化碳的排放并降低了土壤有机碳的含量,增温对土壤呼吸的影响程度（11.7%）明显大于对土壤有机碳的影响程度（4.4%）。（2）相较于其他生态系统,增温对森林生态系统的土壤呼吸和有机碳的影响程度最小,分别为9.3%、4.1%。（3）土壤呼吸对增温的响应与增温幅度之间呈二次负相关,且＜2℃的增温对土壤呼吸和有机碳的影响最大;增温时间的延长不利于土壤碳的释放,土壤呼吸作用随着增温时间延长对温度升高产生了一定的适应性。以上研究结果进一步强化了增温对土壤呼吸和有机碳影响的理解。     

土壤呼吸和有机碳对增温的响应及其影响因素分析

增温是影响土壤呼吸和有机碳变化的一个重要因素,但近年来关于增温对土壤呼吸和有机碳影响的研究结果存在不一致的情况。本研究利用从国内外已发表的128篇研究论文中提取的有效数据进行Meta分析,探讨了增温对土壤呼吸和有机碳的影响。结果表明：(1)增温促进了土壤二氧化碳的排放并降低了土壤有机碳的含量,增温对土壤呼吸的影响程度(11.7%)明显大于对土壤有机碳的影响程度(4.4%)。(2)相较于其他生态系统,增温对森林生态系统的土壤呼吸和有机碳的影响程度最小,分别为9.3%、4.1%。(3)土壤呼吸对增温的响应与增温幅度之间呈二次负相关,且<2℃的增温对土壤呼吸和有机碳的影响最大;增温时间的延长不利于土壤碳的释放,土壤呼吸作用随着增温时间延长对温度升高产生了一定的适应性。以上研究结果进一步强化了增温对土壤呼吸和有机碳影响的理解。     

茂兰喀斯特植被演替中土壤微生物量碳氮研究

选取茂兰自然保护区4种植被类型(原生林、次生林、灌木林和草地),采集0～15 cm的表层土样,探讨了土壤微生物量碳(Bc)、土壤微生物量氮(BN)的变化特征及其与土壤理化特性之间的关系.研究发现:(1)样区内生态系统在正向演替中(草地→灌木林→次生林→原生林),Bc、BN含量总体表现为逐渐增大,并且冬季最高,夏季最低,...     

陆地生态系统土壤呼吸时空变异的影响因素研究进展

土壤呼吸是碳循环中的1个重要过程,土壤呼吸作用的过程及其影响因子对理解陆地碳循环极为关键.本文对迄今为止国内外关于土壤呼吸时空变异性影响因素的一些研究进行综述,分析了气候、植被、土壤因素对土壤呼吸变异性的影响规律.以往的研究表明,气候因素中对土壤呼吸具有重要影响的因子为气温和降水,植被因素中对土壤呼吸具有重要影响的因子...     

冬小麦返青-拔节期土壤的自养和异养呼吸研究

以种植了4个不同密度冬小麦的土壤为研究对象,在返青-拔节期应用根生物量外推法定量研究了土壤呼吸的各组分,即自养呼吸(根呼吸)和异养呼吸.2006年2月27日、3月6日、3月13日、3月20日4次的测定结果表明,土壤的异养呼吸速率分别为68.5,62.8,76.8,119.6mg·m-2·h-1;由于小麦生长的补偿效应使得不同种植密度下的根生物量差异减小,在3月27日的试验中,根生物量外推法不能确定出土壤异养呼吸的数值.进一步的分析结果表明,在每个采样日不同种植密度下的小麦根呼吸系数均无显著差异;而所有小麦种植密度的平均根呼吸系数随作物生长呈下降趋势.可将根呼吸系数(Rre)表示为根系氮含量(N)和土壤体积含水量(W)两因子的指数影响函数,其表达式为:Brc=0.001e(0.375W 5.503N).式中,W,N分别为土壤体积含水量和根系氮含量,Rrc 为根呼吸系数,决定系数 R2=0.966.应用根系氮含量和土壤湿度这两个因子可较好的模拟根呼吸系数的动态变化.对于与田间实际小麦种植密度接近的处理而言,在返青-拔节期根呼吸占土壤呼吸的比例在28%～81%之间变异.     

温度和水分对中亚热带人工林生态系统呼吸的调控作用

全球气候变化导致的降水格局改变影响陆地生态系统碳收支状况。陆地生态系统所固定的碳主要通过呼吸作用返回到大气中,而温度和水分是调节生态系统呼吸的重要因素。ChinaFLUX千烟洲中亚热带人工林通量站夏季雨热不同季而造成的季节性干旱为探讨温度和水分对生态系统呼吸的调控作用提供了天然的试验条件。研究利用该生态系统2003-2010年涡度相关和常规气象数据,阐述了生态系统呼吸对温度和土壤含水量的响应特征,对比分析了只考虑温度与同时考虑温度和土壤含水量对生态系统呼吸的季节模式和年呼吸量的影响。研究表明,生态系统呼吸的季节变异主要受土壤温度的控制,呈现指数响应特征。但是,在干旱胁迫条件下,土壤含水量对生态系统呼吸的季节变异起到明显的调控作用。参考温度下的生态系统呼吸(R_ref)明显受土壤含水量的影响。生态系统年呼吸量为1 289.4±73.9 gC·m^-2·a^-1,两类模型的估算结果没有显著差异。但是在生态系统的季节变异上,两类模型估算存在显著差异,同时考虑温度与土壤含水量的模型更适合模拟遭受干旱胁迫的生态系统呼吸。     

西南喀斯特区植被恢复对土壤氮素转化通路的影响

氮素是生态系统重要的限制性养分元素之一.研究氮素转化特征对于了解生态系统功能具有重要意义.然而,目前对喀斯特地区氮素转化特征的认识十分有限.同时,喀斯特地区正开展一系列的生态恢复工程措施,生态恢复将对土壤氮素转化过程产生何种影响尚不清楚.为此,本研究在广西环江县喀斯特区域选取3种典型的植被恢复阶段(草地、灌丛、次生林),以农田为参照,采集0~10 cm深度的土壤样品,测定了土壤净氨化速率(净氨化率、真菌氨化和细菌氨化)、净氮矿化速率(净氮矿化、真菌矿化和细菌矿化)、净硝化速率(净硝化、自养硝化、异养硝化、真菌硝化、细菌硝化)及相关土壤理化指标,研究喀斯特区植被恢复对土壤氮素转化速率的影响.结果表明,总体上喀斯特生态系统硝化速率很高,土壤无机氮主要以硝态氮形式为主,其中自养硝化和异养硝化分别占净硝化速率的80%和20%.添加真菌和细菌抑制剂后,氨化速率增加,而硝化速率下降.另外,随着植被的恢复,土壤氮矿化和硝化速率逐渐增加,而氨化速率逐渐下降.其原因与不同植被恢复阶段的土壤有机碳、总氮、硝态氮、微生物量及氮获取酶的活性有密切关系.这些发现为认识喀斯特生态系统氮素循环特征提供了关键的信息.     

干旱区三工河流域土壤有机碳储量及空间分布特征

精确估算干旱区流域生态系统土壤有机碳库是进行干旱区土壤碳循环研究的重要前提。论文利用改进的土壤类型法--基于网格的土壤类型法,以干旱区典型的三工河流域为例,精确估算流域土壤碳储量,分析土壤碳密度的空间分布特征,为干旱区土壤碳循环研究提供数据支撑。研究结果显示,三工河流域0~20cm土壤有机碳储量为14.35Tg,平均土壤有机碳密度为6.70kgC/m²,其中山地灰褐土土壤有机碳密度最大,这主要是受中山带较低的气温和丰富的森林凋落物的影响;流域土壤有机碳密度表现出了明显的垂直地带性和水平地带性特征,即碳密度从山地区、丘陵区、绿洲区到荒漠区呈逐渐减小的趋势,且随海拔高度的降低碳密度逐渐减小。     

Soil resource availability impacts microbial response to organic carbon and inorganic nitrogen inputs

Impacts of newly added organic carbon （C） and inorganic nitrogen （N） on the microbial utilization of soil organic matter are important in determining the future C balance of terrestrial ecosystems. We examined microbial responses to cellulose and ammonium nitrate additions in three soils with very different C and N availability. These soils included an organic soil（ 14.2% total organic C, with extremely high extractable N and low labile C）, a forest soi1（4.7% total organic C, with high labile C and extremely low extractable N）, and a grassland soil（1.6% total organic C, with low extractable N and labile C）. While cellulose addition alone significantly enhanced microbial respiration and biomass C and N in the organic and grassland soils, it accelerated only the microbial respiration in the highly-N limited forest soil. These results indicated that when N was not limited, C addition enhanced soil respiration by stimulating both microbial growth and their metabolic activity, New C inputs lead to elevated C release in all three soils, and the magnitude of the enhancement was higher in the organic and grassland soils than the forest soil. The addition of cellulose plus N to the forest and grassland soils initially increased the microbial biomass and respiration rates, but decreased the rates as time progressed. Compared to cellulose addition alone, cellulose plus N additions increased the total C-released in the grassland soil, but not in the forest soil. The enhancement of total C- released induced by C and N addition was less than 50% of the added-C in the forest soil after 96 d of incubation, in contrast to 87.5% and 89.0% in the organic and grassland soils. These results indicate that indigenous soil C and N availability substantially impacts the allocation of organic C for microbial biomass growth and/or respiration, potentially regulating the turnover rates of the new organic C inputs.     

森林凋落物研究现状及我国西南喀斯特地区研究展望

近几十年来,我国西南喀斯特地区生态环境退化严重,石漠化面积迅速扩大,林地覆盖率急剧下降,成为制约我国西部大开发生态建设中不可回避的重要科学问题,严重影响了西南地区社会、经济的可持续发展。喀斯特地区土层薄且侵蚀严重,土壤中的有机碳和营养盐主要来自地表枯枝落叶层的分解及累积。在气候变暖、陆地生态系统土壤温度升高、土壤有机碳急速流失和土壤质量退化的背景下,分析不同林下凋落物量和降解动态以及土壤有机碳库积累差异,揭示西南喀斯特地区不同林地凋落物归还量及其对土壤碳库积累的贡献具有极其重要的意义,将为喀斯特地区林地恢复重建和石漠化遏制工作提供科研依据。     

喀斯特常绿与落叶阔叶混交林过去50年来的碳循环模拟

通过对Forest-DNDC模型的植被和土壤参数本地化校准,以气象插值数据为输入,模拟了贵州省普定县高原型喀斯特次生常绿与落叶阔叶混交林1965~2014年的土壤、植被和生态系统碳循环特征。结果表明,与冷模拟和实测值相比,参数本地化校准后的模型能更准确地模拟春、秋、冬3个季节的土壤呼吸动态,而模拟的夏季土壤呼吸偏小;但统计检验指出,参数修订后的Forest-DNDC模型能够较好地模拟喀斯特森林土壤呼吸,降低了模拟误差,可用于喀斯特常绿与落叶阔叶混交林碳动态的模拟。进一步分析发现,1965~2014年喀斯特森林的碳通量除模拟早期的前3~4年急剧增加之外,随后总初级生产力(GPP)保持相对稳定,植物呼吸(Rplant)和生态系统呼吸(R_(ecosystem))随着森林发育而增加,土壤呼吸(R_(soil))减少,植被净初级生产力(NPP)呈迅速减小趋势;净生态系统碳交换量(NEE)亦较迅速下降,在2013年达到最低值-0.17 t C/ha,喀斯特森林由碳汇变为弱碳源。相关分析表明,年均温度和年降水对喀斯特常绿与落叶阔叶混交林的GPP和R_(soil)没有显著影响,但却显著影响NPP、R_(plant)、R_(ecosystem)和NEE。     

土壤呼吸的温度敏感性和适应性研究进展

土壤呼吸的温度敏感性和适应性是影响生态系统碳、氮循环的两个关键指标。论文综述了土壤呼吸对温度变化响应的最新研究进展和存在的问题,指出土壤有机质的质量和水溶性碳含量、土壤微生物种群结构和酶活性等因素是影响土壤呼吸的温度敏感性和适应性的主要因素。这些因素对土壤呼吸温度敏感性和适应性影响的机理不同,土壤呼吸的温度敏感性主要受上述因素的状态影响,而土壤呼吸的温度适应性则主要取决于上述因素的变化过程。例如平均温度、微生物生物量、呼吸底物质量和酶活性是影响土壤呼吸温度敏感性的重要因素,而温度的变化幅度、微生物种群结构变化、呼吸底物有效性和酶的最适温度的改变则影响土壤呼吸对温度的适应性。鉴于土壤呼吸的温度敏感性和适应性是两个密切相关的生物学过程指标,建议在陆地生态系统碳循环的研究中综合考虑这两个过程的交互作用。     

天山云杉天然林分土壤呼吸速率的时空变化规律分析

天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica(Rupr.)Chen et Fu)是构成天山山地森林生态系统的主体。在天山中部,从天山云杉在此区域分布的底线开始,结合天山云杉自然分布特征,沿每隔约100m的海拔梯度选择典型地段设置样地。根据远红外气体分析原理,采用LI-6400-09土壤呼吸室和LI-6400便携式光合作用测量系统,于2006年6-9月,测定了天山云杉天然林分在生长季内土壤呼吸速率随海拔高度和时间的变化规律。在空间上,林分的土壤呼吸速率并非随海拔高度呈线性增加或减少的关系,而是有规律的波动,在海拔1950～2110m之间,土壤呼吸速率是随着海拔高度的增加而降低,在2110～2428m之间是随着海拔高度的增加而升高,在海拔2428m处达到最大的呼吸速率值后又降低。不同海拔高度林分的土壤呼吸速率主要受土壤表面空气相对湿度及土壤温度的影响。在时间上,林分的土壤呼吸速率在生长季内随不同月份的变化为单峰曲线,其最大值出现在7月份;生长季内土壤呼吸速率与土壤温度呈显著负相关,与土壤表面空气相对湿度呈极显著正相关。而林分土壤呼吸速率的日变化在各时间点上的大小排序为7月>6月>8月>9月。它的变化与土壤温度具有极显著的正相关性,与土壤表面空气相对湿度具有显著的负相关性。