刺槐林恢复过程中土壤微生物碳降解酶的变化及与碳库组分的关系

为揭示黄土高原人工刺槐林恢复过程中土壤微生物碳降解酶活性的变化特征及与碳组分的响应关系,研究该区域不同恢复年限刺槐林土壤碳库组分、碳降解酶活性、微生物呼吸及其熵值的特征,探讨土壤微生物碳降解酶的变化及与碳库组分的关系.结果 表明,微生物呼吸(MR)随刺槐林龄增加呈先增加后减小趋势,微生物代谢熵(qCO2)随刺槐林龄增加...     

退耕地养分和微生物量对土壤酶活性的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复土壤酶活性对土壤养分和微生物量指标的响应规律,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复1~50年撂荒地长期定位试验点为研究对象,采用典型逐步回归和非线性拟合来分析各指标间的耦合关系.结果表明,土壤酶活性除a淀粉酶外,均与土壤养分因子和微生物量指标有较高的相关性(P<0.05).在土壤酶活性和养分因子间,尿酶和纤维素酶主要受总氮影响,碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和多酚氧化酶主要受可利用氮影响,蔗糖酶和多酚氧化酶还受到有机质的影响;在土壤酶活性和微生物量指标间,尿酶主要受微生物量磷影响,碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和多酚氧化酶均受微生物量碳影响,纤维素酶则受微生物量氮影响,但多酚氧化酶与可利用氮、有机质和微生物量碳呈负相关;此外,它们之间均存在良好的对数关系(y=b+alnx, P<0.05).     

高寒半湿润沙化地土壤养分对植被恢复的响应研究

土壤养分是沙化地生态恢复的重要基础和衡量指标,但高寒沙化地相关研究缺乏。为探究土壤养分随高寒半湿润沙化地恢复的变化过程,本研究利用老芒麦（Elymus sibiricus L.）进行植被恢复来治理沙化地,在不同的恢复年限和季节来研究土壤碳、氮、磷对植被持续恢复的响应过程。结果表明：高寒沙化地中土壤碳、氮、磷积极响应植被恢复过程,植被恢复促进了土壤中有机碳、溶解性有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、全磷和有效磷的增加,恢复3年后土壤有机碳增加至6.6 g/kg(0～15 cm),土壤全氮增加至0.4 g/kg(0～15 cm),土壤全磷增加至0.6 g/kg(0～15 cm);植被恢复改变了土壤有机碳季节性变化趋势,但没有改变氮和磷季节性变化趋势。植被重建促进高寒沙化地土壤养分增加,植被恢复是高寒地区沙化治理的有效手段。     

不同海拔对干热河谷土壤微生物量及活性的影响

以四川宁南县金沙江下游的河谷地带为研究区域,选择不同海拔下的土壤为研究对象,研究不同海拔下土壤微生物量及其活性的变异特征.结果表明,在干热河谷区,海拔对微生物量、基础呼吸强度、诱导呼吸强度(SIR)影响显著,且随着海拔高度的升高,上述指标呈显著线性增加.在海拔705~1005m处随着干热风影响的减少,微生物量及其活性逐渐增加,其后随着海拔的继续升高,干热风影响降低,微生物量及其活性总体趋于稳定.海拔1005~1400m可以作为是干热风影响的过渡区.微生物量、基础呼吸强度、SIR具有明显的干湿季变化且变化规律相似,其中干季微生物量及其活性显著低于湿季.干季代谢商(qCO2)随海拔先降低后升高并趋于稳定,湿季没有显著差异.干季和湿季土壤微生物量与理化属性具有较强的相关性,可以作为评价土壤肥力的指标.上述研究结果表明,在金沙江干热河谷区,干热风是影响土壤微生物量及其活性的主要因子之一,从生态恢复角度出发,应该尽可能的减少干热风和水分对土壤和植被的胁迫作用,促进该区域生态的可持续性发展.     

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...     

矿区植被恢复方式对土壤微生物和酶活性的影响

矿区废弃地生态退化形势严峻,生态修复已成为矿区可持续发展的主要措施,土壤微生物和酶活性可作为评价土壤恢复质量的敏感因子.本研究将以山西省安太堡煤矿复垦区作为对象,分析植被恢复方式对土壤微生物和酶活的影响.结果表明,不同植被方式对土壤理化特征、参与氮代谢的3类菌群(固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌)和4种酶活性(蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶和多酚氧化酶活)均有显著影响.土壤总氮含量与固氮菌和硝化细菌数量均显著相关,而与反硝化细菌不相关.多酚氧化酶活性与有机碳和总氮含量之间为负相关,而其它3种酶与有机碳和总氮之间呈正相关.通过主成分分析计算综合肥力指标,刺槐-油松混交林土壤综合肥力指标最高,而未复垦综合肥力指标最低.可见,刺槐-油松混交林是晋西北干旱区矿区复垦较为适宜的植被恢复模式.     

基于冗余分析的典型喀斯特山区土壤-石漠化关系研究

通过对贵州西南部典型喀斯特山区植被调查与土壤样品分析,运用冗余分析（RDA）的手段研究土壤-石漠化关系.结果表明,喀斯特石漠化过程中,除土壤全磷、全钾和交换性钙由于受成土母质的影响变化规律不明显外,土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、基础呼吸及土壤速效养分含量均呈明显下降趋势;RDA分析结果表明,不同石漠化类型与土壤因子相关性差异明显,总体表现为：未石漠化〉潜在石漠化〉轻度石漠化〉中度石漠化〉重度石漠化,且利用土壤有机碳、全氮、碱解氮和容重作为石漠化过程中土壤指示因子,可解释74.4%的土壤-石漠化信息;另外,相关性分析结果表明,土壤养分因子在很大程度上受地上植被的影响,为此综合考虑地表植被的生态功能和土壤质量水平,认为花椒是喀斯特石漠化山区生态恢复较好的植被选择.     

黄土坡耕地退耕还林后土壤性质变化研究

退耕还林是治理黄土高原水土流失的根本措施。论文以退耕历史较长的黄土丘陵沟壑区安塞县为例,选取不同类型植被恢复和不同恢复年限的退耕样区,探讨了退耕还林还草对土壤理化性质的影响。结果表明,坡耕地退耕后,遭侵蚀破坏的土体构型渐趋恢复,土壤容重、pH值减小,毛管孔隙度、饱和含水量等增大;土壤有机质增加了2.75倍,碳增加了27.29%,氮增加了46.79%;而且,土壤速效养分增加的速度大于土壤全量元素增加的速度。土壤质量恢复效益最大的是刺槐林地,其次是柠条灌木地,最小的是撂荒地。混交林土壤全氮含量最高,柠条最利于铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的积累。不同类型植被,土壤速效养分的差异比土壤全量元素间的差异明显。随恢复时间的增加,土壤结构不断得到改善,土壤有机质、全碳、全氮以及主要离子含量呈明显增加趋势,土壤速效养分增加更明显。土壤有机质在植被恢复5年以上开始明显增加,土壤碳、氮和速效养分则在10年以后增加明显。     

黄土高原延河流域不同植被类型下土壤生态化学计量学特征

植被类型对黄土高原土壤质量的改善具有重要的作用,而土壤碳、氮、磷生态化学计量比是体现生态系统变化过程的重要依据。研究森林、森林草原、草原植被类型对土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征的影响,对于深入认识黄土高原植被恢复对土壤质量的改良、完善生态化学计量学理论和准确评价植被恢复的生态环境效益具有重要的现实意义。延河流域是黄河的一级支流,自然环境脆弱,植被破坏和土壤侵蚀严重,因此,论文选取延河流域为研究对象,分析不同植被类型对土壤碳、氮、磷养分和生态化学计量学特征的影响。结果表明：3种植被带下,表层土壤有机碳、全氮含量显著高于下层土壤,森林带>森林草原带>草原带;森林草原带、草原带下土壤全磷含量在两层土壤中差异不显著,森林植被对土壤碳、氮、磷具有显著的累积作用,对于提高土壤碳、氮、磷含量具有重要的意义。土壤C∶N在3种植被带下较为稳定,土壤有机碳与全氮存在极显著的正相关关系（P<0.01）;土壤C∶P、N∶P受植被类型的影响较大,森林带显著高于森林草原带和草原带,土壤C∶P、N∶P和C∶N之间存在极显著的正相关关系（P<0.01）。总体来说,植被恢复对土壤质量的改善作用明显,森林植被对该区土壤碳、氮、磷等养分含量的累积作用较好,森林植被具有较大的N∶P,其植被生长主要受P含量的限制;草原植被与森林草原植被N∶P比较低,其植被生长主要受N含量的限制。     

施用生物炭对塿土土壤微生物代谢养分限制和碳利用效率的影响

土壤微生物代谢对土壤养分循环和生态系统的稳定至关重要.为明确施加生物炭对土壤微生物代谢养分限制和碳利用效率(carbon use efficiency, CUE)的长效影响机制,于2012年将果树树干、枝条生物炭(450℃、限氧条件下裂解)以不同用量(0、 20、 40、 60和80 t·hm~(-2))施入塿土,与耕层土壤(0～20cm)混匀,小麦玉米轮作7 a后,通过生态酶化学计量学对土壤微生物代谢养分限制特征进行了定量分析和比较.结果表明:①随生物炭施用量的增加,土壤含水量、有机碳、全氮、碳氮比、碳磷比和氮磷比显著提高,碳氮磷活性组分、微生物生物量碳氮磷和总磷未表现出明显的规律性,而5种胞外酶活性(β-1,4-葡萄糖苷酶、纤维素酶、亮氨酸氨基多肽酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和磷酸酶)显著降低.②所有处理土壤微生物均受磷限制;在施加生物炭各处理中,随施用量的增加微生物代谢碳和磷限制显著提高,微生物CUE显著降低;当生物炭施用量为20 t·hm~(-2)时,碳限制(0.625±0.022)和磷限制(62.153°±0.892°)最低,微生物CUE(0.511±0.007)最高.③偏最小二乘路径建模分析表明,土壤碳氮磷及其元素化学计量比对磷限制产生了直接的极显著正效应(P0.01),碳限制与磷限制呈正相关关系(R~2=0.242,P0.001),而碳磷限制又对CUE产生了极显著的负效应(P0.001).综上,过量施用生物炭使土壤元素化学计量失衡是导致土壤微生物代谢磷限制加剧的重要因素,继而诱导了微生物碳限制的增强和CUE的降低.当生物炭施加量为20 t·hm~(-2)时,微生物代谢所受碳磷限制最低,且具有最高的微生物CUE,对于调节土壤微生物代谢、维持生态功能和减少微生物二氧化碳排放最优.     

黄土丘陵区不同坡向对土壤微生物生物量和可溶性有机碳的影响

选取黄土高原丘陵沟壑区延河流域两个典型植被区(森林植被区、草原植被区)下相同植被不同坡向(阳坡、阴坡)的土样进行分析,研究了不同坡向土壤微生物生物量碳(SMBC)、微生物生物量氮(SMBN)、微生物生物量磷(SMBP)和可溶性有机碳(DOC)的含量及其相互关系.结果表明,森林植被区阳坡、阴坡0～10 cm土层SMBC分别为532.1～792.5 mg·kg-1、333.6～469.8 mg·kg-1,SMBN分别为53.66～87.31 mg·kg-1、47.58～61.38 mg·kg-1,两者均表现为阳坡高于阴坡,草原植被区SMBC分别为68.90～75.34 mg·kg-1、65.29～128.67 mg·kg-1,SMBN分别为13.94～18.61 mg·kg-1、13.00～20.10mg·kg-1,两者均表现为阴坡高于阳坡;两个植被区SMBP与SMBC、SMBN变化不一致;SMBC占SMBC与DOC之和(SMBC+DOC)的比例在森林植被区阳坡最高,达77.74%,在草原植被区按阴坡到阳坡、0～10 cm土层到10～30 cm土层的顺序依次递减.相同植被区不同坡向土壤水分、温度的差异对土壤微生物生物量产生重要影响,进而使SMBC占SMBC+DOC的比例不同,SMBC+DOC比SMBC更能反映土壤碳素有效性,森林植被区阴坡阳坡0～10 cm土层土壤微生物群落结构可能已发生明显改变.     

兰州北山不同植被土壤可培养微生物丰度变化特征及影响因素

以黄土高原中部的兰州北山为对象,通过野外取样和室内分析,动态监测黄土高原半干旱区两种人工林地生态系统的微生物类群分布规律.结果表明：试验区环境因子差异较大,林地土壤含水量、有机碳、全氮均高于荒地.全磷随植被类型变化差异不显著,随季节变化差异显著.土壤温度夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季,土壤容重与有机碳、全氮含量呈显著负相关.不同植被类型土壤微生物丰度四季变化趋势为：细菌 > 放线菌 > 真菌的分布规律.微生物类群总数整体表现为林地高于荒地.回归分析显示：土壤pH值与细菌数量、放线菌数量及微生物总数均呈显著正相关（P < 0.05）,而与真菌呈显著负相关（P < 0.05）;土壤容重与真菌数量呈显著负相关（P < 0.05）;土壤温度与细菌、真菌及微生物总数均表现出显著正相关（P < 0.05）.通径分析表明,pH值对细菌数量的直接通径系数最大,容重对真菌数量的直接通径系数最大,土壤含水量对放线菌数量直接通径系数最大.研究显示,兰州北山植被恢复区土壤的有机碳、全氮、全磷等林地高于荒地,表明植被恢复对微生物的数量与种类有影响,且混交林的造林方式适宜兰州北植被恢复.     

黄土丘陵区退耕还林对土壤真菌群落的影响

退耕还林显著影响了黄土高原土壤细菌群落结构与组成特征.然而,作为土壤微生物群落的重要组成部分,黄土高原土壤真菌落结构与组成特征如何响应退耕还林并不十分清楚.以山西省右玉县贾家窑黄土高原缓坡丘陵为研究区域,以耕地(玉米地和糜子地)和人工林地(沙棘林和柠条林)土壤为研究对象,通过18S rRNA高通量测序技术,研究了退耕还林对土壤真菌群落结构与组成特征的影响.结果发现,黄土高原丘陵区耕地和林地土壤中子囊菌门(Ascomycota)占绝对优势(61.03%～78.06%),毛霉门(Mucoromycota)次之(12.11%～17.13%),担子菌门(Basidiomycota)再次之(6.15%～18.42%),壶菌门(Chytridiomycota)等其余真菌门的相对丰度较低.退耕还林显著降低了子囊菌门的相对丰度而增加了担子菌门的相对丰度.属分类水平下,退耕还林显著影响了毛壳菌属(Chaetomium)、被孢霉属(Mortierella)、镰刀菌属(Fusarium)和地舌菌属(Geoglossum)等的丰度.镰刀菌属(Fusarium)等植物病原性真菌在耕地土壤中被富集.非度量多维尺度...     

川西亚高山不同土地利用类型对土壤微生物量碳动态特征的影响

20 世纪50 到60 年代,川西亚高山林区林分由于大量砍伐后更新,以及近年国家实施重大生态工程项目,土地利用类型发生显著变化。文章选取米亚罗林区典型的原始冷杉暗针叶林、灌木林、草地、云杉林、云杉+红桦混交林、退耕云杉林等6 种不同土地利用类型,以坡耕地为对照,揭示了不同土地利用类型对表层(0~15 cm)和亚表层(15~30 cm)土壤有机碳、微生物量碳含量及土壤微生物熵的动态特征的影响。结果表明:不同土地利用类型的土壤有机碳微生物量碳含量在土壤表层显著大于亚表层(P<0.05);季节动态上土壤有机碳含量冬季最高,其次为夏季,秋季最低,而土壤微生物量碳则表现出相反的动态特征。不同土地利用类型显著影响着土壤有机碳和微生物量碳含量的动态,土壤有机碳、微生物量碳含量坡耕地在4 个季节均为最低,其中,土壤有机碳含量年均值在表层土壤中分别为原始冷杉林、灌木林、草地、云杉+红桦混交林、退耕云杉林、云杉林的23.55%、29.44%、33.12%、43.94%、58.13%和67.63%,亚表层土壤中分别为18.02%、27.30%、32.93%、40.74%、55.26%和58.10%;土壤微生物量碳年均值分别为原始冷杉林、灌木林、草地、云杉林、云杉+红桦混交林、退耕云杉林的20.50%、23.23%、30.63%、36.48%、46.22%和59.07%,在亚表层土壤中则为25.66%、35.65%、40.23%、43.63%、55.34%和66.71%;受不同土地利用类型的影响,土壤微生物熵的动态特征表现出与土壤有机碳含量相反、与土壤微生物量碳含量相一致的规律。     

不同植被带生态恢复过程土壤团聚体及其稳定性——以黄土高原为例

为分析黄土高原不同植被带植被恢复对土壤团聚体分布特征及其稳定性的影响,以黄土高原从北到南不同纬度梯度分布的3个典型植被类型区域（草原带、森林草原带和森林带）为研究对象,对不同植被类型和恢复年限下的土壤团聚体分布及其稳定性进行了研究.结果表明：不同植被带对土壤团聚体分布及其稳定性影响显著,大于0.25mm团聚体含量（WR_0.25）、水稳性团聚体平均重量直径（E_WMD）、水稳性团聚体几何平均直径（E_GMD）和有机质含量（SOM）整体上均表现为：森林带 > 森林草原带 > 草原带.不同植被带下不同恢复类型对土壤团聚体及其稳定性影响不一,森林草原带表现为灌木 > 草地 > 乔木,森林带则表现为乔木 > 草地.随植被恢复年限增大,各种恢复类型WR_0.25、E_GMD、SOM整体呈逐渐增加趋势,团聚体结构破坏率（PAD）和可蚀性因子（K）呈现相反的变化趋势;分形维数（D）无显著差异.冗余分析表明,植被带对土壤团聚体及其稳定性的影响最大,其次是恢复年限,恢复类型与植被带和恢复年限具有较强的交互作用.本研究有利于加强对区域生态恢复过程机理的认识.     

Response of soil microorganisms to vegetational succession in Ziwuling Forest

This study investigates the changes in soil microbial populations as vegetational succession progress from abandoned farmland to climax forest in the Ziwuling Forest, which is located in the northern part of the Loess Plateau, China. Different organic C and total extractable N between the fumigated and non-fumigated soils were assumed to be released from soil microorganisms. Soil microbial C was calculated using Kec = 0.38 and microbial N was calculated using Ken = 0.45. The released P was converted to microbial biomass P using Kep = 0.40. Soil bacteria, fungi, and actinomycetes increased as the vegetational succession progressed. Microbial C was of the highest amount in farmland. Microbial C, N, and P generally increased from abandoned land to climax community. The results indicated significant (P < 0.05) diversities of soil microbial biomass under different vegetation. There was a significant correlation between microbial biomass and soil nutrients. Knowledge about soil microbial populations is important for forecasting vegetational succession and determining the ecological condition of the environment.     

黄土区植被恢复对土壤物理性质的影响

以黄土区延河流域为研究区域,研究了近40a来植被恢复对土壤容重、孔隙度和饱和导水率等13个土壤物理性质指标的影响.结果表明：随着植被恢复年限增加,土壤容重降低,而土壤孔隙度、>0.25mm团聚体含量、持水性和入渗性能等增大.但在40a内对土壤质地无显著影响.植被恢复对土壤物理性质的影响随恢复年限的增加而增强,随着土层深度的增加而减弱.土壤的容重、>0.25mm团聚体含量和饱和导水率可作为植被恢复生态效应评价的主要物理指标.由于水分等条件的限制,该区柠条林和草地对土壤物理性质的改善优于刺槐林,建议该区植被恢复应以营造次生灌木林和草地为主.