城市化对城区和郊区森林土壤氮循环的影响

氮循环是陆地生态系统重要的物质循环过程之一。快速城市化改变了生态系统的氮输入和输出,从而影响了城市生态系统的氮循环规律,但目前有关研究还很少。选取北京城区和郊区的油松林、侧柏林和毛白杨林三种森林植被类型,比较研究了不同季节(春季、夏季、秋季)的土壤无机氮库和净潜在矿化和硝化速率的城郊差异。结果表明,(1)城区与郊区硝态氮、氨态氮含量均有明显的季节动态,夏季显著高于春季和秋季。(2)3个季节城区硝态氮含量均显著高于郊区(春季28.41 mg kg-1和19.66 mg kg-1;夏季99.35 mg kg-1和59.51 mg kg-1;秋季9.61 mg kg-1和5.63 mg kg-1)。(3)城区净潜在矿化速率也高于郊区。(4)夏、秋两季,城区和郊区的土壤硝态氮含量不同树种间存在差异,夏季城区的净潜在矿化和硝化也呈现出树种间的差异(P<0.05)。(5)影响城区与郊区无机氮库的环境因子也存在差异,城区土壤无机氮库的变化主要与土壤有机碳和容重相关,而郊区主要与土壤水分相关。因此,城市化能够对森林土壤的氮循环产生一定影响,但其影响程度因研究指标、季节和树种而有所差异。     

土壤中多菌灵的降解动态及其对土壤微生物群落多样性的影响

采用实验室模拟方法研究了多菌灵在土壤生态系统中的降解动态及其对土壤微生物群落多样性的影响。结果表明,2.0和4.0 mg kg-1多菌灵在土壤中的降解半衰期分别为8.6和6.8 d。试验初期各个处理的土壤微生物群落的AWCD值显著降低,土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数均低于不加多菌灵的对照,微生物群落的丰富度、均匀度和优势度受到抑制,并且多菌灵对土壤微生物的抑制作用随浓度的增加而增强。随着时间的延长,多菌灵对土壤微生物的毒性逐渐减弱,3 d后土壤微生物多样性逐渐恢复到对照水平。     

桉树凋落物对土壤微生物群落的影响:基于控制实验研究

全面认识桉树种植对土壤微生物群落结构和功能的影响及机制,对于阐明单一物种对生态系统服务功能的影响具有重要意义。通过室内小盆模拟控制试验,采用随机区组设计,以土壤碳、氮含量有显著差异的3种天然次生林土壤为对象,以不添加凋落物的处理和添加天然次生林混合凋落物的处理为对照,研究桉树凋落物对土壤微生物群落结构及功能的影响。结果表明:(1)与天然次生林的混合凋落物相比,桉树凋落物具有较高的碳含量和较低的氮含量,其碳氮比也较高;(2)添加桉树凋落物的土壤中细菌、真菌、放线菌以及磷脂脂肪酸的总丰度显著高于不添加凋落物的土壤,但是显著低于添加天然次生林混合凋落物的土壤,并且不同凋落物处理下土壤微生物群落的磷脂脂肪酸组成存在显著差异;(3)不同凋落物处理下土壤微生物群落的碳代谢方式差异显著,添加桉树凋落物的土壤微生物群落的碳代谢功能优于未添加凋落物的处理,但是显著低于天然次生林混合凋落物处理的土壤,包括:碳代谢的活性和多样性。综上所述,与天然次生林本身的凋落物相比,桉树凋落物影响下的土壤微生物群落的生物量、多样性和代谢活性均较低,表明桉树凋落物为土壤微生物群落提供生境和食物的能力较弱。     

黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵对土壤微生物功能多样性的影响

外来植物入侵对土壤生物多样性的影响已成为生态学领域的研究热点之一。运用Biolog技术和氯仿熏蒸浸提法研究了黄顶菊入侵对土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的影响。结果表明,黄顶菊入侵后土壤微生物代谢活性显著升高;土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)的变化趋势为:入侵地根际土(RPS)入侵地根围土(BS)未入侵地(CK),且差异显著;而CK的功能多样性指数(H)高于BS,RPS亦高于BS,差异均显著(P0.05)。主成分分析结果表明,黄顶菊入侵使土壤微生物群落的碳源利用方式和代谢功能发生改变。对不同碳源利用的分析结果表明,糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物为土壤微生物利用的主要碳源。入侵样地BS和RPS的微生物量碳分别比CK高27.05%、121.52%;BS和RPS的微生物量氮分别比CK高37.40%、79.80%。相关性分析表明,AWCD与微生物量碳和微生物量氮均呈极显著正相关(P0.01)。由此可知,黄顶菊入侵增强了入侵地土壤微生物代谢活性,降低了土壤微生物群落的功能多样性,增加了土壤微生物量碳、氮水平。     

玉米秸秆覆盖还田量对黑土微生物碳代谢活性与多样性的影响

  目的  针对东北黑土区长期集约化耕作导致的土壤退化问题,开展不同秸秆覆盖还田量对土壤微生物碳代谢特征的影响及其驱动因素的研究。  方法  采用MicroRespTM方法结合土壤碳氮含量等理化性质,测定土壤微生物碳代谢能力及其影响因素,使用Past v2.16、Canoco 5.0等软件对微生物群落功能多样性、结构差异以及土壤理化性质和微生物群落碳代谢特征间的关系进行分析。  结果  秸秆连续覆盖还田14年后,土壤微生物对羧酸类与氨基酸类碳源的代谢活性显著降低,但对外源碳底物的代谢多样性显著增强。67%和100%秸秆还田显著改变了土壤微生物群落碳源代谢结构,100%秸秆还田下微生物对芳香酸类碳源的相对代谢活性提高。土壤微生物对碳源的代谢活性主要与土壤碳氮含量显著相关,土壤可溶性碳与碱解氮含量分别是影响土壤微生物碳源代谢多样性和结构的主要理化因子。  结论  长期秸秆还田可以通过降低土壤微生物对易利用碳源的代谢需求、提高对碳源的代谢多样性而改善免耕土壤微生物碳代谢功能。本研究可为优化东北黑土区保护性耕作管理模式、促进该地区农业可持续发展提供微生物学参考。     

生物复混肥对土壤微生物群落功能多样性和微生物量的影响

在温室盆栽条件下,采用Biolog微平板法和氯仿熏蒸浸提法,研究了玉米施用等养分量的无机肥、有机无机复混肥和生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的变化。结果表明:生物复混肥处理的土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)、微生物群落Shannon指数(H)和微生物群落丰富度指数(S)均最高;施用生物复混肥可明显提高土壤微生物对碳源的利用率,尤其是多酚化合物类和糖类;不同处理土壤微生物碳源利用特征有一定差异,生物复混肥在第1主成分上的得分值为正值,其他各处理在第1主成分上的得分值基本上为负值,起分异作用的主要碳源是糖类和羧酸类。在玉米生长期间各处理土壤微生物量大致呈先升高后逐渐平稳的趋势,且土壤微生物量碳、氮、磷的含量均以生物复混肥处理最高,最高值分别为333.21mg.kg 1、53.02 mg.kg 1和22.20 mg.kg 1。研究表明,生物复混肥的施用比等养分量的有机无机复混肥处理能显著提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落丰富度和功能多样性,显著增加土壤微生物量碳、氮、磷的含量,有利于维持良好的土壤微生态环境。     

三峡库区不同植被土壤微生物量碳氮磷生态化学计量特征

土壤微生物通过矿化和固持营养而显著影响土壤肥力。以湖北宜昌点军区三种植被类型(柏树、橘树、菜地)的土壤作为研究对象,对土壤微生物量碳氮磷及其生态化学计量进行了研究,探讨了不同植被覆盖土壤微生物量碳氮磷特征及它们之间的联系。结果表明:不同植被覆盖显著改变土壤微生物量碳氮磷含量,土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)都是柏树地显著大于柑橘地和菜地,而菜地和柑橘地之间无显著性差异。土壤微生物量磷(MBP)的大小顺序为菜地柏树地橘树地。相关性分析的结果表明土壤有机碳、全氮和微生物量碳氮互相之间具有显著的正相关性(p0.01),土壤全磷与土壤微生物量磷之间也具有显著的正相关性(p0.01),这意味着土壤微生物量可以作为土壤肥力变化的指标。三种植被类型的土壤MBC/MBN之间都无显著性差异,而土壤MBC/MBP和MBN/MBP的变化顺序是橘树地柏树地菜地。MBC/MBP和MBN/MBP与MBP之间具有显著的负相关性(p0.01),而微生物碳氮与MBC/MBN,MBN/MBP和MBC/MBP之间都无显著的相关性。这意味着土壤MBC/MBP和MBN/MBP的变化主要与微生物量磷具有显著的关系。     

不同天然落叶阔叶林的土壤有机碳和微生物结构特征

研究森林土壤有机碳的分布、转化及其对环境变化的响应有助于更好地了解陆地生态系统碳循环过程,为准确评估碳排放提供科学依据。本研究选择神农架落叶阔叶成熟林(NMF)和砍伐后形成的落叶阔叶次生林(NSF)为研究对象,分析了其植物多样性、土壤活性有机碳和土壤微生物的磷脂脂肪酸(PLFAs)含量。结果表明,NSF具有显著(P0.05)高于NMF的植物多样性,两种不同森林类型的土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)具有明显差异(P0.05),主成分分析(PCA)表明了两种植被类型具有不同的微生物群落结构。Mantel分析表明,土壤有机碳、全氮、有效氮、植物多样性、pH、易氧化有机碳和微生物量碳等都与微生物群落结构均具有显著的相关性(P0.05)。因此,不同阔叶林类型具有明显不同的土壤有机碳和微生物群落结构特征。     

长期不同土地利用方式下土土壤微生物特性的变化

【目的】土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,研究长期不同土地利用方式对其产生的影响可为该地区选择适宜的土地利用方式,实现培肥土壤和高产高效农业生产提供理论支撑。【方法】以位于陕西杨凌的"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"的长期定位试验为基础,利用Biolog分析结合常规分析,研究了4种长期不同土地利用方式[不施肥农田(CK),长期施氮、磷、钾化肥农田(NPK),长期绝对休闲(FL)和撂荒(AL)]对土土壤微生物量、呼吸强度和微生物功能多样性的影响。【结果】AL和NPK处理的土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)均显著高于CK和FL处理,其中AL和NPK处理之间差异不显著,CK和FL处理之间差异不显著。NPK处理的SMBC/SMBN值最高,而CK和FL处理最低,两组间差异显著,而AL处理居中但与两组之间均差异不显著。不同土地利用方式下土壤基础呼吸强度的变化趋势是ALFLNPKCK,累积呼吸量的变化趋势为ALNPKFLCK,表明AL处理的土壤微生物活性最高,其次是NPK处理,再者是FL处理,而CK处理的土壤微生物活性最低。Biolog分析的结果显示,AL、NPK和CK处理的平均颜色变化率(AWCD)在开始的24 h变化不大,此后随培养时间的延长而快速升高;而FL处理在72 h之后才快速升高。培养结束时,NPK和AL处理的AWCD最大,其次是CK处理,FL处理最低。NPK和AL处理的Shannon-Wiener物种丰富度指数H、碳源利用丰富度指数S和Simpson指数D均最高,CK其次,FL最低。各处理的Shannon-Wiener均匀度指数E没有明显差异。相比CK、NPK和AL处理能提高土土壤微生物群落的功能多样性,FL处理则会降低土土壤微生物群落的功能多样性。主成分分析共提取了5个主成分,累计贡献率达87.7%,其中第1主成分(PC1)的方差贡献率为52.0%,第2主成分(PC2)为11.6%。NPK处理和AL处理的碳源利用特征相类似,与CK和FL处理存在显著差异,表明不同土地利用方式下土壤微生物群落的结构和功能出现了显著分异。糖类、羧酸类和氨基酸类等三类碳源是区分各处理的主要碳源。【结论】撂荒和合理施肥的农田均可以提高土壤微生物量、土壤呼吸作用和土壤微生物群落结构和功能的多样性,长期的绝对休闲则不利于土壤微生物功能多样性的维持。合理施肥的农田并不会造成土壤微生物量的下降以及土壤微生物结构和功能多样性的退化,相反,合理施肥对于维持农田土壤微生物量以及微生物结构和功能多样性具有显著的积极作用。     

DEHP对土壤脱氢酶活性及微生物功能多样性的影响

选用肥熟旱耕人为土(黄棕壤),设置了在土壤中施加100 mg kg-1 DEHP与不施加DEHP两个水平,盆栽试验研究了DEHP对土壤脱氢酶活性以及土壤微生物群落功能多样性的影响,以及植物在污染土壤中的修复作用。结果表明,施加DEHP显著抑制了土壤脱氢酶活性,30 d时与对照相比降低了约30%, 第60 d时尽管有缓慢的回升,但仍明显低于对照(p<0.05)。从BIOLOG反应的结果可以看出,DEHP也显著影响土壤微生物的功能多样性,土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数、McIntosh指数和均度均显著低于无污染的对照,说明DEHP的污染导致了土壤微生物群落功能多样性的下降。种植植物对土壤脱氢酶和微生物活性有很明显的促进作用,并且在一定程度上缓解了DEHP的毒害作用,但并未消除DEHP对土壤微生物的影响。     

黄土残塬沟壑区阔叶树种枯落叶对针叶林地土壤化学性质的改善效应

为改善人工针叶林地的土壤化学性质退化的问题,通过土壤与枯落叶混合后进行室内培养的方法,研究了黄土残塬沟壑区阔叶树种枯落叶对针叶林地土壤化学性质的改善效应。结果表明:(1)小叶杨枯落叶对侧柏林地土壤碱解氮、有机C和胡敏素的改善效果显著;沙棘枯落叶对油松林地土壤速效磷和侧柏林地土壤pH值、速效磷、速效钾、富啡酸的改善效果显著;柠条枯落叶对油松林地土壤速效钾、有机C、胡敏酸和胡敏素的改善效果显著。(2)对油松林地来说,枯落叶的综合改善效应为:沙棘>柠条>辽东栎>小叶杨>刺槐枯落叶;对侧柏林地来说,枯落叶的综合改善效应为:小叶杨>沙棘>辽东栎>柠条>刺槐枯落叶。     

葡萄糖添加对不同演替阶段森林土壤微生物及酶化学计量特征的影响

糖类作为一种重要的根系分泌物,如何影响土壤微生物及酶化学计量特征目前尚不清楚,制约着人们对上述过程的认识。为探究糖类对森林生态系统中土壤微生态环境和酶活性的影响,以黄土高原子午岭地区森林演替先锋(山杨林)、中期(油松林)和气候顶级群落(辽东栎林)为研究对象,通过野外土壤采样、添加3种不同浓度的葡萄糖(0.1,0.5,1 g/kg干土),和室内培养的方法,研究了葡萄糖添加对土壤微生物量和酶活性及化学计量的影响。结果表明:(1)随着森林演替,土壤中速效磷(SAP)、硝态氮(NO^-₃-N)等速效养分显著降低。在葡萄糖影响下,3种林地土壤全氮(TN)降低,山杨林土壤C/N值显著大于油松林和辽东栎林。(2)随着森林演替,山杨林和辽东栎林微生物碳(MBC)和微生物氮(MBN)的值显著大于油松林,均为先减小后增加。随葡萄糖浓度增加,3种林地MBC和MBN均增加,微生物(MBP)呈波动趋势。(3)山杨林和辽东栎林土壤酶活性均显著大于油松林。随葡萄糖浓度增加,油松林和辽东栎林4种酶活性均为先增加后减小。BG/(LAP+NAG)、BG/AP和(LAP+NAG)/AP辽东栎林的值最大,山杨林和辽东栎林的值显著大于油松林。(4)RDA分析表明,土壤酶、微生物量及其酶活性分别与有机质(SOC),MBC有着显著性正相关关系,土壤酶活性(除NAG)与pH值均呈显著负相关。本研究说明碳输入增加了3种林分土壤的激发效应,土壤微生物量增加,降低了土壤TN含量,改变了土壤养分化学计量,进而加剧了油松林地微生物N限制和辽东栎林地微生物P限制,影响根际土壤有机质分解和养分代谢等过程,从而影响了森林演替过程。     

不同针叶林对祁连山森林灰褐土理化性质和水源涵养功能的影响

以祁连山针叶林树种青海云杉、油松、侧柏3种树种为研究材料,探讨了不同树种对祁连山森林灰褐土理化性质和水源涵养功能之间的关系。研究结果表明,土壤孔隙度、团粒结构、物理性黏粒含量均为青海云杉油松侧柏;土壤容重、物理性砂粒含量均为侧柏油松青海云杉;土壤有机质、CEC均为青海云杉油松侧柏;CaCO3含量、pH值、全盐含量均为侧柏油松青海云杉;土壤蓄水量和树种枯落物持水量均为青海云杉油松侧柏。     

北京山区典型人工林的耗水规律

在我国的北方地区植被与水资源之间的关系是森林植被构建的关键性问题.如何依据水分条件的承载力,构建水分稳定的森林植被是一项重要研究.以北京妙峰山侧柏、油松为研究对象,应用大型可称量式蒸渗仪测定林木个体耗水规律,并在此基础上进行尺度扩展,分析2种林分群体耗水特征.研究发现：在晴天条件下,侧柏和油松蒸腾强度的日变化趋势均为单峰曲线;在典型阴天和雨天条件下,2树种间蒸腾速率差异明显,受云量动态变化影响,蒸腾强度的日变化趋势为多峰曲线.通过相关分析发现,在选定的环境因子中太阳辐射通量、大气水汽压饱和差、空气温度、土壤含水率和土壤水势均与林木蒸腾速率呈正相关,而空气相对湿度与林木蒸腾速率呈负相关.另外,利用边材面积作为尺度转换因子实现由单木到林分的尺度扩展,根据测定的样木蒸腾量,推算得出侧柏林6-9月总蒸腾量为321.43 mm,油松林的总蒸腾量为192.83 mm.     

北京九龙山8种林分的枯落物及土壤水源涵养功能

为了阐明森林植被的水源涵养功能,对北京九龙山油松纯林、华北落叶松纯林、侧柏纯林、樟子松纯林、栓皮栎纯林、五角枫纯林、油松日本落叶松混交林、油松华北落叶松混交林等8种林分类型的枯落物和土壤持水性能进行研究.结果表明：各林分枯落物总储量变化范围为8.87 ～47.87 t/hm^2,其中未分解层储量大于半分解层储量;综合枯落物未分解层和半分解层最大持水量和有效拦蓄量的变化规律来看,油松纯林最大持水量最大（36.46t/hm^2）,其次为华北落叶松纯林（36.06 t/hm^2）,侧柏纯林最小（11.83 t/hm^2）;油松日本落叶松混交林的有效拦蓄量最大（23.51 t/hm^2）,其次为樟子松纯林（19.85 t/hm^2）,侧柏纯林最小（9.53t/hm^2）;综合考虑不同林分枯落物与土壤涵养水源能力发现,华北落叶松纯林和油松华北落叶松混交林具有良好的水源涵养功能;不同层次枯落物持水量、吸水速率与浸水时间均存在较好的函数关系;8种林分土壤容重均值在0.89～ 1.41 g/cm3之间变动,总孔隙度在39.43％ ～54.23％之间变动;林地土壤的入渗速率与人渗时间通过回归分析得出,二者呈幂函数关系,且R2值均在0.90以上.     

北京山区主要人工林枯落物水文效应

为探究北京山区主要人工林枯落物水文效应,以北京市怀柔区汤河口镇庄户沟小流域油松、刺槐、侧柏3种林分为研究对象,利用枯落物现存量样地调查、浸泡实验和抗冲槽法,建立枯落物持水量、吸水速率和浸水时间相关关系,定量研究枯落物层水文效应,结果表明:1)3种林分枯落物现存量和总厚度表现为油松最大,分别为6.37t/hm2和4.0c...     

北京市低山区水土保持林评价与分级

以北京低山区同龄油松(Pinus tabulaeformis)林、侧柏(Platycladus orientalis)林、刺槐(Robinia pseudoacacia)林和栎类(Ouercus liaotungensis)林为研究对象,设置32个30m×30m标准样地,结合当地实际情况,运用数理统计方法及专家咨询法筛选出三级共12个评价指标,构建水土保持林评价指标体系,建立评价综合模型,计算林分综合评价指数,并对各林分进行了评价。将水土保持林分为四级:一级水土保持林,综合评价值S≥8;二级水土保持林,综合评价值5≤S<8;三级水土保持林,综合评价值2≤S<5;四级水土保持林,综合评价值S<2。探讨了不同级别的水土保持生长状况及立地特征,并提出了合理的改造措施。     

陕北黄土丘陵区牧草枯落物对针叶纯林土壤极化的修复效应

针对陕北半湿润黄土丘陵区的侧柏、油松和落叶松等针叶纯林,在前期关于土壤极化研究的基础上,通过采集林地腐殖质层土壤与7种不同牧草枯落物进行混合分解培养,研究不同牧草枯落物对针叶纯林土壤的修复效应,以此作为选择适宜修复牧草种的依据。结果表明：（1）针对侧柏纯林土壤,苜蓿等7种牧草对于速效钾含量,苜蓿、胡枝子、沙打旺、小冠花和草木樨对于蛋白酶活性的负向极化具有显著缓减作用。（2）针对油松纯林土壤,7种牧草对于碱解氮含量,毛苕子、苜蓿和草木樨对于有效磷含量,苜蓿对于蔗糖酶活性的负向极化均有显著缓减作用。（3）针对落叶松纯林土壤,胡枝子和红豆草对于碱解氮含量,苜蓿、红豆草、小冠花和毛苕子对于有效磷含量,除苜蓿和毛苕子外的其他牧草对于有机质含量,苜蓿以外其他牧草对于磷酸酶活性的负向极化均具有显著缓减作用。（4）综合主成分分析表明,对侧柏纯林土壤综合修复效果较好的依次是沙打旺、小冠花、胡枝子和毛苕子;对于油松纯林土壤综合修复效果较好的依次是苜蓿、小冠花和草木樨;对于落叶松纯林土壤综合修复效果较好的依次是苜蓿、草木樨和红豆草。     

陕北黄土高原小流域土壤有效铜分布特征

对黄土丘陵沟壑区不同密度的刺槐林、榆树林、油松林、侧柏林、油松刺槐混交林等林下草本层物种组成及多样性进行了研究,目的是为人工林生态功能恢复评价和植被建设提供理论依据。研究结果表明,该区林下草本植物共有36种,多以阳性植物为主;由于林分树种组成和密度不同,林下草本物种差异较大;林下植被演替大多处于植被演替初级阶段,针阔混交林在物种数量和建种群落上表现最好,其次是油松纯林和刺槐纯林,榆树纯林生境条件最差;无论是丰富度指数还是多样性和均匀度指数,针阔混交林表现最好,其次为刺槐、油松纯林,表现最差的为榆树、侧柏纯林。