应用PLFA方法分析氮沉降对土壤微生物群落结构的影响

【目的】土壤微生物是土壤生态系统变化的敏感指标。本研究选择磷脂脂肪酸法( PLFA)分析微生物群落结构的变化,可以更准确地了解短期氮沉降对土壤生态系统的影响,从而预测氮沉降后土壤性质及植物生长的变化趋势,为氮饱和条件下人工林的可持续经营提供微生物参数和指标,对氮沉降的即时调控和实时治理具有指导意义。【方法】2013年5月,在江西省分宜县山下林场约1 hm2的杉木幼龄林中建立30个1 m ×1 m 的样方,在30个样方中进行5种氮沉降量[N0(对照)、N1(20 kg·hm －2a －1)、N2(40 kg·hm －2a －1)、N3(60 kg·hm －2a －1)、N4(80 kg·hm －2a －1)]和2种氮形态(NH4+-N,I和 NO3－-N,II)的模拟沉降试验,沉降1年后用土钻进行土壤样品采集。磷脂脂肪酸提取方法为氢氧化钾－甲醇溶液甲酯化法,以十九烷酸为内标,采用 Agilent 6850N 测定,用Sherlock MIS4.5系统分析PLFA图谱,脂肪酸含量换算成每克干土中的含量( nmol)后进行分析。【结果】本研究共检测到PLFAs 72种,其中特征脂肪酸36种。分析特征脂肪酸种类和含量可知：各处理中土壤微生物群落均以原核微生物为主,不同氮处理样地中以磷脂脂肪酸总量表征的土壤微生物生物量范围20～44 nmol·g －1。沉降铵态氮时,土壤中 PLFA总量、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌脂肪酸含量均高于对照样地,细菌、真菌、放线菌和原生动物的脂肪酸含量变化趋势相同,均为随着氮沉降量的增加先升高再降低最后再升高,NH4+-N N4处理土壤微生物 PLFAs的数量最多,NH4+-N N2处理土壤微生物 PLFAs的丰度值和多样性值最高;沉降硝态氮时,土壤中 PLFA 总量、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌 PLFAs量随着硝态氮浓度的增加呈现出先增加后减少的趋势,在 NO3－-N N2处理达到最大值。细菌和放线菌的标记脂肪酸含量变化趋势相同。NO3－-N N2处理微生物脂肪酸量最多,NO3－-N N4浓度下微生物 PLFAs多样性值最高。根据典型性相关分析,得出铵态氮对土壤中细菌和放线菌含量影响较为显著,土壤中硝态氮和含水量对细菌含量影响较为显著。【结论】当氮沉降量小于80 kg·hm －2 a －1时,铵氮和硝态氮处理均促进了微生物的生长,但增长幅度不同。铵态氮的最高氮处理和硝态氮的中氮处理,更有利于土壤微生物总量的增长,铵态氮的中氮处理和硝态氮的最高氮处理,更有利于土壤微生物多样性的增加。铵态氮对土壤中细菌和放线菌含量影响较为显著,土壤中硝态氮和含水量对细菌含量影响较为显著。     

模拟氮沉降对杉木林土壤氮循环相关微生物的影响

【目的】土壤微生物数量是衡量土壤氮素循环生化功能变化的重要指标。通过野外模拟试验,探讨短期氮沉降中不同氮素形态的沉降量对土壤中可培养固氮菌、硝酸细菌、亚硝酸细菌和反硝化细菌数量的影响,以及初期的变化趋势对森林氮素调控和环境管理的重要意义,为深入研究氮沉降对杉木林森林生态系统的影响提供参考。【方法】2013年5月,在杉木幼龄林内建立30个1 m ×1 m的样方,进行5种氮沉降量[N0(对照)、N1(20 kg· hm －2a －1)、N2(40 kg·hm －2a －1)、N3(60 kg·hm －2a －1)、N4(80 kg·hm －2a －1)]和2种氮形态(I铵态氮、II硝态氮)的模拟沉降试验。分别于2013年6,8,10月从0～10 cm和10～20 cm 土层取样测定微生物数量。固氮菌数量测定采用稀释平板计数法,硝酸和亚硝酸细菌数量采用 MPN-Griess 比色法,反硝化细菌(厌氧)采用酚二磺比色法。【结果】各处理的0～10 cm土层中固氮菌数量均高于10～20 cm 土层;随着氮沉降量增加,可培养固氮菌数量先升高后降低。低于60 kg·hm －2 a －1铵态氮处理有利于固氮菌生长。0～10 cm 土层亚硝酸细菌数量,随铵态氮沉降量增加,先升高再降低最后趋于平缓,在 N1或 N2处理达到最大值;施硝态氮时,菌落数量先降低再升高最终趋于平稳。在6月,虽然铵态氮和硝态氮的氮沉降量相同,但0～10 cm 土层中的亚硝酸细菌数量差异极显著,10～20 cm土层差异显著。8月和10月的硝酸细菌数量变化趋势相同,均为随氮沉降量增加先上升再下降再上升,且在相同氮素沉降量的铵态氮和硝态氮处理间未出现显著差异。反硝化细菌的时间变化与其他菌落不同,施铵态氮时二土层的变化趋势相反,施加硝态氮时反硝化细菌的数量变化较平缓,NO3－-N的 N4处理有轻微抑制作用。【结论】0～10 cm土层的固氮菌数量大于10～20 cm土层,0～60 kg·hm －2 a －1铵态氮和0～80 kg·hm －2 a －1硝态氮均可促进固氮菌的生长。亚硝酸细菌在2种氮形态处理时的变化趋势相反,低铵态氮处理可促进亚硝酸细菌的生长,低硝态氮处理抑制其生长。氮形态对硝酸细菌数量影响不显著,低氮处理促进硝酸细菌数量的增长,而中氮处理开始出现抑制作用。氮沉降量对反硝化细菌影响不显著。     

应用PLFA技术分析氮沉降对三江平原小叶章湿地土壤微生物群落结构的影响

为了研究氮沉降对三江湿地土壤微生物群落结构的影响,利用磷脂脂肪酸技术(PLFA)对三江平原小叶章湿地土壤微生物多样性进行了分析。2010年5月,在黑龙江省科学院自然与生态研究所三江平原湿地生态定位研究站内的小叶章湿地中建立模拟氮沉降试验平台,设置3个氮沉降浓度梯度:N1(0 g N·m-2a-1)、N2(4 g N·m-2a-1)、N3(8 g N·m-2a-1),于2014年6月用土钻进行土壤样品采集。结果表明:本研究共检测到PLFAs 75种,其中特征脂肪酸29种。不同氮沉降处理下,真菌群落的生物量较高,土壤微生物生物量的总量介于30~33nmol·g-1。氮沉降增加对真菌群落数量的影响比较显著(P0.05),但是对细菌和放线菌影响并不显著。低氮时土壤微生物的数量最多,对照最低;高氮时土壤微生物群落的多样性值和丰度值最高。根据典型性相关分析,得出铵态氮和硝态氮对土壤中真菌含量影响较为显著。通过本研究可以得出,施氮增加了土壤微生物总量。铵态氮和硝态氮是影响土壤微生物数量的主要因子,低氮增加了土壤微生物多样性,高氮则产生抑制作用。     

模拟氮沉降对低磷胁迫下3个种源木荷幼苗生长及叶片氮磷含量的影响

【目的】讨论不同产区木荷种源在 NH4+-N或 NO3－-N沉降下的生长表现和响应差异,揭示不同形态氮素对木荷生长发育的影响,为在大气氮沉降环境背景下,选育营养高效利用的木荷速生优质新品种提供理论依据。【方法】以木荷北缘种源区－浙江杭州种源、中部种源区－福建建瓯种源和中部靠南边缘种源区－江西信丰种源3个有代表性的木荷种源作为试验材料,模拟不同形态氮沉降( NH4+和NO3－)增加对不同土壤磷素处理下木荷幼苗生长和叶片氮、磷元素含量的影响。盆栽试验设置土壤低磷(1.1 mg·kg －1)处理和高磷(25 mg·kg －1)对照,以人为喷施 NH4 Cl和 NaNO3溶液进行氮沉降模拟,分别设置3个氮沉降量水平：0,80和200 kg·N·hm －2·a －1,试验按完全随机区组设计,每种源每处理重复12株苗。2013年11月收获,测定苗高、地径等生长指标,并分别测定根、茎、叶各部分干物质量和磷、氮含量。【结果】不同形态氮沉降对木荷苗木生长影响差异显著,磷素可提高种源间对氮素的响应差异。在低磷环境下,不同氮处理下木荷植株生物量和根冠比变异系数较大,这为氮沉降下木荷耐受型植株的选择提供了可能。低磷环境下,NO3－-N 对木荷苗木生长促进作用显著,苗高、地径和生物量分别较 NH4+-N处理高4．5%,17．8%和75．2%,叶片氮、磷含量提高,叶片 N：P 比下降。NH4+-N 对木荷植株的生长抑制作用较强,导致叶片磷含量下降,N：P升高,植株受到磷胁迫增强。而在高磷环境下,NH4+-N的促进作用增强,苗高、地径和生物量分别较 NO3－-N处理高13.5%,10.4%和25.4%。无论土壤在高磷还是低磷环境下,NO3－-N 降低叶片N/P比,而 NH4+-N增加叶片 N/P比。木荷种源间对不同形态氮沉降响应差异显著,在土壤低磷环境下,NH4+-N处理抑制了福建建瓯种源和江西信丰种源生长,生物量下降,而杭州种源却在 NH4+-N80处理下,苗高和地径生长较对照分别增加19%和20%。【结论】在低磷环境下,NO3－-N对木荷不同种源幼苗生长促进作用更强,而当土壤磷含量提高时,NH4+-N的促进作用增强,同时苗木生长差异增大。浙江杭州种源对 NH4+-N 的适应性更强,而福建建瓯和江西信丰种源则对 NO3－-N适应性更强。     

氮添加对辽东山区落叶松人工林土壤碳氮的影响

在工业发达、农业集约化程度较高的区域氮沉降增高仍然很突出。为明晰氮沉降类型及其强度对土壤碳氮的影响,研究了多形态、多水平氮添加下落叶松人工林的土壤碳排放及土壤碳氮的变化。结果表明,NH_4~+-N添加低、中、高3种水平每年土壤碳排放量分别比对照增加了253.81、17.15和5.69 g C·m~(-2); NO_3~--N添加低、中氮两种水平分别比对照增加了203.37和111.06 g C·m~(-2),而高氮水平减少了47.14 g C·m~(-2)。两种形态氮素添加下土壤铵态氮含量变化微小,而硝态氮含量则在逐年升高,土壤微生物生物量碳呈现出降低的趋势,而土壤微生物生物量氮表现出升高的规律。双因素方差分析显示氮素形态对土壤铵态氮及微生物量碳、氮含量均有显著的影响,而氮添加水平仅对土壤硝态氮含量有显著的影响。     

栽培介质、pH值和氮形态对毛竹幼苗地上部分生长的影响

为进一步明确毛竹幼苗无土栽培的最佳条件,阐明毛竹N形态响应差异的影响因素,加快毛竹实生苗的培育.研究超纯水、砂和蛭石3种栽培介质,2 mM不同N形态(NH4+-N、NO3--N)以及3种pH值(3.8、5.8、7.8)处理对毛竹幼苗地上部的苗高、叶片数、叶绿素相对含量(SPAD)及地上部生物量的影响.结果表明:在蛭石和水培时,毛竹生长表现出明显的喜铵性,并且在pH为3.8时生长最好;而砂培时,毛竹幼苗生长对NH4+-N和NO3--N以及pH的响应差异都不明显.相关性分析结果表明,对地上部生长的影响为:栽培介质>pH值>N形态.毛竹幼苗生长及对不同N形态的响应受外界环境条件影响,在蛭石中栽培,供应NH4+-N为主、pH值为3.8的营养液,其生长最好.研究结果可为毛竹幼苗的无土栽培和繁育提供理论参考.     

不同氮源对黑松幼苗根-土界面无机磷形态转化及有效性的影响

用根垫-冰冻切片法研究不同氮源对石灰性潮土中黑松幼苗根-土界面无机磷形态转化及有效性的影响。结果表明:铵态氮(NH4+-N)处理后幼苗根-土界面pH值较对照处理明显降低,而硝态氮(NO3--N)处理后幼苗根-土界面pH值较对照处理升高,不同氮源引起的幼苗根-土界面pH值变动的幅度取决于氮源的质量分数。铵态氮处理明显降低了幼苗根-土界面Ca2-P,Fe-P和Al-P质量分数,100,200和400mg·kg-1的铵态氮处理后,距根表0～1mm处Ca2-P较土体亏缺率分别为37.1%,45.9%和57.7%,Fe-P较土体亏缺率分别为23.4%,29.1%和38.2%,Al-P较土体亏缺率分别为25.1%,28.0%和33.2%;硝态氮处理增加了幼苗根-土界面Ca2-P,Fe-P和Al-P质量分数,但不显著。铵态氮与硝态氮处理后幼苗根-土界面Ca8-P的亏缺程度较对照分别加大或降低,但不明显。铵态氮与硝态氮处理后幼苗根-土界面Ca10-P和O-P质量分数较对照处理变化很小。铵态氮引起的黑松幼苗根-土界面pH值的降低,促进了幼苗根-土界面处无机磷的形态转化,提高了根-土界面无机磷的生物有效性,显著增加了根系对磷的吸收。     

川西亚高山3种森林群落穿透雨和茎流养分特征研究

观测了王朗自然保护区紫果云杉林、岷江冷杉林和白桦林3种森林群落一个观测年的大气降雨量、穿透雨量和茎流量,并对其中的养分元素进行了同步取样分析。结果表明:1)3个森林群落穿透雨的硫(S)及铵态氮(NH4 -N)浓度都低于大气降雨中的浓度,说明S和NH4 -N在经过林冠表面时被吸附,而穿透雨中的硝态氮(NO3-N)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、全碳(C)和全磷(P)等元素浓度都高于大气降雨中的浓度;2)所有样地茎流中的养分元素浓度都明显高于大气降雨和穿透雨中营养元素的浓度;3)C、N(NH4 -N、NO3--N)、P、K、Ca、Mg、S等随大气降雨输入林地的量分别为40.57、6.44、0.40、38.69、39.92、8.27和44.25kg·hm-2a-1;4)测定期间,S(岷江冷杉林和紫果云杉林内)、P(紫果云杉林内)及3种森林群落中的NH4 -N、NO3--N和Ca的林地净输入量都为负值,而K、C、Mg、和P(白桦林和岷江冷杉林内)为正值;5)3种森林群落内穿透雨和茎流中的S和C可能主要来自于林冠淋溶,而NH4 -N、NO3--N、K(白桦林和紫果云杉林内)、Ca、Mg和P等主要来自于林冠截获的大气干沉降,岷江冷杉林内K与林冠淋溶和林冠截获的干沉降都密切相关。降雨持续时间长、降雨量小及较高的林冠截留量可能是造成林地净输入量为负值的原因。     

CO2浓度与N素形态对白桦幼苗NO3^--N代谢的影响

在CO2人工气候箱（Pervical,PGC-9/2）内,用水培的方法研究了CO2浓度和NO3--N/NH4＋-N对白桦幼苗NO3--N代谢的影响。结果表明：白桦幼苗根系、叶片NR活性以及叶片NO3--N、可溶性蛋白含量均随NO3--N供应比例和CO2浓度的增加而有所增加。在NO3--N/NH4＋-N≥50/50时,CO2浓度倍增显著提高了白桦幼苗根系和叶片NR活性。CO2浓度倍增显著提高了白桦幼苗叶片NO3--N含量,且促进程度随营养液NO3--N比例的增加而加大。除NO3--N/NH 4＋-N为100/0外,CO2浓度倍增并未显著提高白桦幼苗叶片的可溶性蛋白含量。CO2浓度与N素形态的交互作用对白桦幼苗根系、叶片NR活性以及叶片NO3--N含量的影响显著。     

米槠人工林土壤微生物群落组成对凋落物输入的响应

全球气候变化显著影响森林凋落物数量,进而会对土壤微生物群落造成影响。本研究以亚热带米槠人工林为研究对象,探究不同凋落物量输入处理(凋落物去除、凋落物加倍、对照)下,森林土壤微生物群落组成的变化。结果表明:与去除凋落物相比,凋落物加倍后0~10 cm土壤铵态氮(NH4^+-N)、硝态氮(NO3^--N)、全氮(TN)、有效磷(AP)含量分别显著增加了30.30%、49.66%、12.77%和13.90%。与对照相比,凋落物加倍与去除处理土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量分别显著增加和下降(P<0.05),但凋落物加倍与去除处理间无显著差异。凋落物加倍处理下土壤丛枝菌根真菌(AMF)、革兰氏阳性菌[G(+)]、革兰氏阴性菌[G(-)]、放线菌(ACT)、真菌(F)丰度和总磷脂脂肪酸(TPLFA)含量分别比去除凋落物处理的土壤高68.35%、63.35%、82.65%、69.02%、40.56%和65.85%,而土壤革兰氏阳性菌与阴性菌比值、真菌与细菌比值则分别降低11.64%和26.67%。冗余度分析表明,铵态氮是影响该人工林土壤微生物群落组成的最主要环境因子。可见凋落物输入量变化改变了土壤养分有效性,进而显著影响了土壤微生物群落组成,这对进一步深入探究全球气候变化对亚热带森林土壤养分循环的影响具有重要意义。     

Influence of variable organic matter retention on nutrient availability in a 10-year-old loblolly pine plantation

The effects of varying forest floor and slash retention at time of regeneration were evaluated 10 years after the establishment of a loblolly pine plantation near Millport, Alabama. Treatments included removing, leaving unaltered, or doubling the forest floor and slash material. Forest floor and litterfall mass and nutrient concentrations, available soil N, foliar nutrient concentrations and stand yield were all impacted by the treatments. Forest floor mass and nutrient contents in the doubled treatment were significantly greater than the other two treatments. The doubled treatment accumulated 25, 45 and 350% more forest floor mass and 56, 56, and 310% more N than the control treatment in the Oi, Oe, and Oa layers, respectively. The other nutrients followed similar patterns. Potentially mineralized NO₃⁻-N in the mineral soil was also significantly higher in the doubled treatment. The positive effect of doubling the forest floor on soil N availability was reflected in greater foliage production, 30% more litterfall and 25% more stand yield for this treatment. This study shows that increasing the forest floor retention has resulted in increased nutrient availability and improved tree growth.     

氮素指数施肥对3个楸树无性系光合特性的影响

为探究楸树不同无性系的光合特性和确定最适施氮量,以3个楸树无性系(1-4、7080、015-1)为材料,研究了4种氮素指数施肥处理楸树无性系光合特性的变化。结果表明:⑴在6、7、8月份,3个楸树无性系施氮处理的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均高于对照;无性系1-4、7080、015-1的净光合速率比对照分别上升36.63%89.66%、9.35%70.87%、14.92%66.12%;在7、8月份,无性系1-4、7080、015-1施氮处理的水分利用效率比对照分别增加30.14%57.38%、19.05%53.85%、12.69%47.54%。(2)3个无性系的光合参数在6、7月随着施氮量的增加而增大;而在8月则随着施氮量的增加而呈现"升降"的趋势。(3)施氮量(尿素)为10 g.株-1的效果最好,无性系1-4、7080、015-1在8月的净光合速率和水分利用效率分别为13.76、17.36、12.82μmol.m-2.s-1,3.84、4.60、3.60μmol.mmol-1。无性系7080的光合能力和水分利用效率高于无性系1-4和015-1。     

氮素营养对闽楠幼苗生长及光合特性的影响

设置0、50、100、150、200、300、400、600 mg·株-1 8个N处理,通过盆栽试验研究氮素对闽楠苗生长及光合特性的影响.结果表明:随着供氮量的增加,闽楠苗高、地径、叶面积和根、茎、叶及整株生物量均呈现先增加后降低的趋势,其中,苗高、地径和叶面积均在供氮量100 mg·株-1时最高,而各器官生物量及整株生物量均在供氮量150 mg·株-1时最大;根冠比则随着供氮量的增加呈现单调递减趋势;闽楠苗光合特性与生长表现是契合的,随供氮水平的提高,闽楠苗叶绿素a、b及总量先升高后降低,净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率值也均呈先仰后抑之势,恰在供氮量100 mg·株-1时,以上光合参数值均达最高,且不同氮素处理间闽楠光合气体交换参数和蒸腾速率差异均显著.综合闽楠苗各生长及光合指标的分析结果,100～150 mg·株-1的供氮量为闽楠苗温室培育的适宜范围.     

油茶树体对氮磷钾元素年吸收和积累规律的研究

以5年生油茶为试材,研究了树体对大量矿质元素氮、磷、钾元素的年吸收和积累规律。结果表明:油茶年发育周期中对氮、磷、钾元素的吸收量分别为44.05、5.50、23.31 g.株-1,吸收比例约为8∶1∶4。抽梢期(4月)至果实发育期(7月)是油茶吸收氮、钾元素的活跃时期,该段时期内的积累量超过了年积累量的50.00%,其中的氮、钾元素分别有43.64%和26.97%被根系所利用;植株对磷元素的积累量在4月至10月没有明显的起伏,从果实发育期(7月)至成熟期(10月)这段时间内,植株磷元素的积累量达到2.63 g,其中35.36%保留在根系中。油茶叶片、枝干和根系中氮、磷、钾元素含量高低顺序为氮>钾>磷,成熟果实中为钾>氮>磷;在新梢期(4月),根系中的磷、钾元素向叶片和新梢进行了部分转运,而在果实膨大、成熟期,钾元素从枝干和叶片转运至果实中。     

Nitrogen cycling following mountain pine beetle disturbance in lodgepole pine forests of Greater Yellowstone

Widespread bark beetle outbreaks are currently affecting multiple conifer forest types throughout western North America, yet many ecosystem-level consequences of this disturbance are poorly understood. We quantified the effect of mountain pine beetle (Dendroctonus ponderosae) outbreak on nitrogen (N) cycling through litter, soil, and vegetation in lodgepole pine (Pinus contorta var. latifolia) forests of the Greater Yellowstone Ecosystem (WY, USA) across a 0-30 year chronosequence of time-since-beetle disturbance. Recent (1-4 years) bark beetle disturbance increased total litter depth and N concentration in needle litter relative to undisturbed stands, and soils in recently disturbed stands were cooler with greater rates of net N mineralization and nitrification than undisturbed sites. Thirty years after beetle outbreak, needle litter N concentration remained elevated; however total litter N concentration, total litter mass, and soil N pools and fluxes were not different from undisturbed stands. Canopy N pool size declined 58% in recent outbreaks, and remained 48% lower than undisturbed in 30-year old outbreaks. Foliar N concentrations in unattacked lodgepole pine trees and an understory sedge were positively correlated with net N mineralization in soils across the chronosequence. Bark beetle disturbance altered N cycling through the litter, soil, and vegetation of lodgepole pine forests, but changes in soil N cycling were less severe than those observed following stand replacing fire. Several lines of evidence suggest the potential for N leaching is low following bark beetle disturbance in lodgepole pine.     

不同氮素水平对红厚壳幼苗生长及光合特性的影响

采用温室盆栽方法,设置0(对照)、50、100、150、200、300、400、600 mg.株-18个氮素处理,研究氮素供应对红厚壳幼苗生长及光合特性的影响。结果表明:随供氮量的增加,红厚壳幼苗高、地径、叶面积及整株生物量均呈现出先增加后降低的趋势,均在200 mg.株-1时达到峰值,分别为22.06 cm、0.65 cm、327.27 cm2和10.43 g.株-1,是对照的1.59、1.25、2.58、1.90倍;地下生物量N5显著高于N7、N8处理,但与其余处理无显著性差异,根冠比随供氮量的增加呈现单调递减趋势;红厚壳幼苗叶绿素a、b及总量随供氮量的增加而增加;红厚壳幼苗的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度以及蒸腾速率随供氮量的增加呈现出先增加后减小的趋势,均在200 mg.株-1时达最大值,分别是7.29μmol.m-2.s-1、0.071 mol.m-2.s-1、220.22μmol.mol-1和1.34 mmol.m-2.s-1,分别是对照的2.26、1.92、1.37、1.79倍,不同氮素处理间红厚壳光合气体交换参数差异均显著。结果表明:施氮量200 mg.株-1左右为红厚壳幼苗温室栽培的最佳施肥量。     

Short-term wildfire effects on the spatial pattern and scale of labile organic-N and inorganic-N and P pools

The spatial heterogeneity of essential plant resources plays a crucial role in the structure, composition and productivity of many terrestrial ecosystems. Fires may affect both the availability and spatial pattern of soil nutrients. However, little is known about the effect of fire on the spatial pattern of soil resources. We hypothesized that shortly after a wildfire, the spatial patterns of soil mineral-N, organic labile-N (microbial biomass-N and dissolved organic-N) and extractable-P pools would become more clumped because of ash accumulation and post-fire deposition of litter around individual adult trees. To test this hypothesis, we used plots within a Pinus canariensis forest (with both Pinus canariensis and Adenocarpus viscosus present) and sampled them one month before and one month after a wildfire. Using geostatistical analyses, we examined the spatial patterns of soil mineral-N (NH₄-N and NO₃-N), dissolved organic-N (DON), microbial biomass-N (MB-N) and soil extractable-P (PO₄-P). Burned plots of P. canariensis and A. viscosus both had values that were significantly greater than the unburned plots for all variables, except for DON in both cases, and the N:P ratio in the case of A. viscosus, which showed significantly lower values. Except for DON, we observed an increased spatial dependence and range after a fire for all studied variables in the P. canariensis plots (large individuals). However, in plots with A. viscosus (smaller individuals), we only found differences before and after the fire for the PO₄-P and DON spatial patterns. Our results confirm the changes in the spatial structure of soil variables with fire, and suggest that, on a short-term basis, the physical structure of the plant community may determine the new spatial structure after fire, with a more clumped distribution around large surviving trees and shrubs. The spatial patch size of limiting resources has important consequences for the success of restoration of forest communities on burned areas.     

川滇高山栎林土壤氮素和微生物量碳氮随海拔变化的特征

川滇高山栎林是川西亚高山地区地带性的灌丛群落,具有重要的生态水文功能。本文在川西巴郎山东南坡沿海拔梯度(2 551、3 091、3 549 m),研究了川滇高山栎林表土层(0 15 cm)和亚表土层(15 30 cm)的土壤微生物量碳氮、有机碳(TOC)和氮素含量的分布特征及其相互关系。结果表明:海拔3 549 m和3 091 m处两土层土壤TOC及其储量、总氮(TN)、水解氮含量无显著性差异,其含量均显著高于海拔2 551 m处;海拔3 091 m处表土层与亚表土层的铵态氮(NH4+-N)含量显著比3 549 m的高,但与2 551 m处的NH4+-N含量差异不显著;在3个海拔梯度,土壤层硝态氮(NO3--N)含量差异不显著;3个海拔梯度的总无机氮含量在表土层差异不显著,而亚表土层无机氮含量在海拔3 091 m和3 549 m处差异显著;表土层微生物量碳含量变化与有机碳含量变化特征一致,亚表土层土壤微生物量碳含量在3个海拔梯度差异显著;表土层土壤微生物量氮含量在海拔3 091 m处最高,但3个海拔梯度的差异不显著,亚表土层土壤微生物量氮含量随海拔梯度降低而减少,但差异不显著。相关分析表明:水解氮、TOC、TN和土壤微生物量氮含量之间极显著相关(P<0.01);土壤微生物量碳与水解氮、TOC和TN显著正相关(P<0.05);pH值与水解氮、TOC和土壤微生物量氮显著正相关;NH4+-N与pH值极显著负相关。     

The effect of land use type on net nitrogen mineralization on abandoned agricultural land: Silver birch stand versus grassland

The effect of land use type on the dynamics and annual rate of net nitrogen mineralization (NNM) in a naturally generated silver birch stand and in a grassland, both on abandoned agricultural land, was assessed in situ in the upper 0–20 cm soil layer using the method of buried polyethylene bags. Annual NNM rate in the birch stand (156 kg N ha⁻¹ year⁻¹) was higher than in the grassland (102 kg N ha⁻¹ year⁻¹); in both cases NNM covered a major part of the plants annual nitrogen demand. The rate of NNM in the upper 0–10 cm soil layer in the birch stand (99 kg N ha⁻¹ year⁻¹) exceeded the respective rate of NNM in the grassland (51 kg N ha⁻¹ year⁻¹) roughly two times. In the grassland the rates of NNM in the 0–10 and 10–20 cm layers were equal; in the birch stand NNM in the 0–10 cm layer was 1.7 times higher than in deeper 10–20 cm layer. The intensity of daily NNM in the upper 0–10 cm soil layer in the birch stand was the highest in June and in the grassland in May, 776 and 528 mg kg⁻¹ N day⁻¹, respectively. In our study no significant correlation was found between NNM and the environmental factors monthly mean soil temperature, soil moisture content and pH.     

不同基因型欧洲黑杨幼苗氮素利用效率差异及其机理初探

以104份欧洲黑杨不同基因型(无性系)为材料,通过生长量和生理指标的测定,研究土壤施氮和不施氮条件下其氮素利用效率的差异。结果表明:不同供氮水平下,不同基因型欧洲黑杨生长差异显著。根据2个供氮水平的苗木年平均材积生长量将欧洲黑杨群体划分为4个类型:双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型,并结合氮反应指数在双高效型与高氮高效型中分别筛选出8个氮素利用效率高、生长表现优良的基因型,具较高的育种价值。比较分析欧洲黑杨不同基因型氮素利用效率相关指标,发现双高效型的净光合速率、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性、根系干质量、体积、比表面积均高于高氮高效型,初步揭示了不同类型欧洲黑杨氮利用效率存在差异的机理。