杉木纯林与常绿阔叶林土壤活性有机碳库的比较

森林土壤有机碳库占全球土壤有机碳库的70%,其贮量的微小变化, 都可显著地引起大气CO2浓度的改变.为了解森林类型转换对土壤活性有机碳库的影响,作者于2005年5月在中国科学院会同森林生态实验站采样分析了杉木纯林和常绿阔叶林0～10 cm和10～20 cm土层内土壤活性有机碳含量.结果表明,杉木纯林土壤微生物量碳、可溶性有机碳、自由态和闭锁态轻组有机碳含量均显著低于阔叶林土壤(P0.05).但各活性有机碳组分占土壤有机碳的比率没有规律;两种林分土壤的自由态、闭锁态轻组有机碳和重组有机碳含量与土壤有机碳总量均呈极显著的正相关(P0.01),而土壤微生物量碳、可溶性有机碳仅在常绿阔叶林下与土壤有机碳总量呈显著正相关;杉木纯林土壤各有机碳组分与土壤养分的相关性低于常绿阔叶林,且与全磷的相关性低于有效磷,这说明磷的有效性影响杉木纯林的土壤肥力.      

不同林龄杉木人工林土壤易变性碳、氮含量的变化

土壤微生物生物量虽然仅占土壤有机碳的5%,但在有机质分解与养分循环过程中扮演重要角色。采用空间替换时间的方法在我国亚热带地区选取杉木人工林5年、8年、21年、27年和40年等5个不同林龄,测定了土壤可溶性有机碳、可溶性有机氮含量以及土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮含量,探究不同林龄杉木人工林土壤易变性碳、氮组分的变化特征。结果表明:不同林龄杉木人工林中,5年生林分土壤铵态氮含量显著高于8年生和40年生林分。27年生和40年生林分土壤可溶性有机碳(DOC)含量显著高于5年生和21年生林分。5年生杉木的微生物生物量碳(MBC)含量显著低于其他林龄,21年生林分土壤微生物生物量氮(MBN)含量最低。土壤硝态氮和全碳与土壤可溶性有机碳、可溶性有机氮具有相关性,土壤微生物生物量碳与土壤全碳、全氮之间关系密切。研究结果表明,不同林龄杉木人工林土壤微生物碳氮库的大小可能与土壤养分有关。     

杉木人工林碳密度特征与分配规律研究

以大岗山林区第6次森林资源二类清查资料和林区内沿海拔352～775 m杉木人工林样带调查数据为依据,利用已发表的生物量与蓄积量模型和材积源生物量法(乔木层)、样方收获法(灌木、草本和枯落物层)和森林类型法(土壤层)研究大岗山林区杉木人工林碳密度特征及分配规律.研究结果表明,杉木有机碳含量随年龄和器官的变化均不显著;杉木林乔木层碳密度随年龄的增加而增大,随着密度的增加而减小;坡向和林分郁闭度对杉木乔木层碳密度的影响显著,坡位的影响不显著;杉木林土壤的有机碳含量随着土层深度的增加而减小,40 cm以上土层内变化较大,40 cm以下变化较小,受枯落物分解特征的影响,不同年龄林地的土壤有机碳含量和碳密度变化较复杂;不同年龄杉木林枯落物碳密度大小次序为:中龄林、成熟林、幼龄林、过熟林和近熟林,储存碳素具有一定的周期性.杉木人工林生态系统中地上部分(植被碳库)与地下部分(土壤和枯落物碳库)之比为1∶3.72,地下部分是一个重要的碳库.     

湿地土壤有机碳稳定性的微生物学影响机制

湿地是陆地生态系统的重要碳库,其土壤有机碳是全球碳循环的重要组成部分。土壤微生物活性因子直接参与土壤物质循环,是湿地土壤有机碳分解周转的主要内在驱动因子,是反映土壤有机碳早期变化的敏感性指标。从微生物区系组成、微生物群落功能多样性、微生物量、酶活性和微生物呼吸等方面综述了影响湿地土壤碳周转的微生物学机制,对深入解析湿地土壤有机碳的迁移转换,阐明湿地土壤碳动态变化具有重要意义。最后分析了当前研究中存在的不足并对今后的研究方向提出建议。     

黔中地区三种林分土壤有机碳库比较

对黔中地区三种林分土壤有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳及碳库管理指数进行研究.结果表明,3种林分0～60 cm土壤有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳都表现为阔叶林＞杉木林＞马尾松林,马尾松林土壤有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳比阔叶林分别减少了13.9％、37.0％、7.9％,杉木林比阔叶林分别减少了8.9％、24.7％、4.8％;各林分土壤有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳都随着土层深度的增加而降低,阔叶林随土层加深变化幅度较大;土壤碳库管理指数也表现为阔叶林＞杉木林＞马尾松林.     

生物炭对土壤有机碳及微生物影响研究进展

生物炭是生物质限氧热解得到的含碳丰富的固体物质。生物炭能够影响微生物参与的与土壤有机碳 库周转相关的生物地球化学循环过程。生物炭对土壤有机碳和微生物的影响与生物炭性质、施加量、土壤环境条 件有关,各研究结论并不一致。一些研究指出施加生物炭可以增加土壤有机碳抵抗微生物降解的稳定性,降低土 壤有机碳的矿化速率,具有良好的固碳潜力。然而也有很多学者报道了施加生物炭对土壤微生物性质产生有益的 影响,如增加土壤微生物生物量和活性,从而显著提高土壤有机碳的矿化速率。在综述生物炭对土壤本身有机碳 分解、土壤有机碳活性和稳定性、土壤团聚体及其稳定性、土壤微生物生物量和活性、土壤微生物群落结构影响 的基础上,提出未来的研究需要综合考虑生物炭还田可能带来的潜在环境效益和风险。     

林火干扰对广东省杉木林土壤有机碳及其组分的影响

目的定量研究林火干扰对森林生态系统土壤有机碳及其组分的影响,揭示林火干扰对森林生态系统土壤有机碳及组分的变化规律,以期为森林土壤碳循环和碳过程研究提供科学参考。方法以广东省杉木林为研究对象,采用相邻样地比较法,以野外调查采样与室内实验分析为主要手段,在森林生态系统水平上,定量测定不同林火干扰强度对土壤有机碳密度、土壤有机碳组分含量和细根生物量的影响,探讨林火干扰对土壤有机碳密度、土壤有机碳组分含量和细根生物量的影响机制。结果林火干扰对杉木林的土壤有机碳密度、土壤有机碳组分含量和细根生物量均有影响,土壤有机碳密度与土壤有机碳组分含量变化趋势表现为对照 > 轻度林火干扰 > 中度林火干扰 > 重度林火干扰。轻度林火干扰对土壤有机碳密度的影响差异不显著（P > 0.05）,而中度和重度林火干扰则显著降低了土壤有机碳密度（P < 0.05）。杉木林土壤细根生物量均低于对照样地,变化趋势为重度林火干扰 > 中度林火干扰 > 轻度林火干扰,轻度林火干扰只显著降低了土壤表层细根生物量（P < 0.05）,而中度和重度林火干扰则显著降低了土壤表层和浅层细根生物量（P < 0.05）。结论林火干扰减少了土壤有机碳密度,减少幅度随土壤剖面深度增加而逐渐变小。不同林火干扰强度后,土壤有机碳组分含量总体随林火干扰强度增加沿土壤剖面递减的幅度呈下降趋势。通过分析林火干扰后土壤碳密度的分布格局及影响机制,可为林火干扰后生态系统碳汇管理以及定量评价林火干扰对森林生态系统碳库的影响提供参考依据。      

生物质炭输入对土壤有机碳库和CO_2排放的影响研究进展

由于生物质炭的碳化学结构主要以芳香碳为主,具有高度的生物化学和热稳定性,可长期保存于土壤中而不被土壤微生物所分解,因此其在增加土壤碳库容量、稳定土壤有机碳库以及维持土壤碳平衡方面发挥着重要作用。本研究综述了生物质炭输入对活性有机碳、腐殖质特性以及有机碳矿化特征的影响,较详细地分析了生物质炭输入对土壤CO_2通量的影响效果及其机制,最后展望了该方向今后的研究重点。     

短期免耕对稻田土壤活性有机碳库的影响

采用量化的方法研究了短期免耕对土壤有机碳库数量和质量的影响.结果表明,与翻耕相比.短期免耕处理没有引起土壤总有机碳和可矿化态碳的显著变化;但在水稻孕穗期免耕极显著地增加了土壤可溶性有机碳的含量,提高了可溶性碳库效率;在水稻收获时,免耕处理的易氧化态碳及其效率、微生物量碳、碳库活度、碳库管理指数是翻耕处理的1.21、1.19、1.14、1.30、1.33倍;水稻孕穗期及收获时.免耕处理土壤微生物代谢熵(qC02)显著比翻耕处理降低了0.11倍.可见短期免耕能引起土壤活性有机碳的显著变化,且微生物代谢熵(qCO2)和碳库管理指数更能灵敏地指示土壤有机碳库的变化.因而可作为评价土壤质量的重要指标.     

江西省4种主要森林类型土壤有机碳特征比较

利用64个样地实测数据,运用SPSS软件,以江西省杉木林、马尾松林、阔叶林、针阔混交林4种主要森林类型为研究对象,比较分析了土壤有机碳分布特征及其与土壤容重的关系。结果表明:江西省4种主要森林类型的土壤有机碳含量在1 m土壤剖面分布均表现为:表层>亚表层>底层,森林土壤有机碳主要分布在土壤表层,在同一土壤层次均表现为阔叶林>针阔混交林>杉木林>马尾松林,不同森林类型和土壤层次有机碳含量差异性明显;4种森林类型在不同土壤层次土壤有机碳含量均与容重呈显著负相关;森林土壤有机碳密度阔叶林(13.2265±1.18197 kg/m2)>针阔混交林(11.1804±1.78677 kg/m2)>杉木林(9.1065±1.18197 kg/m2)>马尾松林(6.2019±0.94853 kg/m2),不同森林类型的土壤有机碳密度差异性显著,江西省主要森林类型的土壤有机碳密度为10.1740±0.6935 kg/m2。     

杉木人工林土壤微生物对林分密度的响应

  目的  为研究不同密度杉木Cunninghamia lanceolata人工林土壤微生物对碳源的利用情况及土壤理化性质与微生物多样性的相关关系。  方法  运用Biolog微平板技术，对江西大岗山5种不同密度38年生杉木人工林（密度分别为1 667、3 333、5 000、6 667和10 000株·hm-2，造林前3 a抚育，后基本无人工干扰）土壤微生物的功能多样性进行研究，探讨了土壤微生物碳代谢对林分密度的响应及土壤理化性质与微生物碳代谢的关系。  结果  在杉木存活密度为2 600~4 600株·hm-2时，反映土壤微生物代谢功能多样性的平均颜色变化率较高。该密度范围下土壤微生物多样性高，适合有机质的分解和养分的转化与积累；不同密度杉木人工林土壤微生物对6种碳源的利用量不同，密度在2 600~4 600株·hm-2时，土壤微生物利用的主要碳源为糖类，其次为羧酸类和氨基酸类，但密度小于或超出这一范围时，土壤微生物对羧酸类的利用大于对糖类的利用；主成分分析结果显示:α-D-乳糖对土壤微生物的利用贡献最大，是杉木人工林中利用最多的物质；相关性分析结果显示:全氮和碱解氮与微生物多样性显著相关（P < 0.05），是微生物利用碳源的决定性因素。  结论  综合考虑微生物碳代谢与土壤理化性质，符合杉木人工林可持续发展要求的理想林分密度为2 600株·hm-2。     

酸雨类型转变对杉木林土壤养分特征和微生物量碳氮的影响

  目的  探究酸雨类型转变对杉木Cunninghamia lanceolata林土壤养分及微生物量碳氮的影响,为不同类型酸雨区杉木人工林可持续经营提供理论依据。  方法  以南京市东善桥林场杉木人工林为研究对象,在对照处理(ck,山间防火池水,pH 6.6)、不同酸雨类型[包括酸雨类型(硫酸型、硝酸型和混合型)和酸雨酸度(模拟溶液pH 4.5、3.5和2.5)]胁迫1 a后,探究酸雨类型转变对杉木林土壤养分及微生物的影响。  结果  随着酸雨酸度增加,不同类型酸雨处理土壤pH呈显著下降趋势(P＜0.05),而土壤交换性氢离子(H+)和铝离子(Al3+)呈显著上升趋势(P＜0.05);与对照相比,酸雨pH为2.5时,土壤交换性H+、Al3+均在硫酸型酸雨处理下分别增长了275%和240%,在混合型酸雨处理下分别增长了254%和246%,在硝酸型酸雨处理下分别增长了246%和249%。此外,酸雨胁迫时间显著影响土壤总碳、总氮、总硫、有效磷和微生物量碳氮(P＜0.05),但酸雨类型对土壤微生物量碳氮影响不显著;酸雨胁迫1 a后,pH 2.5硝酸型酸雨处理下土壤微生物量碳氮质量分数最低,分别为(378.89±60.69)和(38.67±4.10) mg·kg?1。通过结构方程模型可知:酸雨酸度对杉木林土壤微生物量碳氮的影响强于酸雨类型,其主要通过影响土壤pH、有效磷和总碳间接影响微生物量碳氮。  结论  1 a的短期酸雨胁迫后,酸雨酸度仍然是影响杉木林土壤特性的主要因子,而酸雨类型转变将会加剧酸雨酸度对杉木林土壤特性的抑制作用。图6表3参29     

经营管理对森林土壤有机碳库影响的研究进展

森林土壤有机碳库在全球碳循环及减缓气候变暖中发挥着重要作用。施肥、火烧、采伐、林下植被管理、覆盖等营林措施改变了森林生态系统的生产力,显著影响了森林土壤的碳输入和碳输出。综述了主要营林措施对森林土壤有机碳库的影响及其机制,并探讨今后的研究重点。总体而言,施用有机肥、有机无机肥配施及生物质炭添加均可提高土壤有机碳含量。氮肥对土壤有机碳含量的影响存在增加、降低和无影响3种结果;火烧对土壤有机碳的影响取决于火烧后恢复时间、火烧温度、火烧强度、土层深度等因素;皆伐通过改变土壤温度、含水量、有机碳来源等因素,导致森林土壤有机碳含量下降;而间伐对土壤有机碳的影响则与间伐强度有关;去除林下植被及凋落物加快了土壤有机碳的分解,但林下植被的替代与添加则会提高土壤有机碳含量;覆盖提高了土壤有机碳含量,但导致有机碳稳定性下降。随着研究方法和观测手段的不断发展,今后应深入研究营林措施对土壤碳形态、结构和转化过程的影响;同时,更多关注人为管理和气候变化对森林土壤碳库产生的叠加效应。     

“微生物碳泵”作用下的土壤有机碳稳定性及其吸附特性研究进展

土壤有机质，特别是其相对稳定的组分，是控制污染物尤其是有机污染物吸附稳定的关键因素。微生物介导下的有机质再合成产物，即“微生物碳泵”作用下的有机碳，对稳定性碳库有重要贡献，其打破了以植物衍生物碳复杂分子结构为主导的稳定性碳库的传统观点。因此，理解“微生物碳泵”作用下，有机碳稳定性机制及其与污染物的相互作用成为环境地学研究的新挑战。本文综述了不同微生物群落组成和无机矿物组分作用下，微生物来源的有机碳组成和性质及其稳定性研究；并重点强调“微生物碳泵”作用下，稳定性有机碳与污染物相互作用的研究进展。最后，展望了“微生物碳泵”作用下稳定性有机碳的未来研究方向，以期为提升土壤固碳能力、实现“固碳减排”举措、帮助土壤污染修复治理提供新思路。     

氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响及其微生物学机制

氮沉降持续增加背景下土壤C∶N∶P化学计量比和pH环境等的改变及其可能的土壤微生物学机制已经成为陆地生态系统与全球变化研究的新生长点和科学研究前沿.以生态化学计量学和土壤微生物生态学为理论基础,综述了氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响及其微生物学机制的基本理论、最新进展、研究热点与难点,旨在促进全球变化背景下陆地生态系统地下生态学的研究.氮沉降持续增加会导致森林生态系统磷循环加速,导致磷限制.氮沉降不但改变森林土壤有机质和凋落物的C∶N∶P化学计量比和降低土壤pH值,而且改变土壤微生物生物量碳氮磷、细菌、真菌和放线菌的组成以及影响碳氮磷分解的关键酶活性.氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响表现为促进、抑制和无影响,其影响的差异可能来源于微生物效应的不同.叶片在凋落前有显著的氮磷养分回收,但是根无明显的养分回收,造成土壤有机质和凋落物的C∶N∶P化学计量比存在明显差异.基于DNA/RNA等分子生物学方法为土壤微生物生态学研究提供了强有力的手段,将促进氮沉降对森林土壤有机质和凋落物化学计量比改变的微生物学机制研究.     

大气CO2浓度和温度升高对农田土壤碳库及微生物群落结构的影响

大气CO₂浓度和温度升高会通过影响作物的光合作用,从而影响光合碳向土壤中的输送。输入到土壤中光合碳含量的变化势必会对土壤外源碳的主要分解者--微生物的群落结构产生影响。土壤微生物在土壤有机质的转化过程中发挥着重要的作用,是土壤碳循环的主要驱动者,其群落结构和功能的改变会影响土壤有机质的动态变化,而这些变化会进一步增加或者降低大气中的CO₂浓度,从而对气候变化产生反馈作用。未来土壤的碳平衡取决于大气CO₂浓度和全球变暖对土壤中碳的输入、输出以及碳在土壤中的驻留时间。因此,只有全面了解大气CO₂浓度和温度升高将对土壤碳库及土壤微生物群落结构产生何种影响,才能明确地揭示陆地生态系统对气候变化的反馈机制,对未来农田土壤有机碳库的管理和生产力的维持有重要意义。文章综述了大气CO₂浓度和温度升高及其交互作用对土壤碳库和土壤微生物群落结构的影响。主要结论为：（1）大气CO₂浓度和温度升高对土壤碳库的影响可以相互抵消,但是土壤碳库是否成为碳“源”与温度升高的幅度密切相关;（2）大气CO₂浓度升高增加了光合碳在玉米、小麦等植株各部分的分配,温度升高同样对光合碳的分配规律产生影响,但对不同部位的影响不一致,多呈降低或无显著影响;（3）大气CO₂浓度和温度升高可能对土壤微生物活性及其群落结构产生交互影响,且对不同微生物（细菌、真菌和古菌）群落的影响程度不同,进一步对土壤有机碳的转化产生影响。最后提出未来的研究方向：（1）从气候变化影响植物-土壤互作角度解析根系分泌物的转化过程及其对微生物的影响;（2）通过DNA-SIP进一步研究大气CO₂浓度和温度升高条件下土壤微生物对不同植物来源碳的选择性利用与碳循环的关系,从而阐明气候变化条件下微生物底物利用策略以及微生物群落结构的变化。     

不同施肥制度对南方旱地红壤微生物组结构和功能影响研究进展

土壤微生物组在促进土壤养分循环、提高土壤固碳能力和维持土壤肥力等方面具有重要的作用。红壤是我国南方重要的耕地资源,但其有机质含量低、水土流失严重,且面临着土壤酸化导致的活性铁铝增加、作物生长受限和微生物活性下降等严峻问题。我国近年来基于红壤旱地长期定位试验和短期培育试验开展了很多工作,在通过调控红壤微生物组以缓解土壤酸化、增加有机质含量和提高氮磷养分有效性方面取得了突破性进展。本文综述了红壤区农田土壤微生物组结构的主要驱动因素,回顾和比较了长期施用化肥、有机肥和有机无机配施等不同施肥制度对我国南方旱地红壤微生物组结构和功能影响的研究工作,阐述了有机培肥制度对红壤微生物群落多样性的积极效应;总结了配施有机肥在提高红壤有机碳周转功能类群和氮磷代谢功能类群丰度,促进红壤有机碳分解、维持有机质稳定和提高土壤氮磷养分有效性等方面的重要作用;探讨了高多样性微生物群落中关键特殊性代谢功能对驱动微生物群落装配和维持土壤生态功能稳定的作用。最后,对我国旱地红壤微生物组未来的研究方向进行了展望,强调了可以通过改进微生物培养策略、明确微生物组不同类群的功能特征和驱动因素、充分挖掘农业微生物组资源、开发调控红壤微生物组的微生物肥料产品和高效农业管理措施来提高红壤养分循环效率、促进有机质稳定和降低铁铝活性,充分发挥微生物组在红壤耕地资源可持续利用与农业绿色发展中的作用。     

土壤团聚体形成、稳定机理及影响因素研究进展

土壤团聚体是土壤的重要组成部分,是土壤结构的重要指标。它的形成和稳定性受到众多因素的影响,例如自然规律、人类活动等。土壤团聚是指不同大小的团聚体通过各类有机和无机物质结合在一起的过程。保持“良好”的土壤结构对农业的可持续性至关重要,这取决于团聚体的稳定性。本文综述了土壤团聚体形成、稳定机理、破碎机理和分析方法的研究进展。不同粒径的团聚体具有不同的团聚机理,其稳定性受土壤有机质、土壤微生物和胶凝物质的影响。破碎机理包括 “水爆”和“气爆”两种主流观点。研究方法包括干湿筛、土壤CT扫描等方法。总之,目前对土壤团聚体的研究比较深入,土壤团聚体具有重要的研究价值。     

秸秆还田及腐熟剂对水稻冷浸田理化性状及作物产量的影响

研究冷浸田秸秆还田和腐熟剂不同施用量对水稻的应用效果.采用观察秸秆还田后表观性质、测定稻杆断裂拉力、水稻产量、土壤理化性质及土壤微生物数量方法进行研究.结果表明:在冷浸田上单独使用秸秆还田或秸秆还田+低量腐熟剂,可增加土壤碱解氮、有机质、水溶性碳含量、土壤微生物数量和微生物量碳,但在提升水稻产量方面作用不大;秸秆还田配施秸秆腐熟剂,可以加快稻秆腐烂速度,增加土壤微生物量,并显著提高微生物碳和土壤可溶性碳含量;秸秆腐熟剂用量增加(4 kg/667m2),可加速稻秆腐烂速度,有效提升冷浸田水稻产量(10.1％),且土壤微生物量碳和放线菌数量显著增加.