采伐方式对森林土壤氮初级转化速率和净氮转化速率的影响

[目的 ]为探明不同采伐方式下森林土壤氮素的释放和保存能力，揭示采伐对森林土壤氮素循环的影响。[方法 ]本研究通过室内培养试验，采用15N同位素成对标记技术和FLUAZ数值优化模型研究了择伐和皆伐方式下寒温带阔叶混交林土壤氮初级转化速率和净氮转化速率特征。[结果 ]保留带处理土壤氮初级矿化速率、净氮矿化速率、氮初级固定速率、初级硝化速率和净硝化速率分别为4.16、1.86、2.32、0.368和0.343mg·kg^-1·d^-1。与保留带处理相比，择伐和皆伐处理土壤氮初级矿化速率分别显著降低了32.2%和61.8%，净氮矿化速率分别显著降低了43.1%和61.5%，氮初级固定速率分别显著降低了23.3%和63.4%。择伐对土壤初级硝化速率和净硝化速率没有显著影响，但皆伐处理土壤初级硝化速率和净硝化速率分别显著降低了23.6%和33.3%。相关分析结果表明，土壤有机碳和水溶性有机碳含量的变化是影响氮初级矿化速率和初级固定速率的主要因素，p H是影响硝化速率的主要因素。[结论 ]皆伐后土壤铵态氮固定速率的下降程度大于初级硝化速率，导致gn/ia和N...     

改变凋落物输入对喀斯特原生乔木林和灌木林土壤氮矿化的影响

以贵州喀斯特原生乔木林和灌木林为研究对象,采用树脂芯法,原位连续测定2种群落类型不同水平凋落物添加下土壤氮矿化/硝化动态特征。结果表明:改变凋落物输入对2群落类型土壤温度产生差异不显著,但均表现为添加大量凋落物L_(20)添加少量凋落物L5对照L0。喀斯特原生乔木林和灌木林添加凋落物增加了NO_3~--N含量,降低了NH_4~+-N含量,不同凋落物处理下NH_4~+-N、NO_3~--N含量L0和L_(20)之间均存在显著差异(P0.05)。不同凋落物输入下2群落类型土壤净矿化速率分别为0.14~0.19和-0.02~0.09 mg/(kg·d),土壤净氨化量/速率均为负值,且随凋落物增加而降低。土壤净硝化量/速率均为正值,且随凋落物增加而增加。原生乔木林无机氮含量、矿化速率、硝化速率均高于灌木林。     

东北人工红松针叶林和天然次生阔叶混交林林下土壤氮初级转化速率特征

[目的]为了解森林土壤氮素转化特征及土壤氮供应能力，为森林生态系统合理经营管理提供科学依据。[方法]以东北寒温带人工红松针叶林和天然次生阔叶混交林表层土壤为研究对象开展室内培养试验，采用¹⁵N同位素成对标记技术和FLUAZ数值优化模型，研究不同深度的土壤氮初级转化速率特征。[结果]林地土壤的氮初级转化速率受林型、土壤深度及二者间交互作用的影响。人工红松针叶林土壤氮初级矿化速率和无机氮固定速率显著低于天然次生阔叶混交林土壤，而初级硝化速率显著高于天然次生阔叶混交林土壤，2个林型土壤的氮初级转化速率都随着土壤深度的增加显著降低。土壤氮初级矿化速率和固定速率与土壤pH、有机碳、水溶性有机碳与水溶性有机氮含量呈显著正相关，土壤初级硝化速率与土壤pH呈显著负相关。人工红松针叶林土壤初级硝化速率与铵态氮固定速率比值显著高于天然次生阔叶混交林土壤，而对硝态氮的固定速率显著低于天然次生阔叶混交林土壤。[结论]2种林型土壤氮素转化特征差异明显，人工红松针叶林土壤的硝态氮产生能力较强而无机氮固持能力较弱，容易发生硝态氮的淋溶风险，天然次生阔叶混交林土壤氮矿化-固定过程耦合较好且硝化作...     

不同更新方式对亚热带常绿阔叶林土壤氮矿化的影响

【目的】探索亚热带米槠常绿阔叶林转换为人促更新林和人工林后的土壤氮矿化作用的变化,为评价和选择森林经营方式提供参考。【方法】以亚热带米槠常绿阔叶天然林、人促更新常绿阔叶林和米槠人工林为研究对象,比较不同森林类型表层(0～10和10～20 cm)土壤的铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)含量,并采用室内氮矿化培养方法测定土壤氮矿化速率,研究不同经营方式对森林土壤氮矿化作用的影响。【结果】天然林转换为人促更新林和人工林后,0～10和10～20 cm土层土壤NH_4~+-N含量分别下降5%～13%和16%～25%,NO_3~--N含量分别增加1.4%～241%和68%～871%,且人促更新林NH_4~+-N含量比人工林高3%～27%,人促更新林NO_3~--N含量比人工林低40%～65%;天然林转换后,人促更新林和人工林土壤净氮矿化速率分别下降11%～12%和27%～50%,人促更新林土壤净氮矿化速率显著高于人工林,净硝化速率显著低于人工林。【结论】与人工林相比,人促更新营林方式的干扰活动程度低,林地凋落物养分归还量大,同时土壤净氮矿化速率高且硝化速率低,向土壤输入更多的有效性氮源。因此,人促更新方式有利于土壤氮保存和提高氮素有效性,在氮素养分循环方面比人工林经营方式更具有优越性。     

施氮对亚热带樟树人工林土壤氮矿化的影响

20世纪以后,全球工业、农业飞速发展,从而导致大量活性氮输入至森林生态系统,作为生物地球化学循环的重要部分,森林生态系统中土壤氮元素的转换过程及其对外源性氮输入的响应机制越来越被重视。以亚热带樟树Cinnamomum camphora人工林为研究对象,在施加氮肥(低氮5 g·m-2、中氮15 g·m-2、高氮30 g·m-2)的基础上,用树脂芯法对其不同季节土壤氮矿化特征的影响进行了研究。结果表明:经过施氮肥处理后,在1、4、7月份樟树人工林的土壤氮矿化量均表现为随施肥量的增加而递增,但10月份的高氮浓度处理樟树人工林土壤氮矿化量呈现下降趋势,但高于对照处理,说明施氮肥处理可以增加樟树林土壤氮矿化速率;施肥处理可以显著增加樟树林土壤铵态氮含量及氨化速率,但是对土壤硝态氮量和硝化速率影响不显著。     

磷添加对南亚热带森林土壤有机碳氮矿化影响的培养实验研究

采用室内培养的方法,分析了磷添加对南亚热带鼎湖山马尾松林（PMF）、针阔叶混交林（PBMF）和季风常绿阔叶林（MEBF）土壤（0～10cm）CO小CH4排放／吸收和有机氮矿化的影响。结果表明：28周的培养,100mg磷添加处理土壤C—CO2累积排放量依次为PMF、PBMF和MEBF对照的82．4％、84．4％和102．8％,2000mg磷处理土壤依次为其对照的107．2％、101．2％和109．1％;100mg磷处理土壤CH4累积排放量依次为其对照的69．9％、102．7％和66．3％,2000mg磷处理土壤依次为其对照的-57．4％、25．3％和22．4％,其中,磷在处理初期较一致的提高土壤CO2和CH4排放,磷对土壤有机碳矿化的影响与森林的土壤状况有关,添加的磷浓度越高,其促进作用越强。1周的培养,100mg磷处理土壤有效氮净矿化量依次比PMF、PBMF和MEBF对照少37．06％、39．60％和28．62％,2000mg磷处理土壤依次比其对照少70．97％、84．14％和187．97％,100mg磷处理土壤硝态氮净矿化量依次比其对照少48．06％、40．45％和28．03％,2000mg磷处理土壤依次比其对照少254．09％、115．32％和238．50％,磷显著的抑制土壤有机氮的矿化和硝化。结果建议,在研究P对土壤有机碳氮矿化过程时应充分考虑土壤对P的吸附作用。     

短期增温对亚热带杉木幼林碳氮同位素组成的影响

[目的]利用稳定同位素手段,研究增温对氮循环和水分利用效率的影响,揭示亚热带杉木幼苗水分利用效率和氮饱和状态对气候变暖的响应。[方法]在福建省三明市森林生态系统与全球变化研究站,布设发热电缆对土壤进行增温,设置对照(CT)和增温(W)两种实验小区。分别采集不同处理杉木叶片和0～10 cm表层土壤,测定植物-土壤碳、氮稳定同位素,以及碳和氮含量。[结果]显示:增温处理叶片δ~(15)N值(0. 40‰)比对照处理(-2. 79‰)显著增加了3. 19‰;但增温后叶片氮含量只是略有上升,与对照无显著差异;增温后,表层土壤δ~(15)N值显著上升,叶片15N的富集指数比对照处理更接近于0;增温与对照处理叶片δ~(13)C值分别为-29. 35‰和-29. 08‰,无显著差异;叶片δ~(13)C与δ~(15)N之间存在显著正相关关系。[结论]温度是中亚热带地区氮循环的一个重要影响因素,增温促使杉木叶片和表层土壤δ~(15)N值显著提高,碳代谢与氮代谢相辅相成。     

森林土壤和大气间的温室效应气体交换

森林土壤是大气温室气体重要的源和汇,主要的温室效应气体CO₂、CH₄及N₂O都直接或间接与这个系统有关.温室气体在大气和土壤间的交换受多种因素的影响.     

氮和生物炭添加对毛竹林AMF侵染率和孢子密度的影响

[目的]探讨氮沉降和生物炭添加对毛竹林丛枝菌根真菌特征的影响，为全球变化背景下毛竹林的可持续经营提供科学参考。[方法]以毛竹林为研究对象，探讨了不同梯度的氮沉降(0、 30、 60和90kg·hm^-2·yr^-1)和生物炭添加(0、20和40 t·hm^-2)及其复合作用对毛竹林AMF侵染率和孢子密度以及土壤理化性质的影响。[结果]与对照(0kg·hm^-2·yr^-1 N+0t·hm^-2BC)相比，氮添加显著降低了AMF侵染率(16.1%～51.7%)。高生物炭添加(40 t·hm^-2)显著降低了AMF侵染率(46.0%)，但提高了孢子密度(162.5%)。在氮添加处理下，生物炭添加提高了AMF侵染率，对孢子密度无显著影响。AMF侵染率与土壤p H呈显著正相关关系，与有效氮和有效磷呈显著负相关关系。AMF孢子密度与有效磷呈显著正相关关系。[结论]在氮添加处理下，生物炭添加提高了AMF侵染率，增强了毛竹与AMF的共生关系，表明在氮沉降背景下生...     

西南酸雨区重庆缙云山常绿阔叶林土壤氮矿化特征

【目的】探讨重庆缙云山2012—2014年土壤矿质氮(铵态氮和硝态氮)变化规律、输入来源与氮矿化特征,明确土壤氮矿化的驱动因素,以期为深入研究该地区土壤养分循环提供理论依据。【方法】在重庆缙云山选择能代表中亚热带森林生态系统的常绿阔叶林,设置1块20 m×20 m样地,内部布设5个4 m×4 m样方,于2012—2014年每年4—9月每月月末,采集上、中、下层(0~15,15~30和30~60 cm)土壤样品,同步观测样地内土壤呼吸速率,并收集穿透雨与干流;在实验室内测定土壤铵态氮(NH4^+-N)、硝态氮(NO3^--N)和全氮(TN)含量;并用原位培养法测定土壤氮素矿化速率。【结果】土壤铵态氮和硝态氮含量在年际、月际(除2012年铵态氮含量)及各土层间均差异显著(P<0.05),4—9月土壤铵态氮和硝态氮含量均呈递增趋势,上层土壤的铵态氮与硝态氮含量均表现为2013年>2012年>2014年,各土层间铵态氮含量表现为中层>下层>上层,硝态氮含量表现为随土层加深而递减趋势;土壤氨化速率和硝化速率的月际变化为单峰或先升后降再上升的趋势,年际变化均表现为2013年>2014年>2012年;土壤铵态氮含量与硝态氮含量在各土层间极显著(P<0.05)或显著(P<0.01)正相关,但与穿透雨和干流输入量相关性不显著;土壤氨化速率与硝化速率均与土壤呼吸速率极显著(P<0.01)正相关,而与土壤pH值极显著(P<0.01)负相关;土壤呼吸速率大于4μmol·m^-2 s^-1时,土壤氨化速率和硝化速率明显随pH上升而下降,土壤呼吸速率小于4μmol·m^-2 s^-1且土壤pH值为3.70~3.75时,氨化速率与硝化速率开始出现小幅上升,之后下降。【结论】重庆缙云山常绿阔叶林土壤矿质氮含量具有年际、月际及土层间差异;土壤矿质氮含量受穿透雨和干流氮(包括铵态氮和硝态氮)输入量的影响较小,而与相邻土层氮含量相关更紧密;土壤pH值升高对土壤的氨化和硝化速率有抑制作用,且其抑制作用大小随土壤呼吸速率大小不同而变。     

藏北高寒草原土壤氮转化对短期增温的响应

指出了青藏高原是全球气候变化的敏感区域,气候的微小波动都会导致高原生态系统的格局、过程与功能发生改变。研究测定了模拟增温条件下藏北半干旱高寒草原生态系统土壤总硝化、反硝化速率及氮转化相关微生物变化动态,结果显示：在藏北高寒草原布设开顶式生长室造成土壤温度明显增加,但土壤的湿度下降了3．19％;增温对高寒草原土壤总硝化速率影响不大,但明显促进了高寒草原的反硝化速率,使高寒草原土壤反硝化速率增加了67％;高寒草原增温后土壤中氨化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌数量有所增加,土壤硝化细菌数量有所减少。     

水杉人工林细根和粗根碳氮磷计量特征对N添加的响应

[目的]研究水杉细根和粗根碳（C）、氮（N）、磷（P）计量特征对N添加的响应，揭示细根和粗根N、P养分分配格局的变化，为科学认识水杉对N沉降的适应策略提供参考。[方法]在江苏省东台市林场水杉人工林进行长期N添加试验，设置对照(CK,0 kg·hm^-2·a^-1)、低N(LN,56 kg·hm^-2·a^-1)、中N(MN,168kg·hm^-2·a^-1)、高N(HN,280 kg·hm^-2·a^-1)4个N添加处理，测定水杉细根（直径<2 mm）和粗根（2 mm≤直径≤5 mm）C、N、P含量及土壤理化性质指标。[结果]（1）N添加对水杉人工林土壤有机碳和水解氮含量存在明显促进作用，且随着N添加量增加，这种促进作用有所减弱。N添加对土壤全磷含量、有效磷含量和p H均无显著影响。（2）随着N添加量的增加，水杉细根和粗根N含量、C:P、N:P显著增加，P含量和C:N显著下降。此外，细根和粗根N含量、C:N和N:P在HN处...     

添加葡萄糖对杉木人工林土壤氮素转化及净矿化和硝化的影响

以亚热带杉木人工林为研究对象,研究添加葡萄糖(C量水平分别是0,100,300,1 000,2 000,5 000 mg·kg-1)对土壤氮含量、氮素矿化和硝化的影响。结果表明,葡萄糖添加降低土壤无机氮含量和比例,硝态氮的降低幅度大于铵态氮;但是没有降低可溶性有机氮(SON)和pH值,甚至提高SON的比例。添加葡萄糖降低氮素净矿化和硝化速率,氮素矿化作用受到抑制。结果显示,随着葡萄糖添加,亲水性氮所占比例显著降低,这与氮的固持和转化有关,导致SON比例增加;分析表明,硝态氮和可溶性有机氮在提取液全氮中所占比例成显著的线性负相关关系(R2=0.902)。研究发现,1 000 mg·kg-1的葡萄糖C添加量可能是影响杉木人工林土壤氮素转化的分界点。     

降水减少对红锥和马尾松温室气体排放的影响

为了揭示降水变化对森林土壤CO2、N2O、CH4通量的影响,本研究以南亚热带红锥和马尾松人工林为研究对象,设置穿透雨减少50%和不减雨(对照),2013—2015年开展野外降水控制实验,结果表明:穿透雨减少仅导致红锥雨季土壤CO2排放通量比对照显著增加了39.1%,而对红锥全年和旱季土壤CO2排放通量、以及红锥全年、旱季和雨季土壤N2O排放和CH4吸收通量均无影响。对马尾松而言,穿透雨减少对其全年、旱季和雨季土壤CO2排放、N2O排放和CH4吸收通量的影响均不显著。另外红锥土壤温室气体排放通量大于马尾松,在减雨处理下更加明显。相关分析表明,红锥和马尾松土壤CO2排放通量与5 cm土壤温度呈指数正相关,与5 cm土壤温、湿度呈二元线性正相关;红锥和马尾松土壤N2O排放通量与5 cm土壤温、湿度的线性关系不显著;红锥土壤CH4吸收通量与5 cm土壤湿度和5 cm土壤温、湿度呈显著的线性负相关,而马尾松土壤CH4吸收通量与5 cm土壤温、湿度的线性关系不显著。总之,短期降水减少可能导致红锥雨季土壤CO2排放显著增加,然而不会改变马尾松土壤CO2、N2O和CH4通量。未来降水减少可能扩大红锥和马尾松土壤温室气体排放通量的差异。     

毛竹林土壤呼吸及组分对氮磷添加的非对等响应

【目的】探究毛竹林土壤呼吸及组分对氮添加、磷添加及其二者交互效应的响应差异，揭示生物和非生物因子在调控土壤呼吸中的作用，为评价养分添加影响毛竹林土壤碳排放过程及模型预测提供科学依据。【方法】以缺磷型毛竹林为对象，2017年6月采用林下喷施方式隔月进行氮(10 g·m^-2a^-1)和磷(10 g·m^-2a^-1)添加，设置对照(CK)、单一氮添加(N)、单一磷添加(P)和氮磷共添加(N+P)4个处理，2017年9月—2018年8月采用Li-8100土壤碳通量系统测量土壤总呼吸速率和异养呼吸速率，并测定土壤温度(T)、湿度(SM)、细根和土壤化学性质、细根生物量及土壤微生物特征。【结果】氮磷添加均未改变毛竹细根生物量，对土壤自养呼吸速率无显著影响，氮添加显著增加土壤可利用氮含量、磷添加降低土壤真菌和细菌生物量比值分别是氮磷添加抑制土壤异养呼吸速率的主要原因。氮磷添加对土壤自养呼吸速率和异养呼吸速率均存在交互作用。氮磷添加的交互效应对土壤总呼吸速率无显著影响，但磷添加显著增加土壤总呼吸速率。模型R=ae     

森林土壤酶活性对氮沉降的响应

近年来,大气氮沉降日益增加,已对森林生态系统产生了不可忽视的影响,而土壤酶活性反映了土壤肥力及土壤环境质量,因而可以用来评价氮沉降对森林土壤造成的影响。关于氮沉降对森林生态系统酶活性的影响已开展了一系列的研究,然而尚缺少系统总结。文中从森林土壤酶种类和林分类型角度总结了氮沉降对土壤酶活性的影响,并从氮沉降水平、氮种类形态、氮沉降与环境的交互作用等方面探讨了土壤酶活性对氮沉降的响应机制,提出未来研究热点是氮沉降对不同类型的森林土壤酶影响、不同森林类型土壤酶的氮沉降临界值、氮沉降对土壤酶活性影响的长期定位研究以及氮沉降与CO₂浓度、温度、降雨、磷添加的交互作用对土壤酶活性影响,以期为未来森林土壤管理提供参考。     

暖温带森林土壤酶活性对增温的响应及其环境解析

[目的]模拟气候变化背景下土壤酶活性季节变化规律和土壤酶活性对环境因子变异的响应,以深入理解气候变化背景下微生物因素在调控土壤碳循环过程中的作用。[方法]以暖温带锐齿栎林土壤为研究对象,采用红外辐射增温技术和96孔-微平板法测定了生长季和非生长季土壤水解酶和氧化酶活性,解析环境因子在调控土壤酶活性季节变异中的作用。[结果]显示:增温处理在生长季显著提高土壤温度1.91℃,导致土壤有机碳含量显著降低了12.15%,微生物量碳氮显著增加了40.30%和61.29%;增温处理在非生长季显著提高土壤温度2.24℃,但对微生物量碳氮影响并不显著。增温处理对土壤专一酶活性的影响存在季节差异,生长季除N-乙酰-葡糖苷酶外增温处理降低了土壤专一酶活性;非生长季除β-葡糖苷酶和蛋白酶外增温处理增加了土壤专一酶活性。环境因子可以解释土壤专一酶活性变异的82.5%,MBN和NH4-N极显著影响土壤专一酶活性,二者共可以解释变异的59.0%。[结论]MBN和NH4-N是影响土壤专一酶活性的主要环境因子,其他环境因子:土壤水热配比、微生物量碳、微生物量碳氮比、溶解性有机碳和硝态氮等是影响土壤专一酶活性在处理间和季节间变异的主要驱动因子。     

长白山森林生态系统土壤氮矿化时空动态特征

通过对土壤温度的定位观测(土壤深度5cm处)及分析,长白山北坡3种不同林型土壤氮矿化速率表现为季节动态变化,与土壤温度季节动态变化比较相似。在不同月份氮矿化速率存在较大差异。在7、8月份时,氮矿化速率最大且红松云冷杉林土壤氮矿化速率明显高于阔叶红松林和岳桦云冷杉林。而在11、12、1～3月份之间氮矿化速率比较低且变化比较平稳。主要是因为温度对氮矿化速率起限制作用。就不同林型而言,阔叶红松林土壤年氮矿化量是44.13kg/hm2.a为最高,其次是红松云冷杉林31.3kg/hm2.a和岳桦云冷杉林25.73kg/hm2.a。因此阔叶红松林土壤供氮潜力更大。     

气候变暖对祁连山草甸草原土壤氮素矿化作用的影响

用盖顶冻土管将祁连山草甸草原土壤的原状土柱从3 100 m移植到海拔2 900 m和2 600 m处培养和分析。研究结果表明,随着气温升高,该土壤的氮素净氨化速率、净硝化速率、净矿化速率有明显的增加趋势,这说明气候变暖将增强该区土壤氮素的矿化作用。     

可溶性有机物输入对亚热带森林土壤CO_2排放及微生物群落的影响

【目的】研究可溶性有机物(DOM)输入对森林土壤CO_2排放及微生物群落的影响,为探讨DOM在森林生态系统碳循环中的作用提供依据。【方法】设置添加米槠凋落叶DOM、杉木凋落叶DOM、米槠枯死根DOM、杉木枯死根DOM及添加去离子水(对照)处理,通过36 h短期室内培养,研究添加米槠及杉木凋落叶和枯死根DOM后土壤CO_2排放速率最大值出现的时间及对土壤微生物群落的影响。【结果】无论米槠还是杉木,其凋落叶DOC含量均显著高于枯死根DOC含量,而凋落叶DOM的腐殖化指数(HIX)则显著低于枯死根DOM的HIX,添加米槠枯死根DOM和杉木枯死根DOM的土壤CO_2排放速率在第2 h达到最大值,分别是对照的7.3和8.3倍,在24 h时则降低至最大值的78.9%和66.3%;而添加米槠凋落叶DOM和杉木凋落叶DOM的土壤CO_2排放速率在12 h时达到最大值,分别是对照的20.6和13.2倍,在24 h时则分别降低至最大值的84.0%和53.1%;磷脂脂肪酸(PLFA)分析结果显示,土壤添加米槠凋落叶DOM后革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、放线菌和真菌的PLFAs含量显著低于土壤添加杉木凋落叶DOM的27%,38%,46%和41%(P0.05);土壤添加米槠枯死根DOM后革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌PLFAs含量显著低于添加杉木枯死根DOM的21%,21%和22%(P0.05);培养36 h时,添加米槠凋落叶DOM的土壤和对照土壤中G+∶G-(革兰氏阳性细菌∶革兰氏阴性细菌)高于培养前,但添加米槠凋落叶DOM的土壤中真菌∶细菌低于培养前,这与其他处理的结果相反,表明添加不同来源DOM对土壤微生物群落的影响不一致。【结论】外源添加DOM后土壤CO_2排放速率最大值的出现时间由外源添加DOM的组成和化学性质决定,而且外源添加DOM显著影响土壤微生物的群落组成。