不同林龄杉木林下套种阔叶树对土壤磷组分的影响

套种是杉木人工林经营的重要措施,磷是南方森林生态系统中主要限制性养分元素之一,但套种模式对土壤磷素的影响尚不明确。以亚热带杉木人工林表层(0-10 cm)土壤为对象,研究套种林(杉阔套种幼林、杉阔套种成熟林)和杉木幼林土壤理化性质和土壤各形态磷含量差异,分析套种对杉木人工林土壤磷含量的影响。结果表明:(1)不同套种林显著改变土壤总磷、土壤总无机磷、土壤总有机磷、土壤微生物生物量磷(MBP)和土壤酸性磷酸酶活性(APA),大小顺序均为杉阔套种成熟林>杉阔套种幼林>杉木幼林。(2)土壤各磷组分中活性磷含量较低,其中NaHCO3-Po在活性组分中占主导;土壤NaOH-Po是中等活性磷的主要组分,杉阔套种成熟林尤为显著;闭蓄态磷(Residual-P)在总磷含量中最高。(3)与杉木幼林相比,杉阔套种成熟林显著增加了树脂提取态磷(Resin-Pi)、碳酸氢钠提取态有机和无机磷(NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po)、氢氧化钠提取态有机和无机磷(NaOH-Pi、NaOH-Po)、氢氧化钠残留提取态有机磷(NaOHu.s-Po)、盐酸提取态磷(HCl-Pi)和闭蓄态磷(Residual-P)含量;土壤总无机磷、NaHCO3-Po、HCl-Pi、NaHCO3-Pi、NaOHu.s-Pi和Residual-P对杉阔套种幼林的响应不敏感。(4)除含水率外不同林龄下杉阔套种林土壤磷形态与土壤理化性质(土壤总碳氮、土壤可溶性有机氮、土壤微生物生物量磷、酸性磷酸酶)呈正相关性(P<0.05)。冗余分析表明,土壤磷组分的变化主要受MBP调控,且MBP与有机磷组分(NaOHu.s-Po、NaOH-Po)和HCI-Pi呈显著正相关。总之,套种林的土壤磷素有效性高于杉木幼林,土壤养分状况更佳。     

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。     

凋落物双倍添加和移除对米槠林土壤水解酶活性及其化学计量比的影响

土壤酶与土壤养分紧密相关,并能够活化土壤中营养元素从而改善土壤环境质量,为更加深入了解全球气候变化背景下森林凋落物数量的变化及其酶化学计量比的影响,以亚热带米槠林为研究对象设计随机区组试验,设置3种凋落物处理(移除凋落物(NRNL)、添加双倍凋落物(NRDL)、保留凋落物(CK)),通过测定土壤微生物生物量碳、氮和水解酶活性(β—葡萄糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH)、β—N—乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)),探讨排除根系作用下双倍添加和移除地上凋落物对米槠林土壤养分状况和土壤生态酶化学计量特征的影响。结果表明,与对照(CK)相比,NRDL处理显著提高了CBH和LAP活性,同时提高了土壤总碳(TC)、全氮(TN)、矿质氮、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量氮(MBN)含量,而NRNL处理只降低了土壤MBC含量。同时发现,土壤生态酶化学计量比未受到凋落物输入处理的影响,CK、NRNL和NRDL处理土壤酶活性比ln(βG+CBH)∶ln(NAG+LAP)分别为1.25,1.36,1.30;ln(βG+CBH)∶ln(AP)分别为0.78,0.78,0.83;ln(NAG+LAP)∶ln(AP)分别为0.62,0.58,0.64。相关分析表明,TC、TN、矿质氮、DOC、DON、MBC和MBN分别与βG、CBH、AP和LAP活性呈显著正相关;冗余分析表明,DOC是驱动土壤水解酶活性和化学计量比变化的关键因子。综上,NRDL通过增加土壤DOC的浓度,从而提高土壤水解酶活性,研究结果可为亚热带森林土壤养分管理提供基础数据。     

采伐残余物不同处理方式对杉木幼林土壤有机碳组分和相关酶活性的影响

对福建三明格氏栲自然保护区40多年生杉木成熟林的采伐残余物进行保留(Residue retained,RR)、清除(Residue removed,R)、火烧(Residue burnt,RB)处理,种植杉木三年后不同土层(0～10 cm和10～20 cm)土壤有机碳组分及相关酶活性进行研究。结果表明,(1)RR处理显著提高土壤有机碳及各组分的含量,在0～10cm土层RR处理土壤有机碳含量(24.74g·kg~(–1))显著高于R(13.43g·kg~(–1))和RB处理(20.14 g·kg~(–1));R处理土壤有机碳的活性指数(土壤有机碳活性组分占土壤总有机碳的比例)(43.5%)显著高于RR(32.6%)和RB(36.1%)处理(P0.05),RR和RB处理土壤有机碳的难降解指数(67.4%和64%)分别为R处理(56.52%)的1.2倍和1.1倍,但RR和RB处理间土壤有机碳难降解指数差异不显著(P0.05)。(2)在10～20 cm土层,RR和RB处理土壤有机碳含量(20.54 g·kg~(–1)和16.84 g·kg~(–1))差异不显著(P0.05),但明显高于R处理(10.8 g·kg~(–1))。RR处理的土壤有机碳活性指数最低,难降解指数最高。同一处理不同土层土壤有机碳的活性指数大小均表现为10～20 cm高于0～10 cm,而10～20 cm土壤有机碳的难降解指数却低于0～10 cm。(3)RR处理土壤中β-葡糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH)、过氧化物酶(PER)活性高于RB和R处理。RR处理0～10 cm土层土壤的β-葡糖苷酶和纤维素水解酶活性显著高于10～20 cm土层(P0.05)。RB处理0～10 cm土层仅有纤维素水解酶活性明显高于10～20 cm土层,R处理两土层间3种酶活性差异均不显著(P0.05)。(4)相关性分析表明,β-葡糖苷酶、纤维素水解酶活性分别与土壤活性组分Ⅰ(LP Ⅰ)、活性组分Ⅱ(LP Ⅱ)呈显著正相关,而过氧化物酶活性与难降解组分(RP)显著相关。可见RR处理对提高土壤有机碳的含量和稳定性具有积极影响,同时有利于提高土壤养分有效性和土壤质量。