Microbial biomass and nutrients in soil at the different stages of secondary forest succession in Ziwulin,northwest China

Microbial biomass, organic carbon, total nitrogen, and microbial quotient (MBC/Corg) in soil were determined during the secondary forest succession in north Ziwulin region in the middle of Loess Plateau, China. The results showed that with secondary forest succession organic carbon (Corg), total nitrogen (TN), microbial biomass carbon (MBC) and N (MBN) in soil increased quickly, and tended to be the highest contents under SF17 (17-year secondary forest), after that they decreased and gradually remained at quite a constant level, suggesting that accumulations of organic C, total N, MBC and MBN in soil occurred mainly at the early succession stages (before SF17). Soil microbial biomass was markedly correlated with the organic carbon and total nitrogen content of soil (p < 0.01), Furthermore, microbial quotient showed significant correlation not only with MBC and organic C, but also with succession duration during the secondary forest succession. Therefore, the results suggested that changes in microbial biomass in soil were relative not only to the quantity, but also to the quality of soil organic matter during secondary forest succession, and that changes in aboveground plant species during succession were critical to improve degradation soil physical, chemical and microbial properties in north Ziwulin of Loess Plateau, China.     

不同林火强度对大兴安岭偃松林土壤微生物功能多样性的影响

采用BIOLOG方法研究黑龙江省大兴安岭地区呼中林区不同林火强度对土壤微生物功能多样性的影响。在培养144h达到对数增长期的土样中,土壤微生物的碳源利用率因不同林火强度火烧而不同。高、中、低火烧强度均影响微生物群落多样性,特别是低强度火烧能提高微生物物种丰富度(Shannon指数)、物种优势度(Simpson指数)及群落均匀度(McIntosh指数);而中、高强度火烧使指数降低,这可能是由于土壤经过高温高热的灼烧,挥发了大量的气态氮、有机碳、速效磷,使火烧后土壤中的微生物数量、多样性锐减,并使成分发生改变,土壤中的有机质含量减少,同时,火后土壤的pH值升高,使微生物生存环境发生了变化,不利于微生物的活动。主成分分析表明:不同处理土壤微生物主要利用氨基酸类和糖类碳源,但不同火烧强度对微生物群落在碳源的利用上存在着较大的差异。林火可以改变土壤微生物功能多样性,不同林火强度使土壤微生物群落在碳源利用能力、利用类型以及群落的多样性上产生了较大的分异。     

Effects of Different Forest Fire Intensities on Microbial Community Functional Diversity in Forest Soil in Daxing’anling

Microbial community functional diversity is a sensitive indicator of soil.Forest fires can change microbial community functional diversity.In this research,the fired soil samples were collected from Huzhong of Daxing’anling in Heilongjiang Province. The functional diversity of soil microbial community was detected by BIOLOG system.The average well color development(AWCD) in BIOLOG plates indicated the ability of carbon substrate utilization of microbial community.The indices of Shannon, Simpson and Mcintosh were calculated to show the richness,dominance and evenness of the functional diversity,and the principal component analysis of substrate reactions reflected the main carbon sources utilized by microbial community.The results showed that all the samples exhibited the reduction of AWCD during the first 144 hours of incubation,but there were obvious differences in the reduction degree among the samples.All kinds of fire intensities could influence microbial community functional diversity. The low fire intensity increased the richness (Shannon),dominance(Simpson) and evenness (Mcintosh) of microbial community.However,the intermediate and high fire intensity reduced these parameters,suggesting that the burned soil emitted gaseous nitrogen,a number of organic carbon and available phosphorus,which caused the reduction of the microorganism in quantity and type,and change in soil ingredients.The organic material reduced in the burned soil,in the same time,the pH values rose,which changed environment in which microorganism lives.The changed environment might not be conducive to activities of the microorganism.The principal component analysis showed that the main carbon sources for soil microbes were carbohydrates and amino acids and the carbon substrate utilization patterns in different samples were significant different.The results indicated that functional diversity of soil microbes were altered by forest fires,and the ability of microbes to utilize carbon source and the type of carbon sources were affected by dif     

柳杉人工林皆伐后初期土壤有机碳和微生物量碳动态

本文研究了华西雨屏区柳杉人工林皆伐后1年内土壤有机碳和微生物量碳动态。结果表明:柳杉人工林皆伐林地土壤平均有机碳含量比对照(未皆伐林地)减小2.01 gC.kg-1,但差异不显著,而土壤平均有机碳储量及微生物量碳分别比对照减少20.97 tC.hm-2、6.68 mg.kg-1(P0.05);皆伐林地土壤有机碳含量及微生物量碳均随季节的变化而逐渐降低,但有机碳储量随季节的变化无明显减少趋势;皆伐林地土壤四季的有机碳含量、碳储量和微生物量碳差异不显著。皆伐对柳杉人工林土壤有机碳储量的影响主要表现在0~20 cm土层(P0.05);皆伐林地和对照在0~40 cm土层的微生物量碳和有机碳含量都表现出显著相关性(P0.05),但对照的相关性高于皆伐林地。总之,柳杉人工林转变为采伐迹地后,其初期土壤有机碳储量和微生物量碳都明显减少。     

华北土石山区刺槐和栓皮栎人工林土壤微生物数量和微生物量碳、氮研究

正截止到2014年,全国水土流失面积已高达294.91万km2,占国土总面积的30.72%[1-2]。水土流失造成生态环境脆弱,植被破坏促使水土流失加剧是区域环境恶化的主要原因之一[3]。众多研究表明,植被恢复可有效地减少水土流失,是遏制生态环境恶化、改善脆弱生态系统的有效措施[4-6]。在森林生态系统中,土壤微生物对土地利用的变化、管理措施、耕作和肥力水平等外界条件的变化十分敏感,     

Effects of elevated nitrogen deposition on soil microbial biomass carbon in major subtropical forests of southern China

2003

Wallenstein M D.McNulty S.Fernandez I J.Boggs J Schlesinger W H Nitrogen fertilization decreases forest soil fungal and bacterial biomass in three long-term experiments [其它论文] 2006

Wang X F.Li S Y.Bai K J.Kuang T Y Influence of doubled CO2 on plant growth and soil microbial biomass C and N 1998(12)

Xue J H.Mo J M.Li J.Li D J The short-term response of soil microorganism number to simulated nitrogen deposition 2007(02)

Yao W H.Yu Z Y The nutrient content of throughfall inside the artificial forests on downland 1995

Yi Z G.Yi W M.Zhou L X.Wang X M Soil microbial biomass of the main forests in Dinghushan Biosphere Reserve 2005(05)

Zhou G Y.Yan J H The influence of region atmospheric precipitation characteristics and its element inputs on the existence and development of Dinghushan forest ecosystems [其它论文] -Acta Ecologica Sinica2001

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辽东山区原始红松混交林土壤有机碳及其影响因素研究

以辽东山区原始红松混交林为研究对象,对比分析了不同树种组成下原始红松混交林土壤有机碳含量的差异,研究了土壤有机碳与土壤属性因子和植被覆盖因子的相关关系,并研究了土壤碳密度的分布规律。结果显示,3种原始红松混交林土壤有机碳含量均随着剖面深度的增加而降低;0~10 cm土层深度土壤有机碳含量为红松阔叶林阔叶红松林针阔混交林,表层土壤有机碳主要来源于枯落物层的分解,表层土壤有机碳的特征表明原始红松混交林树种构成不同,潜在地影响着生态系统内的碳循环。对土壤属性因子而言,碳氮比与有机碳含量呈极显著的正相关关系,而容重、pH值呈显著的负相关关系;对植被覆盖因子而言,枯落物有机碳、全氮、碳氮比与土壤有机碳含量则无相关关系;0~100 cm深度内红松阔叶林的土壤碳密度最大,为181.4 t/hm2,针阔混交林次之,为180.56 t/hm2,阔叶红松林最小,为150.78 t/hm2,且接近70%的土壤碳储存集中在40 cm以上的土层内。旨在为揭示原始红松混交林对土壤有机碳的影响因素和探索我国原始红松混交林土壤碳分布格局提供科学依据。     

小兴安岭红松土壤微生物群落结构综合评价模型

土壤微生物对森林生态系统的养分循环利用起着重要作用,其多样性的变化对土壤结构、土壤有机质转换、土壤肥力、土壤碳截获和植物健康等方面有重要影响,而外界干扰与环境因素又影响土壤微生物多样性。利用烘干法、凯氏定氮法和钼锑抗比色法等获得相应林地土壤容重、全氮、全磷、pH和有机质,通过平板培养法获取微生物区系组成等数据,采用SPSS19．0软件应用多元线性回归分析小兴安岭林区地带性植被阔叶红松林下土壤理化性质与微生物群落结构的变化关系,引入外界干扰与环境因子,构建出适合于不同立地条件和不同林型下的土壤微生物群落分析模型,该模型可根据具体林型立地条件及气候因素对模型进行参数修正,可对森林的不同生长发育阶段的微生物群落动态变化研究提供新思路。     

天然次生阔叶林转变为杉木人工林对土壤微生物量的影响

在我国南方,天然次生阔叶林转变为杉木人工林是一种常见的管理措施。为研究森林利用方式转变对土壤微生物量的影响,我们在中国科学院会同森林生态实验站比较了天然次生阔叶林、第一代和第二代杉木人工林土壤理化性质和微生物量。杉木人工林土壤有机碳、全氮、铵态氮和微生物量碳氮含量明显低于天然次生阔叶林。第一代、二代杉木人工林土壤微生物量碳仅为天然次生阔叶林的53%和46%,微生物氮为97%和79%。杉木人工林土壤微生物量碳占有机碳的比例也低于天然次生阔叶林土壤,但微生物量氮则相反,为杉木人工林高于天然次生阔叶林。因此可以得出,天然次生阔叶林转变为杉木人工林以及杉木林连栽引起了土壤生物学特性和土壤质量降低。图2表3参36。     

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。     

喀斯特洼地土壤有机碳分布特征及影响因素

为揭示沉积在洼地不同位置土壤有机碳含量的分布特征和相关影响因素,以西南喀斯特典型小流域内洼地底部、落水洞不同部位土壤为研究对象,采集0~150 cm土壤剖面的土样,测定相关理化性质指标,分析土壤有机碳含量随空间位置的变化特征,并探讨土壤有机碳含量与理化性质的相关性。结果表明:落水洞、洼地底部土壤有机碳含量与土壤有机碳储量均为表层最高,呈表聚化现象;落水洞、洼地底部土壤有机碳含量与全氮含量均呈显著正相关,而与土壤含水率相关性不显著(P>0.05);落水洞土壤有机碳含量平均值大于洼地底部土壤有机碳含量平均值,土壤有机碳含量与土壤容重、总孔隙度分别呈极显著负相关、极显著正相关(P<0.01),与土壤pH值相关性不显著,表明落水洞土壤有机碳含量变化主要受土壤容重、总孔隙度等物理性质影响显著;洼地底部土壤有机碳含量变异系数大于落水洞土壤有机碳含量变异系数,土壤有机碳含量与土壤pH值呈显著的负相关关系(P<0.05),与土壤容重、总孔隙度相关性不显著,表明洼地底部土壤有机碳含量的分布特征主要受土壤pH值的影响。     

毛竹林集约经营过程中土壤活性有机碳库的演变

为了探讨不同集约经营历史毛竹林的土壤有机碳库演变规律,在浙江省安吉县分别采集了集约经营5、10、20和40年的毛竹林土壤样品,与粗放经营毛竹林进行比较.结果表明:毛竹林集约经营的前5年里,土壤总有机碳、微生物量碳、水溶性碳和矿化态碳含量均明显下降(P＜0.05);土壤总有机碳持续下降至20年后趋于稳定,土壤水溶碳、矿化态碳含量集约经营5年后一直到第40年无明显变化;随着集约经营措施的实施,土壤活性有机碳占总有机碳的比例变化不大(除矿化态碳在0～5年以及微生物量碳在10～20年明显下降外).集约经营20年后,土壤总有机碳下降了34.70%,微生物量碳下降了49.35%.相关分析表明,各活性碳之间显著或极显著相关.比较不同经营类型的毛竹林发现,集约经营并未改变土壤各类碳含量的剖面特征.集约经营会导致土壤碳的大量损失,并使土壤生物学性质明显下降.     

绿化植物废弃物覆盖对上海城市林地土壤肥力的影响

研究绿化植物废弃物覆盖对上海城市林地土壤肥力的影响。结果表明:绿化植物废弃物覆盖能降低土壤密度,提高土壤保水能力,增加总孔隙度和毛管孔隙度尤其是非毛管孔隙度;在试验设计的6120kg·hm-2覆盖量范围内,覆盖能显著增加土壤有机质、全氮、全磷、水解性氮、有效磷和速效钾含量,且覆盖用量与这些土壤肥力指标成极显著正相关;土壤全钾含量的增加要在覆盖160天后且覆盖量高时才出现;覆盖后土壤微生物生物量碳、氮含量也显著增加,微生物周转速率加快,周期缩短,转移量增加,土壤微生物活性增强,有利于土壤养分的循环和保持;土壤微生物生物量碳、氮含量与土壤主要肥力指标显著正相关,能有效评价绿化植物废弃物覆盖对土地的改良效果。绿化植物废弃物覆盖对提高城市土壤质量、降低绿地养护费用有积极作用,也有利于节约型城市园林绿化的建设。     

思茅松人工林土壤有机碳和氮储量变化

以思茅松人工林中龄林、近熟林和过熟林及附近区域思茅松天然林和常绿阔叶林为研究对象,探讨造林对思茅松人工林土壤有机碳和氮储量大小与空间分布的影响。结果表明:各林地类型土壤有机碳、氮含量与C:N随着土层厚度增加而减少,过熟林土壤有机碳和氮含量随土层加深则显著高于其它林地类型,近熟林土壤表层有机碳和氮含量显著低于中龄林和过熟林。思茅松人工林乔木层碳储量随林龄增大而增加,过熟林乔木层碳储量最高。造林对思茅松人工林土壤氮储量的影响不显著,而土壤有机碳储量随林龄增大先减少后增加至过熟林恢复至常绿阔叶林和思茅松天然林水平,土壤有机碳与氮储量随土层加深而减少。与常绿阔叶林和思茅松天然林相比,思茅松人工林的中龄林与过熟林土壤有机碳和氮储量的年变化量高于近熟林,近熟林年变化量呈净减少;在思茅松天然林中,人工更新与在常绿阔叶林中造林相比,思茅松人工林可以累积更多的土壤有机碳和氮储量。此外,土壤含水量越大,土壤有机碳储量则越高。     

林火干扰对森林土壤活性有机碳影响的研究

土壤活性有机碳作为森林土壤有机碳的活跃成分,在凋落物分解和土壤碳循环中发挥着重要作用。林火干扰通过改变土壤底物的数量和理化性质进而影响土壤活性有机碳,因而阐明林火干扰对土壤活性有机碳的影响是开展森林碳循环研究的基础。文中以6种土壤活性有机碳为研究对象,分别阐述林火干扰对土壤活性有机碳影响的研究进展。针对目前研究现状及存在问题,认为应进一步深化探究林火干扰后土壤微生物活性变化机制对土壤活性有机碳的影响,揭示土壤碳库平衡的影响机理;加强林火干扰后C-N耦合循环特征的研究;深入研究林火干扰后影响土壤活性有机碳的内在因素和外在因素的相互作用,综合评价林火干扰对土壤活性有机碳的短期与长期影响;加强林火干扰—土壤碳库—全球气候变化的交互关系研究,深入探讨林火干扰与土壤活性有机碳的相互作用关系及影响机理。     

寒温带森林根际土壤微生物量碳氮含量生长季内动态变化

【目的】研究寒温带森林根际土壤微生物量碳氮含量的动态变化,为揭示森林土壤碳氮养分利用机制和碳氮循环提供参考,为研究区森林保护与合理经营提供科学依据。【方法】以我国寒温带针阔混交林为研究对象,选择主要组成树种樟子松、兴安落叶松、白桦和山杨,采用抖落法采集根际和非根际土壤样品,对土壤微生物量碳氮含量动态特征进行研究,探讨不同树种根际土壤微生物量碳氮的富集程度、差异性和生长季变化以及其对土壤营养库的贡献率。【结果】不同树种根际土壤微生物量碳氮含量月际变化差异显著,根际土壤微生物量碳含量波动范围为114.14~451.05 mg ·kg -1 ,氮含量波动范围为40.38~185.00 mg ·kg -1 。根际土壤微生物量碳富集率依次为樟子松(87.99%)>白桦(78.22%)>兴安落叶松(73.14%)>山杨(56.96%),微生物量氮富集率依次为山杨(81.50%)>白桦(77.63%)>樟子松(76.42%)>兴安落叶松(51.40%)。土壤微生物量碳氮比为1.42~5.24,樟子松、兴安落叶松、白桦、山杨根际和非根际土壤微生物量碳氮比生长季变幅分别为1.42~5.24、1.57~3.79、1.67~4.55、1.55~2.59和1.79~3.53,其均值分别为2.64、2.63、2.81、2.11和2.36。根际微生物量碳对土壤有机碳库的贡献率为0.83%~0.95%,微生物量氮对土壤有机氮库的贡献率为3.63%~5.08%。【结论】寒温带针阔混交林主要树种生长季根际土壤微生物量碳氮含量均显著高于非根际,根际效应显著;在生长季末期,针叶树种根际效应相比阔叶树种更为强烈;针叶树种根际土壤微生物量对土壤结构和功能的影响高于阔叶树种。     

Microbial biomass in subtropical forest soils： effect of conversion of natural secondary broad-leaved forest to Cunninghamia lanceolata plantation

Conversion of natural secondary broad-leaved forest to Cunninghamia lanceolata plantation is a common management practice in subtropical China. In this study, we compared soil physico-chemical properties, microbial biomass in one natural secondary broad-leaved forest and two C. lanceolata plantation sites to estimate the effects of forest conversion on soil microbial biomass at the Huitong Experimental Station of Forestry Ecology, Chinese Academy of Sciences. Concentrations of soil organic carbon, total nitrogen, NH4^＋-N and microbial biomass carbon and nitrogen were much lower under C. lanceolata plantations as compared to natural secondary broad-leaved forest. Soil microbial biomass C in the first and second rotation of C. lanceolata plantations was only 53%, 46% of that in natural secondary broad-leaved forest, and microbial biomass N was 97% and 79%, respectively. The contribution of microbial biomass C to soil organic C was also lower in the plantation sites. However, the contribution of microbial N to total nitrogen and NH4^＋-N was greater in the C. lanceolata plantation sites. Therefore, conversion of natural secondary broad-leaved forest to C. lanceolata plantation and continuous planting of C. lanceolata led to the decline in soil microbial biomass and the degradation of forest soil in subtropical China.     

基于地统计学和GIS的低丘红壤养分空间变异及其分布研究——以龙游县低丘红壤为例

以浙江省龙游县的低丘红壤地区为例，采用GIS和地统计学相结合的方法，对其表层土壤的有机质和有效氮两种养分的空间变异特征进行分析，结果表明：有机质变异函数曲线的理论模型能较好的符合球状模型，有效氮对数转换后，也符合球状模型。有机质具有强烈的空间相关性，说明受母质、地形、土壤类型等结构性因素影响较大；有效氮具有中等的空间相关性，说明受结构性因素和施肥、作物、管理水平等随机因素共同影响。结合高程分级图、坡度分级图、坡向图和最新的土地利用现状图，发现有机质和有效氮的空间变异受到土地利用类型、海拔、坡度和坡向的影响，其中坡度的影响必须在同一高程范围内考虑。整个研究区的有机质和有效氮含量基本上处于中低等水平。     

土壤微生物生物量及其影响因素研究

土壤微生物生物量的养分贮量比土壤有机质的小,但它既是植物所需养分的有效来源,还是养分的临时贮库。本文根据国内外研究结果综述了一些影响土壤微生物生物量动态的因素。这些因素主要包括 C 和 N 的限制、残留物和营养物质的经营、植物种类、土壤质地、土壤湿度和温度等。通过细致分析,我们认为未来研究应着重于探讨土地利用变化对热带和亚热带土壤微生物生物量的影响。参 55。     

天然次生林下土壤养分空间变异性的初步研究

通过对蒙古栎林和白桦林2种天然次生林下的土壤主要养分的含量、性质进行研究,探讨不同林型下土壤养分含量的变异性以及土壤各指标之间的相关关系,揭示研究区域内森林生态系统土壤养分空间分布特征和变异的某些规律,结果表明,2种天然次生林的林下不同土层土壤的pH值变异系数均小于10%,空间变异程度小;所测的土壤各养分指标的变异系数...