春季冻融期寒温带主要森林类型土壤氮矿化特征

目的春季冻融期是连接冬季与生长季的关键时期,期间强烈的温度变化可能深刻影响土壤生态过程。研究春季土壤冻融过程对氮素矿化的影响,揭示我国寒温带地区冻融对土壤氮矿化的影响规律,为寒温带地区森林生态系统氮素研究和森林生产力评价提供理论依据。方法本研究以寒温带地区3种典型森林（兴安落叶松林、樟子松林、白桦林）为研究对象,利用树脂芯法测定和分析了在春季解冻期间土壤无机氮（NH₄+-N、NO₃?-N）以及净氨化速率、净硝化速率、氮矿化速率的动态变化。结果寒温带春季冻融期3种林型土壤无机氮含量均表现出释放特征,且在冻融末期有大幅增加趋势,但不同林型其变化规律有所不同,3种林型土壤铵态氮含量占无机氮含量的83.91% ~ 97.22%,是春季冻融期土壤无机氮的主要存在形式。冻融循环期间兴安落叶松林、樟子松林和白桦林0 ~ 10 cm土层土壤净氮矿化速率分别增加了1.86、6.18和0.25倍。10 ~ 20 cm土层土壤净氮矿化速率除兴安落叶松林有所降低外,樟子松林和白桦林土壤净氮矿化速率分别增加了4.09和2.25倍。土壤净氨化速率占土壤净氮矿化速率的73.47% ~ 96.76%,土壤氮矿化以氨化作用为主。土壤含水量是土壤有机氮矿化作用的主要影响因素。结论寒温带冻融作用有利于土壤有机氮的矿化,且阔叶林土壤氮矿化对冻融循环的响应强于针叶林。      

寒温带林区不同林型下冻融土壤活性有机碳的变化

  目的  研究不同冻融频次的寒温带林区4种典型林型下土壤溶解性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）含量变化规律,整合所测定的理化因子,为揭示冻融交替作用与土壤中主要活性有机碳及其他潜在驱动因素的相关性规律,以及寒温带林区区域性碳库平衡提供理论依据。  方法  以寒温带林区大兴安岭地区的4种林型（偃松林、杜鹃白桦林、杜鹃落叶松林以及杜香落叶松林）下的土壤凋落物层（O层）与表层矿质土壤（A层）为研究对象,利用室内模拟冻融交替方法对土壤样品进行不同冻融频率累积的循环处理,测定土壤中的DOC、MBC、团聚体含量,pH和含水量;最后,利用主成分分析法对上述多元变量之间的相关性进行探究。  结果  整体而言,杜香落叶松林和杜鹃白桦林的DOC、MBC含量均较高,杜鹃落叶松林以及偃松林的碳含量较低,且后者显著低于前者。同一土层不同林型土壤中,DOC和MBC含量均随着冻融频率的累积呈现先增加后减小的趋势,且冻融作用显著地增加了土壤的DOC含量,同时降低了MBC含量。而在土壤层次方面,O层DOC、MBC含量显著高于A层。此外,温度、冻融频次对土壤中的活性有机碳、团聚体,pH和含水量等潜在驱动因子亦有影响。  结论  寒温带地区不同林型因冻融频次的改变,导致土壤中DOC、MBC含量发生动态变化。与未经冻融处理相比,冻融循环后的DOC含量增加、MBC含量下降,且中海拔地区的阔叶林（杜鹃白桦林）以及低海拔地区的杜香落叶松林更有利于碳含量的累积。      

寒温带林区不同林型土壤酶活性和微生物生物量的变化特征

在大兴安岭高寒区(122°42′14″～123°18′5″E、51°17′42″～51°56′31″N)黑龙江呼中国家级自然保护区内,以大兴安岭寒温带林区海拔400～1100 m的杜香-落叶松(Ledum palustre-Larix dahurica)林、杜鹃-落叶松(Rho-dodendron dauricum-Larix dahurica)林、杜鹃-白桦(Rhododendron dauricum-Betula platyphylla)林、偃松(Pinus pumila)林的土壤为研究对象;采用主成分提取因子,分析4种林型2个土层(h)0相似文献   

生物炭对杉木人工林土壤碳氮矿化的影响

为探讨杉木生物炭输入到土壤中后对土壤碳、氮矿化的影响和机制,通过室内培养实验,研究了单独施用生物炭、凋落物及其配合施用下土壤碳、氮矿化的特征以及可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量的变化。结果表明,生物炭单独施用或与凋落物同时添加到土壤中,均增加了土壤有机碳含量且抑制了土壤有机碳和/或凋落物的矿化。生物炭对DOC的吸附效应导致土壤可利用态碳显著降低,且单独添加生物炭后,土壤微生物生物量碳含量在培养初期显著降低,故这种吸附效应可能是生物炭抑制土壤有机碳矿化的重要原因之一。生物炭单独添加到土壤中在培养结束后(90 d)并未改变土壤氮的矿化量,但在培养过程中,却降低了土壤氮的矿化;然而,无论是否存在生物炭,添加凋落物均显著降低了土壤氮的矿化并增加了微生物生物量氮。这说明,无凋落物存在的情况下,生物炭的固氮效应呈现出短期效应。     

四川龙溪-虹口常绿阔叶林凋落物与土壤碳、氮、磷化学计量特征分析

以龙溪虹口海拔873～2 211 m的常绿阔叶林为研究对象,通过野外采集和室内分析,探讨了常绿阔叶林土壤与凋落物有机碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征对海拔、土层和森林类型的响应特征。结果表明:①随着海拔的上升,不同土层的土壤和凋落物有机碳、氮、磷含量均呈现出增加的趋势;土壤和凋落物有机碳、氮、磷含量与海拔呈极显著正相关关系。②土层厚度与土壤N/P和C/P显著负相关,海拔和森林类型与凋落物C/P显著负相关,森林类型仅与凋落物N/P显著负相关。③研究区内土壤和凋落物C/N高于中国森林系统土壤和凋落物C/N,表明凋落物分解速度较慢,矿化和腐殖化程度较低,土壤硝酸盐淋溶风险较低,养分贮藏能力较好。土壤氮、磷含量与凋落物C/N和C/P显著负相关,说明该地区凋落物分解受土壤氮、磷元素共同的限制。研究结果可为探讨森林土壤养分供应和限制因素以及研究区域内土壤质量评价和森林管护提供科学依据。     

生物与非生物因素对森林土壤氮矿化的调控机制

温室气体排放剧增引起全球变暖,已成为全球高度关注的生态环境问题。一氧化二氮(N₂O)是大气中仅次于二氧化碳(CO₂)和甲烷(CH₄)的第三大温室气体,森林土壤氮矿化过程伴随着硝化和反硝化的发生,能够导致N₂O的产生,进而引起大气N₂O浓度的升高。森林土壤氮矿化是生物与非生物环境因素共同调控的复杂生态学过程,探明森林土壤氮矿化的影响因素及其调控机制,有助于丰富人们对森林土壤氮循环过程的认识,在全球变化研究中具有重要的地位与作用。本研究揭示森林土壤氮矿化的时空变化及影响因素,阐明非生物因素以及森林植被覆盖、森林凋落物、土壤微生物与土壤动物等生物因素对森林土壤氮矿化的影响特征及作用机制。目前,森林土壤氮矿化研究存在结果可比性不强;内容多集中于氮矿化单因素影响研究,缺乏多因子尤其是微生物-动物协同调控研究;缺乏不同气候类型及不同土地利用方式森林土壤氮矿化特征及影响机制研究;缺乏氮矿化对全球变化的响应研究等一系列问题。土壤氮矿化研究应该探索统一高效的测定方法,加强土壤微生物-动物-环境因子多因素耦合对森林土壤氮矿化影响机制研究,探讨不同气候类型及不同利用方式森林土壤氮矿化调控机制,重点阐明全球变化背景下森林土壤氮矿化的过程与机理。旨在为准确理解不同气候区森林土壤氮矿化的时空格局及其对全球气候变化的影响提供理论支撑。参69     

林火对昆明人工林凋落物和表层土壤碳氮的影响

【目的】研究火烧对华山松、柏木凋落物及其表层(0~10cm)土壤碳氮的影响。【方法】采用相邻样地比较法以空间代替时间,对昆明近郊火烧林地调查采样并分析。【结果】与未过火华山松相比,过火华山松表土有机碳、全氮含量及碳、氮储量均下降,且差异显著,柏木相应的指标也降低,但差异不显著;华山松、柏木凋落物现存量分别减少49.04%、41.03%,凋落物现存量和表土有机碳、全氮含量及其碳、氮储量均正相关。【结论】火烧使两种林型凋落物和表土碳、氮含量及储量降低,但柏木林受火烧的影响较华山松林小,柏木林抗火性能及其在火烧后的恢复比华山松林更具优势。     

林下植被和凋落物对我国寒温带天然林土壤CO2通量的短期影响

  目的  为研究林下植被和凋落物对我国寒温带天然林土壤CO₂通量的影响,对不同处理下CO₂通量排放特征进行分析探究,为大兴安岭地区森林生态系统的经营管理和土壤温室气体研究提供参考。  方法  在2019年5—9月采用静态箱?气相色谱法对大兴安岭北部4种主要林型（白桦林、山杨林、樟子松林和兴安落叶松林）土壤CO₂通量排放特征进行原位监测研究。  结果  4种林型不同处理后的土壤CO₂通量都呈现相似的单峰曲线变化趋势,峰值出现在7月或8月。去除凋落物会提高阔叶林土壤呼吸,降低针叶林土壤呼吸,但变化幅度较小,没有达到显著水平（P > 0.05）。与自然状态相比,去除林下植被后,白桦林、山杨林和兴安落叶松林的CO₂通量均值分别升高了27.57%、15.84%和24.13%,达到显著水平（P < 0.05）,但樟子松林则下降了0.68%（P > 0.05）。去除林下植被和凋落物状态下,白桦林、山杨林和兴安落叶松林土壤CO₂通量均值升高了20.05% ~ 25.34%,但樟子松林则下降了12.36%,且去除林下植被和凋落物的阔叶林的平均通量显著大于针叶林（P < 0.05）。  结论  凋落物和林下植被的存在与否会对土壤CO₂通量产生不同影响,且影响程度因林型而异,科学合理的林下管理对调控森林生态系统CO₂排放和生态环境保护都有着重大的作用。      

大兴安岭几种主要可燃物类型地被物灰分含量比较分析

应用SX2-10-13型马福炉对黑龙江省大兴安岭林区主要可燃物类型地被物灰分含量进行了测定,分析了不同可燃物类型地被物层、同一可燃物类型不同地被物层灰分含量的差异,以及产生差异的原因.同一林型不同地被物层灰分含量从总体上看,半分解层的灰分含量最高,其次是落叶层,枯枝最低.这可能与微生物的活动以及树的各部位对矿质元素的积累不同有关.不同林型同一地被物层灰分含量也不同,白桦-山杨-落叶松混交林中半分解层灰分的质量分数最高(0.31%),其次是杜鹃-越橘-落叶松林(0.27%)、山杨林(0.24%)、樟子松林(0.22%)、樟子松-落叶松林(0.16%),白桦林最低(0.13%). 混交林各地被物种类灰分含量一般较含有相同主要树种的纯林高.     

天然马尾松林土壤碳氮磷特征及其与凋落物质量的关系

目的对森林土壤碳氮磷特征及其与凋落物质量的关系进行分析,可为森林质量的精准提升提供参考依据。方法以赣南天然马尾松为研究对象,基于标准地调查及样品测定获取数据,利用主成分提取反映凋落物质量特征的变量并将其分别与土壤有机碳（C）、全氮（N）、全磷（P）建立线性回归模型,分析土壤C、N、P含量与凋落物质量的关系。结果（1）随土层深度（1）随土层深度的增加,土壤C、N、P含量逐渐降低,0 ~ 10 cm土层的C、N含量均显著高于其他土层（P < 0.05）,各土层TP含量均无显著差异（P > 0.05）。土壤中的C、N、P含量整体表现为中等偏低到极低的状态;随林龄的递增,各土层C、N、P含量均呈上升趋势,其中0 ~ 10 cm土层的C含量各龄组间均呈显著差异（P < 0.05）。（2）凋落物半分解层、未分解层现存量随林龄的递增呈先增后减的趋势,各龄组均在近熟林达最大值;各分解层的C、N、P含量在不同龄组间均无明显变化规律,但半分解层的C含量、C/N值均显著小于未分解层（P < 0.05）,N、P含量则为半分解层大于未分解层,其差异均不显著（P > 0.05）。（3）反映凋落物半分解层、未分解层质量特征的主成分均与土壤C、N含量呈显著相关、与土壤P含量相关性不显著,表现为土壤C、N、P含量与凋落物半分解C、N、P含量呈正相关、凋落物未分解层C、N、P含量呈负相关。结论天然马尾松林土壤的养分含量整体偏低,凋落物C、N、P含量在未分解层减少、半分解层增加时其土壤养分含量增加,因此,在经营中促进凋落物的分解可提高土壤养分含量,有利于林木生长。      

人工针叶林林冠空隙土壤的研究

作者研究了北京西山地区人工针叶林林冠空隙和林冠下的土壤及植被状况.结果表明:①林隙中乔木物种丰富度指数与林下一致,但灌木和草本的物种丰富度指数比林下高.②林隙土壤的枯枝落叶层比林下薄,其组分主要是草本和根系盘结物且呈半分解状态;林隙土壤的剖面形态特征,除A层的颜色、根系含量有别外,与林下土壤无明显区别.③油松林林隙土壤中A层的土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾分别比林冠下土壤高10.7%,345%,25 .8%和35.7%.④油松侧柏混交林中林隙土壤A层的土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾分别比林冠下土壤高4.7%,12.5%,9.4%和31.1%.⑤林隙土壤的pH、过氧化氢酶和多酚氧化酶没有明显的变化规律.⑥建议对林隙土壤水分的时空动态变化进行研究.     

林火对北京平谷区油松林土壤化学性质的影响

目的以北京平谷区油松林火烧迹地为研究对象,通过在不同火烧强度下养分含量、相关性关系以及主要养分比值的分析,探讨林火对北京平谷区油松林土壤化学性质的影响,以了解火烧后土壤养分资源的重新配置及其空间性差异,对火烧迹地的植被恢复和管理提供参考。方法按照过火强度,划分轻度火烧(L)、中度火烧(M)、重度火烧(H)3个强度的林地作为研究样地,选择相邻未过火林地(C)作为对照样地。调查和测定火灾发生后0.5年的0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm的土壤养分含量,采用单因素、双因素方差分析、相关性分析、LSD事后检验,研究不同火烧强度下土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、速效氮(AN)、铵态氮(NH₄+-N)、硝态氮(NO₃--N)、全钾(TK)、速效钾(AK)、全磷(TP)、速效磷(AP)含量、碳氮比(C/N)、氮磷比(N/P)的变化。结果(1) 不同火烧强度在相同土层下,林火对TN影响不显著(P>0.05),对TP影响显著(P < 0.05),对其他所有指标影响极显著(P < 0.01);不同土层下,林火对TK影响不显著,对其他所有指标影响极显著(P < 0.01);各土壤养分在土壤中呈垂直分布特点。(2)火烧使土壤SOC、TN、AN含量呈现明显下降趋势,使TP、AP,TK,AK含量整体呈现增加趋势。(3)轻度过火使土壤NH₄+-N、NO₃--N含量下降;中度过火使土壤表层NH₄+-N含量升高、NO₃--N含量下降,下层NH₄+-N含量下降、NO₃--N含量升高;重度过火使土壤NH₄+-N含量升高,土壤表层NO₃--N含量升高,下层NO₃--N含量下降。(4)主要元素C、N、P三者之间相关性极显著(P < 0.01),TK与其他土壤养分相关性较不明显(P>0.05)。(5)C/N比在轻中度过火后少量下降,在重度过火后上升。N/P过火后皆下降,且过火前随土层深度增加,过火后相反,随土层深度降低。结论林火对土壤化学性质的影响极其重要,相同强度火烧会对不同土层土壤化学性质影响有区别,不同强度火烧使各土壤化学性质产生显著变化,对土壤养分资源的重新配置产生重要影响。      

黄土高原不同类型土壤团聚体中氮库分布的研究

【目的】研究黄土高原主要土壤不同团聚体中氮库的分布特征。【方法】根据不同植被类型和土壤类型，分别从黄土高原不同地域分层（0～20、20～40和40～60 cm）采集22个土壤剖面样品。【结果】无论哪种团聚体，从表层向下，有机氮、矿质氮、铵态氮、硝态氮含量皆呈递减趋势。不同土壤团聚体，其有机氮含量明显不同，>5 mm、2～5 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体有机氮含量依次递增趋势，而0.25～1 mm、<0.25 mm粒级团聚体的有机氮含量依次呈下降趋势，以0.25～1 mm团聚体有机氮含量最大；不同团聚体中铵态氮、硝态氮和矿质氮含量分布没有明显的规律性。由于不同大小团聚体所占比例不同，因此无论是土壤有机氮，还是矿物态氮，其贮量在土壤团聚体中的分布与含量并不完全一致：> 5 mm、2～5 mm、1～2 mm粒级结构体中贮量依次呈递减趋势，而1～2 mm、0.25～1 mm、< 0.25 mm依次呈递增趋势，以1～2 mm结构体贮量最低。【结论】在黄土高原地区，土壤中各级团聚体含氮量分布随纬度增加而降低，土垫旱耕人为土各级团聚体含氮量最高，干润砂质新成土各级团聚体含氮量最低。植被对团聚体中的氮素分布也存在一定影响，有机氮和矿质氮大体上均呈自然林地>新垦农田>人工林>农地。     

海南岛文昌市不同森林类型土壤有机碳分布特征及其影响因素

土壤有机碳分布对于生态系统碳循环过程有重要意义,热带森林土壤存在高度空间异质性,不同森林类型下土壤有机碳的分布仍存在很大不确定性。因此,以海南岛文昌市五种森林类型的表层土壤为研究对象,探究其有机碳分布特征,并通过相关性分析、逐步回归分析和冗余分析阐明影响土壤有机碳分布的主要影响因子,结果表明:文昌市五种森林类型土壤有机碳含量范围在6.18－35.71k/kg,木麻黄人工林土壤有机碳含量最低,不利于土壤碳固存,有机碳分布表现为桉树人工林>人工混交林>次生林>相思人工林>木麻黄人工林;不同森林类型中有机碳含量变化与土壤中全氮含量、碳氮比变化一致;影响有机碳分布的主要因素为土壤全氮含量和碳氮磷化学计量比。研究结果可以为热带地区土壤碳固存及森林生态系统管理保护提供理论依据。     

不同碳输入方式对沿海防护林土壤氮库的影响

为探究凋落物和根系在滨海沙地人工林土壤氮循环中所扮演的角色,设置去除凋落物、切断根系、对照3种处理,分析3种典型沿海防护林(尾巨桉、纹荚相思、木麻黄)土壤氮素对不同碳输入的响应。结果表明：滨海沙地土壤矿质氮含量(2.91－4.49 mg?kg－1)远低于内陆森林土壤;3种人工林土壤矿质氮含量表现为纹荚相思>木麻黄>尾巨桉,其中纹荚相思与尾巨桉土壤矿质氮含量差异显著( P<0.05);不同树种土壤硝态氮( NO－3－N)含量存在显著差异,表现为纹荚相思>木麻黄>尾巨桉。树种对切断根系或去除凋落物的响应不一致,切断根系后纹荚相思和木麻黄土壤NO－3－N含量显著高于对照,对铵态氮( NH＋4－N )含量影响不显著;切断根系和去除凋落物处理后土壤硝化作用均增强,对尾巨桉的影响达显著水平( P<0.05);切断根系和去除凋落物均显著降低尾巨桉和纹荚相思土壤微生物量氮( MBN)含量,对土壤可溶性有机氮( DON)的影响与之相反。土壤NO－3－N与土壤MBN之间存在极显著的负相关关系( r＝－0.671, P<0.01),与土壤DON呈极显著正相关( r＝0.900, P<0.01),土壤DOC与NO－3－N、 NH＋4－N之间分别存在显著的负相关( r＝－0.413, P<0.05)和极显著的正相关关系( r＝0.461, P<0.01)。     

南滚河国家级自然保护区典型植被类型土壤有机碳及全氮储量的空间分布特征

目的植被群落随山地海拔升高呈现有规律的垂直分布,能够引起样地微气候及土壤性质的改变,进而影响碳氮在土壤中的沉积。因此,不同典型植被类型土壤碳氮储量的空间分布特征是山地生态系统碳氮循环研究的重要内容。本文旨在探明南滚河自然保护区不同典型植被类型土壤有机碳及全氮储量沿海拔梯度的变化及其与环境因子的耦合关系。方法选取南滚河自然保护区沿海拔形成的3种典型植被类型（沟谷雨林、半常绿季雨林和中山湿性常绿阔叶林）为研究对象,研究不同植被类型之间土壤有机碳及全氮储量的变化规律,并运用线性回归和RDA冗余分析等方法研究环境因子沿海拔变化对土壤有机碳及全氮储量的影响。结果不同典型植被类型土壤有机碳与全氮储量随海拔升高呈现显著增加的变化趋势（P < 0.05）,即沟谷雨林（89.10 t/hm2,11.94 t/hm2） < 半常绿季雨林（190.30 t/hm2,25.34 t/hm2） < 中山湿性常绿阔叶林（508.05 t/hm2,56.55 t/hm2）,这种变化规律与凋落物厚度、年均降水量、土壤含水量、总有机碳及全氮沿海拔的变化相一致;不同植被类型土壤有机碳储量均随土层深度增加呈先增后降的垂直变化规律,而土壤全氮储量则随土层深度增加呈逐渐降低趋势;土壤有机碳及全氮储量与海拔、土壤含水量、总有机碳、全氮、凋落物厚度和年均降水量呈极显著正相关（P < 0.01）,与土壤密度、pH、年均气温和土壤温度呈极显著负相关（P < 0.01）,冗余分析表明凋落物厚度与土壤含水量是影响有机碳和全氮储量的主导因子。结论热带地区植被类型沿海拔梯度有规律的分布,能够通过改变样地微气候（如温度、水分）、凋落物输入（凋落物厚度）及土壤理化环境（如土壤密度、C与N含量等）,进而显著影响土壤有机碳及全氮储量的空间分布。