模拟氮沉降对湿性常绿阔叶次生林土壤碳氮组分和酶活性的影响

为了研究氮沉降对次生林土壤碳氮组分和酶活性的影响,以华西雨屏区湿性常绿阔叶次生林为对象,从2014年1月起进行野外定位模拟氮沉降试验,分别设置对照(CK,+0 g/(m^2·a))、低氮(LN,+5 g/(m^2·a))和高氮(HN,+15 g/(m^2·a))3个氮添加水平。在氮沉降进行27个月后,按照腐殖质层和淋溶层表层进行取样,测定不同土层土壤总有机碳(TOC)、可浸提溶解性有机碳(EDOC)、易氧化碳(ROC)、全氮(TN)、硝态氮(NO_3^-—N)和铵态氮(NH_4^+—N)含量以及蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和多酚氧化酶活性。结果表明:模拟氮沉降显著增加该次生林腐殖质层土壤的TOC和NH_4^+—N含量,显著增加腐殖质层和淋溶层表层土壤的NO_3^-—N含量,腐殖质层土壤C/N显著升高。淋溶层表层土壤TOC、NH_4^+—N、C/N以及2层土壤的EDOC、ROC、TN和NH_4^+—N/NO_3^-—N均无显著影响。2层土壤的多酚氧化酶活性均随着氮添加量的升高而降低,其中淋溶层表层达到显著差异。模拟氮沉降对蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均无显著影响。腐殖质层中,NH_4^+—N和NO_3^-—N含量与TOC含量存在极显著正相关关系。2层土壤的多酚氧化酶活性均与NO_3^-—N含量呈极显著负相关。结果说明,模拟氮沉降使该次生林中原本较高的腐殖质层土壤TOC含量进一步显著增加,并且促进土壤无机氮的积累,而模拟氮沉降对多酚氧化酶的抑制作用更加有利于土壤有机质的积累。     

杉木人工林凋落物添加与去除对土壤碳氮及酶活性的影响

为了解未来气候变化过程中森林生产力增加的背景下,凋落物增加如何影响土壤碳氮过程,在杉木人工林中通过模拟实验研究凋落物添加(一倍)与去除对土壤中碳氮、碳氮同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)、微生物生物量碳氮(MBC、MBN)及酶活性的影响。结果表明:凋落物添加后土壤中氮获得酶(β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶)活性显著上升,加速对土壤中有机质的分解获取氮素;凋落物添加与去除处理对土壤碳的影响较小,土壤有机碳(SOC)与可溶性有机碳(DOC)均未发生显著变化;土壤中δ¹³C丰度与凋落物处理之间未呈现出相关规律性,而δ¹⁵N丰度在凋落物添加处理后显著上升。这些结果说明,凋落物处理对杉木林土壤中氮的影响较为敏感,对土壤碳的影响较小。因此,未来气候变化导致森林生产力提高、凋落物输入增加,可能会导致土壤中氮素的损失,迫使土壤微生物分泌更多的氮获得酶同植物竞争土壤氮,最终可能会造成土壤碳氮循环的不平衡,对整个生态系统造成严重影响。     

杉木人工林凋落物添加与去除对土壤碳氮及酶活性的影响

为了解未来气候变化过程中森林生产力增加的背景下,凋落物增加如何影响土壤碳氮过程,本研究在杉木人工林中通过模拟实验研究了凋落物添加（Litter addition）（一倍）与去除(Litter exclusion)对土壤中碳氮、碳氮同位素（δ13C、δ15N）、微生物量碳氮（MBC、MBN）、及酶活性的影响。研究结果表明,凋落物添加后导致土壤中氮获得酶（β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶）活性显著上升,加速对土壤中有机质的分解获取氮素,这可能是由于凋落物添加后导致植物细根生物量增加,增强了植物吸收氮素的能力,从而使土壤中可溶性有机氮（DON）、铵态氮、硝态氮含量下降,迫使微生物分泌更多的氮获得酶去获取氮素;凋落物添加与去除处理对土壤碳的影响较小,土壤中SOC、DOC均未发生显著变化;土壤中δ13C丰度与凋落物处理之间未呈现出相关规律性,而δ15N丰度在凋落物添加处理后显著上升。这些结果说明,凋落物处理对杉木林土壤中氮的影响较为敏感,对土壤碳的影响较小。因此,未来气候变化导致森林生产力提高、凋落物输入增加,可能会导致土壤中氮素的损失,迫使土壤微生物分泌更多的氮获得酶同植物竞争土壤氮,最终可能会造成土壤碳氮循环的不平衡,对整个生态系统造成严重影响。     

不同封育管理措施对沙质草地土壤轻组及全土碳氮储量的影响

通过地面调查研究不同封育管理措施对甘肃景泰绿洲边缘沙质草地土壤轻组及全土碳氮储量的影响。结果表明,在天然封育和人工抚育措施实施后,研究区沙质草地0-40cm层土壤轻组及全土碳氮含量、单位面积有机碳和全氮储量都明显增加(P<0.05)。(1)和流动沙地相比,封育19年(人工抚育19年)、封育19年(人工抚育5年)、封育10年(自然恢复)沙质草地0-40cm层土壤轻组干物质量分别增加170.8%,150.0%,129.2%,0-40cm层土壤有机碳和全氮平均含量分别增加372.7%和266.7%,190.9%和183.3%,136.4%和91.7%,土壤轻组干物质量与全土有机碳和氮含量呈高度正相关(r=0.95**)。(2)和流动沙地相比,封育19年(人工抚育19年)、封育19年(人工抚育5年)、封育10年(自然恢复)沙质草地0-40cm层土壤轻组碳和氮储量分别比流动沙地增加422.7%和280.7%,345.7%和232.1%,244.4%和152.1%;全土碳和氮储量分别比流动沙地增加了261g/m2和20g/m2,143g/m2和15g/m2,101g/m2和7g/m2。(3)土壤轻组碳(氮)占全土碳(氮)储量的比例以封育沙质草地高于流动沙地;各封育沙质草地和流动沙地中轻组碳占全土碳的比例都高于轻组氮占全土氮的比例。(4)天然封育+人工抚育措施对沙质草地的影响和改善程度高于纯天然封育措施,它是促进我国北方退化沙质草地恢复的适宜方法。     

氮添加和凋落物增减对华西雨屏区常绿阔叶林土壤团聚体及其碳氮的影响

大气氮沉降可通过改变土壤氮素可利用性(直接影响)和改变凋落物输入量(间接影响)对森林土壤碳氮动态产生影响.土壤团聚体是森林表层土壤最具代表性的基本结构单元,对于稳定贮存有机碳氮具有重要意义.通过氮添加和凋落物增减试验设计,探索氮添加和凋落物增减对土壤团聚体及其碳氮组分的影响.结果 表明:(1)凋落物增加(+L)和减少(...     

沙漠化对科尔沁沙质草地土壤呼吸速率及碳平衡的影响

在科尔沁沙地测定了不同类型沙漠化草地土壤呼吸速率的日进程和季节变化,以及植物碳储量和土壤有机碳储量,分析了沙漠化对沙质草地土壤呼吸速率及草地碳平衡的影响。结果表明:(1)沙漠化可导致草地土壤呼吸速率日变化幅度变小,日均土壤呼吸速率明显降低;与非沙漠化草地相比,在生长季轻度、中度、重度和严重沙漠化草地日均土壤呼吸速率依次下降6.4%、12.8%、33.0%和39.4%;(2)受沙漠化的影响草地碳储量明显下降,与非沙漠化草地相比,4种类型沙漠化草地碳储量依次下降50.3%、74.0%、86.4%和90.2%;其中,凋落物碳储量的下降幅度最大,土壤有机碳储量下降幅度次之,植物碳储量下降幅度最小;(3)沙漠化可使草地碳平衡受到严重破坏,草地一旦沙漠化,土壤呼吸消耗碳量将超过植物固定碳量,这时土壤有机碳库将作为后备碳源来弥补土壤呼吸过程中植物固碳量的不足。为了促进沙漠化草地碳库的恢复,应加强沙漠化草地的治理,促进草地植被的恢复重建。     

外源氮输入对土壤有机碳矿化和凋落物分解的影响

目前,由人类活动造成的陆地生态系统氮输入量已经远远超过了其自身的生物固氮,外源氮输入的增多已经并将继续对土壤有机碳矿化和凋落物分解产生影响。本文分析了国内外有关氮输入增多对土壤有机碳矿化和凋落物分解的影响及其机理:由于研究点环境状况不同,凋落物性质的差异和分解阶段的不同等原因,氮输入对土壤有机碳矿化的结果主要表现为抑制或促进作用;对凋落物分解的影响表现为促进、无影响和抑制三种效果,有关其作用机理还有待进一步深入研究。着重指出对于作为大气CO2"汇"的沼泽湿地,氮输入的增多能够对其碳"汇"功能产生影响,因此进行氮输入对湿地土壤有机碳矿化和凋落物分解方面的研究,对于探讨湿地碳循环对外源氮输入的响应及其机理非常重要。     

氮沉降对杉木人工林凋落物大量元素归还量的影响

通过野外模拟试验,研究了杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)凋落物养分归还对氮沉降增加的响应。试验设计为4种处理,分N0(对照)、N1、N2、N3共4种处理,N沉降量分别为0,60,120,240kg N/(hm2.a)。每处理重复3次。通过3a监测发现,经N0、N1、N2、N3处理,N元素平均年归还量分别为8.49,8.51,9.57,9.37kg/hm2,P分别为0.74,0.68,0.73,0.72kg/hm2,K分别为3.57,3.93,4.02,3.98kg/hm2,Ca分别为6.81,6.96,6.76,7.12kg/hm2,Mg分别为2.12,2.22,2.08,2.30kg/hm2,相对于N0处理,各水平的氮沉降处理在3a时间里表现为提高凋落物N归还量的作用,但是增长幅度有下降的趋势,对P元素归还有抑制作用,对K、Ca、Mg元素先期表现为促进其归还量的作用,但在后期逐渐有呈抑制的趋势。各处理凋落物5种元素归还量均在2,4,7月出现3个明显的归还高峰期,最大值均出现在7月份。     

凋落物和根系输入对亚热带米槠天然林土壤有机碳组分的影响

植物残体添加和去除试验(the detritus input and removal treatments,DIRT)作为一种研究碳输入来源变化对土壤质地与质量影响的试验设计,对研究土壤养分来源以及主要影响机制具有关键作用.选择福建省三明森林生态系统与全球变化研究站的米槠常绿阔叶天然林,设置对照(CT)、去除凋落物(N...     

氮沉降增加和人类干扰对半干旱草地土壤呼吸的影响

土壤呼吸是全球碳循环的主要流通途径,但半干旱草地土壤呼吸对全球变化和人类干扰的响应机制尚不清楚。该研究以科尔沁沙质草地为研究对象,研究氮沉降增加、人类干扰（火烧、刈割）及其交互作用对沙质草地整个植物生长季（2017年5－9月）土壤呼吸的影响。结果表明,土壤呼吸呈明显的季节动态变化,在7月最高。氮沉降增加使根呼吸显著提高42%,土壤呼吸显著增加17%（P<0.001）,但对微生物呼吸无显著影响。火烧使根呼吸显著提高25%（P<0.01）,但使微生物呼吸降低13%（P<0.001）,从而导致土壤呼吸未显著增加（P>0.05）。刈割显著降低了土壤温度,诱导微生物呼吸和根呼吸分别降低13%（P<0.001）和20%（P<0.05）,从而显著抑制土壤呼吸（P<0.001）。氮沉降增强了火烧对土壤呼吸的促进作用,但未显著影响刈割对土壤呼吸的抑制作用。氮沉降、火烧和刈割对土壤呼吸的不同影响可对全球变化背景下沙质草地土壤碳循环的预测和天然草地的科学管理提供参考。     

氮沉降背景下生物炭施用对土壤有机碳组分的影响

通过18个月的盆栽试验,以杉木幼苗为研究对象,研究不同水平氮(N)沉降背景下(N0(0)、低N(40 kg/(hm2·a))和高 N(80 kg/(hm2·a))生物炭(BC)施用(B0(0)、B1(12 t/hm2)和 B2(36 t/hm2))对土壤有机碳(SOC)组分的影响.结果表明:与对照相比,单独施用BC以及...     

间伐对杉木人工林土壤碳氮及其组分特征的影响

为探究不同间伐强度对杉木人工林土壤碳氮及其组分特征的影响,以福建省三明市官庄国有林场11年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,采用弱度间伐(LIT)、中度间伐(MIT)、强度间伐(HIT)等3种间伐强度,研究不同间伐强度林分0—10,10—20,20—40,40—60,60—80,...     

培肥措施对复垦土壤轻重组有机碳氮的影响

为揭示复垦土壤轻重组分有机碳氮随复垦年限和培肥措施变化的特征,采用密度分组方法研究了不施肥(CK)、单施化肥(CF)、单施有机肥(M)、有机无机配施(MCF)和生物有机肥与化肥配施(MCFB)5种培肥措施下复垦4,8年土壤轻重组分碳氮含量及碳氮比变化规律。结果表明:复垦土壤总有机碳氮与轻重组有机碳氮含量变化趋势总体均表现为随复垦年限的增加而显著提高。经过8年复垦,不同处理间,单施有机肥对总有机碳(TOC)、总有机氮(TON)、轻组有机碳(LFOC)、重组有机碳(HFOC)与轻组有机氮(LFON)、重组有机氮(HFON)的提高效果总体优于其他处理,与生土相比,增加幅度分别为148.10%,68.09%,163.68%,129.51%,35.00%,92.59%。土壤轻组组分C/N重组组分C/N,土壤轻组组分C/N总体表现为随复垦年限增加而提高,以单施化肥最高,达25.48;重组C/N表现为随复垦年限增加而降低,以单施化肥最低,为6.44。施肥对土壤碳氮库管理指数影响显著,各施肥处理均以生物有机肥与化肥配施处理效果最好。综合来看,在等量养分投入的情况下,单施有机肥更有利于采煤塌陷区复垦土壤总有机碳氮库及轻重组有机碳的积累,单施化肥更大程度促进了轻组组分有机碳和重组组分有机氮的提升幅度。     

水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响

为探讨水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响,通过膜下滴灌设施番茄田间定位试验,采用灌水下限(W_1、W_2、W_3)和施氮量(N_1、N_2、N_3)的两因素三水平随机区组设计,研究水氮调控对休耕期0—30cm土层土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响。结果表明,不同水氮调控下,设施土壤有机氮主要是以酸解态氮为主,总体表现酸解态氮大于非酸解态氮含量。土壤有机氮组分在酸解态氮和非酸解态氮中分配比例差异明显。土壤有机氮各组分含量及占全氮比例的大小顺序为氨基酸氮/氨态氮未知氮氨基糖氮。除氨基糖氮,其余酸解态氮各组分和酸解总氮含量及其占全氮比例均随着土层深度的增加而降低,不同土层含量差异显著(P0.05)。土壤全氮、矿质氮和总有机氮含量随土层深度的增加也呈降低趋势,且含量差异达到极显著水平(P0.01)。除氨基糖氮,全氮与其他有机氮各组分、酸解总氮间均达到极显著正相关(P0.01);矿质氮仅与酸解氨态氮及酸解总氮的影响达到极显著(P0.01)和显著正相关(P0.05)。灌水下限、施氮量及水氮交互对设施土壤全氮、矿质氮和总有机氮及有机氮组分影响均达到极显著水平(P0.01)。因此,设施土壤氮素含量的变化与水氮管理模式紧密相关。氨态氮和氨基酸氮是设施土壤中最主要的有机氮形态,是土壤活性氮中的主要组分,亦是土壤供氮潜力的表征。考虑土壤供氮潜力,灌水下限35kPa、施氮量300kg/hm~2为该设施生产下最优的水氮管理措施。     

半干旱区不同围封年限对草地土壤和微生物碳氮含量的影响

[目的]探究半干旱区草地根际土壤碳氮及土壤微生物量碳氮对不同封禁年限响应特征,为半干旱草地生态系统物质循环研究以及生态系统养分限制判定等提供依据,并为确定合理围封年限提供科学参考.[方法]以宁夏回族自治区固原市云雾山国家级自然保护区半干旱草原为研究对象,应用生态化学计量学方法对比分析放牧地与围封10,25,35 a样地...     

控释氮肥对玉米秸秆腐解及潮土有机碳组分的影响

施肥影响秸秆还田效果,研究不同形态氮肥对秸秆腐解及土壤有机碳组分的影响可为秸秆还田下氮肥合理施用提供科学依据。以10年小麦-玉米轮作定位施肥试验为基础,采用尼龙网袋田间填埋法,研究了控释掺混尿素和普通尿素不同用量(纯氮120,240,360 kg/hm~2)对潮土中玉米秸秆腐解及土壤有机碳组分的影响。结果表明:与普通尿素相比,控释掺混尿素具有促进秸秆腐解的趋势;在秸秆腐解后期,控释掺混尿素处理较普通尿素显著促进了秸秆氮、磷的释放,而不同氮肥处理对秸秆中钾素的释放影响并不显著。在秸秆腐解后期,相同施氮量条件下,常规施氮量和增施氮量的控释掺混尿素处理较普通尿素显著增加土壤水溶性和热水溶性有机碳含量。在增加土壤微生物量碳、氮含量方面,在秸秆腐解的某些阶段控释掺混尿素处理的促进作用显著高于普通尿素处理。综合来看,与普通尿素相比,控释掺混尿素在秸秆腐解和增加土壤有机碳组分方面具有较好的促进作用。     

模拟氮沉降对华北落叶松人工林土壤微生物碳和微生物氮的动态影响

为揭示过量的大气氮沉降对华北落叶松人工林土壤微生物碳、氮和土壤呼吸的影响,通过对照(N0:0 g/(m^2·a))、轻度施氮(N1:8 g/(m^2·a))、重度施氮(N2:15 g/(m^2·a))3个外源施氮水平下5年的野外定点试验和观测,模拟过量氮沉降条件下华北落叶松人工林土壤微生物碳、氮和土壤呼吸的变化,旨在阐明林下土壤微生物和呼吸对过量氮沉降的响应及其对土壤碳氮循环的影响。结果表明:在5-10月生长季中,土壤微生物碳和氮的平均含量分别为1 098.93,97.31 mg/kg,二者都随土层深度的增加呈下降趋势;轻度施氮促进土壤微生物碳和氮的增加,重度施氮抑制土壤微生物碳和氮的增加;土壤微生物碳和微生物氮从生长初期5月起,5-7月呈增加趋势,7月出现峰值,8月降低,9-10月小幅增加,呈现N形曲线。土壤微生物碳氮比为4.94~18.54,且随施氮量增加而减小。各氮处理下,华北落叶松人工林土壤呼吸速率5,6月较低,7-8月持续增加,并在8月达到最高,9-10月逐渐降低。相关分析表明,土壤呼吸与土壤全氮、含水量、微生物碳和微生物氮含量呈极显著正相关关系,与土壤有机质呈显著正相关关系。在全球变化背景下,研究结果可为进一步明确过量大气氮沉降对森林生态系统碳氮循环的影响途径和机制研究提供重要参考。     

科尔沁沙地不同草地利用方式下土壤粒度和有机碳分布特征

[目的]探讨不同草地利用方式下粒度与有机碳含量及相关性,揭示草地退化过程当中土壤有机碳的损失速率,为科尔沁沙地生态环境恢复治理提供科学依据。[方法]以科尔沁沙地乌力吉木伦河流域流动和半固定风沙土为研究对象,对流域内围封草地、不同退化程度的盐碱化样地和人工种植牧草样地等不同草地利用方式下粒度与有机碳含量及相关性进行了探索研究。[结果]围封措施在控制土壤侵蚀和提高土壤有机碳含量方面均起到显著的作用;流域内0—20 cm土层各样地粒度组成以粉粒和砂粒为主,由于翻耕的因素,燕麦和苜蓿样地表层土壤粗粒化明显且比其他样地具有更高的峰值和中值粒径;研究区内100μm粒径左右颗粒为易受侵蚀颗粒;土壤中小于100μm颗粒组分每被吹蚀1%,其有机碳含量将损失0.120 4 g/kg。[结论]在丘间平地分布的盐碱化草甸土地,根据实际情况结合围封措施和种植牧草能防止土壤侵蚀且有效提高有机碳含量。