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,     

湘西北小流域不同植被恢复区土壤微生物数量、生物量碳氮及其分形特征

研究湘西北女儿寨小流域退化土地马尾松天然林(Ⅰ)、杉木人工林(Ⅱ)、杜仲人工林(Ⅲ)、油桐人工林(Ⅳ)、润楠次生林(Ⅴ)、毛竹杉木混交林(Ⅵ)及荒草灌丛(Ⅶ)7种典型植被恢复模式土壤微生物数量、生物量碳氮及分形特征.结果表明:细菌是土壤微生物的主要类群,数量多达2.153×105～5.60×106 cfu·g-1,占全部微生物比例为72.83%～92.77%;其次为放线菌数量,为7.57×104～3.89×105 cfu·g-1,所占比例为6.44%～25.61%;真菌数量最少,为4.60×103～4.77×104 cfu·g-1,所占比例仅0.79%～1.99%.荒草灌丛模式土壤微生物量碳、微生物量氮含量总体偏低;微生物量碳排序为Ⅴ＞Ⅲ＞Ⅵ＞Ⅳ＞Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅶ,各模式依次比荒草灌丛模式高出38.99%～39.67%,30.90%～35.31%,23.86%～26.60%,10.17%～10.24%,5.89%～6.11%,0.27%～1.09%;微生物量氮排序为Ⅴ＞Ⅵ＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅳ＞Ⅶ＞Ⅰ,除马尾松天然林模式外,其他5种模式土壤微生物量N依次高于荒草灌丛43.46%～44.27%,29.10%～29.60%,22.91%～24.11%,5.20%～5.93%,2.20%～4.45%.微生物量碳与细菌数量空间分布的分形特征最明显(D=5.446 5,R=0.6720,P=0.0085),其次为微生物量碳与放线菌数量(D=5.3584,R=0.6391,P=0.0139),再次为微生物量氮与细菌数量(D=3.6874,R=0.5932,P:0.0253),而微生物量氮与土壤放线菌数量的分形模型未达到显著水平(R=0.3321,P=0.2460),微生物量碳、微生物量氮与真菌数量之间均不存在分形关系.     

沼液施肥对杨树林地土壤微生物量碳氮的影响

沼液是沼气发酵过后的液体残留物,是一种优质的有机肥料。研究了不同沼液施肥对杨树林地土壤微生物量碳氮的影响。结果表明:施用沼液可以提高土壤微生物量碳、氮的含量,微生物量碳、氮含量增加范围分别为4.29%~61.62%和6.08%~76.10%,土壤微生物量碳氮含量随沼液施用量增加逐渐提高。土壤微生物量碳氮呈正相关。土壤微生物量碳氮比随沼液施用量增加逐渐下降,其变化范围为9.92~10.81,土壤微生物量碳氮比与微生物量碳、氮含量负相关。     

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。     

文山国家级自然保护区不同海拔地带性植被的土壤微生物生物量碳氮分布特征

【目的】探究文山国家级自然保护区土壤微生物生物量碳氮沿海拔地带性植被的分布特征及其关键调控因子,为理解亚热带森林土壤碳氮循环过程及其调控机制提供基础数据参考。【方法】以保护区低海拔亚热带季风常绿阔叶林、中海拔半湿润常绿阔叶林和高海拔中山湿性常绿阔叶林3种典型地带性植被类型为研究对象,采用氯仿熏蒸法研究土壤微生物生物量碳氮含量沿海拔和土层的变化,并运用偏Mantel检验、Fourth-Corner方法解析植被多样性、土壤性质与微生物生物量碳氮之间的关系。【结果】1)土壤微生物生物量碳氮含量的海拔变化差异显著（P<0.05）。3个地带性植被群落的土壤微生物生物量碳氮含量随海拔升高呈增加趋势,即亚热带季风常绿阔叶林(15.75和2.84 mg·kg^-1)<半湿润常绿阔叶林(28.05和4.95 mg·kg^-1)<中山湿性常绿阔叶林(41.61和7.80 mg·kg^-1)。2)各地带性植被带土壤微生物生物量碳氮含量均随土层加深而呈显著的减小趋势（P<0.05）,0～10 cm土层微生物生物量碳氮含量分别是...     

集约经营板栗林土壤微生物量碳与微生物多样性研究

在研究区采集不同栽培历史的板栗林土壤样品,用氯仿熏蒸法和Biolog法分析土壤的微生物量碳和微生物多样性,同时与天然灌木林进行比较.结果表明:板栗林集约化栽培5、10、20年后,土壤微生物量碳含量比天然灌木林下降了15.89%、49.16%和55.13%,差异显著.板栗林集约栽培初期,土壤微生物量碳占总有机碳比率与天然灌木林无显著差异;到集约经营10年时,比率明显下降;但集约经营10年后,比率又趋于稳定.灌木林改为集约栽培板栗林后,土壤微生物群落功能多样性呈下降趋势,板栗集约经营5、10和20年后,反映土壤微生物碳源利用能力的AWCD值分别只是灌木林的79.26%、63.20%和68.50%,差异水平显著(P＜0.05).集约栽培板栗林后,反映土壤微生物多样性的Shannon指数和McIntosh指数也显著低于天然灌木林.综合AWCD值和多样性指数可以看出,板栗林集约栽培的头10年里,土壤微生物群落功能多样性下降趋势明显,10年后则变化不大.     

不同森林植被下土壤微生物量碳和易氧化态碳的比较

土壤碳库平衡是土壤肥力保持的重要内容[1].不同森林类型,由于其凋落物数量、类组及分解行为不同,因而形成的土壤碳库大小与特征将存在较大差别.常绿阔叶林、马尾松(Pinus massoniana Lamp.)林、杉木(Cunninghamia lanceolata (Lamb.)Hook.)林和毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)H.de Lehaie)林是我国亚热带最主要的4种森林类型.     

中国西南喀斯特地区植被自然恢复演替典型群落土壤碳氮储量特征

[目的]探究西南喀斯特地区植被自然恢复演替过程中典型群落的土壤碳氮储量变化特征,为该地区退化生态系统恢复与重建提供参考。[方法]采用空间代时间方法,在重庆市中梁山喀斯特槽谷选取弃耕地(弃耕半年)、草地(5～10年)、灌丛(15～25年)、灌乔林(30～40年)和乔木林(50～60年)作为一个植被自然恢复演替序列,设置固定样地,采集0～10、10～30、30～50、50～70 cm土层土壤样品,测定有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)含量及碳氮比(C/N)和土壤pH,估算各演替序列下土壤碳氮储量,分析在自然恢复演替不同阶段的土壤碳氮含量与储量特征。[结果]植被自然恢复演替显著提高土壤SOC和TN含量与储量(P<0.001),灌乔阶段的土壤SOC和TN含量与储量最高,含量分别为57.75和6.31 g·kg^-1,储量分别为87.71和10.06 t·hm^-2,相比弃耕地阶段的碳氮储量分...     

黄土高原植被生态恢复评价、问题与对策

以中国水土流失与生态安全综合科学考察西北黄土区考察组获得的资料为依据,对黄土高原植被恢复方面取得的成就、存在的问题和未来的发展策略进行综合评价分析.退耕还林和禁伐禁牧措施实施以来,黄土高原地区植被覆盖率、质量已经呈现稳定提升的势态,民众生态环境保护意识增强,植被恢复措施优化,多元化投资与城镇化发展使黄土高原植被恢复前景较好.目前存在的主要问题是:植被恢复投资力度不够;政策不稳定使农户无远期规划,政策不配套,使大户承包治理停滞;过分注重经济效益,人工经济林比例过大,生态功能不强;禁伐禁牧封禁措施缺乏技术支撑,许多重大理论问题亟待解决.未来植被恢复策略包括:明确不同时期植被恢复目标和完善恢复途径;保护现有成果,增加自然恢复和生态修复比例;用政策保护承包大户植被建设的积极性;加大植被建设和科研投资力度,培育黄土区植被恢复方面的科技创新能力.     

华北石质山区刺槐人工林的土壤呼吸

2006年1-12月,利用Li-8100土壤呼吸自动观测系统及AR5土壤温度湿度自动观测系统观测土壤呼吸速率、土壤温度及湿度,分析华北石质山区35年生刺槐林土壤呼吸速率时间变化规律及其影响机制.结果表明:1)刺槐林土壤呼吸速率日内变化特征不明显,但日际及季节变化明显,全年呈现出单峰变化趋势,且与土壤温度的日际及季节变化趋势基本一致.具体表现为: 1-3月土壤呼吸速率较低,日际变化略有波动,从4月开始逐渐上升 ,直至7月达到最大值,而后开始逐渐下降,直至11月约降低至1-3月时的水平,并保持到1 2月.全年土壤呼吸速率平均值为2.50 μmol·m-2s-1,主要生长季(4-10月 )土壤呼吸速率明显高于非主要生长季(1、2、11及12月),二者分别为3.63与0.90 μmo l·m-2s-1 .2) 刺槐林地土壤呼吸速率与表层0 cm、地下5、10、15和20 cm 深度处土壤温度都存在极显著的指数相关关系(p<0.01),且与土深20 cm处温度的相关性最好.上述不同深度处的Q10值分别是2.20、2.28、2.34、2.40和2.48. 3)刺槐林地土壤含水量与土壤呼吸速率的相关关系不明显.     

台湾桤木林草复合模式土壤微生物量碳季节动态

在四川省丹棱县退耕还林地,设置台湾桤木+多花黑麦草(AL)与台湾桤木+扁穗牛鞭草(AH)2种林草模式,以台湾桤木自然模式(AN)为对照,研究土壤有机碳含量以及土壤微生物量碳含量的季节变化.结果表明:随土层深度增加,2种林草模式与对照土壤有机碳含量和土壤微生物量碳含量均呈现下降趋势,在下降幅度上均表现为台湾桤木+扁穗牛鞭草模式较缓慢,对照模式下降最快;3种模式不同土层土壤有机碳含量从春季到冬季随季节变化均呈现“升-降-升”的变化趋势,夏季含量最高,秋季最低,但这种变化趋势在台湾桤木+扁穗牛鞭草模式下0～10和10～20 cm土层表现得并不明显;而3种模式各土层土壤微生物量碳含量则表现出与土壤有机碳季节动态相反的变化趋势,即“降-升-降”的变化趋势,夏季最低,秋季最高;2种林草模式与对照的土壤有机碳含量和土壤微生物量碳含量差异均达到极显著水平(P＜0.01),其大小顺序均表现为台湾桤木+扁穗牛鞭草模式＞台湾桤木+多花黑麦草模式＞对照模式;台湾桤木+扁穗牛鞭草、台湾桤木+多花黑麦草模式下土壤有机碳含量分别是对照模式的1.24 ～ 1.55和1.16～ 1.30倍,土壤微生物量碳含量分别是对照模式的1.50 ～2.95和1.23 ～1.80倍.     

京北山区人工刺槐水源涵养林主要养分元素含量特征分析

北京北部山区刺槐水源涵养林生态系统的总生物量(包括乔木层、灌木层、草本层和枯落物层)为26 301kg/hm2。刺槐林不同器官中各养分元素的含量差异较大,在叶和枝中各养分元素的含量顺序相同,均是Ca>N>K>Mg>P;在干中的含量顺序是N>Ca>Mg>K>P;根系中的养分元素除Ca随着根系直径的增加呈升高的趋势外,其余的养分元素的含量随着根系直径的增加而降低。刺槐林生态系统5种养分元素的贮存量为514.90 kg/hm2,其中,乔木层中的养分贮存量占总贮存量的85.5%。若以各养分元素在生态系统生物层中的贮存量来计,则Ca的贮存量最大,P的最小,不同养分元素贮存量的顺序为Ca>N>K>Mg>P。     

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。     

陇东黄土高原沟壑区刺槐和油松人工林的生物量和碳密度及其分配规律

【目的】基于陇东黄土高原沟壑区刺槐人工林和油松人工林样地调查数据,分析其生物量、碳含量、碳密度及其分配规律,为该地区人工林碳效益估算提供基础数据。【方法】以陇东黄土高原沟壑区12年生刺槐人工林和12年生油松人工林为研究对象,采用样地调查与生物量实测的方法,研究刺槐人工林和油松人工林乔木不同器官、灌草层和枯落物层生物量,以及刺槐人工林和油松人工林乔木层、灌草层、枯落物层和土壤层碳储量及其分配特征。【结果】刺槐人工林乔木层平均碳含量(468.44 g·kg －1)低于油松人工林乔木层平均碳含量(512.77 g· kg －1);刺槐林乔木各器官碳含量为458.00～496.96 g·kg －1,不同器官碳含量表现为干＞枝＞叶＞根＞皮,油松人工林乔木各器官碳含量为503.83～536.27 g·kg －1,不同器官碳含量依表现干＞叶＞枝＞皮＞根;刺槐林草本层、灌木层及枯落物层平均碳含量分别为390.52,398.72和402.82 g·kg －1,油松林草本层、灌木层及枯落物层平均碳含量分别为413.17,436.85和414.03 g·kg －1;随着土壤深度增加,刺槐林和油松林土壤碳含量依次降低,0～10 cm土层土壤含量显著高于10～20,20～30和30～50 cm土层;刺槐林0～50 cm 土层土壤平均碳含量(4.96 g·kg －1)高于油松林(4.45 g·kg －1);刺槐林植被层生物量为54.80 t·hm －2,乔木层、草本层和灌木层分别占95.88%,2.65%和1.46%;油松林植被层生物量为24.37 t·hm －2,乔木层、草本层和灌木层分别占93.43%,5.17%和1.40%;刺槐林枯落物层生物量和碳密度分别为1.36和0.55 t·hm －2,分别是植被层的2.48%和2.12%,油松林枯落物层生物量和碳密度分别为0.92和0.39 t·hm －2,分别是植被层的3.78%和3.09%;刺槐林和油松林土壤层碳密度分别为31.15和24.35 t·hm －2,0～10 cm土壤层碳密度较高,分别占0～50 cm土层土壤碳密度的40.19%和38.73%;刺槐林植被层生物量(54.80 t·hm －2)高于油松林植被层生物量(24.37 t·hm －2);刺槐林和油松林生态系统总碳密度分别为57.60和37.38 t·hm －2,且均表现为土壤层＞植被层＞枯落物层。【结论】刺槐林和油松林植被层生物量表现为乔木层＞草本层＞灌木层,乔木层生物量均以树干占比最大,分别为40.02%和37.29%;2种人工林生态系统碳密度主要分布在土壤和植被中,且刺槐人工林生态系统具有较高的固碳能力。     

模拟N沉降对滇中亚高山典型森林凋落物分解及土壤微生物的影响

目的 模拟N沉降下凋落物分解及土壤微生物特征,为研究森林生态系统碳、氮循环对氮沉降的响应机制提供依据。 方法 以滇中亚高山常绿阔叶林、华山松(Pinus armandii)林、高山栎(Quercus semicarpifolia)林和云南松(Pinus yunnanensis)林凋落物为研究对象,采用凋落物袋法,于2018年2月至2019年1月,通过模拟N沉降和原位分解实验,研究不同模拟N沉降下（CK, 0;LN, 5;MN, 15;HN, 30 g·m−2·a−1）凋落物碳氮、土壤微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）及土壤微生物数量变化特征。 结果 分解1年后,不同N沉降处理下,常绿阔叶林和高山栎林凋落物C含量均显著增加(0.40%～8.16%),华山松林和云南松林凋落物C含量呈LN减少(2.67%),HN增加(4.09%);各林分凋落物N含量均显著增加(1.45%～69.01%),C/N则显著降低(0.34%～37.92%);相同N沉降下土壤微生物量随土层的加深而减小,N沉降对土层垂直分布格局影响不显著;N沉降对常绿阔叶林和高山栎林土壤MBC和MBN的影响表现为抑制,对华山松林和云南松林表现为低N促进,高N抑制;4种林分土壤MBC/MBN介于5.31～11.26之间,N沉降对不同林分不同土层的MBC/MBN影响存在差异,但均受到高N的抑制作用。 结论 滇中亚高山4种典型森林凋落物分解主要受森林类型影响,N沉降次之;土壤微生物量和数量主要受森林类型影响,土壤深度次之,N沉降最小。     

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。