模拟氮沉降对樟树人工林土壤酶活性的影响

为探究氮沉降对亚热带森林土壤酶活性的影响,在樟树人工林中开展了野外模拟氮沉降试验。试验设置对照[CK,0 kg/(hm~2·年)]、低氮[N1,30 kg/(hm~2·年)]和高氮[N2,60 kg/(hm~2·年)]3种氮处理,分别在施氮前期(3个月)、中期(6个月)、后期(12个月)采集土壤样品,测定土壤酶活性。结果表明,与对照组相比,在0～10 cm土层,过氧化氢酶活性在3个月和12个月后受高氮沉降的显著促进作用;淀粉酶活性在施氮6个月和12个月后受氮沉降的显著促进作用;受氮沉降影响,蔗糖酶活性在施氮12个月后显著提升。在10～20 cm土层,过氧化氢酶、淀粉酶、蔗糖酶活性受氮沉降的影响不显著。从施氮时间来看,氮沉降对酸性磷酸酶活性的影响表现为先促进后抑制,在施氮后3个月时,0～10 cm土层酸性磷酸酶活性受低氮沉降的显著促进作用;在施氮后6个月时,10～20 cm土层酸性磷酸酶活性被氮沉降抑制。氮沉降对脲酶活性的影响则相反,在施氮后3个月时,10～20 cm土层脲酶活性受到显著抑制;在施氮后12个月时,0～10 cm土层脲酶活性受氮沉降的显著促进作用,10～20 cm土层脲酶活性仅受高氮沉降的显著促进作用。土壤蔗糖酶活性与淀粉酶活性呈极显著正相关关系,与脲酶活性呈显著正相关关系,土壤酸性磷酸酶活性与脲酶活性呈显著负相关关系,表明不同土壤酶活性之间的相关性存在差异。     

更新方式对天山云杉林土壤碳氮的影响

【目的】 研究天山云杉林不同更新方式对土壤碳氮的影响,了解碳、氮的生物地球化学循环。【方法】 采用典型样方法,研究新疆天山云杉林不同更新方式对土壤碳氮含量的影响。【结果】 不同更新方式下林地土壤有机碳、全氮含量均随着土层加深呈逐渐下降的趋势。不同更新方式间土壤有机碳含量的差异主要在0~25 cm土层。与老龄云杉林相比,更新后,天然更新林、人促更新林和人工更新林0~10 cm土层土壤有机碳含量分别下降21.08、27.83 和53.2 g/kg, 10~25 cm土层分别比老龄云杉林下降9.09、13.88和13.83 g/kg,且与老龄云杉林差异均达到显著水平(P < 0.05);而不同更新方式间全氮含量的差异主要在0~10 cm土层,分别比老龄云杉林下降0.44、0.71和0.98 g/kg,且与老龄云杉林差异均达到显著水平(P < 0.05)。不同更新方式对林地土壤有机碳及全氮储量的影响不同,75 cm深土壤有机碳及全氮储量的大小顺序依次为,天然更新林＞人促更新林＞人工更新林。【结论】 不同更新方式对林地土壤碳氮影响程度不同,人工更新林土壤碳氮含量比天然更新林土壤下降的更为明显,其中表层土壤反映最为敏感,下降最快。     

冻融作用下模拟氮沉降对土壤酶活性与土壤无机氮含量的影响

采用野外模拟实验方法研究了冻融作用下氮沉降对东北松嫩羊草草地土壤酶活性和无机氮含量的影响。结果表明:氮沉降对土壤脲酶和蛋白酶活性具有一定的影响,而且随着氮沉降量的升高,两种酶活性均呈先升高后降低的趋势;土壤脲酶和蛋白酶活性在T1取样时间(秋冬冻融循环时期)和T2取样时间(冬春冻融循环时期)差异显著。土壤铵态氮含量随氮沉降量的增加呈上升趋势,且T1与T2取样时间差异显著;土壤硝态氮含量在T1取样时间随氮沉降量的增加而增加,在T2取样时间随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,且在温度较低的T1取样时间含量明显高于T2取样时间。刈割处理对T1取样时间土壤硝态氮含量影响显著,对T2取样时间土壤脲酶活性及土壤铵态氮含量影响显著。     

模拟氮沉降对土壤线虫群落的影响

文章总结了在氮沉降背景下,草地、农田和森林等生态系统中国土壤线虫群落的变化特征,当前的研究表明,不同生态系统的管理方式对土壤线虫群落有较大的影响,以及线虫的个体数、类群数及同功能种团也在发生着变化。论文回顾了不同影响条件下,全球气候变化、重金属污染等复合条件下的土壤线虫群落特征的相关研究,并对氮沉降背景下,土壤线虫群落研究过程中存在的问题进行了总结,提出了今后线虫研究重要方向的建议。     

氮沉降对凋落叶分解前期土壤酶活性的影响

为了解凋落叶分解前期土壤酶活性对氮沉降的响应,通过室内模拟自然氮沉降(30 kg N·hm~(-2)·a~(-1)),设置无凋落叶(bare soil,BS)、马尾松凋落叶(Pinus massoniana litter,PL)、杉木凋落叶(Cunninghamia lanceolata litter,CL)及木荷凋落叶(Schima superba litter,SL)4种处理,恒温恒湿的条件下研究不同树种(马尾松、木荷、杉木)凋落叶分解率、土壤理化性质和土壤天冬酰胺酶及纤维素酶活性动态。结果表明:模拟氮沉降232 d后,杉木凋落叶分解最快,其次是木荷凋落叶,马尾松凋落叶分解最慢。随着外源氮的累积与凋落叶分解,凋落叶全氮含量增加,C∶N减小,土壤pH值下降显著。添加硝酸铵明显提高土壤氮素有效性。外源氮的持续输入能促进土壤纤维素酶活性增加,抑制土壤天冬酰胺酶的活性。凋落叶在分解前期抑制了土壤纤维素酶活性而后期起促进作用,但凋落叶分解对土壤天冬酰胺酶活性的影响无显著规律性。因此,氮循环将改变森林土壤C∶N比,从而影响森林生态系统的物质循环和能量流动。     

氮沉降对杉木人工林土壤呼吸与土壤纤维素酶活性的影响

为研究森林土壤呼吸速率和纤维素酶活性对氮沉降增加的响应,以福建三明沙县官庄林场12年生杉木人工林为研究对象,设置了N0、N1、N2和N3四个水平,N沉降量以氮素计依次为0、60、120、240 kg.hm-2.a-1,对其林地土壤表层(0-20 cm)、中层(20-40 cm)和底层(40-60 cm)土壤进行了为期3 a的模拟氮沉降试验。结果表明:氮沉降抑制了林地表层土壤的呼吸作用,但明显促进了中层和底层土壤的呼吸作用。在N1、N2和N3处理下,林地表层土壤呼吸速率分别降低了28.34%、2.04%和15.31%,而中层土壤土壤呼吸速率分别增加了53.44%、62.22%和20.20%,底层土壤呼吸速率分别增加了117.46%、42.72%和72.86%。氮沉降在初始的2 a内使森林土壤纤维素酶活性提高,而在第3年,N1和N2处理对土壤纤维素酶活性的促进作用减弱,N3处理则显著降低了土壤纤维素酶活性。总体上看,经N1、N2处理后,土壤呼吸速率与土壤纤维素酶活性存在正相关性,而N3处理下两者的关系不显著。     

模拟氮沉降增加对土壤微生物量的影响

采用模拟方法研究了天然阔叶红松林和天然次生杨桦林中土壤微生物碳、氮对大气氮沉降升高的响应.林地控制施氮量分别为:对照(0)、低氮(25kg·(hm2·a)-1)和高氮(50kg·(hm2·a)-1).施氮后的第一个生长季,生长初期(5月)、生长旺季(7月)和生长末期(9月)的观测研究表明:氮沉降增加对微生物C、N的影响因森林类型和时间不同而存在显著差异.由此表明,1a的施氮试验并没有使土壤氮达到饱和状态,但是短期的施氮可以在某些月份内显著影响土壤微生物C、N及其微生物m(C)∶ m(N).     

模拟氮沉降对农田大型土壤动物的影响

采用喷施氮肥模拟氮沉降的方法,分对照(CK,不施氮)、低氮(T50,50 kg.hm-2.a-1)、中氮(T100,100 kg.hm-2.a-1)、高氮(T150,150 kg.hm-2.a-1)4个梯度对温郁金农田生态系统进行氮沉降处理,5个月后调查其田间大型土壤动物分布情况。结果表明:①调查共获得大型土壤动物19类485只,优势类群2类、常见类群8类、稀有类群9类;类群数和个体数均以0<土壤深度h≤5 cm层最高。②氮沉降改变了土壤动物个体数的表聚特征,在高浓度氮处理下土壤动物表现出向深层趋避;氮沉降降低了大型土壤动物的个体数,0T100>T150。③氮沉降对土壤动物类群数的垂直分布无明显影响,但能够减少土壤动物的类群数,0T100>T150。④各处理下的大型土壤动物的Shannon-W e iner多样性指数H′、P ielou均匀性指数J和S inpson优势度指数C基本一致,表现为T100>T50>CK>T150,表明低氮处理对大型土壤动物多样性有促进作用,而在高氮处理时表现为抑制,存在阈值作用。⑤大型土壤动物多样性与杂草地上部分鲜质量显示出较好的正相关(r=0.74),而杂草地上部分鲜质量与农作物温郁金地上部分鲜质量显示较好的负相关(r=-0.79),土壤动物对氮沉降的响应受到杂草和农作物的影响,可能是一个更为复杂的过程。     

模拟氮沉降对贝加尔针茅草原土壤氮转化微生物的影响

草地土壤是温室气体重要的源和汇,认识草地生态系统氮转化过程有助于预测氮循环对未来氮沉降增加的响应与反馈机制。依托于2010年在内蒙古贝加尔针茅草原设置的长期模拟氮沉降增加的氮添加试验,共设置了8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300 kg N·hm~(-2)·a~(-1))。应用荧光定量PCR方法,研究氮转化功能基因丰度对不同氮添加水平的响应。2015年8月取样分析结果表明:固氮微生物(nifH)基因丰度随着氮添加水平的升高,表现为先升高后降低的趋势。低于200 kg N·hm~(-2)·a~(-1)硝酸铵处理有利于固氮菌生长。低氮添加(N15、N30和N50)对氨氧化细菌(AOB-amoA)和氨氧化古菌(AOA-amoA)基因丰度无显著影响。高氮添加(N100、N150、N200和N300)显著提高了AOB基因丰度,降低了AOA基因丰度。高氮添加(N150、N200和N300)显著降低了nirK基因丰度。随着氮添加量的增加,高氮添加促进了AOB主导的氨氧化过程,而反硝化微生物丰度的减少提高了氨氧化产物硝酸盐的积累,继而提高了土壤硝酸盐含量。     

模拟氮沉降对华北落叶松人工林土壤氮含量的短期影响

为研究氮沉降对土壤氮含量的影响,以关帝山华北落叶松人工林为研究对象,分别设置浓度为0(CK),80(LN),150 kg/hm~2(HN)_3个施氮水平进行短期氮输入试验。结果表明,在氮输入影响下,显著增加了华北落叶松林下0~10,10~20 cm土壤层中NH_4~+-N,NO_3~--N的含量,尤其对0~10 cm土壤的影响更明显,且在整个生长季内月份间的变化较大;各样方林下0~10,10~20 cm土壤全氮含量在各处理间没有显著差异,但是仍有一定的增长趋势。     

模拟氮沉降对杉木人工林土壤有效养分的影响

通过野外模拟试验,研究了氮沉降增加对杉木Cunninghamia lanceolata人工林土壤有效养分的影响。试验设计为4种处理,分别为N0(0 kg.hm-2.a-1),N1(60 kg.hm-2.a-1),N2(120 kg.hm-2.a-1),N3(240 kg.hm-2.a-1),每处理重复3次。以CO(NH2)2作为氮源,每月以溶液方式对林地进行喷施。通过2 a的处理后发现,随着氮沉降水平的增加,各处理土壤pH值、土壤速效磷、土壤速效钾、土壤交换性钙和土壤交换性镁质量分数均呈下降趋势,而铵态氮和硝态氮质量分数则不断上升。各处理中,不同层次土壤铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁质量分数随土层深度增加而下降,而土壤pH值随土层深度增加而增加。图6表3参30     

模拟氮沉降对不同含水量土壤氮素矿化的影响

以喀什地区泽普县荒漠河岸林土壤为研究对象,采用室内模拟方法,研究氮沉降对不同含水量土壤氮素矿化的影响,以期为新疆喀什荒漠区土壤氮素及水分合理施用提供理论依据。结果表明,氮沉降处理土壤矿质氮含量高于CK(不添加外源氮素的处理),培养7 d时,两处理土壤矿质氮含量均达到最大值。土壤含水量为40%时,氮沉降处理土壤净硝化速率最大;培养28 d时,土壤净硝化速率最大(土壤含水量为0的处理除外)。土壤含水量为20%时,氮沉降处理土壤净矿化速率最大;培养7 d时,氮沉降处理土壤净矿化速率最大。     

模拟氮沉降对常绿阔叶林土壤有效氮形态和含量的影响

【目的】研究不同氮沉降处理对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤NH_4~+-N和NO_3~--N分布及其含量的影响。【方法】设置对照(CK,0g/(m~2·年))、低氮(L,5g/(m~2·年))、中氮(M,15g/(m~2·年))和高氮(H,30g/(m~2·年))4个氮沉降水平,从2013年11月开始,每15d进行1次模拟氮沉降,于2014年5月和11月采集0~20cm土层土样,并测定土壤铵态氮、硝态氮含量和pH值等理化指标,分析不同氮沉降处理土壤NH_4~+-N和NO_3~--N与其他理化指标的相关性。【结果】无氮沉降背景下(CK),华西雨屏区常绿阔叶林土壤无机氮含量为14.66~16.97mg/kg,NO_3~--N占无机氮含量的59.46%。夏季土壤中NH_4~+-N含量较高,而冬季土壤中NO_3~--N含量较高。模拟氮沉降降低了土壤的pH值,并且随着氮沉降量的增加,pH下降作用更明显。各处理不同土层土壤NO_3~--N和NH_4~+-N含量随着氮沉降量的增加而增大,表现为CKLMH。模拟氮沉降促进了土壤NO_3~--N和NH_4~+-N的累积,且0~10cm土层累积作用明显高于10~20cm土层。各氮沉降处理土壤NO_3~--N、NH_4~+-N与全氮、有机质、体积含水量之间均存在显著(P0.05)或极显著(P0.01)相关性。【结论】模拟氮沉降使华西雨屏区常绿阔叶林土壤NH_4~+-N和NO_3~--N含量增加,土壤pH值减小。     

天山中部天山云杉林土壤种子库年际变化

通过定点采样,采用萌发法对天山中部天山云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)近熟林(101-120a)和成熟林(121-160a)2004-2011年(8a)土壤种子库物种组成、种子密度的年际变化和不同间隔年限土壤种子库物种组成的相似性进行了分析。结果表明:(1)土壤种子库中共萌发鉴定出种子植物87种,隶属29科70属,其中乔木种子植物2种,灌木种子植物2种,草本种子植物83种,土壤种子库中草本植物种子密度远远大于木本植物种子密度;8个采样年份土壤种子库恒有种仅有6种;(2)土壤种子库种子密度及其中天山云杉种子密度存在巨大的年际变动,且不具有同步性;土壤种子库种子密度最大(2009年)值为(953.75±66.12)粒/m²,最小(2008年)值为(186.50±20.37)粒/m²,其中天山云杉种子密度最高(2006年)达到(584.50±53.58)粒/m²,最低(2005年)仅有(0.25±0.26)粒/m²;(3)天山云杉林土壤种子库年际间物种组成的相似性不高,Czekanowski相似系数均值仅为0.344,并随间隔年限的增加呈现减小-增大-减小的变化趋势。天山云杉林土壤种子库物种组成和种子密度稳定性差,年际间相差悬殊,物种组成的相似性不高,种子库中天山云杉种子密度主要受其种子库采样前一年天山云杉结实丰歉的影响,属间断型。土壤种子库年际变化特征可为天山森林的更新恢复和可持续经营提供科学依据。     

草地土壤微生物及酶活性对氮沉降的响应研究进展

区域性的氮沉降增加近年来受到广泛关注,有研究预测在未来的几十年内陆地表面的活性氮沉降量会不断增加。 草地作为陆地生态系统分布最广的植被,更易受氮沉降增加的干扰。土壤微生物能够影响土壤生态系统的结构、功能及过程,是维持土壤生产力的重要组分。因此,本文综述了氮沉降增加对草地土壤微生物及细胞外酶活性的影响研究进展,并对未来研究进行展望,以期为未来相关研究提供一些参考。     

模拟氮沉降对西藏高山栎林地土壤理化性质的影响

以西藏林芝县布久乡朱曲登村高山栎林地为研究对象,于2014年7月份到2015年8月份原位模拟氮沉降(CK(对照)、LN低氮(25 kg·hm~(-2)·a~(-1))、MN中氮(50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、HN高氮(150 kg·hm~(-2)·a~(-1)),探讨不同程度的氮沉降量对林地土壤养分和土壤可溶性有机碳质量分数的影响。结果表明:不同程度模拟氮沉降对林地有机质、全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K、交换性Ca、交换性Mg质量分数和p H值以及可溶性有机碳质量分数都有显著影响(P0.05)。随着模拟氮沉降增加,0~20 cm林地土壤的交换性Mg和可溶性有机碳质量分数受到抑制;全K质量分数和p H值升高;有机质、全N和速效K质量分数在低氮处理下升高,在中高氮处理下降低;全P、速效N和速效P质量分数则在LN和HN处理下升高,在MN处理下降低;而交换性Ca质量分数在中高氮处理下升高后又在高氮处理下降低。     

模拟氮沉降初期对柳杉人工林土壤动物群落结构的影响

【目的】为了解氮沉降初期对柳杉人工林土壤动物群落结构的影响。【方法】以NH_4NO_3进行模拟施氮,设置CK:0 g/(m~2·a)和T1:5 g/(m~2·a)、T2:10 g/(m~2·a)、T3:15 g/(m~2·a)、T4:20 g/(m~2·a)5个浓度梯度。分别在施氮2个月和4个月后,采用大型土壤动物手捡法和干、湿漏斗分离法对各样地中的土壤动物群落特征进行调查。【结果】结果显示:试验共捕获4 037只土壤动物,隶属于2门9纲30目。施氮处理2个月后,各样地土壤动物的平均密度排序为:T2CKT1T4T3,类群数大小排序为:T3CK=T2=T4T1;施氮处理4个月后,各样地土壤动物的平均密度的排序为:CKT1T4T2T3,类群数大小排序为;CKT3T1=T2T4。施氮2个月后,各样地间土壤动物的平均密度和类群数差异均不显著(P0.05),但施氮处理4个月后,各样地间的土壤动物的平均密度和类群数差异均达到极显著(P0.01)。土壤动物类群分布具有表聚性特征,同时,氮沉降降低了各层土壤动物类群数。施氮处理总体上增加了土壤动物的多样性指数和均匀度指数,降低了优势度和丰富度,其中,T3样地的多样性指数和均匀度指数均显著高于其它样地(P0.05),而优势度指数显著低于其他样地(P0.05)。【结论】氮沉降初期减少了柳杉人工林土壤动物数量和类群数,且适当浓度的氮沉降会使土壤动物多样性增加,对柳杉人工林土壤动物群落结构产生了一定的影响。     

天山雪岭云杉林土壤生态化学计量特征的空间分布模拟

土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)含量以及它们之间的生态化学计量特征在养分限制、群落动态、养分利用效率和生物地球化学循环中起着重要作用,为了深入探讨陆地生态系统的物质循环,使用多元线性回归(MLR)、逐步回归(STR)、岭回归(RDR)、套索回归(LSR)方法估算天山雪岭云杉林土壤C、N、P含量以及其化学计量比的空间分布.结果表明:(1)雪岭云杉林土壤C、N、P含量和C:N、C:P、N:P的均值分别为(55.76±25.24)、(4.63±2.11)、(0.71±0.21)g/kg和(12.24±3.73)、(79.95±31.89)、(28.16±3.18);(2)随经度的增加,雪岭云杉林内土壤C、P含量,C:P、C:N递减,N含量、N:P递增;(3)对雪岭云杉林土壤N、P含量及其化学计量比空间格局的模拟中MLR、STR的表现优于RDR、LSR;(4)相对于原始变量,使用主成分作为预测因子的估算并未提高预测结果的精度.建议在未来的工作中更多地考虑自变量(如生物、非生物、人为因素等)以提高空间模拟的精度.     

天山中部天山云杉林土壤种子库海拔梯度分布格局

[目的]通过对天山北坡中部海拔1 450～2750m高度天山云杉林土壤种子库的采样与分析,深入了解天山云杉林土壤种子库的海拔梯度分布格局,以期为天山森林生态系统的保育恢复与可持续管理提供科学依据.[方法]采用野外土壤种子库采样与室内萌发相结合的方法,对土壤种子库物种组成及种子数量进行鉴定.[结果]从天山云杉林土壤种子库中共萌发鉴定出种子植物49种,隶属23科38属.随着海拔高度上升,天山云杉林土壤种子库的物种组成数量总体上呈现波动中下降的趋势,最大值出现在海拔2000 m(1 950 ～2 050 m),达到30种;相邻海拔梯度之间共有物种数量呈现先增加后下降,最后趋于平稳;土壤种子库种子密度呈现单峰分布格局,密度最大值(1 813.8±154.0粒/m2)出现在海拔2000m(1950～2050m);土壤种子库中天山云杉种子密度也呈现单峰分布格局,密度最大值(190.0±16.8粒/m2)出现在海拔1800m(1 750～1 850 m).[结论]随着海拔高度上升,天山云杉林土壤种子库的物种组成数量总体上呈现波动中下降的趋势.天山云杉林土壤种子库种子密度和土壤种子库中天山云杉种子密度随着海拔高度上升均呈现单峰分布格局,但二者在海拔垂直空间分布上不具有同步性.     

地形因子对天山北坡天山云杉林土壤有机碳的影响

【目的】研究地形因子对天山北坡天山云杉林土壤有机碳的影响。【方法】在新疆农业大学实习林场选取不同海拔、不同坡度和不同坡向的样地采集土壤样品,测定土壤有机碳含量并计算其碳密度。【结果】不同海拔梯度下,天山云杉林土壤有机碳含量介于41.65~77.67 g/kg,土壤有机碳密度介于9.47~14.27 kg/m²,土壤有机碳含量及密度均随着海拔的升高呈减少的趋势。0~20 cm土层坡度小于15°时,土壤有机碳含量表现为最高(105.08 g/kg),而当坡度达到30°~35°时,土壤有机碳含量最低;不同坡向上土壤有机碳含量从高到低依次为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡,其中0~20 cm土层阴坡上土壤有机碳含量显著高于阳坡(P<0.05),20~60 cm土层土壤有机碳含量在各坡向之间差异不显著。【结论】天山北坡天山云杉林在高海拔区域内整个剖面土壤有机碳含量分布较低海拔区域相对均匀。坡向对土壤有机碳的再分配作用在20~60cm土层土壤中难以发挥作用。