凋落物输入变化对云南松林土壤微生物数量和酶活性的影响

【目的】研究凋落物输入变化对土壤微生物数量和酶活性的影响,为预测全球气候变化和人类活动影响下土壤功能的改变提供科学依据。【方法】2018年1月,在云南玉溪磨盘山森林生态系统国家定位观测研究站选取云南松林作为研究对象,采用凋落物添加和去除试验（detritus input and removal treatments,DIRT）,设置凋落物正常输入（对照,CK）、添加凋落物（DL）、去除凋落物（NL）、去除根系（NR）、无输入（NI）以及去除有机层和淋溶层（O/A-Less）6种不同凋落物处理。2019年3月,按0～10,10～20,20～40和40～60 cm土层分别采集土壤样品,对土壤微生物数量、酶活性和土壤理化性质进行测定与相关性分析。【结果】① 添加凋落物使表层土壤（0～20 cm）细菌、真菌、放线菌数量较对照分别增加了10.74%,8.05%和17.24%,而去除凋落物后表层土壤（0～20 cm）细菌、真菌、放线菌数量较对照则分别减少了10.74%,8.05%和6.90%。② 添加凋落物使土壤过氧化氢酶活性平均提高了12.99%,而添加、去除凋落物处理(DL、NL)和去除地下根系处理（NR、NI）的土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶活性均降低。③ 土壤pH、全碳、全氮、碳磷比和氮磷比与土壤微生物数量和酶活性呈显著相关,而土壤全磷和碳氮比与土壤微生物数量和酶活性大多无显著相关性。【结论】从目前的研究结果来看,添加凋落物对云南松林地土壤微生物数量的增加较其他处理更有利,凋落物不同处理往往会使土壤酶活性降低。     

不同配比的杉木、火力楠凋落物中土壤酶活性的变化及其对凋落物分解的影响

以酸雨区不同配比的杉木、火力楠凋落物(A 1∶0、B 0∶1、C 1∶1、D 1∶2、E 2∶1)为对象,研究凋落物分解速率、凋落物及表层土壤酶活性及其对凋落物分解速率的影响.结果表明,分解300 d时不同配比杉、火凋落物分解速率排列顺序为处理B(27.93%)处理D(25.99%)处理E(24.55%)处理C(21.78%)处理A(21.07%).不同配比杉、火凋落物酶活性均高于表层土壤酶活性.不同配比凋落物的纤维素酶活性在分解180 d时最高,在分解300 d时最低.表层土壤酶活性随分解时间变化显著,酸性磷酸酶活性在分解120 d时最低,在分解300 d时最高;纤维素酶和蔗糖酶的活性随分解时间呈递减趋势,分解300 d时达到最低.凋落物分解速率与凋落物多酚氧化酶、酸性磷酸酶活性呈正相关,与凋落物和表层土壤的纤维素酶活性、蔗糖酶活性呈负相关.     

天然草原植物根系凋落物分解研究进展

植物凋落物分解是草原生态系统养分循环的关键过程，是天然草原土壤碳(carbon, C)、氮(nitrogen, N)固持的重要来源。根系凋落物是植物凋落物的主要组成部分，其分解过程是有机质和养分输入土壤的主要途径之一。从根系凋落物自身特性、非生物因子(温度、降雨与土壤养分)、生物因子(土壤动物、土壤微生物与土壤酶活性)等三个方面，系统总结了草原植物根系凋落物分解过程及相关机理。在分析现有研究的基础上，探讨了根系凋落物分解的研究内容、试验方法进展和不足，并对未来草原植物根系凋落物分解研究方向进行了展望，以期为深入理解植物根系凋落物分解的地下过程提供参考。     

接种蚯蚓和添加凋落物对油松人工林土壤养分和微生物量及活性的影响

目的森林凋落物在森林地上和地下养分传输过程中发挥着不可替代的作用, 大型土壤动物蚯蚓可以通过取食、消化、排泄、掘穴等活动影响凋落物的分解, 从而对土壤养分和微生物产生影响。本文研究了凋落物添加和威廉环毛蚓接种对油松人工林土壤pH、有机碳(SOC)、全氮(STN)、微生物生物量碳(SMBC)、微生物熵(qMB)的影响。方法本研究通过室内培养实验设置4种处理:(1)对照(S); (2)添加油松叶凋落物(SP); (3)接种蚯蚓(SE); (4)接种蚯蚓+油松凋落物(SPE)4种处理, 分别在培养后第7、14、21、28、42、56天进行土壤样品取样。结果结果表明:在整个培养期, SE处理下土壤pH均比同期S处理高, 但没有达到显著水平(P>0.05);SPE处理土壤pH均比同期S处理高, 但没有达到显著水平(P>0.05);无论是否添加叶凋落物, 在各个培养期接种蚯蚓都对SOC和STN无显著影响(P>0.05)。到培养结束时, SE处理使SMBC和qMB分别降低了10.8%和10.9%;在各个取样期, SP处理土壤的SMBC和qMB较对照处理有显著提高(P < 0.05), 到培养结束时, SP处理使SMBC和qMB分别升高了52.3%和33.6%;在各个取样期, SPE处理和SP处理土壤的SMBC和qMB差异显著, 到培养结束时, 与SP处理相比, SPE处理使SMBC和qMB分别升高了19.5%和19.3%(P < 0.05)。结论本研究表明, 添加凋落物可以提高土壤有机碳向微生物量碳的转化效率, 且在凋落物中添加蚯蚓可进一步促进这种作用。      

不同林地凋落叶混合分解对土壤微生物量C、N的影响

通过对岷江上游连香树、云南松、云杉3种典型森林植被凋落叶及其土壤相同比例混合室内模拟混交实验,研究各处理土壤微生物量C、N的动态变化,以揭示不同凋落叶混合后对土壤微生物活性有无加强作用。结果表明:阔叶树种连香树与针叶树种云南松和云杉均以1∶1混合,对其相应混合土壤的微生物量C、N都有明显的促进作用,这对选择混交树种及配置具有指导意义。西北林学院学报23卷第4期肖波等不同林地凋落叶混合分解对土壤微生物量C、N的影响     

高温与降雨对不同茶龄土壤碳氮养分及胞外酶活性的影响

通过高温(35、40℃)和降雨处理,对三种不同茶龄包括10年(Y10)、30年(Y30)和50年(Y50)的茶园土壤和茶园邻近荒地土壤(Y0)进行研究,分析土壤碳氮含量、胞外酶活性的动态变化,以明确不同茶龄土壤的碳、氮养分及酶活性对极端高温和降雨气候条件下的响应。结果表明,高温处理对土壤碳、氮库养分和涉碳、涉氮胞外酶活性有显著性影响,高温(35℃)处理降低了土壤有机碳、铵态氮、硝态氮含量,降低土壤微生物含量、土壤涉碳胞外酶活性,但是会增加涉氮胞外酶活性。极端高温(40℃)会显著降低土壤中碳氮养分含量以及涉碳、涉氮胞外酶活性,从而改变土壤碳氮循环过程和速率。极端高温处理之后,模拟降雨对土壤中微生物量碳以及胞外酶活性有恢复作用,但是对其他养分指标没有显著影响。整个处理过程中,茶龄为Y30的土壤表现出更高的碳氮养分含量以及酶活性,对极端高温及降雨的环境变异抵抗力、土壤稳定性优于其他茶龄土壤。     

季节性冻融对岷江冷杉和白桦凋落物微生物数量及生物量的影响

为了解季节性冻融对亚高山森林生态系统过程的影响,2006年10月~2007年10月,采用凋落物分解袋法研究了冻融与非冻融处理下岷江冷杉和白桦凋落物的微生物数量和微生物生物量。在温度和湿度较高的7~9月份,凋落物具有较高的微生物数量与微生物量碳;季节性冻融对凋落物的细菌、真菌和放线菌数量以及微生物量碳均具有显著影响(P<0.05)。冻融处理使冷杉凋落物的细菌、真菌和放线菌数量在生长季节内分别增加了25.0%、36.4%和42.0%,使白桦凋落物的细菌、真菌和放线菌数量分别增加了29.0%、23.7%和41.7%。另外,冻融处理使生长季节内的冷杉和白桦凋落物微生物量碳分别提高了12.8%和27.1%。说明季节性冻融对亚高山森林凋落物分解过程具有不同程度的影响,其影响程度与凋落物种类和分解阶段密切相关。     

刺槐林凋落物输入量变化对土壤有机碳的影响

【目的】分析刺槐林凋落物输入量变化对土壤有机碳含量的影响,以探明其调控机制,为预测全球变化背景下土壤碳动态提供科学依据。【方法】2018年3月-2019年3月,在黄土高原中部,选择林龄15年的典型人工刺槐林开展野外试验,设置对照（地上凋落物输入量无变化）、地上凋落物完全去除和加倍3个处理,采集0～10和10～20 cm土层的土壤样品,测定不同处理的土壤温度、含水量、有机碳、易氧化有机碳、顽固性有机碳、微生物生物量碳含量以及土壤呼吸速率,并用结构方程模型对土壤有机碳与土壤呼吸速率、微生物生物量碳之间的关系进行了分析。【结果】在0～10 cm土层,与对照相比,地上凋落物去除处理土壤温度在2018年6,9和12月份均显著增加,而在2019年3月份无显著差异;地上凋落物加倍处理土壤温度在整个试验期间与对照相比均无显著差异。在2018年6月和9月,土壤含水量在3个凋落物处理间均无显著差异;而在2018年12月,与对照相比,凋落物去除处理0～10 cm土层土壤含水量显著降低了24.44%,而地上凋落物加倍处理无显著变化;在2019年3月,3个凋落物处理土壤含水量差异显著。2019年3月,在0～20 cm土层,与对照相比,凋落物加倍处理中土壤有机碳、易氧化有机碳、顽固性有机碳含量均无显著变化,而地上凋落物去除处理的土壤有机碳、易氧化有机碳、顽固性有机碳含量均明显增加且总体差异达显著水平。在0~10 cm土层,与对照相比,地上凋落物加倍处理仅在2018年6月显著降低了土壤微生物生物量碳含量;凋落物去除处理土壤微生物生物量碳含量在2018年6月显著降低了71.96%,而在2018年9月和12月分别显著增加了101.59%和120.27%。对照和地上凋落物加倍、去除处理的土壤呼吸速率分别为1.41,1.84和1.32 μmol/（m²·s）。结构方程模型表明,土壤呼吸速率和土壤微生物生物量碳含量能解释土壤有机碳41 %的方差变异,且土壤有机碳与土壤微生物生物量碳呈显著正相关关系,而与土壤呼吸速率呈极显著负相关关系。【结论】在黄土丘陵区,短期去除凋落物有利于土壤有机碳的积累,而凋落物加倍处理则对其无显著影响,这可能与微生物的碳储存过程及土壤呼吸的碳释放过程有关。     

川西高山针叶林土壤酶活性对凋落物去除的响应

[目的]了解川西高山针叶林土壤酶活性与凋落物之间的相互作用关系,为该区域森林生态系统物质循环过程提供理论支持.[方法]以该地区典型的四川红杉-岷江冷杉针叶林为对象,通过凋落物去除控制实验,研究了凋落物去除的不同时期土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)分解相关土壤酶活性及其化学计量比的变化特征.[结果]凋落物去除仅在第一年显...     

咸水灌溉棉田休耕期土壤胞外酶活性和微生物多样性研究

为探究淡水资源短缺不断加剧背景下,咸水灌溉对农田土壤胞外酶活性和微生物群落多样性的影响,以河北低平原区不同矿化度咸水灌溉棉田为研究对象,利用荧光底物-微平板法和Biolog ECO微平板法,探究了咸水灌溉棉田休耕期土壤微生物多样性特征和胞外酶活性状况。结果表明:不同矿化度咸水灌溉对多数土壤胞外酶活性和土壤微生物群落均产生了显著的影响。随着灌溉水矿化度的增加,α葡萄糖苷酶活性、纤维素二糖酶活性、磷酸酶活性及β木糖苷酶活性均呈显著下降的趋势,而N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性却呈现增加的趋势,β葡萄糖苷酶活性则基本不受影响。咸水灌溉改变了土壤微生物对碳源的利用能力,当灌溉水矿化度较低时,土壤盐分对微生物活性具有一定的刺激作用,能够增加微生物对不同碳源的代谢能力;但当灌溉水的矿化度大于6 g·L-1时,土壤盐分对微生物活性具有较强的抑制作用。研究表明,棉花生长季实施的咸水灌溉对休耕期土壤微生物特征以及胞外酶活性产生较大影响,休耕期土壤胞外酶活性和微生物多样性研究对于咸水灌溉土壤健康状况全面精准评价不容缺失。     

基于生态酶化学计量研究小陇山不同植被类型土壤有机碳对微生物磷限制的影响

不同林地类型会改变土壤的理化特性,尤其是土壤有机碳（SOC）,但这些理化性质变化后土壤微生物的代谢限制尚不清楚。2020年,在小陇山林区测定了锐齿栎纯林和锐齿栎混交林0~10、10~20、20~30、30~40、40~60 cm土层土壤中的β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-D-纤维二糖水解酶(CBH)、β-1,4-N-乙酰氨基葡糖苷酶(NAG)、L-亮氨酸氨基肽酶(LAP)与酸性磷酸酶(AP)。生态酶化学计量模型用于计算微生物代谢限制,通过计算载体的向量长度与角度量化土壤微生物的C、N、P限制。与锐齿栎纯林处理相比,锐齿栎混交林各土层的平均有机碳和全N含量分别提高了21.14％和17.26％。与锐齿栎纯林处理相比,锐齿栎混交林处理下BG+CBH和AP的活性分别降低了16.6％和32.6％,而NAG+LAP活性提高了10.3%。土壤养分及其计量比、pH和土壤容重影响土壤微生物C或P限制。锐齿栎纯林和锐齿栎混交林的土壤微生物P限制主要归因于土壤有机C。土壤有机C的分解是土壤有效P的关键来源。锐齿栎纯林下较高的土壤含水量和土壤容重加快了SOC的分解,从而增加了土壤P的限制。然而,由于更多凋落物的长年输入,锐齿栎混交林增加了更多的土壤有机C,并且其分解释放的有效P减轻了土壤微生物受到的P限制。因此,在山地丛林条件下,土壤容重、土壤含水量、养分计量比和有机C都会影响土壤微生物代谢,而山地丛林酸性土壤有机C含量的降低是导致微生物受到有效P限制的主要因素。     

滇池西岸4种针叶林的土壤微生物与酶活性

采用实地调查与室内实验分析相结合,对位于高原湿地滇池西岸森林公园现存4种针叶林:云南松、华山松+云南油杉混交、云南油杉、柏树的林下土壤微生物特征及酶活性进行研究.结果表明:4种针叶林中,土壤微生物数量差异性显著,呈现出从混交林到纯林逐渐减少趋势.在微生物区系组成中,细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌最少,且均随着土层的加...     

森林植物-枯落物-土壤微生物系统N关系研究进展

对国际上关于森林生态系统中森林植物、枯落物和土壤微生物之间的N关系研究进行了总结和讨论,提出关于森林N素的“源”与“汇”功能、森林植物与土壤微生物之间的N竞争关系协调和酶活性—分解关系的研究将应是未来相关研究的重点。     

不同土地利用方式下的土壤有机碳对温度变化的响应

[目的]探讨不同土地利用方式下土壤有机碳对温度变化的响应。[方法]以水稻土和林地2种类型土壤为研究对象,90 d室内恒温(25和35℃)培养,测定土壤有机碳含量。[结果]2种类型土壤有机碳随时间的变化可用简单的指数方程来拟合,拟合系数达0.01显著水平。2种类型土壤有机碳的分解速率大小顺序为水稻土>林地。温度每升高10℃,林地和水稻土土壤有机碳的分解速率分别提高1.5和1.6倍。[结论]温度升高,促进了土壤有机碳的分解,但利用方式对土壤有机碳的影响并不显著。     

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。     

海南西部不同林龄橡胶人工林生态系统土壤有机碳库及其影响因素分析

该研究通过对海南西部不同林龄橡胶人工林土壤剖面进行有机碳含量实测,估算土壤有机碳储量,结果表明4种不同林龄橡胶人工林生态系统土壤有机碳含量为6.20～14.36 g/kg;橡胶人工林土壤有机碳碳含量随土壤层的增深而逐渐减少,除33 a胶林0～60cm各层土壤有机碳含量差异显著外,其他同一林龄橡胶人工林不同土壤层间差异不显著,不同林龄橡胶人工林在同一土壤层间有机碳含量差异显著,土壤有机碳集中于0～30 cm土壤层;5、10、19和33 a橡胶人工林生态系统土壤有机碳储量分别为76.85、74.48、81.74和85.31 t/hm2。气候条件、土壤质地、凋落物量累积与分解、林龄大小和胶林经营管理是影响橡胶人工林土壤有机碳蓄积的主导因子。     

四川盆地亚热带常绿阔叶林不同物候期凋落物分解与土壤动物群落结构的关系

为了解植物生长不同物候时期凋落物分解过程中土壤动物群落结构动态及其与凋落物分解的关系,以四川盆地亚热带常绿阔叶林典型人工林树种马尾松和柳杉,次生林树种香樟和麻栎凋落物为研究对象,采用凋落物分解袋试验研究,凋落物分解过程中土壤动物的群落特征。4种凋落物分解袋共获得土壤动物8047只,其中,柳杉(2341只)>香樟(2105只)>马尾松(2046只)>麻栎(1555只)。其中,秋末落叶期、萌动期和展叶期,马尾松凋落物袋中主要以捕食性土壤动物为优势类群,而后以菌食性土壤动物为主;香樟凋落物袋中除秋末落叶期和叶衰期以菌食性土壤动物为主要优势类群外,其他各时期均以捕食性土壤动物为主要优势类群;柳杉凋落物分解各时期均以菌食性土壤动物为主要优势类群;麻栎凋落物分解在前3个时期以菌食性为主,而后以植食性土壤动物为主要优势类群。相关分析表明,在秋末落叶期和萌动期土壤动物的个体密度主要和氮、磷含量及其格局密切相关,叶衰期主要和难分解组分木质素显著相关。除在秋末落叶期土壤动物对凋落物分解的贡献率与土壤动物的个体密度显著相关外,其余主要物候关键时期均与土壤动物的类群密度及其食性显著相关。     

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。     

黔中石灰岩地区不同植被类型根际土壤酶研究

研究了黔中石灰岩地区不同植被类型根际和非根际土壤酶活性。结果表明:根际和非根际土壤酶之间的差异显著,相同植被下同种酶根际土壤酶活性明显大于非根际土壤酶活性。土壤酶活性主要呈现两种趋势:蔗糖酶和淀粉酶根际和非根际酶活性表现为针阔混交林>灌木林>针叶林>草灌;过氧化氢酶和脲酶根际和非根际酶活性表现为针阔混交林>针叶林>灌木林>草灌。根际土壤养分因子含量均大于非根际,土壤酶、养分因子"根际效应"都较明显,土壤酶和土壤养分因子之间有明显相关性,而土壤酶和pH值之间无明显相关性。     

赣南马尾松天然林不同生长阶段碳密度分布特征

目的通过对赣南马尾松天然林碳密度的分析, 为其区域尺度上森林碳储量的准确估算以及开展碳汇林业的科学经营提供参考依据。方法基于标准地调查与碳含量的测定, 采用单因素方差分析和LSD多重比较法, 分析不同林龄、层次及不同组分碳密度的分布特征。结果(1) 林分总碳密度为129.00 t/hm2, 表现为成熟林(185.41 t/hm2)>近熟林(140.54 t/hm2)>中龄林(114.21 t/hm2)>幼龄林(75.83 t/hm2); 各层碳密度为土壤层(80.02 t/hm2)>乔木层(43.81 t/hm2)>林下植被层(4.60 t/hm2)>凋落物层(0.57 t/hm2), 分别占总碳密度的62.03%、33.96%、3.57%和0.44%;每层碳密度的分配规律表现为:乔木层为树干>树枝>树根>树叶, 林下植被为草本层>灌木层, 凋落物为半分解层>未分解层, 土壤各层单位厚度的碳密度随土层深度的增加而逐渐降低。(2)随林龄的增大, 各层碳密度的变化规律不尽相同。其中, 乔木层、土壤层的碳密度均呈增加趋势, 且均以成熟林最大, 成熟林的林木各组分碳密度均显著高于其他龄组(P < 0.05), 而土壤层碳密度在不同龄组间均存在显著差异(P < 0.05);林下植被层碳密度随林龄变化表现出先减后增趋势, 但以幼龄林最大。不同龄组间的灌木层、草本层及其各组分碳密度均有显著差异(P < 0.05), 其中灌木层碳密度以近熟林最大, 草本层碳密度以成熟林最大; 凋落物层碳密度随林龄增大表现为先增后减的趋势, 近熟林未分解层碳密度显著高于其他龄组(P < 0.05), 而半分解层碳密度各龄组间差异不显著(P>0.05)。结论土壤层和乔木层是马尾松天然林整个生态系统碳密度的主体; 随着林龄的增大, 乔木层及其各组分和土壤层的碳密度均呈增加趋势, 而林下植被层、凋落物层及其各组分碳密度的变化并未表现出相同规律。