三峡库区不同植被土壤微生物量碳氮磷生态化学计量特征

土壤微生物通过矿化和固持营养而显著影响土壤肥力。以湖北宜昌点军区三种植被类型(柏树、橘树、菜地)的土壤作为研究对象,对土壤微生物量碳氮磷及其生态化学计量进行了研究,探讨了不同植被覆盖土壤微生物量碳氮磷特征及它们之间的联系。结果表明:不同植被覆盖显著改变土壤微生物量碳氮磷含量,土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)都是柏树地显著大于柑橘地和菜地,而菜地和柑橘地之间无显著性差异。土壤微生物量磷(MBP)的大小顺序为菜地柏树地橘树地。相关性分析的结果表明土壤有机碳、全氮和微生物量碳氮互相之间具有显著的正相关性(p0.01),土壤全磷与土壤微生物量磷之间也具有显著的正相关性(p0.01),这意味着土壤微生物量可以作为土壤肥力变化的指标。三种植被类型的土壤MBC/MBN之间都无显著性差异,而土壤MBC/MBP和MBN/MBP的变化顺序是橘树地柏树地菜地。MBC/MBP和MBN/MBP与MBP之间具有显著的负相关性(p0.01),而微生物碳氮与MBC/MBN,MBN/MBP和MBC/MBP之间都无显著的相关性。这意味着土壤MBC/MBP和MBN/MBP的变化主要与微生物量磷具有显著的关系。     

喀斯特峰丛洼地不同植被类型土壤微生物量碳氮磷和养分特征

  目的  探讨桂西北喀斯特峰丛洼地不同植被类型的土壤理化性质和微生物碳(MBC)、微生物氮（MBN）、微生物磷（MBP）含量的变化特征及它们之间的关系。  方法  利用生态化学计量方法和Pearson相关性分析方法研究不同植被类型和土层深度对土壤MBC、MBN、MBP含量和土壤养分含量分布特征的影响。  结果  （1）不同植被类型土壤养分含量和MBC、MBN、MBP含量依次为次生林 > 灌木 > 灌草 > 草地 > 耕地;土壤养分垂直分布表现为随着土层深度加深而下降,不同土层间土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量差异显著,土壤MBC、MBN和MBP含量在不同植被类型和不同土层间差异显著,均表现为MBC > MBN > MBP。（2）不同植被类型土壤MBC/SOC和MBP/TP的值较小,MBN/TN的差异较大。不同植被类型的土壤MBC/MBN差异显著,MBC/MBP变化范围较大,MBN/MBP表现为次生林 > 灌草 > 灌木 > 草地 > 耕地。（3）土壤MBC和MBN与SOC、TN、速效氮和速效钾呈显著或极显著正相关,与土壤容重、pH值表现出不同程度的负相关,表明植被恢复过程中土壤MBC和MBN可作为衡量土壤养分的敏感性指标。  结论  不同植被类型的土壤微生物生物量碳氮磷、养分含量和化学计量特征有明显的表聚效应,随着植被的正向演替,土壤结构、养分和微生物群落功能得到显著提高。     

两种母岩发育森林土壤微生物生物量碳代谢的差异性

针对不同母岩发育土壤的微生物生物量碳代谢特征及驱动因子不明确的科学问题,以石灰岩和碎屑岩两种母岩发育的森林土壤为研究对象,利用18O-H2O标记测定微生物生长速率、微生物呼吸速率、微生物生物量碳利用效率（CUE）以及微生物周转时间,并结合土壤理化性质、土壤有机质矿物保护特性和土壤酶活性以及微生物生物量和群落组成,明确岩性对森林土壤微生物生物量碳代谢的影响机制。结果表明：石灰岩发育土壤的pH和0.05mm～0.002 mm粒径含量高于碎屑岩发育土壤,而有机碳（SOC）、全氮（TN）、可溶性碳（DOC）、C:P和N:P却低于碎屑岩发育土壤（P<0.05）;石灰岩发育土壤交换性钙镁（(Ca+Mg)）和游离态铁铝（(Fe+Al)d）含量高于比碎屑岩发育土壤,但非晶态铁铝（(Fe+Al)o）含量则低于碎屑岩发育土壤;石灰岩发育土壤碳氮磷循环、相关酶活性均显著低于碎屑岩发育土壤（P<0.05）;石灰岩发育土壤微生物生物量磷（MBP）高于碎屑岩发育土壤,但微生物生物量碳（MBC）、真菌细菌比（F:B）和革兰氏阳性菌阴性菌比（G+:G-）则显著低于碎屑岩发育土壤（P < 0.05）;石灰岩发育土壤微生物生长速率和周转速率显著高于碎屑岩发育土壤（P < 0.05）,但微生物呼吸速率和CUE在两种土壤之间差异并不显著。土壤微生物生长速率和微生物周转速率均与土壤pH、(Ca+Mg):(Fe+Al)o、(Ca+Mg):SOC、(Fe+Al)d:SOC和革兰氏阴性细菌呈显著正相关（P<0.05）,而与DOC、铁铝结合态有机碳、酶活性、MBC:MBN、F:B和G+:G-比呈显著负相关关系（P < 0.05）。此外,土壤CUE与MBC和MBC:MBN呈显著负相关（P < 0.05）;微生物呼吸速率仅与酚氧化酶活性呈显著负相关（P<0.05）。两种岩石发育的森林土壤微生物生物量碳代谢受生物和非生物因素的控制,这一研究结果为解释不同母岩发育森林土壤有机碳库的差异提供参考。     

外源有机碳和温度对土壤有机碳分解的影响

研究凋落物等外源有机碳输入和温度变化对土壤有机碳分解的影响对我们深入理解森林土壤碳动态具有非常重要的意义。以亚热带天然次生林和杉木人工林土壤为研究对象,向土壤中添加13C标记的杉木凋落物和葡萄糖,研究不同温度下外源有机碳添加对原有土壤有机碳(SOC)分解的影响。结果显示:外源有机碳添加使原有SOC分解速率显著提高,表现出显著的正激发效应。葡萄糖引发的激发效应强度显著高于杉木凋落物,并且杉木人工林土壤的激发效应强度显著高于天然次生林。激发效应强度随着培养温度升高呈下降趋势。此外,由于外源有机碳的加入,SOC分解的温度敏感性显著降低。研究表明:凋落物输入及温度在亚热带森林SOC周转过程中发挥重要作用。     

黄土丘陵区不同土地利用类型下土壤微生物生物量特征

测定分析了黄土丘陵区纸坊沟流域人工林地、荒地和农地土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)、全氮、有机质和速效磷。通过最小显著差异性(LSD)评价样地之间土壤微生物生物量和养分的差异显著性。结果表明,表层土壤中,农地和荒地土壤微生物生物量和养分显著小于林地土壤;同一土地利用类型下,退耕时间越长,土壤微生物生物量和养分含量越高;在同一时期退耕条件下,刺槐林地土壤微生物生物量显著大于油松林地。在黄土丘陵区实施的退耕还林可显著提高土壤微生物生物量和土壤养分。     

川西平原土壤微生物生物量碳氮磷含量特征及其影响因素分析

本文通过区域调查采样和统计分析,探讨了川西平原土壤微生物生物量碳（MBC）、土壤微生物生物量氮（MBN）和土壤微生物生物量磷（MBP）含量特征及其对气候、海拔、母质和土地利用等因素的响应,揭示了其关键影响因素,以期为川西平原地区土壤质量管理提供参考。结果表明,不同土壤类型的MBC、MBN和MBP含量表现为冲积土显著高于水稻土、潮土和黄壤（P<0.05）,潮土MBC/MBN显著高于水稻土。气候和海拔的影响为：MBC、MBN和MBP含量随着≥ 0℃积温、≥ 10℃积温、年均温和年均降水量的增加呈指数减少,而随干燥度和海拔增加呈线性增加。不同成土母质中,MBC、MBN和MBP含量均为灰色冲积物显著高于老冲积物。不同土地利用方式下,三者含量为草地显著高于水田和旱地,水田、旱地和林地差异不显著。皮尔森相关分析和冗余分析表明,MBC和MBN均与≥ 0℃积温、年均温呈极显著负相关（P<0.01）,与海拔呈极显著正相关关系,MBP与母质呈现极显著负相关关系。逐步回归分析表明,MBC主要受年均温、干燥度、年均降水量和母质的影响;MBN主要受海拔、干燥度和年均降水量的综合影响;MBP主要受母质、年均温、≥ 10℃积温和年均降水量的调控。因此,川西平原土壤MBC、MBN、MBP能灵敏地反映不同采样点气候的变化,可为该区气候变化下土壤碳、氮、磷的响应预测提供参考。     

不同放牧干扰对滇西北高原泥炭沼泽土壤生态化学计量特征的影响

为了阐明放牧过程对泥炭沼泽土壤化学计量特征的影响及机制,为放牧对湿地生态系统干扰及泥炭沼泽养分循环研究提供理论基础。以滇西北高原泥炭沼泽为研究对象,分析了土壤含水率、pH值、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、铵态氮(NH~+_4-N)、硝态氮(NO~-_3-N)及土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征,从而研究了放牧过程中藏猪翻拱(ZG)和牦牛践踏(JT)对泥炭沼泽土壤化学计量特征的影响。结果表明:放牧降低了土壤含水率、pH值、TN、TOC含量,增加了TP含量;ZG显著增加了NO~-_3-N含量。放牧降低了土壤养分化学计量,其中ZG和JT的C/P存在显著差异(p0.05);放牧降低了微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)及微生物生物量碳磷比(MBC/MBP),却提高了微生物生物量氮磷比(MBN/MBP),其中ZG对微生物生态化学计量的影响显著高于JT;放牧增加了生态酶化学计量。冗余分析显示TP、含水率、容重、NO~-_3-N、TOC是主要影响化学计量的环境因子。MBC/MBN,MBN/MBP均与对应的生态酶化学计量呈正相关,然而MBC/MBP呈相反趋势。C/N,C/P均与对应的生态酶化学计量呈正相关,然而N/P与对应的生态酶活性呈负相关。土壤养分化学计量变化影响了微生物生态化学计量以及生态酶化学计量。     

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。     

桂西北喀斯特不同植被演替阶段土壤微生物群落多样性

采用经典统计与排序分析方法,研究了桂西北喀斯特不同植被演替阶段(原生林、次生林、灌丛、草地)土壤微生物群落多样性变化特征,并探讨了土壤微生物群落多样性与土壤养分、土壤微生物生物量和土壤微生物数量之间的关系。结果表明:(1)桂西北喀斯特植被演替对土壤养分有较大的影响,除了土壤容重和全磷含量以外,由草地到原生林的演替过程中,土壤养分均呈显著的变化趋势(p0.05)。随着演替的进行,土壤pH值和容重逐渐减小。土壤有机碳、全氮、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量随着演替而逐渐增加趋势,其大小依次变现为原生林次生林灌丛草地,其中不同演替阶段土壤有机碳全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量差异均显著(p0.05)。(2)土壤微生物量碳、氮、磷大小依次变现为原生林次生林灌丛草地,其中灌丛和次生林MBP含量差异不显著(p0.05)。MBC/MBN随着演替的进行呈逐渐减小趋势,MBC/MBP和MBN/MBP随着演替的进行呈逐渐增加趋势。(3)不同植被演替阶段土壤微生物数量及组成不同,其中以细菌数目最多,土壤微生物种群总数量、细菌和放线菌数目依次为原生林次生林灌丛草地。(4)不同演替阶段土壤微生物群落功能多样性指数存在一定差异,其中物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)和碳源利用丰富度指数(S)依次表现为原生林次生林灌丛草地(p0.05);而优势度指数(Ds)依次表现为原生林次生林灌丛草地,并且不同演替阶段优势度指数(Ds)差异不显著(p0.05)。(5)相关性分析表明土壤养分、土壤微生物量、土壤微生物数量均与土壤微生物群落多样性具有显著的相关性,其中,土壤微生物量对微生物群落多样性的贡献最大,而MBN,SOC和细菌数目是影响桂西北喀斯特不同植被演替阶段土壤微生物群落多样性分布的主要因子。     

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。     

土壤动物在农业生态系统中的研究进展

近些年来随着对生态学的深入研究,人们认识到土壤动物的群落结构、功能以及在生态过程中积极的不可替代的作用,土壤动物逐渐成为生态学研究的热点之一。本文分析评价了国内关于土壤动物的研究进展。同时对国外土壤动物在土壤环境评价、凋落物分解、土壤健康的指示作用、与污染环境的关系、二氧化碳浓度对其的影响、在农业生态系统中的作用、在城市生态系统研究中的作用、在废弃物处理及土壤改良中的应用、在N循环中的作用、湿地土壤动物研究等10个方面的研究动态进行了综述。并提出了对土壤动物研究工作的几点建议。     

四种土壤管理方式对李园土壤微生物和土壤酶的影响

通过2003~2004两年的试验发现,刈割覆盖、刈割压埋、畜粪还园三处理纤维分解菌和硅酸盐细菌的数量均明显高于清耕处理(对照),且两种微生物数量均以夏季最多,秋季次之,春季再次,冬季最少。前三处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、纤维分解酶、多酚氧化酶的酶活性都较清耕有显著或极显著提高;各处理酶活性也以夏季最高、秋季次之,春季再次,冬季最低。2004年刈割覆盖、刈割压埋两处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性较2003年有显著或极显著增加,畜粪还园、清耕两处理三种酶活性两年间差异很小。经相关性分析还发现,纤维分解菌除与脲酶相关性不显著外,它与其余的酶均显著或极显著正相关;硅酸盐细菌与所有的酶均极显著正相关。     

土壤时空变化研究的进展与未来

理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务,也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合。围绕土壤时空变化研究的新近进展,本文综述并展望了土壤形成和演变过程、土壤形态学、土壤调查、土壤分类、数字土壤制图与土壤退化的发展态势。未来土壤时空变化研究的关键科学问题主要包括:地球表层系统中土壤与环境要素之间的多过程耦合机理与模拟、多尺度土壤-环境关系与模拟、多元土壤信息的融合机理与数据同化。未来重点研究领域将涉及到关键带科学引领的土壤形成和演变研究、多尺度数字土壤制图与时空变化预测、基于多传感器的土壤综合观测原理与技术、完整和详尽的国家和全球土壤资源清单及共享平台建设、区域土壤资源退化机理及其功能恢复。     

Soil indicator systems ‐ the basis for soil conservation decisions to control soil erosion and soil compaction

The efficiency and acceptance for erosion and compaction control management is not high and therefore not a guarantee for sustainable land use and soil functionality. The best method for increasing acceptance is a regional soil indicator system combined with an environmental indicator system (McRae et al. 2000). Like the concept of “critical load inputs”; for chemical pollutants, this system would make it possible to quantify the soil state and soil condition for decisions concerning the soil carrying or load capacity. The next step is the assessment of the land use pressure on soil in terms of the soil load capacity and the driving forces for land use. These results may determine the response level required: In a balanced situation, Best Management Practices may help ensure sustainability is maintained, slightly disproportional results suggest additional special agricultural management techniques may be needed, while significant differences may indicate the need for additional land use adjustments or changes in technical management. The indicator system is ideal for application in north‐eastern Germany for all moraine areas and the areas at risk to water and wind erosion and soil compaction.     

面向土壤系统分类的土壤调查制图方法的初步研究

我国的土壤系统分类方案已经基本形成,但还没有相应的土壤调查方法技术研究。按照传统土壤调查的主要剖面、检查剖面、定界剖面的思想与办法,采用空间内插技术,在研究区的4条实验路线上共挖掘了64个剖面点,通过这些剖面点的诊断层和诊断特性确定了研究区的土壤类型并勾绘了土壤类型界线。再用1条检验路线对勾绘的土壤图进行检查,结果表明,在检验路线上设置的20个检查剖面点中,其中19个剖面点与实际情况相符,正确率95%,说明使用内插法进行面向土壤系统分类的土壤调查制图是可行的。再结合土壤景观可以辅助土壤调查工作者更高效地确定土壤类型、勾绘土壤界线。     

土壤退化时间序列的构建及其在我国土壤退化研究中的意义

我国土壤退化发生广、发展快,后果严重,很多问题亟待解决,加大其研究力度势在必行。显而易见,人们对土壤特性与土壤退化过程了解得越详细,对土壤退化的评估与防治也会越好。因此迫切需要建立大量土壤退化时间序列来明确土壤退化过程中时间因素的作用并帮助人们正确理解和认识土壤退化与人为作用之间的关系。为了得到可靠的结果,土壤退化时间序列的建立需包括起始土壤相似性判定与退化土壤绝对或相对年龄的验证两个重要过程。本文详细论述了土壤退化时间序列的构建过程及应注意的问题,并探讨了土壤时间序列在我国土壤退化研究中的意义,旨在为土壤退化时间序列的正确建立与应用提供较为详尽的参考。     

慈溪市土壤系统分类研究

本文对浙江省慈溪市第二次土壤普查土壤分类系统进行了修订,并建立了慈溪市土壤系统分类,依据浙江省土系建立的原则和要求,初步建立了慈溪市土壤的土族和土系。     

分形理论在土壤肥力研究中的应用与前景

分形理论的提出对于定量描述复杂的、高度不规则的系统特征与机理提供了方法.本文从土壤腐殖质、土壤微生物、土壤团聚体等方面回顾了分形理论在土壤肥力研究中的主要结果:土壤腐殖质胶体在不同条件下形成不同分形特征的聚合物;同一种微生物可能形成具有不同分形特征的结构;土壤中的有机无机胶体在不同条件下凝聚成不同的团聚体,从而形成不同的土壤结构并对其肥力功能产生影响.我们认为分形理论在探索土壤的形成过程和肥力功能上将具有重要的应用前景:如团粒结构体的形成可能是由土壤胶体分形凝聚而成;土壤中的活性有机质有逐渐老化的现象,可能和腐殖质胶体由结构疏松的分形结构向普通团聚体过渡的过程有关;土壤微生物在不同微环境下具有不同的分形特征,可以推测在各种土壤过程(包括物理、化学以及生物化学过程)中它们的功能也可能是不一样的.此外,土壤结构的开放程度决定孔隙、水分以及空气的分布,从而决定了微生物的生存空间.所以土壤结构体对微生物空间分布的影响也是将来该领域值得研究的内容之一.     

城市化过程对土壤资源影响研究进展

世界范围内的快速城市化过程对土壤资源的质与量都产生了深刻影响.作为一种不可再生性自然资源,土壤在我国快速城市化过程中的强烈人为活动影响下发生功能上的转化、弱化甚至消失.城市及其周边地区的土壤景观、各种土壤过程都明显异于传统的土壤质量演变规律.与农业生态系统相比,城市生态系统更加复杂,城市化过程中土壤演变研究的挑战性也更大.深入开展城市化过程中土壤质、量响应及其生态环境效应的系统研究意义重大.     

Substantial rewetting phenomena on soil respiration can be observed at low water availability

Although metabolic activity of soil organisms is determined by water accessibility, little attention was given to rewetting with different water potentials. Rapid water potential increase induced a respiration pulse in organic layers in laboratory experiments and significant effects could be observed when soil below −6300 hPa was rewetted.