米槠叶凋落物分解及养分释放对模拟N沉降的响应

通过原位分解研究三明格氏栲保护区内米槠叶凋落物的分解及其对模拟N沉降的响应。结果表明:高氮(HN)、中氮(MN)、低氮(LN)和对照(CK)4种处理的米槠叶凋落物的分解都呈先快后慢的变化趋势,分解速率为CKMNLNHN,添加N对米槠叶凋落物的分解起到了抑制作用。在监测期(720 d)内,MN处理(10 g·m-2·a-1)对分解速率影响较小,N含量太高(15 g·m-2·a-1),负作用增强,高于10 g·m-2·a-1的N沉降会显著抑制木质素的分解释放(P0.05)。对纤维素分解的抑制作用仅在部分时间里部分的N沉降量作用显著(P0.05)。分解360 d后,添加N即在一定程度上影响了全C和全N的分解释放,且添加15 g·m-2·a-1N时,负面影响更明显。全P均呈淋溶—富集—释放模式变化,270-720 d,添加N显著抑制全P的分解释放(P0.05)。K的分解释放规律与全C的较相似,均随时间的延长逐渐减少,且在第360天的分解速率明显快于第720天,添加N特别是LN处理(5 g·m-2·a-1)在0-540 d会显著提高K的残留(P0.05)。这可能是N沉降使中亚热带常绿阔叶林土壤—凋落物系统内可得性N增加,改变了原有的养分平衡,抑制了微生物的活动,从而降低了分解酶的活性而影响米槠叶凋落物的分解。     

米槠人促更新林皆伐火烧后初期土壤CO2通量动态

[目的]为科学评价皆伐、火烧对中亚热带常绿阔叶林不同深度土壤有机碳吸存的影响,[方法]以福建省中亚热带36年生米槠人促更新林为研究对象,采用非散射红外CO₂浓度探测仪和Licor-8100土壤碳通量系统,并结合Fick扩散法计算并分析0~80 cm不同深度土层CO₂通量的日动态特征。[结果]表明:(1)火烧地(RB)和皆伐地(RR)不同土层CO₂浓度均出现明显下降,其中,对照(CK)地土壤CO₂浓度值(0~80 cm)分别是RB和RR的1.9、1.3倍;(2)各试验地土壤CO₂通量(0~80 cm)表现为RB(1.99 μmol·m²·s^-1)>RR(0.99 μmol·m²·s^-1)>CK(0.96 μmol·m²·s^-1),除2040 cm土层外,RB土壤各层CO₂通量均显著高于RR和CK(P<0.05);(3)试验地不同土层CO₂通量(0~80 cm)日变化幅度表现为RB>RR>CK,其中,RB土壤各层的变化幅度均显著大于RR和CK(P<0.05),而RR与CK间的差异表现在0~5、10~20、20~40 cm土层(P<0.05);(4)拟合分析表明,各试验地不同深度土壤CO₂通量与土壤温度呈显著相关,且 RB的决定系数(R²)显著高于RR和CK;不同试验地各土层温度、含水量的双因素模型拟合效果均优于单因素模型;Q₁₀值显示,皆伐、火烧后初期土壤各层的温度敏感性得到明显提高。     

亚热带米槠天然林土壤有机氮组分对模拟氮沉降的响应

随着人类活动向大气排放越来越多的氮化合物,生态系统中的氮含量逐渐呈现饱和状态,亚热带地区已成为全球氮沉降最严重的区域之一。土壤有机氮组分能直观反映土壤氮素有效性对氮沉降的响应。以福建三明格氏栲自然保护区内的米槠天然林为研究对象,探讨不同施氮水平对土壤有机氮组分的影响。结果表明:(1)高氮处理下土壤有机氮(SON)含量(1.23 g/kg)显著高于对照处理(0.89 g/kg),高氮处理的土壤活性氮组分(LP Ⅰ-N+LP Ⅱ-N)含量(0.28 g/kg)显著高于低氮(0.24 g/kg)和对照处理(0.22 g/kg),而土壤惰性氮组分(RP-N)含量在高氮(0.94 g/kg)和低氮(0.82 g/kg)处理中都显著高于对照处理(0.68 g/kg)。(2)与对照和低氮处理相比,高氮处理显著提高土壤全氮(TN)、微生物生物量氮 (MBN)、铵态氮(NH₄⁺-N)含量和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性(p<0.05),硝态氮(NO₃^--N)、可溶性有机氮(DON)含量和β-葡萄糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH)活性随着施氮量的增加均呈上升趋势。(3)冗余分析(RDA)表明,土壤TN、NAG酶与有机氮及其各组分呈显著正相关,而土壤MBN、NH₄⁺-N与土壤有机氮及其各组分的相关性也较强。可见该区域氮沉降提高土壤氮养分有效性和微生物活性,这有助于进一步了解全球气候变化背景下亚热带森林土壤养分转化与循环机制。     

改变凋落物和根系输入对米槠天然林土壤微生物群落的影响

伴随气候变化下亚热带地区米槠天然林净初级生产力变化,凋落物以及植物根系输入亦会发生改变,这将显著影响土壤微生物群落。于2019年7月在设置7年的米槠天然林植物残体添加和去除试验（the detritus input and removal treatments,DIRT）样地采集不同处理（对照、去除地上凋落物、去除地下根系、无凋落物输入、添加双倍地上凋落物）的2个土层土壤（0—10,10—20 cm）,测定微生物磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acid,PLFA）含量,计算各微生物群落比值以及多样性,进一步揭示凋落物和植物根系输入对亚热带米槠天然林土壤微生物群落组成和多样性的影响。结果表明：（1）不同处理下0—10 cm土层微生物磷脂脂肪酸含量约为10—20 cm土层的2倍;（2）地上凋落物变化均使得革兰氏阳性菌、阴性菌及放线菌等细菌含量出现不同程度的下降,但不会对丛枝菌根等真菌含量产生影响,而去除根系处理显著降低丛枝菌根真菌含量;（3）微生物群落Shannon-wiener、Simpson多样性指数不受凋落物输入的影响,凋落物去除降低表层土壤微生物群落的Margalef丰富度,提高Pielou均匀度,表明0—10 cm土层微生物群落含量与分布状况受凋落物输入变化影响较大;（4）地下植物根系存在可提高真菌（如丛枝菌根真菌）含量,而地上凋落物输入主要改变细菌丰度以及群落结构。可溶性有机碳以及矿质氮是影响不同处理土壤微生物群落组成和多样性的主要因素。可见,凋落物和根系输入通过土壤理化性质的变化而影响了微生物群落,研究结果可为全面认识植物、土壤与微生物间的相互作用对森林生产力的影响提供科学依据。     

森林土壤呼吸对皆伐与火烧的响应情况

皆伐是指将伐区的林木全部伐除,火烧则是指在皆伐的样地上对采伐剩余物全部进行火烧处理。皆伐火烧是我国传统人工造林方式的主要过程,其会对森林造成极大的破坏,对土壤产生剧烈的干扰,从而会对森林土壤呼吸产生显著的影响。主要综述了国内外目前针对皆伐火烧对森林土壤呼吸影响的研究情况。     

不同处理采伐剩余物对营造杉木幼林土壤胞外酶活性的影响

土壤酶对森林生态系统生物化学过程有重要作用,能快速反映土壤环境(如养分含量和有效性)的变化。采伐剩余物是林地土壤养分的重要来源,其处理方式会对森林土壤的养分含量和有效性产生影响。为探讨采伐剩余物不同处理方式对杉木幼林土壤酶活性的影响,在福建省三明市格氏栲自然保护区40年生的杉木成熟林采伐迹地上对采伐剩余物进行不同处理(保留RR、火烧RB、去除R)并种植杉木幼林,通过采集0-10,10-20 cm土层土壤,对6种胞外酶活性进行研究。结果表明:(1)采伐剩余物处理4年后,相比保留处理,火烧和清除处理的土壤可溶性有机碳、可溶性有机氮、无机氮、硝态氮含量均显著下降。其中火烧处理下硝态氮下降幅度显著高于清除处理,2个土层下降幅度平均分别为88%和51%;(2)相比保留处理,火烧和清除处理土壤微生物生物量碳和微生物生物量磷含量以及6种土壤酶活性,即酸性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素水解酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、过氧化酶、酚氧化酶均明显更低,而且火烧处理两土层微生物生物量碳和微生物生物量磷含量显著低于清除处理;(3)冗余分析表明,0-10 cm土层土壤酶活性与微生物生物量磷、微生物生物量碳含量显著相关,而可溶性有机氮、硝态氮、微生物生物量碳是影响10-20 cm土层土壤酶活性变化的关键因子。保留采伐剩余物有利于提高土壤养分和酶活性,是土壤肥力维持和森林生产力提高的有效经营管理措施。