短期氮添加对杨树人工林表层土壤 可溶性有机碳的影响

在江苏省北部杨树人工林集中分布区开展短期氮添加实验,以研究表层土壤(0～10 cm)可溶性有机碳的响应规律。结果显示:杨树人工林表层土壤可溶性有机碳随着氮添加浓度上升呈现增加趋势,林龄间差异逐渐减小; 对表层土壤可溶性有机碳影响因子分析发现,短期氮添加过程中土壤微生物生物量碳与土壤可溶性有机碳动态的相关性最大,与相对于凋落物量和细根生物量没有明显相关关系,说明短期外源氮素输入会导致土壤微生物生物量的增加,从而引起作为微生物代谢产物的土壤可溶性有机碳浓度的上升。     

杉木人工林土壤碳、氮、磷化学计量特征对短期氮添加的响应

阐明短期氮添加对杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林土壤化学特征的影响,可为杉木人工林的氮素管理提供科学依据.以11 a和18 a两个年龄杉木人工林的林地土壤为研究对象,在每个林龄林地中随机布设9个400 m2的标准样地,设置0、5、10 g/(m~2·a) 3个氮添加水平,每个氮添加水平包含3个重复样地.2019年4月—11月,每月中旬对各样地进行NH₄NO₃添加处理.在生长季和非生长季,研究林地不同深度(0～20 cm和20～40 cm)土壤中速效氮、总有机碳、全氮、全磷质量比特征及其化学计量比对氮添加的响应.短期氮添加增加了2个林龄林地土壤的硝态氮质量比,并表现出累积效应.与18 a相比,11 a杉木林土壤硝态氮质量比上升幅度更大.短期氮添加一定程度增加了两个林龄林地土壤的总有机碳、全氮和全磷质量比,高氮添加显著增加了11 a杉木林表层土壤(0～20 cm)的总有机碳和全氮质量比.与深层土壤(20～40 cm)相比,表层土壤的变化更明显. 2个林龄林地土壤的碳、氮、磷化学计量比受短期氮添加的影响较小,主要受到土层...     

落叶松人工林草本植物群落特征和生物量对氮添加的响应

以华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林幼龄林为研究对象, 设置3个梯度的氮添加水平(0, 20和50 kg N/(ha·a), 即N0, N20和N50), 研究氮添加对人工林草本植物群落特征及地上生产力的影响, 得到以下结果。1) 氮添加改变了土壤微环境, 降低土壤温度、显著地增加土壤水分。2) 氮添加在一定程度上促进落叶松人工林草本植物群落的生长(P>0.05)。与对照组(N0)相比, 植物群落总盖度在N20和N50样方中分别增加6.83%和15.03% (2014 年), 或9.80%和12.94% (2016年), 但草本植物地上生物量的累积无显著变化; 群落总盖度和地上生物量与土壤含水量显著正相关(P<0.05)。3) 氮添加对落叶松人工林草本植物群落的多样性和均匀度无显著影响, 但是低浓度氮添加(即N20)显著地增加单位面积内物种的丰富度(2014年单位面积内物种丰富度在N20样方中增加23.33%, P<0.05)。4) 氮添加对不同植物功能群的影响不同, 其中氮添加促进蓼科和莎草科植物的生长, 抑制禾本科和菊科植物的生长, 对豆科植物无影响, 说明温带落叶松人工林草本植物群落对氮沉降的响应敏感, 氮添加在一定程度上促进草本植物的生长, 同时氮添加改变了草本植物不同功能群间的竞争力。     

间伐对杉木人工林土壤微生物生物量碳氮的短期影响

【目的】探究大径材培育目标下间伐对杉木人工林土壤微生物生物量碳氮的短期影响,为缓解杉木人工林地力衰退问题和大径材定向培育提供指导。【方法】以16年生杉木人工林为对象,采用完全随机区组设计,设置3种间伐强度,分别为强度间伐(32%,编号HIT)、弱度间伐(23%,编号LIT)、对照组(0%,编号CK),研究不同间伐条件下杉木人工林的土壤微生物生物量碳(SMBC)、生物量氮(SMBN)含量的变化及其化学计量特征[土壤微生物生物量碳、氮含量比,土壤微生物生物量碳、氮与土壤全碳(TC)、全氮(TN)含量比,即SMBC/SMBN、SMBC/TC、SMBN/TN]之间的差异。【结果】在不同间伐强度下,杉木人工林不同土层SMBC、SMBN含量及SMBN/TN的值从大到小依次为HIT、LIT、CK;SMBC/TC的值除在≥10~20 cm土层以强度间伐(HIT)最高之外,其他土层均以弱度间伐(LIT)最高;SMBC/SMBN的值除在≥20~40cm土层,以CK最高外,其他土层均以LIT处理最高;从土壤的垂直分布特征来看,杉木人工林SMBC、SMBN含量从大到小依次为0~10、≥10~20、≥20~40 cm,即呈现出SMBC、SMBN含量随土层加深而降低的趋势。【结论】强度间伐对SMBC、SMBN含量影响明显,可能有利于提高土壤肥力;加强对土壤地力的维护,从而改善杉木大径材的培养。     

毒死蜱对土壤微生物及碳、氮含量的生态效应

为全面评价毒死蜱的生态安全性,在蕹菜地喷施不同浓度和频次的毒死蜱并检测土壤微生物数量、有机碳和总氮含量的变化。结果：（1）按厂家推荐浓度或其2倍浓度喷施1-2次,1周后因细菌和真菌的减少使土壤微生物总数下降,2周后由于细菌的恢复和增加又使微生物总数上升,放线菌一直相对稳定。土壤有机碳和总氮含量的变化与微生物总数变化有明显的协同关系。按厂家推荐浓度的4倍喷施2-3次,土壤微生物总数、有机碳和总氮含量均会下降。（2）统计分析表明,上述变化均未达显著水平,因此按常规使用毒死蜱不会威胁土壤的生态安全。     

氮添加对亚热带常绿阔叶林土壤有机碳及土壤呼吸的影响

以福建省武夷山亚热带常绿阔叶米槠林为研究对象, 开展氮添加实验。采用4个氮添加梯度(CK, N50, N100和N150, 分别表示氮添加0, 50, 100和150 kg/(hm²·a))模拟自然氮沉降变化, 探究氮添加对土壤有机碳及土壤呼吸的影响。结果表明, 氮添加对表层土壤(0~20 cm)总有机碳的影响不显著, 对颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)两种不同碳组分含量的影响不同。其中, N100和N150处理分别使土壤POC含量显著上升110.7%和147.9% (p₁ = 0.024, p₂ < 0.001); 土壤MAOC含量则随氮添加量升高呈下降趋势, 但差异不显著。土壤呼吸速率的年际波动呈单峰式, 且在不同观测时间内, 各样地土壤呼吸速率对氮添加的响应不同。通过土壤呼吸速率与土壤温度的拟合方程计算, 得到2018—2020年CK, N50, N100和N150样地土壤呼吸年均碳排放量分别为1205.31, 1191.56, 1287.56和1128.61 g C/m²。其中, N50样地与CK样地无显著差异, N100样地显著上升6.82% (p<0.001), N150显著下降 6.8% (p<0.001), 即N100可以促进土壤呼吸年碳排放, 而N150对土壤呼吸年碳排放有抑制作用。     

天然林转换为竹林对土壤碳氮含量及物理性质的影响

选择闽南安溪云中山山区由天然林转换的竹林及其前身丝栗栲天然林为研究对象,对其土壤碳氮含量及物理性质进行对比研究,结果表明:丝栗栲天然林和竹林林下土壤容重随土层深度的增加而增加,土壤最大持水量、有机碳和全氮含量随土层深度增加迅速下降;与丝栗栲林下土壤相比,竹林林下土壤表层(0-20cm)容重、最大持水量和有机碳含量分别高0.18g·cm-3、低12.08%和低11.80g·kg-1,这可能是森林转换的结果,但竹林林下土壤60-100cm土层有机碳含量和40-60cm土层全N含量均显著高于丝栗栲林下相应土层,与表层的对比结果相反.天然林转换成竹林后,有机碳含量和全N降低了45.23%和10.0%.     

凋落物与蚯蚓对杨树人工林土壤团聚体分布及其碳氮含量的影响

[目的]研究凋落物与蚯蚓对杨树人工林土壤团聚体的分布及不同粒径团聚体中C和N含量的影响,为改善杨树人工林土壤质量提供参考.[方法]以东台滨海杨树人工林为研究对象,采用随机区组法设置野外固定试验样地,共设置6个不同处理,即对照(CK)、杨树凋落叶表施(T1)、杨树凋落叶混施(T2)、接种蚯蚓(T3)、杨树凋落叶表施+接种...     

氮添加与凋落物管理对华北落叶松人工林土壤真菌群落的短期影响

以阴山山地华北落叶松人工林为研究对象,开展氮添加和凋落物管理试验,利用高通量测序技术,研究不同措施对表层土壤(0～10 cm)真菌群落组成、多样性和功能的短期影响,并对二者交互作用进行探讨。结果表明:氮添加和凋落物管理显著增加子囊菌门相对丰度,降低担子菌门相对丰度。氮添加显著增加糙缘腺革菌属相对丰度,高氮最大,为10.15%;凋落物管理显著增加猪块菌属、马鞍菌属和被孢霉菌属相对丰度,均堆积最大,分别为11.03%、13.57%和6.36%。两种处理方式均显著提高土壤真菌Shannon指数和Simpson指数,分别高氮、搅拌最大,结果为6.41、5.77和0.96、0.94。氮添加和凋落物管理显著降低共生营养型真菌相对丰度。土壤pH和硝态氮含量是影响土壤真菌群落的主要因子。高氮搅拌土壤有效磷、速效钾、硝态氮含量以及真菌OTU(operational taxonomic units)数目、Alpha多样性指数、腐生营养型真菌相对丰度均最大,对促进凋落物分解,维持地力平衡具有重要作用。     

生物炭对杨树人工林土壤微生物生物量碳、氮、磷及其化学计量特征的影响

【目的】揭示林分尺度下添加生物炭对土壤微生物生物量碳(SMBC)、土壤微生物生物量氮(SMBN)、土壤微生物生物量磷(SMBP)含量及其化学计量特征的影响,深入了解生物炭对杨树人工林土壤微生物群落结构与功能的影响,系统阐明生物炭调控人工林C、N、P生物地球化学循环的土壤微生物学机理,为在平原地区人工林生态系统中安全推广生物炭固碳增汇技术提供理论依据。【方法】以江苏省东台林场的杨树人工林为对象,设置生物炭添加量低(T1,40 t/hm²)、中(T2,80 t/hm²)、高(T3,120 t/hm²)3种处理及对照(不添加CK),测定SMBC、SMBN、SMBP含量及其化学计量特征(土壤微生物生物量碳、氮、磷含量比,即m(SMBC)/m(SMBN)、m(SMBC)/m(SMBP)、m(SMBN)/m(SMBP),文后简写为SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP)在不同处理间的差异,及其与土壤理化性质之间的关系。【结果】①与对照样地相比,3种生物炭添加处理均提高了SMBC、SMBN和SMBP含量。T1、T2、T3处理样地SMBC含量分别为对照样地的1.08、1.15、1.19倍; SMBN含量分别为对照样地的1.12、1.24、1.34倍; SMBP含量分别为对照样地的1.11、1.26、1.41倍; ②T1处理样地的SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP分别为15.7、85.0、5.4,T2处理样地的分别为15.1、78.6、5.2,T3处理样地的分别为14.3、73.3、5.1。与对照相比,3种生物炭添加处理均显著降低了SMBC/SMBN和SMBC/SMBP,且不同处理间差异显著(P<0.05),但仅T2、T3处理显著降低了SMBN/SMBP(P<0.05); ③SMBC、SMBN、SMBP含量均具有显著的季节变异,其中在植物休眠季节(2014年12月及2015年3月),SMBC、SMBN及SMBP的含量均维持在较高水平,而在植物生长的旺盛季节(2015年7月及2015年10月),其含量下降至较低水平,但SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP的季节变化与此完全相反; ④添加生物炭提高了土壤可溶性有机碳、硝态氮、速效磷、全氮和总有机碳含量,增加了土壤pH和含水率,但是降低了土壤密度和铵态氮含量; ⑤相关性分析表明,SMBC含量与土壤可溶性有机碳(DOC)、pH、含水率(SMC)、硝态氮(NO^-₃-N)和速效磷(AP)呈极显著正相关关系(P<0.01),与铵态氮(NH⁺₄-N)呈极显著负相关关系(P<0.01),而与土壤密度、全氮(TN)和总有机碳(TOC)相关性不显著(P≥0.05); SMBN与SMBP的含量表现较为一致,均与DOC、pH、SMC、NO^-₃-N、AP、TN呈极显著正相关关系(P<0.01),与NH⁺₄-N呈极显著负相关关系(P<0.01),而与土壤密度和TOC相关性不显著(P≥0.05)。【结论】添加生物炭能够显著提升SMBC、SMBN、SMBP含量,并有效降低SMBC/SMBN、SMBC/SMBP和SMBN/SMBP,有利于促进土壤微生物对N、P养分的固持与周转,进而改善土壤对N、P养分的供应。研究还发现,研究区杨树人工林生长可能存在N、P养分限制现象。     

不同林型兴安落叶松林土壤团聚体及其有机碳特征

[目的]团聚体是土壤结构的基本单元,其对有机碳的保护作用是稳定土壤碳库的重要机制.采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨林型对兴安落叶松林土壤团聚体的分布、稳定性及有机碳含量的影响,为兴安落叶松林的可持续经营、碳汇功能提升提供参考.[方法]在内蒙古大兴安岭兴安落叶松原始林内,依据不同林型(草类-兴安落叶松林、杜香-兴...     

施用稻壳炭对黄棕壤氮磷淋失及微生物生物量碳氮含量的影响

【目的】为减少农田氮磷淋失,提高土壤肥力,探究高孔隙度的稻壳炭在增强黄棕壤对养分元素吸附的特征。【方法】采用室内土柱淋溶试验,研究不同稻壳炭施用量(质量占比分别为0、1%、4%、8%、12%)条件下,黄棕壤总氮(TN)、硝态氮(NO^-₃-N)、铵态氮(NH⁺₄-N)、总磷(TP)、磷酸根(PO^3-₄)及可溶性有机碳(DOC)的淋失变化,并对黄棕壤氮磷养分和土壤微生物生物量的变化进行分析。【结果】随着施用量的增加,稻壳炭对黄棕壤TN、NO^-₃-N、NH⁺₄-N、DOC淋失的抑制效应增强,最佳施用量为12%时,TN、NO^-₃-N、NH⁺₄-N及DOC的淋失量与对照相比分别减少了85.41%、85.16%、92.61%、32.02%; 随其施用量的增加,稻壳炭对黄棕壤中P淋失的抑制效应不显著,TP和PO^3-₄的淋失量反而增加,TN、NO^-₃-N、有效磷(AP)及土壤微生物生物量碳氮(SMBC、SMBN)含量增高,而NH⁺₄-N含量减少。【结论】稻壳炭可以有效抑制黄棕壤氮素及DOC的淋失,对磷素的淋失抑制效果不显著。     

模拟氮沉降对典型阔叶红松林土壤微生物群落特征的影响

【目的】探究氮沉降增加对阔叶红松(Pinus koraiensis)混交林土壤微生物群落特征的影响。【方法】对阔叶红松林进行模拟氮沉降实验,设置对照(N0,0 kg/(hm²·a))、低氮(N1, 30 kg/(hm²·a))、中氮(N2, 60 kg/(hm²·a))和高氮(N3, 120 kg/(hm²·a))共4组处理,在实验样地内采集0～10 cm、≥10～20 cm土层中的土壤,测定土壤微生物生物量碳(SMBC)及土壤微生物生物量氮(SMBN)含量及变化。【结果】① 模拟氮沉降未改变SMBC、SMBN及SMBC/SMBN的垂直分布; SMBC、SMBN在生长季月动态曲线均为以8月中旬为峰值的单峰型曲线,SMBC/SMBN的曲线波动较大,0～10 cm土层以N0处理的结果波动范围最小(2.83～6.97)。② 模拟氮沉降仅对0～10 cm土层6、8月中旬的SMBC以及5、6、8月中旬的SMBC/SMBN有显著影响(P<0.05),而对SMBC、SMBN及SMBC/SMBN的生长季平均值无显著影响。【结论】模拟氮沉降对阔叶红松林土壤微生物生物量的影响仅在个别月份中表现明显,而对于整个生长季而言,更长时间的模拟氮沉降实验才可能对土壤微生物生物量产生明显的影响。     

有机物添加对山西太岳山油松林土壤呼吸及碳组分的影响

【目的】 探讨添加不同类型有机物对油松林土壤有机碳组分及土壤呼吸的影响,为预测山西太岳山油松林生态系统中土壤的碳收支平衡提供参考。【方法】 采用随机区组设计,以山西太岳山油松林地表的平均自然凋落物量为标准,向油松林地0~20 cm土壤中分别添加生物炭(BC)、玉米秸秆(JG)、辽东栎叶(LD)和油松叶(YS)等4种类型有机物,使用LI-8100 CO₂通量全自动测量系统对有机物添加条件下的土壤呼吸速率进行连续测定,并对各处理的土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化碳(ROC)、可溶性有机碳(DOC)含量进行监测,结合土壤呼吸与土壤有机碳及其组分之间的关系,探讨添加有机物对山西太岳山油松林土壤呼吸及碳组分的影响。【结果】 ①向土壤中添加BC显著降低了土壤呼吸速率,添加JG后土壤呼吸速率较CK显著提高了11.67%。,其余处理与CK差异不显著。在2014年7—11月和2015年5—10月,不同添加物处理间土壤呼吸速率从大至小表现为JG>LD >YS>CK。②有机物添加下土壤SOC含量随时间的增加有上升的趋势,在2014年8月,添加JG后显著提高了土壤SOC、MBC、ROC、DOC含量,添加BC显著提高了土壤MBC含量,添加LD和YS显著提高了土壤SOC和MBC含量。在2014年10月,添加JG显著提高了土壤SOC、MBC、ROC、DOC含量,添加LD显著提高了土壤MBC和ROC含量,添加YS显著提高了土壤SOC、MBC含量。在2015年3月,添加JG显著提高了土壤SOC、MBC和ROC含量,添加LD显著提高了土壤ROC含量。2015年5月,添加JG显著增加了土壤MBC含量。③与对照相比,添加BC后土温10 ℃时的土壤呼吸速率(R₁₀)显著降低了18.01%,添加YS后R₁₀显著增加了30.88%,添加其他有机物对温度敏感性系数(Q₁₀)和R₁₀没有显著影响。④土壤呼吸速率与土壤温度、SOC、MBC、ROC和DOC含量显著正相关。【结论】 添加有机物显著影响土壤碳动态和土壤温湿度,这些都会对土壤CO₂排放产生显著影响,添加JG对土壤有机碳及其碳组分的提高效果最显著,但土壤呼吸速率最高,不利于碳的储存;添加LD可增加土壤活性有机碳含量,短期内可明显改善土壤有机碳库质量;添加BC可在短期内提高土壤微生物生物量碳含量,并显著降低土壤呼吸速率,减少土壤CO₂排放的效果最好。     

土壤置换法研究土壤基质对微生物碳氮磷的影响

【目的】探索植被演替初期不同土壤基质对微生物碳氮磷含量及其化学计量比的影响。【方法】于2004年采集天然次生林(演替前样地)的A层(淋溶层)、B层(淀积层)和C层(母质层土)土,分别填入30 cm土层厚度的样地,构成A、B和C处理,分别模拟森林皆伐次生演替、无种子库次生演替和原生演替,每种处理4个重复,经过10 a自然演替,比较不同土壤基质间微生物碳氮磷含量及其化学计量比的差异。【结果】① 演替前样地不同土壤基质微生物生物量碳氮磷及其占土壤碳氮磷的比例均呈现出A处理显著高于B、C两个处理(P < 0.05, C处理微生物生物量氮占土壤氮比例除外); 土壤微生物生物量碳氮比(n_Cmic/n_Nmic)为A处理低于B、C处理,土壤微生物生物量碳磷比(n_Cmic/n_Pmic)和微生物生物量氮磷比(n_Nmic/n_Pmic)均为A处理高于B、C处理; ② 演替后样地,不同土壤基质微生物生物量碳氮磷呈现出A处理显著高于B、C两个处理(P < 0.05),其占土壤碳氮磷的比例均呈现出A处理高于B、C两个处理; n_Cmic/n_Nmic为A、B处理低于C处理,n_Cmic/n_Pmic和n_Nmic/n_Pmic均为A处理高于B、C处理; ③ 经过10 a植被演替,A、B、C 3个处理土壤微生物生物量碳氮磷浓度及其占土壤碳氮磷的比例均上升(B处理n_Pmic除外); 3个处理n_Cmic/n_Nmic下降、n_Cmic/n_Pmic和n_Nmic/n_Pmic上升,其中,B、C两个处理的n_Cmic/n_Nmic显著下降(P < 0.05),A、C两个处理的n_Nmic/n_Pmic显著上升(P < 0.05)。【结论】植被演替初期,不同土壤基质理化性质的差异是影响土壤微生物碳氮磷的主要因素。     

寒温带4种森林类型土壤团聚体有机碳氮特征

[目的]大兴安岭是我国唯一的寒温带地区,森林资源丰富,但大兴安岭地区土层较薄,且存在永冻层,对于该地区土壤结构、养分循环存在巨大影响.探讨该地区土壤团聚体的结构组成和有机碳、氮的含量与分布规律,了解不同粒径团聚体对土壤有机碳、氮的固存与保护作用,为深入研究我国寒温带地区土壤结构与碳氮循环提供依据.[方法]在黑龙江大兴安...