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。     

杨树人工林沼液和生物炭混施对表层土壤活性有机碳的影响

人工林施肥是一种重要的经营管理措施,而近年来沼液的处理与生物炭肥的使用也引起了人们广泛关注。在苏北杨树人工林集中分布区开展了沼液(施用量为0、125、250、375 m³/hm²)和生物炭(施用量为0、40、80、120 t/hm²)交互肥效实验,结果表明:①在所有沼液施肥水平中,生物炭的施用增加了表层土壤的活性有机碳,并提高了土壤微生物生物量碳氮比,使得微生物群落向真菌主导类型发展; ②在所有沼液施肥水平中,生物炭的添加显著提高了表层土壤(0～10 cm)的pH,促进了土壤的氮矿化和硝化作用; ③沼液和生物炭对土壤活性有机碳和pH具有显著的交互效应。因此,沼液和生物炭混施能进一步促进土壤活性有机碳的含量,改良土壤肥力,提高人工林生态系统生产力。     

武夷山不同海拔植被带土壤活性有机碳的季节变化

采用连续熏蒸培养法(Sequential fumigation incubation),测定福建武夷山自然保护区不同海拔具有代表性的中亚热带常绿阔叶林、针叶林、亚高山矮林以及高山草甸土壤中活性有机碳(MAC)的变化,分析MAC与土壤湿度、土壤温度、土壤总有机碳之间的关系。结果表明：(1)1年中,MAC在不同林分的0~10、10~25 cm土层中的变化从大到小为：夏季、春季、秋季、冬季;每一季节中,不同林分的MAC从大到小为草甸、矮林、针叶林、阔叶林,且0~10 cm土层中的MAC含量显著高于10~25 cm土层中的;(2)在不同土层中,MAC与土壤湿度、土壤温度、土壤总有机碳之间均呈极显著相关。总之,武夷山山地森林MAC季节变化明显,夏季最大,冬季最小;土壤湿度、土壤温度可能是MAC季节变化的主要调控因子。     

管理措施对绿洲农田土壤总有机碳及易氧化有机碳季节变化的影响

研究了新疆干旱区绿洲棉田不同管理措施对土壤有机碳及易氧化有机碳变化的影响,揭示棉田土壤质量的变化,以期为棉花合理施肥及提高农田土壤肥力,实现资源的可持续利用提供依据。结果表明：土壤总有机碳含量在棉花播种前较低,花铃期有机碳含量有所增加,至收获期达到最大值;土壤易氧化有机碳含量在棉花播种前较低,在花铃期达到最大值,而在收获期明显降低。不同农业管理措施下,不同土层土壤总有机碳含量和易氧化有机碳含量均表现出土壤上层最高、随土层深度增加呈降低的趋势。不同灌溉方式下,滴灌棉田土壤易氧化有机碳的含量提高,土壤易氧化有机碳占总有机碳的比例增加,而漫灌棉田增加了土壤有机碳的稳定性,有利于土壤有机碳的积累。     

苏北不同代次和林龄杨树人工林土壤酶活性季节变化特征

研究了苏北不同代次和林龄的杨树人工林土壤酶活性的季节变化特征。结果表明:不同样地土壤酶活性存在季节性差异,土壤蔗糖酶活性的季节变化表现为春夏秋相对高,冬季低;土壤脲酶活性为春季最高,夏秋冬相对低。各季节土壤磷酸酶活性从大到小为秋、夏、春、冬,过氧化氢酶季节变化不明显;表层的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性均高于亚表层,而过氧化氢酶变化不明显。杨树种植代次与林龄的差异对土壤酶活性产生一定的影响:一代10年生林地土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶均高于对应季节二代10年生林地,一代10年生林地土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶均高于对应季节一代15年生林地土壤酶的活性。     

林龄和季节交互对杨树人工林土壤节肢动物群落结构的影响

【目的】土壤节肢动物群落受植物群落的反馈调控。杨树人工林有助于改良盐碱地土壤质量,但是林龄如何影响土壤节肢动物群落的种类组成、结构和多样性尚不清楚,为此,笔者探究杨树人工林林龄和季节交互作用对土壤节肢动物群落的影响,为人工林生物多样性保护和生产力维持提供依据。【方法】采用野外控制试验,选择立地条件相对一致的3个不同林龄(5、10和21年生)杨树人工林,每个样地设置3个重复,分别于春季(5月)、夏季(8月)、秋季(11月)和冬季(2月)采集样品,分析不同林龄杨树人工林土壤节肢动物群落结构及多样性的季节动态变化格局。【结果】杨树人工林土壤中节肢动物优势类群为前气门亚目(Prostigmata)、甲螨亚目(Oribatida)、膜翅目(Hymenoptera)、弹尾纲(Collembola)和鞘翅目(Coleoptera),占全部捕获量的89.4%。林龄和季节变化影响土壤节肢动物数量和多样性,个体总数和物种丰富度指数的最高值出现在10年生的杨树人工林的快速生长阶段,而最低值则出现在5年生林龄的幼林阶段;均匀度指数在10年生人工林中最低。1年中,杨树人工林中土壤节肢动物个体总数和物种丰富度在5...     

苏北不同代次和林龄杨树人工林土壤酶活性季节变化特征

研究了苏北不同代次和林龄的杨树人工林土壤酶活性的季节变化特征。结果表明:不同样地土壤酶活性存在季节性差异,土壤蔗糖酶活性的季节变化表现为春夏秋相对高,冬季低;土壤脲酶活性为春季最高,夏秋冬相对低。各季节土壤磷酸酶活性从大到小为秋、夏、春、冬,过氧化氢酶季节变化不明显;表层的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性均高于亚表层,而过氧化氢酶变化不明显。杨树种植代次与林龄的差异对土壤酶活性产生一定的影响:一代10年生林地土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶均高于对应季节二代10年生林地,一代10年生林地土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶均高于对应季节一代15年生林地土壤酶的活性。     

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...     

不同经营模式下杨树人工林土壤溶解性有机碳的吸附行为

【目的】溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)与土壤有机质的其他组分之间可以相互转化,虽然所占比例较小,却是陆地生态系统中最为活跃的有机碳库,影响到整个土壤有机碳组分之间的动态平衡。采用序批式平衡试验,以杨树凋落物为DOC的来源材料,对不同经营模式(农林复合、杨树桤木混交、杨树纯林)下杨树人工林土壤对DOC中的吸附作用进行研究,以期为不同经营模式下杨树人工林土壤碳库的有效管理提供参考。【方法】供试土壤采自江苏省泗洪县陈圩林场的3种不同经营模式[农林复合(农林)、杨树桤木混交(混交)、杨树纯林(纯林)]样地,每个样地选取5个采样点,用土钻分别采集0～10、≥10～20、≥20～30 cm土层的土壤,对应土层采集的土壤混匀风干后,过2 mm筛用于吸附试验。同时采集该林场的杨树叶凋落物制备DOC母液。采用序批式平衡试验,借助原始物质吸附等温线方程(“IM”方程,可以反映土壤对可溶性有机碳的吸附特性)对不同经营模式下杨树人工林枯落物中溶解性有机碳(DOC)在土壤中的吸附行为及其影响因素进行研究。序批式平衡试验:称取5.00 g土壤于50 mL离心管中,按照1:4的固液质量比加入DOC溶液(质量浓度分别为0、50、100、200、400 mg/L)20 mL,加入NaN₃溶液(熏蒸过的土壤不添加),并用KCl溶液调节离子强度,然后于恒温(设置25 ℃和15 ℃)条件下,在200 r/min转速的水平振荡机上振荡2 h后,用12 000 r/min的高速离心机低温(4 ℃)离心20 min,0.45 μm滤膜抽滤,TOC仪测定滤液DOC含量。【结果】DOC吸附试验表明,IM方程拟合度良好,R²均在0.810 9～0.999 3之间。各模式下不同土层土壤对DOC的吸附趋势相同,即无外源DOC加入时,土壤存在DOC净释放,但随着外源DOC浓度增加,土壤对DOC的吸附量增加,且两者之间存在极显著线性关系。3种林地土壤吸附DOC的量存在显著性差异(P<0.05,F_2,6=73.789),且受外源DOC加入量的影响。DOC加入量≤200 mg/L时,各林地土壤吸附的DOC量从大到小表现为:纯林>农林>混交; 而DOC加入量为200～400 mg/L时则表现为:农林>纯林>混交。在农林模式中,0～10 cm土层土壤吸附DOC的能力与≥10～20 cm、≥20～30 cm土层土壤存在显著差异(P<0.05,F_2,6=2.713),而在混交林和纯林模式中,3个土层土壤吸附DOC的能力差异不显著(P>0.05,F_混,2,6=1.198,F_纯,2,6=1.483)。此外,在试验所设条件下,土壤对DOC的吸附受熏蒸作用的影响,而温度对土壤吸附DOC的能力没有明显影响。15 ℃和25 ℃两种温度下,3种模式林地土壤对DOC的吸附能力无明显差异,而熏蒸后土壤吸附DOC的能力比未熏蒸土壤的大,m和K_d值比未熏蒸土高出0.128 9～0.199 0和1.64～1.87(m为IM方程的回归系数,K_d为DOC在土壤中的分配系数,两者均可衡量DOC对土壤的亲和力)。【结论】土壤吸附DOC的量与试验中加入DOC的量呈极显著线性关系,原始物质吸附等温线的参数可以反映出土壤吸附DOC能力的强弱。3种林地土壤吸附DOC的量存在显著差异,熏蒸后土壤吸附DOC的能力比未熏蒸土壤的大。在试验所设温度范围内,温度对土壤吸附DOC的能力未发现有明显影响,还需进一步研究。     

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...     

苏南丘陵区4种典型人工林土壤活性有机碳分布特征

人工林土壤碳循环是全球碳循环研究的重要内容之一。笔者对江苏苏南丘陵地区4种典型人工林土壤总有机碳、水溶性有机碳、易氧化碳的差异及其与土壤基本理化性质的关系进行了比较研究,结果表明:各林分土壤总有机碳含量从大到小顺序为麻栎林、杉木林、毛竹林、湿地松林;土壤水溶性有机碳含量从大到小顺序为毛竹林、杉木林、湿地松林、麻栎林;土壤易氧化碳含量从大到小顺序为麻栎林、毛竹林、杉木林、湿地松林。两种活性有机碳占总有机碳比例在4种林分类型中没有表现出一致的规律性。土壤活性有机碳与土壤总有机碳、全氮有显著的相关关系,与其他土壤基本理化性质相关关系不显著。4种人工林土壤碳库贮量为阔叶林高于针叶林,毛竹林也占有重要地位,但土壤碳库的稳定程度没有表现出明显差异。     

不同林龄杨树人工林土壤动物群落结构特征

对苏北沿海地区4、9和20年生杨树人工林的土壤动物群落结构进行了调查和分析,结果表明:(1)共捕获土壤动物113 994只,隶属3门9纲23目。共有优势类群为甲螨亚目和前气门亚目,共有常见类群为等翅目。(2)各林龄杨树林土壤动物个体密度差异显著(p<0.05),但土壤动物类群数无显著差异(p>0.05); 各林龄中土壤动物总密度从大到小依次为:4年生林、9年生林、20年生林,土壤动物的优势类群和常见类群有显著不同。(3)各林龄杨树林土壤层的土壤动物个体密度和类群数显著高于凋落物层的(p<0.05)。(4)不同林龄林地以及不同季节的土壤动物多样性指数间差异均不显著(p>0.05)。各林龄杨树林土壤动物群落相似度随季节变化而不同,其中9年生与20年生杨树林的相似度较高。研究表明,不同林龄杨树人工林土壤动物的群落结构特征不同,即不同林龄杨树林改变了土壤动物的多度以及类群结构,但对动物类群数量没有明显影响。     

不同杨农复合经营模式土壤有机碳和全氮含量 垂直分布及储量研究

对苏北地区3种杨农复合经营模式(宽窄行模式即K模式、片林模式即P模式和网格模式即W模式)的100 cm土体8个土层中土壤有机碳、氮的分布进行研究,结果表明：3种模式土壤有机碳、氮含量及储量的剖面分布均表现出在表层相对较高,都有随土壤剖面深度增加而降低的趋势,且耕作层以下迅速降低。3种模式深度100 cm的土壤有机碳含量变化范围为0.64~1527 g/kg, 全氮含量变化范围0.30~2.09 g/kg;土壤有机碳含量与全氮含量及C/N呈极显著相关关系;100 cm深土壤有机碳储量在3种模式中分别达(71.19±0.72)、(40.67±058)和(42.64±0.56) t/hm2。     

长期氮添加对落叶松和水曲柳人工林土壤碳、氮、磷含量和胞外酶活性的影响

【目的】氮(N)沉降速率的持续增加影响着森林生态系统的物质循环。本研究旨在探讨长期N添加对两种人工林土壤微生物生物量和胞外酶活性的影响。【方法】基于黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站落叶松(Larix gmelinii)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)人工林的长期(16年)N添加[N添加速率为10 g/(m²·a)]试验,测定对照和N添加处理样地土壤的碳(C)、N、磷(P)各组分含量、微生物生物量以及C、N、P循环相关的胞外酶活性。【结果】长期N添加显著增加了两种人工林无机N含量,但降低了两种人工林微生物生物量C、N含量。N添加抑制了水曲柳人工林β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶和酚氧化酶活性,但对落叶松人工林的这些C分解酶活性的抑制作用不显著。回归分析进一步发现微生物生物量、β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶和酚氧化酶均随着土壤pH的降低而显著降低。几丁质酶活性在落叶松人工林中对N添加呈现负响应,却在水曲柳人工林中对N添加呈现正响应。然而,N添加均未显著改变两种人工林的磷酸酶活性、总有机C,以及酸水解法划分的C组分、全N、全P和有效P含量。【结论】长期N添加主要通过土壤酸化途径改变落叶松和水曲柳人工林土壤微生物生物量和酶活性,而N添加对胞外酶活性的影响因树种而异,这可能与两个树种的不同凋落物质量和菌根类型有关。N添加对土壤微生物和C分解酶活性的抑制作用并没有显著增加土壤C含量和改变C组分,其内在机制需要未来从土壤有机C的形成和稳定性方面进行揭示。     

间伐对长江滩地杨树人工林土壤有效氮素的影响

以南京长江滩地6年生杨树人工林为研究对象,设计了5种间伐处理(对照、30％、40％、50％强度的下层伐和50％强度的机械伐),分析了不同间伐处理对杨树人工林土壤无机氮、土壤水溶性有机氮(DON)和土壤微生物量氮(SMBN)含量的影响以及这三者之间的关系.结果表明:不同间伐处理对土壤无机氮素含量、土壤微生物量氮和土壤水溶性有机氮含量均有显著影响,且50％强度的下层伐和机械伐处理下三者的含量较高,其含量随季节的动态变化均呈先上升后下降的动态变化;不同间伐处理下的3个层次中土壤有效氮素含量均表现出明显的表聚性,0～5 cm土层的有效氮素含量明显较高;土壤有效氮素之间的相关性不显著,仅SMBN与DON、土壤硝态氮呈正相关关系.     

蚯蚓与凋落物对杨树人工林土壤酶活性的影响

[目的]揭示接种蚯蚓和施用凋落物对杨树人工林土壤主要酶活性的影响,正确评价蚯蚓和凋落物在杨树人工林生态系统土壤养分循环中的作用,以促进其生产力长期维持及生态服务功能提升,为优化杨树人工林经营管理提供依据.[方法]以江苏省东台林场20年生杨树人工林为试验对象,采用随机区组试验设计,共设置杨树凋落叶表施(T1)、杨树凋落叶...     

不同土地利用类型土壤动物对土壤氮矿化季节变化的影响

以苏北沿海地区3种土地利用类型(杨树人工林、农田、杨农复合林)为研究对象,通过设置不同驱除土壤动物处理(撒萘驱除所有土壤动物、撒噻唑磷驱除土壤线虫、未驱除即对照),采用顶盖埋管法测定土壤矿质N含量及净N矿化速率,研究土壤动物对N矿化季节变化的影响。结果表明:①不同土地利用类型土壤NH⁺₄-N、NO^-₃-N、土壤总矿化N(TMN)含量均呈显著的季节变化(P＜0.05),驱除线虫和所有土壤动物显著降低了不同季节的土壤NH⁺₄-N、NO^-₃-N和TMN含量,但并没有改变它们的季节变化基本趋势。3种土地利用类型土壤NH⁺₄-N含量的季节变化均表现为夏＞秋＞春＞冬; 对于NO^-₃-N和TMN含量的季节变化,杨树林和杨农复合林均表现为夏＞秋＞春＞冬,而农田则表现为秋＞夏＞春＞冬; ②不同土地利用类型净N矿化速率季节差异显著(P＜0.05),杨树林和农田的净N矿化速率最大值出现在秋季(分别为0.25、0.29 mg/(kg·d)),杨农复合林净N矿化速率最大值出现在夏季(0.45 mg/(kg·d))。驱除线虫和驱除所有土壤动物显著降低了所有土壤利用类型春、夏、秋季的土壤净N矿化速率(P＜0.05),而未改变杨农复合林净N矿化速率的季节变化趋势。驱除所有土壤动物改变了杨树林和农田的净N矿化速率的季节变化趋势,杨树林和农田驱除所有土壤动物的季节变化表现为夏＞秋＞春＞冬,而对照表现为秋＞夏＞春＞冬。重复测量方差分析表明,季节和驱除土壤动物处理对净N矿化速率有显著的交互作用(P＜0.01),表明驱除土壤动物可能会影响净N矿化速率的季节变化。