原始红松林土壤理化及微生物碳代谢特征对生长季动态的响应

【目的】明确原始红松林内土壤微生物群落对碳源的利用、土壤理化性质的季节变化规律及差异机制,探讨原始红松林土壤理化及生物学特征对气象因子季节动态的响应。【方法】以小兴安岭典型的原始阔叶红松林为研究对象,分别于2015年5—10月生长季内采集0～10 cm和≥10～20 cm的表层土壤样品。采用Biolog-ECO微平板检测法和土壤理化性质的常规测定方法测定红松林内土壤微生物功能多样性及土壤理化指标。【结果】①研究样地的多项土壤理化指标在月份间差异显著。②在整个生长季内平均颜色变化率(AWCD)的变化趋势基本一致,均随着培养时间的延长而逐渐升高,培养168 h以后,AWCD增加幅度逐渐减弱; AWCD值和多样性指数在月份间差异显著; 土壤微生物群落的代谢活性表现出明显的季节差异,并呈现一定的规律性,6月显著高于其他月份(P<0.05)。③氨基酸类、多聚物类、碳水化合物类碳源是红松林土壤微生物群落利用的主要优势碳源类型; 通过主成分分析(PCA)、聚类分析可将土壤微生物群落碳源代谢特征大致分为3簇,即5—6月、7月、8—10月; 土壤微生物利用碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类碳源的变化对季节最为敏感。④通过相关性分析发现,AWCD值和多样性指数与速效磷、速效钾、含水量和有效氮之间存在显著或极显著相关性; 分类变异分析发现土壤理化性质变化是引起微生物功能多样性发生季节性变化的主要因子,其中含水量、速效磷的解释度分别为12.76%和30.71%。【结论】原始阔叶红松林土壤理化及微生物功能碳代谢特征具有显著的生长季动态变化,月降水总量变化的影响最为重要。     

原始红松林皆伐后穿透雨对凋落物淋溶过程的影响

[目的]揭示原始红松林皆伐恢复演替为60年生的次生阔叶林后,凋落物对淋溶过程土壤养分归还及酸沉降的缓冲作用的影响,为评价森林生态功能的变化提供参考.[方法]以小兴安岭地区典型的原始红松林和皆伐后恢复演替60 a的次生阔叶林为研究对象,在两个样地内选择非林隙且林木通直分布均匀处放置30个体积为1 L的冠层穿透雨收集器,在...     

小兴安岭落叶松苔草沼泽土壤微生物

小兴安岭兴安落叶松－油桦－苔草沼泽植物群落的土壤微生物类群的数量中，以细菌最多，其次为真菌，放线菌较少。这是森林沼泽土壤微生物的特点。各类微生物在土层中的数量，受土壤温度、湿度和地下水位的影响，有明显的时、空变化规律。土壤微生物生理类群中的纤维素分解菌、硝化菌、铁还原菌和反硫化菌在土层中分布受永冻层、地温和土壤湿度的影响，时、空变化规律亦明显。     

贵阳次生林土壤有机碳含量对土壤生物学活性的影响

 次生林是喀斯特森林生态系统的组成部分,未来的森林可能就是次生林。土壤有机碳（SOC）是土壤有机质的重要组成,其含量是土壤肥力的重要指标,对土壤生物学活性有重要影响。为了解次生林土壤有机碳对土壤生物学活性的影响,在贵阳市郊设置灌丛、女贞林、马尾松林3个样点,于2008年6月—2009年5月进行为期1a的采样,并与农田土壤进行对比分析。结果显示,灌丛SOC含量最高,基于SOC/g来看,其含C底物的利用率却最低,土壤生化过程弱,植物和微生物可利用的营养物质较少;女贞林N转化速率较快,林下具有反硝化能力的菌群的酶丰富,气态N流失严重;马尾松林基于每克SOC的土壤有机残体分解的速度快、强度高,微生物活性、土壤酶活性高,土壤生化过程强烈,气态氮流失率最低。总的来说,研究区域土壤SOC含量限制了微生物群落规模,对灌丛土壤酶活性影响较大,SOC含量也间接地影响了微生物体N转化速率和有机物的分解速率,但对反硝化作用的影响不显著;建议在土壤恢复初期优先让草或灌木生长,改善立地条件,之后再选择适宜的树种按照针阔混交模式植树造林。     

分子生态技术在微生物硝化及反硝化研究中的应用

对微生物硝化、反硝化的机理及作用的相关酶及近年来的研究热点问题进行了探讨。综述了分子生态技术在微生物群落结构分析的操作步骤及应用情况, 分析了荧光原位杂交、变性梯度凝胶 电泳及末端限制性片段多态性技术的原理、操作流程、优缺点及其在硝化和反硝化中的应用。以往 的研究表明分子生态技术已成为环境中硝化和反硝化过程及机理研究的有力工具。     

三峡库区消落带土壤N2O排放和反硝化影响因子分析

应用乙炔抑制培养法研究了水分、温度、氮源和碳源等影响因子对三峡库区腹地消落带土壤N2O排放和反硝化作用的影响,并与原位试验结果进行了比较。结果表明,土壤含水量是影响土壤N2O排放和反硝化作用的重要因素,反硝化速率随着土壤充水孔隙度（WFPS）的增加而增大,土壤反硝化速率最大值出现在土壤WFPS为100%时,N2O排放速率最大值出现在土壤WFPS为60%时。温度在10～40 ℃范围内,土壤N2O排放速率和反硝化速率随着温度的升高而增大,相关性分析表明,土壤N2O排放速率和反硝化速率均与温度呈显著正相关。外加氮源为NO -3-N时,反硝化速率随氮源量的增加有减小的趋势,过多的硝态氮抑制反硝化作用;而添加易被微生物利用的葡萄糖作为碳源则会明显提高土壤反硝化速率,当每千克土加入碳源量为240 mg时反硝化速率最大。     

长白山不同海拔原始红松林土壤活性有机碳含量的生长季动态

【目的】研究长白山原始红松林土壤可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)、易氧化碳(easily oxidized organic carbon,EOC)的含量随海拔变化的垂直地带性规律、生长季动态及差异机制。【方法】以长白山海拔699~1 177 m的原始红松阔叶林为对象,以100 m为间隔选择原始红松林,同一海拔设置3块重复样地,在每个样地内选取10个随机观察样方(15 cm×15 cm)。分析0~20 cm表层土中土壤3种活性有机碳的含量随海拔及生长季的动态变化。【结果】原始红松林土壤DOC含量随海拔升高而增大,EOC含量除在1 177 m处较低外,在海拔699~1 044 m间整体上呈现出高海拔处大于低海拔的趋势;MBC含量仅在5、6月表现为低海拔处大于高海拔,其他月份也呈现出与EOC相同的规律。3种活性有机碳占土壤总有机碳(total organic carbon,TOC)比例分别在0.10%~1.45%、0.08%~2.18%和5.20%~69.18%之间,随海拔变化规律与其含量变化规律相似。在5—10月的生长季内,3种土壤活性有机碳含量及占TOC比例在月份间差异显著(P0.05)。土壤DOC含量最高值出现在9月,MBC含量在6月和9月较高,EOC含量的最高值则出现在5月和6月。土壤活性有机碳各组分含量与土壤有效氮、有效磷、有效钾、p H、含水率、容重的相关性均达到显著水平(P0.05),且与土壤含水率的相关性最强(r=0.835)。【结论】处于海拔699~818 m间原始红松林的土壤有机碳库稳定性更高,土壤碳汇功能更强。土壤碳素的积累主要发生在5、7、8、10月,此期TOC分解速度较慢,土壤碳汇功能更强。森林土壤活性有机碳含量可作为衡量土壤中N、P、K动态变化的敏感性指标。     

三室交互型微生物燃料电池阴极脱氮及产电性能研究

为解决微生物燃料电池阴极室中电极反硝化和非电极反硝化二者的冲突,构建出一种三室交互型微生物燃料电池。在一个循环周期内,电池功率密度平均27.0 mW/cm~2,反硝化速率平均0.92 mg/(L·h),所需有机碳源量COD/NO_3~-仅为3.9,整体性能优于相同条件下的传统双室型微生物燃料电池;交互式控制方式优于三室电池同时开关的运行方式;24 h是实验废水条件的最佳交互时间。三室交互型微生物燃料电池在高效脱氮产电的同时,充分利用了电子供体,节约了反硝化所需的有机碳源。     

长白山两种生态系统土壤养分比较

本文通过野外调查长白山地区阔叶红松林和白桦次生林的植被和土壤,并对土壤进行养分分析,着重分析了两种林下三个层次土壤的pH值、总氮、总磷、速效氮、速效磷、总有机碳、C/N和C/P.结果表明,阔叶红松林乔木的平均胸径、物种丰富度、冠层郁闭度和物种多样性均高于白桦次生林.除pH值外,其他土壤中养分指标在阔叶红松林土壤中各层次均高于白桦次生林土壤中相应的层次中的指标值;而红松林土壤中各养分指标的空间变异程度也大于白桦林土壤中养分的空间变异程度.文中进一步分析了长白山的红松阔叶林和杨桦次生林的土壤养分差异、有机碳含量差异及C/N的差异、乔木层群落结构特征和物种多样性的关系.     

三室交互型微生物燃料电池阴极脱氮及产电性能

为解决微生物燃料电池阴极室中电极反硝化和非电极反硝化二者的冲突,构建出一种三室交互型微生物燃料电池。在一个循环周期内,电池功率密度平均27.0 mW/cm~2,反硝化速率平均0.92 mg/(L·h),所需有机碳源量COD/NO_3~-仅为3.9,整体性能优于相同条件下的传统双室型微生物燃料电池;交互式控制方式优于三室电池同时开关的运行方式;24 h是实验废水条件的最佳交互时间。三室交互型微生物燃料电池在高效脱氮产电的同时,充分利用了电子供体,节约了反硝化所需的有机碳源。     

帽儿山针阔混交林及纯林土壤碳代谢微生物群落特征研究

【目的】评价帽儿山地区纯林与混交林(红皮云杉纯林、长白落叶松纯林、胡桃楸和红皮云杉混交林、胡桃楸和长白落叶松混交林、水曲柳和红皮云杉混交林、水曲柳和长白落叶松混交林)土壤生态系统中参与土壤碳代谢的微生物群落特征。【方法】借助Biolog^MT技术,比较了纯林与混交林之间根际土壤微生物对不同碳源类型的利用情况。【结果】不同林型土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)呈现阔叶林高于针叶林,胡桃楸针-阔混交林型中针叶林土壤微生物AWCD值优于与水曲柳混交林型。胡桃楸针-阔混交林中,针叶林的Shannon指数显著地高于水曲柳针-阔混交林。Simpson优势度指数与Shannon多样性指数变化趋势较为相似。羧酸、氨基酸和糖类这3类碳源是导致微生物代谢呈现差异的主要碳源。长白落叶松、红皮云杉与水曲柳混交后对糖类、羧酸和氨基酸3种主要碳源的利用程度均有所下降,可能是导致AWCD值较低的原因之一。【结论】胡桃楸针-阔混交林比水曲柳针-阔混交林以及针叶纯林更有利于土壤微生物群落的碳代谢功能发挥。     

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。     

1731-1900年期间凉水国家自然保护区红松遗传多样性变化的RAPD分析

应用RAPD技术对凉水国家自然保护区的天然红松(Pinus koraiensis)种群的遗传多样性变化和遗传分化进行了分析．共选择77个年龄在100～270年间的红松个体，连续分4龄级．筛选出11个随机引物共检测到71个位点，其中55个多态位点，多态位点比率为77．46％．利用POPGENE分析软件计算了该年龄段凉水地区红松遗传多样性指数，分析了遗传多样性在龄级间变化．研究结果表明，凉水保护区内的红松遗传多样性在1731-1900年的时间段内没有太大的波动；龄级间遗传多样性分化不明显；红松遗传多样性主要存在于龄级内．对照这一时期环境变化，对红松的遗传多样性演化与环境变化关系进行了讨论。     

大气氮沉降对森林土壤微生物影响的研究进展

大气氮沉降是影响森林生态系统的新生态因子之一,过量氮沉降将改变参与森林生态系统物质转化和养分循环的土壤微生物.作者综述了国内外模拟氮沉降对森林土壤微生物生物量、群落结构和多样性、微生物活性和酶活性、底物利用能力以及功能基因的影响研究现状.结果表明：(1)整体来看,氮沉降对森林土壤微生物生物量产生负面影响的报道较多;(2)氮沉降改变了森林土壤微生物群落的构成和丰富性;(3)氮沉降短期内促进森林土壤呼吸速率,长期氮输入会抑制土壤呼吸速率;(4)氮沉降改变了参与凋落物分解相关土壤酶的活性;(5)氮沉降降低了土壤微生物代谢复杂有机质的代谢能力;(6)氮沉降增加和降低了某些微生物功能基因的丰度.此外,作者还探讨了氮沉降对森林土壤微生物研究存在的问题和未来研究的重点.     

喀斯特原生乔木林和次生林土壤氮矿化特征

【目的】探究喀斯特森林土壤氮矿化特征及供氮能力。【方法】以贵州喀斯特原生乔木林和次生林为研究对象,采用树脂芯法,原位连续培养测定土壤氮矿化/硝化动态特征。【结果】①喀斯特原生乔木林和次生林土壤无机氮含量随培养时间延长存在明显的变化,NH⁺₄-N含量呈先增加后减少再增加趋势,NO^-₃-N含量表现为总体增加趋势。NH⁺₄-N是土壤有效氮的主要存在形式,其含量占土壤无机氮的84.57%～94.31%。②两演替群落土壤氮矿化速率呈“V”形变化,范围分别为-0.43～0.97 mg/(kg·d)和-0.91～1.43 mg/(kg·d); 硝化速率呈波动上升趋势,范围分别为0.21～0.49 mg/(kg·d)和0.03～0.31 mg/(kg·d)。③原生乔木林土壤无机氮含量、矿化速率、氨化速率和硝化速率均高于次生林。④原生乔木林土壤氮全年净矿化总量170.82 kg/(hm²·a),是次生林的2.48倍,两种林分土壤净硝化氮分别占净矿化氮的95%和100%。【结论】喀斯特森林土壤供氮能力较强,但土壤氮矿化过程中氮硝化占主导,表明土壤中植物可利用的氮素易于淋溶或挥发损失。     

模拟氮沉降对杨树人工林土壤微生物群落碳源利用类型的影响

【目的】探究氮沉降对杨树人工林土壤微生物群落特征的影响。【方法】以江苏省东台地区沿海杨树人工林为对象,采用Biolog ECO微平板技术,设置4种氮添加水平:N0(0 kg/(hm²·a))、N1(50 kg/(hm²·a))、N2(100 kg/(hm²·a))、N3(150 kg/(hm²·a))模拟不同浓度氮沉降,经过2 a生长季(5—10月)处理,测定杨树林土壤微生物群落碳源利用变化情况。【结果】N2处理可以增强杨树人工林土壤微生物对碳源的代谢能力,氮添加浓度过高则会产生抑制作用; 土壤中微生物对胺类和酚类利用程度表现出较大差异,其中,酚类在高浓度氮处理(N3)时利用程度最高,胺类在低浓度氮(N1)条件下利用程度最高; 硝态氮和平均颜色变化率(AWCD)、Shannon多样性均具有显著正相关性(P<0.05),微生物代谢水平及其结构变化受到硝态氮影响较大。主成分分析表明,PC1和PC2可以表示施氮对微生物群落代谢多样性产生的差异,其中,PC1的方差贡献率最大,碳水化合物、酚类呈负相关(碳源相关系数分别为-0.869、-0.780),氨基酸、羧酸呈正相关(碳源相关系数分别为0.702、0.821),是起主要分异作用的碳源; PC2涵盖了聚合物和胺类两种碳源大类,其中聚合物呈负相关(相关系数为-0.688),胺类呈正相关(相关系数为0.802)。【结论】氮添加会导致杨树人工林土壤微生物群落对碳源利用类型改变,土壤中硝态氮含量与微生物生长代谢及功能多样性呈显著正相关; 六大类碳源中碳水化合物、羧酸是影响土壤微生物群落功能多样性的主要碳源。 关键词:氮沉降; 土壤微生物; 碳源代谢; 群落功能多样性; 杨树人工林     

不同更新方式巨尾桉林下植物群落变化及其环境解释

【目的】了解不同更新方式巨尾桉（Eucalytus grandis×E.urophylla）人工林下植物群落的变化规律。【方法】采用典范对应分析（CCA）,定量评价巨尾桉人工林下植物分布与更新方式和环境因子之间的关系。【结果】更新后5年,群落草本层和灌木层的物种丰富度均为植苗林〉萌芽林〉采伐迹地;草本层植物的ShannonWiener指数、Simpson指数和Pielou均匀度指数以植苗林为最高,采伐迹地次之,萌芽林最小;灌木层的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou均匀度指数则以萌芽林为最高,植苗林次之,采伐迹地最小;方差分析结果表明,萌芽林与植苗林草本层植物之间的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou均匀度指数存在显著差异（P〈0.05）,采伐迹地的Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数明显低于萌芽林（P〈0.05）,其余均无显著差异。3种群落的物种组成存在显著差异,冠层透光系数、土壤孔隙度、坡向、速效磷对灌木层物种分布格局有重要的影响,4个环境因子的叠加效应总共解释了3种群落之间灌木层物种组成变异的90%以上;冠层透光系数、坡向、总氮/总磷、速效氮/速效磷、土壤孔隙度对草本层物种分布格局有重要影响,5个环境因子的叠加效应总共解释了3种群落之间草本层物种组成变异的86%。【结论】微生境的变化导致了不同更新方式巨尾桉人工林下植物组成的变化;适度干扰（不炼山、不施除草剂、带状整地、带状抚育）有利于林下植物多样性的维持。     

带状采伐对毛竹林土壤细菌群落结构及多样性的影响

[目的]研究带状采伐后毛竹(Phyllostachys edulis)林土壤细菌群落结构及多样性的变化,认识带状采伐对毛竹林土壤生态系统的影响,为利用带状采伐实现毛竹林规模化经营提供指导.[方法]对毛竹林进行不同宽度(3、9、15m)的带状采伐,25d后采集样地内土壤样品,采用Illumina MiSeq高通量测序技术...