黄土丘陵沟壑区坡面上土壤微生物生物量碳、氮的季节变化

对黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域退耕后2种典型植被类型刺槐(Robinia pseudoacacia)林和撂荒草地夏、秋和春3个季节土壤微生物生物量及其主要影响因子(土壤有机碳、土壤温度和水分及空气温湿度)进行了研究,旨在揭示土壤微生物生物量的季节变化规律及其主控因子.结果表明,2种植被类型下,土壤微生物生物量均存在明显的季节变化趋势,刺槐林土壤微生物生物量碳夏季和春季高于秋季,而撂荒草地土壤微生物生物量碳在秋季最高,土壤微生物生物量氮与微生物生物量碳季节变化趋势不同,2种类型均表现为夏季＞秋季＞春季.土壤微生物生物量碳季节变化受有机碳、空气及土壤温度的变化影响较大,而土壤微生物生物量氮与土壤水分和空气湿度具有显著的相关性.     

增温对高寒灌丛根际和非根际土壤微生物生物量碳氮的影响

本文对青藏高原东缘窄叶鲜卑花高寒灌丛生长季根际和非根际土壤微生物生物量碳和氮对增温的响应进行研究.结果表明: 窄叶鲜卑花灌丛生长季初期根际和非根际土壤微生物生物量碳和氮均显著高于生长季中期和末期.在多数时期,增温对根际土壤微生物生物量碳和氮的影响不显著.在非根际土壤中,增温对土壤微生物生物量碳和氮的影响因不同生长季节而不同: 增温使生长季初期土壤微生物生物量碳显著降低,而使土壤微生物生物量氮显著提高;生长季中期增温使土壤微生物生物量碳和氮显著提高;而在生长季末期增温对土壤微生物生物量碳和氮的影响不显著.土壤微生物生物量碳和氮的根际效应也因不同生长季节而不同: 土壤微生物生物量碳和氮在生长季初期表现为负根际效应,而在生长季中期表现为正根际效应;在生长季末期,土壤微生物生物量碳表现为负根际效应,土壤微生物生物量氮则表现为正根际效应.增温在生长季初期使土壤微生物生物量碳和氮的根际效应显著提高,而在生长季中期和末期使土壤微生物生物量碳和氮的根际效应降低.本研究初步阐明了气候变暖背景下高寒灌丛根际和非根际土壤生物学过程变化机理.     

蚂蚁筑巢对高檐蒲桃热带森林群落土壤呼吸的影响

蚂蚁筑巢能够改变热带森林土壤微生物与土壤理化性质的状况,从而对土壤呼吸时间动态产生重要影响。本研究以西双版纳高檐蒲桃热带森林群落为研究对象,采用Li-6400-09便携式土壤呼吸测定仪对蚂蚁筑巢地与非筑巢地土壤呼吸进行测定。研究结果表明:(1)高檐蒲桃群落土壤呼吸呈明显的单峰型季节变化趋势,且土壤呼吸速率蚂蚁筑巢地(4.96μmol CO_2m~(-2)s~(-1))高于非筑巢地(4.42μmol CO_2m~(-2)s~(-1))。(2)土壤温度和土壤水分显著影响土壤呼吸的时间动态(P0.01);蚂蚁筑巢显著改变巢内温度与水分(P0.05),进而影响土壤呼吸动态。土壤温度对土壤呼吸动态的贡献:蚁巢(83.8%—91.8%)大于非巢地(81.2%—83.1%),但由于筑巢地土壤湿度低于非巢地,土壤水分对土壤呼吸动态的贡献率表现为蚁巢低于非筑巢地。(3)蚂蚁筑巢显著增加土壤微生物生物量(P0.05),从而对土壤呼吸速率产生极显著的影响(P0.01)。蚂蚁筑巢引起微生物生物量碳的增加能够解释76.9%—71.1%的土壤呼吸变化。(4)蚂蚁筑巢引起土壤理化性质变化对土壤呼吸产生一定的影响。土壤容重与土壤呼吸速率呈显著负相关;土壤呼吸速率与土壤微生物量碳、有机质、易氧化有机碳、全氮、硝氮和铵氮显著正相关(P0.05或P0.01)。因此,蚂蚁筑巢显著改变土壤微生物(如微生物生物量碳)、土壤物理性质(如土壤温度与水分)、土壤化学性质(如碳和氮养分),进而对热带森林土壤呼吸产生重要影响。     

不同林龄落叶松人工林土壤微生物生物量碳氮的季节变化

为从土壤微生物生物量角度分析不同林龄落叶松人工林的土壤肥力状况,对辽宁东部山区两种林龄(9年生,幼龄林;43年生,成熟林)落叶松人工林不同土层(腐殖质层和矿化层)微生物生物量碳、氮季节变化进行了监测,并分析了微生物生物量碳氮的季节变化与土壤养分及水分的关系.结果表明:两种林龄落叶松腐殖质层微生物生物量碳、氮含量均高于矿化层;在腐殖质层,幼龄林微生物生物量碳、氮含量高于成熟林.方差分析表明,在春、秋季节,同一土层两林龄土壤微生物生物量碳、氮含量之间差异达到显著水平(P<0.01).在观测的3个季节内,幼龄林腐殖质层的微生物生物量碳基本无变化,而成熟林的微生物生物量碳在秋季达到最高;两种林龄落叶松微生物生物量氮均在夏季达到最高.在矿化层,两种林龄落叶松微生物生物量碳、氮均在秋季达到最大.相关分析发现,微生物生物量碳、氮之间以及土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳、全氮呈显著正相关,而与土壤水分无相关性;另外,落叶松人工林内的灌木种类和数量以及季节性温度变化对土壤微生物生物量碳氮也有影响.上述结果表明,研究区域土壤微生物生物量碳、氮的季节波动与土壤养分状况密切相关,幼龄林土壤养分状况优于成熟林.     

海拔对辽东栎林地土壤微生物群落的影响

以北京东灵山辽东栎林地土壤为对象,运用氯仿熏蒸-浸提法及磷脂脂肪酸分析(PLFA)法,研究林木生长季节土壤微生物群落随海拔梯度的变化特征.结果表明:随着海拔升高,辽东栎林土壤微生物生物量碳、氮,以及微生物各类群含量均有差异但不显著;土壤细菌/真菌升高,而革兰氏阳性菌(G+)/革兰氏阴性菌(G-)降低.土壤微生物生物量碳、氮以及细菌、真菌、G+细菌、G-细菌的含量与土壤含水量、有机碳、全氮呈显著正相关,土壤真菌含量与土壤碳氮比值呈正相关.土壤微生物群落组成结构(细菌/真菌和G+细菌/G-细菌)的变化主要受土壤温度和土壤含水量的显著影响,说明土壤微生物群落结构对环境条件的变化敏感.随着全球变暖的加剧,暖温带辽东栎林地土壤真菌和G+细菌的比例有升高的趋势.     

长期模拟升温对崇明东滩湿地土壤微生物生物量的影响

以崇明东滩芦苇湿地为对象,采用开顶室生长箱(Open top chambers OTCs)原位模拟大气升温试验,研究了连续升温8a对崇明东滩湿地0—40cm土层土壤微生物生物量碳氮含量的影响。结果表明:连续升温显著提高了崇明东滩湿地土壤微生物生物量碳氮含量,从土壤表层到深层(0—10,10—20,20—30,30—40cm),微生物生物量碳分别增加了39.32%、70.79%、65.20%、74.09%,微生物生物量氮分别增加了66.46%、178.27%、47.24%、64.11%。但升温对土壤微生物生物量的影响因不同土层和不同季节并未表现出统一的规律,长期模拟升温显著提高4月0—20cm土层和7月0—40cm土层微生物生物量碳氮含量,对10月0—40cm土层微生物生物量碳含量没有影响,但是显著提高了10月0—40cm土层微生物生物量氮含量,同时,微生物生物量碳氮比在7月也显著提高。相关分析表明:无论在升温条件还是在对照条件下,土壤温度、含水量、总氮与土壤微生物生物量碳氮及微生物生物量碳氮比均无相关关系,升温条件下,有机碳与微生物生物量碳氮含量以及微生物生物量碳氮比呈显著正相关,但是在对照条件下有机碳与微生物生物量碳氮含量以及微生物生物量碳氮比呈显著负相关。因此,土壤有机碳是影响土壤微生物生物量碳氮含量对长期模拟升温响应的重要生态因子。     

洞庭湖典型湿地植被群落土壤微生物特征

以洞庭湖湿地3种典型植被(虉草、苔草、芦苇)为对象,研究了不同植被下土壤微生物生物量和微生物呼吸等特征,并对其主要影响因子进行了分析.结果表明:微生物生物量碳、氮和微生物呼吸以虉草群落最高,苔草群落次之,芦苇群落最低,微生物碳熵变化趋势为虉草群落＞苔草群落＞芦苇群落,微生物呼吸熵具有与微生物碳熵相反的变化趋势.相关分析表明:土壤含水量、容重和有机质是影响土壤微生物特征变化的重要因子,同时,土壤pH和土壤总氮与土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物呼吸等也有较强的关联性.     

蚂蚁筑巢对西双版纳热带森林土壤易氧化有机碳时空动态的影响

蚂蚁筑巢定居能够形成与巢穴周围显著不同的微生境和土壤养分环境,从而对土壤易氧化有机碳(EOC)产生重要影响.本研究以中国科学院西双版纳勐仑热带植物园白背桐群落为研究对象,比较蚂蚁巢地与非巢地土壤EOC时空分布特征,并分析蚂蚁筑巢引起土壤理化性质的改变对土壤EOC时空动态的影响.结果表明: 研究区蚁巢和非蚁巢地土壤EOC随月份均呈明显的单峰型变化规律,表现为6月>9月>3月>12月;土壤EOC沿土层呈逐渐降低的变化趋势,在0～5 cm土层,蚁巢土壤EOC显著大于非巢地,在5～10和10～15 cm土层的差异不显著.蚂蚁筑巢显著提高了土壤温度、土壤有机碳、土壤易氧化有机碳、土壤微生物生物量碳、全氮、硝态氮和水解氮含量,显著降低了土壤含水率和容重,但对铵态氮、pH值的影响不显著.土壤有机碳、土壤微生物生物量碳是调控蚁巢和非巢地土壤EOC时空变化的主要因子,土壤温度、含水率、全氮和硝态氮等土壤指标对土壤EOC的影响次之.蚂蚁筑巢主要通过改变微生境(土壤温度和水分)及土壤养分(主要是土壤有机碳和微生物生物量碳)的状况,进而调控热带森林土壤易氧化有机碳的时空动态.     

短期增温对紫花针茅草原土壤微生物群落的影响

土壤微生物是生态系统碳循环的重要参与者和调控者。全球变暖可能对土壤微生物群落产生影响, 加速陆地生态系统向大气中释放碳, 进而引起陆地碳循环对气候变暖的正反馈。然而, 目前学术界对土壤微生物群落如何响应气候变暖等问题认识不足, 尤其是缺乏低温干旱条件下土壤微生物对增温响应的实验证据。为此, 该文依托青藏高原紫花针茅(Stipa purpurea)草原建立的增温实验平台, 基于磷脂脂肪酸(PLFA)方法测定了2015和2016年生长季表层(0-10 cm)土壤微生物各类群的生物量, 在此基础上揭示气候变暖对紫花针茅草原土壤微生物群落结构的影响。结果显示, 短期增温处理导致2015和2016年生长季(5-10月)的表层土壤温度均显著提高1.6 ℃, 同时也导致土壤含水量显著下降了3.4%和2.4% (体积分数), 但并没有显著改变土壤化学性质及归一化植被指数。增温处理下, 两年生长季旺期(8月)的微生物生物量碳(MBC)含量分别为749.0和844.3 mg·kg ^-1, 微生物生物量氮(MBN)含量为43.1和102.1 mg·kg ^-1, 微生物生物量碳氮比分别为17.9和8.4, 但实验期间MBC、MBN和微生物生物量碳氮比与对照没有差异。PLFA分析的结果显示细菌在微生物群落中占主导, 而丛枝菌根真菌含量最少, 增温处理并没有改变不同类群的微生物生物量以及群落结构。进一步的分析显示, 土壤温度和含水量是调控土壤微生物群落变异的主要因子, 并且增温导致的微生物生物量碳的变化量分别与土壤温度和含水量的变化量呈显著正相关关系。以上结果表明, 由于受水分的限制, 短期增温对紫花针茅草原土壤微生物群落没有显著影响。     

Effects of short-term experimental warming on soil microbes in a typical alpine steppe

土壤微生物是生态系统碳循环的重要参与者和调控者。全球变暖可能对土壤微生物群落产生影响, 加速陆地生态系统向大气中释放碳, 进而引起陆地碳循环对气候变暖的正反馈。然而, 目前学术界对土壤微生物群落如何响应气候变暖等问题认识不足, 尤其是缺乏低温干旱条件下土壤微生物对增温响应的实验证据。为此, 该文依托青藏高原紫花针茅(Stipa purpurea)草原建立的增温实验平台, 基于磷脂脂肪酸(PLFA)方法测定了2015和2016年生长季表层(0-10 cm)土壤微生物各类群的生物量, 在此基础上揭示气候变暖对紫花针茅草原土壤微生物群落结构的影响。结果显示, 短期增温处理导致2015和2016年生长季(5-10月)的表层土壤温度均显著提高1.6 ℃, 同时也导致土壤含水量显著下降了3.4%和2.4% (体积分数), 但并没有显著改变土壤化学性质及归一化植被指数。增温处理下, 两年生长季旺期(8月)的微生物生物量碳(MBC)含量分别为749.0和844.3 mg·kg ^-1, 微生物生物量氮(MBN)含量为43.1和102.1 mg·kg ^-1, 微生物生物量碳氮比分别为17.9和8.4, 但实验期间MBC、MBN和微生物生物量碳氮比与对照没有差异。PLFA分析的结果显示细菌在微生物群落中占主导, 而丛枝菌根真菌含量最少, 增温处理并没有改变不同类群的微生物生物量以及群落结构。进一步的分析显示, 土壤温度和含水量是调控土壤微生物群落变异的主要因子, 并且增温导致的微生物生物量碳的变化量分别与土壤温度和含水量的变化量呈显著正相关关系。以上结果表明, 由于受水分的限制, 短期增温对紫花针茅草原土壤微生物群落没有显著影响。     

小麦残茬落叶的分解与土壤因子间动态关系的研究

东北高寒地区的黑钙土土质优良肥沃 ,适合小麦、大豆和玉米等种植。近年来 ,由于人们只重视无机化肥的使用 ,忽视了地力培育 ,大量秸秆被移出田外 ,造成土壤有机质含量降低 ,土壤板结 ,使原本高产的农田逐渐变成中低产田 ,甚至有的已成为撂荒地。因此 ,研究当前农田土壤对枯枝落叶的分解现状 ,对于认识现有耕种条件下 ,农田土壤亚系统的物质转化和能量流动具有实际意义。1　研究地区和研究方法1 .1　自然概况该研究是在黑龙江省克山师专农场进行的。地理位置位于东经 1 2 5°8′～ 1 2 6°8′,北纬 47°50′～ 48°33′。年均气温 1 .3℃ ,1…     

不同人工林生态系统林地土壤质量评价

利用定位研究方法,综合比较了第2代连栽杉木纯林、杉木与阔叶树混交林以及阔叶纯林3种人工林生态系统对林地土壤质量的影响.结果表明,与连栽杉木纯林相比,在杉阔混交和阔叶树轮栽两种经营模式下,土壤养分含量增加,物理性状改善,土壤生物活性提高.利用土壤质量评价体系在对土壤功能评价的基础上,直观评价了3种经营模式的土壤质量状况.在研究区内,杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽的水分有效性、养分有效性和根系适宜性以及最终的土壤质量指数均处于中等水平,而连栽杉木林的水分有效性、养分有效性和根系适宜性较差,土壤质量指数处于较低水平.总有机C、阳离子交换量和微生物生物量C与其它土壤理化性质和生物学性质之间明显相关,可将其作为研究区土壤质量的指示指标;土壤微生物生物量C、N、P与土壤总有机C、土壤全N、土壤全P含量之间也存在较好的相关性.     

不同人工林生态系统林地土壤质量评价

利用定位研究方法,综合比较了第2代连栽杉木纯林、杉木与阔叶树混交林以及阔叶纯林3种人工林生态系统对林地土壤质量的影响．结果表明,与连栽杉木纯林相比,在杉阔混交和阔叶树轮栽两种经营模式下,土壤养分含量增加,物理性状改善,土壤生物活性提高．利用土壤质量评价体系在对土壤功能评价的基础上,直观评价了3种经营模式的土壤质量状况．在研究区内,杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽的水分有效性、养分有效性和根系适宜性以及最终的土壤质量指数均处于中等水平,而连栽杉木林的水分有效性、养分有效性和根系适宜性较差,土壤质量指数处于较低水平．总有机C、阳离子交换量和微生物生物量C与其它土壤理化性质和生物学性质之间明显相关,可将其作为研究区土壤质量的指示指标;土壤微生物生物量C、N、P与土壤总有机C、土壤全N、土壤全P含量之间也存在较好的相关性。     

Rimsulfuron in soil: Effect of persistence on growth and activity of microbial biomass at varying environmental conditions

The research was carried out toascertain the effect of rimsulfuron, a solfonylureaherbicide, on soil microbial biomass growth andactivity. Laboratory experiments were performed in asilty clay loam soil to relate changes of soilmicrobial biomass-C content and global hydrolyticactivity to the rimsulfuron persistence underdifferent conditions of temperature and soil humidity.The results showed that rimsulfuron persistencedepended significantly on temperature, while itremained almost unchanged by humidity changes. A rangeof half-life values from 3.5 to 14.8 days was found ina temperature range from 10 °C to 25 °C,with lower half-lives at higher temperature.Persistence data were processed with the VARLEACHmodel, in order to predict rimsulfuron persistenceunder different environmental conditions. On comparingtreated soils with untreated soil samples, decreasesin the microbial biomass-C content and increases inthe global hydrolytic activity were found to beconnected with rimsulfuron persistence at the variousexperimental conditions. These effects persisted fora short time and, they were evident earlier at highertemperature and more persistent at lower humidity.This behaviour is discussed in terms of rimsulfurontoxicity, with the consequent release of endocellularhydrolytic enzymes from the dead microorganisms. Anequation was derived to calculate the microbialbiomass-C content in response to the variation ofrimsulfuron persistence.     

蚂蚁筑巢对西双版纳热带森林土壤微生物生物量碳及熵的影响

蚂蚁筑巢能够改变热带森林土壤理化环境,从而对土壤微生物生物量碳及熵的时空动态产生重要影响.本研究以西双版纳高檐蒲桃热带森林群落为对象,采用氯仿熏蒸法对蚂蚁巢地和非巢地土壤微生物生物量碳及熵时空动态进行测定.结果表明: 1)蚁巢地平均微生物生物量碳及熵(1.95 g·kg^-1,6.8%)显著高于非巢穴(1.76 g·kg^-1,5.1%);蚁巢地和非蚁巢地土壤微生物生物量碳呈单峰型时间变化趋势,而土壤微生物熵呈“V”型变化格局.2)蚁巢地和非巢地土壤微生物生物量碳及熵均具有明显的垂直变化:微生物生物量碳随土层加深显著降低,微生物熵则沿土层加深显著升高,但蚁巢微生物生物量碳及熵的垂直变化较非巢穴显著. 3)蚂蚁筑巢引起了巢内水分和温度的显著改变,进而影响土壤微生物生物量碳及熵的时空动态.土壤水分分别解释微生物生物量碳及熵的66%～83%和54%～69%,而土壤温度分别解释土壤微生物生物量碳及熵的71%～86%和67%～76%. 4)蚂蚁筑巢引起土壤理化性质变化对土壤微生物生物量碳和熵产生重要影响.蚁巢土壤微生物生物量碳与土壤有机碳、温度、全氮、含水率呈极显著正相关,与容重、硝态氮,水解氮呈显著正相关,与土壤pH呈极显著负相关;除土壤微生物熵与pH呈显著正相关外,与其他土壤理化指标均呈显著负相关.土壤总有机碳、全氮和温度对微生物生物量碳的贡献最大,而土壤总有机碳和全氮对微生物熵的负作用最小.因此,蚂蚁筑巢能够显著改变微生境(如土壤水分与温度)及土壤理化性质(如总有机碳及全氮),进而调控热带森林土壤微生物生物量碳及熵的时空动态.     

Soil Water Content and Organic Carbon Availability Are Major Determinants of Soil Microbial Community Composition

Exploration of environmental factors governing soil microbial community composition is long overdue and now possible with improved methods for characterizing microbial communities. Previously, we observed that rice soil microbial communities were distinctly different from tomato soil microbial communities, despite management and seasonal variations within soil type. Potential contributing factors included types and amounts of organic inputs, organic carbon content, and timing and amounts of water inputs. Of these, both soil water content and organic carbon availability were highly correlated with observed differences in composition. We examined how organic carbon amendment (compost, vetch, or no amendment) and water additions (from air dry to flooded) affect microbial community composition. Using canonical correspondence analysis of phospholipid fatty acid data, we determined flooded, carbon-amended (+C) microcosm samples were distinctly different from other +C samples and unamended (–C) samples. Although flooding without organic carbon addition influenced composition some, organic carbon addition was necessary to substantially alter community composition. Organic carbon availability had the same general effects on microbial communities regardless of whether it was compost or vetch in origin. In addition, flooded samples, regardless of organic carbon inputs, had significantly lower ratios of fungal to bacterial biomarkers, whereas under drier conditions and increased organic carbon availability the microbial communities had higher proportions of fungal biomass. When comparing field and microcosm soil, flooded +C microcosm samples were most similar to field-collected rice soil, whereas all other treatments were more similar to field-collected tomato soil. Overall, manipulating water and carbon content selected for microbial communities similar to those observed when the same factors were manipulated at the field scale.     

Seasonal Dynamics of Microbial Community Composition and Function in Oak Canopy and Open Grassland Soils

Soil microbial communities are closely associated with aboveground plant communities, with multiple potential drivers of this relationship. Plants can affect available soil carbon, temperature, and water content, which each have the potential to affect microbial community composition and function. These same variables change seasonally, and thus plant control on microbial community composition may be modulated or overshadowed by annual climatic patterns. We examined microbial community composition, C cycling processes, and environmental data in California annual grassland soils from beneath oak canopies and in open grassland areas to distinguish factors controlling microbial community composition and function seasonally and in association with the two plant overstory communities. Every 3 months for up to 2 years, we monitored microbial community composition using phospholipid fatty acid (PLFA) analysis, microbial biomass, respiration rates, microbial enzyme activities, and the activity of microbial groups using isotope labeling of PLFA biomarkers (¹³C-PLFA). Distinct microbial communities were associated with oak canopy soils and open grassland soils and microbial communities displayed seasonal patterns from year to year. The effects of plant species and seasonal climate on microbial community composition were similar in magnitude. In this Mediterranean ecosystem, plant control of microbial community composition was primarily due to effects on soil water content, whereas the changes in microbial community composition seasonally appeared to be due, in large part, to soil temperature. Available soil carbon was not a significant control on microbial community composition. Microbial community composition (PLFA) and ¹³C-PLFA ordination values were strongly related to intra-annual variability in soil enzyme activities and soil respiration, but microbial biomass was not. In this Mediterranean climate, soil microclimate appeared to be the master variable controlling microbial community composition and function.     

放牧与围栏羊草草原生态系统土壤呼吸作用比较

采用静态箱式法,比较分析了内蒙古典型羊草草原放牧与围栏生态系统土壤呼吸作用及其与环境因子的关系．结果表明,围栏和放牧样地的土壤呼吸作用日动态均呈单峰型曲线,高峰值一般出现在13：00～15：00,围栏样地土壤呼吸作用日动态与地表温度相关性最好,而放牧样地与地下5cm温度相关性最好．在整个观测期内,6、7月份是植物生长的旺盛期,围栏样地土壤呼吸作用明显大于放牧样地约2．7倍;到植物生长后期的8、9月份,二者差异不大,与地下生物量的变化相似,可能与牲畜的采食对不同物候期的植物影响不同及周围环境因子的改变有关,说明人类活动的干扰不一定增加土壤呼吸作用．围栏样地和放牧样地土壤呼吸作用季节动态都与0～10cm的土壤含水量相关性最好,相关系数分别是0．853和0．741,而围栏样地土壤含水量与土壤呼吸作用季节动态的相关性大于放牧样地;围栏和放牧样地不同层次土温、土壤含水量与土壤呼吸作用日、季动态的关系均表现出浅层的相关性普遍大于深层．     

渤海泥质海岸典型防护林土壤微生物量季节动态变化

土壤微生物生物量碳、氮是研究土壤肥力、土壤养分转化、循环以及环境变化的重要指标。研究渤海泥质海岸白榆、刺槐、白蜡、群众杨、辽宁杨纯林和辽宁杨刺槐混交林及当地自然生灌草地土壤微生物生物量碳、氮的季节动态及与土壤养分含量变化的关系,以期为沿海防护林树种的选择及林地管理提供科学依据。结果表明:造林能显著增加土壤微生物生物量含量,其中白榆(25 a)土壤微生物生物量碳、氮最高,是对照的2.50倍和2.09倍。0—10 cm土壤层微生物生物量碳、氮大于10—30 cm土层,季节动态变化差异显著。在0—10 cm土层内,渤海泥质海岸典型防护林土壤微生物生物量碳、氮季节动态多表现为春秋两季较高,夏季较低的"V"字型变化;在10—30 cm土层内,防护林土壤微生物生物量碳季节变化规律与0—10 cm土层一致,表现为夏季较低春秋较高的"V"字型,微生物生物量氮主要表现有"V"字型、倒"V"字型与直线型3种变化形式。在0—30 cm土层内,白榆(25 a)、刺槐、白蜡、群众杨、辽宁杨刺槐混交林、白榆(10 a)、辽宁杨及灌草地微生物生物量碳对土壤有机碳的平均贡献率分别为1.59%、1.68%、1.42%、1.54%、2.29%、1.80%、2.02%和1.12%,土壤微生物生物量氮对土壤全氮的平均贡献率分别为1.85%、1.30%、1.08%、1.35%、2.49%、1.57%、2.08%和2.32%。不同类型防护林地土壤微生物量碳、氮之间显著正相关,它们与土壤全氮、有机碳显著正相关,与土壤电导率显著负相关,另外,土壤微生物量碳还与土壤速效磷含量显著正相关。从不同土层微生物量碳、氮季节动态来看,造林可以增加泥质海岸土壤微生物生物量,但是夏季地下水位升高,盐碱上扬,加之树木生长大量利用养分,土壤微生物生物量夏季较低。综合分析土壤微生物生物量和土壤营养库的贡献率,白榆纯林和辽宁杨刺槐混交林更有利于泥质海岸土壤微生物群落功能恢复和营养固定。     

Plant diversity drives soil microbial biomass carbon in grasslands irrespective of global environmental change factors

Soil microbial biomass is a key determinant of carbon dynamics in the soil. Several studies have shown that soil microbial biomass significantly increases with plant species diversity, but it remains unclear whether plant species diversity can also stabilize soil microbial biomass in a changing environment. This question is particularly relevant as many global environmental change (GEC) factors, such as drought and nutrient enrichment, have been shown to reduce soil microbial biomass. Experiments with orthogonal manipulations of plant diversity and GEC factors can provide insights whether plant diversity can attenuate such detrimental effects on soil microbial biomass. Here, we present the analysis of 12 different studies with 14 unique orthogonal plant diversity × GEC manipulations in grasslands, where plant diversity and at least one GEC factor (elevated CO₂, nutrient enrichment, drought, earthworm presence, or warming) were manipulated. Our results show that higher plant diversity significantly enhances soil microbial biomass with the strongest effects in long‐term field experiments. In contrast, GEC factors had inconsistent effects with only drought having a significant negative effect. Importantly, we report consistent non‐significant effects for all 14 interactions between plant diversity and GEC factors, which indicates a limited potential of plant diversity to attenuate the effects of GEC factors on soil microbial biomass. We highlight that plant diversity is a major determinant of soil microbial biomass in experimental grasslands that can influence soil carbon dynamics irrespective of GEC.