发酵床猪粪腐解菌群筛选

在浙江省安吉县采集了相邻的天然灌木林和板栗林土壤,分析土壤水溶性碳(WSOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化碳(ROC)、水溶性有机氮(WSON)和微生物生物量氮(MBN),并利用核磁共振方法分析土壤总有机碳的波谱特征,研究天然灌木林改造成板栗林对土壤碳库和氮库的影响.结果表明： 天然灌木林改造成板栗林后,土壤中的碱解氮、有效磷和速效钾显著增加,而WSOC、MBC、ROC、WSON和MBN显著下降.天然灌木林和板栗林土壤有机碳以烷基碳和烷氧碳为主.天然灌木林改造成板栗林后,土壤有机碳中的烷氧碳和羰基碳比例显著下降,而烷基碳和芳香碳比例以及A/O-A值和芳香度均显著增加.天然灌木林改造成板栗林并长期集约经营后,土壤活性碳库和氮库含量均显著下降,而土壤碳库的稳定性显著增加.     

天然常绿阔叶林改造为板栗林对土壤有机碳库的影响

天然林改造为人工林后,由于植被覆盖类型和经营管理措施发生改变,从而显著影响土壤有机碳库的特征.测定浙江省临安市相邻的天然常绿阔叶林和板栗林(板栗林由常绿阔叶林改造而来,集约经营10年)表层(0～20 cm)和亚表层(20～40 cm)土壤有机碳储量和不同形态活性有机碳库,用固态核磁共振方法分析土壤有机碳的化学结构特征,研究天然常绿阔叶林改造为板栗林对土壤有机碳库的影响.结果表明: 常绿阔叶林改造为板栗林后,土壤表层有机碳储量、水溶性有机碳、热水溶性有机碳、微生物生物量碳和易氧化碳含量分别下降19.7%、34.4%、25.8%、30.4%和25.2%,土壤亚表层的各指标分别下降13.5%、38.4%、19.8%、34.1%和22.2%.土壤表层烷氧碳含量、芳香碳含量以及芳香度显著降低,而烷基碳含量、羰基碳含量以及A/O-A值均显著增加;土壤亚表层烷氧碳含量显著降低,而烷基碳含量和A/O-A值显著增加,而芳香碳含量、羰基碳含量以及芳香度无显著变化.天然常绿阔叶林改造为板栗林并长期集约经营后,土壤有机碳储量和活性有机碳库均显著下降,有机碳的化学结构发生显著变化.     

山核桃林集约经营过程中土壤有机碳和微生物功能多样性的变化

研究集约经营时间为5、10、15、20 a山核桃林的土壤有机碳和微生物功能多样性的演变规律.结果表明: 天然混交林改造为山核桃纯林并经强度经营后,林地土壤有机碳(TOC)、微生物生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)含量显著下降,但有机碳库的稳定性增强.与天然山核桃 阔叶混交林(0 a)相比,经过5 a的强度经营,TOC、MBC、WSOC含量分别下降28.4%、34.1%和53.3%,20 a后分别下降38.6%、48.9%和64.1%,土壤有机碳组分中的芳香碳、酚基碳和羰基碳比例提高,芳香度提高了23.0%.山核桃的强度经营降低了土壤微生物功能多样性,0、5 a与10、15、20 a土壤微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)值差异显著,Shannon指数(H)和均匀度指数(E)在0、5 a与15、20 a间差异显著.林地土壤TOC、WSOC、MBC、AWCD、H和E等6个指标两两之间均显著相关.     

太子河源流域不同类型水源涵养林土壤微生物生物量碳、氮的季节动态

为探讨太子河源流域不同类型水源涵养林土壤微生物生物量的生长季动态规律,于2016年4—9月,对落叶松人工林、天然阔叶次生林和油松人工林不同土层土壤微生物量生物量碳(MBC)、氮(MBN)进行监测,并分析MBC、MBN生长季变化与土壤养分及土壤水分的关系。结果表明:天然阔叶次生林土壤MBC、MBN显著大于针叶人工林(P0.05),且随土层增大而减小;不同类型水源涵养林土壤MBC、MBN生长季动态变化规律明显,均表现春季开始逐渐升高,夏季植物旺盛期达到最大值,秋季逐渐降低;不同植被类型土壤MBC/MBN在1~5,其季节动态变化规律先降低后升高再降低。相关性分析发现:MBC、MBN与土壤有机碳、全氮、土壤含水量呈显著正相关,表明该区域土壤有机碳、全氮、土壤含水量是影响土壤微生物生物量的重要因子;不同植被类型水源涵养林对土壤MBC、MBN均具有显著影响,天然阔叶次生林对土壤MBC、MBN的作用更大,有利于养分的累积。因此,建议在该流域开展水源涵养林建设中应加强天然林保护和促进人工林转变为天然次生林。     

集约经营对毛竹林土壤碳氮库及酶活性的影响

为探明集约经营对毛竹林土壤碳库、氮库以及酶活性的影响,在浙江省临安市选取相邻的粗放经营毛竹林和集约经营毛竹林(经营年限为15年),测定表层(0～20 cm)与亚表层(20～40 cm)土壤不同形态碳氮和蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶的活性.结果表明: 长期集约经营显著降低毛竹林土壤有机碳含量和储量,表层和亚表层土壤有机碳储量分别下降13.2%和18.0%;集约经营15年后,毛竹林表层和亚表层土壤水溶性碳、热水溶性碳、微生物生物量碳和易氧化碳含量均显著降低;与粗放经营毛竹林相比,集约经营毛竹林表层和亚表层土壤氮储量分别增加50.8%和36.6%;集约经营显著增加毛竹林土壤硝态氮和铵态氮含量,显著降低土壤水溶性氮和微生物生物量氮含量;集约经营15年后,毛竹林表层土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性均显著下降,亚表层土壤酸性磷酸酶活性显著下降,而其他酶活性均无显著变化.长期集约经营导致毛竹林土壤碳储量、活性碳库和微生物活性显著下降,在以后的经营过程中要注意化肥与有机肥配合使用,以保证毛竹林的可持续经营.     

中亚热带4种林分类型土壤微生物生物量碳氮特征及季节变化

以中亚热带常绿阔叶林及由其改造而来的闽楠、毛竹及杉木人工林为研究对象,采用氯仿熏蒸浸提法测定了4种林分类型表层(0～10 cm)和深层(40～60 cm)土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN),并分析了其季节变化及与土壤理化性质之间的关系.结果表明: 4种林分类型表层土壤MBC和MBN均以常绿阔叶林最高,其次为闽楠人工林、毛竹人工林和杉木人工林,且前三者显著高于后者;各林分深层土壤MBC和MBN无显著差异.4种林分类型的表层土壤MBC和MBN均显著高于深层土壤,且各土层MBC和MBN均具有明显的季节变化,总体呈现出“夏高冬低”单峰曲线变化模式.相关分析表明,4种林分类型土壤MBC和MBN与土壤有机碳、全氮及土壤温度呈显著正相关关系,与土壤容重呈显著负相关关系.表明常绿阔叶林改造成人工林30多年后,表层土壤MBC和MBN呈下降趋势,其中杉木人工林下降幅度最大(分别下降39.0%和49.8%),而对深层土壤MBC和MBN的影响较小.凋落物数量和质量、土壤有机碳和总氮含量及土壤温度是导致各林分类型土壤微生物生物量碳氮差异和季节变化的主要因素.     

湘中丘陵区毛竹纯林、竹杉混交林土壤有机碳库动态

研究了湘中丘陵区毛竹纯林、竹杉混交林土壤总有机碳及不同形式活性有机碳储量的垂直分布与季节动态.结果表明:竹杉混交林总有机碳及不同形式活性有机碳储量均高于毛竹纯林,SOC、MBC、HWC、WSOC和ROC平均储量分别是毛竹纯林的1.20、1.74、1.35、1.15和1.27倍,0～20 cm土层是土壤有机碳库的主要分布区;不同形式有机碳储量季节动态存在差异,表现为SOC以1月最高,10月最低,MBC 7月最高,1月份最低,ROC10月最高,4月最低,1月WSOC储量显著高于其他季节;竹杉混交林不同形式活性有机碳储量所占比例均高于毛竹纯林,土壤碳库稳定性较差,土壤ROC储量占总有机碳的比例最大,MBC次之,WSOC较低,HWC最低,分别为18.85％ ～ 19.93％、0.34％～0.49％、0.24％～0.25％和0.19％～0.22％;SOC与不同形式活性有机碳均呈正相关,ROC与MBC、HWC,MBC与HWC,HWC与WSOC的正相关关系也达显著水平.     

施用竹叶生物质炭对板栗林土壤CO2通量和活性有机碳库的影响

于2012年7月—2013年7月,在浙江省临安市典型板栗林样地采用静态箱-气相色谱法测定了施用竹叶生物质炭后板栗林土壤CO₂排放速率及土壤温度、含水量、水溶性有机碳(WSOC)和微生物生物量碳(MBC)含量变化.结果表明： 板栗林土壤CO₂排放通量呈现显著的季节性变化特征.在试验的第1个月中,生物质炭处理土壤CO₂排放通量显著高于对照(无生物质炭),但之后无显著差异;生物质炭处理的土壤CO₂通量年均值和年累积排放量与对照相比无显著差异.生物质炭处理土壤MBC含量年均值(362 mg·kg^-1)显著高于对照(322 mg·kg^-1),而土壤WSOC年均值无显著差异.土壤CO₂排放通量与不同土层土壤温度之间均具有显著相关性;生物质炭处理的土壤呼吸温度敏感系数Q₁₀值显著高于对照;土壤CO₂排放通量与WSOC含量之间具有显著相关性,而与土壤含水量和MBC含量均无显著相关性.综上所述,施用竹叶生物质炭对板栗林土壤CO₂年累积排放量无显著影响,但增加了土壤Q₁₀值;土壤温度和WSOC含量是影响板栗林土壤CO₂排放的主要因素.     

施用竹叶生物质炭对板栗林土壤CO2通量和活性有机碳库的影响

于2012年7月—2013年7月,在浙江省临安市典型板栗林样地采用静态箱-气相色谱法测定了施用竹叶生物质炭后板栗林土壤CO₂排放速率及土壤温度、含水量、水溶性有机碳(WSOC)和微生物生物量碳(MBC)含量变化.结果表明： 板栗林土壤CO₂排放通量呈现显著的季节性变化特征.在试验的第1个月中,生物质炭处理土壤CO₂排放通量显著高于对照(无生物质炭),但之后无显著差异;生物质炭处理的土壤CO₂通量年均值和年累积排放量与对照相比无显著差异.生物质炭处理土壤MBC含量年均值(362 mg·kg^-1)显著高于对照(322 mg·kg^-1),而土壤WSOC年均值无显著差异.土壤CO₂排放通量与不同土层土壤温度之间均具有显著相关性;生物质炭处理的土壤呼吸温度敏感系数Q₁₀值显著高于对照;土壤CO₂排放通量与WSOC含量之间具有显著相关性,而与土壤含水量和MBC含量均无显著相关性.综上所述,施用竹叶生物质炭对板栗林土壤CO₂年累积排放量无显著影响,但增加了土壤Q₁₀值;土壤温度和WSOC含量是影响板栗林土壤CO₂排放的主要因素.     

衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复对土壤活性有机碳库的影响

为了解植被恢复对土壤活性有机碳库的影响,采用空间代替时间序列方法,对衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复对土壤活性有机碳含量和分布进行研究。结果表明,土壤有机碳(SOC)、微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)和易氧化碳(ROC)含量均以乔灌阶段最高(P0.05),随土层加深显著减小(P0.05)。随恢复进程,MBC/SOC、DOC/SOC和ROC/SOC显著增加(P0.05);0~20 cm土层,LFOC/SOC随恢复显著增加(P0.05),而20~40 cm土层,LFOC/SOC的差异不明显(P0.05)。随土层加深,LFOC/SOC显著减小(P0.05),DOC/SOC、MBC/SOC和ROC/SOC逐渐增加(P0.05)。SOC、MBC、DOC、LFOC和ROC间存在极显著正相关关系(P0.01)。各类活性有机碳库与土壤含水量(SWC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)和速效磷(AP)呈显著或极显著正相关关系(P0.05或P0.01),与土壤容重(BD)呈极显著负相关关系。因此,植被恢复在一定程度上可提高衡阳紫色土丘陵坡地土壤活性有机碳的形成和积累,增加土壤碳储量。     

江西官山常绿阔叶林土壤有机碳组分沿海拔的变化

对江西官山国家级自然保护区不同海拔(400、600、800、1000、1200 m)常绿阔叶林土壤总有机碳、惰性有机碳和活性有机碳进行分析,研究土壤有机碳的海拔分布特征。结果表明: 土壤总有机碳、惰性有机碳及活性有机碳含量在土壤表层最高,随土层加深而逐渐下降。随海拔升高,土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳及0～20 cm土层土壤颗粒有机碳含量均出现先增后降的趋势, 且在海拔1000 m达到峰值,而土壤水溶性有机碳及20～40 cm土层土壤颗粒有机碳含量无明显变化。在0～10 cm土层,土壤惰性有机碳占总有机碳的比例在海拔800和1200 m显著高于海拔400和1000 m,而土壤活性有机碳占总有机碳的比例在海拔400 m最高;土壤惰性有机碳和活性有机碳占总有机碳的比例在10～40 cm土层随海拔的增加均呈先增加后降低的趋势,峰值分别在1000和600 m处。各组分有机碳与土壤湿度、微生物生物量氮、可溶性有机氮均呈显著正相关,而且活性有机碳与铵态氮呈显著正相关。海拔显著影响常绿阔叶林土壤有机碳组分的分布,惰性有机碳、易氧化有机碳和微生物生物量碳对海拔变化的响应更敏感。高海拔土壤惰性有机碳和活性有机碳在水分和氮素充足条件下易发生分解与转化,降低土壤碳库的稳定性。在全球气温持续升高背景下,要加强高海拔地区森林土壤有机碳的动态变化研究。     

Converting paddy fields to Lei bamboo (Phyllostachys praecox) stands affected soil nutrient concentrations, labile organic carbon pools, and organic carbon chemical compositions

Background and aims

Land-use change often markedly alters soil carbon (C) and nitrogen (N) pool sizes with implications for climate change and soil sustainability. The objective of this research was to study the effect of converting paddy fields to Lei bamboo (Phyllostachys praecox) stands on soil C and N and other nutrient pools as well as the chemical structure of soil organic C (SOC) in the soil profile.

Methods

Soils (Anthrosols) from four adjacent paddy field–bamboo forest pairs with a known land-use history were sampled from Lin’an County, Zhejiang Province. Soil water soluble organic C (WSOC), hot water soluble organic C (HWSOC), microbial biomass C (MBC), readily oxidizable C (ROC), water soluble organic N (WSON), and other soil chemical and physical properties were determined. Soil organic C functional group compositions were determined by ¹³C-nuclear magnetic resonance (NMR).

Results

Concentrations of soil available P, available K, and different N forms increased (P?<?0.05) by the land-use conversion. Higher concentrations of SOC and total N (TN) were observed in the subsoil (20–40 and 40–60 cm soil layers) but not in the topsoil (0–20 cm layer) in the bamboo stands than in the paddy fields. The storage of SOC and TN in the entire soil profile (0–60 cm) increased by 56.7 and 70.7 %, respectively, after the land-use change. The increases in the SOC stock of the three soil layers were 11.0, 14.3, and 9.5 Mg C ha^?1, respectively. The conversion decreased WSOC concentrations in the subsoil but increased the ROC concentration in the topsoil. Solid-state NMR spectroscopy of soil samples showed that the conversion increased (P?<?0.05) the O-alkyl C content while decreased the aromatic C content, alkyl C to O-alkyl C ratio (A/O-A), and aromaticity of SOC.

Conclusions

Conversion of paddy fields to bamboo stands increased soil nutrient availability, and SOC and TN stocks. Effects of land-use change on C pools and C chemistry of SOC varied among different soil layers in the profile. The impact of the land-use conversion on soil organic C pools was not restricted to the topsoil, but changes in the subsoil were equally large and should be accounted for.     

施肥对雷竹林土壤活性有机碳的影响

采用重施肥料试验研究了不同重施肥习惯对雷竹林土壤碳库产生的影响,结果表明,各有机肥、化肥混合处理土壤总有机碳(TOC)、水溶性碳(WSOC)、微生物量碳(MBC)、矿化态碳(MC)及WSOC/TOC、MBC/TOC和MC/TOC均显著或极显著高于单施化肥各处理.3个有机肥、化肥混施处理中,随着有机肥用量减少,TOC、WSOC、MBC和MBC/TOC显著下降,有机肥用量减少一半,上述各类碳分别下降10.75%、12.02%、30.94%和22.61%.单施化肥处理中,氮素用量超过1009.5 kg·hm^-2·年^-1会使土壤WSOC、MBC、MBC/TOC明显降低.雷竹土壤TOC、WSOC、MBC和MC两两之间相关性均达显著或极显著水平,进一步通过6个处理变异系数分析发现,土壤MBC、MBC/TOC是衡量雷竹土壤碳库质量的最佳指标.     

林冠氮添加和林下植被去除对杉木林土壤有机碳组分的影响

为探讨氮添加和林下植被管理对杉木人工林土壤有机碳组分的影响,以福建沙县官庄国有林场杉木人工林为对象,设置对照（CK）、林冠氮添加（CN）、林下植被去除（UR）、林冠氮添加和林下植被去除（CNUR）4个处理的野外控制实验,研究林冠氮添加和林下植被去除对土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳、微生物生物量碳和水溶性有机碳的影响。结果表明：5年CN添加处理显著降低易氧化有机碳（10—20 cm）和微生物生物量碳（20—40 cm）含量,增加表层土壤颗粒有机碳占总有机碳的比例。UR处理对土壤有机碳组分的作用不显著,而CNUR处理显著降低表层土壤水溶性有机碳含量及其比例。土壤各有机碳组分均与土壤含水量、可溶性有机氮、微生物生物量氮和铵态氮呈显著正相关。研究表明,土壤活性有机碳比惰性有机碳对林冠氮添加（5年）的响应更敏感,且表现为中下层土壤响应大于表层土壤,短期氮添加能促进土壤活性有机碳的分解,而林下植被去除在短时间内可能通过改变土壤含水量和可利用氮减缓有机碳的分解与转化,从而补偿由于氮添加引起的土壤活性有机碳下降,未来需要通过长期氮添加实验进一步研究土壤有机碳动态变化的响应机制。     

鼎湖山森林土壤活性碳及惰性碳沿海拔梯度的变化

对鼎湖山3个不同海拔高度下的沟谷雨林(LA)、低地常绿阔叶林(MA)和山地常绿阔叶林(UA)的土壤活性碳库和惰性碳库进行了研究。结果表明:(1)土壤总碳库仅在30—45 cm土层中存在显著差异且碳库大小随着海拔的增加而增加。(2)土壤微生物生物量碳(MBC)碳库在0—15 cm是LA和MA显著大于UA,在30—45 cm是MA和UA显著高于LA,在45—60 cm土层中MA最大。水溶性碳(WSOC)和颗粒碳(POC)碳库均不随海拔高度而改变。WSOC碳库占总碳库的百分比仅在30—45cm土层中存在差异且大小顺序为:LAUAMA,POC碳库占总碳库的百分比仅在土层15—30 cm上存在显著差异且MA比值最大。易氧化性碳(ROC)碳库及占总碳库百分比都是在表层土壤(0—15 cm)中产生显著变化,且UA极显著地大于LA和MA。(3)惰性碳(RC)碳库仅在深层土壤中存在显著差异且MA中RC碳库最大,UA次之,LA最小。RC碳库占总碳库比值仅在表层土壤0—15 cm存在显著差异且UA最大。表层土壤中ROC碳库和RC碳库占总碳库百分比的增加是导致中高海拔森林土壤总碳库最大的主要原因。(4)不同海拔高度上森林土壤理化性质与土壤碳库组成存在显著相关,土壤理化性质的改变是引起不同海拔高度森林土壤碳库组成变化的重要原因。     

中国北亚热带天然次生林与杉木人工林土壤活性有机碳库的比较

为了了解北亚热带东部地区天然次生林转变成杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林对土壤活性有机碳库的影响, 以浙江省富阳市庙山坞森林生态系统定位研究站杉木人工林和天然次生林为研究对象, 对达到成熟林状态的两种林分类型0-60 cm内各土层土壤活性有机碳含量进行了比较研究。结果表明: 1)天然次生林土壤总有机碳、易氧化有机碳、水溶性有机碳和轻组有机质含量均高于杉木人工林, 与人工杉木林相比, 增幅分别为19.0%-32.6%、0.8%-30.3%、3.8%-54.1%和6.3%-38.6%, 且在0-10和10-20 cm土层差异显著(p < 0.05) (水溶性有机碳仅在0-10 cm土层差异显著); 2)杉木人工林土壤水溶性有机碳与易氧化碳占总有机碳的比率均高于天然次生林; 3)两个林分土壤水溶性有机碳、易氧化碳和轻组有机质与总有机碳含量均呈现极显著相关, 且天然次生林土壤易氧化碳、轻组有机质与总有机碳的相关系数均大于杉木人工林; 4)土壤有机碳、水溶性有机碳、易氧化碳和轻组有机质与土壤养分(全氮、水解氮、速效磷、速效钾、速效钙和速效镁)的相关性均达到显著(p < 0.05)或极显著(p < 0.01)水平。     

平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的火行为Ⅰ.蔓延速率影响因子与预测模型

以东北林业大学帽儿山实验林场蒙古栎次生林下的蒙古栎凋落叶片为材料,根据研究地区同类可燃物的野外条件,在实验室内构建了不同载量、高度和含水率的可燃物床层,进行100次平地无风条件下的点烧试验.结果表明：平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率不超过0.5 m·min^-1;可燃物含水率、床层载量和高度对蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率具有显著影响;含水率对林火蔓延速率的影响与可燃物床层高度、载量等无显著关系,而可燃物床层高度对林火蔓延速率的影响与可燃物床层载量有关.可燃物床层压缩比对蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率影响不大.以可燃物含水率、床层载量和高度为预测因子的林火蔓延速率预测模型能解释83%的林火蔓延速率变差,模型的平均绝对误差为0.04 m·min^-1,平均相对误差不超过17%.