大兴安岭北部不同海拔天然林土壤胞外酶化学计量特征及其季节动态

研究了大兴安岭北部奥克里堆山不同海拔(750～1420 m)天然林土壤胞外酶活性(EEA)和酶计量比的变化特征及影响机制。结果表明: 海拔、季节及其交互作用对β-葡萄糖苷酶(BG)、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(AP)活性均存在显著影响。5月,BG和NAG活性随海拔升高呈逐渐增大趋势,AP活性随海拔升高呈先升高后降低的趋势。7月,NAG活性随海拔升高而增大,AP活性则先升高后降低。9月,不同海拔上NAG活性变化幅度较大,在1420 m处活性最高,为124.22 nmol·h^-1·g^-1。随着海拔的升高,酶化学计量比ln(BG)∶ln(NAG+LAP)呈降低的趋势。除海拔830 m外,7月化学计量比值最高。土壤C、N、P转化酶活性对数转换后的比值为1∶1.25∶0.82。海拔和土壤温度是影响土壤胞外酶的主要因素,土壤温度与BG、NAG和AP呈显著正相关。ln(BG)∶ln(NAG+LAP)和ln(NAG+LAP)∶ln(AP)与pH分别呈显著正相关和负相关,与DOC分别呈显著负相关和正相关,而ln(BG)∶ln(AP)受土壤容重的影响较大。     

秦岭锐齿栎林土壤酶活性与化学计量比变化特征及其影响因素

研究微尺度海拔梯度土壤酶活性与化学计量学比值的动态变化及驱动因素对于探讨生态系统养分循环过程具有重要意义。该研究以秦岭太白山6个海拔(分别为1 308、1 403、1 503、1 603、1 694和1 803 m)的锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)林作为研究对象, 测定锐齿栎叶片、凋落物、细根和土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量以及碱性磷酸酶(AKP)、β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、纤维二糖水解酶(CBH)、木糖苷酶(βX)与β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)的活性, 探究不同海拔植物、土壤、酶含量如何变化及驱动土壤酶活性变化的主要因子。结果表明: 5种土壤酶活性在海拔梯度上表现出不同的变化趋势, CBH和βG活性随海拔升高整体呈先增后减趋势, βX与之相反; NAG与AKP活性在1 408-1 694 m呈下降趋势, 在1 803 m处有所升高; 土壤总体酶活性随海拔上升整体表现为降低趋势。相关性分析表明, 土壤酶活性及其化学计量比不同程度上受到植物和土壤C、N、P资源及土壤水热条件等的调控, 其中与土壤有机碳含量的相关性较高, 土壤有机碳含量可被认为是锐齿栎林中影响土壤酶活性变化的主要因子。总之, 土壤酶活性及化学计量比在微尺度海拔梯度上具有差异性, 且受到植物和土壤C、N、P资源的综合影响。     

Characteristics of soil enzyme activities and stoichiometry and its influencing factors in Quercus aliena var. acuteserrata forests in the Qinling Mountains

研究微尺度海拔梯度土壤酶活性与化学计量学比值的动态变化及驱动因素对于探讨生态系统养分循环过程具有重要意义。该研究以秦岭太白山6个海拔(分别为1 308、1 403、1 503、1 603、1 694和1 803 m)的锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)林作为研究对象, 测定锐齿栎叶片、凋落物、细根和土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量以及碱性磷酸酶(AKP)、β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、纤维二糖水解酶(CBH)、木糖苷酶(βX)与β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)的活性, 探究不同海拔植物、土壤、酶含量如何变化及驱动土壤酶活性变化的主要因子。结果表明: 5种土壤酶活性在海拔梯度上表现出不同的变化趋势, CBH和βG活性随海拔升高整体呈先增后减趋势, βX与之相反; NAG与AKP活性在1 408-1 694 m呈下降趋势, 在1 803 m处有所升高; 土壤总体酶活性随海拔上升整体表现为降低趋势。相关性分析表明, 土壤酶活性及其化学计量比不同程度上受到植物和土壤C、N、P资源及土壤水热条件等的调控, 其中与土壤有机碳含量的相关性较高, 土壤有机碳含量可被认为是锐齿栎林中影响土壤酶活性变化的主要因子。总之, 土壤酶活性及化学计量比在微尺度海拔梯度上具有差异性, 且受到植物和土壤C、N、P资源的综合影响。     

贺兰山不同海拔土壤团聚体碳氮磷含量及其化学计量特征变化

探究干旱半干旱区山地森林生态系统不同海拔土壤养分在团聚体中的分布规律,可为理解脆弱山地生态系统养分循环提供理论依据。本研究以贺兰山不同海拔(1380～2438 m)土壤为对象,分析0～20 cm土层团聚体分布及其稳定性、不同粒级团聚体有机碳、全氮、全磷储量及其化学计量特征。结果表明: 随海拔升高贺兰山主要土壤团聚体由微团聚体(0.25～0.053 mm)转变为大团聚体(>0.25 mm),平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)在高海拔样地(2139～2248 m)显著高于低海拔样地(1380～1650 m)。各粒级团聚体有机碳、全氮含量和储量随海拔升高呈增大趋势;全磷含量随海拔升高呈波动趋势,且在各粒级团聚体分布均匀。大团聚体和微团聚体对土壤养分具有更高的贡献率,各粒级团聚体比例是影响土壤养分的关键因素,大团聚体和微团聚体是土壤养分的主要载体。各粒级团聚体C∶N在不同海拔变化不显著,C∶P和N∶P在中高海拔显著高于低海拔。贺兰山中高海拔的表层土壤具有更高的养分储量,较高含量的大团聚体和微团聚体有助于有机碳和养分的固持,低海拔土壤氮素限制高,在森林培育过程中可通过适当添加氮肥以改善低海拔土壤全氮状况。     

宁夏贺兰山青海云杉林藓类植物C∶N∶P化学计量特征

为探究山地森林生态系统藓类C、N、P化学计量学特征及适应机制,本研究沿海拔梯度在宁夏贺兰山青海云杉林设置15个样地,分析藓类地上组织C∶N∶P化学计量特征及其与环境因子的关系。结果表明：藓类植物地上组织C、N、P含量与海拔无关,且均值分别为336.67、20.31和0.66 mg·g^-1;地上组织N∶P均值为33.4,说明藓类植物生长受P限制。藓类植物地上组织中C含量与土壤全氮含量呈显著正相关,与土壤全磷含量呈显著负相关;藓类植物地上组织中N含量与土壤有机碳和土壤全氮含量均呈显著负相关。冗余分析表明,环境因子对藓类地上组织化学计量特征的解释率为48.5%,主要环境影响因子为郁闭度、土壤全氮、土壤全磷;高郁闭度对藓类植物的生长具有促进作用。     

青藏高原高寒草甸不同海拔土壤酶化学计量特征

土壤酶在生态系统物质循环和能量流动中起着关键作用,研究土壤酶活性对于探讨生态系统功能有着重要意义.采用Biolog微平板技术,研究不同海拔(4300～5100 m)土壤酶活性和酶计量比的变化特征及影响机制.结果表明:与C循环密切相关的β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、与N循环密切相关的β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、L-亮氨酸氨基肽酶(LAP)以及与P循环密切相关的酸性磷酸酶(AP)活性均随海拔升高呈现先上升后下降的单峰变化趋势,整体表现出4800 m>4950 m>4400 m>4650 m>5100 m>4300 m;土壤N∶P酶活性比呈现与土壤酶活性相同的先上升后下降单峰变化趋势,在4950 m处达到最高值;而土壤C∶N和C∶P酶活性比表现出沿海拔升高逐渐增加的趋势.有机碳(SOC)、土壤全氮(TN)、土壤含水量与4种酶活性均呈显著正相关;年均温度与NAG、AP呈显著正相关;年降水量与NAG、AP呈显著负相关;土壤C∶P酶活性比、土壤N∶P酶活性比与年均温度、年降水量、植被Shannon多样性指数、植被丰富度指数、植被盖度和TN呈显著正相关.年均温、年降水量、植被丰富度、植被覆盖度、土壤全氮和溶解性有机碳显著影响土壤C∶N酶活性比.青藏高原草甸不同海拔土壤酶活性和酶计量比呈现显著的海拔差异,且高海拔地区存在一定的N限制.土壤酶活性海拔差异主要受到土壤含水量、TN、SOC、年降水量和年均温度的影响.     

毛竹林土壤酶活性变化的海拔效应

在毛竹分布南缘的中亚热带与南亚热带气候过渡区,选择土壤类型、坡度、坡向、经营水平等一致的3个海拔高度(低海拔90～120m、中海拔360～400m、高海拔700～780m)毛竹林,对其土壤酶活性和物理、化学性质进行了测定。磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性分别为0.031～0.042、0.104～0.146和0.017～0.039mg·g-1.h-1,中海拔是3种酶活性显著变化的转折点。蛋白酶活性为0.248～0.259mg·g-1.h-1,随海拔的升高酶活性缓慢提高。过氧化氢酶活性为0.097～0.143mg·g-1.h-1,随海拔的升高酶活性显著上升。不同海拔高度毛竹林土壤物理性质对土壤酶活性无显著影响。土壤有机质、全氮、碱解氮含量与土壤酶活性呈显著或极显著正相关,pH值对土壤酶活性具正效应,海拔梯度上的土壤全磷、全钾、速磷、速钾含量对土壤酶活性影响不显著。不同种类土壤酶活性间呈显著或极显著相关,酶促反应具专一性和共同性特点。     

泥石流频发区山地不同海拔土壤化学计量特征——以云南省小江流域为例

为了探究泥石流频发区不同海拔梯度土壤的化学计量特征,阐明土壤性质对海拔变化的响应规律,进而有效指导受限性生态脆弱区生态系统的保护和恢复,在云南省小江流域支流阿旺小河西北侧山地选取了1500—2000m、2000—2500m、2500—3000m 3个海拔梯度,测定各海拔梯度范围内0—10cm、10—20cm、20—30cm土壤的有机碳、全氮、全磷、全钾含量及其机械组成,分析了不同海拔梯度土壤化学计量比的垂直分布特征及其与植被区、土壤物理结构的关系。结果表明:随着海拔梯度的升高,土壤有机碳和全氮含量以及碳磷比、碳钾比、氮磷比和氮钾比均呈升高趋势,全磷和全钾含量以及磷钾比呈降低趋势,且有机碳、全氮、全磷和全钾对海拔的敏感程度依次降低;不同海拔梯度之间,土壤有机碳、全氮、全磷、全钾及其化学计量比的垂直分布存在显著差异性,即随着土壤深度的增加,有机碳和全氮含量呈降低趋势,而全磷和全钾含量以及各化学计量比变化规律不明显;同一海拔梯度内,森林植被区和灌草丛群落植被区土壤生态化学计量比差异性不大,且随海拔梯度变化一致,灌草丛群落中,土壤碳氮比与地上植被盖度具有极显著正相关性,森林群落植被区,土壤磷钾比与优势乔木种平均高度具有极显著负相关性,而与平均胸径呈显著负相关性;土壤物理结构的分异是造成土壤化学计量特征发生变化的主要内在原因,土壤碳磷比、碳钾比、氮磷比、氮钾比随着含水率和砂粒的增加呈指数型上升而随着粘粒的增加呈指数型下降的趋势。     

盐碱地柽柳“盐岛”和“肥岛”效应及其碳氮磷生态化学计量学特征

为了探讨“盐岛”和“肥岛”效应影响下盐碱土的养分特征,对黄河三角洲盐碱地柽柳植株周围不同土层的pH值、电导率和碳氮磷含量及其生态化学计量学特征进行了研究.结果表明: 土壤pH和电导率均随土层的加深而升高,0～20 cm土层土壤电导率随离植株距离的增加而降低,全磷含量则升高.20～40 cm土层土壤有机碳、全氮、N/P和C/P随离柽柳植株距离的增加而降低,C/N则升高.随着土层的加深,有机碳和全氮均呈降低趋势,而全磷则先降低后升高.土壤pH与电导率呈显著正相关,且二者与土壤碳氮磷及其生态化学计量比之间均呈显著负相关.     

盐碱地柽柳“盐岛”和“肥岛”效应及其碳氮磷生态化学计量学特征

为了探讨"盐岛"和"肥岛"效应影响下盐碱土的养分特征,对黄河三角洲盐碱地柽柳植株周围不同土层的pH值、电导率和碳氮磷含量及其生态化学计量学特征进行了研究.结果表明:土壤pH和电导率均随土层的加深而升高,0~20 cm土层土壤电导率随离植株距离的增加而降低,全磷含量则升高.20~40 cm土层土壤有机碳、全氮、N/P和C/P随离柽柳植株距离的增加而降低,C/N则升高.随着土层的加深,有机碳和全氮均呈降低趋势,而全磷则先降低后升高.土壤pH与电导率呈显著正相关,且二者与土壤碳氮磷及其生态化学计量比之间均呈显著负相关.     

土壤酶计量揭示了武夷山黄山松林土壤微生物沿海拔梯度的碳磷限制变化

了解土壤胞外酶活性和酶计量的变化对评估山地生态系统土壤养分有效性和微生物的营养限制状况具有重要意义.然而,亚热带山地森林土壤微生物的营养限制状况对海拔梯度变化的响应及其驱动因素尚不清楚.本研究以武夷山不同海拔(1200～2000 m)黄山松林为对象,测定了土壤基本性质、微生物生物量以及与碳(C)、氮(N)、磷(P)循环...     

Changes in soil-microbe-exoenzyme C:N:P stoichiometry along an altitudinal gradient in Mt. Datudingzi,Northeast China

海拔变化导致温度、水分、植被等条件的改变会显著影响土壤碳(C_soil)、氮(N_soil)、磷(P_soil)含量及其化学计量特征, 土壤微生物如何通过调整自身生物量和胞外酶化学计量特征进行适应仍不明确。为了研究海拔梯度变化对土壤微生物生物量和胞外酶活性的影响, 探索土壤-微生物-胞外酶C:N:P化学计量特征间的协变性, 该文以黑龙江省雪乡大秃顶子山800、1 100、1 600和1 700 m分布的典型生态系统(针阔混交林、针叶林、岳桦林和草地)为研究对象, 测定其C_soil、N_soil、P_soil含量, 微生物生物量C (C_mic)、N (N_mic)、P (P_mic)含量, 以及微生物获取C (β-1, 4-葡萄糖苷酶, BG), N (几丁质酶, NAG), P (酸性磷酸酶, AP)资源的相关胞外酶活性。结果表明: (1)海拔梯度变化对C_soil和C_mic含量没有显著影响; 不同海拔间土壤和微生物生物量N、P含量存在显著差异。(2) BG和NAG活性随着海拔的升高呈现显著降低趋势, 表明海拔升高导致的温度降低抑制了微生物的活性。(3)海拔对土壤C:N、微生物C:N:P以及胞外酶C:N:P均具有显著影响。胞外酶C:N:P随着微生物与土壤间C:N:P化学计量不平衡性(土壤C:N:P与微生物C:N:P的比值)的增加而逐渐降低。微生物可以通过调整自身生物量以及胞外酶C:N:P适应土壤化学计量特征的变异, 该结果支持了微生物的资源分配理论。     

贺兰山东坡不同海拔梯度土壤酶化学计量特征

土壤胞外酶是生物地球化学循环的主要参与者，与微生物的代谢需求和养分供应密切相关。然而，对干旱区山地生态系统沿海拔梯度土壤微生物养分限制状况及其驱动因素尚不清楚。基于此，以贺兰山海拔1300-2700m范围内7个海拔梯度的土壤为研究对象，揭示贺兰山土壤理化性质、胞外酶活性及微生物养分限制的海拔分布格局，分析影响微生物养分限制的驱动因素。结果表明：随着海拔梯度的升高，土壤含水率（SWC）和有机碳（SOC）含量逐渐增加，容重（BD）和pH整体呈现逐渐降低的趋势。海拔显著影响土壤胞外酶活性，五种参与土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）循环的酶活性随着海拔的升高整体呈现逐渐上升的变化趋势，总体表现出中低海拔酶活性较低，高海拔酶活性较高。胞外酶矢量分析显示，矢量长度在中低海拔处较高，而矢量角度则在高海拔处较高，表明贺兰山土壤微生物在中低海拔和高海拔分别具有相对较强的C和P限制。土壤含水率、容重、C、N、P含量与土壤胞外酶活性及其化学计量比显著相关，是调控土壤胞外酶活性随海拔变化的主要因子，说明胞外酶在旱区山地生态系统土壤物质循环过程中具有重要的作用。该研究结果对揭示土壤微生物和胞外酶之间养分元素循环的耦合机理，为深入探讨贺兰山森林生态系统物质循环和不同海拔梯度植被有效管理提供科学依据。     

中亚热带典型人工林土壤酶活性及其化学计量特征

以中亚热带典型的马尾松林、湿地松林和马尾松-木荷混交林(针阔混交林)为研究对象,分析不同林分类型下0～10和10～20 cm土层的β-D-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)、多酚氧化酶(POX)、过氧化物酶(POD)6种土壤酶活性,以及酶化学计量比及土壤理化性质特征,分析驱动中亚热带典型林分类型土壤酶活性及其计量比变异的主要因素。结果表明: 林分类型显著影响了土壤BG和LAP活性,表现为湿地松林10～20 cm土层土壤BG显著高于马尾松林,而LAP在马尾松林最高;湿地松林10～20 cm土层土壤BG/(NAG+LAP)、BG/AP显著高于马尾松林,而马尾松林(NAG+LAP)/AP显著高于湿地松林和针阔混交林;林分类型间酶化学计量的向量长度在10～20 cm土层差异显著,表现为湿地松林>针阔混交林>马尾松林。3种人工林酶化学计量的向量角度均大于45°,其中在湿地松林10～20 cm土层向量角度显著大于马尾松林。冗余分析表明,土壤碳质量指数和有机碳与全磷的比值(C/P)以及土壤含水量和C/P分别是0～10和10～20 cm土层土壤酶活性及其化学计量的关键影响因素,土壤碳和磷的数量和质量,以及土壤含水量在调节中亚热带人工林生态系统养分循环中发挥关键作用。     

酶化学计量揭示5年氮添加加剧毛竹林土壤微生物碳磷限制

土壤胞外酶活性和酶化学计量比能很好地反映土壤养分有效性和微生物对养分的需求变化。然而,氮(N)沉降对亚热带森林土壤微生物养分相对限制情况的影响尚不清楚。通过在亚热带毛竹林进行N添加试验来模拟N沉降,并在试验满5年时进行取样,测定不同处理下土壤养分和与碳(C)、N、磷(P)循环相关的酶活性,利用酶化学计量比及矢量分析探究微生物的养分分配情况。结果表明: N添加显著降低土壤可溶性有机碳、有效磷含量,显著提高有效氮含量。此外,N添加显著降低β-N-乙酰氨基葡糖苷酶(NAG)活性和NAG/微生物生物量碳(MBC),显著提高酸性磷酸酶(ACP)和ACP/MBC。低N和中N处理显著提高酶C/N、矢量长度和矢量角度,但显著降低酶N/P。冗余分析表明,N添加下,土壤有效磷含量的变化是影响土壤酶活性及酶化学计量比变化的主要因子。综上可知,N添加改变了微生物的养分获取策略,即通过减少分配给合成N获取酶的养分来增加合成P获取酶的养分。此外,N添加还加剧了微生物的C、P限制,未来可以施加适量P肥来提高亚热带毛竹林的土壤肥力。