长白山北坡自然保护区森林土壤微生物生态分布及其生化特性的研究

本文研究了长白山北坡自然保护区森林土壤微生物的生态分布和生化特性。土壤微生物的垂直分布与林型之间有着下列相关性:(1)阔叶林和针阔混交林下土壤中细菌的数量比针叶林下多;(2)不同土类中,放线菌的分布随海拔上升而减少;(3)亚高山针叶混交林下土壤中真菌数量很多。不同林型下土壤酶活性、内源呼吸、氧化代谢能力和土壤有机质中中性糖、氨基糖和糖醛酸的分布有很大差异,以阔叶林和针阔混交林下土壤中为最高,针叶林下土壤中为最低。针叶混交林下土壤中生化活性随阔叶树种增加而提高。不同海拔、不同植被和不同土类下,芽孢杆菌属、放线菌和真菌的生态分布及其种的组合不同。芽孢杆菌属的优势种和放线菌、真菌优势属的组成也不同。不同林型下优势种的组成与水热条件、植物残体的组成及土壤有机质的分解过程密切相关。     

冻融环境下亚高山森林凋落叶添加对土壤腐殖质动态的影响

亚高山森林土壤形成过程中,胡敏酸、富里酸等腐殖物质的累积是维持土壤肥力及物质循环的重要途径,它受到土壤基质质量、凋落叶和环境因素的调控.本研究以川西亚高山典型的针叶林、针阔混交林和阔叶林土壤为对象,采用室内培养控制冻融环境和凋落叶添加的方法,研究冻融环境下凋落叶添加对土壤腐殖物质累积的影响.结果表明:冻融循环环境下针叶林土壤腐殖质含量升高,而针阔混交林和阔叶林土壤腐殖质含量降低,且凋落叶对土壤腐殖质含量无显著影响.培养前期冻融环境下3种林型土壤胡敏酸净累积,净累积量大小为针阔混交林>针叶林>阔叶林,富里酸含量下降,下降程度为阔叶林>针阔混交林>针叶林,且凋落叶对土壤胡敏酸和富里酸含量无显著影响.随培养时间的延长,3种林型土壤胡敏酸及富里酸含量均下降.这表明,凋落叶对土壤腐殖质含量的影响与土壤基质质量存在密切关系,且受到冬季土壤冻融时间长短的影响.     

冻融循环对川西亚高山森林土壤酶活性的影响

土壤酶活性的研究有助于认识植物-微生物-土壤有机质之间的相互关系,土壤酶的生产遵循"经济法则",冻融循环将会改变生产土壤酶的资源分配,最终影响土壤的有机质分解过程。亚高山森林土壤具有明显的季节性冻融循环,为深入研究亚高山森林冬季土壤生态过程,以川西亚高山针阔混交林、针叶林以及阔叶林土壤为研究对象,通过室内培养研究冻融循环对6种与碳(C)、氮(N)、磷(P)相关土壤酶活性的影响。结果表明,与N和P相关的土壤β-N-乙酰葡萄糖苷酶、磷酸酶活性受冻融循环影响显著,其中,β-N-乙酰葡萄糖苷酶活性在整个冻融处理过程中表现出先升高后降低并趋于平稳的趋势,磷酸酶活性在后期明显增加。与C相关的土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶、多酚氧化酶在冻融循环过程中没有显著变化。林型对土壤酶活性产生了显著影响。其中,阔叶林的土壤纤维素酶活性显著低于针叶林;阔叶林的土壤过氧化物酶活性显著低于针阔混交林和针叶林;针叶林的土壤磷酸酶活性显著高于针阔混交林和阔叶林。冻融循环和林型的交互作用对土壤酶活性没有显著影响。结果表明,该地区土壤酶活性对冻融循环响应存在差异,气候变化引起的冻融循环将进一步影响川西亚高山森林土壤生态系统的有机质分解过程。     

川西亚高山森林凋落物去除对土壤腐殖质动态的影响

森林凋落物作为森林土壤腐殖质的主要来源, 在土壤腐殖质的形成中发挥着重要作用, 但不同森林类型凋落物因其含量、组成等的不同, 对土壤腐殖质的影响也不同。该研究以川西亚高山针叶林、阔叶林和针阔混交林3种不同森林类型为对象, 采用凋落物原位控制实验, 对比研究不同关键期凋落物去除对土壤可提取腐殖质、胡敏酸和富里酸含量及胡敏酸/富里酸、胡敏酸/可提取腐殖质的影响。主要结果: (1)土壤可提取腐殖质、胡敏酸和富里酸含量在不同森林类型中差异显著。土壤可提取腐殖质含量总体表现为针叶林>针阔混交林>阔叶林, 胡敏酸含量总体表现为针阔混交林>针叶林>阔叶林, 而富里酸含量则表现为针叶林>阔叶林>针阔混交林, 其中3种林型中土壤腐殖质的主要成分为富里酸, 总体均表现为富里酸型。不同采样时期也显著影响了土壤可提取腐殖质、胡敏酸和富里酸含量, 总体均表现为先升高后下降的趋势。除个别采样时期外, 凋落物去除总体降低了土壤可提取腐殖质、胡敏酸和富里酸的含量。(2)胡敏酸/富里酸和胡敏酸/可提取腐殖质的结果显示3种林型土壤总体腐殖化程度均较低, 整体表现为针阔混交林>阔叶林>针叶林, 凋落物去除在一定程度上有利于提高阔叶林与针阔混交林的腐殖质品质。(3)相关分析表明不同凋落物处理间土壤可提取腐殖质与土壤有机碳含量、全氮含量和土壤含水量呈显著正相关关系, 与温度呈显著负相关关系。综上所述, 短期的凋落物去除会降低土壤腐殖物质的含量, 但不同林型间由于凋落物类型差异会导致土壤腐殖质的不同变化, 说明土壤腐殖质的动态变化受凋落物类型以及环境因素的综合调控。因此, 关于凋落物变化对土壤腐殖质的影响还需进一步的长期研究。     

岷江上游不同植被下土壤团聚体特征分析

以岷江上游卧龙自然保护区内不同植被条件下土壤为对象,研究了暗针叶林、针阔混交林、暗针叶林林窗下箭竹林、高山栎4种植被土壤的团聚体数量特征.结果表明,湿筛法得到的4种植被类型土壤团聚体服从对数正态分布,其几何平均直径与标准差之间存在负相关关系.其中,针阔混交林和高山栎林土壤具有较大的团聚体直径.土壤的分维数范围在2.40～2.78之间,＜0.25mm团聚体含量越高,土壤团聚体分形维数越大,暗针叶林土壤的第2层和暗针叶林窗箭竹林土壤的第3层的分形维数最大.土壤团聚体的保存机率以3～1mm、1～0.5mm粒径级团聚体为大,遭到破坏的可能性小;＞10mm、0.5～0.25mm粒径级的团聚体的保存机率小,容易遭到破坏.对团聚体稳定性指数进行剖面加权平均发现,针阔混交林土壤的稳定性指数最高,其次为高山栎林土壤、暗针叶林林窗下箭竹林和暗针叶林土壤,说明针阔混交林和高山栎林有利于土壤团聚体的稳定.团聚体的3个数量特征之间具有密切联系,均可用于说明土壤团聚体稳定性的大小.     

温带草甸草原土壤N2O产生过程研究

以大量的室内模拟培养实验,以内蒙古温带草甸草原土壤为研究对象,利用AIM乙炔抑制法,模拟野外条件对原样土壤样品进行N₂O产生过程进行研究。实验结果表明:内蒙古温带草甸草原土壤N₂O产生过程以硝化作用为主。其中异养硝化作用起主导作用,自养硝化潜势和反硝化潜势在草原植物不同生长季节变化不同,总体上异养硝化潜势>自养硝化潜势>反硝化潜势。由于自养硝化作用在不同季节的发生,使得草甸草原土壤N₂O的产生潜势也高、低起伏变化。从而揭示了内蒙古温带草原土壤以异养硝化作用过程为主产生N₂O和N₂O排放通量较低的微生物学机理。     

三峡库区森林土壤大孔隙特征及对饱和导水率的影响

土壤大孔隙是土体内孔径较大能优先传导水分的根孔、洞穴或裂隙,大孔隙内优先流的产生是土壤水分运动研究由均衡走向非均衡的标志。利用原状土柱的水分穿透试验,对三峡库区山地不同林型覆盖下土壤的大孔隙结构进行了研究,分析了温性阔叶林棕壤、针阔混交林黄棕壤、暖性针叶林黄壤及弃耕草地剖面内大孔隙的剖面分布特征及其对土壤饱和导水率的影响。结果表明:研究区内森林土壤的大孔隙当量孔径在0.3—3 mm之间,占土壤总体积的0.15%—4.72%。大孔隙中孔径0.3—0.6 mm的大孔隙密度最大,占大孔隙总数量的72.2%—90.4%;而孔径1 mm的孔隙仅占大孔隙总数量的1.26%—8.55%。土壤大孔隙密度和大孔隙面积比的顺序为:温性阔叶林棕壤针阔混交林黄棕壤针叶林黄壤弃耕坡地。各孔径段的大孔隙密度在不同样点均呈现A层-B层-C层逐渐减小的趋势,大孔隙密度与有机质含量呈显著正相关关系。土壤饱和导水率与不同孔径大孔隙的密度、面积比均成显著正相关关系,孔径1mm的大孔隙仅占大孔隙总数量的1.26%—8.55%,但决定了饱和导水率84.7%的变异。此外,森林土壤饱和导水率与各土壤层的有机质含量成显著正相关关系,有机质的增多有利于改善土壤的入渗性能。     

易分解有机碳输入量对武夷山不同林型土壤激发效应的影响

土壤有机碳库是陆地生态系统中最大的碳储量库,其微小的变化也能使大气中CO₂浓度发生巨大的改变,植物来源碳的输入能通过激发效应促进或抑制土壤有机碳（SOC）的分解,对SOC的动态平衡产生影响。以武夷山三个林型（阔叶林、马尾松林、针阔混交林）土壤为研究对象,通过向土壤中添加不同量的¹³C标记葡萄糖（0、100、200、400 mg C/kg）研究易分解有机碳输入量对不同林型土壤激发效应的影响,并在此基础上探讨易分解有机碳输入量对土壤激发效应影响的作用机理。结果表明,葡萄糖输入对土壤激发效应的影响与葡萄糖输入量和林型有关。葡萄糖的输入均抑制了三个林型SOC的分解（即,呈现负的激发效应）。阔叶林土壤和针阔混交林土壤激效应强度随着葡萄糖输入量的增加而增加,而马尾松林土壤的激发效应强度对葡萄糖输入量的响应并不明显。然而在马尾松林土壤中由葡萄糖所引起的激发效应强度显著高于其他两种林型土壤。研究结果表明,易分解有机碳的输入可以抑制SOC的矿化,形成负激发效应,阔叶林土壤的激发效应强度与土壤可利用氮、葡萄糖添加量与微生物碳量比值有关,而针阔混交林与马尾松林土壤的激发效应强度分别与土壤中的放线菌和真菌有关。     

芦芽山典型植被土壤有机碳剖面分布特征及碳储量

摘要: 基于芦芽山沿海拔梯度分布的灌丛草地、针阔混交林、寒温性针叶林和亚高山草甸四类典型植被下土壤剖面实测数据,分析了土壤有机碳的垂直分布特征及其与土壤理化因子的关系。结果表明,各植被类型下土壤剖面上层SOC含量最高,最大值往往出现在10—20 cm层,然后向下逐渐减小。土壤有机质含量由剖面上层最大值向下降低过程中,某深度土壤剖面层段有机质含量急剧减小。亚高山草甸剖面这一深度为20 cm,寒温性针叶林剖面为50 cm,针阔混交林剖面为20 cm,灌丛草地剖面为40 cm。0—10 cm层各植被类型间SOC含量差异不显著;10—20 cm层,亚高山草甸和寒温性针叶林SOC含量显著高于其他类型;20—50 cm层,亚高山草甸SOC含量与灌丛草地接近,显著高于针阔混交林,低于寒温性针叶林。植被类型对有机碳剖面分布影响较大。土壤剖面各层有机碳含量与容重呈显著负相关,与土壤含水量和全氮含量呈显著正相关,与土壤pH值呈弱的负相关,与深层黏粒和粉粒含量正相关,在30—50 cm正相关性显著。逐步回归分析结果表明,亚高山草甸SOC含量与土壤总氮含量、含水量和容重的显著相关,寒温性针叶林SOC含量与全氮含量显著相关,针阔混交林SOC含量则与总氮含量和土壤容重显著相关,而灌丛草地SOC含量与容重显著相关。在20 cm深度,四种植被土壤有机碳密度差异不显著;50 cm深度亚高山草甸、寒温性针叶林土壤有机碳储量显著高于针阔叶混交林和灌丛草地,50 cm深度土壤有机碳储量与海拔高度呈显著线性正相关（R2=0.299,P=0.01）。     

小兴安岭典型森林土壤中外源丙氨酸的潜在周转差异

以小兴安岭白桦林、蒙古栎林、白桦+红松+五角槭混交林、红松林和长白落叶松林5种典型森林为对象,研究林型(阔叶林、混交林、针叶林)和土层(0～10、10～20和20～30 cm)对土壤中外源丙氨酸周转的影响。结果表明: 外源丙氨酸在不同林型土壤中的周转存在时间差异和剖面异质性,总体表现为阔叶林周转较快,混交林次之,针叶林最慢,外源丙氨酸在3种林型的半衰期依次为2.6～4.2、3.6～5.5和4.3～7.0 h。随着土层的加深,各林型外源丙氨酸的潜在周转速度均变慢,半衰期变长,土壤对丙氨酸的吸附性变弱。加入外源丙氨酸后,阔叶林、混交林、针叶林的铵态氮和硝态氮含量显著增加,铵态氮分别增加了83.8%～95.3%、80.9%～94.6%和73.7%～93.2%,硝态氮分别增加了82.9%～94.7%、82.3%～93.8%和78.1%～92.5%。不同林型土壤净氨化作用速率和净硝化作用速率均呈先激增后缓慢降低的趋势,且均为正值。土层和林型及二者交互作用均显著影响外源丙氨酸的周转、半衰期、氨化作用、硝化作用。     

广西岑溪县七坪林区土壤微生物生态分布及生化活性的研究

广西气候温和,雨量充沛,亚热带和热带森林资源十分丰富。为了合理利用和开发广西梧州、玉林等地区南亚热带的土地资源和充分发挥该地区森林资源的经济效益,1987年我们     

Spatial pattern of soil nitrogen availability and its relationship to stand structure in a coniferous-broadleaved mixed forest with a dense dwarf bamboo understory in northern Japan

Natural disturbances create spatial patterns of the ecosystem processes and functions in natural forests. However, how dynamics and the spatial structure of forests relate to soil nitrogen dynamics is not well understood. We examined the spatial relationship between the distributions of canopy and understory species, and soil nitrogen dynamics in a natural coniferous-broadleaved mixed forest with a dense understory of Sasa dwarf bamboo in northern Japan. The O horizon was thick where coniferous litter predominated, and it was thin where broadleaved litter predominated. The soil water content was low in areas with a thick O horizon and a high abundance of coniferous trees. The soil nitrate content was low where the soil water content was low, and the soil nitrate content increased linearly with increasing net nitrification potential. These results suggest that the soil nitrate content under the coniferous canopy was lower because of the low nitrification potential of soil microbes in soils with low water contents. The soil nitrate content and nitrification potential were higher in the canopy gap than under the canopy. Our results suggest that forest structure, specifically the thickness of the forest floor, significantly affects the spatial pattern of the soil water content, thereby creating a spatial pattern of soil nitrogen availability at a relatively small scale with flat topography. The higher nitrification potential under the canopy gap could pose a long-term risk of nitrate leaching because of the suppression of the natural regeneration of canopy species by dense Sasa dwarf bamboo in this forest ecosystem.     

川西亚高山针叶林不同恢复阶段土壤的硝化和反硝化作用

 采用气压过程分离(Barometric process separation, BaPS)技术对川西亚高山针叶林不同恢复 阶段土壤的总硝化和反硝化作用速率进行了测定,结果表明：川西亚高山针叶林不同恢复阶段土壤的总硝化和反硝化速率差异不显著(p<0.05),不同恢复阶段土壤总硝化作用的 Q10值 差异不显著(p<0.05);总硝化作用速率与土壤含水量呈显著正相关(p<0.05),与土 壤pH值、 土壤有机质、全氮及C/N相关不显著;不同恢复阶段土壤反硝化速率均维持在一个较低的水 平,反硝化速率与土壤中的C/N显著正相关(p<0.05),与土壤含水量、pH值、有机质及全氮相关不显著。与反硝化作用相比,硝化作用对亚高山针叶林土壤氮损失的影响可能更大     

中国东部森林样带典型森林水源涵养功能

通过对我国东部森林样带四个森林生态系统定位研究站（长白山站、北京站、会同站和鼎湖山站）的九种森林类型水源涵养监测数据的分析,研究了水热梯度下不同森林生态系统水源涵养功能。结果表明：在生长季的5-10月份,各森林类型的水源涵养特性表现出较大差异。林冠截留率的大小依次为：阔叶红松林＞杉木林＞常绿阔叶林＞针阔混交林＞季风常绿阔叶林＞落叶阔叶混交林＞马尾松林＞落叶松林＞油松林,最高的长白山站阔叶红松林的截留率是最低的北京站油松林的2.2倍。森林降雨截留量与林外降雨量呈显著的正相关,林冠截留率与降雨量呈显著负相关。枯落物最大持水深（5-10月份）以北京站落叶阔叶林最大,为6.0mm;鼎湖山站的季风常绿阔叶林最小,为1.0mm。0-60cm土层蓄水量最大的是会同站的人工杉木林,为247mm;最小的是北京站的落叶松林,仅为45.5mm;林分总持水量依次为：杉木林＞阔叶红松林＞常绿阔叶林＞针阔混交林＞季风常绿阔叶林＞落叶阔叶混交林＞马尾松林＞落叶松林＞油松林。各林分总持水量主要集中在土壤层,占总比例的90%以上。     

缙云山森林土壤速效N、P、K时空特征研究

研究了缙云山森林生态系统内4个演替阶段群落的土壤速效N、P、K的时空特性,结果表明：①除灌草丛的速效K外,速效N、P、K含量在不同群落的土壤剖面上均具有明显的层次性,即腐殖质层（A）＞沉积层（B）＞母质层（C）。②A、B两层的速效N、K含量随群落演替方向升高,即灌草丛＜针叶林＜针阔混交林＜常绿阔叶林,速效P含量则为：针叶林＜针阔混交林＜灌草林＜常绿阔叶林。C层速效N、P、K含量似乎与群落演替规律无必然联系。③各群落内A、B层土壤速效N、P、K含量均表现出明显的季节动态,动态规律因元素类型和土壤层次而有差别。     

气候变化对我国南方人工林地上生物量影响的模拟研究——以会同生态站磨哨实验林场为例

全球气候变暖对陆地生态系统尤其是森林生态系统有着重要的影响,气温升高、辐射强迫的增强将显著改变森林生态系统的结构和功能.南方人工林作为我国森林的重要组成部分,对气候变化的响应日益强烈.为了探究未来气候情景下我国南方人工林对气候变化的响应,降低未来气候变化对人工林可能带来的损失,本研究采用3种最新的气候情景—典型浓度排放路径情景(RCP2.6情景、RCP4.5情景、RCP8.5情景)预估数据,应用生态系统过程模型PnET-Ⅱ和空间直观景观模型LANDIS-Ⅱ模拟2014—2094年间湖南省会同森林生态实验站磨哨实验林场森林的地表净初级生产力(ANPP)、物种建立可能性(SEP)和地上生物量的变化.结果表明: 不同森林类型的SEP和ANPP对气候变化的响应有明显的差异,各森林类型对气候变化的响应程度表现为: 对于SEP,在RCP2.6和RCP4.5情景下,人工针叶林＞天然阔叶林＞人工阔叶林;在RCP8.5情景下,天然阔叶林＞人工阔叶林＞人工针叶林.对于ANPP,在RCP2.6情景下,人工阔叶林＞天然阔叶林＞人工针叶林;在RCP4.5和RCP8.5情景下,天然阔叶林＞人工阔叶林＞人工针叶林.人工针叶林的地上生物量在2050年左右开始下降,天然阔叶林和人工阔叶林整体呈现上升趋势.2014—2094年,研究区地上总生物量在不同气候情景下增加幅度不同,RCP2.6情景下增加了68.2%,RCP4.5情景下增加了79.3%,RCP8.5情景下增加了72.6%.3种情景下的总地上生物量大小排序为: RCP4.5> RCP8.5> RCP2.6.我们认为,适当的增温将有助于未来研究区森林总地上生物量的积累,但过度的增温也可能会阻碍森林的生产和生态功能的持续发展.     

模拟氮沉降对温带典型森林土壤有效氮形态和含量的影响

通过室内模拟氮沉降试验,研究了氮沉降对温带典型森林土壤有效氮的影响.结果表明：试验期间,与对照相比,经过氮沉降处理的土壤铵态氮、硝态氮和有效氮均呈增长的趋势,增加的程度取决于森林类型、土层、氮处理类型和氮处理的持续时间.氮沉降对不同林型土壤有效氮形态和含量的影响不同,氮沉降对混交林的影响弱于阔叶林,强于针叶人工纯林;土壤A层对氮沉降的敏感程度大于土壤B层;铵态氮形态沉降对土壤铵态氮含量的影响比对土壤硝态氮含量的影响大,而硝态氮形态沉降对土壤硝态氮含量的影响比对土壤铵态氮含量的影响大,混合形态的氮沉降对二者均有促进作用,且增加幅度更高;氮沉降对土壤有效氮的影响存在累加效应.     

基于cDNA克隆的亚热带阔叶林和针叶林生态系统担子菌漆酶基因多样性及其群落结构研究

作为木质素降解的关键酶之一,漆酶在森林生态系统养分循环过程中占有重要的地位。通过构建cDNA克隆文库,从mRNA水平上研究了亚热带喀斯特原生林(常绿落叶阔叶混交林)和红壤马尾松林(针叶林)凋落物层(O层)及表土层(A层,0—20 cm)中担子菌漆酶基因多样性及其群落结构。结果发现,O层担子菌漆酶基因多样性、丰富度和均匀度均以原生林远远高于马尾松林,而A层与O层的趋势相反;同一森林生态系统,原生林土壤O层中担子菌漆酶基因多样性和种群丰富度高于土壤A层,而马尾松林则O层明显低于A层。"目"分类地位上,伞菌目在两森林生态系统中占绝对优势,且在马尾松林O层中比例高达90.2%;原生林O层和马尾松林A层中存在丰富的多孔菌目和钉菇目;红菇目仅在原生林A层中检测到,且比例为12.4%。群落结构上,与原生林O层和马尾松林A层相比,原生林A层和马尾松林O层含漆酶基因的担子菌种群分布极不均匀,分别存在1和2个绝对优势种群(克隆子数占各克隆库20%以上),且分别与伞菌属、小菇属和侧耳属有较高的氨基酸相似性。此外,两森林土壤中漆酶活性、碳、氮、木质素含量均以原生林显著高于马尾松林,且O层显著高于A层。这些结果表明亚热带阔叶林和针叶林不同土壤层位中降解木质素的担子菌漆酶基因多样性和群落结构有着极大的差异,而这种差异与微生物底物的可利用性、多样性以及土壤pH等因素的综合作用密切相关。     

跨地带土壤置换实验研究

以温带针阔混交林暗棕壤地带内的白浆土、草甸土、泥炭土为原料,以长白山自然保护区内的寒温带山地棕色针叶林土为置换对象,完成了仿自然原型的土壤合成,进行了跨地带的土壤置换与植被生长实验研究。结果表明:①山地棕色针叶林土的腐殖质层厚度、酸度和速效氮含量为植被生长的限制性因子;②合成土壤理化指标必须以原生土壤限制因子拐点(值)指标为确定依据,作为合成土壤的关键性指标;③在长白山采用泥炭土与草甸土各占1/4,白浆土占1/2进行混合,土层厚度40cm,并使用石灰进行调酸达到中性后,植被恢复效果最好、造价最低。     

湖泊氮素氧化及脱氮过程研究进展

自然界中氮的生物地球化学循环主要由微生物驱动,由固氮作用、硝化作用、反硝化作用和氨化作用来完成。过去数十年间,随着异养硝化、厌氧氨氧化和古菌氨氧化作用的发现,人们对环境中氮素循环认识逐步深入,提出了多种脱氮途径新假说。对湖泊生态系统中氮素的输入、输出及其在水体、沉积物和水土界面的迁移转化过程进行了概括,对湖泊生态系统中反硝化和厌氧氨氧化脱氮机理及脱氮效率的最新研究进展进行了探讨,并对以后的氮素循环研究进行了展望。