改变凋落物输入对川西亚高山天然次生林土壤呼吸的影响

2019年5月-10月,采用LI-8100A土壤碳通量自动测量分析仪对川西米亚罗林区20世纪60年代采伐后经自然更新恢复形成的岷江冷杉（Abies faxoniana）次生针叶林（针叶林）、红桦（Betula albo-sinensis）+青榨槭（Acer davidii）+岷江冷杉次生针阔混交林（针阔混交林）和青榨槭+红桦+陕甘花楸（Sorbus koehneana Schneid）次生阔叶林（阔叶林）的土壤呼吸及土壤温湿度因子（对照、去除凋落物和加倍凋落物）进行观测。结果显示：去除和加倍凋落物对土壤温湿度的影响不显著,且3种林型之间的土壤呼吸速率差异不显著。与对照相比,去除凋落物使针叶林、针阔混交林、阔叶林的土壤呼吸速率分别降低了17.65%、21.01%和19.83%（P<0.05）;加倍凋落物则分别增加6.76%、7.28%、8.16%（P>0.05）。3种林分土壤呼吸速率均与土壤温度极显著指数相关,与土壤湿度不相关。对照Q₁₀值变幅为2.01-3.29,去除凋落物降低了3种林型的Q₁₀值;加倍凋落物分别提高了针叶林和降低了针阔混交林和阔叶林的Q₁₀值。土壤呼吸速率仅表现在天然次生林对照处理中受到土壤pH、有机质、可溶性有机氮和草本Pielou均匀度指数的显著影响。研究结果表明,天然次生阔叶林和针阔混交林凋落物对土壤呼吸的贡献及Q₁₀值高于天然次生针叶林,说明在未来CO₂浓度及温度升高背景下,地表凋落物增加并未引起天然次生林土壤呼吸速率成倍增加,更有利于该区域天然次生林尤其是针叶林的土壤碳吸存。     

高原鼢鼠干扰下高寒草甸大型土壤动物多样性对环境因子的响应

为研究高寒草甸大型土壤动物群落组成和分布对环境因子的响应,选取祁连山东段的甘肃省天祝县高原鼢鼠典型分布区域,以鼠丘密度代表干扰强度设置4个干扰区。调查各干扰区植被群落特征、土壤理化性质、大型土壤动物类群组成及其数量,采用约束性排序方法分析环境因子对大型土壤动物类群组成和分布的影响。结果表明：高原鼢鼠干扰下高寒草甸大型土壤动物优势类群为瓦娄蜗牛科、象甲科和短角亚目幼虫;极重度干扰区大型土壤动物类群的丰度、丰富度、Shannon指数显著高于重度干扰区（P<0.05）;多元回归分析表明大型土壤动物类群丰度、丰富度和Shannon指数与土壤温度呈显著负相关（P<0.05）,丰富度与土壤含水量呈显著负相关（P<0.05）,丰度与土壤紧实度呈显著负相关（P<0.05）,丰富度和Shannon指数与植物Shannon指数呈显著负相关（P<0.05）;冗余分析和偏冗余分析表明,土壤温度、紧实度和含水量是影响高寒草甸大型土壤动物类群组成和分布的主要环境因子。     

接种丛枝菌根真菌对云南石漠化土壤呼吸的影响

为探明"丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza，AM）真菌-植物-土壤"耦合作用对石漠化土壤呼吸季节动态的影响，采用LI-6400-09土壤呼吸室和便携式光合作用测量系统，对圆柏（Sabina chinensis）接种摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae，FM）、根内根孢囊霉（Rhizophagus intraradices，RI）2种AM菌种处理下土壤呼吸季节动态进行野外连续定位观测，并探究AM真菌接种处理下石漠化土壤呼吸速率与植物生长、土壤理化性质之间的关系。结果表明：（1）相较于对照，接种AM真菌对石漠化生境土壤呼吸季节动态产生了显著影响（P<0.01）。AM真菌处理具有较高的土壤呼吸季节变化幅度，即根内根孢囊霉处理土壤呼吸速率（1.55-9.10 μmol m^-2 s^-1）显著高于摩西斗管囊霉（1.62-8.29 μmol m^-2 s^-1）和对照（1.23-4.46 μmol m^-2 s^-1）；（2） AM真菌接种处理下土壤温湿度变化对土壤呼吸的影响显著大于对照，即土壤温度与水分对土壤呼吸的平均解释量大小顺序为：RI （44.84%；52.35%）>FM （17.18%；41.65%）>CK （2.66%；16.55%）；（3）2种菌种处理下土壤呼吸速率均与土壤有机质、硝态氮、全氮、速效钾、树高、胸径及根系生物量呈显著或极显著正相关（P<0.01或0.05），而与pH呈极显著负相关（P<0.01），但对照处理土壤呼吸速率除与pH呈显著负相关（P<0.05）外，与其它土壤理化指标相关性不显著；（4）土壤温度和水分、硝态氮、铵态氮、有机质、易氧化有机碳、速效钾、全氮及全磷对土壤呼吸变化的贡献最大，而胸径、树高、有效磷、微生物生物量、根系生物量及pH的影响次之。因此，"AM真菌-寄主植物-土壤"相互作用对石漠化生境土壤呼吸季节动态的影响，主要取决于不同AM真菌接种处理对土壤微气候（如含水量）、碳素（有机质、易氧化有机碳）、无机氮库（铵态氮、硝态氮）、根系生物量及磷钾养分可利用性的调控。     

大气CO2浓度升高对春玉米土壤呼吸的影响

为探讨春玉米不同生育期土壤呼吸速率对大气CO₂浓度升高的响应,以黄土高原旱作春玉米为研究对象,通过改进的开顶式气室（OTC）模拟大气CO₂浓度升高的环境,在田间条件下设置自然大气CO₂浓度（CK）、OTC对照（OTC,CO₂浓度同CK）与CO₂浓度升高（OTC+CO₂,OTC系统自动控制CO₂浓度700 μmol/mol）3种处理。研究了旱区覆膜高产栽培春玉米播前（V0）、六叶期（V6）、九叶期（V9）、吐丝期（R1）、乳熟期（R3）、蜡熟期（R5）及完熟期（R6）土壤呼吸速率对大气CO₂浓度升高的响应特征,以及大气CO₂浓度升高对土壤呼吸速率的温度与水分效应的影响。研究发现,OTC+CO₂处理土壤呼吸速率,与CK相比,在R3和R5期分别增加43%、104%（P<0.05）,与OTC相比,R3和R5期分别提升了63%、109%（P<0.05）;OTC处理与CK相比,在整个生育期对土壤呼吸影响不显著;3种处理条件下,土壤温度和水分随生育期变化趋势基本一致,土壤呼吸速率与土壤温度和水分分别呈指数相关和抛物线型相关;结果表明：大气CO₂浓度升高对土壤呼吸的影响因生育期而异,土壤温度和土壤水分是影响旱地农田土壤呼吸的重要因素,CO₂浓度升高会使土壤呼吸温度效应值（Q₁₀）降低,土壤呼吸对土壤水分响应的阈值提高。     

武夷山国家公园不同林地土壤呼吸动态变化及其影响因素

探明亚热带山岳型国家公园不同林地利用方式下土壤呼吸（R_s）的动态变化规律以及影响因素,对准确评价和预测该区域以国家公园为主体的自然保护地体系的碳收支具有重要的现实意义。以武夷山国家公园为研究对象,利用Li-8100开路式土壤碳通量测定系统对茶园、锥栗（Castanea henryi（Skam） Rehd.et Wils.）林、马尾松（Pinus massoniana Lamb.）林和裸地的土壤呼吸及近地面气温、土壤温度、土壤湿度、土壤养分和土壤微生物碳（MBC）、氮（MBN）进行测定。结果显示：（1）与近地面气温、土壤温度和土壤湿度相同,不同林地的R_s均呈现夏 > 春 > 秋 > 冬的季节动态,R_s的季节均值按大小排序为茶园（3.10 μmol m^-2 s^-1） > 马尾松（2.96 μmol m^-2 s^-1） > 锥栗（2.32 μmol m^-2 s^-1） > 裸地（1.43 μmol m^-2 s^-1）,锥栗和裸地之间、锥栗与马尾松之间均差异显著（P<0.01）。除马尾松林外,其他林地水热因子（近地面气温、土壤温度和土壤湿度）的单因子二次多项式模型对R_s的拟合度最高。水热因子共同建立的复合模型中,土壤温度、湿度的幂-指数模型对茶园R_s的拟合度较高,土壤温度和土壤湿度能够解释R_s变化的80%,马尾松林的R_s较适用于土壤温度、湿度建立的对数函数模型,而三因子线性模型（进入回归法）对锥栗林和裸地的R_s的拟合度最优,R²分别为0.565和0.281。（2）茶园和锥栗林的碳、氮、磷含量均高于马尾松林和裸地,MBN含量茶园 > 马尾松 > 锥栗 > 裸地。茶园的R_s与全磷（TP）、有效磷（AP）、全钾（TK）、速效钾（AK）含量呈极显著（P<0.01）正相关,马尾松林的R_s受TP、TK、AK含量的影响极显著（P<0.01）,锥栗林的R_s与TK、AK、MBN含量呈现显著（P<0.05）正相关,裸地的R_s受MBN含量影响较为显著（P<0.05）,4种林地土壤呼吸与养分的多元逐步回归方程R²均接近1。综上,茶园和马尾松林土壤呼吸速率较高,且所有林地的土壤呼吸均呈现夏 > 春 > 秋 > 冬的季节动态。温度和湿度与土壤呼吸的相关性强,是水热条件丰富的亚热带山岳地区土壤呼吸季节变化的主导因素,其中武夷山茶园土壤呼吸对水热因子的响应在4种林地中最为敏感。除温度和湿度外,各林地土壤呼吸受P、K元素的影响较大,其中茶园主要受P元素影响,马尾松林地受K元素影响较多。     

氮添加和凋落物去除对黔中喀斯特地区柳杉人工林土壤呼吸的影响

凋落物是土壤呼吸的主要碳源,日益增加的大气氮沉降通过改变森林凋落物的输入与分解影响土壤呼吸。为揭示氮沉降及凋落物管理对森林土壤呼吸及其组分的影响,以贵州省国有扎佐林场15年生柳杉人工林为研究对象,设置4个氮添加处理:对照(CK,0 gN m^-2 a^-1)、低氮(LN,15 gN m^-2 a^-1)、中氮(MN,30 gN m^-2 a^-1)和高氮(HN,60 gN m^-2 a^-1),并在每种氮添加处理下设置去除凋落物和保留凋落物两种处理,于2021年3月-2022年2月利用LI-8100测定土壤呼吸速率,并分析氮添加及凋落物处理对土壤呼吸速率影响,确定影响土壤呼吸速率变化的主要因子。结果表明:氮添加和去除凋落物处理没有改变土壤呼吸速率的时间变化,土壤呼吸速率月均最大值出现在7月,月均最小值出现在2月。氮添加对土壤呼吸速率无显著影响(P > 0.05),除CK外,去除凋落物处理会显著降低土壤呼吸速率(P < 0.05)。凋落物对土壤总呼吸速率的贡献率为8.6%-28.5%,且LN处理下凋落物对土壤呼吸速率的贡献率最大。土壤呼吸速率与5 m土壤温度呈显著指数相关(P < 0.01),与5 cm土壤湿度呈显著负线性相关(P < 0.01)。土壤温度解释了土壤呼吸速率变异的58.5%-79.5%,土壤湿度解释了土壤呼吸速率变异的26.4%-39.5%,以土壤温度和湿度构建的双变量模型拟合效果均好于单因子模型,土壤温湿度共同解释土壤呼吸速率变异的59.1%-85.8%。结论表明在大气氮沉降增加的背景下,温度是影响土壤呼吸的主要因素,凋落物管理是调控土壤呼吸的关键过程。     

武夷山自然保护区不同海拔甜槠天然林土壤有机碳变化特征及影响因素

为揭示中亚热带常绿阔叶林建群种--甜槠天然林不同海拔土壤有机碳含量垂直分布差异及影响机制，以武夷山自然保护区甜槠天然林单一植被类型为研究对象，在其集中分布的5个海拔梯度（540、700、850、1022、1200 m）范围内设置固定样地，测定每个海拔梯度不同深度土层土壤因子（土壤全氮、全磷、土壤pH值、容重、土壤有机质、粉粒、砂粒、粘粒）、气候因子（土壤温度）、植被因子（细根生物量）及土壤有机碳含量等指标，分析了土壤有机碳沿海拔及垂直土层分布特征，并在主成分分析基础上构建了基于主控因子的线性回归模型。结果表明：（1）同一海拔高度，土壤有机碳含量在土壤垂直剖面分布具有明显的"表聚性"现象；同一土层深度，随着海拔升高，土壤有机碳含量逐渐增加，但增幅随土层深度增加而减小，高海拔地区有助于土壤有机碳的固存；（2）不同土层土壤有机碳含量与海拔、土壤全氮、土壤含水量、土壤粉粒呈极显著正相关（P<0.01），与土壤温度、土壤容重、土壤粘粒、砂粒呈极显著负相关（P<0.01）；土壤细根生物量、土壤有机质与土壤有机碳含量在土壤表层（0-10、10-20 cm）呈极显著（P<0.01）或显著正相关（P<0.05）；土壤pH值、土壤砂粒与土壤有机碳含量在20-30 cm土层呈显著负相关（P<0.05），但与其他土层关系不显著（P>0.05）；海拔因素是影响土壤有机碳含量分布的主要因素，其次为土壤因素，植被因素主要影响土壤表层有机碳含量分布。（3）海拔因素能通过影响与土壤有机碳形成和转化的因子及改变土壤有机碳的累积和分解速率，对土壤有机碳的分布产生影响。（4）多元线性回归模型拟合R²高于一元线性回归模型拟合R²，能解释土壤有机碳含量变异的82.1%-98.1%。由此可见，不同环境因子组合可以更好的解释不同土层土壤有机碳含量随海拔梯度的变异。     

锡林河流域不同植被带土壤绿菌门微生物群落的空间分布特征

[目的] 为了探究锡林河流域中游不同植被带土壤绿菌门（Chlorobi）成员的空间分布特征及驱动因子。[方法] 本文选择典型河滨带环境为研究对象,沿河流中心至河流阶地（陆向）方向,在无植被带（BC）、水莎草沼泽（BS）、灯芯草沼泽化草甸（LF）、鹅绒委陵菜草甸（HF）、河流阶地羊草草原（LT）、丘陵坡地大针茅典型草原（HT）中分别采集0-10 cm土壤样品。基于16S rRNA基因高通量测序分析土壤绿菌门微生物群落的组成、丰度及空间分布特征;结合土壤理化因子分析绿菌门微生物群落空间异质性的驱动因子。[结果] 在属水平上共检测到来自绿菌目（Chlorobiales）和Ignavibacteriales目的9个类群。Chlorobiales1、2、6及Ignavibacteriales7、9类群的最高相对丰度低于0.40%;Ignavibacteriales3、4、5、8类群的最高相对丰度介于0.54%-1.06%。Chlorobiales1、2类群在HF、LT和HT的相对丰度显著高于BS（P<0.05）,Chlorobiales1类群的相对丰度与pH和总有机碳含量呈极显著正相关（P<0.01）;Chlorobiales2类群的相对丰度与粉黏粒含量呈极显著正相关（P<0.01）;Ignavibacteriales3、5、7、9和Ignavibacterium4类群在LF的相对丰度显著高于BC（P<0.05）,与含水量呈极显著正相关（P<0.01）;Chlorobiales6和Ignavibacteriales8类群在BS的相对丰度显著高于其他植被带（P<0.05）,与氨态氮含量呈极显著正相关（P<0.01）。变异权重分析表明,土壤含水量解释了绿菌门微生物群落空间变异的65.7%。[结论] 锡林河流域不同植被带土壤绿菌门微生物群落存在明显的空间异质性;土壤含水量是不同植被带绿菌门微生物群落空间异质性的主要驱动因子。     

不同来源乳铁蛋白对幼鼠肠道发育的影响

目的 探究哺乳期乳铁蛋白（lactoferrin，LF）的缺失及不同来源LF补充后对幼鼠肠道发育的影响。方法 以LF基因敲除型雌鼠作为哺乳母鼠造成幼鼠哺乳期无LF的摄入，且从幼鼠出生第3~21天每日人工饲喂100 mg/kg 牛血清白蛋白（BSA）、牛源乳铁蛋白（bovine Lactoferrin，bLF）及重组人源乳铁蛋白（recombinant human Lactoferrin，rhLF），于幼鼠21日龄取样，测定各组小鼠小肠发育指标。结果 在本实验周期下，哺乳期rhLF的补充显著性增加小鼠回肠绒毛长度/隐窝深度值（P<0.05），且上调回肠Occludin和ZO-1基因的表达（P<0.05），增加小鼠十二指肠、空肠和回肠麦芽糖酶酶活/乳糖酶酶活比值（P<0.05），表明哺乳期rhLF的补充能够增强小鼠肠道消化吸收能力和肠屏障功能；哺乳期bLF的补充显著增加小鼠十二指肠及回肠麦芽糖酶活性/乳糖酶活性比值（P<0.05）。结论 对于哺乳期无LF摄入的乳鼠来说，哺乳期间LF的补充能够增强乳鼠肠道对营养物质的消化吸收能力、促进肠道的发育成熟、增强肠道屏障功能，并且，本实验中rhLF表现出比bLF更加有效的作用。     

紫云英还田对黄泥田土壤理化和微生物特性及水稻产量的影响

为探明紫云英连年还田化肥减施单季稻田土壤性质及水稻产量的变化规律,依托位于福建省东部12年黄泥田紫云英-单季稻轮作定位试验,研究了不施肥（C₀）、单施化肥（C₁₀₀）、紫云英还田（M）、紫云英还田+全量化肥（MC₁₀₀）及紫云英还田+减量20%化肥（MC₈₀）处理的土壤理化性状、微生物群落结构和功能及稻谷产量的变化。结果表明：C₁₀₀、M、MC₁₀₀、MC₈₀处理土壤有机碳含量比C₀分别提高6.97%、15.05%、10.38%、11.15%,全氮分别提高9.52%、18.25%、15.87%、15.87%,硝态氮分别提高6.51%、69.52%、66.87%、78.19%（P < 0.05）。冗余分析表明,土壤有机碳、全氮、硝态氮含量对细菌和古菌群落结构和功能有显著的影响。与C₀相比,C₁₀₀、M、MC₁₀₀和MC₈₀处理土壤慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）丰度分别增加0.52%、24.30%、7.59%、11.93%,其中M处理增加达显著水平（P<0.05）;分枝杆菌属（Mycobacterium）分别增加5.51%、21.58%、10.00%、14.74%,其中M处理增加显著（P<0.05）;亚硝化杆菌属（Candidatus_Nitrosotalea）分别增加22.93%、17.21%、65.39%、89.89%,其中MC₁₀₀和MC₈₀处理增加均达显著水平（P<0.05）。相比C₀,M、MC₁₀₀和MC₈₀处理土壤链霉菌属（Streptomyces）分别增加6.76%、16.89%、12.16%,其中MC₁₀₀处理增加显著（P < 0.05）,而C₁₀₀却减少2.50%。物种贡献度分析发现,土壤碳代谢和氨基酸合成的主要功能微生物为细菌慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、分枝杆菌属（Mycobacterium）、链霉菌属（Streptomyces）和古菌亚硝化杆菌属（Candidatus_Nitrosotalea）。M、MC₁₀₀、MC₈₀处理稻谷产量比C₀分别增加9.68%、19.16%、18.72%。阐明紫云英培肥处理能提升单季稻黄泥田土壤肥力水平,调节土壤微生物群落结构,促进土壤碳水化合物和氨基酸代谢。     

Slash Pile Burning Effects on Soil Biotic and Chemical Properties and Plant Establishment: Recommendations for Amelioration

Ponderosa pine forest restoration consists of thinning trees and reintroducing prescribed fire to reduce unnaturally high tree densities and fuel loads to restore ecosystem structure and function. A current issue in ponderosa pine restoration is what to do with the large quantity of slash that is created from thinning dense forest stands. Slash piling burning is currently the preferred method of slash removal because it allows land managers to burn large quantities of slash in a more controlled environment in comparison with broadcast burning slash. However burning slash piles is known to have adverse effects such as soil sterilization and exotic species establishment. This study investigated the effects of slash pile burning on soil biotic and chemical variables and early herbaceous succession on burned slash pile areas. Slash piles were created following tree thinning in two adjacent approximately 20‐ha ponderosa pine (Pinus ponderosa) restoration treatments in the Coconino National Forest near Flagstaff, Arizona. We selected 30 burned slash pile areas and sampled across a gradient of the burned piles for arbuscular mycorrhizal (AM) propagule densities, the soil seed bank, and soil chemical properties. In addition, we established five 1‐m² plots in each burned pile to quantify the effect of living soil (AM inoculum) and seeding amendments on early herbaceous succession in burned slash pile areas. The five treatments consisted of a control (no treatment), living soil (AM inoculum) amendment, sterilized soil (no AM inoculum) amendment, seed amendment, and a seed/soil (AM inoculum) amendment. Slash pile burning nearly eliminated populations of viable seeds and AM propagules and altered soil chemical properties. Amending scars with native seeds increased the cover of native forbs and grasses. Furthermore adding both seed and living soil more than doubled total native plant cover and decreased ruderal and exotic plant cover. These results indicate that seed/soil amendments that increase native forbs and grasses may enhance the rate of succession in burned slash pile areas by allowing these species to outcompete exotic and ruderal species also establishing at the site through natural regeneration.     

Cumulative effects of fire on a tussock pampa grassland

Abstract. In order to test for cumulative effects of fire on Paspalum quadrifarium‐dominated grasslands (‘pajonal’), we analysed the impact of single and repeated fires on the community structure and post‐fire recovery of canopy after a final, simultaneous fire event. Nine plots were defined within a homogeneous pajonal stand, and treatments of low (LF), medium (MF) and high frequency (HF) of fire were defined by the application of one, two or four cold‐season burns, respectively, along a 6‐yr period. Both burned and unburned plots were exposed to grazing by cattle during the summer following the first and the third years of that period. High cattle preference for burned sites conditioned fire temperature and vegetation responses to the following burning events. Cumulative effects between successive burning events were observed for the cover of basal area of the dominant and other sprouting species, the cover and thickness of the litter layer, the seed bank size of the principal recruiter species, and the floristic composition. While light interception by the canopy was positively related to fire frequency during the early growth season, further growth of P. quadrifarium determined a greater light interception in LF than in MF and HF. These patterns of light interception were associated with a faster occupation of the inter‐tussock areas by opportunistic species in plots subjected to frequent fires (HF and MF) than in plots with low fire frequency (LF), and a more lasting regrowth of P. quadrifarium in the LF plot than in the HF ones. High fire frequencies reduced the dominance of P. quadrifarium. Percent of species classified as subordinated graminoids or forbs did not vary among treatments. However, the abundance of different forb species was differentially favoured by contrasting frequencies of fire, describing some coarse relationships between their specific responses and their dispersal strategies.     

Soil carbon dynamics in a Pinus massoniana plantation following clear-cutting and slash removal

Aims Slash removal is a common practice to prepare recently harvested sites for replanting. However, little is known about its impact on soil carbon (C) dynamics in subtropical plantations. This study evaluates the effects of burning versus manual slash removal site preparation treatments on soil organic carbon (SOC), soil respiration and soil microbial community structure in a Pinus massoniana plantation in southern China.Methods Three areas within a mature P. massoniana plantation were clearcut. Two months following harvesting, slash on one-half of each area was burned (BURN), whereas slash was manually removed (MANR) on the other portion. Slash removal treatments were also compared with adjacent uncut plantation areas (UNCUT). Soil samples, and soil respiration measurements were used to characterize soil properties and microbial communities following slash removal treatments. Important findings Mean soil respiration rates from the MANR and BURN treatments were 26% and 17% lower, respectively, than the UNCUT treatment over 1 year. The MANR and BURN treatment resulted in soils with 27% and 9% reduction in total phospholipid fatty acids (PLFAs) and 18% and 10% reduction in bacterial PLFAs, respectively, compared with the UNCUT treatment. However, no significant differences existed between slash removal treatments with respect to soil chemical properties, SOC chemical compositions, soil respiration and microbial communities; although PLFA patterns were notably different for the burned plots. Most factors affecting C dynamics and microbial communities were not sensitive to the differences imparted to the ecosystem due to manual slash removal or burning. Our results suggested that low-intensity burning after clear-cutting might have no significant effect on soil C pool and its dynamics compared with manual slash removal in subtropical plantations.     

马尾松林采伐迹地火烧黑炭对土壤活性碳氮库的影响

黑炭是火烧过程中不完全燃烧的产物,在火烧迹地的分布具有异质性。为了解黑炭输入量对土壤活性碳氮库的影响,选取中亚热带33年生马尾松人工林采伐迹地为研究对象,对比炼山1年后移除(B0)、单倍(B1)和双倍黑炭输入(B2)处理和未火烧对照土壤可溶性有机碳氮含量(DOC和DON)、矿质氮、土壤微生物量碳氮含量(MBC和MBN)之间的差异。结果表明:炼山对土壤DOC和DON含量的影响因土层而异,在0—10 cm土层,火烧土壤DOC和DON含量与对照土壤没有显著差异,而在10—20 cm土壤要显著低于对照土壤(P0.05)。火烧土壤矿质氮、土壤MBC和MBN含量均低于对照土壤,但差异未达到显著性水平(P0.05)。火烧土壤含水率、pH、全碳和全氮、铵态氮、土壤MBN含量均与黑炭输入量成正比,特别是在10—20 cm土层,B2处理土壤铵态氮含量显著高于B0和B1处理(P0.05)。对于土壤MBN,黑炭输入处理(B1和B2)火烧土壤MBN含量与对照土壤没有显著差异,而去除黑炭处理(B0)火烧土壤MBN含量则显著低于对照土壤(P0.05)。结果说明黑炭输入对火烧土壤的微生物群落恢复和N素保持具有积极意义,因此亚热带人工林管理过程中应重视黑炭的利用。     

黄土高原藓结皮土壤呼吸速率对降雨量变化的响应

全球气候变化加剧背景下，干旱和半干旱地区的降雨模式将进一步改变，其造成的土壤水分波动是引起土壤呼吸动态变化的重要因素，但生物结皮土壤呼吸响应降雨模式变化继而影响陆地生态系统碳源/汇功能的机制尚不明确。针对黄土高原风沙土发育的藓结皮，以自然降雨量为对照，分别进行幅度为10%、30%、50%的模拟增雨和减雨处理，并利用便携式土壤碳通量分析仪(LI-8100A)测定了模拟增减雨后的藓结皮土壤呼吸速率，对比分析了其对降雨量变化的响应及机制。结果表明：(1)整个实验周期(2018和2019)增雨和减雨分别显著提高(增幅分别为17.9%—48.2%和27.1%—54.2%)和降低了(降幅分别为1.8%—26.8%和5.2%—20.8%)土壤含水量，但对土壤温度的影响不显著；(2)增雨抑制了藓结皮土壤呼吸速率(降幅分别为7.8%—31.7%和14.7%—39.4%),且随梯度增大抑制作用越明显；减雨则取决于减雨梯度，减雨10%和30%会促进土壤呼吸速率(增幅分别为27.5%、9.6%和23.6%、9.7%)而减雨50%具有抑制作用(降幅分别为15.6%和18.5%)。不同实验周期和不同降雨处理间藓结...     

荒漠草原4种典型植物枯落物分解过程中土壤呼吸对短期氮、水变化的响应

土壤呼吸作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分,对研究干旱半干旱区荒漠草原碳平衡具有重要意义。选取荒漠草原4种典型植物枯落物进行裂区实验,设置氮、水添加实验处理,探讨不同的枯落物地表,短期氮、水处理对荒漠草原土壤呼吸的影响。结果表明,土壤呼吸日动态呈单峰曲线,最大值出现在10:00—12:00。相同处理间不同枯落物地表和相同枯落物地表不同处理间土壤呼吸在白天和夜间均有差异(P<0.05)。枯落物对土壤呼吸贡献表明,短期不做任何处理的枯落物对土壤呼吸的贡献最大,贡献率高达68%—89%。多因素方差分析显示,氮及氮和水交互作用对土壤呼吸的影响显著。呼吸在降水处理间存在显著差异(P<0.05),表现为减雨(P3)>增雨(P2)>正常(P1);呼吸在氮素处理间存在极显著差异(P<0.001),表现为添氮(N1)>不添氮(N0)。土壤呼吸与土壤温度、土壤湿度拟合发现,短期的氮、水处理下土壤温度与土壤呼吸显著相关(P<0.05),可解释呼吸变化的50.3%—69.9%;土壤湿度对呼吸影响不显著(P>0.05),温度、湿度的交互作用对土壤呼吸的影响显著(...     

降雨量改变对黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸的影响

全球变化背景下,降雨模式变化造成土壤水分波动是引起土壤呼吸动态变化的重要驱动力。但滨海湿地如何响应降雨模式变化,进而引起生态系统蓝碳功能改变的机制尚不清楚。依托黄河三角洲滨海湿地增减雨野外控制试验平台,采用土壤碳通量观测系统(LI—8100)对湿地土壤呼吸速率进行监测,探究了2017年黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸及环境、生物因子对减雨60%、减雨40%、对照60%、对照40%、增雨40%、增雨60%等变化的响应及机制。结果表明:1)随着降雨量增加,湿地土壤温度逐渐降低;同时增雨和减雨处理均显著提高了湿地土壤湿度(P0.05)。(2)降雨量变化显著影响湿地植被物种组成、地上和地下生物量分配以及植被根冠比(P0.05)。增雨40%和增雨60%均显著提高了湿地植物种类和植被根冠比,但同时显著降低了湿地植被地上生物量。此外,增雨40%和减雨60%处理均显著提高了湿地植被地下生物量。(3)降雨量变化对2017年湿地季节土壤呼吸无显著影响,但在湿地非淹水期,增雨60%和增雨40%均显著提高了湿地土壤呼吸速率(P0.05)。(4)2017年湿地不同降雨处理的土壤呼吸与土壤湿度均呈二次曲线关系(P0.05),相关系数随降雨量增加而降低;同时在非淹水期不同降雨处理的土壤呼吸与土壤温度均指数相关(P0.05),土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))随降雨量增加而增大。在淹水期不同降雨处理土壤呼吸与土壤温度无显著相关关系。(5)淹水期土壤呼吸速率与地表水位呈指数负相关(P0.001)。     

Modifying rainfall patterns in a Mediterranean shrubland: system design,plant responses,and experimental burning

Global warming is projected to increase the frequency and intensity of droughts in the Mediterranean region, as well as the occurrence of large fires. Understanding the interactions between drought, fire and plant responses is therefore important. In this study, we present an experiment in which rainfall patterns were modified to simulate various levels of drought in a Mediterranean shrubland of central Spain dominated by Cistus ladanifer, Erica arborea and Phillyrea angustifolia. A system composed of automatic rainout shelters with an irrigation facility was used. It was designed to be applied in vegetation 2 m tall, treat relatively large areas (36 m²), and be quickly dismantled to perform experimental burning and reassembled back again. Twenty plots were subjected to four rainfall treatments from early spring: natural rainfall, long-term average rainfall (2 months drought), moderate drought (25% reduction from long-term rainfall, 5 months drought) and severe drought (45% reduction, 7 months drought). The plots were burned in late summer, without interfering with rainfall manipulations. Results indicated that rainfall manipulations caused differences in soil moisture among treatments, leading to reduced water availability and growth of C. ladanifer and E. arborea in the drought treatments. However, P. angustifolia was not affected by the manipulations. Rainout shelters had a negligible impact on plot microenvironment. Experimental burns were of high fire intensity, without differences among treatments. Our system provides a tool to study the combined effects of drought and fire on vegetation, which is important to assess the threats posed by climate change in Mediterranean environments.     

云雾山典型草原火烧不同恢复年限土壤化学性质变化

云雾山典型草原处于黄土高原半干旱地区,也是草原火灾多发区,试验比较了未烧地与新烧地、火烧后3 a和火烧后11 a土壤有机碳(SOC)、全N、全P和速效K含量的变化过程。测量的土壤深度为50 cm,每10 cm一层,比较了4个样地0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、30—40 cm、40—50 cm土壤养分的变化。结果表明:(1)新烧地土壤剖面各层SOC、全N、全P和速效K含量都显著高于未烧地。(2)火烧后3 a样地土壤剖面各层SOC、全N、全P和速效K含量与未烧地差异不显著。(3)火烧后11 a样地土壤剖面各层全N含量都显著高于未烧地,SOC、全P和速效K含量除了0—10 cm层与未烧地差异不显著外,其它土层均显著增加。(4)4个样地的土壤剖面各层从上到下SOC、土壤全N、全P和速效K含量呈递减趋势。(5)3个火烧样地土壤表层(0—10 cm)的pH值和未烧地差异不显著。     

不同肥力棕壤全氮和微生物量氮对外源玉米残体氮的响应

以棕壤玉米长期连作定位试验(27a)形成的高低两种肥力水平土壤为研究对象,采用~(15)N标记的玉米植株为试验试材,分别向两种土壤中加入玉米根、茎、叶(共8个处理),采用室内模拟培养与~(15)N同位素示踪技术,旨在弄清玉米根、茎、叶添加后不同肥力土壤全氮含量及微生物量氮的变化规律。结果表明:(1)添加玉米根、茎、叶后低肥力棕壤全氮含量提升幅度分别比高肥力棕壤高5.75%、4.77%和3.75%,外源新氮的贡献率分别比高肥力棕壤高3.54%、3.28%和2.49%,说明不同肥力土壤对玉米残体添加的响应程度不同,低肥力棕壤对外源新氮施入后的响应更敏感,固定能力更强。(2)在添加玉米残体的56d培养时间内,低肥力棕壤中微生物量氮平均增加0.83—0.98倍,高肥力棕壤中微生物量氮平均增加0.87—1.56倍,可以看出不同部位玉米植株添加后均能显著促进土壤微生物量氮的积累,说明外源有机物输入是刺激土壤微生物数量和活性的重要因素,并且在高肥力土壤中刺激作用更加显著。此外,高肥力土壤添加茎和叶处理微生物量氮显著高于根添加处理,但低肥力土壤中根、茎和叶添加处理土壤中微生物量氮之间无显著差异。外源有机氮输入对土壤氮库的贡献与土壤的肥力水平及不同残体部位自身的物质组成特性密切相关。