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(25a)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(25a)、刺槐、白蜡、群众杨、辽宁杨刺槐混交林、白榆(10a)、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。     

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。     

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

土壤微生物生物量是土壤有机质的活性部分,是反映土壤质量和碳氮循环机制的重要指标。本文以青藏高原东北缘疏勒河源高寒草甸为研究对象,对土壤微生物生物量碳（SMBC, mg/kg）和微生物生物量氮（SMBN, mg/kg）的不同季节（春、夏、秋、冬）和土层（0—10、10—20、20—30、30—40、40—50 cm）变化特征及其影响因素进行研究。结果表明：（1）不同土层SMBC均表现为春季开始逐渐升高、夏季达到最大值、秋季逐渐降低、冬季值最小,而SMBN春季开始逐渐降低、夏季值最小、秋季逐渐升高、冬季达到最大值。（2）SMBC、SMBN随着土壤深度的增加而下降,0—10 cm层SMBC、SMBN显著高于40—50 cm层,且SMBC、SMBN0—10 cm层的季节变幅显著大于40—50 cm层。（3）0—50 cm土层SMBC/SMBN表现为春季开始逐渐升高、夏季达到最大值、秋季逐渐降低、冬季值最小,其季节变化范围为8.77—23.59,处于较高水平。（4）SMBC、SMBN、SMBC/SMBN的季节和土层变化主要受植被地下生物量和土壤温度的影响。（5）各土层SMBC/SOC均表现为春季开始逐渐升高、夏季达到最大值、秋季逐渐降低、冬季值最小,而SMBN/TN春季开始逐渐降低、夏季值最小、秋季逐渐升高、冬季达到最大值。除夏季土层间无显著差异外,SMBC/SOC与SMBN/TN均表现为0—10 cm层显著高于40—50 cm层。（6）0—50 cm土层SMBC/SOC夏秋季显著高于冬春季且其季节变化范围为0.58%—1.18%,而SMBN/TN秋冬季显著高于夏季且其季节变化范围为0.39%—0.72%。综上,季节变化和剖面深度均对SMBC、SMBN产生显著影响且0—10 cm土层对SMBC、SMBN的累积能力最强。     

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.     

扎龙湿地不同生境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扎龙湿地不同生境的土壤肥力状况,对扎龙芦苇生境和草甸生境不同土层(0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm)微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)季节变化进行监测,并分析了土壤微生物生物量碳氮与土壤环境因子的关系。结果表明:两种生境土壤MBC、MBN含量均表现出明显的垂直分布特征,即0—10 cm10—20 cm20—30 cm,且草甸生境显著大于芦苇生境。在整个生长季节内,两种生境土壤微生物量碳、氮均大致呈现出"W"型变化格局,其变化幅度均随着土层的加深而减小,且草甸生境的变化幅度显著大于芦苇生境。相关分析表明:芦苇生境土壤MBC与土壤含水率呈极显著正相关(P0.01),与土壤pH呈极显著负相关(P0.01),MBN与土壤含水率、有机碳、水解性氮呈极显著正相关(P0.01),与土壤pH呈极显著负相关(P0.01);草甸生境土壤MBC则均与土壤含水率、有机碳、有效磷、水解性氮呈极显著正相关(P0.01),与土壤pH值呈显著正相关(P0.05),MBN则均与土壤含水率、有效磷呈极显著正相关(P0.01),与有机碳呈显著正相关(P0.05)。     

祁连山3种典型生态系统土壤微生物活性和生物量碳氮含量

 测定分析了祁连山高寒草甸、山地森林和干草原土壤中微生物活性、生物量碳氮含量。结果显示：就土壤微生物生物量碳含量,森林比干草原和高寒草甸中分别高60%和120%以上,干草原比高寒草甸中高40%以上(p<0.05)。就土壤微生物生物量氮含量,0～5 cm土层,森林比高寒草甸和干草原中分别高64%和111%以上,高寒草甸比干草原中高29%;5～15 cm土层,森林比干草原和高寒草甸中分别高7%和191%以上,干草原比高寒草甸中高171% 以上(p<0.05)。森林和干草原中土壤微生物生物量碳比例比高寒草甸中高32%以上,0～5和5～15 cm土层,森林和干草原中土壤微生物生物量氮比例比高寒草甸中高150%以上（p<0.05）。就土壤微生物活性,0～5和5～15 cm土层,森林和高寒草甸比干草原中高26%以上;15～35 cm土层,森林比干草原和高寒草甸中高28%以上 (p<0.05)。土壤微生物生物量碳氮含量与有机碳含量及微生物生物量氮含量和比例与微生物生物量碳含量和比例呈现正相关（r²>0.30,p<0.000 1）。土壤微生物生物量氮含量、微生物生物量碳氮含量比例、微生物活性与土壤pH值呈显著负相关,土壤微生物生物量碳氮含量及其比例、微生物活性与土壤湿度呈正相关。说明祁连山3种生态系统土壤中微生物生物量和活性受气候要素、植被、有机碳、pH值和湿度等因素 的共同影响。     

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.     

黄土高原不同生长阶段油松人工林土壤微生物生物量碳的变化及其影响因素

以撂荒地为对照,油松人工幼龄林(13～15 a)、中龄林(25～27 a)和成熟林(41～43 a)为研究对象,分析了黄土高原典型油松人工林不同生长阶段土壤微生物生物量碳的变化特征及其影响因素.结果表明: 油松幼龄林、中龄林和成熟林土壤微生物生物量碳分别为93.08、122.64和191.34 mg·kg^-1,随发育阶段呈显著增加趋势,且显著高于撂荒地(42.93 mg·kg^-1).土壤微生物生物量碳随土层深度呈逐渐降低的趋势,在0～20 cm土层油松幼龄林、中龄林和成熟林较撂荒地分别提高了134.2%、221.7%和375.7%,在20～40 cm土层分别提高了101.3%、164.3%和337.5%,在40～60 cm土层分别提高了103.1%、146.2%和303.0%.油松胸径、高度、根系生物量以及枯落物的厚度、生物量、全氮含量与土壤微生物生物量碳呈显著正相关;土壤有机碳、全氮含量及土壤含水量与土壤微生物生物量碳呈显著正相关.主成分分析表明,油松根系生物量、枯落物生物量和土壤有机碳含量是影响黄土高原油松人工林微生物特征的主要因子.油松生长过程中,枯落物和根系凋落物显著影响了土壤有机碳含量,提高了土壤微生物生物量碳.     

苏北不同林龄杨树林土壤活性碳的季节变化

土壤活性有机碳是全球碳循环中的最为活跃的重要组成部分。为阐明苏北沿海杨树人工林土壤活性有机碳季节变化特征及其主要影响因子,选择不同林龄(4、8、12、15、20a)的杨树人工林,研究了0～10、10～25和25～40cm土层水溶性有机碳、微生物生物量碳及土壤温度、湿度等生态因子的季节动态变化。结果表明:不同林龄的杨树林土壤水溶性有机碳和土壤微生物生物量碳总体上表现为春夏季节大于秋冬季节,且均以0～10cm土层变化差异最显著;土壤水溶性有机碳最大值出现在春季,最小值在秋季;土壤微生物生物量碳最大值在夏季,最小值在秋季或冬季。相关关系分析表明,土壤水溶性有机碳含量和微生物生物量碳之间具有显著的相关关系,2种活性碳与土壤温湿度的相关关系不显著。研究表明,土壤活性碳的季节变化不仅受到温湿度季节变化的影响,还受到土壤理化性质、地被特征及其季节变化等因素的综合影响。     

黄河三角洲贝壳堤土壤微生物生物量对不同生境因子的响应

从土壤微生物生物量角度分析黄河三角洲贝壳堤不同生境的土壤肥力状况,基于黄河三角洲贝壳堤植被类型,以4种不同生境的土壤为研究对象,测定了微生物生物量碳、氮、磷和相关的土壤理化性质。结果表明,不同生境中土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤微生物生物量(MBN)、土壤微生物生物量(MBP)均值均为滩脊背海侧高潮线向海侧,且表现出明显的垂直分布特征:0—5 cm5—10 cm10—20 cm20—40 cm40—60 cm。土壤MBC、MBN、MBP占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比变化范围分别为1.09%—3.48%、2.62%—7.27%、0.78%—2.86%,滩脊、背海侧和高潮线处MBC/SOC无显著差异(P0.05),但显著高于向海侧MBC/SOC(P0.05)。土壤MBN/TN、MBP/TP的变化趋势为滩脊和背海侧向海侧和高潮线。滩脊和背海侧土壤微生物碳、氮、磷的非生物限制性因子为土壤含水量、p H值、含盐量;向海侧和高潮线区域土壤微生物碳、氮、磷的非生物限制性因子为含水量和pH值。滩脊、背海侧和高潮线土壤微生物生物量碳、氮、磷及土壤养分间的相关关系显著或极显著,且协同性和稳定性高,表明土壤微生物生物量碳、氮、磷可以作为判断黄河三角洲贝壳堤土壤肥力状况的生物学指标,这为黄河三角洲贝壳堤的土壤肥力管理和植被恢复提供一定的理论依据。     

亚热带森林转换对土壤微生物呼吸及其熵值的影响

土壤微生物呼吸及其熵值是表征土壤质量变化的敏感性指标,不仅能衡量土壤微生物碳利用效率,还能揭示土壤有机碳的变化。通过比较亚热带米槠天然林转换为马尾松人工林和杉木人工林后土壤微生物呼吸速率、土壤微生物生物量碳以及微生物熵、代谢熵的差异,研究亚热带森林转换对土壤微生物碳利用效率的影响。研究结果显示:(1)与天然林相比,马尾松人工林0—10 cm土壤微生物呼吸速率上升32%(P0.05),马尾松人工林和杉木人工林10—20 cm土壤微生物呼吸速率分别下降26%和24%(P0.05);但在20—40 cm土层和40—60 cm土层,天然林土壤微生物呼吸速率比马尾松人工林分别高50%和43%;(2)马尾松人工林和杉木人工林0—10 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)比天然林分别下降19%和40%(P0.05),但马尾松人工林10—20 cm土壤MBC上升29%(P0.05);(3)人工林表层土壤微生物熵与天然林没有显著差异,但与天然林相比,杉木人工林和马尾松人工林20—40 cm土层土壤微生物熵分别下降51%和71%(P0.05),40—60 cm分别下降52%、66%(P0.05)。土壤微生物代谢熵的变化主要发生在0—10 cm土层,马尾松人工林和杉木人工林分别比天然林增加38%和29%(P0.05),在深层土壤,3种林分微生物代谢熵没有显著差异。亚热带森林转换导致表层土壤微生物碳利用效率下降,深层土壤易分解碳在总有机碳库中占比下降,有机碳可利用程度降低。     

Effects of afforestation on phosphorus dynamics and biological properties in a New Zealand grassland soil

Selected chemical, biochemical and biological properties of mineral soil (0–30 cm) were measured under a 19 year old forest stand (mixture of Pinus ponderosa and Pinus nigra) and adjacent unimproved grassland at a site in South Island, New Zealand. The effects of afforestation on soil properties were confined to the 0–10 cm layer, which reflected the distribution of fine roots (< 2 mm) in the soil profile. Concentrations of organic C, total N and P and all organic forms of P were lower under the forest stand, while concentrations of inorganic P were higher under forest compared with grassland, supporting the previously described suggestion that afforestation may promote mineralisation of soil organic matter and organic P. On the other hand, microbial biomass C and P, soil respiration and phosphatase enzyme activity were currently all lower and the metabolic quotient was higher in soil under forest compared with grassland, which is inconsistent with increased mineralisation in the forest soil. Reduced biological fertility by afforestation may be mainly attributed to changes in the quantity, quality and distribution of organic matter, and reduction in pH of the forest soil compared with the grassland soil. We hypothesize that the lower levels of C, N and organic P found in soil under forest are due to enhanced microbial and phosphatase activity during the earlier stages of forest development. Forest floor material (L and F layer) contained large amounts of C, N and P, together with high levels of microbial and phosphatase enzyme activity. Thus, the forest floor may be an important source of nutrients for plant growth and balance the apparent reduction in C, N and P in mineral soil through mineralisation and plant uptake. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

改变碳输入对亚热带人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响

通过在亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)和米老排(Mytilaria laosensis)人工林中设置互换凋落物、去除凋落物、去除凋落物+去除根系和对照处理来分析改变地上、地下碳输入对人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响。结果显示,改变地上、地下碳输入对土壤微生物生物量碳、氮的影响因树种而异。在米老排林中,土壤微生物生物量不受碳源的限制。而在杉木林中,加入米老排凋落物、去除凋落物和去除凋落物+去除根系3种处理中土壤微生物生物量碳、氮具有明显增加的趋势。磷脂脂肪酸分析结果显示,杉木林中,添加高质量的米老排凋落物后,革兰氏阳性细菌、阴性细菌、丛枝菌根真菌、放线菌和真菌群落生物量分别显著增加了24%、24%、53%、25%、28%,革兰氏阴性细菌和丛枝菌根真菌的相对丰度均有显著增加。与对照相比,杉木林中去除凋落物后革兰氏阳性细菌、阴性细菌、丛枝菌根真菌、放线菌和真菌群落生物量分别显著增加了22%、29%、44%、25%、52%,真菌与细菌比值显著增加了21%。但是,去除凋落物+去除根系处理对两个树种人工林土壤微生物群落组成均无显著影响。米老排和杉木林土壤微生物生物量碳、氮的季节变化格局不同,土壤养分有效性可能是驱动土壤微生物生物量季节变化的主要因子。未来研究需要关注凋落物和根系在不同树种人工林中对土壤微生物群落的相对贡献。     

瓦屋山扁刺栲-中华木荷常绿阔叶次生林土壤有机碳组分特征

次生林在全球碳循环中占有重要地位,为了研究中国中亚热带次生林土壤有机碳组分特征,以四川瓦屋山中山段扁刺栲-中华木荷常绿阔叶次生林为对象,通过挖取土壤剖面分层(0—10、10—40、40—70 cm和70—100 cm)取样方式,研究土壤各有机碳组分特征。结果表明:土壤有机碳、微生物生物量碳、可浸提溶解性有机碳和易氧化碳含量均随土层深度增加而减小,0—10 cm土层有机碳含量为121.89 g/kg,高于已报道的亚热带其他常绿阔叶林和四川各类森林;0—10 cm层微生物生物量碳含量为1931.82 mg/kg,可浸提溶解性有机碳含量为697.42 mg/kg,易氧化碳含量为20.98 g/kg,高于已报道的许多相似天然林和人工林活性碳含量。土壤有机碳储量为154.87 t/hm2,在四川省各类森林中处于中等水平。研究表明瓦屋山扁刺栲-中华木荷常绿阔叶次生林活性碳含量较大,微生物活动和养分流动较为活跃,凋落物层转化为土壤碳的潜力较大,这类生态系统可能会在区域碳循环过程中扮演更为重要的角色。     

Carbon and nitrogen cycling during old-field succession: Constraints on plant and microbial biomass

Soil C and N dynamics were studied in a sequence of old fields of increasing age to determine how these biogeochemical cycles change during secondary succession. In addition, three different late-successional forests were studied to represent possible "steady state" conditions. Surface soil samples collected from the fields and forests were analyzed for total C, H₂O-soluble C, total N, potential net N mineralization, potential net nitrification, and microbial biomass. Above-and belowground plant biomass was estimated within each of the old field sites.Temporal changes in soil organic C, total N and total plant biomass were best described by a gamma function [y =at ^b e ^ctd +f] whereas a simple exponential model [y =a(l – e^–bt ) + c] provided the best fit to changes in H₂O-soluble C, C:N ratio, microbial C, and microbial N. Potential N mineralization and nitrification linearly increased with field age; however, rates were variable among the fields. Microbial biomass was highly correlated to soil C and N pools and well correlated to the standing crop of plant biomass. In turn, plant biomass was highly correlated to pools and rates of N cycling.Patterns of C and N cycling within the old field sites were different from those in a northern hardwood forest and a xeric oak forest; however, nutrient dynamics within an oak savanna were similar to those found in a 60-yr old field. Results suggest that patterns in C and N cycling within the old-field chronosequence were predictable and highly correlated to the accrual of plant and microbial biomass.     

不同耕作方式对内蒙古旱作农田土壤微生物量和作物指标的影响

研究了不同耕作方式下土壤微生物量碳、氮、磷及玉米全生育期叶面积指数、株高和干物质积累量的动态变化,并对土壤指标与作物指标之间的关系进行分析.结果表明:免耕有利于提高土壤微生物量碳、氮、磷含量.不同处理微生物量均表现为:免耕留高茬覆盖>免耕留低茬覆盖>免耕留高茬>免耕留低茬>传统耕翻;土壤微生物量碳、氮、磷含量随土层深度的增加而呈降低趋势.除传统耕翻微生物量碳在10～20 cm土层深度含量提高外,其他处理微生物量碳、氮、磷均表现为0～10 cm>10～20 cm>20～30 cm>30～40cm土层深度;土壤生物量碳、氮、磷随季节的变化趋势基本一致,不同处理土壤生物量含量均为7月份含量最高、6月份次之、10月份最低;叶面积指数全生育期呈单峰曲线变化,株高和干物质积累呈S曲线变化.不同处理之间作物指标均表现为免耕留高茬覆盖>免耕留低茬覆盖>免耕留高茬>免耕留低茬>传统耕翻;土壤微生物量与作物指标之间的相关度较高,特别是微生物量磷,土壤微生物量在一定程度上可以反映作物的生长状况.研究结果能够很好地揭示在黄河流域内蒙古农田旱作区实施免耕的优势.

Abstract：

This paper studied the dynamic changes of soil microbial biomass and crop indices on a degraded rain-fed maize field in the Qingshuihe County of Inner Mongolia under no tillage with low stubble (NL), no tillage with high stubble (NH), no tillage with low stubble and residues (NLS), no tillage with high stubble and residues (NHS), and conventional tillage (CT). No tillage increased the soil microbial biomass C, N, and P, with the sequence of treatments NHS > NLS > NH > NL > CT. Except that the soil microbial biomass C in CT had an increase in 10-20 cm soil layer, the soil microbial biomass C, N, and P in all treatments decreased with soil depth. The soil microbial biomass C, N, and P had the same seasonal pattern, being the highest in July, secondly in June, and the lowest in October. The LAI in whole growth period varied in unimodal form, while the plant height and dry matter accumulation were in "S" form. All the crop indices followed the order of NHS > NLS > NH > NL > CT. Soil microbial biomass, its P in particular, had positive correlations with crop indices. Our results revealed the advantages of no tillage on rain-fed farmlands in Inner Mongolia.     

Modeling changes in soil organic matter in Amazon forest to pasture conversion with the Century model

Land use and land cover changes in the Brazilian Amazon region have major implications for regional and even global carbon cycling. We analyzed the effects of the predominant land use change, conversion of tropical forest to pasture, on total soil C and N, using the Century ecosystem model and data collected from the Nova Vida ranch, Western Brazilian Amazon. We estimated equilibrium organic matter levels, plant productivity and residue carbon inputs under native forest conditions, then simulated deforestation following the slash and burn procedure. Soil organic matter dynamics were simulated for pastures established in 1989, 1987, 1983, 1979, 1972, 1951, and 1911. Using input data from the Nova Vida ranch, the Century model predicted that forest clearance and conversion to pasture would cause an initial decline in soil C and N stocks, followed by a slow rise to levels exceeding those under native forest. Simulated soil total C and N levels (2500 g C m^?2 and 245 g N m^?2 in the 0–20 cm layer) prior to conversion to pasture were close to those measured in the native forest. Simulated above‐ and below‐ground biomass for the forest and pasture were comparable with literature values from this region. The model predicted the long‐term changes in soil C and N under pasture inferred from the pasture chronosequence, but there was considerable variation in soil C stocks for pastures <20 years in age. Differences in soil texture between pastures were relatively small and could not account for much of the variability between different pastures of similar ages, in either the measured or simulated data. It is likely that much of the variability in C stocks between pastures of similar ages is related to initial C stocks immediately following deforestation and that this was the largest source of variability in the chronosequence. Internal C cycling processes in Century were evaluated using measurements of microbial biomass and soil δ¹³C. The relative magnitude and long‐term trend in microbial biomass simulated by the model were consistent with measurements. The close fit of simulated to measured values of δ¹³C over time suggests that the relative loss of forest‐derived C and its replacement by pasture‐derived C was accurately predicted by the model. After 80 years, almost 90% of the organic matter in the top 20 cm was pasture derived. While our analysis represents a single ‘case study’ of pasture conversion, our results suggest that modeling studies in these pasture systems can help to evaluate the magnitude of impacts on C and N cycling, and determine the effect of management strategies on pasture sustainability.     

全球森林土壤微生物生物量碳氮磷化学计量的季节动态

土壤微生物生物量在森林生态系统中充当具有生物活性的养分积累和储存库。土壤微生物转化有机质为植物提供可利用养分, 与植物的相互作用维系着陆地生态系统的生态功能。同时, 土壤微生物也与植物争夺营养元素, 在季节交替过程和植物的生长周期中呈现出复杂的互利-竞争关系。综合全球数据对温带、亚热带和热带森林土壤微生物生物量碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量比值的季节动态进行分析, 发现温带和亚热带森林的土壤微生物生物量C、N、P含量均呈现夏季低、冬季高的格局。热带森林四季的土壤微生物生物量C、N、P含量都低于温带和亚热带森林, 且热带森林土壤微生物生物量C含量、N含量在秋季相对最低, 土壤微生物生物量P含量四季都相对恒定。温带森林的土壤微生物生物量C:N在春季显著高于其他两个森林类型; 热带森林的土壤微生物生物量C:N在秋季显著高于其他2个森林类型。温带森林土壤微生物生物量N:P和C:P在四季都保持相对恒定, 而热带森林土壤微生物生物量N:P和C:P在夏季高于其他3个季节。阔叶树的土壤微生物生物量C含量、N含量、N:P、C:P在四季都显著高于针叶树; 而针叶树的土壤微生物生物量P含量在四季都显著高于阔叶树。在春季和冬季时, 土壤微生物生物量C:N在阔叶树和针叶树之间都没有显著差异; 但是在夏季和秋季, 针叶树的土壤微生物生物量C:N显著高于阔叶树。对于土壤微生物生物量的变化来说, 森林类型是主要的显著影响因子, 季节不是显著影响因子, 暗示土壤微生物生物量的季节波动是随着植物其内在固有的周期变化而变化。植物和土壤微生物密切作用表现出来的对养分的不同步吸收是保留养分和维持生态功能的一种权衡机制。