荒漠草地沙漠化对土壤‐微生物‐胞外酶化学计量特征的影响

为探讨荒漠草地沙漠化对"土壤-微生物-胞外酶"系统生态化学计量的影响机理,该研究采用空间序列代替时间演替的方法,研究了宁夏盐池荒漠草地沙漠化过程中土壤、土壤微生物及土壤胞外酶碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量的变异特征。结果表明:(1)随着荒漠草地沙漠化的不断加剧,土壤C、N、P含量和土壤C:P、N:P均呈降低趋势,而土壤C:N逐渐增加。(2)荒漠草地沙漠化过程中,土壤微生物生物量C (MBC):微生物生物量P (MBP)、微生物生物量N (MBN):MBP和土壤β-葡萄糖苷酶(BG):N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)逐渐降低,而土壤BG:磷酸酶(AP)和NAG:AP基本表现为增加趋势。(3)随着荒漠草地沙漠化程度的加剧,土壤微生物C利用效率CUEC:N和CUEC:P与土壤微生物N利用效率NUEN:C和土壤微生物P利用效率PUEP:C的变化趋势相反。(4)荒漠草地土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶C:N化学计量(C:N, MBC:MBN, BG:NAG)与土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶N:P化学计量(N:P,MBN:MBP,NAG:AP)显著负相关,而土壤和胞外酶C:N化学计量(C:N,BG:NAG)与土壤和胞外酶C:P化学计量(C:P,BG:AP)显著正相关。土壤N:P与土壤MBN:MBP显著正相关,而与土壤NAG:AP显著负相关。分析表明,荒漠草地沙漠化过程中土壤微生物生物量及胞外酶活性随着土壤养分的变化而发生变化;微生物-胞外酶C:N:P生态化学计量与土壤养分存在协变关系,为理解荒漠草地土壤-微生物系统C、N、P循环机制提供理论依据。     

Effects of desertification on the C:N:P stoichiometry of soil,microbes, and extracellular enzymes in a desert grassland

为探讨荒漠草地沙漠化对“土壤-微生物-胞外酶”系统生态化学计量的影响机理, 该研究采用空间序列代替时间演替的方法, 研究了宁夏盐池荒漠草地沙漠化过程中土壤、土壤微生物及土壤胞外酶碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量的变异特征。结果表明: (1)随着荒漠草地沙漠化的不断加剧, 土壤C、N、P含量和土壤C:P、N:P均呈降低趋势, 而土壤C:N逐渐增加。(2)荒漠草地沙漠化过程中, 土壤微生物生物量C (MBC):微生物生物量P (MBP)、微生物生物量N (MBN):MBP和土壤β-葡萄糖苷酶(BG):N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)逐渐降低, 而土壤BG:磷酸酶(AP)和NAG:AP基本表现为增加趋势。(3)随着荒漠草地沙漠化程度的加剧, 土壤微生物C利用效率CUE_C:N和CUE_C:P与土壤微生物N利用效率NUE_N:C和土壤微生物P利用效率PUE_P:C的变化趋势相反。(4)荒漠草地土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶C:N化学计量(C:N, MBC:MBN, BG:NAG)与土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶N:P化学计量(N:P, MBN:MBP, NAG:AP)显著负相关, 而土壤和胞外酶C:N化学计量(C:N, BG:NAG)与土壤和胞外酶C:P化学计量(C:P, BG:AP)显著正相关。土壤N:P与土壤MBN:MBP显著正相关, 而与土壤NAG:AP显著负相关。分析表明, 荒漠草地沙漠化过程中土壤微生物生物量及胞外酶活性随着土壤养分的变化而发生变化; 微生物-胞外酶C:N:P生态化学计量与土壤养分存在协变关系, 为理解荒漠草地土壤-微生物系统C、N、P循环机制提供理论依据。     

中亚热带不同母质发育森林土壤磷组分特征及其影响因素

本研究以福建三明砂岩和花岗岩发育的米槠林土壤和杉木林土壤为对象,分析土壤磷组分、铁铝氧化物、微生物生物量以及磷酸酶活性等指标,研究母质和森林类型对土壤磷组分的影响程度和机制。结果表明: 母质和森林类型显著影响土壤不同磷组分含量。总体上,砂岩发育土壤全磷含量、活性无机/有机磷、中等活性无机/有机磷以及惰性磷含量均显著高于花岗岩发育土壤,并且砂岩发育米槠林土壤活性有机磷含量、中等活性无机/有机磷以及惰性磷含量显著高于砂岩发育杉木林土壤,而花岗岩发育米槠林与杉木林土壤磷组分的含量差异不显著。花岗岩发育的2种森林土壤酸性磷酸酶(ACP)活性显著高于砂岩,而砂岩发育米槠林土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量磷(MBP)显著高于砂岩发育杉木林土壤。土壤不同磷组分的含量与土壤不同形态铁铝氧化物含量、MBP、MBC呈显著正相关,而与土壤pH、ACP呈显著负相关,表明土壤母质和森林类型可能主要通过土壤铁铝氧化物赋存形态、ACP、MBP等生物及非生物因子影响中亚热带森林土壤磷组分分配特征。     

三江源地区高寒湿地土壤微生物生物量碳氮磷及其化学计量特征

微生物生物量及其化学计量特征是土壤养分循环的重要参数, 对预测气候变化和提高模型准确性及理解陆地生态系统养分循环都起到重要作用。为了明晰高寒生态系统土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)浓度及其化学计量特征, 该研究通过在三江源区高寒湿地连续两年的野外调查和室内培养, 分析了50个样点的数据, 探究三江源高寒湿地MBC、MBN、MBP浓度及其化学计量特征, 明确了土壤理化特性和微生物群落特征对其影响。结果表明: (1)三江源高寒湿地MBC、MBN和MBP浓度分别为105.11、3.79和0.78 mmol·kg^-1, MBC:MBN、MBC:MBP、MBN:MBP和MBC:MBN:MBP分别为50.56、184.89、5.42和275:5:1。高寒湿地土壤的MBC浓度显著高于高寒草甸土壤, 而MBN和MBP浓度在高寒湿地和高寒草甸土壤之间没有显著差异; 高寒湿地土壤的MBC:MBN和MBC:MBP显著高于高寒草甸土壤, 而MBN:MBP在高寒湿地和高寒草甸土壤之间差异不显著。(2)土壤理化特性与MBC、MBN和MBP浓度具有显著相关性。土壤含水率与MBC:MBN和MBC:MBP存在显著负相关关系, 而土壤密度与MBC:MBN和MBC:MBP浓度存在显著正相关关系, 土壤全氮含量和MBC:MBP存在显著负相关关系, 而与MBC:MBN的相关关系不显著。土壤理化特性对MBN:MBP的影响不显著。(3)整体而言, 微生物群落结构与MBC、MBN和MBP浓度之间存在显著的相关性。微生物群落结构和MBC:MBN、MBC:MBP的关系是相似的, 总磷脂脂肪酸(PLFA)含量、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、细菌、放线菌、丛枝菌根真菌浓度和其他PLFA含量与MBC:MBN和MBC:MBP存在显著负相关关系, 而真菌:细菌与MBC:MBN和MBC:MBP之间存在显著正相关关系, 真菌浓度与MBC:MBN和MBC:MBP之间的相关关系不显著。除丛枝菌根真菌外, MBN:MBP与微生物群落结构均无显著相关关系。     

辽东栎林次生演替过程中土壤酶化学计量特征变化

土壤胞外酶驱动地下生态系统的养分循环等过程,而目前土壤酶活性随着植被次生演替的变化机制尚不明确。本文采用空间代替时间的方法,选取陕西富县的农田为对照,研究了30、60和120年生辽东栎林土壤酶活性及其化学计量的变化以及驱动因子(植被特征、土壤物理化学特征、微生物生物量)。结果表明：随着演替的进行,β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)及亮氨酸氨肽酶(LAP)活性显著增加,而碱性磷酸酶(AP)活性先增加后减小然后再增加,在120年生林地达到最大值,BG、LAP+NAG及AP酶活性分别为25.96～40.96、57.10～128.05、65.41～126.60 nmol·g^-1·h^-1。农田土壤的BG/(LAP+NAG)和BG/AP大于30年生林地,而(LAP+NAG)/AP呈相反的趋势。农田土壤微生物代谢主要受C和P养分的限制;而随着演替的进行,BG/(LAP+NAG)逐渐增加,(LAP+NAG)/AP和BG/AP先增加而后减小,从而缓解C和P养分对微生物代谢的限制,但造成N养分限制。冗余分析表明,土壤微生物量P、...     

杉木采伐迹地营造阔叶树种对土壤微生物生态化学计量特征的影响

研究土壤微生物生物量及其生态化学计量特征对造林树种转换的响应,对深入了解森林生态系统土壤养分循环和有效性具有重要意义。本研究以1993年春在二代杉木采伐迹地上营造的26年生米老排和杉木人工林为对象,采用氯仿熏蒸法测定了0～40 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)的变化。结果表明: 与杉木人工林相比,米老排人工林0～10 cm土层MBC和0～20 cm土层MBN和MBP均显著提高, 0～20 cm土层MBC/MBP和10～20 cm土层MBN/MBP显著降低。两种人工林所有土层MBC/MBN均无差异。相关分析显示,土壤含水率、总有机碳、总氮、全磷、有效磷与MBC、MBN和MBP呈显著正相关,而与MBC/MBP和MBN/MBP呈显著负相关。逐步线性回归分析表明,MBN和MBP主要受土壤总氮和有效磷的影响,而MBC/MBP和MBN/MBP主要受有机碳和有效磷的驱动。研究表明,造林树种从杉木转换成米老排能够增加表层土壤微生物生物量,加速氮磷养分周转,增加土壤氮磷养分供应能力。米老排人工林土壤MBP的增加可能在一定程度上缓解了树木生长的磷限制。     

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.     

青海云杉林凋落物分解早期微生物生物量时空动态变化

凋落物分解过程中的微生物生物量动态对于深入了解森林生态系统凋落物分解机理具有重要意义。为了解高寒山地森林典型树种凋落物分解过程中的微生物生物量动态特征，采用凋落物袋野外原位分解法，研究了海拔2850 m、2950 m、3050 m、3150 m和3250 m树冠中心(CC)与树冠边缘(CE)青海云杉(Picea crassifolia)叶凋落物分解过程中凋落物和土壤中的微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物生物量磷(MBP)时空动态变化。时间尺度上，不同海拔CC与CE凋落物中的MBC、MBN和MBP在生长季节初期上升，生长季节后期下降；但土壤中的MBC、MBN和MBP却在生长季节初期下降，生长季节后期上升。然而，3050 m海拔CE和3250 m海拔土壤中的MBP含量呈“先下降-后上升-再下降”的倒“N”型变化格局。空间尺度上，凋落物中的MBC和MBN含量高于土壤中的，但MBP出现相反情况；CE处的MBC、MBN和MBP含量均显著(P<0.05)高于CC;总体而言，MBC、MBN和MBP含量以中海拔显著最高(P<0.05),其次为低海拔，高海拔显著最低(...     

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。     

桉树与红锥混交对土壤水解酶活性及其化学计量特征的影响

为从土壤酶活性及其化学计量特征的角度,揭示桉树与珍贵乡土树种混交后土壤养分的响应机制,该文以广西凭祥热林中心青山实验场的桉树纯林、红锥纯林和桉树×红锥混交林为研究对象,采用随机区组试验设计,通过测定土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)水解酶[β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(ACP)]的活性及土壤理化性质,分析桉树与红锥混交对土壤养分状况的影响。结果表明：(1)桉树与红锥混交在0～10 cm和10～20 cm土层均显著提高pH值、有效氮(AN)和有效磷(AP)的含量以及LAP酶活性,显著降低BG和ACP酶活性,但对NAG酶活性影响不显著。(2)SOC和TN与除酶C∶N外的其他土壤水解酶活性及其化学计量比呈现不同程度的显著正相关。(3)在0～10 cm和10～20 cm土层,三种林分间土壤水解酶活性均具有显著差异,SOC和AN含量是土壤水解酶活性产生差异的驱动因子。(4)桉树纯林、桉树×红锥混交林和红锥纯林在0～20 cm土层土壤酶C∶N∶P分别为1∶1.08∶1.37、1∶1.16∶1.34和1∶1.07∶1....     

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...     

森林类型对土壤有机质、微生物生物量及酶活性的影响

以澳大利亚南昆士兰州典型森林类型——湿地松、南洋杉和贝壳杉林为对象,开展土壤可溶性有机碳和氮(SOC和SON)、微生物生物量碳和氮(MBC和MBN),以及土壤酶活性的研究,剖析森林类型对土壤质量的影响.结果表明:不同林型土壤SOC、SON含量分别在552 ～1154 mg·kg-1和20.11～57.32mg·kg-1;MBC、MBN分别在42～149 mg·kg-1和7～35 mg·kg-1.MBC、MBN之间呈显著相关.土壤几丁质酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和β-葡萄糖苷酶的活性分别为2.96 ～7.63、16.5 ～29.6、0.79 ～ 3.42和3.71 ～9.93 μg ·g-1·h-1,亮氨酸氨肽酶活性为0.18～0.46 μg·g-1·d-1.不同林型土壤SOC含量,以及土壤几丁质酶和亮氨酸氨肽酶活性为湿地松林、南洋杉林、贝壳杉林依次降低;而SON含量为南洋杉林＞贝壳杉林＞湿地松林,且南洋杉林的SON含量显著(P＜0.05)高于湿地松林;MBC和MBN以及碱性磷酸酶活性为贝壳杉林＞湿地松林＞南洋杉林;酸性磷酸酶和β-葡萄糖苷酶活性为湿地松林＞贝壳杉林＞南洋杉林.在土壤生物代谢因子中,MBC、MBN、SON和亮氨酸氨肽酶对不同森林类型土壤影响较大.     

罗浮栲林土壤微生物碳利用效率对短期氮添加的响应

作为调节土壤碳矿化过程的重要参数,微生物碳利用效率(CUE)对理解陆地生态系统中的碳循环至关重要。本研究在戴云山罗浮栲林设置对照(0 kg N·hm^-2·a^-1)、低氮(40 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(80 kg N·hm^-2·a^-1) 3个氮添加水平以模拟氮沉降,测定了表层(0～10 cm)土壤基本理化性质、有机碳组分、微生物生物量和酶活性;并利用¹⁸O标记水方法测定土壤微生物CUE,以更好地理解氮沉降加剧对微生物CUE的影响及其影响因素。结果表明: 短期氮添加显著降低了土壤微生物的呼吸速率、碳和氮获取酶活性,但显著增加了土壤微生物CUE。β-N-乙酰氨基酸葡糖苷酶(NAG)/微生物生物量碳(MBC)、微生物呼吸速率、β-葡萄糖苷酶(BG)/MBC、纤维素水解酶(CBH)/MBC和土壤有机碳含量是影响CUE的主要因素,且CUE与NAG/MBC、微生物呼吸速率、BG/MBC和CBH/MBC呈显著负相关,与土壤有机碳呈显著正相关。综上,短期氮添加导致土壤微生物获取碳和氮的成本降低,减少微生物呼吸,从而提高了土壤微生物CUE,这将有助于提高罗浮栲林土壤碳固存潜力。     

毛竹扩张对常绿阔叶林土壤微生物群落的影响

毛竹具有独特的生理生态学特征,会不断地向邻近的生态系统扩张。这一现象会造成生态系统退化、土壤理化性质和微生物群落结构改变等问题,引起了人们的高度关注。然而,目前关于毛竹扩张对微生物群落结构的影响研究甚少。以安吉灵峰寺林场的长期定位试验为平台,在4条毛竹扩张样带上依次设置常绿阔叶林(BLF)、竹-阔混交林(MEF)和毛竹林(PEF)样地,测定不同林型的土壤理化性质以及微生物群落特征。结果表明: 随着毛竹的扩张,土壤pH值显著上升,毛竹林土壤pH值分别比竹-阔混交林和常绿阔叶林高0.37和0.32,而有机碳、铵态氮、硝态氮含量显著降低;除丛枝菌根真菌外,其他主要微生物类群都有下降的趋势,且微生物多样性和丰富度显著降低。毛竹扩张对土壤碳输入及养分的改变是影响地下微生物群落生物量及结构的重要因素,其中土壤有机碳、铵态氮含量是影响土壤微生物群落变化的主要因子。     

小兴安岭6种森林类型土壤微生物量的季节变化特征

土壤微生物是森林生态系统的重要调节者和分解者,其微生物量是陆地生态系统碳氮循环的重要组成部分。采用氯仿熏蒸浸提法测定了小兴安岭6种森林类型不同季节的土壤微生物量碳(MBC)和氮(MBN),并分析了其与土壤环境因子的关系,探讨根系去除对土壤微生物量的影响。结果表明:MBC和MBN的季节变化因森林类型的差异而有所不同,但最高值多发生在8月中旬;MBC和MBN在根系去除后均有不同程度的减少;MBC和MBN分别与土壤有机碳、全氮及含水量呈显著正相关(P0.05);MBN与土壤温度呈极显著正相关(P0.01)。显然,研究区的土壤微生物量受土壤温度、湿度及土壤有效养分综合作用的影响。     

Soil microbial biomass carbon and nitrogen in forest ecosystems of Northeast China: a comparison between natural secondary forest and larch plantation

Aims Natural secondary forest (NSF) and larch plantation are two of the predominant forest types in Northeast China. However, how the two types of forests compare in sustaining soil quality is not well understood. This study was conducted to determine how natural secondary forest and larch plantation would differ in soil microbial biomass and soil organic matter quality.Methods Microbial biomass carbon (MBC), microbial biomass nitrogen (MBN), soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) in the 0- to 15-cm and 15- to 30-cm soil layers were investigated by making chemical and biological measurements in the montane region of eastern Liaoning Province, Northeast China, during the growing season of 2008 in stands of NSF and Larix olgensis plantation (LOP).Important findings We found that soil MBC and MBN were significantly lower in the LOP than in the NSF. Both MBC and MBN declined significantly with increasing soil depth in the two types of stands. The ratios of MBC to SOC (MBC/SOC) and MBN to TN (MBN/TN) were also significantly lower in the LOP than in the NSF. Moreover, the values of MBC, MBC/SOC, and MBN/TN significantly varied with time and followed a similar pattern during the growing season, all with an apparent peak in summer. Our results indicate that NSF is better in sustaining soil microbial biomass and nutrients than larch plantation in the temperate Northeast China. This calls for cautions in large-scale conversions of the native forests to coniferous plantations as a forest management practice on concerns of sustaining soil productivity.