毛竹林和阔叶林凋落物互置对土壤氮矿化的影响及微生物贡献

凋落物输入方式的改变导致凋落物数量和质量发生变化,进而对森林土壤氮矿化产生影响。选择未被入侵的次生阔叶林和毛竹入侵后形成的毛竹纯林为对象,对地表凋落物进行保留、去除与置换处理,采用室内培养法同时添加抗生素(链霉素和放线菌酮)分析真菌和细菌在土壤氮素矿化中的贡献。结果表明：(1)去除凋落物处理使阔叶林土壤净氨化速率增加27.0%,净硝化速率降低11.4%;毛竹林土壤净氨化速率增加23.4%。(2)置换凋落物处理使阔叶林土壤净氨化速率增加43.8%,净硝化速率降低33.5%;毛竹林土壤净硝化速率增加73.1%。(3)添加抗生素后,凋落物置换处理与对照相比,置换凋落物后阔叶林土壤真菌和细菌在净氨化中发挥主要作用;真菌在两种林分土壤净硝化中发挥主要作用,细菌在阔叶林土壤净硝化中发挥主要作用。(4)结合测定的凋落物化学性质可知,置换凋落物后引起真菌和细菌在土壤氮素矿化中贡献发生变化,是由于输入凋落物中木质素和纤维素含量的变化。综上,凋落物去除和置换改变了土壤氮素矿化速率,置换凋落物后改变了真菌和细菌对土壤氮素矿化的贡献。解析凋落物质量在土壤氮素矿化中的作用及微生物群落的相对贡献,有助于阐明毛竹入...     

哀牢山木果柯林及退化植被下土壤氮素矿化和硝化作用

采用封顶埋管法,我们于11月21日至次年4月15日,分3个培养期共165天(包括干季初期、中期和末期),对哀牢山原生木果柯林(Lithocarpusxylocarpusforest)、栎类次生林(secondary oakforest)和人工茶叶地(teaplantation)三种群落类型的土壤氮素矿化和硝化作用进行了研究.结果表明:在3个培养期中,不同群落下土壤的氮素矿化和硝化作用都具有明显差异;而且它们均具有明显的干季动态,但变化趋势不尽相同.净氨化速率远高于净硝化速率,后者约为前者的0.5%～10%.结果表明,培养期、群落类型和样方诸因子对净氮矿化速率和净硝化速率的影响均存在不同程度的交互作用.人为干扰能导致氮素矿化和硝化速率等生态系统过程的变化,我们的研究结果为此提供了证据支持.与木果柯原始林相比,茶地和次生林的氮素转化过程更多地受物理因素的控制(如温度和水分).这意味着哀牢山地区的木果柯原始林的保护应该受到重视.     

哀牢山木果柯林及退化植被下土壤氮素矿化和硝化作用(英文)

采用封顶埋管法,我们于11月对21至次年4月15日,分3个培养期共165天(包括干季初期、中期和末期),对哀牢山原生本果柯林(Lithocarpus xylocarpus forest)、栎类次生林(sccondary oak forest)和人工茶叶地(tea planation)三种群落类型的土壤氮素矿化和硝化作用进行了研究。结果表明:在3个培养期中,不同群落下土壤的氮素矿化和硝化作用都具有明显差异;而且它们均具有明显的干季动态,但变化趋势不尽相同。净氨化速率远高于净硝化速率,后者约为前者的0.5％～10％。结果表明,培养期、群落类型和样方诸因子对净氮矿化速率和净硝化速率的影响均存在不同程度的交互作用。人为干扰能导致氮素矿化和硝化速率等生态系统过程的变化,我们的研究结果为此提供了证据支持。与木果柯原始林相比,茶地和次生林的氮素转化过程更多地受物理因素的控制(如温度和水分)。这意味着哀牢山地区的木果柯原始林的保护应该受到重视。     

水分状况与不同形态氮添加对亚热带森林土壤氮素净转化速率及N2O排放的影响

通过室内模拟试验,研究40%、70%和110%土壤饱和持水量(WHC)下,不同形态氮(硝态氮和铵态氮)添加对亚热带森林红壤氮素转化的影响.结果表明:70%WHC下土壤净矿化和氨化速率最高,40%WHC下最低;与对照相比,70%WHC下添加硝态氮使土壤净矿化和氨化速率分别降低56.1%和43.0%,110%WHC下分别降低68.2%和19.0%,但提高了氨化速率占矿化速率的比例,表明添加硝态氮抑制了硝化.110%WHC下,添加硝态氮后,土壤净硝化速率最低,但氧化亚氮(N2O)浓度最高,最大值出现在第3~7天,表明N2O产生自反硝化途径,硝态氮也在同时段降低;而40%WHC和70%WHC下,N2O浓度在培养初期最大,即使在铵态氮和硝态氮添加处理下,试验后期N2O浓度也没有显著变化,表明自氧硝化是试验前期N2O产生的主要途径.40%WHC下,土壤可溶性有机碳含量增加最多,且在铵态氮添加处理下增加最多,可见添加铵态氮促进土壤有机质矿化,增加可溶性有机碳,但是土壤水分含量增多不利于有机质矿化.在40%WHC和110%WHC下,铵态氮添加处理土壤可溶性有机氮(SON)变化速率分别显著高于对照73.6%和176.6%,而在硝态氮添加处理下,只有40%WHC下显著高于对照78.7%,表明高水分条件和添加铵态氮有利于SON的形成.     

海南岛中部丘陵地区植被恢复过程中凋落物动态及土壤碳氮含量变化

为探究海南岛中部丘陵地区植被恢复过程中凋落物分解动态和土壤碳氮含量变化,采用时空互代法,在琼中湾岭地区同时具有经自然恢复的草丛、灌丛、次生林和人工恢复的马占相思林4种植物群落的两个山坡采用凋落物袋法进行凋落物交互分解实验。结果表明:4类型凋落物在同一样地中分解时,灌丛凋落物肖梵天花分解速率最高;同一种类凋落物在4个样地中分解时,在灌丛样地的分解率较高,而在3个自然植被样地中,分解速率为灌丛>草丛>次生林,显示随着植物群落进展演替的进程,凋落物分解速率呈现先增加后降低的趋势;马占相思凋落物和在马占相思林样地分解凋落物的分解率均低于次生林。土壤碳氮含量变化不显著,但有随植被恢复进程而增加的趋势。     

桂西北喀斯特区原生林与次生林凋落叶降解和养分释放

凋落叶降解及养分释放研究对喀斯特生态脆弱区森林生态系统的恢复与重建具有重要指导意义。本文选取桂西北喀斯特区3种原生林与3种次生林进行比较,研究其凋落叶降解与降解过程中的营养元素释放规律以及降解速率的影响因子。结果表明,原生林凋落叶的降解速率略大于次生林。C、N、K元素在前180天释放速率较快,随后趋于稳定。次生林凋落叶总P含量在降解初始阶段呈净积累,随后净释放,而原生林的凋落叶在降解360天后仍呈现P素净积累。相关分析表明,凋落叶降解速率与凋落叶初始总N、木质素含量及木质素:N比值呈负相关,与C:N比呈正相关。综合比较发现,次生林圆叶乌桕(Sapium rotundifolium Hemsl)凋落叶的降解速率与养分释放速率较快,是喀斯特退化土地及植被恢复过程中潜在的优势种和建群种。     

亚热带不同林分土壤矿质氮库及氮矿化速率的季节动态

以亚热带地区天然林、格氏栲人工林和杉木人工林为对象,采取PVC管原位培养连续取样法,对不同林分土壤净氨化速率、净硝化速率及净氮矿化速率进行为期一年(2014年9月—2015年8月)的研究,分析林分类型和季节动态对土壤矿质氮库和净氮矿化速率的影响.结果表明: 硝态氮是该地区土壤矿质氮库的主要存在形式,天然林和杉木人工林土壤硝态氮含量分别占总土壤矿质氮库的55.1%～87.5%和56.1%～79.1%,林分间土壤铵态氮含量差异不显著,硝态氮含量差异显著,其中格氏栲人工林土壤硝态氮含量显著低于天然林和杉木人工林.土壤硝态氮库和矿质氮库在不同月份间差异显著,在植物非生长季节(10月至次年2月)较大,在植物生长季节(3—9月)较小.各林分全年土壤净硝化速率均较低,净氨化速率是净氮矿化速率的主要存在形式,林分类型对土壤净氨化速率有显著影响,其中杉木人工林显著低于天然林和格氏栲人工林.月份对土壤净氨化速率有显著影响,各林分土壤净氨化速率变化规律不一致,但均在11月和2月达到一年中的最低值.重复测量方差分析显示,林分类型和季节动态对土壤矿质氮库及氮矿化速率均有显著影响.温度和水分是影响土壤矿质库及氮矿化速率的重要因素,凋落物对土壤氮矿化速率的影响主要是通过质量控制而非数量控制.     

天山林区不同类型群落土壤氮素对冻融过程的动态响应

季节性冻融过程对北方温带森林土壤氮素的转化与流失具有重要影响,但不同类型群落对冻融过程响应的差异尚不明确。通过在林地、草地、灌丛上设置系列监测样地,采用原位培养的方法,利用林冠遮挡形成的自然雪被厚度差异,监测分析了冻融期天山林区不同群落表层土壤(0—15 cm)的氮素动态及净氮矿化速率间的差异。结果表明:(1)不同类型群落土壤的铵态氮(NH+4-N)含量、微生物量氮(MBN)含量基本与土壤(5 cm)温度呈正相关,深冻期林地土壤铵态氮含量低于其他群落类型而硝态氮含量高于其他群落类型;(2)硝态氮(NO-3-N)为天山林区季节性冻融期间土壤矿质氮的主体,占比达78.4%。灌丛土壤硝态氮流失风险较大,融化末期较融化初期灌丛土壤硝态氮含量下降了64.6%;(3)冻融时期对整体氮素矿化速率影响显著,群落类型对氨化速率影响显著;(4)天山林区土壤氮素在冻结期主要以氮固持为主。通过揭示不同类型群落土壤氮素对冻融格局的响应,能够助益于对北方林区冬季土壤氮素循环的认识。     

温度对川西亚高山3种森林土壤氮矿化的影响

川西亚高山森林群落土壤氮循环对全球气候变化非常敏感。采用室内培养法,研究川西3个森林群落(天然针叶林、云杉人工林和桦木次生林)土壤有机层和矿质土壤层无机氮含量在两个培养温度(20℃和10℃)下4周内动态变化。结果表明:培养4周后,在20℃培养条件下天然针叶林、云杉人工林和桦木次生林硝态氮含量比在10℃培养条件下分别高出104.32%、52.11%和25.57%;而铵态氮含量仅高出10.18%、24.06%和44.82%。有机层土壤氨化速率、硝化速率和净氮矿化速率大多表现为20℃显著高于10℃;相反,温度对矿质土壤层氮转化速率影响大多不显著。此外,天然林土壤净氨化速率、硝化速率和净氮矿化速率均高于桦木次生林和云杉人工林。实验期间,3个森林群落土壤净硝化速率20℃比10℃高79.03%—128.89%,而净氨化速率仅高37.81%—63.33%。综上所述,温度变化对川西亚高山森林土壤氮矿化具有显著影响,而温度效应因森林类型、土壤层次和氮形态而不同。与矿质土壤层相比,土壤有机层氮矿化对温度变化更为敏感。     

赣中亚热带森林转换对土壤氮素矿化及有效性的影响

采用原位培养法和时空替代法,对江西中部亚热带常绿阔叶林、天然马尾松林、人工杉木林、人工马褂木林的土壤氮素矿化速率及其有效性进行了比较研究,以探讨森林转换对土壤氮素矿化作用的影响。结果表明：转换前后各森林土壤无机氮库（NH4 -N、NO3--N）及氮素矿化速率(氨化速率、硝化速率)均呈现明显的季节动态,NH4 -N库冬春较大,NO3--N库夏秋较大,氨化速率与硝化速率均以夏秋强烈。森林转换改变了土壤氮素矿化格局,常绿阔叶林转变成马尾松林、杉木林、马褂木林后,土壤年均氨化速率分别降低了110.67%、100.76%、96.20%,而硝化速率提高了54.92%、24.19%、 24.46%;马尾松林年均总净矿化速率与常绿阔叶林相近,杉木林、马褂木林分别降低了24.68%、26.01%;另外,除常绿阔叶林外,马尾松林、杉木林、马褂木林的土壤氮素矿化量都小于植被吸收量。这些研究结果说明亚热带地区常绿阔叶林转换成其它次生林会增加氮素流失的危险性,氮素缺乏会成为这些森林生长的限制因子。     

大兴安岭北部天然针叶林土壤氮矿化特征

采用顶盖埋管法对大兴安岭地区天然针叶林(樟子松林、樟子松-兴安落叶松混交林和兴安落叶松林)土壤铵态氮(NH~+_4-N)、硝态氮(NO~-_3-N)、净氮矿化速率进行研究,并探索土壤理化性质与氮矿化之间的相关性,为大兴安岭地区森林生态系统土壤养分管理及森林经营提供帮助。结果表明:观测期内(5—10月)3种林型土壤无机氮变化范围为31.51—70.42 mg/kg,以NH~+_4-N形式存在为主,占比达90%以上,且与纯林相比混交林土壤无机氮含量较高。3种林型土壤净氮矿化、净氨化、净硝化速率月变化趋势呈V型,7、8月表现为负值,其他月份为正值。净氮矿化速率变化范围樟子松林为-0.54—1.28 mg kg~(-1) d~(-1)、樟子松-兴安落叶松混交林为-0.13—0.55 mg kg~(-1) d~(-1)、兴安落叶松林为-0.80—1.05 mg kg~(-1) d~(-1)。土壤净氨化过程在土壤氮矿化中占主要地位,占比达60%以上。3种林型土壤净氮矿化、净氨化及净硝化速率垂直差异显著,0—10 cm土层矿化作用明显高于10—20 cm土层(P0.05)。土壤氮矿化速率与土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤C/N、枯落物全氮含量和枯落物C/N均存在显著相关性。不同类型的森林土壤及枯落物的质量也存在差异,进而影响土壤氮矿化特征。     

滇西北高原纳帕海湿地土壤氮矿化特征

采用树脂芯原位培育法,研究了纳帕海沼泽、沼泽化草甸和草甸土壤氮的矿化特征。结果表明,铵态氮（NH₄⁺-N）为沼泽、沼泽化草甸土壤中无机氮的主要存在形式,分别占无机氮含量的96.76%和75.24%,而硝态氮（NO₃^--N）为草甸土壤中无机氮的主要存在形式,占无机氮含量的58.77%。植物生长期内,纳帕海湿地土壤的净氮矿化速率表现为沼泽化草甸 > 草甸 > 沼泽,表明干湿交替的土壤环境更利于土壤氮矿化作用的进行,土壤中氮素有效性和维持植物可利用氮素的能力更强。整个生长季,沼泽和草甸土壤氮矿化为硝化作用,而沼泽化草甸土壤氮矿化为氨化作用。土壤硝态氮含量、有机质含量、碳氮比和含水量均对纳帕海沼泽、沼泽化草甸和草甸土壤的氮矿化产生显著影响。     

氮素添加和刈割对内蒙古弃耕草地土壤氮矿化的影响

以内蒙古多伦县恢复生态学试验示范研究站弃耕10余年的草地为研究对象,于2006年起分别设置对照、氮素添加、刈割和氮素添加+刈割4种处理,每种处理6次重复,研究弃耕草地氮素添加和刈割对土壤氮矿化的影响,结合土壤理化性质和植被地上生产力的动态变化,分析弃耕草地土壤氮矿化对植被恢复的响应,为当地草地恢复与重建提供理论依据和数据支持。实验结果表明:1氮素添加显著增加了植物地上净初级生产力(ANPP)和土壤无机氮库,与对照相比分别提高115%和196%,同时显著提高了土壤总硝化速率;但是氮素添加对总氨化速率、土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)、微生物呼吸(MR)以及呼吸熵(q CO2)均无显著影响;2总氨化速率和硝化速率对刈割处理的响应均不显著,但是刈割处理显著降低了土壤MR(P0.05);3氮素添加+刈割处理5—7a后,土壤总氨化和硝化速率均无显著变化;但是氮素添加+刈割处理显著增加了ANPP、土壤无机氮库和q CO2,同时显著降低了MBC和MBC/MBN。这说明在弃耕草地适应性管理中,氮素添加可以显著提高草地生产力,但是长期的氮添加对土壤微生物氮的转化是否有利还值得我们进一步研究。     

间伐和林下植被剔除对毛竹林土壤氮矿化速率及其温度敏感性的影响

选择中亚热带毛竹人工林为研究对象,利用野外原位和室内培养相结合的方法,探讨不同间伐强度(25%间伐、50%间伐)和林下植被剔除对土壤氮矿化速率及其温度敏感性的影响。结果表明,25%间伐显著增加土壤氨化速率(P0.01),但降低硝化速率(P0.01);50%间伐显著增加土壤硝化速率(P0.01),而林下植被剔除显著降低土壤硝化速率(P0.01)。相关分析的结果表明,土壤氨化速率与有机碳(SOC)、全氮(TN)及全磷(TP)含量呈显著负相关关系;硝化速率与SOC、含水量(SWC)呈显著正相关关系,与铵态氮(NH~+_4-N)含量呈显著负相关关系。随着温度的升高,不同处理下的氨化速率均显著增加(P0.01),而硝化速率显著降低(P0.01)。25%间伐显著降低土壤净氮矿化和氨化过程的Q_(10)值,对硝化过程的Q_(10)值影响不显著;50%间伐对氨化和硝化过程的Q_(10)值影响均不显著;林下植被剔除对氨化过程的Q_(10)值影响不显著,但显著增加硝化过程的Q_(10)值。不同处理下的土壤氮矿化过程的Q_(10)值介于1.17—1.36之间。25%间伐和林下植被保留有利于毛竹林土壤氮素的供给。     

氮添加对樟子松人工林氮转化及相关功能基因丰度的影响

土壤氮(N)的有效性是影响土壤微生物群落结构以及土壤氮循环的重要因子。为探索N添加对樟子松人工林氮素转化及N功能基因(NFGs)表达的影响及其作用机制,该文以塞罕坝千层板林场的樟子松人工林为研究对象,进行了2年的氮添加处理,设置4个不同氮添加水平0、1、5、10 g N·m^-2·a^-1,分别记作N0、N1、N5、N10,采用功能基因微阵GeoChip 5.0系统及室内土壤培养法,探讨了土壤NFGs对氮添加的反应及其对氮转化过程的影响。结果表明:(1)与N0相比,中低N添加处理(N1、N5)促进了氨化(ureC、nirA、nrfA)、硝化(amoA)和反硝化(norB)相关基因的相对丰度,高N处理(N10)则抑制了所有NFGs的表达。(2)相关分析表明,N1、N5的促进作用与土壤有机碳(SOC)、硝态氮(NO₃^--N)和微生物生物量碳(MBC)显著相关,N10处理显著降低了所有氮转化过程NFGs的相对丰度,这种负面影响与溶解性有机碳(DOC)、MBC含量的减少有关。(3)与氮转化基因丰度规律趋势相似,N1和N5处理显著增加了净N硝化、净N矿化以及N₂O的排放速率,但N10促进作用不明显,表明氮添加对氮转化的促进作用存在阈值。(4)多元回归分析进一步表明,amoA-AOB和MBC是影响净N硝化的关键因素,ureC、nirK和MBC是影响净氮矿化的关键因素,narG、nirS是影响N₂O排放的关键因素。综上,N添加可提高促进樟子松人工林的氮转化及提高部分特定酶功能基因的相对丰度,但氮添加水平存在阈值,当施用10 g N·m^-2·a^-1时,氮转化受到抑制,添加5 g N·m^-2·a^-1是促进樟子松人工林土壤N转化的较佳水平。     

晋西北不同年限小叶锦鸡儿灌丛土壤氮矿化和硝化作用

利用PVC管顶盖埋管法研究了晋西北黄土高原区小叶锦鸡儿人工灌丛不同定植年限(5,10,20,30,40a)土壤氮矿化与硝化速率的动态和净矿化与硝化总量。结果表明,⑴小叶锦鸡儿灌丛土壤无机氮主要以NO_-~3-N形式存在,不同生长年限相同月份的土壤硝态氮(NO-3-N)含量分别是铵态氮(NH+4-N)含量的1.5—15.4倍;⑵土壤氮素硝化速率和矿化速率随生长年限延长而加快,30年生时达到高峰,数值达40.2,44.1 mg m~(-2)d~(-1)。从季节性变化看,7—8月份是硝化速率和矿化速率快速增长期,30年生小叶锦鸡儿灌丛土壤硝化速率和矿化速率分别达到86.9,93.1 mg m~(-2)d~(-1),显著高于其它生长年限(P0.05);(3)土壤氮素硝化与矿化总量同样随小叶锦鸡儿生长年限延长而增加,30年生时达到最高,与5年生相比,分别增加了3.7和3.1倍。(4)5—10月份小叶锦鸡儿生长期内,各年限土壤全氮量的2.3%被矿化成无机氮,其中87%最终被转化成NO-3-N形式存在于土体中。     

Comparison of soil nitrogen mineralization and nitrification in a mixed grassland and forested ecosystem in central Taiwan

We used the buried bag incubation method to study temporal patterns of net N mineralization and net nitrification in soils at Ta-Ta-Chia forest in central Taiwan. The site included a grassland zone, (dominant vegetation consists of Yushania niitakayamensis and Miscanthus transmorrisonensis Hayata) and a forest zone (Tsuga chinensis var. formosana and Yushania niitakamensis). In the grassland, soil concentration NH₄ ⁺ in the organic horizon (0.1–0.2 m) ranged from 1.0 to 12.4 mg N kg^–1 soil and that of NO₃ ^– varied from 0.2 to 2.1 mg N kg^–1 soil. In the forest zone, NH₄ ⁺ concentration was between 2.8 and 25.0 mg N kg^–1 soil and NO₃ ^–varied from 0.2 to 1.3 mg N kg^–1 soil. There were lower soil NH₄ ⁺ concentrations during the summer than other seasons. Net N mineralization was higher during the summer while net nitrification rates did not show a distinct seasonal pattern. In the grassland, net N mineralization and net nitrification rates were between –0.1 and 0.24 and from –0.04 to 0.04 mg N kg^–1 soil day^–1, respectively. In the forest zone, net N mineralization rates were between –0.03 and 0.45 mg N kg^–1 soil day^–1 and net nitrification rates were between –0.01 and 0.03 mg N kg^–1 soil day^–1. These differences likely result from differing vegetation communities (C₃ versus C₄ plant type) and soil characteristics.     

In situ soil net nitrogen mineralization in coastal salt marshes (Suaeda salsa) with different flooding periods in a Chinese estuary

Flooding periods can be one of the most important factors influencing nitrogen (N) biogeochemical processes in wetlands ecosystem. We conducted a field study using in situ incubation method to investigate the seasonal dynamics of soil net N mineralization in three coastal salt marshes (Suaeda salsa) with different flooding periods (i.e., short-term (STF), seasonal (SF), and tidal (TF) flooding wetland) in the Yellow River Delta. Selected soil inorganic N pools (ammonium, nitrate and inorganic N) and N transformation (mineralization, nitrification and ammonification) rates in the top 0–10 cm soils were repeatedly quantified from April to October. Clear seasonal patterns in inorganic N pools and transformation rates were observed in accord with the seasonal variations of temperature and moisture. Generally, higher levels of soil inorganic nitrogen, ammonium nitrogen (NH₄⁺-N) and nitrate nitrogen (NO₃^－-N) occurred in the early-growing season (April), and NH₄⁺-N contents got a small accumulative peak in midsummer (September). The lower rates (negative) of net mineralization (R_min), nitrification (R_nit) and ammonification (R_amm) were observed in the early-growing season (April–June) and fall (September–October), whereas higher values (positive) in midsummer (August–September). Flooding had a significant influence on inorganic N pools (except for NH₄⁺-N) and transformation rates (p < 0.05). R_min values in SF wetland were significantly higher in the August-September period than those in other incubation periods. R_nit values in TF wetland exhibited a small variation and the highest value occured in the June–August period. The results of principal component analysis showed that soil samples were clearly divided into two groups before and after flow-sediment regulation. After flooding events, the R_min and R_amm values generally increased in the three wetlands, whereas a significant decrease in R_nit values was observed in SF wetland (p < 0.05), thus the differences in NO₃^－-N among these wetlands were eliminated. These results suggested that seasonal variations in temperature and moisture are important factors influencing inorganic N pools and transformation rates.     

天山林区土壤总氮矿化过程对季节性冻融的响应

森林土壤总氮矿化对冻融过程的响应机制尚不明确,氮矿化速率和转化情况尚缺乏定量刻画。通过土壤原位法与室内培养分析相结合,利用~(15)N同位素稀释技术,研究冻融期间天山林区乔木林地、灌丛、草地3种群落类型土壤总氮矿化及转化累积量的动态,分析土壤总氮矿化速率与土壤温度、含水率及微生物量氮(MBN)的相互关系。结果表明:(1)冻融过程及群落类型对总氮矿化速率和MBN含量有极显著的影响(P0.01),秋、春季冻融期的总氮矿化速率相比冻结期更高;(2)季节性冻融期间,乔木林地土壤总氨化累积量在3种群落类型中最高(163.9 kg N hm~(-2) a~(-1)),秋、春冻融期占整个时期的比值约为66%;而总硝化累积量在3种群落类型中相差较小,秋、春冻融期占比均约为77.4%;(3)土壤温度和含水率显著影响总氮矿化速率、净氮矿化速率和MBN速率,随土壤温度增加,总氨化速率(林地和灌丛)显著升高(P0.05);随土壤含水率增加,净氨化速率(灌丛)和净硝化速率(灌丛)显著降低(P0.05)。通过揭示天山林区土壤总氮矿化速率(总氨化速率和总硝化速率)及转化累积量对冻融过程的响应情况,本研究为天山森林土壤中氮的生物地球化学过程提供了有价值的基础数据。     

不同土地利用类型对丹江口库区土壤氮矿化的影响

氮(N)素是陆地生态系统净初级生产力的重要限制因子, 土地利用类型的变化对生态系统氮循环过程有着重要的影响。采用PVC顶盖埋管原位培养的方法, 对丹江口库区清塘河流域相邻的侧柏(Platycladus orientalis)人工林、人工种植灌木林地和农田3种土地利用类型的氮素矿化和硝化作用进行了研究。结果表明, 侧柏人工林、灌木林地和农田的NH₄⁺-N浓度(mg·kg^-1)依次为1.33 ± 0.20、1.67 ± 0.17和1.62 ± 0.13, 不同土地利用类型间的NH₄⁺-N浓度无显著性差异; 而3种土地利用类型下土壤NO₃^--N浓度(mg·kg^-1)差异显著, 农田NO₃^--N浓度(9.00 ± 0.73)显著高于侧柏人工林(1.27 ± 0.18)和灌木林地(3.51 ± 0.11)。NO₃^--N在灌木林地和农田中分别占土壤无机氮库的67.8%和84.8%, 是土壤无机氮库的主要存在形式; 而侧柏人工林中NO₃^--N和NH₄⁺-N浓度则基本相等。土壤硝化速率(mg·kg^-1·30 d^-1)从农田(7.13 ± 2.19)、灌木林地(2.56 ± 1.07)到侧柏人工林(0.85 ± 0.10)显著性降低。侧柏人工林、灌木林地和农田的矿化速率(mg·kg^-1·30 d^-1)依次为0.98 ± 0.12、2.52 ± 1.25和6.58 ± 2.29。矿化速率和硝化速率显著正相关, 但是矿化速率在不同的土地利用类型间差异不显著。培养过程中灌木林地和农田NH₄⁺-N的消耗大于积累, 氨化速率为负值, 导致灌木林地和农田矿化速率小于硝化速率。氮素的矿化和硝化作用受土壤含水量和土壤温度的影响, 并对土壤含水量更为敏感。土壤C:N与土壤矿化和硝化速率显著负相关。研究结果表明: 土地利用类型的变化会改变土壤微环境和土壤C:N, 进而会影响到土壤氮循环过程。