湘潭锰矿栾树叶片和土壤N、P化学计量特征

湘潭锰矿区废弃地是一个典型的退化生态系统,针对矿区废弃地植被恢复中3个不同林龄的栾树林(3年生、5年生和9年生),测定了林木叶片以及相应土壤的N、P含量,综合分析了不同林龄土壤和林木叶片的化学计量特征。结果表明,随着年龄的增长土壤中N含量呈递增趋势,而P含量为递减趋势,在3个林龄中均表现出显著性差异;3个林龄叶片的N、P含量以及N∶P比值差异显著,N、P含量在年龄增长梯度上表现为降低,而N∶P比值却表现为升高;3个林龄叶片中N含量与N∶P比值之间表现出显著正相关,而P含量与N∶P比值之间却为显著负相关关系;土壤中N、P含量与叶片N∶P比值之间分别存在显著正相关和负相关关系。通过对3个林龄叶片和土壤N、P含量及化学计量特征研究,发现P很有可能成为湘潭锰矿退化生态系统植被恢复过程中植物生长的限制性因子。研究结果可为矿区废弃地植被恢复和经营管理以及森林可持续发展提供科学依据。     

不同林龄油茶人工林土壤-叶片碳氮磷生态化学计量特征

油茶是世界四大木本油料植物之一,在我国有着2000多年的栽培和利用历史。碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量元素是近年来研究的热点,通过C、N、P化学计量我们可以深入了解植物-土壤间元素相互关系,并能揭示土壤养分限制状况。为了解油茶人工林生态系统C、N、P化学计量特征及油茶人工林养分元素限制因素,以长江中下游油茶适宜栽培区湖南、江西和湖北三省油茶林为研究对象,采用空间代替时间的研究方法,在区域尺度上随机选择32个典型油茶人工林并分为4个林龄组(9年低龄林;9—20年高产林;21—60年低产林; 60年生产退化林)。测定油茶人工林土壤与油茶叶片中的C、N、P含量并分析其化学计量特征。研究结果表明:(1)随林龄增加,油茶人工林土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量增大,而土壤全磷(TP)和速效/kg和5.43 mg P在一定的林龄(60 a)内具有增加的趋势。(2)随林龄增加,油茶人工林叶片C含量无显著变化,N、P含量降低,叶片的C、/kg、11.66—15.46 g增大。此外,叶片N∶P阈值分析发现,叶片N∶P比在四个林龄段均16。(3)相关分析结果表明,油茶人工林土壤SOC和TN具有显著正相关,油茶叶片N和P具有显著正相关。同时,叶片N含量与土壤TN无相关性,而油茶叶片P含量与土壤Olsen-P显著正相关。油茶人工林土壤化学计量C∶N、C∶P和N∶P与叶片C∶N、C∶P呈显著正相关,以及叶片N∶P与土壤C∶P、N∶P呈显著正相关(P0.05)。由以上可见,油茶人工林土壤主要受P养分限制,且随林龄增加,P限制增加。此外油茶叶片N、P吸收具有协同效应,且油茶叶片与土壤元素存在广泛的计量耦合关系。本研究综合分析油茶林叶片与土壤的C、N、P计量特征及其关系,有助于全面系统的揭示油茶人工林生态系统的养分状况,对油茶林高效培育、养分补充或退化林诊断等具有指导意义。     

不同林龄油松(Pinus tabulaeformis)人工林植物、凋落物与土壤C、N、P化学计量特征

在陕西省北部延安市境内子午岭林区,采用时空互代的方法选取9、23、33、47年生油松(Pinus tabuliformis)人工林为研究对象,比较油松不同器官(叶、枝、干、根)、凋落物及土壤C、N、P含量及其比值的差异,探讨它们随林龄的变化及其相互间的关系,以期为油松人工林的生产、改善和林木生长环境的调节提供参考。结果表明:除根中C含量在林龄间差异不显著外,其它器官C、N、P含量及其比值在林龄间均差异显著且随林龄增加变化趋势不尽相同。9、23、33、47年生油松林C、N、P含量及N∶P比值均在叶中最高;C∶N比值均在干中最高,根中次之;C∶P比值均在干中最高,其它器官大小次序不一。除33年生油松林叶中N∶P比值大于14外,其它各器官各林龄N∶P比值均小于14,且N∶P比值随林龄先增加后减少,故可判断油松在该区域受N限制较为严重,且随林龄的增加受N限制的情况有所缓解。不同林龄土壤和凋落物C、N、P含量及其比值差异显著,且后者均大于前者。土壤与凋落物C、P含量及C∶N、C∶P、N∶P比值随林龄增加变化趋势完全一致,表明土壤与凋落物之间有着密切的关系。叶片与凋落物N、P含量及C∶N、C∶P、N∶P比值之间显著相关,表明凋落物的养分承自植物叶片,二者之间关系紧密;植物和土壤的C、N、P含量之间均不存在显著相关性,说明土壤C、N、P供应量对乔木叶片C、N、P含量影响不大。     

刨花楠叶片碳氮磷化学计量比与个体大小的关系

以9和13年生刨花楠为对象,分析叶片碳氮磷含量与林木胸径的关系,研究林木叶片碳氮磷化学计量特征在个体大小及林龄间的变化规律.结果表明： 利用实生苗所营造的刨花楠人工林,个体分化随年龄增大而明显;两刨花楠人工林林木叶片C、N、P含量及C∶N均存在显著差异,但二者叶片C∶P及N∶P差异不显著;9 年生林木叶片平均C、N、P含量及N∶P均低于13年生林木,但叶片C∶N、C∶P高于13年生林木;同一林龄中,不同个体大小之间叶片的N、P含量及化学计量特征均存在显著差异;9年生刨花楠不同个体叶片N、P含量及其化学计量特征与胸径呈显著线性相关,13年生不同个体林木叶片N、P含量及C∶P、N∶P与胸径呈显著抛物线关系,而C∶N与胸径呈显著线性相关;9年生刨花楠叶片N、P转移率高于13年生,叶片N、P在生长季与非生长季的养分转移策略因不同生长阶段和生长环境而产生差异.     

黄土高原子午岭地区人工油松林碳氮磷生态化学计量特征

分析人工植被重建背景下,森林植物、枯落物与土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征有助于深入理解森林生态系统养分循环规律和系统稳定机制。以黄土高原子午岭地区的3个林龄(10、25 a和40 a)的人工油松林为对象,通过测定油松林叶片、枯落物和土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,研究人工油松林不同林龄叶片、枯落物和土壤的化学计量学特征。结果表明,不同林龄油松叶片C、N、P含量分别为538.85—560.54 g/kg、9.00—10.47 g/kg和1.04—1.13 g/kg。在3个林龄油松林中,除叶片C含量外,叶片N、P含量存在显著差异(P0.05);枯落物层以及土壤层的C、N、P含量均存在显著差异(P0.05),且枯落物层含量大于土壤层。随着林龄的增加,叶片C∶N比呈现先减小后增大的变化,N∶P和C∶P比呈显著增加趋势,而枯落物层C∶N、C∶P和N∶P比无显著差异。同时,随着林龄的增加,除10—20 cm土层的C∶N比外,土壤的C∶N比在0—10 cm土层和C∶P和N∶P比在0—10和10—20 cm皆呈显著增加趋势。研究区油松林叶片N∶P比平均值为9.13,低于14,表明油松林生长主要受氮的限制。土壤的N含量与叶片和枯落物层的N含量、以及三者间N∶P比呈显著线性相关(P0.05),充分体现了油松林植物、枯落物与土壤之间的互动关系。研究结果可为我国黄土高原脆弱生态区的生态功能恢复与植被重建提供科学依据。     

不同林龄尾巨桉人工林凋落物和土壤C、N、P化学计量特征

为正确认识桉树(Eucalyptus spp.)人工林凋落物和土壤C、N、P时空分配格局及两者间的关系,对5个林龄尾巨桉林分凋落物及土壤C、N、P含量及化学计量比进行测定分析。结果表明,凋落物的C含量均显著大于土壤,且不同林龄间凋落物C含量无显著差异,1年生人工林土壤表层(0~20 cm)的C含量显著小于3~7年生,其他土层C含量在不同林龄间差异不显著。凋落物的N含量均显著高于土壤,且1年生人工林显著大于其他林龄的,而土壤表层的N含量以7年生人工林最大,1年生的最小。凋落物的P含量除1年生人工林显著大于3年生外,其他林龄间均无显著差异,土壤的P含量在不同林龄间的差异均不显著。凋落物C∶N随林龄呈逐渐增大趋势,且显著大于土壤层。凋落物的C∶P和N∶P在不同林龄间的差异不显著,但均显著大于土壤层。凋落物的N含量与表层土壤的C、N含量呈极显著负相关,凋落物的C∶N与表层土壤的C∶P,N∶P呈显著正相关,表层土壤C、N积累受到凋落物N的制约。因此,在桉树人工林经营管理过程中如何降低凋落物分解的N限制性、提高养分传递效率及合理施肥显得十分重要。     

鄱阳湖沙山单叶蔓荆不同器官碳、氮、磷化学计量特征

在鄱阳湖湖滨沙山沿沙化梯度测定了单叶蔓荆(Vitex rotundifolia)花、叶、枝条、匍匐茎、细根的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,以阐明单叶蔓荆各器官C、N、P含量及化学计量比的分配格局,探讨养分元素及其化学计量之间的关联及对沙化程度的响应。结果表明:(1)单叶蔓荆各器官C、N、P含量变化范围分别为386.28–449.47 mg·g~(–1)、11.40–25.37 mg·g~(–1)、0.89–1.54 mg·g~(–1)。各器官中以花的N、P含量最高。(2)沙化程度仅对C、N含量及C:P影响显著,而器官是影响单叶蔓荆C、N、P含量及化学计量比的主导因子;单叶蔓荆基于质量的N、P含量之间的关系在不同沙化程度区未发生策略位移现象,N:P化学计量比具有保守性特征,没有随沙化程度与器官的改变而发生显著变化。(3)单叶蔓荆各器官的相关性主要集中在地上部分,其中枝条与匍匐茎之间的关系最为密切,二者之间的C、N、P含量及C:N、C:P化学计量比均表现为显著性相关。     

不同林龄油茶人工林土壤酶化学计量及其影响因素

土壤酶化学计量比是揭示微生物生长代谢过程及评价土壤养分资源限制状况的重要指标。油茶是中国南方主要的木本油料作物,近年来愈来愈受关注,但鲜有从生态化学计量学的角度深入理解人工经济林的土壤微生物养分限制状况。本文以亚热带地区不同林龄油茶人工林土壤为研究对象,采用时空互代法在区域尺度上随机选取32个不同林龄油茶人工林并将其分为四个林龄组(9年幼龄林;9—20年近熟林;21—60年成熟林; 60年过熟林),通过测定土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)转化酶活性(β-葡糖苷酶(BG)、α-纤维素酶(CBH)、β-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP))及土壤理化因子,探讨不同林龄油茶人工林土壤C、N、P转化酶化学计量特征及其与土壤理化因子的关系。结果表明:五种C、N、P转化酶活性均有随林龄增大而增加的趋势,且AP活性显著高于其它四种酶活性。相关分析结果表明,五种土壤C、N、P转化酶活性均与土壤有机碳和总氮显著相关,与土壤总磷和速效磷含量不相关。土壤酶化学计量比ln(CBH+BG)∶ln(NAG+LAP)、ln(CBH+BG)∶ln(AP)和ln(NAG+LAP)∶ln(AP)均随林龄增大而一定程度增加。亚热带区油茶人工林土壤酶C∶N∶P化学计量比为1∶1∶1.5,这与全球生态系统土壤酶C∶N∶P化学计量比1∶1∶1相偏离,表明亚热带地区油茶人工林土壤微生物生长受磷素限制。冗余分析(RDA)进一步揭示土壤有机碳含量是影响土壤酶活性和酶化学计量比的主要因子。因此,在油茶人工林经营管理中应考虑磷和外源碳的投入,提高土壤微生物酶活性,缓解油茶人工林生态系统的磷限制。研究结果可为亚热带区油茶人工林土壤养分管理和可持续利用提供基础理论支撑。     

云南药山自然保护区黄背栎林和巧家五针松林生态化学计量特征

以云南药山自然保护区黄背栎林和巧家五针松林的4块样地为研究对象,旨在揭示这2种森林生态系统营养元素含量状况和土壤养分的供给能力。通过分析4块样地"叶片-凋落物-土壤"C、N、P含量、生态化学计量特征及其相关性,结果表明:(1)不同样地同一组分的C、N含量差异显著,P含量差异不显著,同一样地各组分间C、N含量差异显著,均为叶片凋落物土壤,P含量则为叶片土壤凋落物;(2)不同样地叶片C∶P、N∶P比值和凋落物与土壤C∶N比值差异不显著,其余指标差异均显著。同一样地叶片、凋落物、土壤的C∶N、C∶P、N∶P比值差异显著,均为凋落物叶片土壤;(3)黄背栎林叶片-土壤C含量、C∶P比值和凋落物-叶片N∶P比值呈极显著或显著相关,巧家五针松林凋落物-叶片C、N含量和叶片-土壤P含量、C∶N、N∶P比值呈极显著或显著相关;(4)土壤N元素缺乏是限制植物生长的主要因素,P元素主要源于土壤矿物风化释放,而非生物小循环。     

鄱阳湖湿地优势植物叶片-凋落物-土壤碳氮磷化学计量特征

2013年11月初在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区,采集芦苇(Phragmites australis)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)、菰(Zizania latifolia(Griseb.))、灰化苔草(Carex cinerascens)、红穗苔草(Carex argyi)和水蓼(Polygonum hydropiper)等6种优势植物新鲜叶片、凋落物及表层0—15cm土壤样品测定了碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,以阐明不同物种、不同生活型间C、N、P化学计量差异,探讨化学计量垂直分异。结果表明:1)C、N、P含量变化范围分别为:叶片380.6—432.2 mg/g,15.3—32.6 mg/g和1.3—2.0 mg/g;凋落物345.4—416.1 mg/g,10.8—20.8 mg/g和1.1—1.7 mg/g;土壤15.0—38.1 mg/g,1.2—3.1 mg/g和0.7—1.1mg/g,不同物种间叶片、凋落物及土壤C、N、P含量差异显著,且叶片C、N、P含量显著高于凋落物与土壤。2)土壤C∶N、C∶P及N∶P值显著低于叶片与凋落物,且土壤C、N、P化学计量关系与凋落物更为密切,凋落物的C∶N、N∶P分别能解释土壤C∶N、N∶P变异的35%、18%。3)挺水植物与湿生植物之间叶片C∶N、N∶P值差异显著,C∶P则差异不显著,凋落物C∶N、C∶P与N∶P均未达到显著性差异。     

沙地樟子松人工林叶片-枯落物-土壤氮磷化学计量特征

为揭示沙地樟子松人工林N、P分配格局及化学计量特征,以呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地、毛乌素沙地不同龄组(中龄林、近熟林和成熟林)沙地樟子松人工林为研究对象,测定分析其叶片、枯落物和土壤N、P含量及化学计量比.结果表明: 研究区3个龄组沙地樟子松人工林叶片、枯落物和土壤N、P含量分别为0.17～49.02和0.11～3.01 g·kg^-1,N/P为0.51～19.74,均表现为叶片＞枯落物＞土壤,且N含量和N/P在3个组分间存在显著差异,叶片P含量显著高于枯落物和土壤.不同地区或林龄对沙地樟子松人工林各组分N、P含量及N/P有一定的影响,但地区和林龄的交互作用对沙地樟子松人工林各组分N/P无显著影响.随着林龄的增加,沙地樟子松各组分N、P含量也增加,在成熟林达到最大值,而N/P没有表现出明显的规律.沙地樟子松人工林N、P含量及N/P在3个组分间呈显著正相关关系.呼伦贝尔沙地和科尔沁沙地樟子松叶片N/P在14.53～15.57,说明这两个地区沙地樟子松人工林的生长可能受N、P的共同限制;毛乌素沙地樟子松叶片N/P在18.56～19.71,说明该地樟子松人工林生长可能受P限制,且林龄对沙地樟子松N、P养分限制的影响不显著.建议在沙地樟子松人工林抚育管理时,依据当地实际情况适当添加N肥或P肥,以提高沙地樟子松林的生产力.研究结果有助于进一步了解N、P在沙地樟子松人工林叶片-枯落物-土壤系统中的相互作用与制约规律,并为沙地樟子松人工林经营管理提供科学依据.     

亚热带湖滨沙地典型下垫面土壤水分变化

亚热带湖滨沙化作为南方荒漠化的一种典型类型,阐明沙化土壤水分变化规律对该地区植被恢复与重建具有重要指示意义。研究于2013年2月至2014年2月对鄱阳湖多宝湖滨沙地的土壤水分动态进行了监测,分析了不同覆被条件下沙地土壤水分在年内及极端气候条件下的动态特征。结果如下:(1)湖滨沙地土壤水分在梅雨和伏旱时期差异显著。在梅雨期及其前后,土壤水分主要受降水控制,各下垫面土壤平均含水量相对较高(0.063 cm~3/cm~3),且差异较小;而在伏旱及其后期,覆盖条件的差异起关键作用,湿地松样地的土壤平均含水量均低于0.035 cm~3/cm~3。(2)持续高温干旱天气下,浅层10cm土壤含水量迅速降低,之后维持在极低水平(0.01 cm~3/cm~3);随着深度增加,不同样地土壤含水量差异将会增强。(3)在多雨季节,17年生湿地松能有效增加土壤表层的持水能力;在干旱季节,湿地松对降水的截留及吸附作用强烈地影响土壤水分的补给量及补偿深度,当降水强度较低时,17年生湿地松样地的浅层土壤水分难以获得补给。因此,在亚热带沙地进行湿地松种植时,应增大初植密度,并且对于植株过高的湿地松林,也应采取适当措施降低其密度,以抵御愈加频发的极端干旱事件带来的风险,促使沙化地区发生持续的正向演替。     

鄱阳湖湿地两种优势植物叶片C、N、P动态特征

2011年2—6月在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区逐月测定了灰化苔草(Carex cinerascens)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)叶片C、N、P含量及其地上生物量,以阐明鄱阳湖湿地优势植物C、N、P含量及化学计量比动态特征与控制因子,探讨湿地养分利用与限制状况。结果表明：1）两种优势植物叶有机碳含量变化范围分别为365.3—386.6 mg/g和352.6—393.2 mg/g,平均值(?标准差)分别为(375.5?17.4) mg/g和(371.7?12.5) mg/g;叶N含量分别为6.96—17.59 mg/g和5.50—20.68 mg/g,平均值分别为(11.35?1.40) mg/g和(11.54?0.84) mg/g;叶P含量变化范围为0.65—2.14 mg/g和0.57—2.25 mg/g,平均含量为(1.56?0.69) mg/g和(1.55?0.68) mg/g。两种植物C:N、C:P、N:P平均值分别为37.65、413.60、9.62和41.05、410.29、9.57,C、N、P及其化学计量比种间差异不显著(P>0.05)。2）气温与地上生物量是N、P及其化学计量比季节变化的主要控制因子,气温和生物量对两种优势植物叶片氮、磷含量的影响要高于对叶有机碳含量的影响。3）植物C:N、C:P与地上生物量变化趋势基本一致,显示N、P养分利用效率随植物的快速生长而提高;根据两种优势植物及土壤N、P含量与化学计量比来判断,研究区植物更多地受氮限制。     

不同密度樟子松人工林土壤碳氮磷化学计量特征

以科尔沁沙地不同密度(490、750、1550、1930、2560株·hm^-2)樟子松人工林(栽植于1980年)为研究对象,分析林分密度对土壤碳、氮、磷浓度及其计量比的影响,研究林分密度与土壤养分状况的关系。结果表明:随着樟子松林密度增加,各土层(0~10、10~20和20~40 cm)土壤有机碳、全氮、全磷浓度和C∶N呈先增加后降低趋势,而土壤有效磷浓度呈先降低后增加趋势。土壤有机碳浓度在490株·hm^-2密度小于其他密度,而有效磷浓度大于其他密度;土壤C∶P和N∶P在2560株·hm^-2密度显著大于其他密度。各密度樟子松林土壤有机碳、全氮、全磷和有效磷浓度在0~10 cm土层显著大于10~20和20~40cm土层,樟子松人工林土壤养分具有表聚性。通过典范对应分析发现,密度对樟子松林土壤养分影响的主要因子是土壤有机碳、全氮和全磷,且密度为1550株·hm^-2时土壤有机碳、全氮、全磷和碱解氮浓度较高,而C∶P和N∶P较低。因此,当樟子松人工林密度为1550株·hm^-2时,土壤养分浓度较高,林木生长较好,为最佳经营密度。     

北长山岛森林乔木层碳储量及其影响因子

人工林是庙岛群岛典型的陆地生态系统的组成部分,对维护海岛地区生态环境具有重要作用。采用现有生物量相对生长方程和样地调查数据相结合的方法,以庙岛群岛中北长山岛为研究区,对海岛黑松纯林与黑松×刺槐混交林两种林型的碳储量进行了估算,并分析了土壤质地及其理化性质对海岛乔木层碳储量的影响。结果表明:黑松乔木层平均碳储量为84.00 t/hm²,接近于世界平均水平(86.00 t/hm²);黑松×刺槐混交林乔木层平均碳储量为29.60 t/hm²,高于山东省乔木层的平均碳储量(27.62 t/hm²)。应用因子分析法研究影响乔木层碳储量的主要因子,结果表明:土壤质地、pH值、含水量及含盐量是影响海岛乔木碳储量重要的影响因子。北长山岛土壤全氮、总磷、土壤有机质、碳氮比等其他理化性质对乔木层碳储量影响不是非常明显。     

樟子松固沙林生长对土壤磷素变化的影响

磷是森林生态系统重要养分元素之一,是干旱半干旱地区植物生长的限制性因子。然而沙质草地转化为人工林生态系统后,林分的生长对沙地土壤磷素的变化及其影响机理还不清晰,为沙地合理经营和管理人工林带来了不确定性。以辽宁省章古台地区各生长阶段(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林阶段)的20块樟子松固沙林样地(在各生长阶段林分附近寻找1块天然草地作为对照样地)为研究对象,取样并测定样地各土层(0—10、10—20、20—40、40—60、60—80、80—100 cm)的土壤磷(全磷和速效磷)、土壤氮(全氮和速效氮)、土壤钾(全钾及速效钾)、土壤有机碳等含量以及土壤含水率、土壤pH值、土壤质地、土壤容重等因子值,并进行统计分析。结果表明:沙质草地营造樟子松人工林后,土壤全磷含量随林龄的增加而逐渐递增,成熟林时期达到最高,过熟林地全磷降低,且土壤全磷对土层深度不敏感。成熟林地的速效磷含量略高于幼林和中龄林;虽然与幼林、中龄林没有显著差异,但过熟林的土壤速效磷含量是所有林分中最低的。除了林分生长影响外,草地营造樟子松林后,土壤全磷的变化还受土壤容重和土壤速效氮含量的影响,而土壤速效磷的变化受土壤有机碳和pH...     

不同林龄刺槐叶片养分重吸收特征及其对土壤养分有效性的响应

为揭示丘陵沟壑区刺槐的养分重吸收特征及其驱动因素,研究该区不同林龄刺槐叶片全氮和全磷的浓度,以及土壤有机碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮和速效磷浓度及其化学计量,分析了叶片氮磷重吸收效率与土壤养分特性之间的关系。结果表明: 植物和土壤的养分随林龄增长发生显著变化,而土壤总磷和速效磷浓度较低。氮重吸收效率随林分生长先增加后降低,范围为48.2%～54.0%,平均为48.5%;磷重吸收效率则显著增加,范围为45.2%～49.4%,平均为46.9%。氮重吸收效率与土壤氮素和氮磷比呈负向响应,而磷重吸收效率与氮磷比呈显著正相关,与土壤速效磷呈负相关。表明土壤养分有效性的变化负向驱动养分重吸收效率。由于该生境中刺槐林的固氮效应及磷限制,叶片养分重吸收策略对土壤氮磷比响应强烈。     

Soil Microbial Community Structure and Metabolic Activity of Pinus elliottii Plantations across Different Stand Ages in a Subtropical Area

Soil microbes play an essential role in the forest ecosystem as an active component. This study examined the hypothesis that soil microbial community structure and metabolic activity would vary with the increasing stand ages in long-term pure plantations of Pinus elliottii. The phospholipid fatty acids (PLFA) combined with community level physiological profiles (CLPP) method was used to assess these characteristics in the rhizospheric soils of P. elliottii. We found that the soil microbial communities were significantly different among different stand ages of P. elliottii plantations. The PLFA analysis indicated that the bacterial biomass was higher than the actinomycic and fungal biomass in all stand ages. However, the bacterial biomass decreased with the increasing stand ages, while the fungal biomass increased. The four maximum biomarker concentrations in rhizospheric soils of P. elliottii for all stand ages were 18:1ω9c, 16:1ω7c, 18:3ω6c (6,9,12) and cy19:0, representing measures of fungal and gram negative bacterial biomass. In addition, CLPP analysis revealed that the utilization rate of amino acids, polymers, phenolic acids, and carbohydrates of soil microbial community gradually decreased with increasing stand ages, though this pattern was not observed for carboxylic acids and amines. Microbial community diversity, as determined by the Simpson index, Shannon-Wiener index, Richness index and McIntosh index, significantly decreased as stand age increased. Overall, both the PLFA and CLPP illustrated that the long-term pure plantation pattern exacerbated the microecological imbalance previously described in the rhizospheric soils of P. elliottii, and markedly decreased the soil microbial community diversity and metabolic activity. Based on the correlation analysis, we concluded that the soil nutrient and C/N ratio most significantly contributed to the variation of soil microbial community structure and metabolic activity in different stand ages of P. elliottii plantations.