花椒(Zanthoxylum bungeamun)种植对喀斯特山区土壤水稳性团聚体分布及有机碳周转的影响

以贵州西南部喀斯特山区35年生和14年生花椒林为研究对象,并以未退耕旱地为对照,研究表层土壤(0~20 cm)水稳性团聚体分布及有机碳矿化特征,探讨土壤有机碳周转对不同花椒种植年限的响应。结果表明:随团聚体粒径的降低,两种年龄花椒林土壤水稳性团聚体含量呈现先增加后减少的倒"V"形分布,土壤水稳性团聚体分布主要出现在5~2、2~1和1~0.5 mm 3个粒级中;与旱地相比,花椒种植明显增加了全土和团聚体中有机碳和活性有机碳含量,并以14年生花椒林较高,而35年生花椒林存在较明显的衰减;随花椒种植年限的增加,土壤有机碳矿化累积量呈递减趋势,但土壤有机碳周转半衰期以14年生花椒林较长,显著高于旱地和35年生花椒林,表明14年生花椒林土壤有机碳更易累积,表现出较好的土壤碳固存能力;喀斯特山区种植花椒后,土壤有机碳存在"汇-源"的转换过程,因此花椒种植应注重长期维护管理,防止土壤质量的衰退。     

喀斯特山区土地利用对土壤团聚体有机碳和活性有机碳特征的影响

通过选取喀斯特山区火龙果园、草丛、花椒林、乔木林和灌草丛为研究对象,对其土壤团聚有机碳和团聚体活性有机碳分布与积累特征进行研究,结果表明:各土地利用方式下的团聚体组成均以＞0.5 mm团聚体为主,其含量可占团聚体总量的82.57％-94.79％;各粒级团聚体中有机碳和活性有机碳的含量均以乔木林最高,花椒林和火龙果园相对居中,而以草丛和灌草丛较低,随土壤团聚体粒径降低,有机碳和活性有机碳的峰值基本出现在＜0.25 mm粒级团聚体,但该粒径对土壤有机碳和活性有机碳的贡献率却不足6％和4％;土壤有机碳和活性有机碳的累积均受5-1 mm团聚体中有机碳和活性有机碳含量增加的影响,该粒级团聚体对有机碳和活性有机碳的贡献率也分别达28.70％-49.47％和34.13％-47.47％,可将5-1 mm粒径团聚体作为喀斯特山区的土壤有机碳固定的特征团聚体;土壤团聚体活性有机碳含量与土壤团聚体总有机碳含量呈极显著正相关关系(r=O.8768),表明团聚体活性有机碳可以作为衡量喀斯特山区土壤团聚体有机碳动态的一个敏感性指标.     

贵州喀斯特山区土地利用对土壤有机碳及其周转速率的影响

以贵州西南部典型石漠化治理示范区的灌丛、水田、旱地、退耕3年草丛和退耕15年草丛为研究对象,分析了不同层次(0~10、10~20和20~30 cm)土壤有机碳含量及其矿化速率,探讨了喀斯特山区土地利用对土壤有机碳周转速率的影响。结果表明:5种土地利用类型土壤有机碳平均含量分别为30.37、31.24、21.86、17.49和22.50 g·kg-1,灌丛和水田的土壤有机碳含量均显著高于旱地、退耕3年草丛和退耕15年草丛(P0.05);土壤有机碳的矿化规律表现为培养前期矿化速度快,培养中后期逐渐变缓。不同土地利用类型土壤有机碳的矿化速度存在差异,退耕3年草丛和退耕15年草丛的矿化速度较快,旱地的矿化速度快于水田;0~10和10~20 cm土层,灌丛土壤有机碳半衰期最长,分别为722和639d,水田土壤有机碳含量及半衰期在各层次均高于旱地及其退耕草地,表明水田可以作为喀斯特山区长期固碳的优势土地利用类型。总之,土地利用,特别是退耕,是影响喀斯特地区土壤有机碳周转速率的重要因素。     

贵州茂兰喀斯特森林不同小生境下土壤细菌群落特征

以贵州茂兰喀斯特森林小生境土壤(石洞、石缝、石沟、石槽、土面)为研究对象,利用高通量测序技术对其土壤细菌16S rRNA V3～V4可变区进行高通量测序,分析土壤细菌α多样性、物种组成及丰度差异情况,并应用数量生态学方法分析土壤理化因子对细菌群落结构的影响.结果表明: 5类小生境土壤共检测到27个门64个纲128个目242个科367个属704个种;主要优势菌门为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、硝化螺旋菌门;石洞表层(0～10 cm)、石洞下层(10～20 cm)、石缝及石槽等生境主要的优势菌门是放线菌门,土面表层(0～10 cm)、土面下层(10～20 cm)的是酸杆菌门,石沟表层(0～10 cm)、石沟下层(10～20 cm)的是变形菌门.石缝细菌Simpson多样性最高,土面下层(10～20 cm)最低.LEfSe分析表明,土面表层(0～10 cm)、土面下层(10～20 cm)、石洞下层(10～20 cm)以及石槽不同分类水平上的差异指示种数量高于石缝、石沟表层(0～10 cm)以及石沟下层(10～20 cm).例如,在门水平上,石洞下层(10～20 cm)差异指示种为放线菌门与绿弯菌门,石沟表层(0～10 cm)为变形菌门与Tectomicrobia门,土面表层(0～10 cm)为酸杆菌门、疣微菌门及Latescibacteria门,土面下层(10～20 cm)为硝化螺旋菌门,石槽、石缝以及石沟下层(10～20 cm)无差异指示种;但从门至属,石洞表层(0～10 cm)都无差异指示种.冗余分析(RDA)及集成推进树(ABT)分析表明,土壤有机质、pH及总磷较大程度上解释了细菌门类水平分布对土壤基本理化因子变化的响应机制.     

茂兰喀斯特原生林不同坡向及分解层的凋落物现存量和养分特征

以茂兰喀斯特原生林3种坡向林下凋落物为研究对象,通过野外调研采样和室内分析测试相结合的方法,探讨了不同喀斯特原生林生态系统下坡向和分解层的凋落物现存量、主要营养元素含量、储量及元素释放率的分布特征。结果表明:1)阴坡凋落物现存总量((0.568±0.024)kg·m~(-2))高于阳坡((0.504±0.03)kg·m~(-2))和半阴坡((0.295±0.02)kg·m~(-2)),不同坡向林下凋落物现存量在各分解层均表现为:未分解层(L层)半分解层(F层)全分解层(Y层);2)不同坡向林下凋落物各营养元素平均含量表现为:C((388.7±11.2)g·kg-1)N((24.90±3.49)g·kg-1)K((9.78±1.82)g·kg-1)P((1.53±0.32)g·kg-1),在各分解层的含量表现不同,碳含量和钾含量:LFY,氮含量和磷含量:YFL;3)3种坡向林下凋落物的碳、氮、钾元素总储量表现为:阴坡阳坡半阴坡,磷元素总储量表现为:阳坡阴坡半阴坡;4)凋落物营养元素储量在L层占总储量的37.1%~64.2%,并随分解加剧而减少;L层和F层的元素释放率均表现为:阴坡半阴坡阳坡,且碳、钾元素释放率高于氮、磷元素。在喀斯特原生林凋落物分解的养分释放过程中,坡向对林下凋落物的理化性质及分解速率有较大影响,且阴坡林下凋落物分解较快、营养元素内部循环周期较短。     

花椒(Zanthoxylum bungeamun)种植年限对土壤有机碳矿化拟合及化学分离稳定性碳的影响

以贵州西南部典型石漠化治理示范区内5、17、30年生花椒(Zanthoxylum bungeamun)林土壤为研究对象,以乔木林(约60年)土壤为对照,采用方程拟合的方法研究土壤有机碳矿化动态变化,并探讨种植花椒对土壤有机碳矿化拟合和化学分离稳定性碳的影响。结果表明:土壤有机碳矿化数据与双指数方程的拟合效果良好,相关系数均达到0.95以上,土壤缓效性碳含量(Cs)与土壤有机碳累计矿化量(Cmin)的相关性达到了极显著水平(R=0.792,P0.01);Na2S2O8残留物有机碳含量在各土层均以乔木林最高,约24.5±0.7 g·kg-1,占土壤总有机碳(SOC)的79.5%;H_2O_2残留物有机碳含量及其占SOC百分比在0~15 cm和30~50 cm层分别以30年生花椒林(PO-30)和17年生花椒林(PO-17)最高,分别为7.59±0.8 g·kg-1、26.6%和6.41 g·kg-1、40.1%;HF溶解性有机碳含量及其占SOC的百分比在各土层均以PO-17最高;4种林型的土壤活性有机碳含量仅占缓效性碳含量的1.6%~29.3%,且缓效性碳含量与培养92天土壤有机碳累积矿化量相接近,但缓效性有机碳矿化速率(ks)的变化波动较小(0.013~0.025),且以30年生花椒林土壤的0~15 cm、15~30 cm层最高。随着种植年限的增加,土壤活性有机碳和缓效性有机碳含量整体分别表现出递增和递减的趋势。因此,合理的花椒种植年限能够改善土壤质量及固碳能力,为石漠化土壤的修复提供一定参照。     

茂兰喀斯特森林小生境类型对土壤微生物群落组成的影响

喀斯特山区是我国典型的生态脆弱区,区内分布复杂多样的小生境类型(石洞、石缝、石沟、石槽、土面等)。土壤微生物是陆地生态系统最活跃的成分,推动着生态系统能量流动和物质循环。研究不同小生境类型对土壤微生物群落组成的影响,对于喀斯特山区森林土壤微生物特征的认识和生态保护具有积极的意义。以贵州茂兰喀斯特森林小生境为对象,对其土壤理化性质和微生物组成进行了比较分析,并对小生境类型进行了数量聚类。结果表明:6种小生境土壤中共检测到48种磷脂脂肪酸(PLFA),其中,标记土壤微生物的特征PLFA有18种;土壤微生物总量、细菌、真菌、放线菌、G~+、G~-的含量均表现为石槽石沟土面表层石洞石缝土面下层,同时,各微生物类型的含量在不同生境类型中表现为细菌放线菌真菌; G~+/G~-在六种生境中表现为石槽石沟土面表层石缝石洞土面下层;真菌/细菌变幅为0.14—0.16,具体表现为土面表层石缝石沟石槽石洞土面下层;相关性分析和多元回归树分析显示,不同小生境类型的土壤有机质是影响土壤微生物群落组成的首要因子。聚类结果表明,小生境可划分为石槽-石沟型、石洞-石缝型、土面表层型以及土面下层型4种生境类型。研究结果证实了不同小生境类型对微生物分布特征存在显著影响。