南方红壤区3种典型森林恢复方式对植物群落多样性的影响

合理的森林恢复方式能提高植物多样性,进而提高生态系统服务功能.在我国南方红壤区研究了3种典型森林恢复方式(引进种恢复的湿地松(Pinus elliottii)人工林本地种恢复的马尾松(Pinus massoniana)人工林和自然恢复的天然次生林)的植物区系构成和植物群落多样性.结果表明:(1)湿地松人工林有155种植物,隶属66科118属,马尾松人工林有137种植物,隶属59科97属;天然次生林有226种植物,隶属86科160属,3种森林恢复方式的乔木层、灌木层和草本层的优势科属明显不同,马尾松人工林的优势物种和天然次生林更相似;(2)天然次生林的植物区系基本构成、植物区系类型种类高于马尾松人工林和湿地松人工林,并且天然次生林的温带成分比例高于湿地松人工林;(3)恢复方式对植物群落的多样性指数有显著影响,天然次生林的物种丰富度、辛普森指数明显高于马尾松人工林和湿地松人工林,两种人工林之间差异不显著;(4)3种森林恢复方式的植物群落结构存在显著差异,相比湿地松人工林,马尾松人工林的植物群落组成与天然次生林更相似.总之,自然恢复的天然次生林植物群落多样性高于人工恢复的马尾松人工林和湿地松人工林,本地种马尾松人工林在维持区域植物群落结构功能上优于引进种湿地松人工林.     

土壤微生物群落结构对中亚热带三种典型阔叶树种凋落物分解过程的响应

通过小盆模拟试验研究了南方红壤丘陵区典型阔叶树种香樟、白栎和青冈的凋落物分解过程中土壤微生物群落结构的异同。结果表明:(1)凋落物含氮量:白栎>香樟>青冈;碳、木质素的含量以及碳/氮比、木质素/氮比:青冈>香樟>白栎;分解速率:白栎>香樟>青冈;(2)随着凋落物分解的进程,土壤微生物群落16 ∶ 0、15 ∶ 0、i16 ∶ 0、a17 ∶ 0、17 ∶ 0、18 ∶ 2ω6,9c和10Me18 ∶ 0的含量上升,18 ∶ 0、14 ∶ 0、16 ∶ 1ω7c、18 ∶ 1ω7c、cy19 ∶ 0、i19 ∶ 0和10Me19 ∶ 0的含量下降,饱和直链脂肪酸/单不饱和脂肪酸、革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌以及cy19 ∶ 0/18 ∶ 1ω7c的比值都显著上升。(3)两个时期白栎凋落物处理土壤16 ∶ 0、15 ∶ 0、a15 ∶ 0、i16 ∶ 0、a17 ∶ 0、 17 ∶ 0、cy19 ∶ 0、18 ∶ 2ω6,9c、18 ∶ 1ω9c和10Me18 ∶ 0的含量显著高于香樟和青冈凋落物处理的土壤,细菌、真菌的磷脂脂肪酸含量以及磷脂脂肪酸总量显著高于香樟和青冈凋落物处理的土壤。随着阔叶凋落物的分解,变化的土壤环境对土壤微生物群落的胁迫增强,土壤微生物群落结构发生显著变化。与香樟和青冈的凋落物相比,白栎凋落物碳/氮比和木质素/氮比低、分解快,能显著改善土壤微生物群落结构,更有利于土壤肥力提高和生态系统养分循环的改善。     

酸性稻田添加生物炭对水稻生长发育及产量的影响——基于5年大田试验

开展生物炭对农田生态系统长期效应的大田试验对全面评价生物炭调控农田生产力的效果具有重要意义。以南方酸性稻田为对象,采用单因素随机区组设计开展了5年大田试验,探讨不同水平生物炭(0、20、40、60、80 t/hm~2和100 t/hm~2)一次性添加对水稻生长和产量的多年效应。主要结果为:(1)水稻齐穗期的LAI、倒4叶叶绿素含量及地上部干物质积累量和产量均随生物炭添加量增加而增加;(2)生物炭对齐穗期剑叶叶绿素含量以及粒叶比的影响不显著;(3)生物炭显著促进稻田增产的添加量分别为:≥60 t/hm~2(增幅17.0%—23.7%,第1年)、≥40 t/hm~2(增幅15.5%—32.4%,第2年)、20—100 t/hm~2(增幅9.6%—21.8%,第3年)、均无显著差异(第4年)、100 t/hm~2(增幅15.7%、第5年);(4)生物炭对稻田累计产量的增幅分别为:5.9%—23.7%(第1年)、5.5%—27.8%(第2年)、6.8%—25.9%(第3年)、5.4%—22.0%(第4年)、4.6%—20.6%(第5年);(5)产量与齐穗期的LAI、倒4叶叶绿素含量、干物质积累量及每穗粒数显著正相关。综上表明:酸性稻田生物炭一次性添加有利于改善水稻群体质量,促进稻田增产,高炭量添加(80 t/hm~2和100 t/hm~2)相比于中低炭量添加持续增产效应更好,至少可稳定维持3年。研究结果可为指导生产实践中利用生物炭以实现稻田增产提供科技支撑。     

施氮对不同有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢的影响

土壤微生物群落碳代谢功能既受土壤氮素水平的影响,也与土壤有机碳水平密切相关,但二者如何共同影响土壤微生物群落碳代谢功能的研究尚不多见。以我国南方广泛种植的桉树林为对象,采用野外控制实验比较研究了4种施氮处理(对照:0kg/hm2,低氮:84.2 kg/hm2,中氮:166.8 kg/hm2,高氮:333.7 kg/hm2)对有机碳水平差异显著的两桉树林样地土壤微生物群落碳代谢功能的影响,结果表明:(1)两种有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度显著不同,高有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度显著高于低有机碳水平桉树林(P0.01);(2)施氮显著改变了桉树林土壤微生物群落的碳代谢强度和代谢碳源丰富度(P0.05),随着施氮水平的升高,土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度均呈现先增加后降低的变化规律,但是高、低有机碳水平桉树林土壤微生物群落碳代谢强度和代谢碳源丰富度对施氮梯度的响应各不相同,高、低有机碳水平桉树林的土壤微生物群落碳代谢指标分别在中氮、低氮处理中达到最高值;(3)施氮影响土壤微生物群落代谢的碳源类型主要是碳水化合物类、氨基酸类和羧酸类,土壤微生物生物量是影响土壤微生物碳代谢强度和代谢碳源丰富度的重要因素。由此可知,施氮对土壤微生物碳代谢功能影响,也与土壤本底中有机碳水平的调节有关,所以在研究土壤微生物群落对施氮等条件的响应时,不能忽略土壤中有机碳水平。     

外来种湿地松凋落物对土壤微生物群落结构和功能的影响

外来种湿地松是我国亚热带地区大面积造林树种,研究其凋落物影响下土壤微生物群落结构和功能的变化,对于全面科学的评价湿地松的生态影响具有重要的理论与实践意义。通过凋落物袋 小盆模拟试验研究,分两个时期(分解5个月和18个月)比较了外来种湿地松与本地种马尾松的凋落物对土壤微生物群落结构(磷脂脂肪酸)和功能(碳代谢)的影响,结果表明：(1)外来种湿地松凋落物的C:N高于本地种马尾松;(2)两个时期,湿地松凋落物处理土壤细菌和放线菌的磷脂脂肪酸含量均低于马尾松,18个月时湿地松凋落物处理土壤真菌含量和群落真菌/细菌显著高于马尾松处理;(3)湿地松凋落物影响下土壤微生物群落功能多样性显著低于马尾松;(4)土壤微生物群落的结构显著影响微生物的活性和功能多样性：土壤微生物群落碳源代谢的强度、多样性及丰富度与细菌磷脂脂肪酸含量呈极显著正相关,细菌特征脂肪酸14:0、15:0、a15:0、i16:0、16:1ω7c、a17:0和cy19:0的含量显著影响土壤微生物群落碳代谢功能。上述结果表明：与本地种马尾松相比,引进种湿地松的凋落物显著改变了土壤微生物群落结构,降低了微生物群落的功能。     

外来植物对陆地生态系统氮循环的影响途径

外来植物的引种和入侵已成为一个全球性的重要问题。许多外来植物不仅可以改变陆地生态系统的氮输入、输出,而且还可以通过改变氮素吸收、再利用,凋落物质量,土壤环境,土壤生物等因子影响陆地生态系统内都氮循环。在概述陆地生态系统氮循环基础上,系统综述了外来植物对陆地生态系统氮循环的影响方式和途径以及可能造成的生态后果,并对将来研究方向进行了展望:应更多考虑外来植物影响机制的复杂性、不同养分元素循环的相互作用和新技术手段的应用。     

不同森林恢复方式对我国南方红壤区土壤质量的影响

2008-2009年在我国南方红壤区,研究了3种典型森林恢复方式(自然恢复的天然次生林、人工恢复的本地种马尾松人工林和引进种湿地松人工林)对林地土壤质量的影响.结果表明:天然次生林的土壤含水量、土壤容重、土壤粒径构成、土壤全碳、全氮、全磷、有机碳、速效氮、速效磷、速效钾含量均优于两种人工林.综合土壤物理性状、化学性状和微生物性状得到土壤质量综合指数.天然次生林土壤的综合质量指数(1.20+0.10)显著高于马尾松人工林(0.59±0.03)和湿地松人工林(0.59±0.06),而两种人工林之间差异不显著.在我国南方红壤区,自然恢复的天然次生林土壤质量优于人工恢复的马尾松林和湿地松林.     

环丙沙星对土壤微生物量碳和土壤微生物 群落碳代谢多样性的影响

采用氯仿熏蒸浸提法和Biolog法,分析环丙沙星作用下的土壤微生物量碳和微生物群落碳代谢多样性,以揭示环丙沙星在环境中残留对土壤微生物学性状的影响.结果表明,环丙沙星(wCIP≥0.1 μg/g)对土壤微生物量碳含量影响显著(P＜0.05),土壤中环丙沙星浓度愈高,微生物量碳含量愈低,100μg/g的环丙沙星处理使土壤微生物量碳含量下降58.69％.环丙沙星对土壤微生物群落碳代谢功能影响显著,环丙沙星降低了土壤微生物对碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类的碳源利用率;环丙沙星(wCIP≥0.1 μg/g)显著影响了土壤微生物群落碳源代谢强度和代谢多样性,但不同浓度的环丙沙星对土壤微生物群落碳代谢功能的影响不同,0.1、1、10 μg/g的环丙沙星处理对土壤微生物群落碳代谢功能的影响主要表现在处理前期(用药第7天、21天),这种影响在处理后期(用药第35天)表现不明显,100μg/g的环丙沙星在用药的前期和后期均显著影响土壤微生物群落碳代谢功能,土壤中环丙沙星积累到该浓度可能对土壤微生物群落碳代谢功能产生难以逆转的长期影响.     

引进种桉树人工林取代天然次生林对土壤微生物群落结构和功能的影响

由于桉树对原生生态系统具有潜在的破坏性影响,随着桉树人工林面积的不断扩大,桉树种植对森林生态系统的影响越来越受到社会的关注。围绕引进种桉树造林对土壤微生物群落的影响,应用成对试验设计,采用磷脂脂肪酸(PLFA)和BIOLOG微平板培养等技术手段探讨土壤微生物群落结构和功能如何响应桉树人工林取代天然次生林这一变化,主要结果为:桉树人工林取代天然次生林导致:(1)土壤微生物生物量减少,包括:生物量碳、氮和磷脂脂肪酸丰度显著下降;(2)反映土壤微生物群落生理胁迫状况的指标:饱和直链脂肪酸/单不饱和脂肪酸、革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌、支链异构/反异构脂肪酸以及cy19:0/18:1ω7c的比值显著增加;(3)土壤微生物群落碳代谢强度和多样性显著降低;(4)桉树人工林取代天然次生林导致土壤微生物群落结构变化和功能退化的主要环境因素包括:植物物种丰富度和覆盖度的降低以及土壤资源(碳、氮和水分)可获得性的降低。综上所述,引进种桉树人工林取代天然次生林降低了植物物种丰富度和覆盖度以及土壤资源的可获得性,进而显著增强了土壤微生物群落生理胁迫、显著降低了土壤微生物群落功能。     

中国亚热带典型天然次生林土壤微生物碳源代谢功能影响因素

天然次生林地比人工林地不仅土壤肥力较高,且土壤碳代谢功能更强。然而维持天然次生林高碳代谢功能的原因尚不十分清楚。分析天然次生林中土壤微生物碳源代谢功能的影响因素对于调控土壤微生物的功能乃至天然次生林的保护具有重要意义。本文选择中国亚热带地区典型天然次生林,研究了土壤微生物碳源代谢功能与土壤化学和物理因素及植物因素的关系。结果表明,3类因素能显著解释土壤微生物碳源代谢功能54.4% 的变异。乔木层植物多样性、土壤碳氮比、pH值和含水量是导致天然次生林碳代谢功能差异的主要因素,分别显著解释了土壤微生物碳源代谢16.7%、12.4%、10.5%和10.5%的变异。天然次生林较低的土壤碳氮比、较高的土壤含水量和土壤pH值（酸性范围内）,有利于土壤微生物碳源代谢功能的提高,同时天然次生林较高的阔叶树种的比例也能增加土壤微生物碳源代谢功能。