不同林龄和密度对马尾松人工林凋落叶养分变化的影响

该文选择广西南宁市横县镇龙林场的4种林龄(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)和4种密度(低密度林、中低密度林、中高密度林和高密度林)马尾松人工林共8种林分作为研究对象,分析了未破碎和破碎两个不同降解阶段的凋落叶C、N、P含量及其生态化学计量学特征。结果表明:(1)不同林龄中,凋落叶初始C、N含量在过熟林和成熟林中较高,P含量没有显著变化,且C∶N比值和C∶P比值从幼龄林到成熟林逐渐升高,说明较高林龄马尾松对N和P重吸收较低,而较低林龄马尾松对N和P重吸收较强,需要较大。(2)不同密度林中,随着林木密度的增加,凋落叶初始C含量逐渐升高,N含量无显著变化,P含量降低;高密度林凋落叶的初始C∶P比值和N∶P比值较高,说明高种植密度下马尾松可能对N和P养分的需求较大,P重吸收较强。(3)不同林龄和不同密度马尾松林的破碎凋落叶C含量、C∶N比值、C∶P比值和N∶P比值比未破碎凋落叶的低,N和P含量较高,说明凋落物在降解过程中出现N和P养分的富集现象。(4)中林龄和较高种植密度的马尾松破碎凋落叶与未破碎凋落物的C含量差值最大,C∶N比值和C∶P比值较低,说明这两种林分的凋落叶C的降解速率可能较大。上述结果说明,中龄林和中高、高密度林的马尾松可能对N和P养分的需求较大,重吸收效率较高,且凋落叶C的潜在分解速率较高,可能利于有机碳较快进入土壤中。     

喀斯特峰丛洼地不同退耕模式土壤微生物多样性

利用变性梯度凝胶电泳和Biolog_Eco生态培养平板技术,调查了喀斯特自然退耕(NT,撂荒)、人工种植经济林(CM,木豆-板栗)、免耕(PI,牧草-任豆)和传统耕作(MB,玉米-大豆)4种退耕模式下的土壤微生物遗传分类和土壤细菌代谢功能多样性.结果表明:退耕模式显著影响了土壤微生物群落结构和细菌代谢模式,其中真菌群落更依赖于退耕模式,而细菌群落对季节变迁更敏感;短时期(6～7年)不同退耕模式下土壤中细菌遗传分类多样性没有显著性差异(P0.05),经济林与牧草地土壤真菌遗传分类多样性显著高于撂荒和传统耕作地(P0.05);免耕牧草地土壤细菌代谢功能多样性显著低于其他模式(P0.05).因此,真菌遗传多样性和细菌代谢多样性较细菌遗传多样性对退耕模式响应更敏感;土壤细菌群落对季节的变化比真菌敏感;木豆-板栗经济林对维持土壤微生物遗传和细菌代谢功能多样性具有优势,是较好的退耕模式.     

不同林龄和密度马尾松人工林针叶和根系的生态化学计量特征

为了解不同林龄和密度马尾松人工林针叶和根系的养分变化特征,该文在广西南宁市横县镇龙林场选择了四种林龄(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)和四种密度(低密度林、中低密度林、中高密度林和高密度林)马尾松林共八种林分,分析了马尾松针叶和根系的C、N、P含量和比值及其与土壤养分的关系。结果表明:(1)所有龄林与密度林的马尾松针叶N∶P比值均大于16,表明该地区马尾松明显受P限制,幼龄林更加明显。(2)马尾松针叶C含量随着林龄增长逐渐增大后下降,N与P含量呈微弱下降趋势,导致C∶N比值、C∶P比值和N∶P比值呈微弱上升趋势,但没达到显著水平;根系C含量、P含量和C∶N比值逐渐增大,N含量、C∶P比值和N∶P比值呈U字型且都在幼龄林最大;针叶和根系在成熟林阶段均具有较高的P含量和最高的C含量。(3)中密度林的马尾松针叶的C和N含量较高且P含量最高,C∶N比值较低且C∶P比值和N∶P比值最低;根系的C、N和P含量较高,而C∶N比值、C∶P比值和N∶P比值较低。(4)马尾松的根系养分尤其是P含量在不同龄林和不同密度林之间的变化比针叶更加剧烈,且其与土壤养分之间的相关性比针叶更强。综上结果表明,马尾松人工林受P限制,在低龄林加强P肥管理和选择合适的林分密度(中等密度)则有利于缓解马尾松受P限制的状态。     

喀斯特不同植被恢复阶段土壤有机酸季节变化与有效氮磷的关系

植物分泌有机酸在提高土壤养分有效性方面起到重要作用。为了解喀斯特地区不同植被恢复阶段土壤有机酸含量季节性变化与氮磷有效性的关系,在灌木林和原生林各选择3种优势植物,测定雨季和旱季两个季节根际土和非根际土的有机酸含量、碳氮磷含量和比值、有效性氮磷含量及微生物生物量碳。结果表明:原生林植物根际土的草酸含量高于灌木林,而苹果酸和乙酸含量则低于灌木林;根际土草酸含量均高于非根际土;2个植被根际土和非根际土的草酸含量在雨季高于旱季,而苹果酸和乙酸含量则低于旱季;土壤草酸含量与有机碳、全氮、全磷和N∶P值呈显著正相关,与C∶N呈显著负相关;土壤有效氮和有效磷与草酸和微生物生物量碳呈显著正相关。上述结果表明,植物分泌有机酸的季节性变化与土壤养分状态和自身养分需求相关,而有机酸耦合微生物对养分有效性的提高具有积极的作用。因此,根际土的有机酸季节变化可能是喀斯特生态系统中植物适应土壤养分限制的一种重要机制。     

喀斯特峰丛洼地植被恢复过程中土壤微生物特性

以喀斯特峰丛洼地草丛、灌丛、次生林和原生林生态系统为对象,研究了植被恢复过程中土壤微生物生物量、土壤微生物碳熵、土壤呼吸及其呼吸熵等微生物特性。结果表明:土壤微生物生物量与土壤微生物碳熵随着植被恢复呈增加趋势(P0.05),土壤呼吸熵变化规律与之相反,土壤呼吸变化不显著,说明随着植被的恢复土壤质量不断提高,顺序为乔木(原生林、次生林)灌丛草丛;同一生态系统中土壤微生物生物量氮、土壤呼吸及其呼吸熵均表现为冬季夏季(P0.05),土壤微生物碳熵为冬季夏季(草丛例外)(P0.05),而土壤微生物生物量碳却未呈现显著性季节变化;土壤微生物生物量氮与微生物碳熵不仅对地上植被及季节变化响应敏感,且与土壤有机质及其他微生物指标相关性较好(P0.05),可以灵敏表征喀斯特峰丛洼地不同植被恢复土壤质量变化。     

喀斯特不同土地利用方式和恢复模式对土壤酶活性C:N:P比值的影响

为探究喀斯特地区不同土地利用方式和生态恢复模式对土壤酶活性及其碳(C):氮(N):磷(P)比值的影响,该文在广西环江县的中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站长期定位观测试验地选取了3种土地利用方式 [退化干扰地、牧草地和果树(枇杷)林地]和4种恢复模式(常绿乔木林、落叶乔木林、常绿落叶混交林和自然恢复林)作为研究对象,分析了4种土壤酶 [β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、β-1,4-N-乙酰葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和碱性磷酸酶(ALP)]的活性和C:N:P比值变化与土壤生态因子之间的关系。结果表明:(1)恢复模式土壤的4种酶活性均高于土地利用方式。在不同土地利用方式中,牧草地4种酶的活性、C:P和N:P比值高于其他两种土地利用方式; 在不同恢复模式中,落叶乔木林的βG和ALP酶活性显著高于自然恢复林和常绿乔木林,常绿乔木林的NAG酶活性显著高于其他3种恢复模式,而落叶乔木林的酶活性C:P比值和常绿落叶混交林的酶活性N:P比值均显著低于其他3种恢复模式。另外,酶活性计量比值矢量角度分析显示,所有土地利用和恢复模式受磷限制。(2)4种酶活性均与土壤有机碳(SOC)、铵态氮(NH⁺₄-N)和硝态氮(NO₃^--N)含量呈显著正相关,与全磷(TP)含量呈显著负相关; βG酶活性与速效磷(AP)含量呈显著正相关,ALP酶活性与全氮(TN)含量呈显著正相关。(3)冗余分析(RDA)显示,土壤TP、NH⁺₄-N、NO₃^--N和AP含量分别解释了土壤酶活性和C:N:P比值变化的38.3%、9.5%、9.3%和8.0%。综上认为,喀斯特不同土地利用和恢复模式中土壤磷限制普遍存在,意味着土地利用开发和恢复过程中磷的赋存和转化是土壤质量改善的重点。另外,牧草地、常绿落叶混交林和落叶乔木林相对于其他土地利用和恢复模式具有较高的土壤酶活性和C:P比值以及AP含量,表明牧草和落叶植物可能对喀斯特土地利用和生态恢复过程中土壤质量改善有积极作用。     

基于cDNA克隆的亚热带阔叶林和针叶林生态系统担子菌漆酶基因多样性及其群落结构研究

作为木质素降解的关键酶之一,漆酶在森林生态系统养分循环过程中占有重要的地位。通过构建cDNA克隆文库,从mRNA水平上研究了亚热带喀斯特原生林(常绿落叶阔叶混交林)和红壤马尾松林(针叶林)凋落物层(O层)及表土层(A层,0—20 cm)中担子菌漆酶基因多样性及其群落结构。结果发现,O层担子菌漆酶基因多样性、丰富度和均匀度均以原生林远远高于马尾松林,而A层与O层的趋势相反;同一森林生态系统,原生林土壤O层中担子菌漆酶基因多样性和种群丰富度高于土壤A层,而马尾松林则O层明显低于A层。"目"分类地位上,伞菌目在两森林生态系统中占绝对优势,且在马尾松林O层中比例高达90.2%;原生林O层和马尾松林A层中存在丰富的多孔菌目和钉菇目;红菇目仅在原生林A层中检测到,且比例为12.4%。群落结构上,与原生林O层和马尾松林A层相比,原生林A层和马尾松林O层含漆酶基因的担子菌种群分布极不均匀,分别存在1和2个绝对优势种群(克隆子数占各克隆库20%以上),且分别与伞菌属、小菇属和侧耳属有较高的氨基酸相似性。此外,两森林土壤中漆酶活性、碳、氮、木质素含量均以原生林显著高于马尾松林,且O层显著高于A层。这些结果表明亚热带阔叶林和针叶林不同土壤层位中降解木质素的担子菌漆酶基因多样性和群落结构有着极大的差异,而这种差异与微生物底物的可利用性、多样性以及土壤pH等因素的综合作用密切相关。