减雨对南亚热带马尾松人工林凋落物分解的影响

为探究气候变化背景下降雨格局改变对马尾松人工林凋落物分解及养分释放过程的影响,以南亚热带马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,设置穿透雨减少50%和不减雨(对照)处理,开展连续观测野外降水控制实验。采用凋落物分解袋法,研究了减雨处理对南亚热带马尾松人工林凋落叶分解速率及养分释放的影响,以及凋落叶分解速率的影响因素。结果表明:凋落叶分解2年后,减雨处理和对照林凋落叶残留率分别为38.09%和38.06%;凋落叶分解过程中碳元素表现为淋溶-富集-释放,而氮元素表现为富集,减雨50%在一定程度上促进了氮的富集,但未达到显著水平。相关分析表明,凋落叶的残留率与氮浓度和月积温呈显著负相关,与碳/氮呈显著正相关。本研究发现,减雨50%并未改变马尾松凋落叶分解速率和养分释放模式,凋落叶的残留率与氮浓度、碳/氮及月积温密切相关。     

降水变化对科尔沁沙地樟子松人工林土壤氮矿化和淋溶的影响

为研究降水量减少对沙地森林土壤氮循环过程的影响,以科尔沁沙地15年生樟子松人工林为研究对象,野外模拟不同降水量（自然降水、减少30%和50%）对沙地樟子松人工林土壤无机氮（SIN）含量、氮矿化速率和淋溶动态的影响。研究结果发现,沙地樟子松人工林SIN主要以硝态氮形态存在,模拟降水减少降低土壤硝态氮含量（P<0.05）和硝态氮/SIN值（P<0.001）,而增加土壤铵态氮含量（P<0.05）。与自然降水相比,降水减少降低土壤净硝化速率和净矿化速率（P=0.002）,但不同降雨处理的土壤净氨化速率差异不显著（P=0.86）。科尔沁沙地樟子松人工林土壤以硝态氮淋溶为主,不同降雨处理土壤硝态氮淋溶量差异不显著（P=0.09）,但模拟降水减少降低土壤铵态氮淋溶（P=0.04）。此外,沙地樟子松人工林SIN含量、净氮矿化速率和淋溶量具有明显月动态特征,与降雨月动态规律基本一致。降水处理和采样时间对SIN含量和净氮矿化速率具有显著交互作用,但土壤氮淋溶量的交互作用不显著。可见,降水变化能够显著影响科尔沁沙地樟子松人工林土壤氮有效性、氮矿化速率和淋溶等过程,未来干旱加剧可能降低科尔沁沙地樟子松人工林土壤氮的可利用性。     

混交对亚热带针叶树根际土壤氮矿化和微生物特性的影响

混交阔叶树是退化红壤区针叶林改造的重要措施之一,土壤养分供应和转化是评价混交效应的重要参数,但混交后针叶树根际土壤氮矿化特征及其影响因素还不清楚。选取退化红壤区马尾松（Pinus massoniana Lamb.）纯林、湿地松（Pinus elliottii Engelmann）纯林及其补植木荷（Schima superba Gardn.et Champ.）形成的马-木混交林和湿-木混交林为研究对象,采集4种林分下针叶树根际土壤,测定速效养分含量、氮矿化速率、氮水解酶活性和微生物磷脂脂肪酸含量,探究混交对针叶树根际土壤氮供应及微生物特性的影响,分析土壤氮矿化和微生物特性间的相关性。结果表明：混交显著增加了针叶树根际土壤铵态氮,矿质氮和有效磷含量,而对硝态氮影响不显著。根际土壤氮矿化以硝化作用为主,混交后针叶树根际土壤氨化速率降低了27.0%,硝化速率增加了55.4%,而最终净氮矿化速率增加了24.1%。两个树种间,马尾松根际土壤矿质氮含量和净氮矿化速率显著高于湿地松。针叶树根际土壤真菌、丛枝菌根真菌,总微生物生物量及真菌/细菌比在混交后显著增加,且马尾松根际土壤总微生物和真菌生物量分别比湿地松高18.9%和27.0%。同时,针叶树根际土壤β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性在混交后显著增强,且根际土壤硝化速率和净氮矿化速率与微生物指标和酶活性正相关。总的来说,混交阔叶树显著提高了针叶树根际土壤氮供应,以此应对阔叶树混交后带来的养分竞争压力,而马尾松倾向于积极性的应对策略,通过增加土壤氮矿化以适应外界环境改变。     

华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及酶活性对模拟氮沉降的响应

在森林土壤中,无机氮的垂直移动速率较快,因此大气氮沉降极有可能对下层森林土壤造成较大影响,且表层土壤往往与下层土壤的物理化学特性和所处环境差异较大,因此土壤剖面中不同深度的土壤对大气氮沉降的响应可能存在较大差异。以往研究表明,"华西雨屏"区的年均氮湿沉降量高达95 kg N hm^-2 a^-1,处于中国最高水平,该森林生态系统出现一定氮饱和特征。基于以上背景,研究华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及相关酶活性对模拟氮沉降的响应,从2014年1月起进行野外定位模拟氮沉降试验,分别设置对照（CK,+0 g N hm^-2 a^-1）、低氮（LN,+5 g N hm^-2 a^-1）和高氮（HN,+15 g N hm^-2 a^-1）3个氮添加水平。在氮沉降进行5年后进行土壤采样,测定不同深度土壤（上层0-15 cm、中层15-30 cm、下层30-45 cm）全氮（TN）、硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）含量及氮矿化相关酶活性。结果表明：（1）该常绿阔叶次生林不同深度土壤TN有显著差异;（2）模拟氮沉降对该系统土壤氮矿化总体表现出极显著抑制作用,其中中层土壤抑制作用最为强烈,净氮矿化速率主要受硝化过程的影响;（3）氮矿化相关酶活性均随土壤深度的加深而降低,模拟氮沉降对土壤脲酶活性有极显著促进作用,对土壤硝酸还原酶活性有显著抑制作用。由于无机氮在土壤剖面中的高度可移动性,深层土壤氮循环和特征对氮沉降的响应需要更加密切的关注。     

南亚热带红锥和马尾松人工林生长对穿透雨减少的响应

为了预测和评估全球气候变化背景下森林生长和生产力对降水格局变化和季节性干旱的响应,以南亚热带红锥和马尾松人工林为对象,设置穿透雨减少50%和不减雨(对照)处理,开展连续3年(2015-2017年)的模拟试验,研究降雨减少对人工林胸径生长、凋落物量和叶面积指数的影响.结果表明: 与对照相比,穿透雨减少导致红锥2017年胸径增长量显著降低31.8%,而对马尾松无影响;红锥叶面积指数平均降低8.8%,马尾松叶面积指数降低7.2%或者不变;红锥林2015年枝凋落量和2017年凋落物总量分别增加29.6%和35.8%,马尾松林2015年其他树种(除了马尾松以外)叶凋落量显著减少50.7%,而其他凋落物组分无显著变化.短期穿透雨减少对人工林产生了干旱胁迫作用,这种作用存在年际变异和树种差异.     

三峡库区2种马尾松混交林土壤团聚体酶活性分布特征

选取三峡库区典型马尾松杉木混交林和马尾松杉木栎类混交林为研究对象,对其表层土壤（0-10 cm）3种团聚体等级（大团聚体（ > 2 mm）,中团聚体（0.25-2 mm）,微团聚体（ < 0.25 mm））分布特征,团聚体5种水解酶活性（β-葡糖苷酶,酸性磷酸酶,N-乙酰-葡糖苷酶,纤维二糖水解酶,亮氨基酸氨基肽酶）和2种氧化还原酶活性（多酚氧化酶和过氧化物酶）,以及团聚体酶活性与团聚体有机碳、全氮、全磷、碳氮比的关系进行了分析,旨在理解不同马尾松混交林类型下土壤团聚体及其酶活性的分布特征,为科学制定营林措施提供基础数据。结果表明：（1）各等级土壤团聚体分布随着粒径的增加而呈现显著增加的趋势,其中大团聚体所占比例最高,为60%左右;马尾松杉木混交林的中团聚体分布比例（39.53%±1.65%）显著高于马尾松杉木栎类混交林（32.24%±2.51%）;（2）微团聚体5种水解酶活性、有机碳含量以及全氮含量最高,而大团聚体中2种氧化还原酶活性最高;（3）马尾松杉木栎类混交林大团聚体和微团聚体纤维二糖水解酶、亮氨基酸氨基肽酶、土壤酶活性几何平均数、土壤碳氮比均显著高于马尾松杉木混交林;团聚体全氮含量的差异是造成上述酶活性差异的主要原因。马尾松杉木栎类混交林中栎类阔叶树种的增加显著提高了土壤团聚体酶活性,有利于土壤养分质量的提高。     

马尾松人工林郁闭度对大型土壤动物功能群的影响

将土壤动物分为捕食性、腐食性、杂食性、食木性和菌食性5个功能群,研究马尾松人工林各功能群大型土壤动物随郁闭度(0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)的变化.结果表明: 1)各郁闭度马尾松人工林大型土壤动物以腐食性个体比例最高,类群上以杂食性和食木性为主.2)马尾松人工林大型捕食性土壤动物个体数、类群数和食木性类群数在0.5～0.6郁闭度下无显著变化,在0.6～0.9郁闭度下显著降低.3)随郁闭度增大,枯落物层捕食性土壤动物个体和类群数显著减少,5～10 cm层腐食性土壤动物个体数呈不规则的波动变化.食木性土壤动物个体数随土层加深而增多,且在枯落层其类群数及5～10 cm层个体和类群数随郁闭度增大而显著减少.4)不同郁闭度下,除食木性土壤动物功能群Pielou均匀度无显著差异外,食木性和腐食性土壤动物各多样性指标均差异显著;捕食性土壤动物仅Simpson优势度指数在0.5～0.8郁闭度下无显著变化,在0.8～0.9郁闭度下显著降低.5)典范对应分析(CCA)显示,不同郁闭度马尾松人工林大型土壤动物功能群主要受土壤容重和含水量的影响.含水量对腐食性土壤动物个体数影响较大,食木性、捕食性土壤动物受土壤容重影响,捕食性土壤动物Simpson优势度指数受土壤pH和全磷影响.大型土壤动物功能群结构在0.7郁闭度下相对稳定,有利于马尾松人工林地力维持和生态功能的发挥.     

种植密度对马尾松人工林土壤磷转化功能微生物与细菌群落结构的影响

森林植被生长普遍受土壤磷素养分限制.研究不同种植密度人工林土壤磷素组分特征与磷转化功能微生物群落结构的关系,可为选择合适的人工林经营措施提供理论依据.以广西南宁市横县镇龙林场长期定位试验样地的4种密度(低密度(2500株·hm-2)、中密度(3300株·hm-2)、中高密度(4500株·hm-2)和高密度(6000株·...     

亚热带人工林乔灌草根际土壤氮矿化特征

为了探讨人工林内优势乔木和林下灌草根际土壤氮矿化特征, 明确乔灌草根际土壤氮转化差异, 该研究以江西泰和千烟洲站区典型人工杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)和湿地松(Pinus elliottii)林为对象, 在植被生长季初期(4月)和旺盛期(7月)分析3种人工林内乔木、优势灌木(檵木(Loropetalum chinense)、杨桐(Adinandra millettii)、格药柃(Eurya muricata))和草本(狗脊蕨(Woodwardia japonica)、暗鳞鳞毛蕨(Dryopteris atrata))根际土壤的净氮矿化速率、土壤化学性质及土壤微生物特征。结果发现: 1)物种、林型和取样季节显著影响了根际土壤净氮矿化速率(N_min)、净铵化速率(N_amm)和净硝化速率(N_nit)。马尾松和湿地松林内林下灌草根际土壤净氮矿化的季节敏感性高于乔木: 4月乔木根际土壤N_min和N_amm显著高于大多数林下灌草, 而7月林下灌草根际土壤N_min和N_amm显著提高, 与乔木不再具有显著差异, 与主成分综合得分方差分析的结果一致。一般情况下, 杉木林N_min和N_nit显著高于马尾松林和湿地松林。7月净氮矿化显著高于4月。2)土壤铵态氮、硝态氮、全氮及土壤微生物量氮含量是影响根际土壤净氮矿化的主要因素。土壤化学性质对人工林根际土壤净氮矿化变异的贡献率为29.2%, 显著高于土壤微生物的解释率。充分考虑不同季节林下植被根际土壤的净氮矿化及其关键影响因素可为准确评估人工林生态系统养分循环状况提供重要支撑。     

模拟降雨减少对马尾松人工林凋落物量及其化学性质的短期影响

为研究气候变化背景下降水格局变化对森林生长和碳固持的影响,2012年在我国南亚热带地区选择广泛分布的马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,分别设置3块20 m×20 m的模拟降雨减少50%和对照样地,每个样地随机设置5个距地面40 cm的1 m×1 m的凋落物收集框,2016年1—12月每隔1月收集各样地林冠层凋落物,比较研究减水处理对凋落物组分产量和基本化学性质的短期影响。结果表明:马尾松人工林针叶凋落物量及其所占比例显著高于其他凋落物组分(P0.05),减雨处理对马尾松人工林凋落叶和总量无显著影响(P0.05)。与对照相比,减雨处理分别增加凋落针叶含碳量和凋落果含氮量27.4 g/kg和5.1 g/kg,以及凋落针叶的木质素含量、阔叶纤维素含量和皮半纤维素含量3.9%、5.2%和4.0%(P0.05),但显著降低凋落皮碳、纤维素含量和凋落果的碳氮比(P0.05)。凋落物N、P含量具有协同性,含碳量与木质素含量显著正相关(P0.05)。模拟降雨减少处理初期并未显著改变南亚热带马尾松人工林总凋落物量,但增加了凋落针叶的木质素含量和含碳量。本研究预示短期穿透雨减少可能降低南亚热带马尾松人工林凋落物的分解能力,由此降低马尾松人工林土壤中凋落物源性碳的输入量。     

模拟氮沉降对马尾松土壤微生物群落结构及温室气体释放的影响

以2年生马尾松(Pinus massoniana)盆栽苗土壤为对象,通过施氮肥模拟氮沉降对土壤理化性质、微生物群落结构及温室气体释放的影响,探明氮沉降对森林土壤温室气体释放的驱动机制。结果表明,模拟氮沉降处理显著提高了土壤速效氮含量和苗木根系氮含量;土壤微生物碳(SMBC)含量比对照显著下降78%,而土壤微生物氮(SMBN)则提高2.6倍。模拟氮沉降处理显著降低土壤中微生物群落总含量。施氮肥对马尾松土壤N_2O和CO_2的释放速率均有显著影响,增施氮肥不仅显著提高了土壤N_2O的释放速率,而且CO_2释放速率短期内也显著提高,但伴随微生物群落的下降,施肥后期CO_2释放速率表现下降趋势。相关分析表明,土壤CO_2和N_2O释放与土壤pH值、土壤温度、土壤湿度、土壤速效氮含量及SMBC、SMBN相关;逐步回归分析表明,土壤硝态氮含量的变化是驱动土壤温室气体释放的主导因子。3株种植单位土壤体积内根系生物量较高,增加了土壤水分的消耗速率和氮的吸收固定,因而减少N_2O的释放速率。以上研究阐明了氮沉降或过量施肥对土壤氮含量、土壤pH值、根系生物量及氮含量、土壤微生物群落结构等因子的影响,这些因子直接或间接影响土壤温室气体释放速率。氮沉降及施用氮肥是加快土壤温室气体(CO_2和N_2O)排放进程的重要因素。     

模拟氮沉降和接种外生菌根真菌对马尾松(Pinus massoniana)幼苗营养元素的影响

量化植物地上部和地下部元素含量对于理解和预测植物养分平衡如何响应大气氮沉降的变化至关重要。通过盆栽试验研究了氮沉降增加背景下外生菌根真菌对马尾松幼苗营养元素的影响。对马尾松幼苗进行了接种两种外生菌根真菌：（彩色豆马勃（Pisolithus tinctorius,Pt）与厚环乳牛肝菌（Suillus grevillei,Sg））以及4种氮素浓度添加：0 kg N hm^-2a^-1（N0）、正常氮沉降30 kg N hm^-2a^-1（N30）、中度氮沉降60 kg N hm^-2a^-1（N60）、重度氮沉降90 kg N hm^-2a^-1（N90）,共12个处理,测定了马尾松地上部和地下部大量元素和微量元素的含量。结果表明：施氮改变了营养元素在马尾松幼苗地上部和地下部的含量,马尾松幼苗磷（P）、钙（Ca）、铁（Fe）、锰（Mn）等元素均在N60时达到临界值,而当输入的量超过了马尾松对氮的需求时,氮沉降会使马尾松营养元素含量较最适浓度时降低,地上部碳（C）随施氮浓度的升高先升高后降低,N随施氮浓度的升高而升高,根系和叶片钾（K）、Ca、镁（Mg）均随施氮浓度的升高而降低,施氮也降低了根系C及微量元素的含量。但在同一施氮浓度下,接种外生菌根真菌（EMF）后能够提高大多数元素的含量,N90时接种厚环乳牛肝菌（Sg）和彩色豆马勃（Pt）的叶片N含量与对照相比分别提高112.6%和138.6%,根系N含量分别提高73.1%、71.6%;N60时接种Sg和Pt的植株叶片P含量比不施氮未接种对照分别提高了166.3%、132.9%,根系P含量分别提高了40.8%、38.5%。EMF能够维持植物养分平衡,从而降低高施氮量对植物的影响效果。这为未来气候变化情景中氮沉降增加下接种EMF可以调节植物元素含量,从而达到更适应环境的元素平衡来促进生长提供理论依据。     

三峡库区马尾松人工林土壤酶活性和微生物生物量对氮添加的季节性响应

以三峡库区马尾松人工林为对象,分析土壤微生物生物量、酶活性和养分含量对氮添加的初期响应规律,为预测该地区在大气氮沉降持续增加的背景下森林土壤的季节动态提供参考。结果表明：氮添加初期,中氮水平（60 kg hm^-2 a^-1）的氮添加处理使得各季节土壤β-1-4葡萄糖苷酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化物酶活性均增加,高氮（90 kg hm^-2 a^-1）水平的添加处理增加了土壤有机碳、全氮和微生物生物量碳、氮、磷的含量和酸性磷酸酶及多酚氧化酶活性,降低了土壤pH值、全磷含量和β-1-4葡萄糖苷酶及N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性。土壤酶活性和微生物生物量存在明显的季节变化,秋季水解酶活性和微生物生物量碳、磷含量显著高于春夏两季,而氧化酶活性和微生物生物量氮含量则是春夏季较高。土壤酶活性与季节、土壤含水量、养分含量及微生物生物量碳氮磷含量存在显著的相关性,酶活性变化是多因子综合作用的结果,冗余分析表明土壤含水量、微生物生物量碳、氮、磷和全氮是驱动土壤酶活性的主要环境因子。氮沉降的持续增加会加速当地马尾松人工林土壤腐殖质的形成,增加有机碳的积累,导致土壤酸化,并产生磷限制。     

马尾松林两种林下植被土壤碳氮特征及其与凋落物质量的关系

以飞播马尾松林为研究对象,通过典型样地调查和样品测定,采用配对样本t检验和冗余分析（RDA）方法分析芒萁类和禾草类两种林下植被类型土壤碳、氮特征及其与凋落物质量之间的关系。结果表明：（1）土壤有机碳、微生物量碳、可溶性有机碳、全氮、速效氮、微生物量氮和可溶性有机氮含量在0-10、10-20 cm土层均表现为禾草类显著高于芒萁类（P < 0.05）,而在20-40、40-80 cm土层两种植被类型碳氮指标的大小未表现出相同的变化规律,且差异不显著（P > 0.05）。（2）两种植被类型凋落物半分解和未分解层的C含量及C/N值均表现为芒萁类显著高于禾草类（P < 0.05）,而N含量则表现为禾草类显著高于芒萁类（P < 0.05）;同一植被类型的未分解层C含量及C/N值均显著大于半分解层,N含量则半分解层显著大于未分解层（P < 0.05）。（3）0-10 cm土层两种类型凋落物C/N值和C含量均与土壤碳氮各指标呈显著负相关（P < 0.05）,N含量与土壤碳氮各指标的相关性不显著（P > 0.05）;10-20 cm土层,芒萁类的半分解层C/N值与土壤碳氮各指标存在显著相关性（P < 0.05）,禾草类的凋落物C含量与土壤碳氮各指标也存在显著相关性（P < 0.01）。林下植被凋落物C/N值越小,其分解速率越快,有利于土壤养分的积累,禾草类凋落物C/N值低于芒萁类是导致其土壤碳氮指标高于芒萁类的重要原因。     

模拟火干扰对森林土壤微生物活性及氮矿化的影响

火干扰产生热能从而诱导土壤有机质的化学氧化,改变碳和氮转换,对土壤的结构与功能产生严重影响,影响程度取决于火强度、火干扰持续时间和热渗透。在湖南省株洲市高枧林场选取马尾松次生林火烧迹地,按两种土壤、3个温度和3种土壤水势进行试验设计与方差分析,探讨火干扰对土壤微生物及氮矿化的影响。结果表明:无机氮的浓度与火强度和初始土壤有机质含量呈正相关关系;火干扰后短期内土壤碳和氮浓度较高,微生物生物量碳和潜在可矿化氮较低,温度和土壤水势对基础呼吸速率没有显著影响;当土壤温度达160℃时,未受火干扰土壤中潜在可矿化氮浓度迅速不稳定增加,温度达350℃时破坏90%的非微生物组织;土壤加热后水势对氮矿化过程有显著影响,水势越高,潜在可矿化氮损失越大,火干扰土壤的含水量与硝态氮之间呈正相关关系;培养14d期间,土壤火灾历史、热处理和土壤水势对微生物活性、碳和氮矿化有显著影响,-1.5 MPa水势下加热到380℃后两种土壤的微生物生物量碳含量最高,土壤水势和可溶性糖呈负相关关系;水势和火干扰之间的交互作用显著影响微生物活性和氮转换,低水势土壤中的微生物生物量碳、可溶性糖和潜在可矿化氮浓度较高。     

中国马尾松林土壤肥力特征

土壤肥力是各因素的综合作用和反映,也是林地生产力的基础。为了解马尾松分布区林下土壤肥力状况,利用499条文献数据、134条历史调查数据和131条当前调查数据中0-20 cm和20-40 cm土层的pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾,根据全国第二次土壤普查养分分级标准和内梅罗指数法分别对土壤养分单一指标丰瘠水平和综合肥力状况进行评估,并分析马尾松天然林与人工林和纯林与混交林间土壤肥力特征的差异,为马尾松林可持续经营和生产力提高提供科学依据。结果表明：（1）0-20 cm和20-40 cm土层土壤pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾的平均值分别为4.79和4.91、33.78 g/kg和19.92 g/kg、1.82 g/kg和1.32 g/kg、0.46 g/kg和0.40 g/kg、14.49 g/kg和15.71 g/kg、88.00 mg/kg和59.41 mg/kg、4.94 mg/kg和2.38 mg/kg、71.72 mg/kg和52.99 mg/kg;（2）除土壤有机质、全氮和全钾含量外,两个土层其他土壤养分指标的丰瘠水平在"较缺"水平及其以下;（3）0-20 cm土层土壤肥力指数（0.97）大于20-40 cm土层（0.77）,土壤有效磷含量的肥力指数均最小（0.60和0.33）;（4）除20-40 cm土层pH值、碱解氮和速效钾含量外,其他土壤养分指标和肥力指数均表现为混交林>纯林;这些指标在天然林与人工林间的差异因指标而异。总体来看,马尾松林土壤磷和钾养分的供给潜力和能力较弱,土壤综合肥力状况也偏"贫瘠",其中土壤有效磷含量最低,肥力指数也最小;0-20 cm土层的土壤肥力状况优于20-40 cm土层,均受林分起源（天然林与人工林）和林分结构（纯林与混交林）的影响;但由于指标缺乏（如物理指标）和数据分布不均衡（天然林和混交林少）,土壤肥力的估算以及林分特征对土壤养分和肥力的影响还有待于进一步研究。     

火烧对马尾松林土壤酶活性和有机碳组分的影响

土壤酶参与土壤有机质矿化过程,林火能通过改变土壤中微生物的群落结构等来改变土壤酶的活性,进而影响土壤有机碳的动态过程。土壤有机碳库是陆地碳库的重要组成部分,火烧会使土壤有机碳组分发生变化,研究火烧后土壤有机碳组分的变化对于土壤有机碳库的管理具有重要意义。以我国中亚热带典型马尾松人工林火烧迹地为研究对象,通过对比研究,探讨了火烧对土壤酶活性和土壤有机碳组分的影响以及两者之间的关系。结果表明:(1)与对照相比,火烧后一年0—10 cm土层土壤p H值明显升高(P0.05),土壤总碳含量显著降低(P0.05),土壤全氮含量平均降低17.5%(P0.05)。0—10 cm土层和10—20 cm土层土壤含水量均显著低于对照(P0.05)。(2)相比对照,土壤β-葡萄糖苷酶活性在0—10 cm土层显著降低(P0.05),土壤酚氧化物酶活性和过氧化物酶活性显著升高(P0.05)。(3)火烧后一年0—10 cm土层土壤微生物量碳、土壤颗粒性有机碳、土壤易氧化碳含量比对照分别降低26.4%、30.9%和2.69%,但无显著差异,土壤溶解性有机碳含量则显著降低(P0.05);两个土层土壤不稳定有机碳含量和粘粒有机碳含量变化不显著。     

不同母岩发育马尾松土壤固氮菌群落结构和丰度特征

生物固氮是马尾松林地土壤氮素的重要来源,固氮微生物群落组成和数量的变化对土壤氮素供应和地力维持起重要作用。采用池栽试验,应用荧光定量PCR（聚合酶链式反应,Polymerase Chain Reaction）技术,借助Illumina Miseq高通量测序平台,以nifH基因为标靶,研究四类母岩（变余砂岩、长石石英砂岩、石英砂岩和玄武岩）发育马尾松土壤固氮菌群落结构和丰度的差异及其与土壤化学性质之间的关系。结果表明：（1）玄武岩土壤的有机碳、全氮、碱解氮、微生物量氮、马尾松株高和地径均显著高于其他母岩（P < 0.05）。（2）四类母岩土壤nifH基因丰度差异显著,玄武岩土壤nifH基因丰度分别是变余砂岩、石英砂岩和长石石英砂岩的3.75倍、7.89倍和4.41倍。（3）四类母岩土壤固氮菌群落α多样性指数（丰富度和多样性）差异显著,且玄武岩显著高于其他母岩。四类母岩发育土壤共获得有效序列159231条,分属于6个门、14个纲、41个目、69个科和122个属。门水平上,变形菌门和蓝藻门为主要优势类群。属水平上,慢生根瘤菌属、眉藻属、根瘤菌属和固氮螺菌属为主要优势属。玄武岩土壤变形菌门、慢生根瘤菌属、根瘤菌属和固氮螺菌属相对丰度显著高于其他母岩。层次聚类和非度量多维尺度（NMDS）分析结果表明,石英砂岩和长石石英砂岩土壤固氮菌群落结构相似,玄武岩与其他母岩固氮菌群落结构差异较大。（4）土壤有机碳、全氮、碱解氮和微生物量氮是固氮菌丰度、α多样性及群落结构的主要影响因子。综上,玄武岩土壤肥力高,提高了土壤固氮菌数量和群落多样性,有利于马尾松生长。研究从微生物学角度为马尾松适地造林和氮素调控提供了科学依据。