雪被去除对川西高山冷杉林冬季土壤水解酶活性的影响

为了解气候变暖情景下雪被减少对土壤水解酶活性的影响,采用人工遮雪的方法,研究了雪被去除对川西高山原始冷杉林(Abies faxoniana)冬季有机层和矿质层土壤转化酶、脲酶和磷酸酶活性的影响。结果表明,雪被去除显著降低了雪被形成初期至雪被融化后土壤脲酶和中性磷酸酶的活性。受土壤温度和冻融交替的影响,土壤转化酶、酸性和碱性磷酸酶活性在雪被形成初期和雪被融化后期有所提高,但不同土层的土壤酶对雪被去除的响应存在差异。雪被处理、土壤层次和采样时间及其交互作用显著影响了土壤酶的活性。此外,川西高山冷杉林有机层土壤转化酶与土壤温度和冻融循环次数呈极显著相关关系,土壤脲酶和酸性磷酸酶与土壤温度关系密切,中性磷酸酶受土壤冻融循环影响较大,而碱性磷酸酶与土壤温度和冻融循环的关系不明显。这些结果表明,未来气候变暖所引起的雪被减少及冻融变化将改变土壤酶活性特征,进而影响到与C、N和P相关的土壤生物化学过程。     

川西亚高山/高山森林土壤氧化还原酶活性及其对季节性冻融的响应

川西亚高山/高山森林土壤通常具有明显的季节性冻融特征。为深入了解川西亚高山/高山森林冬季土壤生态过程,于2008年11月-2009年10月,在土壤初冻期、冻结期和融化期及生长季节,研究了不同海拔(3582 m、3292 m和3023 m)岷江冷杉林的土壤氧化还原酶活性及其对土壤冻融的响应。土壤冻结时间和冻融循环次数随海拔的增加而增加。冻融格局显著影响了土壤氧化还原酶活性,但不同土壤酶在不同海拔表现出明显差异。土壤过氧化物酶和脱氢酶活性受初冻期冻融循环和温度降低影响显著下降,而过氧化氢酶活性明显上升。3种土壤氧化还原酶活性在土壤温度相对稳定的冻结期变化不显著,但在融化期随着土壤温度急剧增加经历一个明显的活性高峰后快速降低,且冻结时间最长和冻融循环次数最多的3582 m变化更为显著。此外,海拔和土层的交互作用显著影响了过氧化物物活性,但对脱氢酶和过氧化氢酶活性不显著。脱氢酶活性与土壤温度极显著相关,但过氧化物酶和过氧化氢酶活性与土壤温度的相关性随海拔差异而不同。这些结果表明川西亚高山/高山森林冬季土壤氧化还原酶仍然具有较高的活性,但受到季节性冻融及其变化的显著影响。     

川西亚高山-高山森林土壤养分动态及其对季节性冻融的响应

为深入了解川西亚高山-高山森林冬季生态学过程,于2008年11月—2009年10月,在土壤冻结初期、冻结期和融化期及植被生长季节,研究了不同海拔(3582 m、3298 m和3023 m)岷江冷杉林土壤养分动态及其对季节性冻融的响应。3个海拔森林土壤冬季具有较高养分含量,且随土壤冻融过程不断变化。土壤有机层可溶性碳和氮、铵态氮、硝态氮含量在冻结初期显著增加后快速降低,并随融化过程迅速增加后再次降低,而土壤可溶性碳和氮、硝态氮含量在冻结期变化不明显,铵态氮显著增加。矿质土壤层可溶性碳和氮、铵态氮含量也在冻结初期显著增加后降低,而土壤可溶性氮、铵态氮和硝态氮在冻结期显著增加,并在融化期经历一个明显的含量高峰。海拔和土层的交互作用显著影响土壤可溶性碳和硝态氮含量,土壤养分含量与土壤温度的相关性随海拔差异而不同。这表明季节性冻融期是土壤生态过程的重要时期,土壤冻融格局显著影响川西亚高山-高山森林土壤养分动态。     

季节性冻融对岷江冷杉和白桦凋落物酶活性的影响

为了了解季节性冻融对亚高山森林生态系统过程的影响,2006年10月—2007年10月,采用凋落物分解袋法,研究了冻融和非冻融处理下岷江冷杉和白桦凋落物的酶活性动态.结果表明：凋落物的酶活性均具有明显的月变化,但活性高峰与酶类有关;季节性冻融显著影响了冷杉和白桦凋落物分解过程中的转化酶、纤维素酶、脲酶和脱氢酶活性(P＜0.05).冻融处理使冷杉凋落物分解过程中的转化酶、纤维素酶和脲酶活性在生长季节内分别增加了66.1%、14.8%和76.3%,但脱氢酶活性降低了18.4%;冻融处理使白桦凋落物分解过程中的转化酶活性增加了39.4%,但脲酶、纤维素酶和脱氢酶活性分别降低了18.2%、28.7%和15.6%.冻融处理对两种凋落物的过氧化物酶和多酚氧化酶活性影响不显著.说明季节性冻融对亚高山森林凋落物分解过程具有不同程度的影响,其影响程度与凋落物种类和分解阶段有关.     

川西高山森林不同时期土壤转化酶和脲酶活性对模拟气候变暖的响应

为了解气候变化对不同时期川西高山森林土壤生态过程的影响,于2010年5月—2011年4月期间,通过原状土柱移位实验,模拟理论增温1.78℃和3.52℃对岷江冷杉原始林(3582 m)土壤转化酶和脲酶活性的影响。结果表明,海拔下降284 m和559 m分别使全年平均气温实际增高1.39℃和2.64℃,但由于季节性雪被的影响,海拔降低559 m后土柱的土壤有机层和矿质土壤层的全年平均温度分别增加了0.84℃和0.82℃,而海拔降低284 m后土柱的土壤有机层和矿质土壤层的全年平均温度分别降低了0.55℃和0.56℃。随着海拔降低,土壤有机层和矿质土壤层的转化酶和脲酶活性均表现出明显的变化,且土壤有机层的变化幅度大于矿质土壤层。海拔降低284 m显著提高了两个土层生长季初期和冻结阶段(冻结初期和深冻期)的转化酶活性,而海拔降低559 m则显著提高了两个土层冻结阶段的脲酶活性。采样时期均温也在一定程度上影响了土壤转化酶和脲酶的活性,土壤有机层和矿质土壤层转化酶活性表现为从生长季初期到生长季末期显著下降,随后在冻结阶段和融化期显著升高并分别在深冻期和融化期达到全年最高;土壤脲酶活性表现为从生长季初期到深冻期显著增加,随后在融化期显著下降的过程。可见,受季节性雪被影响,不同关键时期的高山森林土壤转化酶和脲酶活性对模拟增温的响应不同。     

季节性冻融期间土壤动物对岷江冷杉凋落叶质量损失的贡献

冬季凋落物的质量损失是中高纬度和高海拔地区凋落物分解的关键, 但冬季凋落物分解是否与土壤动物的贡献有关, 不同冻融时期(冻融初期、深冻期和融化期)的土壤动物对凋落物分解的贡献是否存在差异? 对这两个问题仍缺乏必要的关注。为了解季节性冻融期间土壤动物对岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落物分解的贡献, 采用凋落物分解袋法, 调查了季节性冻融期间(2010年10月底至2011年4月中旬), 不同网孔(0.020 mm、0.125 mm、1.000 mm和3.000 mm)凋落物分解袋内的岷江冷杉凋落叶质量损失, 分析了微型、中型和大型土壤动物对岷江冷杉凋落叶分解的贡献。在季节性冻融期间, 0.020 mm、0.125 mm、1.000 mm和3.000 mm分解袋内的岷江冷杉凋落叶质量损失率分别为12.13%、13.07%、14.95%和18.74%。不同体径的土壤动物对季节性冻融期间岷江冷杉凋落叶质量损失的贡献率总共为35.28%; 不同孔径凋落物袋内土壤动物的类群和个体相对密度与凋落叶的质量损失率呈现相对一致的变化趋势。在季节性冻融的3个阶段中, 土壤动物对岷江冷杉凋落叶质量损失的贡献率均为: 微型土壤动物<中型土壤动物<大型土壤动物。其中, 微型、中型和大型土壤动物分别在深冻期、冻融初期和融化期表现出最高的贡献率, 分别为6.56%、11.77%和21.94%。然而相对于其他冻融时期, 深冻期中型和大型土壤动物对岷江冷杉凋落叶质量损失的贡献率最低。这些结果清晰地表明了川西高山季节性冻融期间土壤动物调控着凋落物分解的生态过程, 是高山冬季凋落物分解的重要因素之一。     

川西亚高山季节性冻土期针叶林主要树种叶片和细根的生态生理特征

川西亚高山森林存在明显的季节性冻土现象, 该地区的土壤经历着初冬冻融、深冬冻结、早春冻融等过程, 同时,该区域冬季受气候变化的影响强烈。为了全面地认识亚高山森林的生态过程, 该研究以川西亚高山针叶林两种主要树种——岷江冷杉(Abies fargesii var. faxoniana)和云杉(Picea asperata)为材料, 研究其叶片及细根内丙二醛含量、渗透调节物质的含量、组织含水量、过氧化物酶活性以及硝酸还原酶活性在季节性冻土期的变化, 同时还比较了冻土期和冻融期细根的比根长, 比表面积, 直径以及组织密度的变化。研究结果显示: 在季节性冻土期, 土壤温度昼夜波动幅度小于空气温度波动幅度, 细根却表现出更强的过氧化物酶活性以及更高的渗透调节物质含量, 说明细根较叶片对季节性冻土更为敏感。与冻结期相比, 冻融期土壤温度、空气温度以及空气相对湿度昼夜波动幅度增加, 促使云杉叶片可溶性糖含量以及两针叶树种叶片内过氧化物酶活性、脯氨酸含量显著增加, 而细根的组织含水量显著降低, 脯氨酸、可溶性蛋白质及可溶性糖含量均显著增加, 表明冻融期对两针叶树种的影响较冻结期更为强烈。岷江冷杉和云杉的过氧化物酶活性及渗透调节物质含量具有相同的变化趋势, 但叶片和细根的膜脂过氧化程度及酶活性变化并不一致, 就岷江冷杉而言, 细根的丙二醛含量显著增加, 而叶片、细根的硝酸还原酶活性均显著降低, 云杉仅叶片的丙二醛含量发生变化, 且显著降低, 说明云杉更能忍耐冻融循环造成的胁迫。研究还发现细根形态在季节性冻土期无显著变化。     

川西亚高山林线过渡带及邻近植被土壤性质

研究了川西亚高山林线过渡带及邻近植被上缘流石滩草甸与下缘冷杉林残积母质土壤物理、化学和生物学特性.结果表明:从流石滩草甸→林线过渡带→冷杉林,土层逐渐增厚,表层土壤(0～30 cm)粉粒、粘粒、物理性粘粒含量、团聚度、结构系数和自然含水量逐渐增高,砂粒含量逐渐降低,阳离子交换量(CEC)、交换性盐基含量、盐基饱和度以及水解性酸含量逐渐增高,pH值逐渐降低,有机质及养分库全P、全K、有效N、有效P和速效K含量逐渐增高,土壤物理结构和化学性质逐步有所改善,但亚高山林线过渡带区域残积母质土壤成土过程缓慢.林线过渡带表层土壤细菌、真菌、放线菌及微生物总量,土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、多酚氧化酶及过氧化氢酶活性高于邻近植被上缘流石滩草甸与下缘冷杉林,体现了作为生态交错带,林线过渡带比邻近植被土壤具有相对较强的生物学活性.     

汞对土壤酶活性的影响

利用室内模拟方法,研究了重金属Hg对不同土样脲酶、转化酶和中性磷酸酶活性的影响.结果表明,Hg可显著地抑制土壤脲酶和转化酶的活性,但不同土样Hg对两种酶活性的抑制程度有很大差别.HgCl₂浓度与两种酶活性之间的关系均可用对数方程很好地描述(P<0.05).4个土样的脲酶ED₅₀(生态剂量)分别为87.99、5.47、24.05和19.88 mg·kg^-1;转化酶的ED₅₀分别为76.68、727.49、236.52和316.59 mg·kg^-1.脲酶对Hg污染比转化酶敏感;有机质对土壤酶活性有一定的保护作用.除连续2年施用大量有机肥的草甸棕壤土样中Hg对中性磷酸酶有显著的激活作用外(P<0.05),其它土样无显著变化,表明中性磷酸酶活性对Hg污染反应不敏感.     

模拟增温对川西亚高山西类针叶林土壤酶活性的影响

采用开顶式生长室(open top chamber,OTC)模拟增温,同步监测了亚高山人工针叶林和天然针叶林表层土壤温、湿度的变化,以及模拟增温初期土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性的变化.结果表明:在整个生长季节中,OTC使人工林和天然林5 am土壤日平均温度分别增加0.61 oC和0.56 ℃,10 am体积含水量分别下降4.10%和2.55%;模拟增温增加了土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性.增温与林型的交互作用对土壤脲酶和过氧化氢酶活性有显著影响,而对转化酶和多酚氧化酶影响不显著.增温对过氧化氢酶活性的影响与季节变化相关.在各处理下,天然林土壤酶活性显著高于人工林.土壤酶活性季节动态与土壤温度有着较大相关性,而与土壤水分季节变化关系不明显.模拟增温易于增加土壤酶活性,但增温效应和林型、酶种类和季节变化有一定关系;亚高山针叶林土壤酶活性主要受控于土壤温度,而与土壤水分关系不大.     

毛竹扩张对杉木林土壤微生物残体碳积累的影响

亚热带毛竹扩张对杉木林土壤微生物残体碳积累的影响及机制尚不清楚。以毛竹向杉木林扩张带(包括杉木林、杉木-毛竹混交林和毛竹林)的凋落物(O层)和不同发生层土壤(A层、B层和BC层)为研究对象,通过分析凋落物和土壤样品中的氨基糖含量来表征微生物残体碳累积效应,并进一步评价微生物在土壤有机碳(SOC)形成过程中的作用。结果表明：毛竹扩张使杉木林凋落物数量和碳含量显著降低,但是凋落物中真菌残体碳(MRC-f)、细菌残体碳(MRC-b)和微生物残体碳(MRC)含量均显著增加;毛竹扩张显著提高了杉木林SOC、MRC-f、MRC-b和MRC含量,而且在毛竹扩张初期(杉木林演替为杉木-毛竹混交林)MRC-f、MRC-b和MRC在SOC中的比例也显著增加,说明毛竹扩张增强杉木林土壤MRC累积效应的同时,也提高了微生物对有机碳的贡献。而毛竹扩张后期MRC-f、MRC-b和MRC占SOC比例并没有显著变化,意味着毛竹扩张后期MRC和植物源残体碳对SOC含量的提升均有贡献,且两者贡献的相对比例保持不变。土壤MRC含量随着剖面深度的加深逐渐下降,而MRC占SOC比值却随着土壤深度的增加而逐渐升高,说明深层土壤中...     

不同林龄杉木林土壤细菌群落结构与土壤酶活性变化研究

探究不同林龄杉木人工纯林土壤中的微生物的群落演变与结构特征与酶活性变化,为杉木人工林可持续经营管理提供依据。以福建省南平市的五片不同林龄杉木林表层土壤作为研究对象,通过16SrDNA测定细菌的群落组成,分析与土壤质量密切相关的四种土壤酶活性变化,揭示细菌群落与土壤酶活性的变化机理。结果表明,微生物的多样性指数与OTU都随着林龄的增加而增加,且幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林土壤微生物结构差异较大;不同林龄杉木人工林中包含了29个细菌门,其中酸杆菌门与变形菌门为优势菌群,根据各种群相对丰度变化以及冗余分析,放线菌门、浮霉菌门与疣微菌门等均随林龄增长出现较大变化,且与土壤可溶性有机质以及速效养分有显著相关性（P<0.05）,说明这几种细菌群落对土壤养分变化较敏感;土壤养分变化会影响土壤酶活性,蔗糖酶与全碳呈显著正相关（P<0.05）,与速效钾呈显著负相关（P<0.05）,与放线菌门呈极显著负相关（P<0.01）。脲酶与速效氮呈显著负相关（P<0.05）,脲酶与变形菌门、绿弯菌门、放线菌门、硝化螺旋菌门以及拟杆菌门均存在较强相关性。综上,不同的土壤细菌种群与酶活性对各养分变化的响应程度不一,细菌群落结构与酶活性能反映不同林龄杉木林土壤的质量变化,适量延长杉木人工林种植年限有益于土壤质量恢复。本研究结果对指导杉木人工林优质经营有重要意义。     

雪被去除对川西高山森林冬季土壤温度及碳、氮、磷动态的影响

气候变暖导致的雪被动态格局变化可能深刻影响高山森林生态过程.为了解气候变暖背景下雪被的减少对川西高山森林土壤生态过程的影响,2009年10月19日-2010年5月18日,采用遮雪方法,研究了雪被去除对该区冷杉原始林土壤温度和碳、氮、磷的影响.结果表明:雪被去除加大了土温日变化幅度和冻融循环频次,使土壤冻结和融化时间提前.雪被去除使土壤可溶性碳和可溶性氮、有效磷、铵态氮和硝态氮冬季含量高峰提前到雪被覆盖期;雪被覆盖期至融化期的可溶性碳和氮及硝态氮含量增加,但有效磷和铵态氮含量降低,改变了其组分比例.气候变暖引起的川西高山森林雪被减少将改变土壤外部环境条件,进而影响土壤碳、氮和磷过程.     

广西岑溪县七坪林区土壤微生物生态分布及生化活性的研究

广西气候温和,雨量充沛,亚热带和热带森林资源十分丰富。为了合理利用和开发广西梧州、玉林等地区南亚热带的土地资源和充分发挥该地区森林资源的经济效益,1987年我们     

季节性冻结初期川西亚高山/高山森林土壤细菌多样性

高山/亚高山显著的季节性冻结过程可能对土壤细菌多样性产生重要影响。为了解季节性冻结初期土壤完全冻结前后川西亚高山/高山森林群落土壤细菌多样性变化特征,于2008年11月5日(土壤冻结前期)—11月25日(土壤完全冻结期)期间,采用PCR-DGGE技术同步研究了原始冷杉(Abies faxoniana)林(PF)、针阔混交林(MF)和次生冷杉林(SF)的土壤细菌群落多样性变化特征。土壤完全冻结后,3个森林群落仍然具有较高的土壤细菌多样性。3个森林的土壤细菌类群总数在土壤冻结前表现为MFSFPF,但在土壤完全冻结后表现为PFMFSF。土壤冻结明显降低了土壤细菌多样性,但提高了土壤细菌群落的优势度。冻结作用对土壤细菌群落的影响随着土壤深度增加而降低,随着海拔升高而降低。这些结果表明季节性冻结过程对亚高山/高山森林土壤细菌多样性有着显著的影响,这对深入认识冬季土壤生态过程具有重要意义。     

安徽大别山区不同森林植被类型土壤蓄水能力研究

通过对安徽大别山区上舍小流域不同森林植被类型土壤持水特性的测定结果表明:马尾松中龄林、马尾松成熟林、毛竹林、杉木中龄林土壤蓄水能力在48 129~69 487t/km²之间,比坡耕地的26 684t/km²高出1~2倍。为实现森林土壤水库的功能,各森林地类蓄存1亿m³水分所需相应的面积为1 439.1~2077.7km²,而坡耕地则需3 747.5km²。     

亚热带地区阔叶林与杉木林土壤活性有机质比较

通过对亚热带3个地区地带性阔叶林和杉木林土壤活性有机质的比较,分析森林类型变化及杉木连栽对土壤有机碳和养分含量的影响.结果表明：地带性阔叶林转变为杉木林后,土壤总有机碳含量下降27.8%～52.1%、腐殖酸碳下降32.2%～52.8%、胡敏酸下降36.4%～59.0%、富里酸下降29.7%～50.0%;杉木连栽也使土壤总有机碳和腐殖质含量下降.森林类型改变和杉木连栽对土壤活性有机质的影响更明显.杉木林取代阔叶林后,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为61.8%、38.2%、43.3%和69.0%;与第1代杉木林相比,第2代杉木林土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为34.7%、29.3%、30.4%、18.4%.经相关性分析,除冷水浸提有机氮外,土壤活性有机质与养分含量之间具有密切的相关关系.     

亚高山/高山森林土壤有机层氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度特征

为了解季节性冻融作用对川西亚高山/高山地区土壤氨氧化微生物群落的影响,采用qPCR技术,以氨单加氧酶基因的α亚基(amoA)为标记,在生长阶段、冻结阶段、融化阶段中的9个关键时期调查了该地区不同森林群落：岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林(PF)、岷江冷杉(A. faxoniana)和红桦(Betula albosinensis)混交林(MF)、岷江冷杉次生林(SF)土壤有机层的氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)丰度的特征。结果表明,三个森林群落土壤有机层中都具有相当数量的氨氧化细菌和古菌,均表现出从生长阶段至冻结阶段显著降低,在冻结阶段最低,但冻结阶段后显著增加,在融化阶段为全年最高的趋势。土壤氨氧化微生物类群结构(AOA/AOB)受负积温影响明显。冻结后期三个森林群落土壤负积温最大时,AOA数量明显高于AOB,但其他关键时期土壤氨氧化微生物类群结构与群落类型密切相关。高海拔的PF群落土壤有机层表现为AOA>AOB(冻结初期除外),低海拔的SF群落中表现为AOB>AOA(冻结后期除外),而MF群落则仅在融冻期和生长季节末期表现为AOB>AOA。这些结果为认识亚高山/高山森林及其相似区域的生态过程提供了一定的科学依据。     

中国森林土壤碳储量与土壤碳过程研究进展

森林是陆地生态系统的主体,是陆地上最大的碳储库和碳吸收汇。国内外研究表明,土壤亚系统在调节森林生态系统碳循环和减缓全球气候变化中起着重要作用。但是,由于森林类型的多样性、结构的复杂性以及森林对干扰和变化环境响应的时空动态变化,至今对森林土壤碳储量和变率的科学估算,以及土壤关键碳过程及其稳定性维持机制的认识还十分有限。综述了近十几年来我国森林土壤碳储量和土壤碳过程的研究工作,主要包括不同森林类型土壤碳储量、土壤碳化学稳定性、土壤呼吸及其组分、土壤呼吸影响机制、气候变化与土地利用对土壤碳过程的影响等;评述了土壤碳过程相关科学问题的研究进展,讨论了尚未解决的主要问题,并分析了未来土壤碳研究的发展趋势,以期为促进我国森林土壤碳循环研究,科学评价森林土壤碳固持潜力及其稳定性维持机制和有效实施森林生态系统管理提供科学参考。