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。     

亚热带次级森林演替过程中模拟氮磷沉降对土壤微生物生物量及土壤养分的影响

氮（N）沉降深刻影响着森林生态系统的生物多样性、生产力和稳定性。亚热带地区森林土壤磷（P）的有效性较低,N沉降将更突显P的限制作用。N、P输入对亚热带次级森林土壤的影响是否依赖于森林演替阶段知之甚少。选取两种不同演替年龄阶段（年轻林：<40 a;老年林：>85 a）的亚热带常绿阔叶林,设置模拟N和/或P沉降（10 g m^-2 a^-1）4个处理（Ctrl、N、P、NP）,连续处理4.5年后采集表层、次表层和下底层（0-15、15-30、30-60 cm）土壤样品,综合分析了土壤微生物生物量碳（MBC）氮（MBN）和多种土壤养分含量。结果表明,MBC、MBN及土壤养分含量均随土壤深度增加而降低。N添加对两种演替阶段森林土壤中MBC和MBN均无显著影响。施P相关处理（P和NP）对年轻林表层土壤MBC和MBN无显著影响,但显著增加了老年林表层土壤MBC和MBN（P<0.05）,表明老年林可能比年轻林更易受P限制。N添加显著增加了两种演替森林表层土壤可溶性有机氮（DON）、氨态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）的含量（P<0.05）;P相关处理（P和NP）显著增加两种演替阶段表层和次表层土壤速效磷（AP）以及表层土壤全磷（TP）的含量（P<0.05）。土壤MBC和MBN与土壤中各养分指标（可溶性有机碳DOC、DON、NH₄⁺-N、NO₃^--N、AP、全碳TC、全氮TN和TP）呈显著正相关关系,土壤TC、TN和DOC是影响土壤微生物生物量的主要因子。研究可为评估和揭示未来全球环境变化背景下不同演替林龄亚热带森林的土肥潜力及土壤质量的演变提供一定的科学理论依据。     

氮沉降对杉木人工林土壤可溶性有机质数量和结构的影响

氮沉降作为现在乃至未来气候变化的趋势之一,其可能深刻影响土壤可溶性有机质的数量和结构。选取我国中亚热带杉木人工林不同深度土壤（0-10 cm和10-20 cm）进行氮沉降试验,利用光谱技术研究氮沉降对土壤可溶性有机质数量和结构的影响。试验设对照（CT,0 kg hm^-2 a^-1）、高氮（HN：80 kg hm^-2 a^-1）、低氮（LN：40 kg hm^-2 a^-1）3种处理。结果表明：（1）在0-10 cm和10-20 cm土层,HN、LN处理的土壤可溶性有机碳和可溶性有机氮含量显著高于CT。（2）在0-10 cm和10-20 cm土层,1月时HN、LN处理的芳香性指数和腐殖化程度都显著高于CT,而4月时HN、LN处理的芳香性指数和腐殖化程度都显著低于CT。除了氮含量的直接影响外,RDA （冗余分析）表明,两土层中土壤含水量、pH和土壤有机碳是驱动氮沉降对土壤DOM数量和结构的重要环境因子。因此,氮沉降对土壤DOM的影响是复杂的,未来尤其应该注重氮沉降对生态系统影响的季节模式。     

温度和水分变化对冻土区泥炭地土壤氮循环功能基因丰度的影响

以大兴安岭多年冻土区泥炭地为研究对象,通过室内模拟增温实验,研究温度升高对不同深度（0-150 cm）土壤氮循环功能基因丰度的影响。同时针对0-20 cm和20-40 cm土壤设置两个水分处理,分别为土壤原始含水量和淹水状态,研究水分变化对表层土壤氮循环功能基因丰度的影响。结果表明温度升高显著提高了活动层（0-60 cm）、过渡层（60-80 cm）、永冻层（80-100 cm）中nifH、nirK基因丰度,温度升高显著提高了活动层（0-40 cm）和过渡层（60-80 cm）中nirS基因丰度。温度升高显著提高了过渡层（60-80 cm）NH₄⁺-N和较深永冻层（140-150 cm）NO₃^--N的含量,但降低了过渡层（60-80 cm）NO₃^--N和较深永冻层（120-150 cm）NH₄⁺-N的含量,相关性分析表明,NH₄⁺-N含量与nifH和nirS基因丰度呈显著正相关,NO₃^--N含量与nirK基因丰度呈显著正相关,说明温度升高能够通过改变微生物丰度促进过渡层固氮作用和反硝化作用。在增温条件下,淹水处理使表层土壤nirS和nirK基因丰度及NH₄⁺-N含量降低,但提高了NO₃^--N含量,说明淹水造成了过度还原的条件使反硝化底物浓度降低,降低反硝化微生物活性进而抑制了土壤反硝化作用。该结果对于明确未来气候变化影响下冻土区泥炭地土壤氮循环过程具有重要意义。     

氮添加对巴音布鲁克高寒湿地土壤微生物量和酶活性的影响

随着全球氮沉降速率的快速增加,已对陆地生态系统微生物群落活性和代谢产生了深刻的影响。因此迫切需要了解全球气候变化敏感区土壤中微生物量和酶活性对氮添加的响应。为此,以中亚干旱区巴音布鲁克高寒湿地为研究对象,在保护良好的高寒湿地选择沼泽(S)、沼泽草甸(SM)和草甸(M)3种湿地类型布设野外原位氮添加试验(施氮浓度分别为0、8、16 kg N hm^-2 a^-1),探究短期氮添加对土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳/氮(MBC/MBN)、微生物商(QMB)、土壤蛋白酶、脲酶、碱性磷酸酶、H₂O₂酶和蔗糖酶活性的影响。结果表明:(1)高寒湿地不同湿地类型土壤微生物量和酶活性存在显著差异,其中SM土壤MBC、MBN、MBC\\N、QMB较S和M区高,对酶活性而言,SM和M区土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性较高,M区H₂O₂酶和脲酶活性较高。(2)氮添加显著增加了3种湿地类型中土壤MBC和MBN,其中MBC增加了7.00%-119.00%,MBN增加了8.03%-38.26%。氮添加仅显著增加了S和SM区土壤MBC/N和QMB (增加了24.68%-113.10%),但抑制了M区土壤MBC/N和QMB (抑制了8.93%-10.36%)。(3)氮添加显著增加了3种湿地类型土壤中脲酶、蛋白酶和H₂O₂酶活性,分别增加了7.25%-59.63%、4.71%-58.55%和34.70%-157.27%。但是氮添加对土壤碱性磷酸酶活性无显著影响。对蔗糖酶而言,N1处理增加了S区土壤蔗糖酶活性(增加了58.58%),而N2处理显著降低了22.72%。氮添加对SM和M区蔗糖酶活性无显著影响。(4)结构方程模型的结果显示,氮添加直接增加了土壤微生物量和酶活性。而随着湿地类型的变化(S-SM-M)直接和间接(通过pH)增加了酶活性;湿地类型的变化还通过影响pH、有机碳和有效养分间接增加了土壤微生物量。总之,氮添加和湿地类型可直接或间接的影响着土壤微生物量和酶活性。其中,土壤pH和有机碳是微生物量和酶活性变化的主要影响因素。本研究可为中亚干旱区高寒湿地应对未来气候变化的措施的制定提供技术参考。     

氮添加对亚热带常绿阔叶林土壤溶液化学特性的影响

土壤溶液被称作"土壤的血液",是土壤中各种生物化学反应的中介物质,在外界环境发生变化时,土壤溶液化学成分能在其他土壤指标尚无变化之前对环境变化做出迅速响应。为了探索持续增加的大气氮（N）沉降对森林生态系统的影响,以华西雨屏区亚热带常绿阔叶林为对象,设置对照（CK,0 g m^-2 a^-1）,低N（LN,5 g m^-2 a^-1）,高N（HN,15 g m^-2 a^-1）三种N处理,通过人工施加硝酸铵（2017年9月起改施硝酸钠及氯化铵）的方法模拟N沉降增加情景,N处理42个月后,使用负压土壤溶液采样器定位收集A层（37-45 cm）及B层（52-60 cm）土壤溶液,并进行分析（每月1次,为期1 a）。结果表明：对照处理中A、B两层土壤溶液NO₃^-浓度达（3.94±0.77）mg/L、（4.27±1.13）mg/L,N添加显著提高两层土壤溶液NO₃^-浓度和B层NH₄⁺浓度;N添加显著降低土壤溶液pH,且显著增加Al³⁺浓度,Ca²⁺和Mg²⁺含量有增加趋势,但影响不显著;N处理使A层土壤溶液可溶性有机碳（DOC）浓度显著降低,对两层土壤溶液芳香化指数（AI）无显著影响;两层土壤溶液电导率（EC）及氧化还原电位（Eh）显著增加;此外,两层土壤溶液中许多化学成分均呈现极显著相关,特别是NO₃^-与EC相关系数达到了0.855。本研究中,对照处理极高的NO₃^-含量以及B层土壤溶液硝酸盐浓度高于A层,表明该亚热带常绿阔叶林N的有效性超过植物和微生物的总营养需求而发生淋溶,该生态系统已达到氮饱和状态,此外N添加会显著促进土壤酸化和铝离子活化,表层土壤溶液DOC的降低一定程度反映了凋落物分解受N添加的抑制作用,显著升高的氧化还原电位可能导致土壤中某些金属元素的迁移率降低。     

连续氮添加14年对温带典型草原土壤碳氮组分及物理结构的影响

全球氮沉降对生态系统造成了深远的影响,研究长时间氮沉降对草地生态系统土壤理化特征的影响有助于加强生态系统对氮沉降响应的长效机制的理解。通过连续14年长期施加N0（0 g N m^-2 a^-1）、N2（2 g N m^-2 a^-1）、N4（4 g N m^-2 a^-1）、N8（8 g N m^-2 a^-1）、N16（16 g N m^-2 a^-1）、N32（32 g N m^-2 a^-1）六种浓度尿素模拟氮沉降,并将土壤分成0-10、10-20和20-40 cm三个深度土层,研究温带草原生态系统土壤碳氮组分及物理结构对氮添加的响应及其相互关系,结果表明：（1）氮添加显著降低0-10 cm土壤酸碱度及土壤微生物量碳含量,N32相比N0分别下降了27.63%和58.40%（P<0.05）;各土层总有机碳和全氮含量对氮添加处理无显著响应,0-10 cm土层显著高于20-40 cm土层。（2）同一土层深度不同梯度氮添加处理显著增加土壤无机氮离子含量（P<0.05）,0-10 cm土层铵态氮含量N32相比N0增加了88.72%,20-40 cm土层硝态氮含量N32相比N0增加了19.55倍,土壤深度与氮添加对无机氮离子含量影响具有显著的交互效应。（3）同一土壤深度不同梯度氮添加处理土壤粒度分形维数及土壤团聚体差异不显著,相关分析表明土壤碳氮元素含量与土壤结构显著相关。土壤碳氮组分在适宜浓度氮添加的增加趋势说明氮添加在一定程度上可能促进土壤理化性质的改良,氮添加对土壤物理结构的影响还需要进一步的深入研究。     

氮负荷增强对闽江口短叶茳芏湿地植物-土壤系统氮累积与分配的影响

选择闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地为研究对象,基于野外氮负荷增强模拟实验,探讨了不同氮负荷水平下(NNT对照处理,0 g N m^-2 a^-1;LNT低氮处理,12.5 g N m^-2 a^-1;MNT中氮处理,25.0 g N m^-2 a^-1;HNT高氮处理,75.0 g N m^-2 a^-1)湿地植物-土壤系统的氮累积与分配特征。结果表明,不同氮负荷处理下湿地土壤(TN)、NH⁺₄-N和NO^-₃-N含量均发生了明显改变。相较于NNT,LNT和MNT的TN、NH⁺₄-N和NO^-₃-N含量均明显增加,增幅分别为9.44%、3.57%、11.99%(LNT)和6.71%、9.37%、46.50%(MNT)。与之不同,HNT的TN含量相比NNT增幅不大,而其NH⁺₄-N、NO^-₃-N含量均显著降低,降幅分别为9.26%和40.77%。不同氮负荷处理下土壤氮含量的垂直分布特征亦发生了明显变化。除HNT外,LNT和MNT的TN、NH⁺₄-N和NO^-₃-N含量均以表层土壤最高。不同氮负荷处理下的TN和NH⁺₄-N含量分布主要受SOM的影响,而NO^-₃-N含量分布主要受植物吸收和垂直淋失的影响。氮负荷增强条件下植物不同器官的TN含量整体表现为叶 ＞ 茎 ＞ 根。不同氮负荷处理下植物-土壤系统的氮储量整体以LNT和MNT较高,而HNT最低。研究发现,短叶茳芏在中低氮负荷条件下可能将更多的氮优先分配给根系,进而以拓展地下空间和提高地下生物量的方式来适应环境;而在高氮负荷条件下,其可能通过增强"自疏效应",并通过拓展地上空间的方式来适应环境。     

氮添加对樟子松人工林氮转化及相关功能基因丰度的影响

土壤氮(N)的有效性是影响土壤微生物群落结构以及土壤氮循环的重要因子。为探索N添加对樟子松人工林氮素转化及N功能基因(NFGs)表达的影响及其作用机制,该文以塞罕坝千层板林场的樟子松人工林为研究对象,进行了2年的氮添加处理,设置4个不同氮添加水平0、1、5、10 g N·m^-2·a^-1,分别记作N0、N1、N5、N10,采用功能基因微阵GeoChip 5.0系统及室内土壤培养法,探讨了土壤NFGs对氮添加的反应及其对氮转化过程的影响。结果表明:(1)与N0相比,中低N添加处理(N1、N5)促进了氨化(ureC、nirA、nrfA)、硝化(amoA)和反硝化(norB)相关基因的相对丰度,高N处理(N10)则抑制了所有NFGs的表达。(2)相关分析表明,N1、N5的促进作用与土壤有机碳(SOC)、硝态氮(NO₃^--N)和微生物生物量碳(MBC)显著相关,N10处理显著降低了所有氮转化过程NFGs的相对丰度,这种负面影响与溶解性有机碳(DOC)、MBC含量的减少有关。(3)与氮转化基因丰度规律趋势相似,N1和N5处理显著增加了净N硝化、净N矿化以及N₂O的排放速率,但N10促进作用不明显,表明氮添加对氮转化的促进作用存在阈值。(4)多元回归分析进一步表明,amoA-AOB和MBC是影响净N硝化的关键因素,ureC、nirK和MBC是影响净氮矿化的关键因素,narG、nirS是影响N₂O排放的关键因素。综上,N添加可提高促进樟子松人工林的氮转化及提高部分特定酶功能基因的相对丰度,但氮添加水平存在阈值,当施用10 g N·m^-2·a^-1时,氮转化受到抑制,添加5 g N·m^-2·a^-1是促进樟子松人工林土壤N转化的较佳水平。     

北亚热带3种典型森林群落对降水中氮、磷、硫的截留及分配特征

森林群落在净化空气、截留沉降污染物、改善地表水质等方面具有重要作用。本研究以北亚热带地区3种典型森林群落（毛竹林、杉木林、青冈阔叶林）为研究对象,通过分析沉降污染物（NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N、TP和SO₄^2-）在大气降水、林内穿透雨、树干茎流、枯透水和地表径流中的浓度和通量变化特征,探讨不同森林群落对氮、磷、硫的截留净化作用和分配特征。结果表明,该区域大气降水中NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N、TP和SO₄^2-年均浓度分别为1.06、0.61、0.04、0.07、1.84 mg/L,其年均pH为5.88;各森林群落林冠层能够调升降雨的pH且全年稳定,对TP和NH₄⁺-N均有吸附作用,截留率分别为79.09%-84.68%和30.88%-69.36%;而枯落物层则是林下氮、磷、硫的主要释放源,对NH₄⁺-N、NO₃^--N、TP和SO₄^2-均具有淋溶作用;此外,由地表径流（输出）与大气降水（输入）的对比分析可知,各林地对沉降污染物中氮、磷、硫的截留率均超过98%;3种森林群落对沉降污染物中氮、磷、硫的截留能力依次为：青冈阔叶林 > 毛竹林 > 杉木林,阔叶林对沉降污染物的净化能力要高于毛竹林及针叶的杉木林。     

武夷山不同海拔梯度黄山松土壤有机氮解聚酶活性及其影响因素

土壤有机氮(SON)解聚酶对土壤大分子有机氮的解聚是土壤氮循环的限速步骤,对土壤氮循环至关重要。然而,目前亚热带森林中、高海拔梯度下SON解聚酶活性的动态及其影响因素尚不明确。在武夷山自然保护区海拔1200—2000 m的黄山松林,通过测定5个海拔梯度的土壤环境因子、理化性质和8种SON解聚酶活性的变化,探究了不同海拔梯度下SON解聚酶活性的分布规律及其影响因素。结果表明,除土壤DON含量外,其他测量的土壤环境因子和理化性质在不同海拔梯度下均存在显著的差异。SON解聚酶活性随海拔梯度呈现不同的分布规律：碱性蛋白酶(ALPT)、中性蛋白酶(NPT)、漆酶(Lac)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)随海拔升高显著增加,酸性蛋白酶(ACPT)和几丁质酶(Chi)呈现先增后降的趋势,而锰过氧化物酶(Mnp)和谷氨酰胺酶(GLS)在海拔1800 m显著降低(P<0.05)。冗余分析表明,不同海拔梯度下SON解聚酶活性存在明显的聚类,土壤环境因子和理化性质对SON解聚酶活性的解释度高达88.18%。土壤温度(ST),含水率(SM),微生物生物量碳(MBC)和矿质氮(NH~+₄,...     

大兴安岭北部天然针叶林土壤氮矿化特征

采用顶盖埋管法对大兴安岭地区天然针叶林(樟子松林、樟子松-兴安落叶松混交林和兴安落叶松林)土壤铵态氮(NH~+_4-N)、硝态氮(NO~-_3-N)、净氮矿化速率进行研究,并探索土壤理化性质与氮矿化之间的相关性,为大兴安岭地区森林生态系统土壤养分管理及森林经营提供帮助。结果表明:观测期内(5—10月)3种林型土壤无机氮变化范围为31.51—70.42 mg/kg,以NH~+_4-N形式存在为主,占比达90%以上,且与纯林相比混交林土壤无机氮含量较高。3种林型土壤净氮矿化、净氨化、净硝化速率月变化趋势呈V型,7、8月表现为负值,其他月份为正值。净氮矿化速率变化范围樟子松林为-0.54—1.28 mg kg~(-1) d~(-1)、樟子松-兴安落叶松混交林为-0.13—0.55 mg kg~(-1) d~(-1)、兴安落叶松林为-0.80—1.05 mg kg~(-1) d~(-1)。土壤净氨化过程在土壤氮矿化中占主要地位,占比达60%以上。3种林型土壤净氮矿化、净氨化及净硝化速率垂直差异显著,0—10 cm土层矿化作用明显高于10—20 cm土层(P0.05)。土壤氮矿化速率与土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤C/N、枯落物全氮含量和枯落物C/N均存在显著相关性。不同类型的森林土壤及枯落物的质量也存在差异,进而影响土壤氮矿化特征。     

Responses of soil chemical and biological properties to nitrogen addition in a Dahurian larch plantation in Northeast China

Soil microbial properties play a key role in belowground ecosystem functioning, but are not well understood in forest ecosystems under nitrogen (N) enrichment. In this study, soil samples from 0–10 cm and 10–20 cm layers were collected from a Dahurian larch (Larix gmelinii Rupr.) plantation in Northeast China after six consecutive years of N addition to examine changes in soil pH, nutrient concentrations, and microbial biomass and activities. Nitrogen addition significantly decreased soil pH and total phosphorus, but had little effect on soil total organic carbon (TOC) and total N (TN) concentrations. The NO ₃ ^? -N concentrations in the two soil layers under N addition were significantly higher than that in the control, while NH ₄ ⁺ -N concentrations were not different. After six years of N addition, potential net N mineralization and nitrification rates were dramatically increased. Nitrogen addition decreased microbial biomass C (MBC) and N (MBN), and MBC/TOC and MBN/TN in the 0–10 cm soil layer, but MBC/MBN was increased by 67% in the 0–10 cm soil layer. Soil basal respiration, microbial metabolic quotient (qCO₂), and β-glucosidase, urease, acid phosphomonoesterase and nitrate reductase activities in the two soil layers showed little change after six years of N addition. However, soil protease and dehydrogenase activities in the 0–10 cm layer were 41% and 54% lower in the N addition treatment than in the control, respectively. Collectively, our results suggest that in the mid-term N addition leads to a decline in soil quality in larch plantations, and that different soil enzymes show differentiated responses to N addition.     

蚂蚁筑巢对西双版纳热带森林土壤有机氮矿化的影响

蚂蚁作为生态系统工程师能够调节土壤微生物及理化环境,进而对热带森林土壤有机氮矿化速率及其时间动态产生显著影响。以西双版纳白背桐热带森林群落为研究对象,采用室内需氧培养法测定土壤有机氮矿化速率,比较蚁巢和非蚁巢土壤有机氮矿化速率的时间动态,揭示蚂蚁筑巢活动引起土壤无机氮库、微生物生物量碳及化学性质改变对有机氮矿化速率时间动态的影响。结果表明：（1）蚂蚁筑巢显著影响土壤有机氮矿化速率（P<0.01）,相较于非蚁巢,蚁巢土壤有机氮矿化速率提高了261%;（2）土壤有机氮矿化速率随月份推移呈明显的单峰型变化趋势,即6月最大（蚁巢1.22 mg kg^-1 d^-1、非蚁巢0.41 mg kg^-1 d^-1）,12月最小（蚁巢0.82 mg kg^-1 d^-1、非蚁巢0.18 mg kg^-1 d^-1）;（3）两因素方差分析表明,不同月份及不同处理对土壤有机氮矿化速率、NH₄-N及NO₃-N产生显著影响（P<0.05）,但对NO₃-N的交互作用不显著;（4）蚂蚁筑巢显著提高了无机氮库（NH₄-N与NO₃-N）、微生物生物量碳、有机质、水解氮、全氮及易氧化有机碳等土壤养分含量,而降低了土壤pH值;（5）回归分析表明,铵态氮和硝态氮对土壤有机氮矿化速率产生显著影响,分别解释87.89%、61.84%的有机氮矿化速率变化;（6）主成份分析表明NH₄-N、微生物生物量碳及有机质是影响有机氮矿化速率时间动态的主要因素,而全氮、NO₃-N、易氧化有机碳、水解氮及pH对土壤有机氮矿化速率的影响次之,且pH与土壤有机氮矿化速率呈显著负相关。总之,蚂蚁筑巢活动主要通过影响土壤NH₄-N、微生物生物量碳及有机质的状况,进而调控西双版纳热带森林土壤有机氮矿化速率的时间动态。研究结果将有助于进一步提高对土壤氮矿化生物调控机制的认识。     

黄土丘陵区植被恢复对土壤可溶性氮组分的影响

为探究黄土丘陵地区人工植被恢复对土壤氮素养分累积与有效性的影响,研究分析了植被恢复15年刺槐、柠条、刺槐侧柏混交、刺槐山桃混交以及荒草地土壤可溶性氮组分含量及其垂直分布特征。结果表明,与耕地相比,植被恢复显著提高了0—30 cm土壤可溶性氮组分含量,这也使0—30 cm土壤可溶性氮组分密度显著增加,可溶性有机氮密度增幅表现为柠条(262.2%)刺槐(232.8%)刺槐山桃混交、刺槐侧柏混交(34.5%)荒草地(-21.5%),硝态氮密度整体表现为柠条刺槐刺槐山桃混交荒草地刺槐侧柏混交,增幅为7.9%—182.8%,铵态氮密度以刺槐山桃混交增幅最大(110.3%),荒草地最小为2.6%。可溶性有机氮、硝态氮占全氮的比例以刺槐最高,分别提升了2.4倍和0.6倍,铵态氮占全氮的比例以刺槐山桃混交最高,提升了1.0倍。可溶性氮组分受微生物量碳氮的影响大于有机质和全氮,微生物量氮与可溶性氮组分的相关性优于微生物量碳,硝态氮对土壤有机质、全氮和微生物量碳氮的变化最为敏感。综上,植被恢复能够提高土壤可溶性氮组分含量、密度及其占全氮比例,增加土壤氮的有效性,以刺槐、柠条提升效果最好。     

氮磷添加对亚热带常绿阔叶林土壤微生物群落特征的影响

为了探讨氮磷添加对土壤微生物特点的影响,选择安徽省池州仙寓山常绿阔叶老龄林,设定了4个水平的氮磷添加试验,即对照(CK,0 kg N/hm~2)、低氮(LN,50 kg N/hm~2)、高氮(HN,100 kg N/hm~2)、高氮+磷(HN+P,100 kg N/hm~2+50 kg P/hm~2)。利用氯仿熏蒸法和Biolog微平板技术,分析不同水平氮磷添加对不同土层(0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm)土壤微生物生物量C(MBC)、N(MBN)和微生物群落功能多样性的影响。结果表明:MBC、MBN随土层加深而降低,且差异性极显著,MBC与MBC/MBN比在氮磷添加后均表现出显著性差异;土壤微生物群落的代谢活性随土层加深而降低,HN与LN处理的土壤微生物活性最高;Mc Intosh、Shannon和Simpson多样性指数在不同土层和不同N、P添加水平上都存在差异,表层土壤微生物多样性指数差异性较为显著。土壤微生物对羧酸类、氨基酸类和碳水类碳源利用率最高;主成分分析显示不同土层的土壤微生物碳源利用上有明显的变化,表层土壤微生物碳源利用在不同N、P添加水平上有明显的空间变异性,其他土层分布较为集中,空间差异性主要表现在对碳水类与羧酸类碳源的利用上。土层与氮、磷添加剂量对土壤微生物生物量C、N及功能多样性都有显著影响,其中高氮处理对表层土壤微生物影响最大。     

宁夏六盘山4种典型森林伴随降水的无机氮通量变化特征

在宁夏六盘山香水河小流域,选择建立了4种典型森林的样地,测定了2011年生长季(5月24日—10月20日)大气降水(724.3 mm)、穿透水、干流、枯落物渗透水和主根系层(0—30 cm)土壤渗透水的无机氮(NH~+_4-N、NO~-_3-N)浓度及相应通量的变化。结果表明,在林外降水转化林下降水中,各样地林下降水携带的生长季NH~+_4-N通量(kg/hm~2)(华北落叶松人工林2.40、华山松次生林2.37、野李子灌丛2.29、桦木次生林2.09)均明显低于林外降水(3.04),NO~-_3-N通量(kg/hm~2)(华北落叶松人工林2.15、桦木次生林2.14、野李子灌丛2.09、华山松次生林1.92)更显著低于林外降水(4.27)。整体看来,阔叶林林冠的无机氮吸附(吸收)作用稍高于针叶林。在4种森林样地的枯落物层渗透水中,无机氮浓度变化在0.68—0.88 mg/L,稍高于林冠穿透水的无机氮浓度;4个样地的枯落物渗透水的无机氮通量(kg/hm~2)(野李子灌丛4.10、桦木次生林3.24、华山松次生林3.22、华北落叶松人工林2.77)均低于林下降水。在华山松次生林和华北落叶松人工林的主根系层(0—30 cm)土壤渗透水中,无机氮浓度均高于枯落物渗漏水;因土壤淋出作用,华山松次生林和华北落叶松人工林的土壤渗透水的无机氮输出通量分别为16.34 kg/hm~2和18.93 kg/hm~2,均显著高于枯落物渗透水的输入通量。整体来看,林外降水在林地无机氮输入中占有重要地位,在研究年份生长季,林冠层和枯落物层的吸附(吸收)作用使降水输入的无机氮通量明显降低,但主根系层土壤淋出作用显著增大了土壤渗透水携带的无机氮输出通量,表现为土壤层氮素流失。     

黄河三角洲盐碱地不同造林模式下的土壤碳氮分布特征

为了探讨不同造林模式对土壤碳氮影响的生态效应,以黄河三角洲盐碱地白蜡+棉花(FC)、香花槐+棉花(RC)、竹柳+棉花(SC)、白蜡林(F)、竹柳林(S)等5种造林模式为研究对象,分析比较各造林模式土壤的碳氮形态及分布特征,为重度退化刺槐林的经营改造和造林模式选择提供理论依据。结果显示:(1)不同造林模式下土壤的可溶性总碳和可溶性有机碳含量均高于裸地,农林间作高于纯林,其中SC模式含量最高,其次为FC和RC模式,而F和S纯林模式较低;5种造林模式不同土层可溶性有机碳含量均表现为0—20 cm高于20—40 cm。(2)农林间作模式0—40 cm土层的可溶性全氮和可溶性有机氮平均含量均高于纯林模式,其中SC模式的含量最高。FC、SC和S纯林模式0—20 cm土层可溶性有机氮含量显著高于20—40 cm土层,分别为其1.4、1.5和2.7倍;而RC模式20—40 cm土层可溶性有机氮含量显著高于0—20 cm土层。(3)5种造林模式中,除F纯林土壤硝态氮低于裸地外,其他造林模式下的土壤各种氮养分含量均显著高于裸地。土壤可溶性有机碳与全氮和铵态氮的相关性达到极显著水平(P0.01)。研究表明农林间作模式可显著提高重度退化刺槐林皆伐后土壤中有效态碳、氮含量,其中SC模式改良效果较好,而纯林模式较差。