桂西北喀斯特峰丛洼地不同植被演替阶段的土壤脲酶活性

以桂西北喀斯特峰丛洼地不同演替阶段植被群落为研究对象,采用空间代替时间序列的方法,选取立地条件基本相似的草地、乔灌林和次生林3种次生演替植被,并以原生林为对照,通过野外调查取样和室内分析,探讨植被不同演替阶段土壤脲酶活性的变化特征及其与土壤理化性质的关系。结果发现,(1)不同植被演替阶段的土壤脲酶活性存在显著差异,草地最高(0.462 mg · g^-1 · d^-1),次生林次之(0.410 mg · g^-1 · d^-1),灌木林再次(0.371 mg · g^-1 · d^-1),原生林最低(0.194 mg · g^-1 · d^-1);(2)在喀斯特区域,土壤脲酶活性与全钾、粘粒含量、容重、碳氮比(C/N)、碱解氮占全氮的比例(AN/TN)呈正相关(P<0.01),与其他指标,如有机碳、全氮、碱解氮、微生物碳、微生物氮等均呈极显著负相关(P<0.01);(3)与脲酶活性关系密切的理化性质有全氮、碱解氮、微生物量、粘粒含量及C/N、AN/TN等。并不是所有区域的土壤脲酶活性都与SOC、TN、AN、微生物量呈正相关,当土壤养分较高,即土壤中的氮量不再是作物生长的限制因子时,脲酶活性有可能与之呈负相关。     

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。     

内蒙古不同类型草地土壤氮矿化及其温度敏感性

土壤氮矿化(Nitrogen mineralization)是土壤氮循环的重要环节,对土壤氮素供应以及植物生产力的维持具有十分重要的意义。沿中国东北草地样带(Northeastern China Transect, NECT)分别在典型草地、过渡草地及荒漠草地设置了3个实验样地,利用不同温度(5、10、15、20 ℃和25 ℃)和不同水分(30%、60%和90%土壤饱和含水量,Saturated soil moisture, SSM)的室内培养途径,探讨了不同类型草地的土壤氮矿化速率、土壤氮矿化的温度敏感性(Q₁₀)及其主要影响因素。实验结果表明:从典型草地至荒漠草地,土壤全碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮含量均表现为逐渐下降的趋势;类似地,土壤净氮矿化速率、硝化速率也逐渐降低。在20 ℃和60% SSM时,土壤净氮矿化速率表现为典型草地 (0.715 mg N kg^-1 d^-1) > 过渡草地 (0.507 mg N kg^-1 d^-1) > 荒漠草地 (0.134 mg N kg^-1 d^-1);相反,温度敏感性却逐渐升高,温度敏感性与基质质量指数呈负相关。草地类型和水分对于土壤净氮矿化速率、硝化速率具有显著影响,且二者间具有显著的交互效应。包含温度和水分的双因素模型可很好地拟合土壤氮矿化速率的变化趋势(P < 0.0001),二者可共同解释土壤硝化速率92%-96%的变异。土壤氮矿化沿着草地演替呈现出很好的空间格局、并与温度和水分具有密切关系,为解释内蒙古草地空间分布格局提供了理论基础。     

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。     

亚热带不同次生林地凋落物持水特性及季节变化

为了解亚热带不同演替阶段次生林地的凋落物持水特性规律,选取湖南大山冲森林公园保存完好的三种亚热带典型次生林地,按两月一次采集新近的凋落物并采用水浸泡法测定凋落物持水量、持水率和吸水速率,对比分析不同森林类型凋落物持水性差异及其与凋落物碳氮凋落量的关系。结果表明：（1）三种次生林地凋落物量及组成均表现出特有的变化规律。针叶林和常绿阔叶林凋落物量以夏季5-9月最大,落叶阔叶林凋落物则以春、秋两个季节最大;（2）三种次生林地凋落物的饱和持水量、半饱和时间以及与水亲和力均呈现显著季节性变化特征。针叶林凋落物饱和持水量在5-7月达到最高为（59.68±2.91） g/m²,常绿阔叶林凋落物饱和持水量则在9月达到最高,落叶阔叶林凋落物饱和持水量在11月份达到最高为（190.60±8.81） g/m²;三种次生林凋落物的半饱和时间均以11月份为最低,且落叶阔叶林凋落物半饱和时间比其他两种次生林地更低,全年平均（0.62±0.12） h;凋落物的水亲和力系数,全年均以落叶阔叶林最大为142.72±26.12;（3）落叶阔叶林凋落物饱和持水率全年显著高于其他两种次生林（P<0.01）,且针叶林和落叶阔叶林凋落物饱和持水率均在11月份达到最大值;（4）落叶阔叶林凋落物吸水速率A值显著低于其他两种次生林（P<0.01）,而针叶林凋落物吸水速率系数B值显著高于其他两种次生林（P<0.01）;（5）凋落物饱和持水量与凋落物水亲和力和饱和持水率存在显著正相关关系,与凋落物凋落碳氮总量同样存在显著正相关关系;凋落物饱和持水率与凋落物半饱和时间、吸水速率系数A和B值存在显著负相关,与凋落物碳含量和C/N比极显著负相关,与凋落物氮含量极显著正相关（P<0.01）。综上,不同次生林类型凋落物持水性存在显著差异,凋落物持水性与凋落物碳氮量存在显著联系,该研究为深入探讨森林生态环境效应提供了支撑,丰富了森林凋落物持水特性的研究理论。     

长白山苔原带凋落物生态化学计量特征及其对模拟氮沉降的响应

长白山苔原是我国乃至欧亚大陆东部独有的高山苔原,根据前人调查植被以灌木苔原为主要类型。在全球变暖背景下,近30年来,长白山岳桦林下的草本植物侵入苔原带,原生灌木苔原分化为灌木苔原、灌草苔原和草本苔原,形成了灌木、灌草混合和草本3种不同类型的凋落物,凋落物数量和质量发生显著改变。与此同时长白山苔原氮沉降量也在逐年增加,导致了土壤中氮的累积,势必影响凋落物的分解。凋落物作为连接植物和土壤的纽带,其分解过程中碳（C）、氮（N）、磷（P）等化学组分和化学计量比的变化直接和间接影响着土壤养分有效性和植物养分利用策略。为揭示氮沉降增加对长白山苔原带不同类型凋落物化学组分及生态化学计量特征早期变化的影响,开展了为期8个月的模拟氮沉降室内凋落物分解实验。在苔原带采集灌木优势种牛皮杜鹃和草本优势种小叶章的凋落物带回实验室,模拟灌木牛皮杜鹃群落、灌草混合的牛皮杜鹃-小叶章群落和草本小叶章群落的3种不同类型凋落物,设置三个施氮处理：对照（CK,0 g N m^-2 a^-1）、低氮（LN,10 g N m^-2 a^-1）、高氮（HN,20 g N m^-2 a^-1）。研究表明：（1）不施氮处理时,3种凋落物的C、P均呈释放状态,木质素（Li）呈先累积再略有降解趋势;牛皮杜鹃凋落物的N元素富集而其余两种凋落物N元素呈释放状态;灌草混合和草本凋落物比原生的灌木凋落物C和N元素释放快、Li累积少;而灌木凋落物的P释放略快于灌草和草本凋落物。3种植被类型凋落物的C/N、C/P、Li/N大小表现为：牛皮杜鹃凋落物>牛皮杜鹃-小叶章混生群落凋落物>小叶章凋落物;N/P表现为：小叶章凋落物>牛皮杜鹃凋落物>牛皮杜鹃-小叶章混生群落凋落物。（2）氮沉降促进3种类型凋落物分解过程中C、N和P化学组分的释放,且氮浓度越高促进作用越显著。在牛皮杜鹃凋落物分解过程中,氮素添加到达某一阈值后,其C/N、C/P、N/P、Li/N的降幅最大,后续若再增加氮素,其对化学计量比的影响均会减弱;本实验中的氮素添加量增加促进了小叶章凋落物的C/N、Li/N下降。（3）草本植物入侵引起凋落物类型的变化带来凋落物分解加快,将导致长白山苔原带养分循环的变化;氮沉降增加对小叶章凋落物化学组分的释放及C/N、Li/N的下降更为促进,小叶章凋落物内难分解化合物减少,分解受到促进。高氮沉降加快了小叶章凋落物与土壤、草本植物之间的养分循环。因此,随着未来苔原带氮沉降量的增加,将更有利于小叶章在与牛皮杜鹃的竞争中获胜,使苔原带呈现草甸化趋势。     

氮添加对马尾松人工林土壤团聚体氮矿化及土壤酶活性的影响

土壤氮库是生态系统氮素重要的源和汇。以三峡库区马尾松（Pinus massoniana）人工林为研究对象,从团聚体视角出发分析土壤养分和酶活性对氮添加的响应规律,以及相应的变化对氮矿化的影响,为预测该地区在大气氮沉降持续增加的背景下土壤氮动态提供参考。设置4种量的氮添加处理（N₀：0 kg N hm^-2 a^-1;N₃₀：30 kg N hm^-2 a^-1;N₆₀：60 kg N hm^-2 a^-1;N₉₀：90 kg N hm^-2 a^-1）,将土壤按粒径分为>2000 μm （大团聚体）、250-2000 μm （小团聚体）和<250 μm （微团聚体）3个组分的团聚体,观察团聚体氮矿化特征。结果表明：（1）与对照相比,N₃₀和N₆₀处理提高了有机质（SOM）含量,但土壤SOM和全氮（TN）含量在N₉₀下开始出现下降;氮添加降低了土壤速效磷（aP）含量,在小团聚体中表现最为显著。除微团聚体中的POD和NAG以外,其余3种酶的活性均在N₃₀和N₆₀处理之下被提高。（2）土壤平均净硝化速率整体高于土壤平均净氨化速率;大团聚体和小团聚体中净氨化速率在氮添加处理后显著降低,大团聚体净硝化速率低于其他两个粒径;土壤净氮转化速率在N₉₀处理下最高。（3）土壤养分和无机氮含量与土壤酸性磷酸酶（AP）、N-乙酰-β-D-葡糖苷酶（NAG）、过氧化物酶（POD）、硝酸还原酶（NR）和脲酶（UE）的活性呈显著相关,酶活性变化是多因子综合作用的结果;RDA分析显示,UE与土壤净氨化速率存在显著正相关,NAG和POD是与净氮转化速率分别存在显著正相关和显著负相关的关键土壤酶。综上所述,硝化作用是土壤净氮转化的主要贡献者,微团聚体在土壤氮矿化中发挥主要作用,NAG和POD是改变土壤净氮转化的主要生物酶。此外,氮添加会引起土壤氮素的流失,引起土壤的磷限制,并对土壤养分循环产生显著影响。     

子午岭植被自然演替中植物多样性变化及其与土壤理化性质的关系

在野外样方调查和室内实验分析的基础上,采用相关性分析和多元逐步回归方法,分析了黄土高原子午岭地区不同演替阶段群落物种多样性、土壤理化特性以及二者的相互关系.结果表明:群落物种多样性随演替进展呈增长趋势,但其增长并非完全线性,主要表现为草本群落演替阶段物种多样性指数高于灌木演替阶段.0~20 cm和20~40 cm土层土壤的全氮、有效氮和有机质等土壤养分指标随着植被演替不断增大.在演替过程中,土壤含水量变化虽有波动,但总体上升,土壤容重波动下降,说明演替过程中土壤环境在不断得到改善.40~60 cm土层土壤理化性质变化未表现出一定规律,说明其与植被演替没有必然联系.物种多样性指数与土壤因子的相关性分析表明,群落演替过程中物种多样性变化与土壤因子存在一定相关性,其中0~20 cm土层土壤的全氮和有机质与物种的多样性指数呈显著正相关.随着土层加深,物种多样性对土壤理化性质影响表现出减弱趋势.     

温度对川西亚高山3种森林土壤氮矿化的影响

川西亚高山森林群落土壤氮循环对全球气候变化非常敏感。采用室内培养法,研究川西3个森林群落(天然针叶林、云杉人工林和桦木次生林)土壤有机层和矿质土壤层无机氮含量在两个培养温度(20℃和10℃)下4周内动态变化。结果表明:培养4周后,在20℃培养条件下天然针叶林、云杉人工林和桦木次生林硝态氮含量比在10℃培养条件下分别高出104.32%、52.11%和25.57%;而铵态氮含量仅高出10.18%、24.06%和44.82%。有机层土壤氨化速率、硝化速率和净氮矿化速率大多表现为20℃显著高于10℃;相反,温度对矿质土壤层氮转化速率影响大多不显著。此外,天然林土壤净氨化速率、硝化速率和净氮矿化速率均高于桦木次生林和云杉人工林。实验期间,3个森林群落土壤净硝化速率20℃比10℃高79.03%—128.89%,而净氨化速率仅高37.81%—63.33%。综上所述,温度变化对川西亚高山森林土壤氮矿化具有显著影响,而温度效应因森林类型、土壤层次和氮形态而不同。与矿质土壤层相比,土壤有机层氮矿化对温度变化更为敏感。     

黄土高原植被不同演替阶段优势种的光合生理特性

在黄土高原子午岭林区,按照植被的演咎序列,分别选择植被次生演替不同阶段的优势种-白羊草、铁杆蒿、沙棘、狼牙刺、山杨和辽东栎,对其土壤与叶片氮素含量、叶片气体交换参数、叶绿素含量及叶绿素荧光参数进行了观测．结果表明：随着植被演替,0—20cm土壤全氮含量呈增大趋势,植被优势种叶片氮含量先升高后降低,叶绿素含量变化与优势种叶片氮含量相似．灌木群落优势种（沙棘、狼牙刺）叶片氮含量明显高于其它群落优势种（P〈0．05）,草本群落优势种（白羊草、铁杆蒿）和灌木群落优势种的光合速率（Pn）高于早期森林群落优势种（山杨）和顶级群落优势种（辽东栎）,叶片气孔导度（ga）与Pn变化规律相似．草本群落和灌木群落优势种叶片蒸腾速率（Tr）较高,随着演替的进行t逐步下降,顶级群落优势种辽东栎Tr较低．PSⅡ最大光化学量子效率（Fv／Fm）值呈缓慢增长趋势,辽东栎〉山杨〉沙棘〉狼牙刺〉铁杆蒿〉白羊草,而PSⅡ量子效率（ΦPSⅡ）值呈先增加后降低趋势;光化学淬灭系数（qp）在演替过程中呈整体增加趋势,而非光化学淬灭系数（qNP）呈先增加后降低趋势．这说明植被不同演替阶段优势种的光合生理特征以及对微生境的适应性存在明显差异．     

缙云山森林群落次生演替中土壤理化性质的动态变化

选择典型、有代表性的不同演替阶段群落,进行了植被调查和土壤分析.结果表明,土壤理化性质在演替方向和土壤剖面上表现出较强的规律.土壤有机质随植被从低级向高级演进逐渐积累,分别是19.5(X₁)、37.0(X²)、50.1(X₃)和71.6 g·kg^-1(X₄);土壤全N、碱解氮和速效钾等也呈上升趋势;土壤pH和盐基饱和度降低,阳离子交换量增加.在土壤剖面上,有机质、全N等指标表现出A＞B＞C层的趋势.灰色关联度分析表明,随着演替的进行,土壤肥力提高,物种丰富度和郁闭度也相应增加.不同群落土壤理化性质在不同季节有显著差异,但这种差异并不影响植物与土壤在大时间尺度下的演变方向.土壤理化性质的动态变化与植物演替相适应.     

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。     

温度、水分和森林演替对中亚热带丘陵红壤氮素矿化影响的模拟实验

研究了温度、水分和演替阶段及其交互作用对中亚热带丘陵红壤区森林土壤氮素矿化过程及其矿化速率的影响.结果表明：温度和演替阶段对土壤氨化速率影响显著,其中12 ℃<24℃<36 ℃,灌丛林和马尾松(Pinus massoniana)林低于常绿阔叶林(P＜0.05);而水分的影响不显著.水分和演替阶段对土壤硝化速率有显著影响,土壤半饱和含水量高于自然含水量及饱和含水量,且马尾松林高于灌丛林(P＜0.05);而温度的影响不显著.温度、水分和演替阶段对土壤氮净矿化速率的影响均显著,其中12 ℃<24 ℃<36 ℃,土壤半饱和含水量高于自然含水量和饱和含水量,灌丛林<马尾松林<常绿阔叶林(P＜0.05).温度升高有利于提高土壤氨化速率和净矿化速率,温度过高则抑制土壤硝化速率;土壤含水量适中有利于土壤氮素矿化过程;顺行演替将提高土壤供氮能力,且抑制过强的硝化作用.     

植被类型与坡位对喀斯特土壤氮转化速率的影响

土壤氮素转化对于植物氮素营养具有重要作用,尤其是对于受氮素限制的喀斯特退化生态系统。选取植被恢复过程中4种典型喀斯特植被类型(草丛、灌丛、次生林、原生林)和3个坡位(上、中、下坡位)表层土壤(0—15cm)为对象,利用室内培养的方法,研究不同植被类型和坡位下土壤氮素养分与氮转化速率(氮净矿化率、净硝化率和净氨化率)的特征及其影响因素。结果表明,植被类型对土壤硝态氮含量、无机氮含量、氮净矿化率、净硝化率和净氨化率均有显著影响(P0.01),即随着植被的正向演替(草丛—灌丛—次生林—原生林),土壤硝态氮含量、无机氮含量、土壤氮净矿化速率和净硝化速率整体上呈增加趋势,而坡位以及坡位与植被类型的交互作用对上述土壤氮素指标无显著影响(P0.05)。冗余分析结果表明凋落物氮含量、凋落物C∶N比和硝态氮含量对土壤氮转化速率有显著影响,其中凋落物氮含量是影响土壤氮转化速率的主要因子(F=35.634,P=0.002)。可见,尽管坡位影响喀斯特水土再分配过程,但植被类型决定的凋落物质量(如凋落物氮含量等)对喀斯特土壤氮素转化速率的作用更为重要。因此,在喀斯特退化生态系统植被恢复初期,应注重植被群落的优化配置(如引入豆科植物)和土壤质量的改善(如降低土壤C∶N),促进土壤氮素转化及氮素的有效供给。     

Effect of Monospecific and Mixed Sea-Buckthorn (Hippophae rhamnoides) Plantations on the Structure and Activity of Soil Microbial Communities

This study aims to evaluate the effect of different afforestation models on soil microbial composition in the Loess Plateau in China. In particular, we determined soil physicochemical properties, enzyme activities, and microbial community structures in the top 0 cm to 10 cm soil underneath a pure Hippophae rhamnoides (SS) stand and three mixed stands, namely, H. rhamnoides and Robinia pseucdoacacia (SC), H. rhamnoides and Pinus tabulaeformis (SY), and H. rhamnoides and Platycladus orientalis (SB). Results showed that total organic carbon (TOC), total nitrogen, and ammonium (NH₄⁺) contents were higher in SY and SB than in SS. The total microbial biomass, bacterial biomass, and Gram⁺ biomass of the three mixed stands were significantly higher than those of the pure stand. However, no significant difference was found in fungal biomass. Correlation analysis suggested that soil microbial communities are significantly and positively correlated with some chemical parameters of soil, such as TOC, total phosphorus, total potassium, available phosphorus, NH₄⁺ content, nitrate content (NH₃⁻), and the enzyme activities of urease, peroxidase, and phosphatase. Principal component analysis showed that the microbial community structures of SB and SS could clearly be discriminated from each other and from the others, whereas SY and SC were similar. In conclusion, tree species indirectly but significantly affect soil microbial communities and enzyme activities through soil physicochemical properties. In addition, mixing P. tabulaeformis or P. orientalis in H. rhamnoides plantations is a suitable afforestation model in the Loess Plateau, because of significant positive effects on soil nutrient conditions, microbial community, and enzyme activities over pure plantations.     

Temporal patterns of net soil N mineralization and nitrification through secondary succession in the subtropical forests of eastern China

Linking temporal trends of soil nitrogen (N) transformation with shifting patterns of plants and consequently changes of litter quality during succession is important for understanding developmental patterns of ecosystem function. However, the successional direction of soil N mineralization and nitrification in relation to species shifts in the subtropical regions remains little studied. In this study, successional patterns of net soil N mineralization and nitrification rates, litter-fall, forest floor litter, fine root and soil properties were quantified through a successional sequence in the subtropical forests of eastern China. Net N mineralization rate was ‘U-shaped’ through succession: highest in climax evergreen broad-leaved forest (CE: 1.6?±?0.2 mg-N kg^?1 yr^?1) and secondary shrubs (SS: 1.4?±?0.2 mg-N kg^?1 yr^?1), lowest in conifer and evergreen broad-leaved mixed forest (MF: 1.1?±?0.1 mg-N kg^?1 yr^?1) and intermediate in conifer forest (CF: 1.2?±?0.1 mg-N kg^?1 yr^?1) and sub-climax forest (SE: 1.2?±?0.2 mg-N kg^?1 yr^?1). Soil nitrification increased with time (0.02?±?0.1, 0.2?±?0.1, 0.5?±?0.1, 0.2?±?0.1, and 0.6?±?0.1 mg-N kg^?1 yr^?1 in SS, CF, MF, SE and CE, respectively). Annual production of litter?fall increased through succession. Fine root stocks and total N concentration, soil total N, total carbon (C) and microbial biomass C also followed ‘U?shaped’ temporal trends in succession. Soil bulk density was highest in MF, lowest in CE, and intermediate in SS, CF and SE. Soil pH was significantly lowest in CE. Temporal patterns of soil N mineralization and nitrification were significant related to the growth of conifers (i.e. Pinus massoniana) and associated successional changes of litter-fall, forest floor, fine roots and soil properties. We concluded that, due to lower litter quality, the position of Pinus massoniana along the succession pathway played an important role in controlling temporal trends of soil N transformation.     

子午岭人工林土壤微生物生物量及酶活性

数十年来,黄土高原的生态恢复取得了显著的效益,不仅遏制了当地的土壤流失,改善了土壤质量,同时也减少了向黄河的输沙量.但是,区域森林物种和群落演替还远未得到充分发展.子午岭林区及其高度发达的森林群落,作为先进的生态区,可以将实践经验和知识借鉴到中国黄土高原的其他地区,有助于确定最有效的人工林树种,以便今后更好地进行生态恢复.为了系统地了解典型的当地树种对土壤性质的潜在影响,本研究以黄土高原子午岭天然次生林区生长状况较好的人工林(刺槐、油松和侧柏)为研究对象,并以子午岭林区顶极群落辽东栎天然林为对照,这4种林型具有较一致的树龄(25年)、立地条件等.采用传统方法测定4种乔木林0～20 cm土壤理化性质、土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶)和土壤微生物生物量碳、氮.结果表明: 1)土壤蔗糖酶活性为16.94～64.49 mg·g^-1·24 h^-1,脲酶活性为0.15～0.26 mg·g^-1·24 h^-1,碱性磷酸酶为0.65～1.23 mg·g^-1·24 h^-1,且侧柏土壤的3种酶活性均显著高于刺槐和油松土壤.从3种酶活性几何平均值来看,侧柏土壤酶活性甚至高于辽东栎;2)土壤微生物生物量碳、氮变化范围分别为247.37～529.84 mg·kg^-1、41.48～77.91 mg·kg^-1,均为侧柏>油松>刺槐,且侧柏显著高于油松和刺槐.辽东栎土壤微生物生物量碳高于侧柏,而微生物生物量氮低于侧柏,但差异均不显著;3)油松土壤溶解性碳、氮含量较高,甚至高于土壤微生物生物量碳、氮,说明油松土壤中溶解性有机物是较微生物生物量更主要的活性养分;4)土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关性,刺槐和油松土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性分别与土壤有机碳、全氮和全磷含量呈显著正相关;5)主成分分析结果表明,植被类型对土壤微生物生物量碳和氮、有机碳、全氮、碳磷比、氮磷比、脲酶影响较大,土壤微生物生物量碳、氮、碳磷比、氮磷比和氮与磷呈负相关,土壤溶解性碳、氮与碳氮比呈负相关.表明侧柏是较油松和刺槐更适用于南部森林带的造林树种.     

鼎湖山不同演替阶段森林土壤水分时空变异研究

土壤水分作为森林生态系统水分蓄库的主体,森林土壤水分储量及其时空动态与变异对揭示区域植被恢复与气候变化背景下的森林生态系统水文过程响应与服务功能变化机制具有重要意义。本研究以南亚热带地区典型森林植被演替序列马尾松人工林（Pinus massoniana coniferous forest,PF）-马尾松针阔叶混交林（mixed Pinus massoniana/broad-leaved forest,MF）-季风常绿阔叶林（monsoon evergreen broad-leaved forest,MEBF）为研究对象,依托中国生态系统研究网络森林样地建设与监测统一规范对鼎湖山森林生态系统定位站站区内分布的上述森林类型土壤水分的长期定位观测（2005-2015年）,通过分析各演替阶段森林土壤不同土层（0-15、15-30、30-45、45-60、60-75和75-90 cm）土壤体积含水量观测数据,探究该区域森林植被恢复过程中的土壤水分变化及其时空变异。结果表明：在雨热同期且干湿季明显的南亚热带地区,鼎湖山森林土壤储水量及其时间动态受降雨量的影响显著,森林土壤层对降雨具有强烈的调蓄和稳定作用,伴随PF→MF→MEBF自然演替进程,调蓄水分能力逐步增强。林型间,由初期阶段PF到顶级群落MEBF,森林土壤水分储量逐渐提高,且演替后期林型相对于早期林型,土壤储水量均呈现为较小的年际与年内变幅。干、湿季而言,干季时林型间的土壤储水量差异大于湿季,干季时MEBF和MF土壤含水量分别是PF的1.33倍和1.11倍。从土壤含水量的干、湿季期间变异来看,不同林型各土层土壤含水量的变异系数大小均表现为干季大于湿季;垂直剖面方向上,突出表现为无论干湿季MEBF各层土壤含水量变异均比其他两种林型较为缓和,充分体现了MEBF优越的土壤水分时空调配能力。整体上,伴随PF→MF→MEBF自然演替进程,土壤水分储量及其稳定性逐步提升。