亚热带不同海拔黄山松林土壤磷组分及微生物特征

磷是亚热带地区植物生长必需的养分元素之一,海拔梯度可能会改变土壤-植物-微生物系统并影响土壤磷形态及有效性。了解不同海拔土壤磷组分状况,对维持山地森林生态系统可持续发展具有重要的意义。以戴云山地区不同海拔梯度(1300m和1600 m)黄山松林为研究对象,分析了土壤磷组分、微生物群落特征和磷酸酶活性。结果显示:海拔显著影响黄山松林土壤磷组分,与海拔1300 m相比,海拔1600 m处土壤总磷含量减少了48.4%—49.8%,且各磷组分(易分解态磷、中等易分解态磷和难分解态磷)含量也显著降低,淋溶层(A层)土壤的降低程度分别为45.7%、58.6%和38.7%,淀积层(B层)为82.6%、59.9%和31.1%。海拔对土壤微生物群落特征和酶活性亦有显著影响,各类微生物群落和总微生物磷脂脂肪酸含量(PLFAs),以及磷酸双酯酶(PD)活性均表现为海拔1600 m 1300 m,但酸性磷酸单酯酶(ACP)活性呈相反的趋势。冗余分析(RDA)表明,土壤磷组分主要受有机碳(SOC)调控,且SOC与有机磷组分(Na HCO3-Po和Na OH-Po)呈显著正相关;磷酸酶和外生菌根真菌(EMF)也是影响土壤磷组分变化的重要因素。研究表明,土壤有机质含量和微生物群落结构及功能的变化可能是不同海拔黄山松林土壤磷有效性的关键调控因素。     

戴云山黄山松林土壤碳组分的海拔变化特征及影响因素

海拔梯度可能通过多种环境因子影响土壤有机质,土壤有机碳库是土壤有机质的重要组成部分,其微小变化将会产生极其重要的影响。因此海拔差异可能导致海拔间土壤碳库差异。土壤有机碳是反映土壤肥力的重要指标,可能受土壤理化性质和微生物等多种因素的影响。黄山松是高山地绿化和用材的优良树种,近年来戴云山自然保护区内高海拔地区的黄山松群落呈现衰退趋势。研究戴云山黄山松林土壤有机碳组分沿海拔梯度的变化情况,不仅可以为该区域碳库估算提供科学依据,而且有助于揭示影响黄山松生长变化的机理。因此,选取戴云山不同海拔[1300 m (L)、1450 m (M)和1600 m (H)]梯度的黄山松林,对其土壤基本理化性质、有机碳组分及微生物特征进行测定和分析。研究发现,海拔梯度下土壤养分含量呈先升高后降低的变化趋势,土壤碳组分含量与其变化一致,且微生物生物量碳和微生物生物量氮均在M海拔处最高,海拔梯度对碳水解酶没有显著影响。冗余分析表明,总氮是影响土壤有机碳变化的最主要因素,其次是碳氮比。因此在海拔跨度不大的情况下,土壤有机碳动态可能主要受氮素而非温度的影响。高海拔地区土壤惰性碳占比高,未来可能会持续加剧该地区黄山松的...     

杨树人工林类型对土壤磷组分的影响

磷是亚热带森林生态系统中重要的限制元素,明晰不同杨树人工林类型对土壤磷组分的影响,对亚热带地区杨树人工林的科学经营具有重要意义.本文以杨树纯林、杨树-女贞混交林和杨树-石楠混交林为对象,采用Sui修正后的Hedley磷素分级方法,研究不同杨树人工林类型对0～20、20～40、40～60cm 土层土壤磷组分的影响.结果表...     

不同海拔对福建戴云山黄山松林土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响

温度、水分等多种环境因子随海拔梯度发生变化,会直接或间接影响土壤微生物生物量、群落结构以及土壤酶活性。然而关于中亚热带地区山地森林生态系统土壤酶活性变化响应的研究还是相对匮乏。戴云山山脉是中国最大的黄山松种质基因基地,本研究以中亚热带戴云山1300 m (L)、1450 m(M)、1600 m(H)的黄山松(Pinus taiwanensis)为研究对象,探究不同海拔下土壤微生物生物量和土壤酶活性如何变化及驱动土壤酶活性变化的主要的环境因子。结果表明:海拔梯度对淀积层(B)土壤的酶活性影响整体较小,在淋溶层(A)土壤中,随海拔升高,纤维素水解酶(β-葡糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH))显著降低,因此使土壤可溶性碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)随海拔升高有下降趋势。尽管酸性磷酸酶活性(ACP)随海拔升高显著增加,然而有效磷(AP)无显著变化。此外随海拔升高,微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)显著降低。冗余分析(RDA)结果发现,MBP和碳/氮比(C/N)是影响A层中土壤酶活性变化最重要的因子,而在B层中,土壤含水量(WC)和MBP对土壤酶活性起主要作用。研究表明,磷限制的亚热带地区,无机磷很容易被铁铝固定,MBP可以对土壤中的有效磷进行补充,成为影响本地区酶活性的主要因素。随海拔海拔降低,土壤有机碳、氮分解相关酶活性较高,从而加速了土壤碳、氮周转。因此,探究不同海拔梯度酶活性变化为预测中亚热带亚山地森林生态系统土壤碳、氮、磷养分循环提供了重要的理论依据,也为戴云山自然保护区黄山松林管理提供一定的科学依据。     

土壤酶计量揭示了武夷山黄山松林土壤微生物沿海拔梯度的碳磷限制变化

了解土壤胞外酶活性和酶计量的变化对评估山地生态系统土壤养分有效性和微生物的营养限制状况具有重要意义.然而,亚热带山地森林土壤微生物的营养限制状况对海拔梯度变化的响应及其驱动因素尚不清楚.本研究以武夷山不同海拔(1200～2000 m)黄山松林为对象,测定了土壤基本性质、微生物生物量以及与碳(C)、氮(N)、磷(P)循环...     

海拔梯度变化对中亚热带黄山松土壤微生物生物量和群落结构的影响

全球变暖对陆地生态系统造成一系列生态问题,使这些问题将随着全球平均气温的升高而进一步加剧。海拔梯度变化是研究气候变暖对陆地生态系统影响的一种重要手段。目前为止利用海拔梯度对微生物影响的研究尚未定论,其主要原因是忽略了植被类型的影响。因此,以中亚热带戴云山的3个海拔(1300、1450、1600 m)的黄山松(Pinus taiwanensis)林为研究对象,探究沿海拔梯度的变化,森林土壤微生物生物量和微生物群落结构的响应变化。结果表明:土壤碳氮磷养分(SOC、TN、TP)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)和丛枝菌根真菌(AMF)、革兰氏阴性菌(GN)、真菌(Fungi)、总磷脂脂肪酸(T_(PLFA)),细菌∶真菌(F∶B)均随海拔升高显著下降,而革兰氏阳性菌∶革兰氏阴性菌(GP∶GN)随海拔升高呈相反的趋势。冗余分析(RDA)表明,温度(T)和可溶性有机氮(DON)是影响微生物群落结构的最重要的环境因子。研究表明:与1600 m海拔相比,1300 m海拔温度较高,土壤有机质矿化作用较强,土壤速效养分及微生物生物量随之增加,从而提高(Fungi)、细菌(Bacteria)等。因此,未来气候变暖将通过改变土壤碳氮磷养分来影响本区域微生物群落组成结构。这对进一步深入了解气候变化对山地生态系统土壤养分循环过程具有重要意义。     

武夷山植被带土壤微生物量沿海拔梯度的变化

土壤微生物量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,在森林生态系统物质循环和能量转化中占有特别重要的地位.以武夷山常绿阔叶林(EBF)、针叶林(CF)、亚高山矮林(DF)和高山草甸(AM)为试验对象,研究了土壤微生物量沿海拔梯度的变化特征.结果表明:在0～10cm土壤层,随着海拔高度的增加,年平均土壤微生物量增大,AM的年平均土壤微生物量为4.07 g·kg-1,分别为DF、CF和EBF的2.06、3.21倍和3.91倍;AM的年平均土壤微生物量显著大于DF、CF和AM(p<0.01),DF的年平均土壤微生物量显著大于EBF、CF(p<0.05),EBF和CF的年平均土壤微生物量无显著性差异(p>0.05),10～25cm土壤层的年平均土壤微生物量的变化规律与上层基本一致;在0～10cm土壤层,不同海拔年平均土壤微生物量分别与土壤有机碳、全氮、全硫含量以及土壤湿度呈显著正相关(p<0.05),在10～25cm土壤层,不同海拔年平均土壤微生物量分别与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关(p<0.05).研究表明,武夷山亚热带森林年平均土壤微生物量随海拔高度升高而增加,土壤有机碳、全氮、全硫和土壤湿度可能是调控土壤微生物量沿海拔梯度变化的主要因子.     

施氮通过改变微生物生物量磷驱动杉木人工林土壤磷组分转化

磷(P)素是限制植物生产力的重要养分,对维持森林生态系统平衡起着重要作用。中国南方已成为继欧美之后的第三大氮(N)沉降区,了解N沉降加剧对南方土壤中不同P组分转化的影响对维持植物生长具有重要意义。杉木是中国南方重要的人工林,本研究以杉木为对象,设置对照(0 kg N·hm^-2·a^-1)、低N(40 kg N·hm^-2·a^-1)和高N(80kg N·hm^-2·a^-1) 3个处理,测定不同处理土壤基本理化性质、P组分的含量、微生物生物量以及磷酸酶活性。结果表明,施N促进了有机P和无机P之间的转化,增加了NaHCO₃-Pi含量和土壤有效P含量,进而满足植物生长需要。施N还显著提高了微生物生物量磷和酸性磷酸酶活性。冗余分析显示,微生物生物量磷与土壤无机P呈显著正相关,说明土壤无机P主要受微生物生物量磷调控。本研究为未来N沉降加剧背景下,受P素限制的亚热带地区土壤P转化的生物地球化学模型参数提供了参考依据。     

亚热带米槠天然林凋落物和根系输入变化对土壤磷组分的影响

植物残体添加和去除试验(The Detritus Input and Removal Treatments, DIRT)是研究地上凋落物以及植物根系对土壤营养物质循环过程及机制探究的一种试验设计。于2012年6月选择福建省三明森林生态系统与全球变化研究站的米槠常绿阔叶天然林,设置5种处理:对照(CT)、去除凋落物(NL)、去除根系(NR)、去除凋落物与根系(NI)、添加双倍凋落物(DL),在2018年12月对各处理不同土层(0—10cm、10—20cm)土壤磷组分及其影响因子进行研究,结果表明:(1)在0—10cm土层中DL处理总磷含量显著大于NL处理,NI处理无机磷含量最低,在10—20cm中DL处理有机磷含量显著大于其他处理;(2)DL处理活性磷(Resin-P、NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po)含量在0—10cm土层中显著大于其他处理。在10—20cm土层中NR处理活性磷以及中等活性磷显著大于NL处理。残留态磷(Residual-P)含量最高,但在各处理与土层之间并没有明显差异;(3)酸性磷酸酶在0—10 cm土层不同处理间的变化...     

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,...     

不同间伐强度下华北落叶松人工林土壤磷组分特征及其影响因素

间伐是人工林经营的重要措施,磷是森林生态系统的限制性养分元素之一,但间伐对土壤磷素的影响尚不明确.本研究采用Tissen改良的Hedley磷分级体系对土壤样品进行连续浸提,研究不同间伐强度[对照,未间伐;轻度间伐,15%;中度间伐,35%;重度间伐,50%]下山西太岳山好地方林场华北落叶松人工林表层土壤(0～10 cm)磷组分特征及其影响因素.结果表明: 与对照相比,中度间伐显著增强了土壤总无机磷含量;轻度和中度间伐显著增强了Resin-Pi、NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po、NaOH-Pi、微生物生物量磷和土壤酸性磷酸酶活性,显著降低了NaOH-Po含量;间伐对土壤全磷、总有机磷、稳定态磷(HCl-Pi、浓HCl-Pi和浓HCl-Po)和闭蓄态磷(Residual-P)的影响不显著.土壤有机碳含量、含水率、土壤微生物和酸性磷酸酶活性是影响土壤磷素有效性的重要因子.中度间伐能提高华北落叶松人工林土壤磷素的有效性.     

间伐和凋落物处理对华北落叶松人工林土壤磷形态的影响

土壤磷在维持生态系统功能稳定性中发挥重要作用,研究间伐和凋落物处理下的土壤磷组分特征及转化机理,对森林生态系统磷素管理和可持续发展具有重要意义。采用Tiessen改良的Hedley分级方法,探究了不同间伐强度(未间伐、轻度间伐、中度间伐、重度间伐)和凋落物处理(对照、加倍、去凋、切根去凋)下土壤磷形态的变化特征及其驱动因子。结果显示:随着间伐强度的增大,土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO_3-Pi和NaHCO_3-Po)、土壤微生物量磷和酸性磷酸酶活性呈先增加后降低的趋势,且在中度间伐最高。凋落物加倍(DL)显著增加了土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO_3-Pi和NaHCO_3-Po)、土壤微生物量磷和酸性磷酸酶活性。稳定态磷(HCl-Pi、浓HCl-Pi和浓HCl-Po)、残留态磷(Residual-P)不受间伐和凋落物处理的影响。冗余分析(RDA)显示,土壤微生物量磷、酸性磷酸酶活性和土壤有机碳是引起华北落叶松人工林表层土壤磷组分变化的重要因子。研究表明,适度的间伐和增加凋落物能够显著提高华北落叶松人工林表层土壤磷素的活化能力。本研究为华北落叶松人工林的可持续经营提供依据。     

近自然化改造对马尾松人工林土壤团聚体有机磷组分含量变化的影响

有机磷(Po)是土壤磷库的重要组成部分。为探究马尾松人工林近自然化改造对土壤团聚体Po分布特征的影响,该研究以南亚热带的马尾松纯林(PP)和近自然化改造后的马尾松-阔叶树种混交林(CP)为对象,采集0～10 cm土样后利用干筛法将其筛分为>2 mm、0.25～2 mm和<0.25 mm三部分粒径团聚体,并测定原土及各粒径团聚体中各Po组分、微生物生物量磷(MBP)含量和酸性磷酸酶(ACP)活性。结果表明:(1)CP的土壤Po组分与PP相比发生了变化,高稳定性有机磷(HRO-P)和中度活性有机磷(MLO-P)在原土以及各团聚体径级中均显著高于PP(P<0.05),而活性有机磷(LO-P)和中度稳定性有机磷(MRO-P)在CP和PP中并无显著差异,PP和CP各组分Po在原土和各团聚体径级中无明显变化规律。(2)各形态Po在PP中占比大小为HRO-P>MRO-P>MLO-P>LO-P,而在CP中为HRO-P>MLO-P>MRO-P>LO-P。(3)CP中的MBP含量和ACP活性在原土及各团聚体径级中均显著高于PP,并且随着团聚体径级的减小,ACP活性上升。(4)冗余分析发现,土壤有效磷(AP)、土壤团聚体平均重量直径(MWD)、MBP和全氮(TN)为土壤Po组分的主要驱动因子。综上认为,近自然化改造有利于马尾松人工林土壤中磷的积累与转化,该研究结果为马尾松人工林土壤质量和生产力的提升提供了理论依据。