油松-辽东栎混交林地表凋落物与氮添加对土壤微生物生物量碳、氮及其活性的影响

2010年9月-2011年10月,在山西省灵空山油松和辽东栎混交林样地采取随机区组设计,研究了地表凋落物和氮添加处理对土壤微生物生物量碳、氮和微生物活性的影响.凋落物处理包括:剔除凋落物(N)、叶凋落物加倍(L)、枝果凋落物加倍(B)和混合凋落物加倍(LB);氮添加量分别为0(N0)、5 g· m-2·a-1(N1)和10 g·m-2·a-1(N2).结果表明:剔除地表凋落物且无氮添加时,油松和辽东栎混交林地的土壤有机碳(SOC)含量显著降低,其他试验处理间对SOC的影响无显著差异.土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)及其活性(MR)的变化范围依次为:262.42 ～ 873.16 mg·kg-1、73.55 ～ 173.85 mg·kg-1和2.38～3.68mg·kg-1·d-1.MBC、MBN和MR两两间呈极显著正相关.氮添加对MBC、MBN和MR均无显著影响;凋落物处理对MR影响显著,表现为混合凋落物加倍处理的MR最高,叶凋落物加倍处理次之,剔除凋落物处理最低,而对MBC和MBN无显著影响.凋落物和氮添加处理在整个试验过程中未表现出交互作用.短期的氮添加处理和森林地表凋落物变化对土壤微生物过程的影响有限.     

马尾松人工林窗对红椿凋落叶分解过程中微生物生物量的影响

为了认识林窗大小对凋落叶分解过程中微生物生物量的影响,以42年生的马尾松人工林7种不同大小林窗(G1:100 m2、G2:225 m2、G3:400 m2、G4:625 m2、G5:900 m2、G6:1225 m2、G7:1600 m2)为研究对象,分析红椿凋落叶分解过程中微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)及其比值(MBC/MBN)随林窗面积和分解时间(30、90和180 d)的动态变化,并对比这些指标在林窗中心和边缘的差异。结果显示:(1)林窗大小极显著影响了红椿凋落叶分解过程中的MBN,对MBC和MBC/MBN也有显著影响。总体上,中小型林窗(G1~G5)的微生物生物量较高。(2)各林窗中央与边缘间MBC、MBN、MBC/MBN虽有所差异,但并不显著。(3)分解时间对凋落叶中的MBC、MBN、MBC/MBN都有着极显著影响,在分解90 d时,MBC和MBC/MBN最高,MBN最低。(4)MBC与温度、含水量极显著相关,MBN、MBC/MBN与温度的相关性也极显著。研究表明,林窗形成后温度和水分的改变显著影响了红椿凋落叶分解过程中的微生物生物量;其中,中小型(G1~G5)林窗能显著增加微生物生物量;MBC与MBN随分解时间的变化表现出相反的变化趋势。     

三江源地区高寒湿地土壤微生物生物量碳氮磷及其化学计量特征

微生物生物量及其化学计量特征是土壤养分循环的重要参数, 对预测气候变化和提高模型准确性及理解陆地生态系统养分循环都起到重要作用。为了明晰高寒生态系统土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)浓度及其化学计量特征, 该研究通过在三江源区高寒湿地连续两年的野外调查和室内培养, 分析了50个样点的数据, 探究三江源高寒湿地MBC、MBN、MBP浓度及其化学计量特征, 明确了土壤理化特性和微生物群落特征对其影响。结果表明: (1)三江源高寒湿地MBC、MBN和MBP浓度分别为105.11、3.79和0.78 mmol·kg^-1, MBC:MBN、MBC:MBP、MBN:MBP和MBC:MBN:MBP分别为50.56、184.89、5.42和275:5:1。高寒湿地土壤的MBC浓度显著高于高寒草甸土壤, 而MBN和MBP浓度在高寒湿地和高寒草甸土壤之间没有显著差异; 高寒湿地土壤的MBC:MBN和MBC:MBP显著高于高寒草甸土壤, 而MBN:MBP在高寒湿地和高寒草甸土壤之间差异不显著。(2)土壤理化特性与MBC、MBN和MBP浓度具有显著相关性。土壤含水率与MBC:MBN和MBC:MBP存在显著负相关关系, 而土壤密度与MBC:MBN和MBC:MBP浓度存在显著正相关关系, 土壤全氮含量和MBC:MBP存在显著负相关关系, 而与MBC:MBN的相关关系不显著。土壤理化特性对MBN:MBP的影响不显著。(3)整体而言, 微生物群落结构与MBC、MBN和MBP浓度之间存在显著的相关性。微生物群落结构和MBC:MBN、MBC:MBP的关系是相似的, 总磷脂脂肪酸(PLFA)含量、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、细菌、放线菌、丛枝菌根真菌浓度和其他PLFA含量与MBC:MBN和MBC:MBP存在显著负相关关系, 而真菌:细菌与MBC:MBN和MBC:MBP之间存在显著正相关关系, 真菌浓度与MBC:MBN和MBC:MBP之间的相关关系不显著。除丛枝菌根真菌外, MBN:MBP与微生物群落结构均无显著相关关系。     

氮素添加和刈割对内蒙古弃耕草地土壤氮矿化的影响

以内蒙古多伦县恢复生态学试验示范研究站弃耕10余年的草地为研究对象,于2006年起分别设置对照、氮素添加、刈割和氮素添加+刈割4种处理,每种处理6次重复,研究弃耕草地氮素添加和刈割对土壤氮矿化的影响,结合土壤理化性质和植被地上生产力的动态变化,分析弃耕草地土壤氮矿化对植被恢复的响应,为当地草地恢复与重建提供理论依据和数据支持。实验结果表明:1氮素添加显著增加了植物地上净初级生产力(ANPP)和土壤无机氮库,与对照相比分别提高115%和196%,同时显著提高了土壤总硝化速率;但是氮素添加对总氨化速率、土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)、微生物呼吸(MR)以及呼吸熵(q CO2)均无显著影响;2总氨化速率和硝化速率对刈割处理的响应均不显著,但是刈割处理显著降低了土壤MR(P0.05);3氮素添加+刈割处理5—7a后,土壤总氨化和硝化速率均无显著变化;但是氮素添加+刈割处理显著增加了ANPP、土壤无机氮库和q CO2,同时显著降低了MBC和MBC/MBN。这说明在弃耕草地适应性管理中,氮素添加可以显著提高草地生产力,但是长期的氮添加对土壤微生物氮的转化是否有利还值得我们进一步研究。     

萘对川西亚高山森林土壤微生物量、丰度和磷脂脂肪酸的影响

萘作为土壤动物化学抑制剂已在土壤动物生态功能的研究中广泛使用,但其非目标效应使其应用仍存在很大的不确定性。为了解在亚高山森林土壤应用萘抑制土壤动物群落的非目标效应,以川西亚高山森林土壤为研究对象,采用微缩实验研究了土壤微生物生物量、丰度和磷脂脂肪酸对萘胁迫的短期响应。结果表明,萘处理和对照的土壤微生物生物量碳(MBC)、真菌丰度以及细菌、真菌、革兰氏阳性菌(G~+)和革兰氏阴性菌(G~-)PLFAs含量在整个培养期间表现为降低的变化趋势,二者的土壤微生物生物量碳和G~+PLFAs含量以培养52d最低,细菌、真菌和G~-PLFAs含量以培养的45d最低。萘处理和对照的微生物生物量氮(MBN)含量表现出先升高后降低的动态,微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)则表现为相反趋势。对照的真菌/细菌PLFAs比值呈现先升高后降低的动态,以培养的17d最高,但萘处理的真菌/细菌PLFAs比值无明显变化规律;萘处理的G~+/G~-PLFAs比值表现为降低的变化趋势,对照的G~+/G~-PLFAs比值表现为先降低后升高的趋势。萘处理仅显著影响了G~+/G~-PLFAs比值,但萘处理和采样时间的交互作用显著影响MBC/MBN、细菌丰度、真菌/细菌丰度比以及细菌、真菌的PLFAs含量、真菌/细菌PLFAs比值、G~+/G~-PLFAs比值。萘作为土壤动物抑制剂对川西亚高山森林土壤微生物群落的非目标效应具有时间变异性。     

油松 辽东栎混交林地表凋落物与氮添加对土壤微生物生物量碳、氮及其活性的影响

2010年9月-2011年10月,在山西省灵空山油松和辽东栎混交林样地采取随机区组设计,研究了地表凋落物和氮添加处理对土壤微生物生物量碳、氮和微生物活性的影响.凋落物处理包括: 剔除凋落物(N)、叶凋落物加倍(L)、枝果凋落物加倍(B)和混合凋落物加倍(LB);氮添加量分别为0(N₀)、5 g·m^-2·a^-1(N₁)和10 g·m^-2·a^-1(N₂).结果表明: 剔除地表凋落物且无氮添加时,油松和辽东栎混交林地的土壤有机碳(SOC)含量显著降低,其他试验处理间对SOC的影响无显著差异.土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)及其活性(MR)的变化范围依次为: 262.42～873.16 mg·kg^-1、73.55～173.85 mg·kg^-1和2.38～3.68mg·kg^-1·d^-1.MBC、MBN和MR两两间呈极显著正相关.氮添加对MBC、MBN和MR均无显著影响;凋落物处理对MR影响显著,表现为混合凋落物加倍处理的MR最高,叶凋落物加倍处理次之,剔除凋落物处理最低,而对MBC和MBN无显著影响.凋落物和氮添加处理在整个试验过程中未表现出交互作用.短期的氮添加处理和森林地表凋落物变化对土壤微生物过程的影响有限.     

青海云杉林凋落物分解早期微生物生物量时空动态变化

凋落物分解过程中的微生物生物量动态对于深入了解森林生态系统凋落物分解机理具有重要意义。为了解高寒山地森林典型树种凋落物分解过程中的微生物生物量动态特征,采用凋落物袋野外原位分解法,研究了海拔2850 m、2950 m、3050 m、3150 m和3250 m树冠中心(CC)与树冠边缘(CE)青海云杉(Picea crassifolia)叶凋落物分解过程中凋落物和土壤中的微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物生物量磷(MBP)时空动态变化。时间尺度上,不同海拔CC与CE凋落物中的MBC、MBN和MBP在生长季节初期上升,生长季节后期下降;但土壤中的MBC、MBN和MBP却在生长季节初期下降,生长季节后期上升。然而,3050 m海拔CE和3250 m海拔土壤中的MBP含量呈“先下降-后上升-再下降”的倒“N”型变化格局。空间尺度上,凋落物中的MBC和MBN含量高于土壤中的,但MBP出现相反情况;CE处的MBC、MBN和MBP含量均显著(P<0.05)高于CC;总体而言,MBC、MBN和MBP含量以中海拔显著最高(P<0.05),其次为低海拔,高海拔显著最低(...     

雪被去除对川西高山冷杉林冬季土壤微生物生物量碳氮和可培养微生物数量的影响

为了解气候变暖情景下雪被减少对冬季土壤微生物特征的影响,采用人工遮雪的方法,研究了雪被去除对原始冷杉林土壤微生物生物量和可培养微生物数量的影响.结果表明:雪被去除显著影响土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)以及可培养细菌和真菌数量,但土壤微生物在雪被覆盖不同阶段具有不同的响应特征.在雪被去除处理下,土壤有机层MBC和MBN在雪被形成初期和雪被融化前期显著降低,而在雪被覆盖期和雪被融化后期显著增加;在雪被形成初期至雪被覆盖期,可培养细菌数量都显著降低,但可培养真菌数量都显著增加.雪被融化后,雪被去除显著降低土壤有机层MBC和可培养真菌数量,显著增加可培养细菌数量,对MBN无显著影响.矿质土壤层MBC、MBN和可培养微生物数量在雪被去除下的变化趋势与土壤有机层基本一致,但波动较小.雪被去除还改变了川西高山冷杉林冬季土壤微生物类群比,提高了土壤可培养真菌数量的冬季优势.     

杉木与阔叶树叶凋落物混合分解对土壤活性有机质的影响

通过室内培养,研究了杉木叶凋落物及与桤木、刺楸和火力楠混合叶凋落物对土壤活性有机质的影响．结果表明：添加叶凋落物显著地增加了土壤微生物碳、氮及土壤呼吸强度和可溶性有机碳含量．其中,添加杉-阔混合叶凋落物对土壤活性有机质的增加效应大于纯杉木叶凋落物．在培养后期（第135天）,添加纯杉木叶凋落物和杉-阔混合叶凋落物处理土壤微生物碳含量分别比对照土壤高49％和63％,微生物氮高35％和75％,土壤呼吸强度高65％和100％,可溶性有机碳含量高66％和108％．添加叶凋落物对土壤微生物熵和微生物C／N的影响不显著（P〉0．05）．     

有机肥氮投入比例对双季稻田根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的影响

为探明不同有机肥氮素占总氮投入的百分比对双季稻区早、晚稻各生育时期稻田根际土壤微生物的影响,本研究以大田定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K₂SO₄提取法和化学分析法系统分析了施用化肥N(M₁)、30%有机肥N(M₂)、50%有机肥N(M₃)、100%有机肥N(M₄)和无N对照(M₀)5个不同施肥处理双季稻田根际土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物熵的差异.结果表明: 在早稻和晚稻各主要生育时期,施肥措施均能提高稻田根际土壤MBC、MBN和微生物熵,各施肥处理根际土壤MBC、MBN和微生物熵均随水稻生育期推进呈先增加后降低的变化趋势,均于齐穗期达到最大值,成熟期为最低值;其中,各处理双季稻田根际土壤MBC、MBN、MBC/MBN值和微生物熵一般均表现为M₄＞M₃＞M₂＞M₁＞M₀,M₂、M₃和M₄处理间均无显著差异,但均显著高于M₀处理.可见,单独施用化肥措施对提高根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵效果有限,施用有机肥或有机无机肥配施提高根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的效果较好.     

桉-桤不同混合比例凋落物分解过程中 土壤动物群落动态

采用凋落物分解袋法研究了10:0(TⅠ)、7:3(TⅡ)5:5(TⅢ)、3:7(TⅣ)和0:10(TV)巨桉(Eucalyptus grandis)和台湾桤木(Alnus formosana)混合凋落物分解过程中的土壤动物群落特征.从5种类型、3种规格的810只凋落袋中共收集土壤动物75651只,隶属2门10纲20目,其中弹尾目(Collembola)和蜱螨目(Acarina)为优势类群.土壤动物个体数最高是7-8月,大型土壤动物个体数最高是7月,中小型土壤动物个体数最高是7-8月.大型、中小型土壤动物类群数各月间均波动较小.与30目和6目相比,260目网袋中弹尾目和蜱螨目等中小型土壤动物数量更高.相对台湾桤木(TV)而言,巨桉(TⅠ)凋落物中弹尾目数量更多.啮虫目(Psocoptera)在台湾桤木(TV)凋落物中的数量远远高于其它凋落物,后孔寡毛目(Opisthopora)在混合凋落物中数量较高.不同比例的凋落物混合可改变凋落物中土壤动物的数量和组成.桤木、混合凋落物中大型土壤动物的个体数高于巨桉凋落物,而且上述凋落物的分解速率亦明显快于巨桉凋落物,这意味着大型土壤动物的活动可加速凋落物的分解.因此,在巨桉人工纯林中混栽台湾桤木,可显著提高大型土壤动物的数量,促进凋落物的分解.     

高山森林凋落物分解过程中的微生物生物量动态

凋落物分解过程中的微生物生物量动态对于深入了解森林凋落物分解机理具有重要意义。为了解高山森林典型树种凋落物分解过程中的微生物生物量特征,采用凋落物分解袋法,研究了土壤冻结期(3月)、融冻期(4月-5月)、生长季节(5-10月)和冻结初期(11月)红桦(Betula albosinensi)、岷江冷杉(Abies faxoniana)和粗枝云杉(Picea asperata)凋落物分解过程的微生物生物量C(MBC)、微生物生物量N(MBN)和微生物生物量P(MBP)动态。四个关键时期,凋落物的MBC、MBN以生长季节最高,但非生长季节的三个关键时期也检测出较高的MBC、MBN。在融冻期结束后,三类凋落物分解过程中MBC和MBN均出现爆发性增长。然而,MBP在生长季节中期(8月)、完全冻结期(3月)和冻结初期(11月)均相对较低,但在融冻期和生长季节后期(9月)相对较高。另外,红桦凋落物的MBC、MBN和MBP含量均高于岷江冷杉和粗枝云杉凋落物(除4月粗枝云杉凋落物MBP异常升高外)。这些结果为更加清晰地认识高寒森林凋落物分解过程及机理,以及进一步理解陆地生态系统结构和功能提供了一定基础数据。     

Nitrogen cycling in dense plantings of hybrid poplar and black alder

Summary Nitrogen cycling was studied during the third growing season in pure and mixed plantings (33×33 cm spacing) of hybrid poplar and black alder in southeastern Canada. After 3 years, hybrid poplar growth and N content of living tissues in a plot and of individual hybrid poplar plants increased with the proportion of black alder in a planting. No differences were detected among N contents of individual alder plants regardless of plot treatment. Black alder allocated a larger portion of its N to roots than hybrid poplar. Symbiotic nitrogen fixation was estimated to account for 80% of the nitrogen in aboveground alder tissues in the pure treatment using natural¹⁵N dilution. N return in leaf litter was estimated to be 70kg ha^–1 in the pure alder treatment and decreased to a minimum of 20 kg ha^–1 in the pure hybrid poplar plots. No difference was detected among treatments for throughfall N content. Nitrogen concentration in roots and leaf litterfall of black alder was higher than hybrid poplar. Significant soil N accretion occurred in mixed plantings containing two alders to one poplar and pure black alder plantings. Nitrogen availability (NO₃–N) increased with the amount of black alder in a plot. Results suggest that the early increase in nitrogen accumulation of hybrid poplar in mixed treatments can be attributed to an increase of total soil N availability resulting from the input of large amounts of N from easily mineralizable alder tissue.     

Drought conditions alter litter decomposition and nutrient release of litter types in an agroforestry system of China

Evaluating how decomposition rates and litter nutrient release of different litter types respond to changes in water conditions is crucial for understanding global carbon and nutrient cycling. However, it is unclear how decreasing water affects litter mixture interactions for the maize–poplar system in arid regions. Here, the responses of the litter decomposition process and litter mixture interactions in the agroforestry system to changes in water conditions (control, light drought, and moderate drought) were tested. Moderate drought significantly decreased the decomposition rate for poplar leaf and mixed litters, and decomposition rate was significantly reduced for maize straw litter in light and moderate drought stress. The mass loss rates of maize straw and mixed litters were significantly higher than that of the poplar leaf litter under drought conditions, but there was no significant difference among the three litter types in the control. There was no interaction between mass loss of the mixed litter in the control and light drought conditions, and the litter mixture interaction showed nonadditive synergistic interactions under moderate drought. In terms of nutrient release, there was also no interaction between litter mixture with nitrogen and carbon, but there was antagonistic interaction with potassium release under the light drought condition. Our results demonstrate that drought conditions can lead to decreasing decomposition rate and strong changes in the litter mixture interactions from additive effects to nonadditive synergistic effects in moderate drought. Moreover, light drought changed the mixture interaction from an additive effect to an antagonistic interaction for potassium release.     

Effects of Single Chinese Fir and Mixed Leaf Litters on Soil Chemical, Microbial Properties and Soil Enzyme Activities

The quality of leaf litter can control decomposition processes and affect the nutrient availability for plant uptake. In this study, we investigated the effect of single leaf litter (Chinese fir – Cunninghamia lamcealata (Lamb.) Hook) and mixed leaf litters (C. lamcealata, Liquidamba formosana Hance and Alnus cremastogyne Burk) on soil chemical properties, soil microbial properties and soil enzyme activities during 2 years decomposition. The results showed that soil microbial biomass C, the ratio of soil microbial biomass C to total soil organic C (soil microbial quotient, Cmic/Corg) and soil enzymes (urease, invertase, dehydrogenase) activities increased significantly in mixed leaf litters treatments whereas soil chemical properties remained unchanged. However, soil microbial metabolic quotient (qCO₂) values and soil polyphenol oxidase activity were higher in the single Chinese fir leaf litter treatment that had a higher C:N (carbon:nitrogen) ratio (79.53) compared with the mixed leaf litter (C:N ratios of 76.32, 56.90, 61.20, respectively). Our results demonstrated that the mixed leaf litter can improve forest soil quality, and that soil microbial properties and soil enzyme activities are more sensitive in response to litter quality change than soil chemical properties.     

冀北辽河源自然保护区土壤微生物碳代谢特征对凋落物分解主场效应的响应

通过凋落物袋法研究了冀北辽河源地区表层0～5、5～10和10～20 cm土壤微生物生物量碳、微生物呼吸速率和微生物代谢熵对白桦及蒙古栎叶凋落物分解主场效应的响应过程.结果表明： 主场白桦及蒙古栎凋落物处理土壤微生物生物量碳显著高于客场;而土壤微生物呼吸则差异不显著.土壤微生物生物量碳、微生物呼吸对不同植物凋落物分解主场效应的响应程度也不一致.客场蒙古栎叶凋落物处理各土层土壤微生物生物量碳相比主场降低了39.6%、34.9%、33.5%;白桦凋落物则降低了31.6%、27.1%、17.0%.客场蒙古栎凋落物微生物呼吸分别为主场的96.3%、92.4%、83.7%,白桦凋落物为99.4%、97.3%、101.3%.微生物代谢熵则呈现出与微生物生物量碳相反的变化趋势.植物凋落物在主场分解速率较快,可供微生物利用的养分较多,促进了土壤微生物的活动,且土壤中丰富的有机质削弱了植物摄取与微生物需求之间的矛盾,进而导致土壤微生物生物量碳及微生物代谢熵对叶凋落物分解主场效应产生了明显的响应.而土壤微生物呼吸由于受到林地内土壤温度、含水率以及二者共同作用的影响,对主场效应表现出了微弱的响应.此外,由于低质量凋落物会表现出更强的主场效应,从而使土壤微生物生物量碳、微生物呼吸及微生物代谢熵对白桦叶凋落物分解主场效应的响应程度低于蒙古栎凋落物.