氨基酸添加对亚热带森林红壤氮素转化的影响

为探究氨基酸氮形态对亚热带土壤氮素含量及转化的影响,选择建瓯市万木林保护区的山地红壤为对象,采用室内培养实验法,通过设计60%和90%WHC两种土壤含水量并添加不同性质氨基酸,测定了土壤中铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮的含量和氧化亚氮的释放量,分析了可溶性有机碳、土壤p H值的大小变化及其与氮素的相互关系。结果表明:与对照处理相比,氨基酸添加显著增加了土壤NH_4~+-N含量并使土壤p H值升高,且在一定程度上解除了高含水量(90%WHC)对NH_4~+-N产生的抑制,其中甲硫氨基酸的效果最为明显。酸性、碱性、中性氨基酸对土壤NO_3~--N含量和N_2O释放影响不显著,但甲硫氨基酸可显著抑制土壤硝化从而导致NH_4~+-N的积累,并在培养前期抑制土壤N_2O产生而在培养后期促进N_2O释放,总体上促进N_2O释放。60%WHC的氨基酸添加处理较90%WHC条件下降低土壤可溶性有机氮的幅度更大。氨基酸对土壤氮素转化的影响与带电性关系较小,而可能与其分解产物密切相关。可见,不同性质氨基酸处理对森林土壤氮素含量及转化存在不同程度的影响,且甲硫氨基酸对土壤氮素转化的影响机理值得深入研究。     

氮添加促进丛枝菌根真菌和根系协作维持土壤磷有效性

磷是亚热带地区植物生长的主要限制营养元素, 而氮沉降量的增加会降低土壤磷的有效性。该研究以微生物和植物细根为重点探究土壤磷转化, 揭示氮沉降背景下低磷有效性土壤的磷供应及生产力维持。通过在福州长安山模拟氮沉降实验, 设置对照(0 kg·hm^-2·a^-1)、低氮(40 kg·hm^-2·a^-1)和高氮(80 kg·hm^-2·a^-1) 3个处理, 收集杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗的土壤和根系样本, 综合分析土壤磷组分和养分含量、土壤微生物特征和植物根系特征。结果显示, 与对照处理相比, 低氮处理显著增加土壤易分解态有机磷、中等易分解态无机磷和闭蓄态磷含量, 但是显著降低原生矿物态磷和中等易分解态有机磷含量; 而高氮处理对土壤磷组分无显著影响。冗余分析表明, 土壤酸性磷酸酶活性、丛枝菌根真菌的相对丰度、土壤微生物生物量磷含量和根系生物量是解释土壤磷组分变化的重要微生物和植物因子。方差分解分析发现植物根系特征-土壤微生物特征共同解释了土壤磷组分变化的57%, 并且通过相关分析发现丛枝菌根真菌的相对丰度和根系生物量呈显著正相关关系。综上所述, 低水平的氮输入促进土壤丛枝菌根真菌的定殖, 丛枝菌根真菌和杉木根系通过协作促进中等易分解态有机磷和原生矿物态磷向易分解态磷的转换, 维持了杉木幼苗的生长。     

生物质炭添加对杉木人工林土壤原有有机碳矿化的影响

通过培养试验,利用¹³C标记技术研究不同热解温度制备的生物质炭添加对杉木人工林土壤原有有机碳矿化的影响,为生物质资源有效利用和亚热带人工林固碳管理提供科学依据.生物质炭制备材料分别为木荷(阔叶树种)和杉木(针叶树种)凋落物,培养温度为25 ℃,时间为112 d.结果表明: 在整个培养阶段,与对照土壤相比,不同生物质炭添加对土壤原有有机碳矿化的影响均呈现先促进后抑制的规律,具体表现为杉木生物质炭处理仅在培养0～3 d表现为显著促进作用,在7～112 d均呈现为显著抑制作用,而木荷生物质炭处理则在培养0～14 d表现为促进作用,在28～112 d均表现为显著的抑制作用.培养结束时,3种杉木生物质炭(350、550和750 ℃)处理均显著抑制了土壤原有有机碳矿化,2种木荷生物质炭(350和550 ℃)处理也表现为显著的抑制作用.木荷生物质炭和杉木生物质炭的分解率介于0.8%～2.8%,随着热解温度的升高,生物质炭的分解率呈下降趋势,且同一热解温度下木荷生物质炭的分解率显著高于杉木生物质炭.上述结果表明,原材料和制备温度是生物质炭影响土壤原有有机碳矿化和生物质炭分解的重要因素.     

土壤及凋落物源氮对中亚热带森林土壤SON的影响

土壤可溶性有机氮(SON)含量虽低,却是土壤氮库中最活跃的组分之一;主要来源于凋落物分解和土壤氮素转化。但是它们各自对土壤的影响还不清楚。通过添加杉木和~(15)N标记的阔叶凋落物于土壤表面,研究针阔叶凋落物分解对土壤SON的影响,及与土壤氮的关系。结果表明:由于没有降水的淋溶影响,培养期间,凋落物SON的显著降低,并没有直接增加土壤SON。与对照比较,杉木凋落物添加显著增加了土壤无机氮的含量,而较高C/N比的阔叶凋落物在其分解初期首先需要吸收更多的土壤氨态氮。添加~(15)N标记的阔叶凋落物提高了土壤SON在培养90—210天来自凋落物的比例,在第210天高达74.8%;来自凋落物的氨态氮比例在实验30天开始增加,到第210天高达39.8%;但是对硝态氮的影响不大。结果表明,土壤SON在培养初期因受凋落物的影响,主要来自土壤有机质的分解,而来自凋落物的SON更容易矿化;且土壤源的氮更容易发生硝化作用。可见,土壤中的SON是与凋落物分解动态、以及对土壤的影响有关。     

不同类型土壤有机碳分解速率的比较

通过室内培育实验研究了黑土、潮土和红壤有机碳的分解速率.结果表明:不同类型土壤有机碳的分解速率常数存在显著差异(P<0.05),黑土、潮土和红壤有机碳的分解速率常数分别为2.2×10-4.d-1、6.0×10-4.d-1和3.4×10-4.d-1.回归分析发现,土壤pH与有机碳分解速率常数呈极显著相关关系,pH<5.5或>8.0时,分解速率常数均大幅提高.土壤中粘粒 粉粒含量与3种类型土壤有机碳的分解速率常数呈极显著负相关,表明粘粒 粉粒含量是3类土壤有机碳分解速率存在差异的主导因子.     

甲硫氨基酸对亚热带森林土壤硝化作用和N2O排放的影响

为探讨甲硫氨基酸对亚热带红壤硝化作用和N₂O排放的影响,选择福建省建瓯市万木林保护区的山地红壤为研究对象,在土壤饱和持水量(WHC)60%和90%的条件下,开展室内培养试验.试验分为对照(CK)、添加甲硫氨基酸(M)、甲硫氨基酸和硫酸铵(MA)、甲硫氨基酸和亚硝酸钠(MN)、甲硫氨基酸和葡萄糖(MC)5个处理.结果表明: 与对照相比,M处理使土壤NH₄⁺-N平均含量显著提高0.8%～61.3%,而NO₃^--N含量显著降低13.2%～40.7%;60%WHC条件下,MC处理土壤NO₂^--N含量高于M处理,MA、MN处理NO₃^--N含量高于M处理,且MN处理高于MA处理,M处理于试验后期最低,表明甲硫氨基酸抑制了硝化作用的亚硝化过程.碳添加处理使甲硫氨基酸在一定程度上降低NH₄⁺-N含量,抑制了土壤自养硝化,并且甲硫氨基酸和碳源共同作用下NO₃^--N含量变化与土壤水分条件有关,在90%WHC条件下,碳加入后反硝化作用更明显;而NO₃^--N含量降低不足以表明是异养硝化受到抑制所致.甲硫氨基酸在一定程度上促进土壤N₂O的释放,90%WHC条件下较60%WHC条件下释放量更大,且葡萄糖添加的促进效果更明显.     

氮添加对杉木苗期磷转化和分解类真菌的影响

持续增加的氮沉降加剧了森林土壤氮磷养分失衡, 并且已成为当前生态学领域关注的热点。真菌作为土壤中主要的微生物, 在维持养分平衡, 促进植物生长过程中发挥着不可忽视的作用。该研究以杉木(Cunninghamia lanceolata)土壤为研究对象, 通过施加硝酸铵模拟大气氮沉降, 设置对照(CK, 0 kg N·hm^-2·a^-1)、低氮(LN, 40 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(HN, 80 kg N·hm^-2·a^-1) 3个处理, 利用高通量测序并结合FUNGuild真菌功能预测, 研究亚热带地区杉木土壤真菌群落结构和功能对氮沉降的响应。结果表明: 氮添加降低了杉木幼苗的生物量和叶片磷含量。在杉木土壤中, 子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota)是真菌群落在门水平上的优势类群, 三者的相对丰度约占整个真菌群落的76.71%-86.72%。短期氮添加对真菌门水平物种组成的影响不显著, 但LN处理较对照处理显著提高了球囊菌门(Glomeromycota)的相对丰度。在目水平上, 与对照相比, LN处理也显著提高被孢霉目(Mortierellales)的相对丰度, HN处理显著增加银耳目(Tremellales)的相对丰度, 但显著降低粪壳菌纲(Sordariales)的相对丰度。并且LN处理显著提高了土壤有效磷含量, 且与被孢霉目和球囊菌门的相对丰度呈显著正相关关系, 表明氮添加可能通过改变与磷转化相关的真菌类群来维持杉木生长的磷有效性。此外, LN处理显著降低了腐生营养型真菌的相对丰度, 但是显著增加了丛枝菌根真菌的相对丰度。总之, 土壤真菌功能类群可以通过改变不同功能类群相对丰度来参与土壤养分循环。     

凋落物中水溶性有机物和残渣对亚热带森林土壤氮素转化的影响

设置60%和90%WHC两种土壤水分条件,并添加凋落物过滤液、剩余残渣和丙氨酸,进行为期36 d的室内培养(25 ℃),研究了凋落物中水溶性有机物和残渣对土壤氮素转化的影响.结果表明: 在60%和90%WHC条件下,丙氨酸在土壤中迅速矿化,该处理的土壤铵态氮(NH₄⁺-N)含量分别比对照显著提高5.4%～44.7%和16.1%～41.3%,净氮矿化和氨化速率在培养前期也高于对照,而凋落物过滤液和残渣添加处理则降低了土壤NH₄⁺-N含量,且残渣的降幅大于过滤液.试验期间,土壤硝态氮(NO₃^--N)含量呈直线增长趋势,培养结束时60%WHC条件下NO₃^--N含量显著高于90%WHC.土壤水分含量增多不利于土壤有机质的矿化;90%WHC条件下可溶性有机碳(SOC)含量明显低于60%WHC,而土壤氧化亚氮(N₂O)排放量比60%WHC提高1.5～63.0倍,且在60%WHC条件下凋落物残渣添加处理显著促进了土壤N₂O的排放.凋落物在分解过程中的可溶性物质和剩余物对土壤氮的影响存在差异,且这种差异随分解而发生动态变化.     

甲硫氨基酸对亚热带森林土壤硝化作用和N2O排放的影响

为探讨甲硫氨基酸对亚热带红壤硝化作用和N₂O排放的影响,选择福建省建瓯市万木林保护区的山地红壤为研究对象,在土壤饱和持水量(WHC)60%和90%的条件下,开展室内培养试验.试验分为对照(CK)、添加甲硫氨基酸(M)、甲硫氨基酸和硫酸铵(MA)、甲硫氨基酸和亚硝酸钠(MN)、甲硫氨基酸和葡萄糖(MC)5个处理.结果表明: 与对照相比,M处理使土壤NH₄⁺-N平均含量显著提高0.8%～61.3%,而NO₃^--N含量显著降低13.2%～40.7%;60%WHC条件下,MC处理土壤NO₂^--N含量高于M处理,MA、MN处理NO₃^--N含量高于M处理,且MN处理高于MA处理,M处理于试验后期最低,表明甲硫氨基酸抑制了硝化作用的亚硝化过程.碳添加处理使甲硫氨基酸在一定程度上降低NH₄⁺-N含量,抑制了土壤自养硝化,并且甲硫氨基酸和碳源共同作用下NO₃^--N含量变化与土壤水分条件有关,在90%WHC条件下,碳加入后反硝化作用更明显;而NO₃^--N含量降低不足以表明是异养硝化受到抑制所致.甲硫氨基酸在一定程度上促进土壤N₂O的释放,90%WHC条件下较60%WHC条件下释放量更大,且葡萄糖添加的促进效果更明显.     

退化设施蔬菜地修复过程中土壤可溶性有机碳与无机氮动态

土壤强还原处理(reductive soil disinfestation,RSD)可以有效修复退化设施蔬菜地土壤,但实施过程中亦会存在可溶性有机碳(DOC)与无机氮(NO₃^--N和NH₄⁺-N)的淋溶风险。本研究选用水稻秸秆及其制备的生物质炭(biochar,BC)作为修复材料,采用BC、RSD以及RSD+BC三种方法修复退化蔬菜地土壤,探究修复过程中土壤基本性质、DOC与无机氮的动态变化。结果表明,与对照土壤相比,BC处理显著提高了土壤pH、EC和DOC含量(P<0.05),但对土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N无显著影响。对于RSD和RSD+BC处理,土壤NO₃^--N含量在1～3 d内快速下降,之后维持在较低水平;土壤DOC含量呈先上升后下降趋势,在整个培养时段均显著高于对照处理(P<0.05)。方差分析表明,BC与RSD处理对土壤DOC、全碳(TC)、全...