隔离降雨对米槠天然林土壤微生物生物量和酶活性的影响

IPCC 2014综合报告指出亚热带地区降雨将会减少,这会对亚热带地区森林土壤微生物和酶活性产生怎样的影响引起极大关注。以福建省三明市格氏栲自然保护区内200年生米槠天然林为研究对象,于2012年在实验样地布设原位隔离降雨实验,共设置隔离30%降雨、隔离60%降雨和对照3种处理。2017年4月对不同处理进行土壤采样,研究了土壤微生物生物量和酶活性对隔离降雨的响应。结果表明:隔离降雨(30%和60%)显著降低了0~10 cm土层的土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、总氮(TN)和土壤水分含量(SWC);但对10~20 cm土层影响较小。隔离30%降雨处理0~10 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量分别比隔离60%降雨处理增加了20.73%和15.71%;10~20 cm土层土壤中各处理之间MBC含量及MBN含量均无显著差异(P0.05)。冗余分析(RDA)表明:TN和MBC是促使0~10 cm土层酶活性发生变异的主要因素,其解释度分别为43%和16.5%;10~20 cm土层土壤酶活性变异的主要因素是MBC,其解释度是58.1%。2个隔离降雨处理均增加0~10 cm土层土壤多酚氧化酶(PHO)、过氧化物酶(PEO)和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)酶活性,却降低了10~20 cm层土壤多酚氧化酶(PHO)和酸性磷酸酶(ACP)的酶活性。     

米槠天然林转变成杉木人工林后土壤可溶性有机碳的变化

对中亚热带米槠天然林及其采伐迹地形成的36年生杉木人工林0～20cm层土壤可溶性有机碳（DOC,dissolved organic carbon）含量进行研究,分析米槠天然林改造成杉木人工林后土壤DOC平均含量及其季节的变化情况．结果表明：米槠天然林0—20cm层土壤DOC平均含量为60．79mg·kg^-1,比杉木人工林（41．24mg·kg^-1）高47．41％;2个林分0～10cm、10～20cm层土壤DOC平均含量差异明显（P〈0．05）,且都是0—10cm层大于10～20cm层;米槠天然林和杉木人工林土壤DOC含量在季节变化中都表现为秋季最大、冬季最小,但是两者的季节变化模式不完全一致;米槠天然林和杉木人工林土壤DOC的差异和人为干扰因素有关．     

可溶性有机碳在米槠天然林土壤中的淋溶特征

以中亚热带米槠天然林为研究对象,通过挖剖面法,按0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~60 cm、60~70 cm、70~80 cm、80~90 cm、90~100 cm分层采集原状土柱,并用米槠叶片制备的可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)溶液进行逐层淋溶试验,以阐明DOC在米槠天然林土壤中的淋溶特征。结果表明,在淋溶过程中DOC浓度逐渐下降,DOC最大截留量出现在50~60 cm土层,而且60~100 cm各土层的截留量要小于0~60 cm各土层。淋溶过程中DOC的芳香性和腐殖化程度随土层深度均逐渐下降。红外光谱表明,DOC溶液在土壤淋溶过程中,芳香类、羧酸类等大分子物质会被优先吸附,并且通过0~30 cm土层时土壤中的醇类、酚类小分子物质会发生解吸附,DOC在30~100 cm土层中淋溶时小分子物质的比例明显增加。说明DOC在土壤淋溶过程中会优先吸附芳香化合物和大分子物质,到达底层土壤的DOC溶液中小分子物质所占比例增加,因此DOC对土壤的亲和力降低,减少了土壤的截留量,表明DOC本身的化学性质要比土壤的理化性质更能影响其吸附行为。     

森林转换对不同土层土壤碳氮含量及储量的影响

森林转换是影响森林碳氮储量的重要因素。研究森林转换对土壤碳氮的影响,对明确生态系统碳氮循环动态具有重要意义。对由中亚热带常绿阔叶天然林转换而成的阔叶天然次生林(BL)与杉木人工林(CF)不同土层的有机碳(SOC)、氮(TN)含量以及储量进行研究,探讨森林转换对地下土壤碳氮储量的影响及其影响因素。结果表明:(1)相同土层,阔叶天然次生林的SOC含量、TN含量高于杉木人工林,分别在0～40 cm各土层与0～20 cm各土层之间均具有显著性,相同森林类型下SOC含量与TN含量垂直拟合关系均以幂函数拟合效果最好,R~2均达到0.9以上,可以为当地碳氮含量估算提供依据,土壤碳氮比(C/N)均随土层深度增加而下降。(2)森林转换后0～100 cm碳氮储量(SCM、SNM)阔叶天然次生林高于杉木人工林。土壤碳氮在2种林分的差异主要集中在0～10 cm,且阔叶天然次生林显著高于杉木人工林。(3)相关分析显示土壤SOC、 TN含量与土壤容重呈显著负相关,与C/N之间呈极显著正相关(P0.01)。研究表明:森林土壤碳氮储量主要集中在0～10 cm土层,天然林转换为杉木人工林后,土壤碳氮含量降低,不利于森林碳氮储量的积累,因此要加大对天然林的保护。     

亚热带天然常绿阔叶林转变为杉木人工林对土壤微生物呼吸的影响

对福建省万木林自然保护区天然常绿阔叶林及其转变后的杉木林表层(0~10 cm)和底层(40~60 cm)土壤可溶性有机碳(DOC)、可溶性总氮(DN)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物呼吸(BR)及呼吸商(q CO2)进行研究,来分析亚热带森林转换对土壤微生物呼吸及土壤碳库质量的影响。结果显示:同一林分中,表层土壤的DOC、DN、MBC、MBN含量和BR均高于底层土壤,而土壤表层的q CO2却低于底层土壤。同一土层中,天然林转变为杉木林导致土壤DOC、DN、MBC、MBN含量和BR均降低,而q CO2却升高了。综上所述,底层土壤的土壤有机碳质量低于表层土壤,土壤微生物碳利用效率较低;天然林转变为人工林则导致土壤有机碳质量降低,土壤微生物碳利用效率降低。     

亚热带人工湿地松林土壤溶解性有机碳动态变化及控制因素

土壤可溶性有机碳（DOC）是土壤有机碳库的活性组分,联接陆地和水生生态系统。DOC的降解影响碳循环、营养动力学机制和微生物的能源供给,因此改变生物地球化学过程。本研究对千烟洲森林试验站（QFES）土壤溶解性有机碳浓度垂直剖面和季节的变化及其控制因子,包括土壤性质和环境因素进行分析。2007年11月至2009年3月每两个月、2009年4月至2010年103每月,分别在土壤10、20、30cm深度和10、30、50cm深度,采用机械式真空取样装置共收集了土壤溶液样品。用总碳分析仪（TOC）测定DOC浓度,DOC浓度平均值范围为3．0-26．2mgL^-1。在土壤剖面10、20、30、50cm深度DOC浓度平均值（±标准差）分别为12．4±4．4、10．6±6．3、8．7±2．6及8．0±5．9mgL^-1。DOC季节平均浓度和春李DOC浓度平均值具有明显的随深度增加而降低的特征。而在夏季、秋季和冬季,DOC浓度在土壤剖面上的变化不具有明显的特征。春季、夏季、秋季和冬季DOC浓度平均值分别为10．2、10．5、10．8和8．3mg^L1,不同深度DOC浓度的季节变化没有一致的特征。分析表明,凋落物有机碳含量与DOC浓度之间无明显相关关系,SOC与DOC含量具有相同的土壤剖面变化特征,SOC与DOC之间具线性正相关关系（R^2=0．19,p〈0．01）,表明SOC是DOC的主要来源之一。在湿地松、马尾松和杉木林,土壤溶液10cm深度和5cm土壤温度间具有指数正相关关系（R^2=0．12,p〈0．01）。在湿地松土壤剖面,DOC浓度与土壤湿度具负线性相关关系（R^=0．15,p〈0．001）,在湿地松、马尾松和杉木林,土壤溶液10cm深度DOC浓度和5cm土壤湿度之间具有负指数相关关系（R^2=0．13,p〈0．001）。取样月降雨量与DOC季节平均浓度不相关。然而,对取样前不同时间降雨量与DOC季节平均浓度的分析表明,取样前降雨事件的时间对不同深度的DOC季节平均浓度有不同的影响。通过分析揭示了SOC和环境变量土壤温度、土壤湿度和降雨是DOC的控制因子。本研究以人工湿地松林碳循环中DOC动力机制为重点,为评价亚热带红壤区生态恢复的效果提供依据。     

湘东丘陵区4种林地深层土壤溶解性有机碳的数量和光谱特征

选取湘东丘陵4种典型母质发育的林地土壤,挖掘土壤剖面并分层采集土壤样品至母质层/母岩,研究深层土壤有机碳（SOC）和溶解性有机碳（DOC）的数量和分布规律,采用紫外-可见光谱技术分析深层土壤DOC的宏观化学结构特征。结果表明,土壤DOC含量（2.33~185.26 mg·kg^-1）在板岩红壤和酸性紫色土剖面上某些深层土层出现升高现象。DOC/SOC除第四纪红土红壤在浅层表土最高（1.5%）外,其他3种土壤均在60~80 cm深层土层达到最高峰值（1.0%~2.5%）。SOC数量是控制不同母质土壤DOC数量的重要因素。但光谱分析显示,随着土壤剖面的加深,DOC的宏观化学组成、结构趋于复杂,化学稳定性升高。尽管一些深层土层中DOC/SOC升高,但其DOC化学结构更为复杂,评价深层土壤SOC和DOC稳定性还应考虑其化学结构特性。     

森林转换对土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的影响

对中亚热带米槠天然林转换为米槠人工林后,两林分土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的变化及其影响因素进行研究。结果表明,森林转换后,土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳分别平均下降28.8%、11.0%(P0.05)。米槠天然林和米槠人工林0~10 cm土壤可溶性有机碳含量分别为306 mg·kg-1、209 mg·kg-1,分别占土壤有机碳的0.71%、0.91%;10~20 cm分别为210 mg·kg-1、158 mg·kg-1,分别占土壤有机碳的0.71%、0.88%;两林分0~10cm土层微生物生物量碳分别为508 mg·kg-1、460 mg·kg-1,10~20 cm土层微生物生物量碳分别为373 mg·kg-1、327 mg·kg-1。米槠天然林和米槠人工林中的土壤可溶性有机碳、微生物生物量碳在不同季节表现出极显著差异(P0.01),两林分土壤可溶性有机碳最高值出现在秋季,最低值出现在冬季;而微生物生物量碳夏秋季显著高于春冬季(P0.05)。     

疏勒河源冻土区高寒草甸土壤碳氮含量特征

土壤碳氮是高寒植被响应多年冻土区生态环境变化的重要营养和能源物质,但对其调查仍以生长季的单次采样为主,缺乏对其他季节的研究,这对于准确把握多年冻土区土壤碳氮含量及储量评估存在明显局限性。为此,本研究以青藏高原东北缘祁连山西段疏勒河源多年冻土区高寒草甸为对象,对0—50 cm土层土壤有机碳（Soil Organic Carbon, SOC）、全氮（Total Nitrogen, TN）含量及其比值（C/N）的剖面分布和季节变化及其影响因素进行分析。结果表明：（1）SOC、TN剖面分布规律一致,0—10 cm土层均显著高于10—50 cm各层（P<0.05）,0—50 cm深度仅秋季逐渐下降,而春夏冬季0—30 cm递减。（2）SOC、TN含量存在季节变化,SOC表现为夏季>冬季>春季>秋季,TN表现为春秋冬季含量一致,夏季略低。（3）C/N季节变化显著,夏季显著最高,秋季显著最低（P<0.05）。（4）土壤含水量和生物量是影响SOC、TN及C/N剖面分布和季节变化的关键因素。（5）夏季土壤碳氮密度均高于全年平均。可见,仅单一节点（生长季为主）调查以表征全年土壤碳氮储量存在高估趋势。     

杭州湾湿地土壤酶活性分布特征及其与活性有机碳组分的关系

选取了杭州湾滨海湿地芦苇Phragmites australis湿地、互花米草Spartina alterniflora湿地、海三棱藨草Scirpus mariqueter湿地以及光滩湿地,研究了土壤脲酶、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、磷酸酶活性及土壤溶解性碳(DOC)、土壤微生物量碳(MBC)在0～20cm土层的分布特征及其内在相关性,探讨酶活性与土壤有机碳及其组分的关系。结果表明,表层(0～5cm)土壤的酶活性和有机碳含量最高,随着土壤深度的增加,土壤酶活性和土壤有机碳含量呈下降趋势。相关分析表明,土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶与总有机碳呈显著正相关,土壤脲酶与土壤溶解性有机碳呈显著正相关,蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶以及碱性磷酸酶活性与土壤微生物量碳或溶解性碳呈负相关,表明不同的土壤酶对湿地土壤有机碳库组成的贡献不同。     

黑碳添加对杉木人工林土壤微生物量碳氮的影响

向杉木人工林土壤中分别添加不同用量黑碳,以0％（C0）、1％（C1）和5％（C5）添加量（质量分数）作为不同处理,通过28d室内培养实验,研究了黑碳添加对土壤微生物量碳（ymc）和微生物量氮（MBN）的影响．结果表明,各处理土攘MBC含量变化趋势是前期急剧减少,后期增加,并趋于稳定;黑碳添加在一定程度上缓解了土壤MBN含量的减少,并随着黑碳添加量的增加,土壤MBN含量呈现增加的趋势．整个培养过程中,除第1d外,黑碳添加处理的土壤MBC和MBN含量始终高于对照处理,C5〉C1〉CO．同时,土壤可溶性碳（DOC）和可溶性氮（DON）含量也因黑碳的添加而呈现减少的趋势．     

黑碳添加对杉木人工林土壤微生物量碳氮的影响

向杉木人工林土壤中分别添加不同用量黑碳,以0％（C0）、1％（C1）和5％（C5）添加量（质量分数）作为不同处理,通过28d室内培养实验,研究了黑碳添加对土壤微生物量碳（ymc）和微生物量氮（MBN）的影响．结果表明,各处理土攘MBC含量变化趋势是前期急剧减少,后期增加,并趋于稳定;黑碳添加在一定程度上缓解了土壤MBN...     

开垦对内蒙古温带草地土壤不同有机碳组分的影响(英文)

Cultivation is one of the most important human activities affecting the grassland ecosystem besides grazing, but its impacts on soil total organic carbon (C), especially on the liable organic C fractions have not been fully understood yet. In this paper, the role of cropping in soil organic C pool of different fractions was investigated in a meadow steppe region in Inner Mongolia of China, and the relationships between different C fractions were also discussed. The results indicated that the concentrations of different C fractions at steppe and cultivated land all decreased progressively with soil depth. After the conversion from steppe to spring wheat field for 36 years, total organic carbon (TOC) concentration at the 0 to 100 cm soil depth has decreased by 12.3% to 28.2%, and TOC of the surface soil horizon, especially those of 0-30 cm decreased more significantly (p<0.01). The dissolved organic carbon (DOC) and microbial biomass carbon (MBC) at the depth of 0-40 cm were found to have decreased by 66.7% to 77.1% and 36.5% to 42.4%, respectively. In the S.baicalensis steppe, the ratios of soil DOC to TOC varied between 0.52% and 0.60%, and those in the spring wheat field were only in the range of 0.18%-0.20%. The microbial quotients (qMBs) in the spring wheat field, varying from 1.11% to 1.40%, were also lower than those in the S. baicalensis steppe, which were in the range of 1.50%-1.63%. The change of DOC was much more sensitive to cultivation disturbance. Soil TOC, DOC, and MBC were significantly positive correlated with each other in the S. baicalensis steppe, but in the spring wheat field, the correlativity between DOC and TOC and that between DOC and MBC did not reach the significance level of 0.05.     

小叶章湿地土壤酶活性分布特征及其与活性有机碳表征指标的关系

选取三江平原小叶章（Calamagrostis angustifolia）沼泽湿地,研究了沼泽湿地土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性及土壤活性有机碳表征指标（土壤微生物量碳MBC,微生物量氮MBN、溶解有机碳DOC）在近表土层（0～30cm）的分布特征,及其内在相关性,探讨酶活性与土壤活性有机碳库的关系。结果表明：表层土壤的酶活性和活性有机碳表征指标含量最高,随着土壤深度增加,土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性及MBC、MBN、DOC均显著降低。经相关分析表明,土壤酶活性与土壤活性有机碳表征指标间呈极显著正相关关系,其中蔗糖酶与MBC、DOC相关系数最高,过氧化氢酶活性与MBN的相关系数最高。表明不同土壤酶对湿地土壤活性碳表征指标转化循环的贡献不同,土壤酶活性对土壤活性有机碳库有显著的影响,以蔗糖酶对活性有机碳库影响最为显著。