凋落物输入变化对黄河三角洲柽柳人工林土壤有机碳及其组分的影响

为探究凋落物输入变化对土壤有机碳库的影响,明确凋落物对森林生态系统土壤碳循环的作用,以黄河三角洲滨海盐碱地柽柳人工林为研究对象,通过设置添加凋落物(LA)、去除凋落物(LR)和对照(CK)3种处理方法,分析凋落物不同输入变化对土壤理化性质、土壤有机碳及其组分的影响。结果表明:凋落物添加和去除处理影响土壤理化性质的变化,与对照相比,添加凋落物降低了土壤密度和含盐量,增加了土壤含水量和养分(全氮、全磷、全钾),而去除凋落物则相反。3种处理对土壤有机碳(SOC)及其储量以及活性有机碳组分的影响一致,均表现为LA处理影响最大,LR处理影响最小,其中LA处理比CK增加了SOC质量分数及储量,但增加不显著;LR处理则显著降低了SOC质量分数及其储量,土层深度(d)0<d≤10 cm土层,LR处理比CK处理的SOC质量分数及其储量分别显著降低了34.93%、12.66%,10 cm<d≤20 cm土层,LR处理比CK处理的SOC质量分数及其储量分别显著降低了24.27%、16.13%。LA处理的土壤SOC及可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物量碳(MBC)质量分数均出现明显的表聚现象,而LR处理影响则不显著,且DOC和MBC则出现随土层深度增加而增大的趋势。土壤惰性有机碳(ROC)质量分数在不同土层间存在差异,0<d≤10 cm土层,各处理表现为LA>CK>LR,10 cm<d≤20 cm土层,各处理则表现为CK>LA>LR,而在CK和LR处理出现随土层增加而增加的趋势,偏于向土层下方积累。土壤密度(BD)与SOC及其各组分呈负相关,而土壤含水量(WC)、全氮、全磷与SOC及EOC、MBC、DOC质量分数呈极显著正相关(P<0.01)。因此,不同处理方式及不同土层深度的土壤密度、全氮质量分数和土壤含水量是影响SOC及组分变化的主要环境因子。

黄河三角洲柽柳人工林土壤微生物群落结构及多样性分析

【目的】探究黄河三角洲不同林龄柽柳人工林对土壤微生物群落结构特征及多样性的影响,对评价人工林土壤质量动态变化和后期栽培管理具有重要意义。【方法】以无林地(WLD)和3种不同林龄(TC3a、TC8a、TC12a)的柽柳人工林为研究对象,采用高通量测序技术,对土壤细菌和真菌群落结构及多样性变化进行分析。【结果】3种林龄及无林地土壤微生物数量均表现为细菌>真菌,随着林龄的增加,优势菌群未发生改变。林龄对土壤细菌和真菌群落α多样性的影响有限,其中细菌Chao1index、ACE index和Shannon指数表现为TC8a>TC3a>TC12a,而真菌Shannon指数和Simpson指数则表现为TC3a>TC8a>TC12a。细菌的群落组成数量在门、纲、目、科、属水平上与真菌存在显著差异,其中细菌的群落组成在各个分类水平上均表现为TC12a>TC8a>TC3a>WLD,而真菌则表现不规律,但均以TC3a数量最多。土壤微生物优势群落和主要群落组成基本一致,但在相对丰度上存在一定差异。其中细菌群落中变形菌门Proteobacteria和unidentified Bacteria相对丰度均超过10%,是优势菌门,而真菌群落中,子囊菌门Ascomycota的相对丰度均超过45%,是绝对优势菌门。林龄变化对土壤理化性质和微生物群落结构特征均存在一定影响,其中土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、铵态氮、有效磷及速效钾含量随着林龄的增长而增加,且均高于WLD,而土壤含盐量则表现出相反的变化规律。冗余分析表明,不同林龄的微生物群落受养分影响明显,细菌群落中土壤全氮、铵态氮和真菌群落中盐分、有机碳、全氮、全磷,分别是影响细菌和真菌群落变化的主要环境因子。【结论】柽柳人工林调控了滨海盐碱地土壤微生物群落结构,提高了土壤微生物多样性,改善了土壤理化性质,但对林龄的响应变化不规律。

滨海盐碱区不同林龄柽柳人工林土壤水分物理性质差异性

为揭示柽柳人工林对黄河三角洲滨海盐碱地土壤水分物理性质的影响,对3种林龄(3、6、8 a)柽柳林地的土壤密度、土壤孔隙度、持水贮水能力以及渗透性进行了研究。结果表明:林龄和土层深度均可影响柽柳林地的土壤水分物理特性,其中土壤密度随林龄的增加呈降低趋势,随土层深度的增加呈增大趋势;土壤孔隙度、持水量、贮水量均随林龄的增大而增加,随土层深度的增加而降低;各指标在3 a与8 a林地间及表层土(0≤土层深度(H)<20 cm)与深层土(40 cm≤H<60 cm)间差异均显著(P<0.05);土壤入渗速率与入渗时间呈现明显的幂函数关系,初渗速率和稳渗速率在不同林龄林地间由大到小的顺序均表现为8、6、3 a,且8、6 a林地与3 a林地差异显著(P<0.05)。综合来看,随着林龄的增长,柽柳林中凋落物分解与细根生长的作用逐步增强,0 cm≤H<60 cm土壤剖面内的土壤密度、孔隙度、持水性及渗透性得到很大改善,土壤的通气性和透水能力明显提高。因此,在黄河三角洲滨海盐碱区营造柽柳人工林有利于改善土壤水分物理状况。

黄河三角洲不同林龄柽柳人工林土壤养分及生物学特性研究

以黄河三角洲为例,对3种不同林龄(8a、6a、3a)柽柳人工林进行研究,采用野外调查采样和室内分析相结合的方法,探讨了不同林龄柽柳人工林土壤养分、微生物数量及酶活性的变化特征及其相互关系。结果表明:土壤pH值随着林龄的增加呈降低趋势,随土层深度的增加呈升高趋势。8a的土壤有机质和养分含量显著高于3a林地(P<0.05)。土壤微生物数量及酶活性均随林龄的增加而增加,其中微生物数量中以细菌数量最多,放线菌次之,真菌最少,8a林地的微生物数量、土壤过氧化氢酶、磷酸酶及蔗糖酶活性均显著高于3a林地(P<0.05),8a林地的土壤脲酶活性显著高于6a和3a(P<0.05)。从土壤剖面看,土壤养分含量、微生物数量及酶活性均随土层深度的増加而递减,且表层土的各指标与深层土差异显著(P<0.05)。相关分析表明,土壤微生物数量及酶活性均与土壤pH值呈负相关,微生物中除真菌数量与有机质、铵态氮、有效磷、速效钾养分指标未达到显著相关外,其它均与土壤有机质、养分达到显著正相关。土壤磷酸酶与有机质呈显著正相关,其它3种土壤酶活性与土壤各养分含量之间均达到极显著正相关。

黄河三角洲不同林龄人工柽柳林生长季土壤微生物与土壤呼吸特征研究

为探讨人工柽柳林对滨海盐碱地的改善效果,以黄河三角洲滨海盐碱地区3种不同林龄(8 a、6 a、3 a)人工柽柳林为对象,采用多点混合采样法,对生长季土壤微生物量C、N及微生物数量变化进行了对比分析;同时利用LI-8100A土壤碳通量测量系统,原位监测了柽柳生长季内土壤呼吸速率的变化特征。结果表明:1)人工柽柳林土壤微生物微生物量C、N变化受林龄和季节影响明显,其中8 a林地含量最高,3 a林地最小,夏季较高,春季较低,且8 a与3 a差异显著,夏季与春季差异显著(P <0.05);不同林龄土壤微生物商生长季介于2.56～4.15%之间,其变化规律与微生物量一致。2)土壤3种微生物数量均随林龄的增大而增加,微生物数量关系为细菌>放线菌>真菌,而3种微生物数量季节变化规律不一致。3)3种林龄土壤呼吸速率的大小为8 a> 6 a> 3 a,土壤呼吸具有明显的季节变化和日变化,其中季节变化表现为夏季>秋季>春季,日变化则呈现出低-高-低的单峰曲线,最大值则出现在12:00―14:00。4)相关分析表明,土壤含盐量与土壤微生物量C和呼吸速率呈显著负相关,与细菌、真菌呈极显著负相关,是主要限制因子;土壤微生物量C、N与微生物商、土壤呼吸、土壤微生物数量均呈正相关;除土壤湿度外,土壤温度与其它指标均呈正相关;而土壤湿度与各指标间均不显著。5)综上所述,不同林龄人工柽柳林土壤微生物量、微生物数量及呼吸速率均可反映土壤环境状况,可为滨海盐碱地土壤改良和土壤质量演变规律提供理论依据。

天然和人工固沙灌木林蜘蛛和甲虫分布与环境因子的关系

干旱区人工植被恢复驱动的土地利用变化强烈影响了地表和土栖的节肢动物群落结构及多样性。然而,我们对地表节肢动物群落关键类群-蜘蛛和甲虫对固沙植被恢复的响应及与环境变化关系的认识还很有限。以天然固沙灌木林和2种人工固沙灌木林为研究对象,运用方差分析和多变量分析等方法定量研究了干旱区天然和人工固沙植被区地表蜘蛛和甲虫分布特征及影响要素。结果表明,天然灌木林与人工梭梭、柽柳林地表蜘蛛和甲虫群落组成明显不同,人工梭梭、柽柳林地表蜘蛛活动密度和甲虫多样性均显著高于天然灌木林,而地表甲虫密度和蜘蛛多样性变化与之相反。两种人工固沙灌木林之间蜘蛛和甲虫群落组成也存在一定差异,人工柽柳林地表蜘蛛活动密度、多样性和甲虫物种丰富度均显著高于人工梭梭林。进一步分析发现,蜘蛛群落中狼蛛科、平腹蛛科、皿蛛亚科和球蛛科与甲虫群落中拟步甲科、步甲科和象甲科等一些甲虫种属对3种生境的选择模式不同决定了蜘蛛和甲虫群落聚集结构。植被、土壤环境因子与蜘蛛和甲虫pRDA和pCCA结果表明,草本生物量、凋落物量、土壤含砂量、电导率和灌木盖度是影响蜘蛛分布的主要环境因子,它们解释了82.1%的蜘蛛群落变异;灌木盖度、草本生物量、土壤pH和砂含量是影响甲虫群落分布的主要环境因子,它们解释了60.6%的甲虫群落变异。总之,人工固沙灌木恢复影响了植被和土壤环境,它们相互作用改变了荒漠-绿洲过渡区蜘蛛和甲虫等地表节肢动物的分布格局。

河西走廊荒漠盐碱地人工柽柳林土壤水盐分布

土壤盐碱化是一个全球性问题,植树造林是一种主要的改良措施.为了研究荒漠盐碱地10年人工柽柳林土壤水盐空间分布及生态改良效果,对2、4、6和8m行间距柽柳灌下和行间的土壤水盐进行分析,并构建结构方程模型量化土壤水盐对植被的影响程度.结果表明:林地浅层土壤(0~40 cm)可溶性盐明显低于林外(CK),灌下土壤含水率高于行间.且6m行间距柽柳的高度和冠幅及其灌下草本植物的盖度和生物量均大于其他行间距柽柳,阳离子在柽柳周围的富集程度为Na^+>K^+>Ca^2+>Mg2+,阴离子的富集程度为Cl^->HCO3^->SO4^2-.土壤盐分含量最高的是MgSO4,其次是CaCl2、NaCl和MgCl2,KHCO3含量最少.土壤水盐中影响植被生长的最大因素是土壤水分,其次是盐分,最小为pH,权重大小分别是50.6%、29.5%和19.9%.