去除凋落物和草毡层对寒温带典型森林土壤活性有机碳的短期影响

[目的]探究去除凋落物和草毡层对寒温带森林土壤活性有机碳的影响,为我国寒温带森林土壤碳循环的研究提供科学参考。[方法]以大兴安岭北部3种典型森林(白桦林、樟子松林和兴安落叶松林)为研究对象,在3种林型中设置对照、去除凋落物、去除草毡层以及去除凋落物和草毡层4种处理,于2021年9月对各处理不同土层(0—10 cm和10—20 cm)土壤进行取样,研究其土壤活性有机碳组分及其影响因子。[结果]在0—10 cm土层,与对照相比,去除凋落物后土壤可溶性有机碳和易氧化有机碳含量在白桦林和樟子松林中无显著变化,而在兴安落叶松林中显著降低了25.49%和39.40%;土壤微生物量碳含量在白桦林和兴安落叶松林中显著降低了19.26%和18.86%,而在樟子松林中无显著变化。去除草毡层后土壤可溶性有机碳和易氧化有机碳含量在白桦林和樟子松林中显著降低了16.08%,60.69%和17.38%,17.33%,而在兴安落叶松林中的变化不显著;土壤微生物量碳含量在3种林型中显著降低了19.47%~42.02%。同时去除凋落物和草毡层后3种林型土壤微生物量碳和易氧化有机碳含量极显著降低了22.03%~27.01%和52.22%~57.01%;土壤可溶性有机碳含量降低了11.25%~22.18%,其中白桦林和樟子松林达显著水平;在10—20 cm土层,不同去除处理对3种林型土壤可溶性有机碳和微生物量碳含量均无显著影响,白桦林和樟子松林土壤易氧化有机碳含量分别在去除草毡层以及同时去除凋落物和草毡层后显著降低,而兴安落叶松林土壤易氧化有机碳含量无明显变化。3种林型土壤活性有机碳各组分与土壤总有机碳、全氮、含水量呈显著正相关,与土壤pH则呈显著负相关。[结论]去除凋落物和草毡层降低了土壤活性有机碳含量,凋落物和草毡层的存在有利于土壤活性有机碳的形成与累积。

森林土壤不同粒径颗粒的碳矿化研究

土壤是由不同粒径颗粒组成的,各粒径颗粒的性质差异大、在土壤中的空间位置不同。为了研究它们各自碳的变化差异,评估这些颗粒在土壤有机碳稳定和周转中的作用。选择亚热带阔叶林土壤,采用物理分组的方法,获得不同粒径土壤颗粒(>2000、2000~250、250~53、<53、53~20、20~2、<2μm),与全土等质量开展矿化试验,研究碳矿化量差异、主要碳形态变化及其相互关系,反向探究不同粒径颗粒在全土壤中的作用。结果表明,不同粒径颗粒按照质量比例作为权重计算的CO_(2)累积排放量、全碳、C/N、芳香性指数、游离氧化铁含量占全土的95.0%~101.8%。<2μm和20~2μm土壤颗粒CO_(2)累积排放量显著高于其他颗粒和全土。全土及各颗粒土壤CO_(2)累积排放量与比表面积、总孔隙体积、全碳、土壤可溶性有机碳(DOC,Dissolved organic carbon)、土壤微生物生物量碳(Soil microbial biomass carbon,MBC)、易氧化有机碳、游离氧化铁呈正相关性,而与C/N呈负相关性。通过对不同粒径颗粒16个指标降维分析,综合特征指数显示<2μm和20~2μm颗粒最高,即它们的综合作用最大。因此,全土壤的碳变化可追溯到土壤不同粒径颗粒碳的不同变化及关系,且土壤小粒径的团聚或被大粒径颗粒包闭可能是降低全土碳矿化的机理之一,有利于维持全土壤碳的稳定或增加保存。

两种母岩发育森林土壤微生物生物量碳代谢的差异性

针对不同母岩发育土壤的微生物生物量碳代谢特征及驱动因子不明确的科学问题,以石灰岩和碎屑岩两种母岩发育的森林土壤为研究对象,利用18O-H2O标记测定微生物生长速率、微生物呼吸速率、微生物生物量碳利用效率(CUE)以及微生物周转时间,并结合土壤理化性质、土壤有机质矿物保护特性和土壤酶活性以及微生物生物量和群落组成,明确岩性对森林土壤微生物生物量碳代谢的影响机制。结果表明:石灰岩发育土壤的pH和0.05mm~0.002 mm粒径含量高于碎屑岩发育土壤,而有机碳(SOC)、全氮(TN)、可溶性碳(DOC)、C︰P和N︰P却低于碎屑岩发育土壤(P<0.05);石灰岩发育土壤交换性钙镁(Ca+Mg)和游离态铁铝((Fe+Al)d)含量高于碎屑岩发育土壤,但非晶态铁铝((Fe+Al)o)含量则低于碎屑岩发育土壤;石灰岩发育土壤碳氮磷循环、相关酶活性均显著低于碎屑岩发育土壤(P<0.05);石灰岩发育土壤微生物生物量磷(MBP)高于碎屑岩发育土壤,但微生物生物量碳(MBC)、真菌细菌比(F︰B)和革兰氏阳性菌阴性菌比(G+︰G-)则显著低于碎屑岩发育土壤(P<0.05);石灰岩发育土壤微生物生长速率和周转速率显著高于碎屑岩发育土壤(P<0.05),但微生物呼吸速率和CUE在两种土壤之间差异并不显著。土壤微生物生长速率和微生物周转速率均与土壤pH、(Ca+Mg)︰(Fe+Al)o、(Ca+Mg)︰SOC、(Fe+Al)d︰SOC和革兰氏阴性细菌呈显著正相关(P<0.05),而与DOC、铁铝结合态有机碳、酶活性、MBC︰MBN、F︰B和G+︰G-比呈显著负相关(P<0.05)。此外,土壤CUE与MBC和MBC︰MBN呈显著负相关(P<0.05);微生物呼吸速率仅与酚氧化酶活性呈显著负相关(P<0.05)。两种岩石发育的森林土壤微生物生物量碳代谢受生物和非生物因素的控制,这一研究结果为解释不同母岩发育森林土壤有机碳库的差异提供参考。

皖南山区不同类型森林土壤阳离子交换性能差异

为了解皖南山区不同类型森林土壤阳离子交换性能差异,为该区合理营林提供参考,选取皖南山区6种不同类型森林土壤(杉木林、马尾松林、栓皮栎林、外松林、天然阔叶林和杉木-栓皮栎混交林)为研究对象,比较森林土壤阳离子交换性能的差异。结果表明:(1)研究区土壤呈强酸性,土壤有机质含量为33.84~91.50 g·kg^(-1),总氮含量为0.94~3.37 g·kg^(-1),碱解氮含量为131.58~203.62 mg·kg^(-1),总磷含量为0.22~0.77 g·kg^(-1),有效磷含量为0.17~0.32 mg·kg^(-1);土壤主要缺乏速效磷养分。(2)阳离子交换量在8.09~12.57 cmol·kg^(-1)之间,排序为:天然阔叶林>外松林>马尾松林>混交林>杉木林>栓皮栎林,不同森林土壤间阳离子交换量的差异主要由其土壤有机质的差异引起。(3)交换性盐基总量在1.74~2.72 cmol·kg^(-1)g之间,排序为:马尾松林>外松林>杉木林>栓皮栎林>混交林>天然阔叶林,Ca^(2+)和Mg^(2+)是主要的盐基离子,是成土过程中Ca、Mg优先固持形成的。(4)盐基饱和度在13.97%~28.98%之间,排序为:马尾松林>杉木林>栓皮栎林>外松林>混交林>天然阔叶林,该差异是由淋溶作用和树木对盐基离子的吸收共同作用形成的差异。综上,研究区土壤保肥和缓冲性能较低且供肥能力较差,尤其是土壤速效磷供应能力差。其中松林的供肥保肥能力及缓冲性能明显优于其他树种森林,混交林的速效养分含量更高,故可通过营造松类混交林以及施肥来提高森林土壤供肥保肥能力和缓冲性能。

氮添加对森林土壤有机碳库固存及CO_(2)排放的影响研究进展

氮添加会引起土壤理化性质和养分有效性的改变。受此影响,森林植物的地上碳同化能力和地下碳分配格局也会相应地发生变化,总体表现为促进植物生长固碳,增加凋落物和植物根系沉积碳输入土壤,并改变上述植物源有机质的数量和化学成分。与此同时,土壤微生物的群落结构和生态功能也会受到氮添加的影响,由于土壤中的有机碳分解、转化和稳定等过程均受到微生物的驱动,因此,氮添加所引起的底物供应差异和微生物响应会影响森林土壤有机碳的矿化,并最终影响森林土壤有机碳库固存、稳定和CO_(2)排放。但目前关于氮添加对森林土壤有机碳库固存能力和CO_(2)排放特征的影响机制仍不清楚,为此,以森林土壤的碳循环过程为线索,综述了氮添加对底物供应、土壤有机碳激发效应、微生物碳代谢等过程的影响,并尝试梳理在氮添加影响下森林土壤有机碳分解、转化和稳定的微生物驱动机制。这有助于预测氮添加对森林土壤“氮促碳汇”的实际效果,以便研究人员在未来氮沉降日益严重背景下更好地预测森林土壤的碳循环特征,寻找提高森林土壤有机碳库固存能力和降低CO_(2)排放相关途径提供参考。同时,还分析了目前相关研究中存在的问题,并对该领域未来的研究热点进行了展望。

林分类型对亚热带森林土壤团聚体中真菌反硝化微生物丰度的影响

选取位于福建省三明市的米槠次生林、杉木人工林和马尾松人工林土壤为研究对象,利用荧光定量PCR分析了FnirK基因丰度,同时测定反硝化潜势。结果表明:FnirK基因丰度受林分类型显著影响,但受团聚体影响较小。马尾松人工林土壤FnirK基因拷贝数最高,为5.30×10^(8)copies·g^(-1),显著高于杉木人工林土壤的2.49×10^(8)copies·g^(-1)和次生林土壤的1.21×10^(8)copies·g^(-1)。各粒级团聚体的FnirK基因拷贝数也呈现出相同趋势。杉木和马尾松人工林土壤两种粒径较大团聚体的FnirK基因拷贝数较高,粒径较小团聚体中FnirK基因拷贝数较低,而次生林中4种粒级团聚体FnirK基因拷贝数无显著差异。马尾松和杉木人工林土壤的反硝化潜势分别为10.23和6.41μg·kg^(-1)·h^(-1),显著高于次生林土壤的2.76μg·kg^(-1)·h^(-1)。相关性分析表明,FnirK基因丰度与土壤含水率和有效磷含量呈显著正相关;反硝化潜势与土壤pH值、含水率、有效磷含量和FnirK基因丰度均呈显著正相关,表明真菌可能在酸性森林土壤反硝化过程中发挥重要作用。综上,不同林分类型主要通过影响土壤含水率和有效磷含量影响FnirK基因丰度和反硝化潜势,而团聚体粒径对土壤FnirK基因丰度影响相对较小。因此,在未来的森林管理过程中,人工林土壤真菌反硝化过程对N_(2)O产生的贡献不容忽视。

凋落物输入量对森林土壤化学计量特征的影响

为了阐明凋落物输入量变化对马尾松-麻栎混交林土壤理化性质及碳氮磷生态化学计量特征的影响,在河南大别山森林生态系统观测站内开展5年的凋落物梯度控制试验,测定0-10 cm表层土壤的理化性质及养分含量,探讨它们随凋落物输入量的变化及其与C∶N∶P化学计量比之间的关系,为亚热带-暖温带气候过渡区人工林持续经营管理提供科学依据。结果表明:(1)凋落物输入量的增加显著提高土壤含水量、铵态氮、硝态氮、以及碳氮磷含量,但是显著降低土壤pH值。(2)凋落物输入量对土壤C:N影响不显著,随着凋落物输入量的增加土壤C∶P、N∶P显著增加。(3)土壤总碳是影响C∶N的主要因素;土壤pH、含水量、铵态氮和硝态氮、总碳、总氮是影响土壤C∶P和N∶P的主要因素。因此,未来环境变化和人类干扰引起的地上凋落物输入的变异会对该地区的林木生长造成养分限制,在马尾松、麻栎速生阶段适当增施氮肥、磷肥,以保证林木的良好生长,促进土壤与植物的良性养分循环。

铁铝氧化物添加对亚热带森林土壤碳氮矿化的影响

铁铝氧化物是土壤中常见的化学物质,参与土壤氧化还原反应,然而不同含量的铁铝氧化物对森林土壤碳氮转化的影响尚不明晰。为探究铁铝氧化物含量对土壤碳氮矿化的影响及差异,选择亚热带森林土壤为研究对象,将不同含量的铁铝氧化物(分析纯Fe(OH)_(3):0,10,20,30,50,70 g•kg^(-1),分析纯Al(OH)_(3):0,1,2,3,5,7 g•kg^(-1))分别与50 g(以干质量计)土壤样品混匀,进行室内恒温好氧培养,分析温室气体排放速率及累积排放量、DOC(可溶性有机碳)、无机氮和氮转化速率变化。结果显示:1)铁氧化物添加后,土壤DOC含量降低,50和70 g•kg^(-1)处理的DOC含量分别显著降低了29.86%和33.90%,CO_(2)和CH_(4)累积排放量与添加量均呈显著正相关,而CH_(4)与CO_(2)累积排放量呈显著正相关、与DOC含量呈负相关。随铁氧化物添加量增加,土壤净硝化作用更加显著,当添加量为10 g•kg^(-1)时,净硝化速率为5.58 mg•kg^(-1)•d^(-1);而当添加量为70 g•kg^(-1)时,净硝化速率可达到43.31 mg•kg^(-1)•d^(-1)。DON(可溶性有机氮)含量表现出先升后降的趋势,低量(0~20 g•kg^(-1))处理随添加量增加从25.62 mg•kg^(-1)增长到61.60 mg•kg^(-1),高量(30~70 g•kg^(-1))处理则随添加量增加从62.01 mg•kg^(-1)降低到12.74 mg•kg^(-1)。因此,20~30 g•kg^(-1)铁氧化物有可能是影响土壤中有机氮分解和矿化的分界点。2)铝氧化物添加对土壤碳矿化促进效果较弱,甚至抑制CO_(2)排放,对土壤CH_(4)排放、DOC含量和净氮矿化均无明显影响,但DON含量显著增加了92.47%~173.69%。本研究未发现铁铝氧化物对N_(2)O排放的影响。综上,铁氧化物可促进土壤碳氮矿化,而铝氧化物作用相对较弱或有抑制效果。

火灾事故对森林土壤微生物生物量的影响研究

火灾事故会改变土壤环境的理化性质,破坏土壤环境的固有平衡,故提出火灾事故对森林土壤微生物生物量的影响分析研究。选取研究区域,设计实验地火灾事故情况(轻度、中度与重度),制定土壤样品采集程序,采用稀释平板法测定土壤微生物数量,利用熏蒸提取-容量分析法测定土壤微生物生物量碳含量、氮含量。测定结果:随着火灾事故程度的增加,土壤微生物数量呈现逐渐下降的趋势,碳含量、氮含量均呈现逐渐增加的趋势;随着土壤恢复年限的增加,微生物数量、碳含量与氮含量均呈现先下降后上升的变化趋势。

普文试验林场森林土壤养分状况研究

为了解普文试验林场土壤养分状况,通过土壤类型调查和基本理化性质测定,采用修正的内梅罗综合指数法对土壤进行肥力评价。结果表明,普文试验林场土壤为紫色砂岩上发育的赤红壤,土壤pH值总体属于酸性水平且随土层加深酸性减弱。A层SOM含量高,随土层加深呈高—中—低明显变化。N含量水平高,随土层加深含量下降,但仍能达到中等及以上水平。土壤P素十分缺乏,区域内各土层AP大部分处于较缺乏水平,少部分区域极度缺乏。土壤K素较丰富,且随土层加深有升高趋势,可被植物利用的AK仅少部分区域处于丰富水平,大部分处于较缺水平。中量元素中AS基本与同区域农田土壤中含量处于同一水平,EMg含量较低,ECa十分缺乏。微量元素基本与同区域农田土壤中含量处于同一水平或略高。受生物富集过程影响,土壤养分表现出较明显的“表聚性”,大部分区域土壤肥力等级为中等肥沃,少数为贫瘠水平,土壤养分含量呈现出随海拔升高而下降的变化趋势。

青海云杉森林土壤特性及其演化机制

青海云杉森林在保持水土、调节气候、维护生物多样性等方面发挥着重要作用。土壤作为生态系统的基础,对于森林的健康生长至关重要。基于此,分别分析了青海云杉森林土壤的物理、化学和生物学特性,探究了青海云杉森林土壤的演化机制,并提出了青海云杉森林土壤的优化策略,以期为实现生态系统可持续发展提供助力。

气候变化背景下森林土壤碳动态研究

在过去60年里,由于全球气候持续变暖,不同气候带的分界线也经历了变化。例如,寒温带的边界向北迁移并向西缩小,而暖温带和亚热带地区则略有北移。气候变暖已成为气候变化的主要趋势,对森林生态系统产生了显著影响。同时,森林土壤碳循环作为全球碳循环的关键部分,其储量也受到气候变暖的重大影响。实际上,森林土壤中的碳储量占到了全球总碳储量的40%。因此,我们需要深入理解气候变暖对森林土壤碳的影响及其机制,不断改进观测技术和方法。我们必须认识到森林土壤碳在全球碳循环中的重要性,明白全球气候变暖对其的影响,并且建立有效的响应策略,制定相应的应对措施。

森林土壤污染现状与修复技术研究

本文综述了森林土壤污染的现状及其修复技术研究的最新进展。如今工业化和农业活动的加剧,森林土壤污染问题日益严重,对生态系统和生物多样性构成重大威胁。文章分析了森林土壤污染的主要来源,慈从重金属,农药残留,有机污染物方面进行了阐述,并探讨了污染对土壤质量,植物生长及生态平衡的影响。随后,详细介绍了当前森林土壤污染修复技术,物理修复,化学修复和生物修复三大类方法,每种方法均列举了具体的技术手段及其需要用案例。文章还强调了优化修复工艺,减少能耗和排放的重要性,并探讨了多种修复技术联合使用的性与优势。文章对森林土壤污染修复技术的发展趋势进行了展望,提出了加强基础研究,技术创新,公众参与及政策法规完善建议,期望为推动森林土壤污染的有效治理和生态系统的恢复提供参考。

合理利用森林土壤资源提高森林土壤生产力的研究

论述了世界范围内森林土壤资源被破坏、人工林地力衰退、产量逐代下降，严重地威胁着人类对有限的森林土壤资源的永续利用、引起广大林业工作者普遍关注的状况。阐述了维护、恢复森林土壤功能，合理地利用森林土壤资源，提高森林土壤生产力的途径。

森林土壤呼吸及其对全球变化的响应

森林土壤呼吸是全球碳循环的重要流通途径之一 ,其动态变化将直接影响全球 C平衡。森林土壤呼吸由自养呼吸和异养呼吸组成 ,不同森林类型、测定季节和测定方法等直接影响其所占比例。土壤温度和湿度是影响森林土壤呼吸的最主要因素 ,共同解释了森林土壤呼吸变化的大部分。因树种组成、生产力和枯落物数量等不同而使不同森林类型土壤呼吸速率表现出明显差异。采伐对森林土壤呼吸的影响结果有增加、降低或无影响 ,因采伐方式、森林类型、采伐迹地上植被恢复进程和气候条件等而异。火烧一般导致土壤呼吸速率降低。因肥料种类、施用剂量和立地条件不同 ,施肥对森林土壤呼吸的影响出现增加、降低或无影响等不同结果。大气 CO2 浓度升高和升温均可促进森林土壤呼吸。 N沉降有可能刺激了土壤呼吸 ,而酸沉降则可能降低了土壤呼吸。臭氧浓度和 UV-B辐射强度亦会在一定程度上影响森林土壤呼吸。但目前全球变化对森林土壤呼吸的综合影响尚不清楚 ,深入探讨森林土壤呼吸的调控因素及其对全球变化和营林措施的响应等仍是今后努力的主要方向。

四川森林土壤有机碳储量的空间分布特征

利用森林土壤实测数据与GIS相结合的研究方法估算了四川森林土壤有机碳密度和碳储量,研究了四川森林土壤有机碳密度的空间分布特征。四川森林土壤有机碳储量为(2394.26±514.15)TgC,平均碳密度为190.45Mg.hm-2;四川不同森林类型土壤有机碳储量和碳密度差异较大,分别介于(5.05±0.37)～(1101.74±205.40)TgC、(102.69±21.09)～(264.41±49.24)Mg.hm-2之间,其有机碳含量、碳密度和碳储量都随土层厚度的增加而降低。四川森林土壤有机碳密度空间分布特征明显,总体上表现出随纬度、海拔高度的增加而增加,随经度的增加而减小。从森林土壤生态系统水平监测森林土壤有机碳储量有助于提高其估算精度。

南亚热带森林土壤有效氮含量及其对模拟氮沉降增加的初期响应

研究了南亚热带主要森林类型 (马尾松林、混交林和季风常绿阔叶林 )土壤有效氮含量对模拟氮沉降的初期响应。结果显示 :(1)马尾松林、混交林和阔叶林 0～ 10 cm和 10～ 2 0 cm两个土层有效氮 (铵态氮 +硝态氮 )含量总平均分别为 6 .2 4、6 .2 2和14 .77m g/kg,其中铵态氮占 4 5 .3%、4 8.7%和 14 .5 %。 (2 )外加氮处理使 3个森林两个土层的有效氮含量都在增加 ,但其影响程度取决于土层、氮处理水平、氮处理时间和森林类型。总体而言 ,0～ 10 cm土层略比 10～ 2 0 cm土层敏感 ;氮处理水平越高土壤有效氮增加越多 ;外加氮处理时间越长 ,处理样方与对照样方的差距越大 ;

森林土壤氮素转换及其对氮沉降的响应

近几十年人类活动向大气中排放的含氮化合物激增 ,并引起大气氮沉降也成比例增加。目前 ,氮沉降的增加使一些森林生态系统结构和功能发生改变 ,甚至衰退。近 2 0 a欧洲和北美有关氮沉降及其对森林生态系统的影响方面的研究较多 ,而我国少有涉及。森林土壤氮素转换是森林生态系统氮素循环的一个重要的组成部分 ,而矿化、硝化和反硝化作用是其核心过程 ,氮沉降作为驱动因子势必改变森林土壤氮素转换速度、方向和通量。根据国外近 2 0 a有关研究 ,首先介绍了森林土壤氮素转换过程和强度 ,论述森林土壤氮素在生态系统氮素循环中的作用 ,然后在此基础上 ,介绍了氮沉降对森林土壤氮素循环的研究途径 ,探讨了氮沉降对森林土壤氮素矿化。

西双版纳不同热带森林土壤氮矿化和硝化作用研究

1998年7月，用埋袋法对西双版纳热带季节雨林、崖豆藤（Mellettialeptobotrya）次生林、季节雨林内林窗和轮歇地土壤的氮矿化和硝化作用进行了研究。研究结果表明季节雨林和崖豆藤次生林的格局基本相同，氮净矿化速率分别为6．55mgN·kg－1·30d-1和6．37mgN·kg-1·30d-1，硝化速率分别为16．28mgN·kg－1·30d-1和16．38mgN·kg-1·30d-1。而林窗下和轮歇地土壤的氮净矿化速率和硝化速率均为负值，氮净矿化速率分别为-7.85mgN·ks-1·30d-1和-10．69mgN·kg-1·30d-1，硝化速率分别为-2．78N·kg-1·30d-1和-3．69mgN·kg-1·30d-1。从实验结果看，在30d的培养过程中，NH4－N消耗较多，导致硝化速率大于氮净矿化速率。

氮沉降对森林土壤主要温室气体通量的影响

大气氮沉降已经并将继续对森林土壤主要温室气体(CO2、CH4和N2O)通量产生影响。综述了国内外氮沉降对森林土壤主要温室气体通量影响及其机理的研究现状。由于森林类型、土壤N状况、氮沉降量及沉降类型等不同,氮沉降对森林土壤主要温室气体通量的影响主要表现为抑制、促进和不显著3种效果。在N限制的森林中,氮沉降对土壤主要温室气体通量无显著影响,或促进土壤CO2排放;在"N饱和"的森林中,氮沉降可减少土壤CO2排放,抑制对大气CH4的吸收,增加N2O排放。分析了产生以上影响效果的作用机理,介绍了氮沉降对森林土壤主要温室气体通量影响的研究方法,探讨了该领域存在的问题及未来研究的方向。