川南天然常绿阔叶林人工更新后枯落物对土壤供氮潜力的影响

该文通过实验室土壤培养试验,研究了天然常绿阔叶林及其人工更新成檫木林、柳杉林后0~20cm土层土壤在25℃、自然含水量和添加不同枯落物条件下,培养15、30、45、60、75、90d土壤供氮能力的差异.结果表明:在不添加枯落物时,土壤铵态氮、硝态氮、总无机氮和微生物量氮含量以及硝化速率、氮净矿化速率,均为天然常绿阔叶林>檫木林>柳杉林;各林分土壤添加其枯落物后,土壤铵态氮、硝态氮和总无机氮含量以及氨化速率、硝化速率、氮净矿化速率均高于不添加枯落物土壤,而且在檫木林、柳杉林土壤中添加天然常绿阔叶林枯落物比添加其自身林地枯落物高;微生物量氮含量与铵态氮、硝态氮和总无机氮含量以及硝化速率、氮净矿化速率均存在显著相关性.这说明了天然常绿阔叶林人工更新后土壤供氮能力和微生物生物量下降,天然常绿阔叶林枯落物与檫木林和柳杉林枯落物相比,对土壤供氮能力和微生物生物量的影响作用更大,微生物量氮含量的变化能较好地反映土壤供氮能力的变化.因此,枯落物数量和质量对林地土壤供氮能力和微生物生物量具有重要作用,研究结果为保护天然常绿阔叶林、选择适宜的更新树种和天然常绿阔叶林人工更新后林地土壤的科学管理提供依据,也为退耕还林中树种的选择提供参考.

模拟增温对西藏高原高寒草甸土壤供氮潜力的影响

过去几十年青藏高原呈现显著的增温趋势,冬季增温幅度显著高于生长季的季节非对称特征。气候变暖会对生态系统氮素循环产生重要影响,但关于全年增温与冬季增温对高寒生态系统氮循环的不同影响仍缺乏研究。在青藏高原高寒草甸区开展模拟增温试验,研究季节非对称增温对高寒草甸生态系统氮循环的影响。该试验布设于2010年7月,设置3种处理(不增温、冬季增温与全年增温)。研究结果发现,开顶箱增温装置造成了小环境的暖干化:显著提高了地表空气温度和表层土壤温度,降低了表层土壤含水量。冬季增温会加剧土壤中氮素的流失,所以在经历了冬季增温后土壤氮含量显著降低;在生长季节,土壤氮素周转速率受土壤水分的调控,在降雨较少的季节,增温引起的土壤含水量降低会抑制土壤氮周转速率。对于土壤微生物量而言,高寒草甸土壤微生物量碳表现出明显的季节动态,在生长季旺盛期较低,在生长季末期和初冬季节反而较高,这说明为了降低对土壤养分的竞争,高寒草甸植物氮吸收与土壤微生物氮固持在时间上存在分离。研究结果表明,冬季增温导致的土壤养分含量变化会影响随后生长季植物群落的生产力、结构组成与碳氮循环等过程,对生态系统过程产生深远的影响。

旱地土壤的供氮潜力

对潮土、黄褐土、黄棕壤和红壤旱地的供氮潜力进行研究的结果表明,矿化势(No)变化于60—340mgkg^(-1)之间,矿化速率常数(K)0.00556-0,01280d^(-1),矿化势(No)、矿化速率常数(K)和矿化量(Nt)与土壤供氮量均呈显著相关,说明No、Nt和K是土壤供氮潜力的重要参数。这些参数与土壤全氮、有机质、有机氮、易分解有机质、C/N等土壤组成性质密切相关。测定表明,供试土壤粘土矿物多以2:1型为主,土壤固定态铵多在100mgkg^(-1)以上,有部分可重新释放出来,是研究土壤供氮潜力时不容忽视的因素。

水氮调控对设施土壤供氮潜力的影响

利用连续3年不同灌水下限(25、35和45 kPa)和施氮量(75、300和525 kg N·hm^(-2))的膜下滴灌设施番茄田间试验,探讨水氮调控对设施土壤供氮潜力的影响。结果表明:灌水下限和施氮量对土壤有机碳和全氮储量的影响显著,而水氮交互作用对二者影响均不显著;灌水下限、施氮及其交互作用对休耕期0～30 cm设施土壤有机氮组分、微生物量氮和固定态铵储量的影响显著;不同水氮调控下,设施番茄休耕期0～30 cm土壤酸解氮组分储量及占酸解总氮比例的大小顺序依次为酸解氨基酸氮>酸解铵态氮>酸解未知氮>酸解氨基糖氮;酸解氨基酸氮是设施土壤中最主要的有机氮形态;酸解氨基酸氮与酸解铵态氮、酸解氨基糖氮、酸解总氮、非酸解氮、有机碳和全氮均呈显著相关;土壤固定态铵与酸解氨基酸氮呈显著正相关;土壤微生物量氮与酸解铵态氮、酸解氨基糖氮呈显著正相关,与酸解氨基酸氮呈显著负相关。土壤酸解氨基酸氮、土壤微生物量氮和固定态铵在一定程度上可作为设施土壤供氮潜力的反映指标,科学合理的水氮措施对提升设施土壤供氮潜力具有重要意义。

模拟放牧改变了氮添加作用下高寒草甸生物量的分配模式

高寒草甸是氮素匮乏的生态系统,氮添加和放牧都会显著改变土壤养分的有效性及高寒植物对养分的利用方式,从而影响群落生产力。为了认识氮沉降和放牧干扰对青藏高原高寒草甸的影响,在西藏当雄县高山嵩草草甸开展了氮添加及模拟放牧实验。在模拟放牧样地(G+N)和不放牧样地(NG+N)分别设置4个氮添加处理:0、10、20和40 kg N.hm-2.a-1,在生长季采用原位封顶埋管法测定净氮矿化速率,同时分析群落生物量分配与植物氮利用的相互关系。研究表明:氮添加与模拟放牧对植物的分配模式有不同的影响。在无放牧压力下,氮添加主要刺激植物地上部分的生长;在放牧压力下,氮添加更倾向于促进植物地下部分的生长。虽然剪草移走了15%～20%的地上生物量,但由于氮添加促进了植物的补偿生长,模拟放牧与不放牧处理的总生物量无显著差异,甚至前者高于后者。高寒草甸植物生物量分配对氮添加和模拟放牧的响应也体现在土壤供氮潜力的作用模式上,土壤净氮矿化速率在NG+N样地与植物地上生物量呈显著负相关,而在G+N样地与植物地下生物量呈显著负相关。这表明高寒草甸植物可以通过改变自身光合产物的分配模式来响应土壤养分状况和放牧干扰,在有效养分匮乏的高寒草甸添加氮素能够促进植物的补偿性生长。