养分化学计量比对稻田土壤葡萄糖矿化及其激发效应的影响

选择13C-葡萄糖作为稻田土壤典型易利用态外源有机碳,通过室内培养试验,研究不同C/N/P/S计量比条件下,葡萄糖分解矿化的动态规律及其激发效应。结果表明,稻田土壤中葡萄糖-碳(C)快速矿化,60 d培养实验后,有65.5%~74.6%的葡萄糖-C矿化。养分元素的添加使土壤中葡萄糖-C快速转化碳库的比例逐渐由58%增加至65%,从而使葡萄糖-C矿化率提高了3.9%~12.5%,养分元素的添加量与葡萄糖-C快速转化碳库的比例和矿化率均表现出显著的正相关关系(R2=0.63,p<0.05;R2=0.83,p<0.05)。葡萄糖-C矿化过程中,导致稻田土壤碳的累积负激发效应为-370^-570 mg kg-1,养分元素添加比例越大,其负激发效应越强,二者呈显著的负相关性(R2=0.66,p<0.05)。研究表明,稻田土壤中易利用态碳的矿化受C/N/P/S元素计量比的影响,高比例养分元素的添加,促进土壤中易利用态碳的矿化,抑制土壤原有有机质的分解,增强负激发效应。本研究可为深入了解稻田生态系统碳循环、实现农田土壤肥力提升和温室气体减排提供理论依据。

猴耳环苗木的结瘤、生物产量和养分化学计量特征对施肥的响应

为探明猴耳环苗期的合理施肥措施及编制其人工林栽培的标准操作规程(SOP)提供理论依据,本研究采用L_(9)(3^(3))正交设计开展了N、P、K 3种肥料不同配比的苗期施肥试验,测定了苗木结瘤、生物产量与化学计量特征对施肥的响应,并用N-P-K限制因子三轴图确定苗木生长的限制因子。结果表明,不同配比施肥对9个月生苗木的结瘤数量和鲜重没有显著影响,但对生物产量影响显著,N∶P∶K=20∶20∶0配比苗木的生物产量显著高于其他配比,增加N肥可显著提高苗木的生物产量。N、P、K化学计量关系分析表明N是猴耳环苗木生长的限制因子,苗期施加适量的N肥对苗木发育有益。

不同间伐强度对华北落叶松人工林土壤养分-微生物生物量-胞外酶化学计量的影响

【目的】探究间伐强度对土壤养分-微生物生物量-胞外酶化学计量特征的影响。【方法】以河北省塞罕坝机械林场华北落叶松人工林为研究对象,设置不同间伐强度(对照、轻度间伐、中度间伐和重度间伐)标准地,采集0~10、10~20和20~30 cm土壤样品,测定土壤养分含量、微生物生物量含量和胞外酶活性,分析土壤养分-微生物生物量-胞外酶化学计量比。【结果】1)随间伐强度增大,土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量先增后降,在中度间伐中观测到最大值;间伐降低了土壤C∶N、C∶P和N∶P。2)间伐提高了土壤微生物生物量碳、氮和磷(MBC,MBN和MBP)含量,尤其是中度间伐;间伐提高了土壤MBC∶MBN而降低了MBN∶MBP,土壤MBC∶MBP在不同间伐强度间无显著差异(P>0.05)。3)土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)活性在不同间伐强度间未表现出显著差异(P>0.05),土壤β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶+亮氨酸氨肽酶(NAG+LAP)活性、酸性磷酸酶(AP)活性和(NAG+LAP)∶AP在中度间伐和重度间伐中显著高于对照和轻度间伐(P<0.05),中度间伐和重度间伐的BG∶(NAG+LAP)显著低于对照和轻度间伐(P<0.05),中度间伐的土壤BG∶AP显著低于对照(P<0.05)。【结论】间伐能够促进养分循环,尤其是中度间伐。研究结果可为不同间伐强度人工林中养分循环、资源限制和生态过程研究提供理论支撑,为该区域华北落叶松人工林的合理经营提供理论依据。

配方施肥对华北落叶松叶枝根及土壤氮磷钾及计量比的影响

【目的】探究配方施肥对华北落叶松针叶、枝条、细根及土壤氮磷钾含量及计量比的影响及相关关系,为华北落叶松高效施肥技术提供理论参考。【方法】本研究以32年生的华北落叶松为试验材料,采用N、P、K三因素三水平正交试验L9(34),以不施肥为空白(CK),分析配方施肥对华北落叶松针叶、枝条、细根及土壤氮磷钾含量及计量比的影响。【结果】1)与CK相比,各施肥处理显著促进华北落叶松的生长,树高和胸径的增长量均在处理T6达到峰值,高出CK 95%、156%;各施肥处理显著提高土壤TN、TP、TK含量(P<0.05),分别以处理T8、T9和T6效果最佳,增加了91.1%、28.5%、4.3%。2)各施肥处理均能有效提高细根N、P、K含量、枝条N、P含量、针叶N含量,而降低针叶P、K含量和枝条K含量,且各处理与CK间差异显著(P<0.05)。3)氮磷钾配比施肥对各器官及土壤的化学计量比具有显著影响(P<0.05),其中各器官及土壤N∶P<14,针叶、枝及土壤中N∶K<2.1、K∶P>3.4,而细根相反。(4)相关性分析表明:土壤与细根养分含量之间呈显著负相关(P<0.05)、与针叶N含量呈显著正相关(P<0.05);针叶和枝条的P、K含量均呈极显著正相关(P<0.01),枝条和细根的N、P、K含量均呈极显著正相关(P<0.01)。5)方差分析结果表明:氮是肥料3因素中影响华北落叶松各器官及土壤养分含量的主要因素;多重比较表明:氮素水平对华北落叶松各器官及土壤养分含量均产生显著影响,磷和钾素水平对各指标显著性影响不同;主成分分析表明:适宜改善华北落叶松各器官及土壤养分含量的最佳氮磷钾配施方案为N2P3K1(N 352.52 g·株-1、P 1621.58 g·株-1、K 86.48 g·株-1)。【结论】华北落叶松针叶、枝条及土壤的养分变化主要受到N和P的限制,细根受到N和K的限制;施肥能够改善华北落叶松生长环境的养分含量,该研究结果可为华北落叶松高效施肥技术提供参考依据。

柴河流域不同景观类型径流氮磷含量及其计量比变化特征

流域内不同景观类型控制着径流养分输移程度及其计量比,进而影响流域内不同生态系统的服务功能,因此养分含量及其生态化学计量成为评价流域生态过程及水体营养状态的重要手段。为了解滇池流域内柴河子流域不同景观类型径流氮磷含量及其计量比变化特征,在时空尺度上针对流域主要景观类型进行野外水质监测,结果显示:(1)该区域径流水体氮磷超标较为严重,溶解态氮与颗粒态磷是氮磷的主要存在形态,氮磷污染指标基本符合面源污染特征;(2)坝平地径流氮含量及磷矿区径流磷含量时间变异程度较高;整个流域内雨季初期径流氮含量空间变异较强,雨季中期磷空间变异较大;(3)根据径流水体营养物限制划分标准,坝平地与台地的径流整体处于磷限制状态,磷矿区及富磷区林地径流处于氮限制状态,而大棚区及柴河下游水体不受营养盐的限制。因此,柴河水体排入滇池后容易增加滇池富营养化的风险。

不同叶龄杉木人工林叶碳氮化学计量及其稳定同位的海拔梯度变化特点

以安徽省马鬃岭地区杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林叶片为研究对象,测定不同海拔梯度下(750、850、1000、1150m)不同叶龄(当年生、1年生、2年生和3年生)杉木叶片碳氮同位素(δ^13C、δ^15N)以及碳氮磷养分含量,探讨海拔和叶龄对杉木叶片碳氮稳定同位素、叶片碳氮磷元素含量及其计量比的影响机制,从而为不同海拔梯度下杉木人工林的科学经营提供依据。结果表明,海拔对杉木当年生叶片δ^13C含量影响显著(P<0.05),海拔1150m当年生叶片δ^13C含量(-29.40‰)显著高于750m海拔叶片δ^13C含量(-30.49‰),且随着海拔增加当年生叶片δ^13C含量逐渐升高,温度可能是导致这种变化的主要原因,其他叶龄叶片对海拔的响应无显著差异(P>0.05);不同叶龄的叶片δ^13C含量差异不显著(P=0.388)。海拔对杉木叶片δ^15N含量无显著影响(P=0.092),但总体变化趋势与C/P和N/P保持一致;而叶龄对叶片δ^15N含量影响显著(P<0.05),同一海拔不同叶龄叶片之间δ^15N含量均随着叶龄的增加而降低,这可能是氮元素在不同叶龄叶片间的富集效应不同导致的;此外,温度降水和土壤氮磷可能是影响叶片δ^15N含量的重要因素。马鬃岭不同海拔梯度下杉木林氮和磷的限制性不尽相同,海拔750m处的林分呈磷限制(N/P>16),在850m和1150m林分呈现氮磷共同限制(14<N/P<16),而在海拔1000m则呈现氮限制(N/P<14),氮同位素对林分的养分限制响应可能比碳同位素更明显。

不同放牧干扰对滇西北高原泥炭沼泽土壤生态化学计量特征的影响

为了阐明放牧过程对泥炭沼泽土壤化学计量特征的影响及机制,为放牧对湿地生态系统干扰及泥炭沼泽养分循环研究提供理论基础。以滇西北高原泥炭沼泽为研究对象,分析了土壤含水率、pH值、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3-N)及土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征,从而研究了放牧过程中藏猪翻拱(ZG)和牦牛践踏(JT)对泥炭沼泽土壤化学计量特征的影响。结果表明:放牧降低了土壤含水率、pH值、TN、TOC含量,增加了TP含量;ZG显著增加了NO-3-N含量。放牧降低了土壤养分化学计量,其中ZG和JT的C/P存在显著差异(p<0.05);放牧降低了微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)及微生物生物量碳磷比(MBC/MBP),却提高了微生物生物量氮磷比(MBN/MBP),其中ZG对微生物生态化学计量的影响显著高于JT;放牧增加了生态酶化学计量。冗余分析显示TP、含水率、容重、NO-3-N、TOC是主要影响化学计量的环境因子。MBC/MBN,MBN/MBP均与对应的生态酶化学计量呈正相关,然而MBC/MBP呈相反趋势。C/N,C/P均与对应的生态酶化学计量呈正相关,然而N/P与对应的生态酶活性呈负相关。土壤养分化学计量变化影响了微生物生态化学计量以及生态酶化学计量。

菌根真菌调控灌木铁线莲根际土壤生态化学计量特征对氮沉降的应激响应

【目的】对比1年生灌木铁线莲菌根苗与非菌根苗根际土壤生态化学计量特征对氮沉降的响应规律,分析菌根生物技术对苗木根际土壤微生态环境的调控机制,为探究全球气候变化背景下生态系统稳定性提供理论参考。【方法】以1年生盆栽灌木铁线莲菌根苗(3种丛枝菌根真菌接种处理:根内根孢囊霉、摩西斗管囊霉单一接种和2种AMF菌剂等质量1∶1混合接种)和非菌根苗(未接菌处理)为研究对象,设置4个氮沉降处理,即不施氮(0N,0 g·m^(-2)a^(-1))、低氮(LN,3 g·m^(-2)a^(-1))、中氮(MN,6 g·m^(-2)a^(-1))和高氮(HN,9 g·m^(-2)a^(-1)),分析1年生灌木铁线莲根际土壤有效养分生态化学计量比、微生物生物量化学计量比、酶化学计量比和微生物养分限制(向量长度表示微生物碳相对限制程度;向量角表示微生物氮或磷相对限制程度)等指标,探究接菌和氮沉降处理对根际土壤微生物代谢的调控机制。【结果】各氮沉降处理中,3种接菌处理苗木根际土壤可溶性有机碳与有效氮的比值和可溶性有机碳与有效磷的比值均高于未接菌处理。3种接菌处理中,HN处理根际土壤有效氮与有效磷的比值最大,显著(P<0.05)高于LN处理;而未接菌处理根际土壤有效氮与有效磷的比值则在MN处理最大,显著(P<0.05)高于LN处理。0N处理下,未接菌处理微生物生物量氮与微生物生物量磷的比值显著(P<0.05)高于其他3种接菌处理,而MN和HN处理下,未接菌处理微生物生物量氮与微生物生物量磷的比值显著(P<0.05)低于其他3种接菌处理。LN处理下,接种摩西斗管囊霉处理微生物生物量碳与微生物生物量氮的比值分别较未接菌处理、接种根内根孢囊霉处理和混合接菌处理显著(P<0.05)增加208.5%、109.2%和209.4%。0N处理下,3种接菌处理中与碳和氮转化相关酶的化学计量比、与碳和磷转化相关酶的化学计量比、向量长度和向量角均显著(P<0.05)高于未接菌处理;而HN处理下,不同接菌处理的向量长度间无显著差异。接菌处理对微生物碳限制和磷限制的总效应系数大于氮沉降处理,且接菌处理导致微生物碳限制和磷限制增加。【结论】接种菌根真菌可有效调控根际土壤生态化学计量特征对低氮沉降的响应,其中摩西斗管囊霉的调控能力最强;接菌处理对根际土壤微生物碳限制和磷限制的调控作用大于氮沉降处理。

杉木×观光木异龄复层混交对林木生长及土壤理化性质的影响

为探究杉木纯林引入观光木转化为异龄复层林后土壤理化性质和土壤养分含量的变化特征,以及驱动土壤肥力变化的主要影响因子,以观光木纯林、杉木纯林和杉木林下套种观光木形成的杉木×观光木异龄复层林为对象,测定了3种林型下林分生长、林地土壤理化性质和养分含量及其化学计量比等指标,分析杉木×观光木异龄复层林林分结构、林木生长和土壤肥力质量特点。结果表明:1)异龄复层林中观光木和杉木的树高、胸径分别为5.3 m、2.52 cm和18.56 m、20.19 cm,显著高于纯林;2)3种林型间土壤物理性质差异显著。异龄复层林相比较纯林,土壤密度降低4.84%~11.94%,土壤孔隙度分别增加10.29%~22.27%,持水量增加8.62%~34.54%,有效改善了土壤孔隙结构和持水状况。3)各层土壤有机质、全N、全P、全K及速效养分与观光木、杉木纯林均差异显著,土壤养分含量随着土层加深而递减。各养分含量分别比杉木、观光木纯林高出7.87%~41.31%、14.32%~53.57%,各层土壤有机质和养分含量由大到小呈现为:异龄复层林、杉木纯林、观光木纯林。4)异龄复层林中C∶N、C∶P平均值分别为16.62、61.46,均低于杉木和观光木纯林,促进了土壤中N、P的有效释放。因此,在异龄复层林中观光木获得更适宜其生长的良好的遮阴环境,2个树种间形成生态位互补,提高了空间和自然资源的利用率,促进了树木生长。异龄复层林能显著提高土壤有机碳和养分含量,且明显高于纯林,在杉木林中套种观光木能加快土壤微生物的转化和矿化作用。

亚热带森林公园土壤微生物量碳分布的影响因素研究

研究以武汉市八分山、青龙山、马鞍山、磨山和九峰山森林公园为对象,研究土壤微生物量碳的分布特征及其土壤环境影响因子。在每座山选择8种主要树种,共设置120个采样点,于2021年9月至11月进行土壤样品采集,采用抖落法采集根际土壤样品。结果显示:(1) 八分山(57.42~502.22 mg∙kg−1)、青龙山(148.59~563.78 mg∙kg−1)、马鞍山(270.76~908.44 mg∙kg−1)和磨山(137.45 ~ 654.81 mg∙kg−1)不同植物群落土壤微生物量碳间差异显著,九峰山(224.18~595.56 mg∙kg−1)不同植物土壤微生物量碳间无显著差异。(2) 青龙山土壤微生物量碳与铵态氮(r = 0.462, p < 0.05)呈显著正相关;马鞍山土壤微生物量碳与有机碳(r = 0.648, p < 0.01)、硝态氮(r = 0.434, p < 0.05)、铵态氮(r = 0.474, p < 0.05)、无机氮(r = 0.532, p < 0.01)、C:P (r = 0.560, p < 0.01)和N:P (r = 0.420, p < 0.05)呈显著正相关;九峰山土壤微生物量碳与铵态氮(r = 0.578, p < 0.01)、无机氮(r = 0.573, p < 0.01)、C:P (r = 0.551, p < 0.01)和N:P (r = 0.465, p < 0.05)呈显著正相关;八分山和磨山土壤微生物量碳均与环境因子无显著差异。(3) 五座森林公园的土壤微生物量熵碳范围在1%~4%。层次分割法表明土壤微生物量碳的关键驱动因子为有机碳。

芨芨草叶片养分特征对氮磷不同添加水平的响应

植物叶片氮(N)、磷(P)养分特征受土壤可利用性N、P含量和N、P相对比例(N:P)的共同影响,研究其作用机制有助于解释和评估土壤养分变化对植物养分利用策略的影响。该研究通过盆栽实验,探讨芨芨草(Achnatherum splendens)养分化学计量学特征和叶片养分回收特征对不同剂量的养分添加(低、中、高3个N添加水平:1.5、4.5、13.5 g·m^(-2)·a^(–1))及不同土壤N:P (5、15、25)的响应。结果表明:养分添加水平的提高显著增加了成熟叶片P含量和衰老叶片N、P含量,显著降低了叶片N、P养分回收效率(NRE,PRE)。土壤N:P的升高显著降低了衰老叶片P含量和叶片NRE,但增加了成熟和衰老叶片N:P和叶片PRE。相同养分添加水平条件下,土壤N:P与叶片PRE显著正相关,但与叶片NRE无显著相关性;相同N:P条件下,养分添加水平与NRE负相关,但与PRE无显著相关性。植物NRE:PRE可以有效地反映环境变化所导致的植物对N、P需求的改变。土壤养分添加水平和N:P共同影响着芨芨草的叶片养分生态化学计量学特征和养分回收。