添加生物质炭对酸性茶园土壤pH和氮素转化的影响

采用短期（46d）室内好气培养方法,研究不同茶枝生物质炭添加量对茶园红壤、黄壤pH和氮素净转化速率的影响。生物质炭用量设5个水平：H0（0t·hm-2）、H1（8t·hm-2）、H2（16t·hm-2）、H3（32t·hm-2）、H4（64t·hm-2）,生物质炭来源为茶树枝条。结果表明：培养结束时,与不添加生物质炭处理相比（H0）,添加生物质炭处理均可提高2种茶园土壤pH值,红壤增加0.24~1.20个单位,黄壤增加0.26~1.34个单位,pH提高幅度与生物质炭用量呈正相关。添加生物质炭后显著降低了茶园土壤氮矿化量、净氮矿化速率和净硝化速率（P〈0.05）,特别是NO-3-N含量,抑制茶园土壤硝化作用,抑制程度随生物质炭添加量增加而增强。红壤茶园土壤矿质态氮含量、净氮矿化速率及净硝化速率要高于黄壤,黄壤茶园土壤矿质态氮表现为净固持;相同添加量的生物质炭对红壤氮素转化的影响大于黄壤。综上所述,短期培养条件下,生物质炭能显著降低茶园土壤矿质态含量,抑制土壤硝化作用,其抑制效果因生物质炭用量和土壤类型而异。

暖温带森林外生菌根树种优势和植物多样性对土壤氮素周转的影响

外生菌根(ectomycorrhizal,EcM)树种是温带森林植物群落的优势树种,是驱动包括土壤氮素周转在内的生态系统功能的主要植物类群;EcM树种在群落中的占比往往会影响植物多样性与生态系统功能的关系,但其生物学驱动机制尚不清楚。本项研究依托东灵山暖温带落叶阔叶林动态监测样地,通过分析土壤无机氮(NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N)含量、净氮矿化速率(R_(m))和硝化速率(R_(n)),以及氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的绝对生物量,探索树种多样性和EcM树种比例以及其他生物、非生物因素对不同海拔和土层深度氮素周转及其有效性的影响。结果表明:(1)相比于树种多样性,EcM树种比例对土壤氮素周转及其有效性的影响更为强烈且表现出生境依赖性,即在低海拔缓坡、中海拔陡坡,尤其是中海拔陡坡,土壤R_(m)、R_(n)以及NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N的含量随着EcM树种比例增加而显著降低。此外,在低海拔缓坡土壤NH_(4)^(+)-N含量随着树种多样性的增加而显著降低,而R_(n)则显著增加;(2)相对于表土层,EcM树种比例更强烈地限制亚表土层和深层土壤的无机氮含量,即NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量均随着EcM树种比例增加而显著降低;(3)土壤R_(m)、R_(n)以及NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量与EcM树种、树种多样性、土壤含水量、AOA及AOB表现出较强的相关性。多元线性回归结果表明,土壤含水量、AOA和AOB对土壤R_(m)、R_(n)以及NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量的变差具有较高的解释量。综上所述,暖温带森林生态系统EcM树种和树种多样性对土壤氮素周转及其有效性的影响表现出较强的生境和土层差异,这些结果有助于提升暖温带森林树种多样性、菌根树种类群与生态系统功能关系的理论认知,对于温带森林生物多样性保护、可持续管理方面具有重要的科学意义。

亚热带丛枝菌根与外生菌根森林对土壤氮循环的影响

菌根真菌能促进植物获取氮素从而调节土壤氮循环过程,但不同类型菌根影响土壤氮循环的特征尚待更多研究。本试验选择中国亚热带典型次生林植被,设置丛枝菌根(AM)和外生菌根(ECM)树种优势样地,对比分析两种菌根类型森林土壤氮状态的差异,以探究菌根类型影响土壤氮循环的可能作用机制。结果表明,AM与ECM森林的土壤总氮和铵态氮(NH_(4)^(+)-N)含量均无显著差异(P>0.05),但AM森林土壤可溶性有机氮和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量都显著高于ECM森林土壤(P<0.001),其中AM森林表层有机和下层矿质土的NO_(3)^(-)-N分别是ECM森林的2.2和2.3倍。AM森林土壤NO_(3)^(-)/NH_(4)^(+)>1,而ECM的NO_(3)^(-)/NH_(4)^(+)<1,表明AM森林土壤可利用氮饱和而ECM不足。氮转化速率测定表明,AM森林有机土层的净氮硝化速率是ECM的3.2倍,且与硝态氮含量呈显著正相关(P<0.01)。AM森林的叶凋落物质量、土壤p H和含水量都显著高于ECM森林,是导致其土壤氮循环相对快速的主要原因。本研究发现,AM森林土壤硝态氮淋失风险高于ECM森林,证实了“菌根养分经济理论”同样适用于亚热带森林,这对于全球变化下该区域森林土壤氮循环模型预测与发展,以及科学指导森林植被恢复具有理论意义。