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。

烤烟-绿肥轮作对云南烟田土壤质量与微生物养分限制的影响

本研究旨在探讨烤烟轮作绿肥对烤烟产量、土壤质量和微生物养分限制的影响,为云南烟区筛选适宜与烤烟轮作的绿肥种类提供理论与技术支撑。于2017年布置田间定位试验,研究轮作绿肥对烤烟产量、土壤质量、养分循环相关水解酶活性和微生物养分限制的影响。试验设冬闲-烤烟(WF)、肥田萝卜-烤烟(RD)、光叶苕子-烤烟(SV)、黑麦草-烤烟(RG)4个处理。相比WF处理,2019年SV处理烟叶产量增加了6.8%,2022年RD和SV处理烟叶产量分别增加了6.4%和8.4%。2022年较2019年,各处理土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量增加,pH值、全磷含量降低。在2022年,相比WF处理,SV处理土壤全磷含量降低了22.9%,RG处理土壤有机质和速效钾含量增加了9.7%和73.6%,RD、SV和RG处理土壤硝态氮含量分别增加了97.1%、75.9%和26.0%、可溶性有机氮含量增加了228.8%、85.0%和96.7%。总体上,RD、RG处理土壤质量面积指数显著增加了27.0%和15.6%。相比WF处理,轮作绿肥处理碳(α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶)、氮(亮氨酸氨基肽酶)、磷(碱性磷酸酶)相关水解酶活性分别增加了48.8%~262.1%、59.3%~125.0%和312.0%~435.9%。轮作不同绿肥处理较WF处理降低了微生物碳限制,却增加了微生物磷限制。综上,轮作光叶苕子和肥田萝卜可增加烤烟产量、提高烟田土壤质量,是实现云南烟区清洁烟叶生产和可持续土壤管理的有效途径。

滇中云南松林土壤-微生物-胞外酶化学计量特征对氮沉降的响应

开展氮沉降对森林土壤-微生物-胞外酶化学计量特征影响的研究,可为理解氮沉降对森林生态系统元素循环和养分限制的影响提供理论基础。本研究以云南松林为对象,于2019年开始进行氮沉降模拟试验,设置对照(CK,0 g N·m^(-2)·a ^(-1))、低氮(LN,10 g N·m^(-2)·a ^(-1))、中氮(MN,20 g N·m^(-2)·a ^(-1))、高氮(HN,25 g N·m^(-2)·a ^(-1))4个处理,于2022年9月采集土壤样品(分为0~5、5~10、10~20 cm土层)测定土壤有机碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮磷(MBC、MBN、MBP)以及碳氮磷获取酶活性。结果表明:与对照相比,氮沉降显著抑制了土壤有机碳含量、C∶N和C∶P,降幅分别为6.9%~29.8%、7.6%~45.2%和6.5%~28.6%;促进了土壤全氮含量和N∶P,增幅分别为10.0%~45.0%和19.0%~46.0%;对土壤全磷含量则无显著影响;除土壤C∶N和C∶P外,土壤养分含量及化学计量比均在0~5 cm土层最高。MN和HN处理显著抑制了土壤MBN,降幅为11.0%~12.7%,氮沉降下土壤MBC和MBP及相关计量比无显著变化;0~5 cm土层的土壤微生物养分含量显著高于其余土层。氮沉降显著抑制了纤维素二糖水解酶和亮氨酸氨基肽酶活性(降幅为14.5%~16.2%和48.7%~66.3%);HN处理促进了β-1,4-葡萄糖苷酶活性(增幅68.0%),但抑制了土壤酶化学计量碳氮比和氮磷比(降幅95.4%和88.4%);LN和MN处理促进了β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性(增幅68.3%~116.6%),但抑制了土壤酶化学计量碳磷比(降幅14.9%~29.4%);碱性磷酸酶活性无显著变化;土壤酶活性均随土层加深而显著降低。相关性分析表明,土壤全氮、全磷、微生物养分与矢量角度(表征微生物氮或磷限制)均呈显著负相关,而矢量长度(表征微生物碳限制)与矢量角度始终呈显著正相关,代表微生物碳限制与磷限制之间协同促进。氮沉降在缓解云南松林微生物氮限制的同时逐渐向磷限制转变,此外,研究区还受到微生物碳限制,且微生物碳和磷限制的关系呈正比。

种植竹荪后毛竹林土壤微生物生物量和微生物熵的动态变化

【目的】竹林下种植竹荪会对林地微生物活动产生影响,明确种植竹荪对毛竹林地土壤微生物生物量、微生物熵及其化学计量不平衡性的影响,揭示竹荪种植后毛竹林地土壤质量的变化,为竹-菌复合生态系统的经营提供参考。【方法】以未种植竹荪(CK)和竹荪收获完成时立即取样(T0),以及收获后1 a(T1)、2 a(T2)的林地土壤为研究对象,测定并分析不同处理林地土壤微生物生物量、微生物熵变化规律及其与土壤-微生物化学计量不平衡性间的耦合关系。【结果】与未种植竹荪林地相比,竹荪种植后林地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN),土壤微生物生物量碳、氮、磷(MBC、MBN、MBP)含量和土壤微生物熵碳、氮、磷(q_(MBC)、q_(MBN)N、q_(MBNP))总体上均明显升高,而土壤全磷(TP)含量显著降低。随竹荪收获后间隔时间的延长,土壤MBC含量和q_(MBC)呈降低趋势;土壤MBN含量和q_(MBN)N均呈先明显降低后略升高趋势,而土壤SOC含量呈先显著降低后显著升高趋势;土壤TN、TP、MBP含量及q_(MBNP)均呈先升高后降低趋势,T1土壤TN、TP、MBP含量及q_(MBNP)显著高于T0和T2。土壤-微生物碳氮化学计量不平衡性(记为C_(imb)/N_(imb))、碳磷化学计量不平衡性(记为C_(imb)/P_(imb))和氮磷化学计量不平衡性(记为N_(imb)/P_(imb))均以竹荪收获当年(T0)处理较低。MBC与MBN呈显著正相关,MBC、MBN与C_(imb)/N_(imb)、C_(imb)/P_(imb)均呈负相关,MBP与C_(imb)/P_(imb)、N_(imb)/P_(imb)呈正相关。【结论】种植竹荪后林地土壤质量短期内较未种植林地土壤有明显提升,种植竹荪可以改善毛竹林地土壤质量;竹荪刚收获后毛竹林地土壤质量最优,随着竹荪收获后间隔年份的增加,林地土壤质量呈现劣变趋势,且较未种植竹荪林地土壤质量差。

地膜覆盖对农田土壤养分和生态酶计量学特征的影响

生态酶计量比可以用来衡量土壤微生物能量和养分资源限制状况.为明确地膜覆盖后农田土壤生态酶计量学特征,选取地膜覆盖下不同残膜积累量的农田土壤,利用荧光分析法测定其碳氮磷循环关键过程中的β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和磷酸酶(ACP)的活性.探讨地膜覆盖对农田土壤养分循环和供应的影响.结果表明,施用化肥的土壤,覆膜使Olsen-P和NO_(3)^(-)-N分别降低至不覆膜土壤的48%~62%和16%~24%;而有机-无机配施的土壤,两者在覆膜条件下分别提高了144%~203%和1.9~5.1倍.覆膜下SOC∶TN在有机-无机配施土壤中降低了6.6%~25.8%,而SOC∶TP和TN∶TP却显著增加.覆膜土壤中MBC含量均显著低于不覆膜的土壤,然而由于MBN和MBP也随之降低,MBC∶MBN和MBC∶MBP无显著差异;覆膜使MBN∶MBP在S1和S2分别降低了36.6%和23.8%,而在S3和S4中分别提高了5.4和1.3倍.土壤中NAG∶ACP计量比与微生物生物量中相对应的元素的计量比趋势相似;而覆膜下BG∶NAG在有机-无机配施土壤中比单施化肥提高了1.3~15倍.结果表明,覆膜降低土壤养分的有效性,通过有机-无机配施的方式可以一定程度上缓解覆膜土壤养分的限制.通过深化对地膜覆盖后土壤微生物对养分循环响应的认识,为地膜的合理使用提供理论依据.