黄土高原人工刺槐林土壤碳氮和微生物生物量碳氮特征

为研究人工刺槐林土壤碳氮和微生物生物量碳氮特征,以黄土高原人工刺槐林为研究对象,分析林下0~10 cm和10~20 cm土层土壤的碳(C)、氮(N)和微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)含量,以及土壤碳、氮和MBC、MBN含量间的关系。结果表明:黄土高原人工刺槐林表层(0~10 cm)土壤碳、氮含量平均值分别为6.14、0.67 g/kg,碳氮比为9.16;土壤微生物生物量碳、氮含量平均值分别为287.59、25.17 mg/kg,碳氮含量比值为11.43;土壤微生物碳墒平均值为4.68%,土壤微生物氮墒平均值为3.81%;土壤微生物生物量碳、氮含量与土壤碳、氮含量之间呈显著正相关,与土壤pH值呈显著负相关,土壤含水率与土壤碳、氮含量和土壤微生物生物量碳、氮含量呈显著或极显著正相关。

不同耕作及秸秆还田方式对土壤养分及微生物生物量碳氮的影响

为促进作物稳产增产,采用田间定位试验,研究不同耕作[免耕(NT)、浅耕(ST)、深耕(DT)]及秸秆还田方式[秸秆还田(-T)、秸秆离田]下,黑土区土壤剖面(0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm)养分及微生物量碳、微生物量氮的变化。结果表明,不同耕作方式处理的土壤理化性质存在显著差异,在各耕层中土壤有机质含量最高的处理依次为NT-T、DT、ST-T和DT;全氮含量最高的处理依次为ST-T、DT、NT-T和NT-T;速效氮含量最高的处理依次为DT-T、DT-T、DT和NT;土壤各耕层pH均为ST处理最高;土壤含水率在0~10 cm土层中NT-T处理最高,其他土层中均为ST-T处理显著高于其他处理;土壤微生物生物量碳、氮含量均表现为ST-T处理最高。不同的耕作方式下,土壤有机质、速效氮、含水率在秸秆还田方式下表现最高;而土壤微生物生物量碳氮含量无论在秸秆是否还田下,浅耕和深耕的方式均优于免耕。

苏州生态景观林土壤微生物生物量及其化学计量特征

本研究目的是调查苏州市不同生态景观林土壤微生物生物量及其化学计量特征,分析林分差异对土壤微生物生物量的影响,为城市生态景观林的构建提供微生物方面的基础数据。以苏州市香樟人工林(Cinnamomum camphora plantation)、喜树人工林(Camptotheca acuminata plantation)、水杉人工林(Metasequoia glyptostroboides plantation)、栾树人工林(Koelreuteria paniculata plantation)和池杉人工林(Taxodium distichum var.imbricatum plantation)5种生态景观林为研究对象,测定分析了各林分的0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm和80~100 cm 5个土壤层次全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)以及微生物生物量碳氮磷(MBC、MBN和MBP)。结果表明:(1)试验地各土层微生物生物量碳氮磷分别在447.0~957.1、1.4~56.2和1.2~3.3 mg·kg^(-1)之间,并且在不同景观林之间差异显著。其中,栾树人工林0~100 cm土壤具有较高MBC和MBN的平均含量,香樟人工林土壤则有较高的MBP平均含量。(2)林分类型对微生物生物量化学计量比(MBC∶MBN、MBC∶MBP、MBN∶MBP)、熵值(qMBC、qMBN和qMBP)以及土壤与微生物之间化学计量不平衡性有显著影响。其中,针叶林一般具有较高的MBC∶MBN、MBC∶MBP和qMBC,而阔叶林总体具有较高的MBN∶MBP、qMBN、qMBP和土壤-微生物之间化学计量不平衡性。(3)试验地土壤微生物生物量及其化学计量比主要与土壤容重、全碳、全氮以及全磷有显著或极显著相关关系。生态景观林类型显著影响0~100 cm土壤微生物生物量及其化学计量特征;相较于针叶林,阔叶林一般具有较高的MBN、MBP以及土壤-微生物之间化学计量不平衡性,表明阔叶林微生物生物量更易受土壤氮磷的影响。

民勤荒漠区不同植物群落土壤微生物生物量碳氮及生态化学计量特征

以甘肃民勤连古城荒漠区5种典型植物群落为对象,测定了土壤微生物生物量碳(MBC)和土壤微生物生物量氮(MBN)及其影响因素,分析土壤MBC、MBN的空间变化特征。结果表明:(1)不同植物群落间,土壤MBC的最大值出现在红砂群落(282.90 mg/kg),土壤MBN最大值出现在膜果麻黄群落(28.27 mg/kg)。(2)不同植物群落间,白刺群落的微生物量熵(qMB)最大,最小值出现在人工梭梭群落,5种植物群落间土壤qMB差异不显著。土壤微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)的最大值出现在白刺群落,显著高于膜果麻黄群落和人工梭梭群落。(3)土壤MBC、MBN与生态化学计量之间存在相关关系。其中,土壤MBC与土壤全氮(TN)和有效磷(EP)呈显著正相关(P<0.05),与土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和含水率(WC)呈极显著正相关(P<0.01)。土壤MBN与土壤WC显著正相关(P<0.05),与土壤EP和速效钾(AK)呈极显著正相关(P<0.01),与土壤TN、NO_(3)^(-)-N呈正相关,且相关性达到极显著水平(P<0.001)。冗余分析进一步显示,NO_(3)^(-)-N和TN是影响土壤MBC、MBN的主要因子。综上所述,不同植物群落间土壤MBC、MBN不同,以红砂群落和膜果麻黄群落最为显著;土壤TN、EP、土壤NO_(3)^(-)-N和WC是影响土壤MBC的主要因子,土壤WC、土壤EP、AK、土壤TN和NO_(3)^(-)-N是影响土壤MBN的主要因子。

南亚热带常绿阔叶林土壤微生物生物量碳氮年际动态特征及其影响因子

土壤微生物是土壤有机质和养分循环的主要驱动者,研究土壤微生物生物量碳氮变化、稳态特征及其对环境因子内在的长期响应机理具有重要意义。以南亚热带常绿阔叶林土壤为对象,对土壤微生物生物量碳和氮(MBC和MBN)、土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、可溶性碳(ROC)、速效氮(AN)、pH、土壤温度(ST)和土壤含水量(SWC)进行连续10年监测;应用方差分析、相关性和回归分析及稳态分析等探究MBC和MBN的年际变化和稳态特征及主要影响因素。研究结果表明:(1)旱季MBC和MBN含量分别在171.32—358.45和25.90—54.08 mg/kg区间波动,雨季分别在394.01—507.97和68.40—88.05 mg/kg区间波动;旱、雨季的MBC含量年际间变化显著(P<0.05),但MBN含量仅在旱季变化显著(P<0.05)。雨季MBC和MBN含量均显著高于旱季(P<0.01),且雨季的MBC和MBN含量是旱季的2倍以上。(2)旱、雨季的MBC与MBN之间均呈显著正相关(P<0.05)。在旱季,MBC和MBN均与ROC和AN含量显著正相关(P<0.05),此外,MBN含量也与TP(P<0.05)和SOC(P<0.01)显著正相关。在雨季,仅SOC与MBN呈显著正相关(P<0.05)。(3)在旱季,MBC含量变化主要受ROC(P<0.05)和AN(P<0.001)影响,MBN则受AN控制(P<0.05)。在雨季,AN(P<0.05)主导了MBC的变化,TP(P<0.05)和SOC(P<0.05)是MBN变异的主导因子。AN(P<0.001)和SOC(P<0.001)是旱、雨季土壤MBC和MBN变化的主导因子。(4)土壤MBC和MBC/MBN稳态指数在年际间均为绝对稳态型(P>0.05);雨季的MBN(P=0.685)为绝对稳态型,但旱季为非稳态(P<0.01,H>1)。雨季微生物熵显著高于旱季(P<0.01),表明土壤有机质质量及养分利用效率更高。综上,MBC和MBN含量受季节更替显著影响,且主要受土壤SOC和AN的影响;受旱季水分限制,MBN的稳态更差。

青藏高原典型冰川小流域土壤微生物生物量及胞外酶活性分布特征

土壤微生物释放的胞外酶是决定碳(C)、氮(N)、磷(P)生物地球化学循环的关键因素,为了阐明青藏高原典型小流域土壤微生物生物量和胞外酶活性沿海拔和土层的分布特征并揭示影响该分布格局的主要养分限制状况,于2021年8月采集了青藏高原廓琼岗日冰川小流域5个海拔梯度(4900 m;5000 m;5100 m;5200 m;5300 m)中4个土壤发生层(A层:腐殖质层、E层:淋溶层、B层:淀积层和C层:母质层)的土壤样品,定量分析了土壤基本理化性质、微生物生物量、胞外酶活性等指标。结果表明:1)微生物生物量碳氮磷的海拔差异变化规律不同,随着土层加深微生物生物量碳氮磷随海拔变化越小。同时,各海拔之间微生物生物量均有随土层加深而显著降低的趋势(P<0.05);2)四种酶活性的海拔间变化规律各异,但整体呈现随海拔升高而升高的趋势且在表层(A和E层)增长趋势更明显,而且随土层加深显著降低(P<0.05);3)该区域土壤微生物受到碳和磷共同限制,土层越深限制越高,而且海拔越高C限制越强,但P限制降低;4)青藏高原典型冰川小流域土壤微生物生物量和胞外酶活性在海拔和土层之间存在较明显的差异,可能是由于土壤养分含量的差别造成的。整体而言,青藏高原典型冰川小流域土壤养分含量影响土壤微生物生物量和胞外酶活性在海拔和土层之间的分布特征。为深入理解青藏高原冰川小流域土壤养分循环提供了数据基础和科学依据。

贺兰山土壤微生物生物量C、N、P化学计量特征沿海拔梯度的变化规律及其影响因素

土壤微生物生物量作为土壤中活的有机质部分,是评价土壤有机养分循环通量和周期的重要生态指标。探究干旱半干旱山地生态系统土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的垂直分异规律及其关键影响因素,可为了解干旱半干旱山地生态系统土壤C、N、P循环过程及调控机制提供参考。本研究以宁夏贺兰山不同海拔6个典型地带性植被类型作为研究对象,分别测定土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)含量和土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量,并运用单因素方差分析、冗余分析、方差分解分析等分析方法,解析土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的垂直分异特征与气候因子和土壤理化因子之间的关系。结果表明:1)土壤微生物生物量C、N、P含量沿海拔变化差异显著(P<0.05),MBC、MBP含量随海拔升高呈现先上升后下降的变化趋势,MBN随海拔升高呈上升趋势,三者均于亚高山灌丛处含量最高,含量分别为1502.08、35.42和127.55 mg·kg^(-1);2)MBC:MBP、MBN:MBP、MBC:MBN均随海拔升高呈现波动变化趋势,MBC:MBP、MBN:MBP在浅山灌丛处有最大值;3)冗余分析与方差分解分析显示,TN、年均温度(MAT)、pH、TN:TP是显著影响土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的因子(P<0.05),土壤理化因子较海拔、气候因子对土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的影响更大。研究结果表明,土壤理化因子的变化能够引起土壤微生物生物量C、N、P生态化学计量特征的显著变化。

大兴安岭火烧迹地天然次生林土壤微生物生物量及酶活性特征研究

探究火烧迹地植被恢复过程中土壤微生物生物量及酶活性的变化规律,为火烧迹地森林恢复途径选择及恢复成效评价提供科学依据。以大兴安岭重度火烧迹地落叶松母树-白桦林(MB)、林下抚育-白桦林(FB)、无干扰白桦林(BB)3种不同类型的白桦林为研究对象,落叶松人工林(LL)为对照,测定0~5、5~10、10~20 cm土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤微生物生物量氮(MBN)和脲酶(URE)、酸性磷酸酶(ACP)、蔗糖酶(SUC)、过氧化氢酶(CAT)活性。结果表明,1)土壤MBC、MBN含量变化为239.16~852.09 mg/kg和37.08~114.99 mg/kg,除10~20 cm土层外MBC、MBN含量由大到小依次为MB、FB、LL、BB。2)MB土壤ACP、CAT和URE活性最高,FB的ACP、SUC、CAT活性均值要高于LL,BB的URE、ACP活性均值低于LL。3)冗余分析表明,0~5 cm土层土壤SOC、SAP、MBN对土壤酶活性的解释率达到了46.8%、24.9%和4.5%,5~10 cm土层土壤NO-3-N、pH、MBC的解释率分别为61.8%、11.4%和4.0%。10~20 cm土层土壤NO-3-N、pH、TN的解释率为53.3%、14.7%和12.4%。研究表明火后保留具有繁殖能力的树木作为母树恢复森林和及时森林抚育管理对土壤微生物生物量和酶活性具有促进作用。

青藏高原土壤微生物生物量对放牧强度响应的Meta分析

家畜放牧是青藏高原高寒草地最主要的利用方式,对草地生态系统具有重要影响。然而青藏高原微生物生物量对放牧强度的综合响应模式仍不清楚。因此,本文采用Meta分析方法,对青藏高原高寒草地不同放牧强度表层土壤(0~10 cm)有机碳、全氮含量及微生物生物量变化进行了定量分析。结果表明,重度放牧显著降低了土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量,降幅分别为24.5%,16.0%,29.3%和24.7%;且重度放牧降低了细菌、真菌和放线菌的生物量。此外,线性混合效应模型分析表明,土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量在重度放牧强度下与土壤有机碳和全氮含量呈正相关关系。综上,重度放牧对青藏高原高寒草地土壤养分和微生物生物量具有显著的负效应,为维持草地植物多样性和生态系统功能,应保持较低的放牧压力。

微生物生物被膜在水土保持中的应用研究

水土保持是粮食生产的基础保障,受人类活动及环境变化的影响,我国水土流失严重。随着科技和生物学的发展,土壤中微生物的生命活动对土壤的影响受到越来越多的关注。土壤中的微生物以游离形式和生物被膜形式存在。文章阐述了土壤中生物被膜的胞外多糖和γ-聚谷氨酸在保持土壤的水肥、改善土壤结构以及增加土壤的稳定性等方面的价值,并分析了微生物生物被膜在水土保持和生态农业中的未来潜力。

森林土壤微生物生物量碳对凋落物输入的响应

微生物生物量碳(MBC)是土壤碳循环中最活跃、最敏感的碳组分之一。凋落物输入为土壤微生物提供了大量新鲜的碳源,是森林生物地球化学循环的重要载体。不同类型森林的地表凋落物种类和数量不同,凋落物化学组成不同,可能直接影响土壤MBC含量。因此,评估不同类型森林中凋落物添加和去除后土壤MBC响应的变化,对于认识森林土壤生物地球化学过程具有重要意义。本研究利用国内外已发表的74篇研究论文中630组配对数据,从凋落物类型、森林类型、实验时间等方面揭示凋落物添加和去除对土壤MBC的影响。结果表明:不同凋落物类型对MBC的影响不同,添加凋落叶使土壤MBC响应增加了14.4%,而去除凋落叶、根及同时去除凋落叶和根使土壤MBC响应分别降低了5.9%、12.1%、13.5%,去除根对土壤MBC的影响是去除凋落叶的2.1倍。不同森林类型显著影响土壤MBC对凋落物输入的响应,添加凋落物使人工林(22.8%)的土壤MBC响应高于天然林(8.9%),阔叶林的土壤MBC响应高于针叶林。凋落物输入后土壤MBC的响应在实验第一年迅速增加(15.8%),但这种响应随时间的延长逐渐降低,而去除凋落物后,土壤MBC响应随实验时间的延长迅速下降。这些结果表明,凋落物输入是土壤MBC的重要来源,其中根凋落物的贡献约是凋落叶的2.1倍,且土壤MBC对高质量的凋落物输入更加敏感,这对深入认识森林生物地球化学过程具有重要意义。

兴安落叶松林火烧迹地土壤有效磷与土壤微生物生物量磷时空演变特征

野火是大兴安岭活跃的生态干扰因子,显著影响火烧迹地土壤有效磷(AP,Available Phosphorus)和土壤微生物生物量磷(MBP,Microbial Biomass Phosphorus),本文旨在了解兴安落叶松林火烧迹地AP、MBP的时空演变特征,并在此基础上探究两者间的偶联机制。采用“以空间换时间”的研究方法,于大兴安岭塔河地区兴安落叶松林火烧迹地选取实验样地,于未过火兴安落叶松林选取对照样地,踏查每个样地的海拔、坡度、坡向、坡位信息,测定火烧迹地土壤AP、MBP含量,分析兴安落叶松林火烧迹地AP与MBP的时空演变特征。火干扰后,火烧迹地土壤AP、MBP含量均随恢复时间表现出先减少后增加的趋势,恢复初期火烧迹地MBP含量显著低于未过火样地,AP含量显著高于未过火样地(P<0.05);不同海拔火烧迹地AP、MBP含量差异显著(P<0.05),不同海拔未过火样地AP、MBP含量均无显著差异(P>0.05)。火烧迹地土壤MBP、AP的随机森林回归模型的模型总解释度约为84%,而未过火样地的模型总解释度约为60%,两个模型均达到了极显著水平(P<0.001),在对照样地随机森林回归模型中,坡位达到了显著水平(P<0.05),坡向、坡度、海拔三个地形因子达到了极显著水平(P<0.01),在火烧迹地随机森林回归模型中,所有解释变量均达到了极显著水平(P<0.01)。火干扰对土壤微生物的影响是一个长期过程,相较于AP,MBP对火干扰的响应更为敏感。火干扰会显著加强地形因子对AP、MBP的影响力,并改变地形因子对AP、MBP影响力的相对重要性。

秸秆还田与氮肥运筹对农田棕壤微生物生物量碳氮及酶活性的调控效应

如何有效运筹秸秆还田与氮肥施用,研发高效节氮秸秆还田技术,是目前东北地区农业生产中亟待解决的问题。基于田间定位试验,研究了不同秸秆还田方式(秸秆不还田、秸秆粉碎翻压还田、秸秆堆腐旋耕还田)与施氮水平(180、210、240 kg/hm^(2),以纯氮计)运筹对土壤微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)和氮代谢关键酶活性的影响,结果表明:与秸秆不还田相比,秸秆还田处理土壤MBC、MBN含量及MBC/MBN比值和脲酶活性均显著增加,硝酸还原酶活性无规律性变化。随着生育期推进,秸秆还田处理土壤MBC和MBN含量分别呈现单峰和双峰曲线变化,脲酶和硝酸还原酶活性均呈波动式变化,高峰期均出现在春玉米旺盛生长期(拔节期至灌浆期)。随着施氮水平增加,秸秆还田处理土壤MBC、MBN含量均增加,MBC/MBN比值降低,而脲酶和硝酸还原酶活性变化行为因秸秆还田方式而异。在保证氮肥总量不变的前提下,秸秆粉碎翻压还田配以15%氮肥后移能够增加土壤MBC和MBN含量,降低MBC/MBN比值。综上,在东北农业产区,秸秆粉碎翻压还田+210kg/hm^(2)氮肥+15%氮肥后移的秸秆还田模式具有优化氮素管理、提高土壤肥力的潜力。

青海高寒草地水热因子对土壤微生物生物量碳、氮空间变异的贡献——基于增强回归树模型

由于环境因子之间的互相干扰,土壤微生物生物量碳、氮及其影响因子之间的关系研究存在着不同的结论,亟需在不同的生态系统中加强研究。为探究青海高寒草地生长季土壤微生物生物量动态,以及水热因子对其空间变化的相对贡献,在青海三江源草地生态系统国家野外科学观测研究站设置的监测样地进行了相关研究。结果显示:(1)位于青海省中西部的高寒草原,尤其是可可西里地区土壤微生物生物量最低,而高寒草甸、高寒草甸草原和温性草原则相对较高;(2)不同区域土壤微生物生物量碳、氮存在不同的季节动态,青海省中西部与东部区域表现出明显不同的变化趋势;(3)利用增强回归树模型定量评估水(土壤含水量、空气相对湿度、降雨量、实际蒸散发)、热(土壤温度、气温、净辐射)因子对微生物生物量变化的相对贡献,发现:与其他水热因子相比,对微生物生物量碳、氮影响最大的为土壤含水量(P=0.000)和土壤温度(P=0.000),且均为正相关。在土壤垂直梯度上,水分因子(63.58%-76.62%)对微生物生物量变化的影响均大于热量因子(23.38%-36.42%),且其贡献随土层加深呈下降趋势。从不同研究区看,东中部区域对土壤微生物生物量变异贡献较大的是热量因子(52.11%-81.84%),而到西部区域,则为水分因子(66.33%-95.19%)控制着微生物生物量的变化。结论:青海高寒草甸、高寒草甸草原和温性草原的土壤微生物生物量明显高于高寒草原;土壤含水量和土壤温度是控制土壤微生物生物量变异的主要因子;对土壤微生物生物量变异的影响,在区域上从东到西呈现从热量因子向水分因子的过度。该研究为探究在气候变化大背景下青海高寒草地土壤碳氮循环规律及其影响因素提供参考。

土壤侵蚀条件下土壤微生物生物量碳含量变化及其影响因素的Meta分析

土壤侵蚀是碳流失的重要驱动力,分析土壤侵蚀条件下土壤微生物生物量碳(SMBC)含量变化及其相关影响因素,对理解土壤侵蚀对土壤养分周转与碳循环机制具有重要意义。以未发生侵蚀为对照,基于2003—2022年间相关学者在中国区域内开展的有关土壤侵蚀对SMBC影响研究已公开发表的35篇学术论文的230组试验数据,按照土壤类型(紫色土、黑土、黄土和红壤)、土壤容重(高容重和低容重)、土地利用方式(林地、农田、草地和坡耕地)、水力侵蚀类型区(东北黑土区、西北黄土高原区、西南土石山区和南方红壤丘陵区)、年平均降雨量(1 000—2 000 mm、500—1 000 mm和≤500 mm)和年平均温度(≥20℃、10—20℃、5—10℃和<5℃)进行分组,采用Meta分析对土壤侵蚀条件下SMBC含量变化的特征进行综合分析,并通过亚组分析探讨了侵蚀对SMBC的影响。研究发现,与未发生土壤侵蚀相比,(1)土壤侵蚀导致SMBC含量显著降低(下降程度为35.39%,置信区间为-0.407 4—-0.300 5);(2)紫色土、黑土、黄土和红壤中,土壤侵蚀对SMBC含量的影响均表现出显著的负效应,下降幅度分别为78.72%、43.49%、42.52%和18.48%。不同土壤容重条件下,土壤侵蚀使SMBC含量显著下降,SMBC下降程度在高容重条件下是低容重的2.12倍。同时不同土地利用类型中林地(33.26%)SMBC下降最少,草地(39.73%)下降最多。SMBC含量的下降程度在东北黑土区(43.55%)最高,西北黄土高原区(42.57%)和西南土石山区(33.68%)次之,在南方红壤丘陵区(27.51%)最低;不同年均降雨量和不同年均温条件下的SMBC含量下降程度在年均降雨量1 000—2 000 mm、500—1 000 mm和≤500 mm的地区分别为29.91%、43.15%和37.52%,在年均温为10—20℃、5—10℃和<5℃的地区分别为40%、37.25%和43.58%。由此可见,土壤侵蚀显著降低SMBC含量;不同土壤类型、不同土地利用方式、不同土壤容重、不同水力侵蚀类型区、不同年均降雨量等条件下,土壤侵蚀对SMBC下降的作用程度不同。

亚热带稻田土壤微生物生物量碳、氮、磷状况及其对施肥的反应特点

以湖南省6个稻田长期定位监测点为对象,研究了亚热带地区稻田土壤微生物生物量碳氮磷(C、N、P)状况及其对施肥(包括化肥、秸秆还田和有机肥)的反应状况。结果表明,在相同施肥条件下,稻田土壤微生物生物量C、N、P含量(分别为310—1270、33.0—193、5.9—28mg/kg土)明显高于报道的旱作土壤的含量,说明稻田有较好的土壤微生物生物量维持能力。各监测点土壤微生物生物量C、N、P含量及其对施肥的反应存在很大的差异。施化肥(NPK)对半数监测点的土壤微生物生物量C、N、P含量影响不大,秸秆还田或施用有机肥则均有明显提高,但各监测点的提高幅度差别很大。尽管如此,增加新鲜有机物的投入(如秸秆还田和施有机肥)是提高稻田土壤微生物生物量及其对养分的固持能力的主要途径。土壤微生物生物量C、N、P平均占土壤有机C、全N和全P的2.9%、3.6%和2.1%,且受施肥的影响较小。

施肥制度与养分循环对稻田土壤微生物生物量碳氮磷的影响

以红壤性稻田土壤为对象,采用田间试验方法,研究了在不同化肥配施条件下,有机养分循环利用对土壤微生物量C(MB-C)、N(MB-N)、P(MB-P)的影响。结果表明:①稻田土壤能维持较高的土壤微生物生物量。②化肥N、P、K先后引入农田生态系统对土壤MB-C、MB-N、MB-P没有显著的影响;有机养分循环利用能显著提高土壤MB-C;在施化肥NP或NPK基础上实行有机养分循环利用能显著提高土壤MB-N和MB-P,而在不施化肥或只施化肥N的基础上,有机养分循环利用虽也能提高土壤MB-N和MB-P含量,但提高的幅度没有达到统计学显著水平。随着NPK肥配合程度的提高,有机养分循环利用土壤MB-C、MB-N、MB-P的提高幅度有上升的趋势。③土壤MB-C与有机C的年际投入量有极显著的正相关关系,另外土壤微生物生物量C、N、P分别与土壤有机C、土壤全N、速效P有显著的正相关关系。通过有机养分循环利用可大幅度提高微生物对N素和P素的固持量,提高土壤MB-C、MB-N、MB-P占土壤全量C、N、P的比例。

祁连山东段退化高寒草地修复过程中土壤微生物生物量变化

为探究退化高寒草地修复过程中土壤微生物生物量的变化规律和最佳修复年限,本研究以人工沙棘林(Hippophae rhamnoides Linn.)修复的祁连山东段哈溪双龙沟废弃矿区不同修复年限(2 a,5 a,10 a)及未修复治理(CK)的12个样地为研究对象,采用时空替代法,研究分析了土壤微生物生物量的季节变化特征及动态转变规律。结果表明:表层土壤微生物生物量整体高于深层土壤;土壤微生物量碳(Soil microbial biomass carbon,SMBC)含量随修复年限增加而显著增加,土壤微生物量氮(Soil microbial biomass nitrogen,SMBN)含量在极小范围内波动式变化,含量最高分别为194.38 mg·kg^(-1)和51.90 mg·kg^(-1),同0 a相比增加91.36%和90.70%,土壤微生物量磷(Soil microbial biomass phosphorus,SMBP)含量先急剧变化后趋于稳定;不同土层的SMBC含量随修复年限的增加其季节变化规律大致相似,秋季含量最高,冬季次之,春夏季较低,SMBN的季节性变化规律基本与之相似且整体处于相对稳定状态,SMBP处在漫长的累积过程中且冬季含量较高。本研究结果表明,修复5 a左右是该区域土地修复利用及综合治理的关键时期。

新银合欢林土壤理化性质–微生物生物量耦合协调关系研究

研究采用空间代替时间序列的方法,通过方差分析、相关性分析和偏最小二乘路径模型探究向家坝工程扰动区6种不同龄级新银合欢林土壤理化性质与微生物生物量的耦合协调关系。结果表明:①原生草地群落(A1,无新银合欢群落)土壤含水量、养分水平和微生物生物量均最高,新银合欢入侵后在草灌阶段土壤含水量、养分水平和微生物生物量显著下降。新银合欢成为灌丛时(A3,新银合欢2 a群落)土壤含水率、有机碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮含量分别下降为A1群落的51.2%、33.9%、31.6%、27.1%、72.8%和61.5%,pH上升至8.16,使得土壤更为碱化。②土壤微生物生物量碳与土壤含水率显著相关(P<0.05),土壤微生物生物量碳氮比与pH呈显著相关;土壤含水率、养分水平和微生物生物量三者之间相互影响且作用显著,高土壤含水率有利于土壤养分与微生物生物量的存在和转化。③原生样地结构稳定,协调度D较高(0.7162);新银合欢入侵后,协调度随着新银合欢林龄增大呈现波动下降,至A4群落(新银合欢3~4 a)时协调度降至最小值(0.5012);在乔木阶段土壤养分与微生物生物量缓慢增加且趋于稳定,协调度缓慢上升,最终在新银合欢纯林时稳定趋于勉强协调发展类型。因此,针对不同龄级新银合欢林,要根据不同恢复阶段的土壤生境条件采取不同调控措施,在植被恢复的物种搭配选择上应注重草灌结合,促进土壤以及整个生态系统的健康发展。

青海云杉林凋落物分解早期微生物生物量时空动态变化

凋落物分解过程中的微生物生物量动态对于深入了解森林生态系统凋落物分解机理具有重要意义。为了解高寒山地森林典型树种凋落物分解过程中的微生物生物量动态特征,采用凋落物袋野外原位分解法,研究了海拔2850 m、2950 m、3050 m、3150 m和3250 m树冠中心(CC)与树冠边缘(CE)青海云杉(Picea crassifolia)叶凋落物分解过程中凋落物和土壤中的微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物生物量磷(MBP)时空动态变化。时间尺度上,不同海拔CC与CE凋落物中的MBC、MBN和MBP在生长季节初期上升,生长季节后期下降;但土壤中的MBC、MBN和MBP却在生长季节初期下降,生长季节后期上升。然而,3050 m海拔CE和3250 m海拔土壤中的MBP含量呈“先下降-后上升-再下降”的倒“N”型变化格局。空间尺度上,凋落物中的MBC和MBN含量高于土壤中的,但MBP出现相反情况;CE处的MBC、MBN和MBP含量均显著(P<0.05)高于CC;总体而言,MBC、MBN和MBP含量以中海拔显著最高(P<0.05),其次为低海拔,高海拔显著最低(P<0.05)。这些结果为清晰地认识高寒山地森林凋落物分解过程及机理,以及进一步理解陆地生态系统结构和功能奠定了基础。