温带森林土壤溶液溶解性N_2O和CO_2含量特征及其影响机制

利用陶瓷头土壤溶液收集器采集2006年7月～2007年8月间长白山阔叶红松天然林不同深度(15cm和60 cm)土壤溶液,探讨应用气液萃取平衡-气相色谱法测定森林土壤溶液中溶解性气体N_2O和CO_2浓度的可行性,并利用此方法研究林地不同深度土壤溶液中两种气体含量特征及其影响机理。研究结果显示观测期内林地15 cm和60 cm深度土壤溶液中溶解性CO_2浓度的变化范围分别为5.26～10.71μg·mL^(-1)(C)和3.13～6.16μg·mL^(-1)(C),溶解性N_2O浓度的变化范围分别为2.44～13.40 ng·mL^(-1)(N)和3.23～27.98 ng·mL^(-1)(N)。阔叶红松天然林土壤溶液中溶解性CO_2和N_2O浓度均呈现出明显的季节性变化。春融后的降水促进了土壤溶液中溶解性N_2O产生,尤其在60 cm深度。与60 cm深度相比,林地15 cm深度溶液中溶解性CO_2浓度的季节性变化更明显,尤其在植物生长旺季。逐步回归分析显示,水溶性有机碳含量可以解释林地不同深度溶液中溶解性CO_2浓度变化的29%;水溶性有机氮含量可以解释林地60 cm深度溶解性N_2O浓度变化的34%。因此,水溶性有机碳和有机氮分别是长白山阔叶红松林土壤溶液溶解性CO_2和N_2O形成的重要因子。同时研究结果表明本文实验方法对于测定林地不同深度土壤溶液中溶解性N_2O和CO_2含量均有较好的适用性,连续三次萃取后所获得的气体浓度可有效反映溶液中的实际气体浓度。

凋落物和铵态氮添加对亚热带罗浮栲和杉木林土壤碳氮淋溶的影响

[目的]凋落物是森林土壤碳氮的主要来源,通过分析凋落物或土壤淋溶碳氮的变化,揭示凋落物分解通过淋溶对土壤碳氮的影响及氮添加情况下这种影响的变化,进而探究凋落物分解与土壤碳氮的关系。[方法]以亚热带天然阔叶林和人工针叶林土壤和凋落物为对象,设置6种处理:凋落物、土壤、凋落物+土壤、凋落物+氮、土壤+氮和凋落物+土壤+氮,每个处理3重复。氮添加量(NH_(4)^(+)-N/土壤)为120 mg·kg^(−1),针、阔叶林凋落物添加量分别为12.1、19.7 g·kg^(−1),凋落物放置在土壤或石英石表面,土壤湿度控制在60%饱和持水量,于25℃暗培养箱中,采用氮淋溶模拟氮沉降的方法,进行室内培养试验。培养期间,氮溶液分5次不等氮量淋溶,每次110 mL溶液(按照淋溶次数分配依次为80、10、10、10、10 mg NH_(4)^(+)-N),收集淋溶液,测定其溶解性有机碳(DOC)、氮(DON)和无机氮。[结果]凋落物淋溶液有较低的无机氮和DON,较高的DOC;凋落物添加分别降低针阔叶土壤淋溶液中NO_(3)^(−)-N 22.6%和29.9%、提高针叶林土壤淋溶液中DOC 181.4%,但是降低阔叶林土壤淋溶液中DON 39.2%和阔叶林土壤MBN 53.2%。氮添加后,凋落物对添加氮的截留较少,且阔叶林凋落物截留高于针叶林;凋落物通过淋溶输入土壤的DOC减少,而DON增加。氮添加增加土壤可淋溶的无机氮量和针叶林土壤淋溶液DON,但凋落物降低土壤氮淋溶的作用在氮添加情况下没有减弱。[结论]凋落物具有减缓土壤NO_(3)^(−)-N输出对水环境的负面影响,氮添加可通过改变针阔叶林凋落物DOC和DON的输出影响土壤氮变化。

元阳梯田土壤碳氮的垂直分布特性

对元阳梯田3个海拔梯度[高海拔(1 615～1 682 m)、中海拔(1 532～1 555 m)和低海拔(1 445～1 468 m)]表层土壤(0～30 cm)碳氮组分的含量现状与分布特征进行了研究。结果表明:元阳梯田表层土壤有机碳(TOC)总体达到二级水平,而土壤全氮(TN)、pH值和微生物量碳氮(MBC,MBN)含量较低,土壤溶解性有机碳氮(DOC,DON)含量及其占土壤有机碳、全氮的比值较高,土壤易氧化碳(ROC)和轻组碳氮(LFC,LFN)含量处于中等水平。上述指标均呈现出随海拔的下降而降低的趋势,且元阳梯田土壤DOC,DON,ROC,LFC和LFN与梯田海拔之间呈显著正相关关系(P<0.05)。元阳梯田土壤TOC,TN,MBC,MBN及NH4+-N含量在3个海拔梯度之间均没有显著差异性;而土壤pH值、DON,ROC,LFC和LFN含量均在高海拔梯度显著高于低海拔梯度(P<0.05)。

不同区域森林表层土壤甲烷和乙烯氧化特性及影响机制

采集我国长白山、西双版纳和鼎湖山森林表层土壤(5cm),通过一系列实验室培养来研究不同区域典型森林土壤甲烷和乙烯氧化潜势、差异机制以及乙烯对甲烷氧化的影响效应。结果表明,温带森林土壤甲烷和乙烯氧化速率高于热带与亚热带土壤,并具有较高的最大甲烷氧化速率(Vmax)。所有森林土壤甲烷氧化的半饱和常数(Km)变化范围较大,从而显示不同区域以及同区域不同植被下土壤甲烷氧化特性具有差异性。通过比较在相同起始碳浓度时热带不同土地利用、热带与亚热带森林以及温带不同林型土壤甲烷和乙烯氧化特性的差异,发现甲烷氧化对土地利用、气候条件与植被变化的敏感度显著高于乙烯氧化。在高浓度乙烯(约20μLC2H4·L-1)存在时,发现所选择的不同区域森林土壤氧化大气本底甲烷潜势均被抑制,抑制率为83%～100%,尤其是热带土壤。因子分析和回归分析显示,影响这些森林土壤甲烷和乙烯氧化的主要因子是水/盐溶性有机碳和有机氮以及微生物碳氮。