森林凋落物分解过程对土壤微生物影响研究综述

总结前人研究成果,选取了目前针对凋落物分解研究相对较多的几个方向进行总结,围绕凋落物组成、外源氮添加、季节和温度变化等常见因素在凋落物分解过程中对微生物群落的影响进行了比较分析,为未来进一步深入研究凋落物分解过程与土壤微生物互作关系提供理论依据。     

增温和增氮对红杉(Larix potaninii)新鲜凋落物矿质元素释放的影响

【目的】研究在增温和增氮条件下,川西亚高山森林高寒树种红杉(Larix potaninii)新鲜凋落物中矿质元素释放动态。【方法】采用凋落物分解袋法,对增温和增氮不同处理下(对照T1、增氮T2、增温T3、增温+增氮T4)凋落物中矿质元素K、Ca、Mg、Cu的释放动态进行原位研究。【结果】增温显著影响红杉凋落物K、Ca、Mg、Cu的释放,且主要表现在实验初期;Mg释放过程中,增氮与增温交互作用显著(P<0.05);其他处理下,增氮无显著效应;红杉凋落物中矿质元素释放能力为Mg>Cu>K>Ca。【结论】高寒红杉凋落物中矿质元素释放动态与其本身初始含量和移动能力有关,初始含量高、移动能力强则有利于释放。增温显著影响红杉凋落物分解和矿质元素释放,尤其表现在低温季节,而增氮无显著影响。气候变暖对红杉凋落物矿质元素释放的影响远大于氮沉降。     

凋落物分解过程中土壤微生物群落的变化

生态系统中凋落物分解是实现营养物质循环及碳循环的一个关键过程,而凋落物分解会受到多种因素的共同作用。基于此,对凋落物分解过程中土壤微生物群落的变化进行分析与研究。     

凋落物输入变化对云南松林土壤微生物数量和酶活性的影响

【目的】研究凋落物输入变化对土壤微生物数量和酶活性的影响,为预测全球气候变化和人类活动影响下土壤功能的改变提供科学依据。【方法】2018年1月,在云南玉溪磨盘山森林生态系统国家定位观测研究站选取云南松林作为研究对象,采用凋落物添加和去除试验（detritus input and removal treatments,DIRT）,设置凋落物正常输入（对照,CK）、添加凋落物（DL）、去除凋落物（NL）、去除根系（NR）、无输入（NI）以及去除有机层和淋溶层（O/A-Less）6种不同凋落物处理。2019年3月,按0～10,10～20,20～40和40～60 cm土层分别采集土壤样品,对土壤微生物数量、酶活性和土壤理化性质进行测定与相关性分析。【结果】① 添加凋落物使表层土壤（0～20 cm）细菌、真菌、放线菌数量较对照分别增加了10.74%,8.05%和17.24%,而去除凋落物后表层土壤（0～20 cm）细菌、真菌、放线菌数量较对照则分别减少了10.74%,8.05%和6.90%。② 添加凋落物使土壤过氧化氢酶活性平均提高了12.99%,而添加、去除凋落物处理(DL、NL)和去除地下根系处理（NR、NI）的土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶活性均降低。③ 土壤pH、全碳、全氮、碳磷比和氮磷比与土壤微生物数量和酶活性呈显著相关,而土壤全磷和碳氮比与土壤微生物数量和酶活性大多无显著相关性。【结论】从目前的研究结果来看,添加凋落物对云南松林地土壤微生物数量的增加较其他处理更有利,凋落物不同处理往往会使土壤酶活性降低。     

七种林分凋落物的养分季节性变化研究

应用网格法设置样地调查东莞大岭山林分凋落物的全N、全P和全K含量,研究凋落物养分的季节性变化,结果表明:7种林分中,马占相思凋落物的全N、全K含量最高,藜蒴凋落物的全P含量最高,而马尾松凋落物的3种养分含量均最低:凋落物中3种主要养分最高值出现在秋、冬季,最低值一般出现在春、夏季.     

亚热带典型森林凋落物及细根的生物量和碳储量研究

细根和地上凋落物分解和周转,是建模和预测土壤碳汇需要测量的2个关键生态过程,通过对亚热带典型常绿阔叶林、杉木、马尾松林和毛竹林110个样地内凋落物和细根的生物量和碳储量进行研究,分析了森林细根和地上凋落物的生物量和碳储量以及彼此之间的差异和相互关系。结果表明：杉木林凋落物生物量 （4415 ± 0390） t/hm2最大,毛竹林 （2918 ± 0310） t/hm2最小,且与其他森林差异显著;凋落物碳储量毛竹林 （1176 ± 0260） t/hm2最小,与其他森林碳储量差异显著,最大的是常绿阔叶林 (1725 ± 016) t/hm2;4种不同森林类型细根生物量和碳储量差异显著,同一森林类型不同土层活和死细根生物量差异显著;从活/死根值中可知,常绿阔叶林细根周转要比针叶林 (杉木、马尾松) 快。     

微生物群落构建对杉木凋落叶分解及其酶活性的影响

为了分析不同微生物群落构建对于凋落物分解及其相应酶活性的影响,选取从杉木叶分离获得的内生真菌与腐生真菌共同构建五种不同的群落（室内实验）。结果表明：在凋落物分解3个月后,5组群落中,Ao+A群落引起的失重率最为显著,在其分解过程中Af+A群落对于C1酶活影响最为突出;在凋落物分解6个月后,Af+A群落对于凋落物失重率的影响最显著,在凋落物分解过程中Mr+A群落与Lp+A群落分别对过氧化物酶及漆酶酶活性影响最明显。总得来说,微生物群落构建对凋落物分解过程产生了重要影响。     

森林凋落物及其分解过程的研究进展

森林凋落物是林地有机质的主要来源,其凋落量及分解过程对森林生态系统物质循环和能量流动影响极大。文章综述了森林凋落物的概念、组成及控制凋落量的主要因素;指出凋落物自身特性尤其是化学特性以及土壤生物、气候、土壤理化性质、人类活动等外部环境条件是影响凋落物分解的主要因子;分析了现阶段反映凋落物分解状况的分解率概算模型、时间衰退模型和影响因子关系模型;提出在全球环境变化背景下,森林凋落物各组分之间交互效应对其分解过程的影响,将是今后研究的热点。     

模拟酸雨胁迫与柳杉凋落物对土壤养分及微生物的影响

采用不同酸碱度(p H 5.6,p H 4.0,p H 3.0)模拟酸雨、不同质量(400,500,600 g·m-2)柳杉Cryptomeria fortunei凋落物以及模拟酸雨与凋落物复合处理盆栽柳杉幼苗,研究酸雨和凋落物对根际土壤养分含量和微生物数量的影响。结果表明:酸雨胁迫对土壤养分含量和微生物数量具有显著的影响,酸雨处理降低了土壤养分含量和细菌、放线菌数量,增加了真菌数量,影响程度均为p H 3.0p H 4.0p H 5.6。随着添加凋落物质量的增加,土壤中氮、磷和钾质量分数以及微生物数量均呈上升趋势,上升程度为600 g·m-2500 g·m-2400 g·m-2。不同p H值酸雨与凋落物复合处理中,p H 5.6+500 g·m-2凋落物和p H 4.0+500 g·m-2凋落物处理对土壤氮、磷和全钾质量分数影响均不显著,速效钾质量分数分别比对照增加了43.1%和24.0%(P0.01);p H 3.0+500 g·m-2凋落物处理土壤全氮、碱解氮、全磷和全钾质量分数等分别比对照下降了14.0%,34.3%,30.0%和23.6%(P0.01),有效磷质量分数下降了20.3%(P0.05);p H 5.6+500 g·m-2凋落物处理细菌和放线菌数量分别比对照增加了15.3%和16.7%(P0.05),p H 3.0+500 g·m-2凋落物处理细菌和放线菌数量分别比对照减少了20.9%和19.4%(P0.01);p H 4.0+500 g·m-2凋落物和p H 3.0+500 g·m-2凋落物处理真菌数量比对照增加了100.91%和119.18%(P0.01)。凋落物能够缓解酸雨对土壤养分质量分数和微生物数量的影响。     

海南儋州5种林地土壤微生物生物量碳对比

采用时空替代法,选取5 a（幼龄林）、10 a（中龄林）、30 a（老龄林）的橡胶林、30 a桉树林和热带次生林,研究不同树龄橡胶林土壤微生物生物量碳含量的分布特征,不同林型土壤微生物生物量碳含量的差异及其随季节的变化。结果表明:5种林型下的土壤微生物生物量碳由高到低依次为中龄林＞幼龄林＞次生林＞老龄林＞桉树林,中龄林、幼龄林和次生林3种林型和另外2种林型之间均有显著差异（p＜0.05）;旱季到雨季,5种林型土壤微生物生物量碳含量逐渐升高,雨季明显高于旱季;土壤微生物生物量碳含量随土壤深度逐渐降低,5种林型下0~10 cm和20~30 cm的土层的微生物生物量碳均有显著差异;不同林型下微生物生物量碳与土壤全氮、全磷、全钾、有机碳、含水率的相关关系均不显著。     

旱作条件下免耕对土壤微生物量碳、氮、磷的影响

在干旱半干旱的定西市安定区李家堡镇设计田间定位试验,运用氯仿熏蒸浸提法测定土壤微生物量碳、氮和磷,研究免耕对土壤微生物量的影响.结果表明:免耕能提高表层土壤微生物生物量,免耕配合秸秆覆盖相比传统耕作在表层土壤中土壤微生物量碳增加了78.4%,土壤微生物量氮增加了89.6%,土壤微生物量磷增加了29.6%,免耕的生物活性主要表现在耕层.     

施氮肥对荒漠草原土壤微生物种群及微生物量的影响

[目的]通过分析施氮肥对土壤微生物种群及微生物量,认识荒漠草原土壤微生物种群及微生物量对氮肥的响应,明确微生物对环境质量变化的指示作用.[方法]应用稀释平板计数法和氯仿熏蒸-K2SO4提取法分别研究施氮肥对三种不同环境的荒漠草原土壤微生物种群及微生物量碳、微生物量氮(Bc,BN)之间的影响.[结果]在土壤中细菌为土壤微生物的主要种群,其次是放线菌,真菌数量最少;施氮肥可以显著提高土壤中三种微生物种群数量,提高比例分别为13.5;-427.6;,7.8;-88.2;和16.7;-180.6;;施氮肥可以显著提高微生物量碳、氮,提高比例为29.8;-110.8;和51.2;-161.7;,施氮肥对土壤中微生物种群数量和微生物量的影响程度与施肥环境的降水量有关,降水量越大,影响程度就越明显,并且随着土壤深度的加深,施肥效果越不明显.[结论]施氮肥改变土壤中微生物种群数量和SMBc,SMBN,不同施肥环境也可导致土壤中微生物种群数量和SMBC,SMBN的显著差异.     

不同城市绿地类型对土壤微生物数量及微生物量的影响

研究了郑州市不同绿地类型对土壤可培养微生物数量及其微生物量的影响,结果表明:花卉绿地土壤的微生物数量(348×104 cfu/g)、微生物量碳(72 μg/g)、微生物量氮(4.53 μg/g)的含量最高,其次是人工林地、人工草灌地;人工草地、人工灌木地、隔离带绿地、行道绿地土壤的微生物数量和微生物量碳(氮)的含量低;...     

盘锦芦苇湿地凋落物土壤微生物量碳研究

基于盘锦湿地生态系统野外观测站芦苇群落6-10月的定位观测资料,分析了芦苇湿地凋落物土壤微生物量C的动态变化.结果表明,盘锦芦苇湿地凋落物土壤微生物量C未收割区大于河岸区;未收割区和河岸区垂直层次变化不明显.并进行了未收割区和河岸区土壤微生物量C与环境因子的相关分析和通径分析.     

盘锦芦苇湿地凋落物土壤微生物量碳研究

基于盘锦湿地生态系统野外观测站芦苇群落6—10月的定位观测资料,分析了芦苇湿地凋落物土壤微生物量C的动态变化。结果表明,盘锦芦苇湿地凋落物土壤微生物量C未收割区大于河岸区;未收割区和河岸区垂直层次变化不明显。并进行了未收割区和河岸区土壤微生物量C与环境因子的相关分析和通径分析。     

磁场对棕壤微生物量碳的影响

通过室内恒温培养试验，研究了磁场对棕壤微生物量碳的影响。结果表明：磁场对微生物量碳有显著影响，土壤含水量对土壤微生物量碳的磁致效应亦有一定的影响。棕壤湿土经300mT和100mT场强处理后的1，3，7d，其微生物量碳均高于对照值，且经方差分析差异达到显著水平；其中300mT场强处理的磁致效应最大，其土壤微生物量碳较对照增加最高值达69．72％。棕壤风干土经500mT场强处理后的7d和14d，土壤微生物量碳比对照分别提高了56．89％和33．79％，差异达到极显著水平；经300mT和100mT场强处理的风干土微生物量碳亦高于对照值，且于磁处理后的第7天差异达显著水平。在整个培养过程中，磁场对棕壤湿土和风干土微生物量碳产生最大正效应的时间是磁处理后的3d和7d，在磁处理后的第21天已无显著影响。     

不同O2浓度对土壤微生物生物量碳的影响

[目的]研究特定的O2培养条件下土壤微生物生物量碳（SMBC）的动态变化规律。[方法]通过室内模拟试验,研究了玉米秸秆分解期间SMBC对不同O2浓度的响应。[结果]土壤添加玉米秸秆后,激发了土壤微生物生长,在培养第1天各处理SMBC达到了整个培养期最高峰后迅速下降,90d后SMBC下降趋势趋于平缓。在不同浓度的O2培养条件下,0～15d短期培养期间,各处理SMBC间差异不显著,O2浓度为0的SMBC一直保持较高数量。长期培养期间（30～270d）,SMBC随着O2浓度的升高而增加,各处理间差异显著。[结论]各处理SMBC分别与土壤有机碳、腐殖物质、富里酸和胡敏素间均呈显著正相关。O2浓度为21％的SMBC与土壤可溶性有机碳呈正相关（r=0．649,P〈0．05）,表明正常大气条件更有利于土壤微生物的活性。     

木兰林管局白桦次生林生物量与碳储量研究

以木兰林管局16～54年生白桦天然次生林为研究材料,通过对12块标准地的生物量与碳密度进行研究,建立了白桦次生林幂函数形式的生物量转换模型,并利用模型进行计算。结果表明:白桦次生林林木层平均碳密度为37.3263t/hm2,土壤层为144.3060t/hm2,地被层为5.4435t/hm2,林分平均碳密度为187.0760t/hm2;木兰林管局白桦次生林生物现存总量为137.58687万t,碳储量为296.18239万t。     

武夷山常绿阔叶林土壤微生物量氮的动态变化

以武夷山常绿阔叶林不同土层土壤为研究对象,研究土壤微生物量氮(SMBN)、全氮(TN)动态变化特征.结果表明:常绿阔叶林土壤SMBN含量的变化表现为夏、秋季较高,春、冬季较低;而TN含量的季节变化不明显.SMBN在0～10 cm表层土壤含量高于10～30 cm,差异极显著(P＜0.01);10～30 cm土层之间差异不显著,但均表现为自上层向下显著递减的趋势.土壤微生物量氮与土壤全氮、土壤微生物量碳(SMBC)和有机碳(SOC)之间表现出极显著相关性(P＜0.01),表明土壤有机质是影响土壤微生物量的重要因素.