不同干湿交替频率对土壤速效养分、水溶性有机碳的影响

为了探究不同干湿交替频率对速效养分、DOC的影响机理,选择北京褐土(表层0—10cm土壤)为研究对象,采用室内模拟控制实验法,控制其他变量,设计一系列不同频率的干湿交替实验,在58d内设置了10d土壤培育期和48d试验期,其中48d试验期设置0、1、2、3、4次干湿交替,试验结束(第58天)进行速效养分、水溶性有机碳(DOC,Dissolved organic carbon)等主要土壤速效养分指标测定。采用单因素方差分析与LSD多重比较法进行数据分析,研究结果显示:恒湿组的速效钾、硝态氮含量比干湿交替组高;低频率的干湿交替使得土壤速效钾含量减少,高频率可能在后期出现释钾现象,速效钾含量随着干湿交替频率增加可能会有所增加,趋近恒湿组速效钾水平,4次干湿交替频率是出现速效钾回升的临界次数;硝态氮含量随着频率增加也有增加趋势,低频率的1次干湿交替(DW1,1 drying-rewetting cycle)硝态氮含量最低,高频率的4次干湿交替(DW4,4 dryingrewetting cycles)最高,干湿交替频率增加更频繁的打破平衡,促进矿化,干湿交替组也趋近恒湿组的硝态氮水平。经过干湿交替,土壤中速效钾、铵态氮、DOC的含量下降,硝态氮含量增加,速效磷、pH的变化不明显。在固定时间内(48d),随着干湿交替的频率增加(从1次到2、3、4次),周期变短(从48d到24、16、12d),干燥与湿润的持续时间变短(从24d到12、8、6d),干湿交替组的速效钾、硝态氮含量分别趋于恒湿组的速效钾、硝态氮水平。     

模拟增温对武夷山不同海拔森林表层土壤碳氮及酶活性的影响

为了解亚热带森林土壤碳氮及酶活性对气候变暖的响应,以武夷山不同海拔的三种典型森林群落土壤为研究对象,采用把高海拔土柱置换到低海拔的方式模拟增温,探究模拟增温对土壤碳、氮、磷循环相关酶活性及土壤理化性质的影响。结果表明:土柱置换后海拔梯度上土壤温度平均增加2℃。土柱置换模拟增温导致高海拔(1400 m)土壤有机碳下降幅度最大;不同海拔土壤铵态氮、硝态氮、微生物生物量碳均呈下降趋势,仅高海拔达到显著水平。土柱置换对各海拔土壤水解酶活性影响较大,而对氧化酶活性没有显著影响。相反,土柱置换增温增加了各海拔土壤归一化酶活性,且高海拔土壤归一化酶活性对增温的响应程度比低海拔更大。冗余分析结果发现,土壤有机碳、可溶性有机碳、土壤温度和含水率是影响土壤酶活性变化最重要的因子。本研究表明模拟增温对高海拔土壤碳氮循环过程影响较大,其机制主要是通过提高微生物活性和分泌酶的能力来影响土壤碳氮循环过程。     

武夷山不同海拔植被土壤易氧化碳

土壤有机质的短暂波动主要发生在易氧化部分,而易氧化碳作为土壤有机碳的敏感因子,可以指示土壤有机质的早期变化.采用高锰酸钾氧化法,分析了福建武夷山自然保护区不同海拔高度具有代表性的中亚热带常绿阔叶林(200～1 000 m)、针叶林(1 350～1 750 m)、亚高山矮林(1 750～1 900 m)以及高山草甸(1 700～2 158 m)土壤中易氧化碳的变化特征,分析其与微生物量碳、土壤总有机碳、土壤含水量、全氮之间的关系.结果表明:不同群落土壤中的易氧化碳含量随海拔上升而增加,随土层深度的增加而减少;易氧化碳和土壤总有机碳、微生物量碳、土壤湿度、全氮间呈极显著的相关;土壤易氧化碳占总有机碳比例为8.69%～14.73%,是微生物量碳占总有机碳比例的3.32～11.41倍;沿海拔梯度,易氧化碳含量受到土壤总有机碳、土壤湿度和温度的显著影响.     

武夷山低海拔和高海拔森林土壤有机碳的矿化特征

研究不同海拔土壤有机碳矿化对深入认识不同海拔森林土壤有机碳动态变化具有重要意义.本文以武夷山低海拔和高海拔森林土壤为研究对象,通过室内模拟其在各自年平均气温(17、9℃)条件下的矿化培养试验,探讨土壤有机碳矿化特征的差异.结果表明:培养126 d后,尽管高海拔森林土壤的有机碳含量显著高于低海拔森林土壤,但低海拔和高海拔森林土壤在各自环境温度背景下的有机碳累积矿化量并无显著差异.一级动力学方程均能较好地模拟高低海拔森林土壤有机碳矿化特征,高海拔和低海拔森林土壤有机碳潜在矿化量(CP)和矿化速率常数均无显著差异,但低海拔土壤C_P/SOC值和矿化率显著高于高海拔土壤,表明在环境温度背景下,低海拔土壤固碳能力低于高海拔土壤.随着培养时间增加,高海拔土壤微生物生物量碳和微生物熵显著高于低海拔土壤,表明高海拔土壤微生物的碳同化量高于低海拔土壤微生物,有利于有机碳的积累.高海拔森林土壤中的β-葡萄糖甘酶和纤维素水解酶高于低海拔森林土壤,说明高海拔土壤微生物可能更多地分解活性碳.未来气候变暖可能暗示着会降低高海拔土壤有机碳固碳能力和微生物碳利用效率,从而导致土壤有机碳储量下降.     

土壤干湿交替对小麦花前碳同化物分配的影响

采用盆栽小麦试验,在开花前7d利用^14CO2光合标记,花后设置对照(A)、干湿交替5d循环(B)和10d循环(C)共3种水分处理。研究结果表明：约有19．0％～22．0％花前^14C同化物被转运到籽粒。在B、C两种干湿交替处理中,籽粒对花前^14C同化物动员量分别高出对照4．38％和3．02％,并且叶、鞘、茎等花前临时库中同化物输出比例相对高于正常供水的A处理。旗叶中可溶性糖和脯氨酸(Pro)含量对干湿反应敏感。灌浆后期,干湿交替处理的小麦旗叶中叶绿素(Chl)含量和光合速率与对照相比,相对减小,蒸腾速率和气孔导度也大大降低,并且二者变化趋势相一致。于湿交替供水,可部分补偿灌浆后期下旱导致光合不足、同化物减少的籽粒干物质的损失。     

武夷山不同海拔高度土壤有机碳矿化速率的比较

应用土壤培养法,比较分析了武夷山不同海拔高度土壤在25℃和60%田间饱和含水量条件下培养110 d有机碳矿化速率和矿化率的差异.结果表明:不同海拔高度土壤有机碳矿化速率随海拔高度的升高而加快,高山草甸(0.08 g CO2-C·kg-1·d-1)分别比亚高山矮林、针叶林、常绿阔叶林快14.3%、60.0%和166.7%,差异主要存在于0～10 cm.土壤碳矿化率以针叶林最高(16.6%),分别比亚高山矮林、常绿阔叶林、高山草甸高37.0%、67.6%和79.1%.土壤有机碳矿化速率和矿化率均随土层加深而递减,递减的幅度在不同海拔高度土壤间存在显著差异(P＜0.05).研究结果揭示,土壤碳矿化速率和矿化比率随着海拔高度的变化而产生显著的变化.     

武夷山不同海拔土壤呼吸对变暖和变冷的响应

由于人类活动,我国亚热带地区正面临剧烈的气候变化,这可能对土壤呼吸有潜在影响.本研究选择武夷山国家公园内针叶林(1442 m)和常绿阔叶林(645 m)为对象,通过土柱置换试验模拟变暖(针叶林置换到常绿阔叶林)和变冷(常绿阔叶林置换到针叶林),探讨模拟变暖和变冷对土壤碳过程的影响,测定两个海拔样地的原位和置换处理的微气...     

武夷山不同海拔土壤呼吸及其主要调控因子

2005年4月-2006年3月,选择福建武夷山不同海拔高度上的常绿阔叶林、针叶林、亚高山矮林和高山草甸4个不同的群落作为实验地,每月测量1次土壤呼吸,测定影响土壤呼吸变化的土壤生物与非生物因子(包括土壤温度,土壤湿度,土壤有机碳、氮、硫含量,凋落物量,微生物量以及细根生物量等),研究了土壤呼吸的空间异质性.结果表明:随着海拔的升高,年均土壤呼吸速率显著降低,而土壤碳、氮、硫含量,土壤微生物量以及细根生物量等却增大;常绿阔叶林土壤呼吸速率是高山草甸的1.82倍;土壤呼吸的空间变化只与土壤温度呈显著的相关性;证明在影响土壤呼吸的土壤因子中,土壤温度是调控其在海拔高度上变化的主导因子.     

武夷山不同海拔典型植被带土壤酶活性特征

在武夷山自然保护区不同海拔4个典型植被带(常绿阔叶林、针叶林、亚高山矮林以及高山草甸)采集土壤样品,分析了脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶4种主要土壤酶活性的变化.结果表明:除磷酸酶外,武夷山不同海拔植被带土壤酶活性没有显著的季节差异,磷酸酶活性秋季显著高于其他季节;不同海拔土壤酶活性差异显著,海拔与季节对土壤酶活性无交互影响;土壤酶活性随海拔升高总体上呈上升趋势,高海拔草甸的土壤酶活性显著高于低海拔林地土壤;土壤酶活性具有明显的垂直分层分布,土层越深酶活性越低;4个植被带土壤脲酶活性为1.28 ～3.87 mg·g-1·24h-1,高山草甸＞常绿阔叶林＞亚高山矮林＞针叶林;蔗糖酶活性为36.18 ～244.08 mg·g-1·24 h-1,高山草甸＞针叶林＞常绿阔叶林＞亚高山矮林;磷酸酶活性和过氧化氢酶活性分别为0.18～0.62 mg·g-1 ·2 h-1和1.78 ～1.98 ml·g-1·20 min-1,高山草甸＞针叶林＞亚高山矮林＞常绿阔叶林;土壤酶活性与土壤总有机碳、全氮显著正相关;与土壤温度、湿度、pH相关性比较复杂.     

干湿交替对半干旱区沙地樟子松人工林土壤C和N矿化速率影响

在干旱/半干旱地区,土壤干湿交替是非常普遍的自然现象。近年来,随着极端降水和极端干旱气候事件增加,干湿交替对土壤C和N循环过程影响受到广泛重视。本研究以我国北方半干旱地区科尔沁沙地樟子松人工林为对象,模拟土壤干湿交替对土壤C和N矿化速率影响及其延时效应。结果表明,土壤呼吸CO2释放速率随土壤干旱化增加不断降低,干旱土壤重新湿润后,土壤呼吸速率能够迅速恢复到初始水平。与恒湿处理相比,干湿交替变化能够降低土壤呼吸CO2释放累积量和土壤硝态氮含量;而干湿交替处理土壤呼吸CO2释放累积量、土壤硝态氮含量和净硝化速率均显著高于恒干处理。在干湿交替结束后延时期间,土壤呼吸CO2释放速率、累积释放量对干湿交替变化表现出延时性,而土壤净硝化速率在不同处理间差异不显著。研究表明,土壤水分是影响半干旱地区沙地樟子松人工林土壤C和N循环的重要环境因子,且土壤C和N矿化速率对土壤干湿交替变化的延时响应存在差异。     

武夷山不同海拔森林表层土壤轻组有机质特征

土壤轻组有机质是土壤有机质的重要组分,研究轻组有机质在不同森林生态系统土壤中的变化规律对理解土壤有机质形成与转换具有重要意义。以福建省武夷山国家级自然保护区不同海拔的常绿阔叶林（海拔600 m）、针阔混交林（海拔1000 m）和针叶林（海拔1400 m）为研究对象,利用密度分组方法分离了表层（0-5 cm和5-10 cm）土壤轻组有机质,研究了不同海拔森林土壤轻组有机质特征及其影响因素。结果表明：针阔混交林表层土壤的轻组有机质含量大于针叶林和常绿阔叶林（P < 0.05）,并且轻组有机碳的含量变化亦是如此（P < 0.05）,而轻组有机氮的含量无显著差异（P > 0.05）。表层土壤对应土层的轻组C：N大于土壤C：N,针阔混交林轻组C：N和土壤C：N均大于其他林分类型。0-5 cm与5-10 cm土层针阔混交林的轻组有机碳、氮储量均大于针叶林和常绿阔叶林（P < 0.05）,并且针阔混交林的轻组有机碳、氮储量所占土壤有机碳与总氮的比重均大于其余两种林分。0-10 cm土层针叶林土壤有机碳与总氮含量与储量最高,并随海拔降低而减小,但差异不显著（P > 0.05）。相关分析结果表明,轻组有机碳、氮储量与SOC、DOC、MBC和细根生物量具有显著相关关系（P < 0.05）,而与年凋落物量无关（P > 0.05）,说明地下细根可能是土壤轻组有机质的重要来源。因此,在未来气候和植被变化共同作用下,地下细根对土壤轻组有机质的形成可能具有不可忽视的作用。     

武夷山自然保护区不同海拔甜槠天然林土壤有机碳变化特征及影响因素

为揭示中亚热带常绿阔叶林建群种--甜槠天然林不同海拔土壤有机碳含量垂直分布差异及影响机制,以武夷山自然保护区甜槠天然林单一植被类型为研究对象,在其集中分布的5个海拔梯度（540、700、850、1022、1200 m）范围内设置固定样地,测定每个海拔梯度不同深度土层土壤因子（土壤全氮、全磷、土壤pH值、容重、土壤有机质、粉粒、砂粒、粘粒）、气候因子（土壤温度）、植被因子（细根生物量）及土壤有机碳含量等指标,分析了土壤有机碳沿海拔及垂直土层分布特征,并在主成分分析基础上构建了基于主控因子的线性回归模型。结果表明：（1）同一海拔高度,土壤有机碳含量在土壤垂直剖面分布具有明显的"表聚性"现象;同一土层深度,随着海拔升高,土壤有机碳含量逐渐增加,但增幅随土层深度增加而减小,高海拔地区有助于土壤有机碳的固存;（2）不同土层土壤有机碳含量与海拔、土壤全氮、土壤含水量、土壤粉粒呈极显著正相关（P<0.01）,与土壤温度、土壤容重、土壤粘粒、砂粒呈极显著负相关（P<0.01）;土壤细根生物量、土壤有机质与土壤有机碳含量在土壤表层（0-10、10-20 cm）呈极显著（P<0.01）或显著正相关（P<0.05）;土壤pH值、土壤砂粒与土壤有机碳含量在20-30 cm土层呈显著负相关（P<0.05）,但与其他土层关系不显著（P>0.05）;海拔因素是影响土壤有机碳含量分布的主要因素,其次为土壤因素,植被因素主要影响土壤表层有机碳含量分布。（3）海拔因素能通过影响与土壤有机碳形成和转化的因子及改变土壤有机碳的累积和分解速率,对土壤有机碳的分布产生影响。（4）多元线性回归模型拟合R²高于一元线性回归模型拟合R²,能解释土壤有机碳含量变异的82.1%-98.1%。由此可见,不同环境因子组合可以更好的解释不同土层土壤有机碳含量随海拔梯度的变异。     

武夷山不同海拔植被土壤微生物量N时空变异

为了阐明我国中亚热带森林区土壤微生物量N的时空变异特征及其主要影响因子,在福建省武夷山国家自然保护区选择了常绿阔叶林(EBF,500 m)、针叶林(CF,1200m)、亚高山矮林(SDF,1800 m)和高山草甸(AM,2100 m)4种不同海拔植被类型土壤(0～10、10～25、25～40 cm)进行研究.结果表明,土壤微生物量N随着海拔高度的增加显著增加,在0～10 cm土层中EBF、CF、SDF、AM土壤微生物量N分别为106.7、140.8、254.9和355.8 mg·kg-1,不同海拔之间土壤微生物量N差异显著(P<0.05).土壤微生物量N在0～10 cm土壤表层最高,随着土壤深度的增加而逐渐减小.4种不同植被类型的3个土壤层次中土壤微生物量N均具有明显的季节动态变化,且变化规律一致,均表现为冬季最高,秋季次之,夏季最低.相关分析表明,在0～10 am土层影响土壤微生物量N沿海拔梯度空间变异的主要因子是土壤湿度、土壤有机质及全N含量,而影响土壤微生物量N季节性变异的主要因子是土壤水分与土壤温度.     

武夷山不同海拔高度土壤活性有机碳变化

采用连续熏蒸 培养法,测定了福建武夷山自然保护区不同海拔高度具有代表性的中亚热带常绿阔叶林、针叶林、亚高山矮林以及高山草甸土壤中有效碳含量,分析了土壤有效碳（LOC）与微生物量碳（MBC）、土壤总有机碳（TOC）、细根生物量（FRB）和土壤全氮（TN）之间的关系.结果表明：土壤有效碳占总有机碳的3.40%～7.46%;微生物量碳只是土壤有效碳中的一部分,占土壤有效碳26.87%～80.38%; 不同林分土壤有效碳含量随海拔增高而显著增大,随土层深度的增加而降低;土壤有效碳与微生物量碳、土壤总有机碳、细根生物量、土壤全氮之间呈极显著的相关关系.高海拔土壤有效碳含量显著高于低海拔土壤.     

武夷山不同海拔高度土壤活性有机碳变化

采用连续熏蒸-培养法,测定了福建武夷山自然保护区不同海拔高度具有代表性的中亚热带常绿阔叶林、针叶林、亚高山矮林以及高山草甸土壤中有效碳含量,分析了土壤有效碳（LOC）与微生物量碳（MBC）、土壤总有机碳（TOC）、细根生物量（FRB）和土壤全氮（TN）之间的关系.结果表明：土壤有效碳占总有机碳的3.40%～7.46%;微生物量碳只是土壤有效碳中的一部分,占土壤有效碳26.87%～80.38%;不同林分土壤有效碳含量随海拔增高而显著增大,随土层深度的增加而降低;土壤有效碳与微生物量碳、土壤总有机碳、细根生物量、土壤全氮之间呈极显著的相关关系.高海拔土壤有效碳含量显著高于低海拔土壤.     

武夷山不同海拔植被土壤呼吸季节变化及对温度的敏感性

以武夷山国家级自然保护区为实验基地,研究了4种不同海拔高度上植物群落土壤呼吸速率的季节变化及其对温度的敏感性,以及与主要环境因子的关系.结果表明：4种不同海拔植物群落的土壤呼吸速率均具有明显且一致的季节变化,其中夏季土壤呼吸速率最大,为3.10～6.57 μmol CO₂·m^-2·s^-1,冬季最小,为0.27～1.15 μmol CO₂·m^-2·s^-1;土壤呼吸速率与土壤温度呈显著指数相关,不同样地土壤呼吸速率与土壤含水率和凋落物输入量的关系各不相同;高海拔地区土壤呼吸的Q₁₀值显著高于低海拔地区.在中亚热带地区,不同海拔土壤呼吸速率的季节波动主要受土壤温度的影响;在未来全球气候变暖的背景下,高海拔地区的土壤可能释放更多的CO₂.     

不同退化沙地土壤碳的矿化潜力

通过实验室土壤培养试验 ,研究了科尔沁退化沙质草地不同生境 (流动沙地 ,半固定沙地 ,固定沙地和丘间低地 )下土壤碳的矿化潜力及不同凋落物在沙地土壤中的分解。经 33d的室内培养 ,不同生境土壤 CO2 - C的释放有极显著的差异 ,与生境植被盖度 ,凋落物积累 ,土壤沙化程度 ,土壤有机碳和全氮含量的分布有显著相关。流动沙地土壤有极低的土壤有机碳和氮的含量及其微弱的土壤微生物呼吸 ,表明土地沙漠化不仅导致土壤有机碳库衰竭 ,也使土壤微生物活性丧失。在有机质含量很低的流动沙地和半固定沙地土壤中 ,含氮量高的小叶锦鸡儿 (Caragana microphylla)凋落物比含氮量低、C/N比高的差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)和 1年生植物凋落物有较快的分解。在沙漠化的演变中 ,土壤的粗粒化 ,有机物质和养分及微生物活性的丧失制约着凋落物在土壤中的矿化潜力。灌木的存在使更多的有机物质和养分积聚在灌丛下 ,形成灌丛肥岛 ,因而显著贡献于碳的固存。     

武夷山不同海拔黄山松细根碳、氮、磷化学计量特征对土壤养分的适应

细根的生态化学计量特征承载着植物生存环境的变化信息,从而为探索全球变化对植物内在机制的影响提供理论依据。以江西武夷山国家级自然保护区内五个不同海拔梯度(1200、1400、1600、1800、2000 m)的黄山松为对象,运用挖掘法采样后测定细根C、N、P含量及化学计量比特征,研究不同的海拔下细根对土壤养分变化的适应规律。结果表明:(1)黄山松细根C含量年平均值为(486.27±64.32)mg/g,海拔对其没有显著的影响,与土壤养分之间不存在显著的相关关系。(2)细根N含量年平均值为(9.26±2.09)mg/g,海拔对其没有显著的影响,但与土壤C含量存在显著的正相关关系。(3)细根P含量年平均值为(0.39±0.13)mg/g,与海拔梯度及土壤P含量均存在极显著正相关关系,而与土壤碳氮比呈显著负相关关系。(4)细根氮磷比为26.94±12.51,与海拔梯度、土壤P含量及土壤碳氮比均显著负相关。因此,黄山松细根吸收N是以消耗C为代价;细根P主要受土壤P供应量的限制;武夷山地区N沉降将进一步增加植物的氮磷比,加剧黄山松生长的P限制。     

易分解有机碳输入量对武夷山不同林型土壤激发效应的影响

土壤有机碳库是陆地生态系统中最大的碳储量库,其微小的变化也能使大气中CO₂浓度发生巨大的改变,植物来源碳的输入能通过激发效应促进或抑制土壤有机碳(SOC)的分解,对SOC的动态平衡产生影响。以武夷山三个林型(阔叶林、马尾松林、针阔混交林)土壤为研究对象,通过向土壤中添加不同量的¹³C标记葡萄糖(0、100、200、400 mg C/kg)研究易分解有机碳输入量对不同林型土壤激发效应的影响,并在此基础上探讨易分解有机碳输入量对土壤激发效应影响的作用机理。结果表明,葡萄糖输入对土壤激发效应的影响与葡萄糖输入量和林型有关。葡萄糖的输入均抑制了三个林型SOC的分解(即,呈现负的激发效应)。阔叶林土壤和针阔混交林土壤激效应强度随着葡萄糖输入量的增加而增加,而马尾松林土壤的激发效应强度对葡萄糖输入量的响应并不明显。然而在马尾松林土壤中由葡萄糖所引起的激发效应强度显著高于其他两种林型土壤。研究结果表明,易分解有机碳的输入可以抑制SOC的矿化,形成负激发效应,阔叶林土壤的激发效应强度与土壤可利用氮、葡萄糖添加量与微生物碳量比值有关,而针阔混交林与马尾松林土壤...     

武夷山不同海拔植被土壤微生物量的季节动态及主要影响因子

土壤微生物量的季节变化在陆地生态系统碳循环方面具有重要作用。为阐明中亚热带武夷山不同海拔梯度带土壤微生物量的季节变化规律及其主要影响因子,选择4种不同海拔梯度的植物群落：常绿阔叶林（EBF,500 m）、针叶林（CF,1200 m）、亚高山矮林（DF,1800 m）和高山草甸（AM,2100 m）于2005年6月—2006年6月期间进行了实验研究。结果表明：不同海拔梯度带土壤微生物量均具有明显的季节变化且变化趋势一致,均表现为早春最大,夏季最小;不同海拔梯度带土壤微生物量的季节变化与对应月份的土壤湿度、土壤有效碳均呈显著正相关,而与土壤温度、土壤有机碳、土壤全氮、凋落物输入量等因子相关不显著。土壤有效碳含量、土壤湿度是调控武夷山森林土壤微生物量季节变异的重要生态因子。