疏勒河源区的多年冻土

疏勒河流域地处祁连山西段,气候极端干旱.2008年6月在疏勒河源区海拔3729-3890 m的不同地面、地形条件下在5个点上布设了10眼钻孔进行钻探勘察,并布设测温管定期监测地温.根据勘察和测温资料,确定了疏勒河流域内多年冻土下界高程在3750 m左右,查明河谷中松散地层以冲积层为主,多为粗颗粒土,多年冻土含冰量普遍较低.局地因素对多年冻土状态影响明显.其中坡度差异可以使地温相差0.5℃.坡向的差异可以使地温相差达1.0℃;地层水分含量对浅层地温的影响甚至超过坡向的影响;地面状态的差异,造成地温、活动层厚度等方面的显著差异.与祁连山中东部地区相比,疏勒河源区多年冻土几乎没有生态过程的影响,多年冻土形成和保存受气候驱动,基本上代表了一类干旱气候条件下的多年冻土特征.     

疏勒河源冻土区高寒草甸土壤碳氮含量特征

土壤碳氮是高寒植被响应多年冻土区生态环境变化的重要营养和能源物质,但对其调查仍以生长季的单次采样为主,缺乏对其他季节的研究,这对于准确把握多年冻土区土壤碳氮含量及储量评估存在明显局限性。为此,本研究以青藏高原东北缘祁连山西段疏勒河源多年冻土区高寒草甸为对象,对0—50 cm土层土壤有机碳（Soil Organic Carbon, SOC）、全氮（Total Nitrogen, TN）含量及其比值（C/N）的剖面分布和季节变化及其影响因素进行分析。结果表明：（1）SOC、TN剖面分布规律一致,0—10 cm土层均显著高于10—50 cm各层（P<0.05）,0—50 cm深度仅秋季逐渐下降,而春夏冬季0—30 cm递减。（2）SOC、TN含量存在季节变化,SOC表现为夏季>冬季>春季>秋季,TN表现为春秋冬季含量一致,夏季略低。（3）C/N季节变化显著,夏季显著最高,秋季显著最低（P<0.05）。（4）土壤含水量和生物量是影响SOC、TN及C/N剖面分布和季节变化的关键因素。（5）夏季土壤碳氮密度均高于全年平均。可见,仅单一节点（生长季为主）调查以表征全年土壤碳氮储量存在高估趋势。     

黑碳添加对杉木人工林土壤微生物量碳氮的影响

向杉木人工林土壤中分别添加不同用量黑碳,以0％（C0）、1％（C1）和5％（C5）添加量（质量分数）作为不同处理,通过28d室内培养实验,研究了黑碳添加对土壤微生物量碳（ymc）和微生物量氮（MBN）的影响．结果表明,各处理土攘MBC含量变化趋势是前期急剧减少,后期增加,并趋于稳定;黑碳添加在一定程度上缓解了土壤MBN...     

黑碳添加对杉木人工林土壤微生物量碳氮的影响

向杉木人工林土壤中分别添加不同用量黑碳,以0％（C0）、1％（C1）和5％（C5）添加量（质量分数）作为不同处理,通过28d室内培养实验,研究了黑碳添加对土壤微生物量碳（ymc）和微生物量氮（MBN）的影响．结果表明,各处理土攘MBC含量变化趋势是前期急剧减少,后期增加,并趋于稳定;黑碳添加在一定程度上缓解了土壤MBN含量的减少,并随着黑碳添加量的增加,土壤MBN含量呈现增加的趋势．整个培养过程中,除第1d外,黑碳添加处理的土壤MBC和MBN含量始终高于对照处理,C5〉C1〉CO．同时,土壤可溶性碳（DOC）和可溶性氮（DON）含量也因黑碳的添加而呈现减少的趋势．     

短期增温和降水减少对沙质草地土壤微生物量碳氮和酶活性的影响

通过模拟气候变化,探究短期增温和降水减少对沙质草地土壤微生物量碳氮及酶活性的影响,揭示沙质草地土壤微生物量碳氮和酶活性对短期气候变化的响应规律。结果表明：（1）短期增温和降水减少对土壤微生物量碳氮和酶活性均产生显著影响。（2）在自然温度下,与自然降水相比,降水减少40%时土壤微生物量碳（MBC）和微生物氮（MBN）含量最高,增幅分别为87.9%和98.8%;降水减少60%时土壤碱性蛋白酶（S-ALPT）活性最低,降幅达32.8%。（3）在增温条件下,与自然降水相比,降水减少40%时土壤MBC和MBN含量最低,降幅分别为25.67%和48.16%,土壤脲酶（S-UE）活性最高,增幅20.42%。（4）土壤pH与3种土壤酶活性正相关,与土壤微生物量碳氮负相关。土壤微生物量碳氮与土壤纤维素酶（S-CL）活性负相关,与S-UE、S-ALPT活性正相关。     

隔离降雨对杉木林土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的影响

通过在亚热带杉木林内设置不同隔离降雨强度试验:完全隔离降雨、隔离60%降雨、隔离20%降雨和对照(自然降雨),研究隔离降雨对0~20 cm土层可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量的影响,结果表明:0~10 cm和10~20 cm土层,除完全隔离降雨处理土壤DOC峰值出现在春季外,其他处理均出现在秋季。0~10 cm土层中完全隔离降雨和隔离60%降雨处理的土壤MBC峰值出现在春季,而隔离20%降雨和对照的则出现在夏季,10~20 cm土层各处理对应的MBC最大值分别出现在春季、夏季、夏季和秋季。随着土层加深,4种处理土壤DOC、MBC含量均显著降低。0~10 cm土层,完全隔离降雨处理的土壤DOC、隔离60%降雨土壤MBC均与土壤含水量显著正相关,杉木林土壤DOC和MBC对降水变化响应具有明显的季节性。     

施肥对橡胶人工林土壤呼吸、土壤微生物生物量碳和土壤养分的影响

为探讨施肥处理对橡胶人工林的影响,对施用氮、磷化肥处理(对照:CK;N1:100 kg Nha-1;N2:200 kg Nha-1;P:75 kgPha-1)对橡胶林土壤呼吸、微生物生物量碳和养分的影响进行为期1 a的研究。结果表明:土壤呼吸的季节变化基本上呈单峰曲线,土壤呼吸速率在雨季(平均为2.77μmol CO2m-2s-1)大于旱季(平均2.55μmol CO2m-2s-1);台地土壤呼吸受测定前降水影响明显,呈显著负相关(按CK、N1、N2和P排列相关系数分别为-0.757、-0.630、-0.659和-0.586),而边坡土壤呼吸与土壤温度有极显著正相关(按CK、N1、N2和P排列相关系数分别为0.638、0.635、0.712和0.694);高氮处理N2(200 kg Nha-1)在雨季时显著抑制台地异养呼吸和边坡土壤呼吸;通过测定土壤微生物生物量碳发现,高氮处理样地在雨季和雾凉季显著抑制台地和边坡土壤微生物生物量碳;在土壤养分方面,除施磷样地内台地土壤有效磷含量显著增大外(P样地内有效磷含量为85.43 mg/kg,CK样地为9.77 mg/kg),施肥处理并未对橡胶林土壤养分造成显著影响。     

不同种植年限苜蓿地土壤微生物区系及商值(qMB,qCO2)

通过实验,研究了种植年限不同的3种苜蓿地0～10cm和10～20cm土层的土壤微生物数量、微生物量碳、微生物量氮、基础呼吸强度、代谢商和微生物生物量商(qMB,qCO2)。结果表明,微生物数量在不同年限苜蓿地之间有不同的变化。微生物量碳、微生物量氮指标显示土壤质量4年生苜蓿地>1年生苜蓿地>2年生苜蓿地,基础呼吸强度和代谢商指标显示土壤质量4年生苜蓿地>2年生苜蓿地>1年生苜蓿地。在不施肥的条件下,4年生苜蓿地土壤质量最好,表明苜蓿种植时间越长,对土壤肥力影响越大。     

造林对沙地土壤微生物的数量、生物量碳及酶活性的影响

对科尔沁沙地流动沙丘中林龄为20年左右的樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）和小叶杨（Populus simonii）人工林表层土壤微生物数量、微生物生物量碳和酶活性进行了研究,流动沙丘作为对照。研究表明:樟子松和小叶杨人工林可以显著改善流动沙丘土壤性状,对沙丘土壤微生物活性具有显著的促进作用;土壤微生物数量、微生物生物量碳和酶活性均表现为小叶杨林>樟子松林>流动沙丘。樟子松和小叶杨林地土壤微生物总数分别是对照的50.16倍和72.48倍,三者差异显著;樟子松和小叶杨林地土壤微生物生物量碳分别是对照的23.67倍和33.34倍,林地与对照差异显著;两种林地土壤脱氢酶、过氧化物酶、蛋白酶、脲酶、纤维素酶活性分别是对照的19.00倍和27.54倍、4.78倍和9.89倍、4.05倍和8.67倍、29.93倍和37.46倍、9.66倍和13.42倍,林地与对照差异显著。在科尔沁沙地,人工种植适合当地气候特点的乔木,不仅可以改善流动沙丘土壤性状和微生物活性,而且还能起到固定流动沙丘的目的,樟子松和小叶杨是当地值得推广种植的防风固沙树种。土壤微生物量商（Cmic∶C）是一个衡量林地土壤稳定性和有效性较好的指标,从林地土壤养分有效性、林木稳定性和可持续性等方面综合考虑,樟子松比小叶杨更具优势。     

森林转换对不同土层土壤碳氮含量及储量的影响

森林转换是影响森林碳氮储量的重要因素。研究森林转换对土壤碳氮的影响,对明确生态系统碳氮循环动态具有重要意义。对由中亚热带常绿阔叶天然林转换而成的阔叶天然次生林(BL)与杉木人工林(CF)不同土层的有机碳(SOC)、氮(TN)含量以及储量进行研究,探讨森林转换对地下土壤碳氮储量的影响及其影响因素。结果表明:(1)相同土层,阔叶天然次生林的SOC含量、TN含量高于杉木人工林,分别在0～40 cm各土层与0～20 cm各土层之间均具有显著性,相同森林类型下SOC含量与TN含量垂直拟合关系均以幂函数拟合效果最好,R~2均达到0.9以上,可以为当地碳氮含量估算提供依据,土壤碳氮比(C/N)均随土层深度增加而下降。(2)森林转换后0～100 cm碳氮储量(SCM、SNM)阔叶天然次生林高于杉木人工林。土壤碳氮在2种林分的差异主要集中在0～10 cm,且阔叶天然次生林显著高于杉木人工林。(3)相关分析显示土壤SOC、 TN含量与土壤容重呈显著负相关,与C/N之间呈极显著正相关(P0.01)。研究表明:森林土壤碳氮储量主要集中在0～10 cm土层,天然林转换为杉木人工林后,土壤碳氮含量降低,不利于森林碳氮储量的积累,因此要加大对天然林的保护。     

生物土壤结皮对土壤微生物量碳的影响

微生物量碳是土壤有机碳的重要组成部分,是判别退化系统生态修复的重要指标之一。为了探明生物土壤结皮对土壤微生物量碳的影响,以腾格里沙漠东南缘的人工固沙区不同生物土壤结皮覆盖的沙丘土壤为研究对象,根据固沙年限的不同将样地分为4个不同的区进行采样(1956、1964、1981年和1987年固沙区),并以流沙区为对照。与流沙区相比较,54龄、46龄、29龄和23龄固沙区的真藓结皮和藻结皮的存在均可显著提高其下土壤微生物量碳（P<0.05）,且固沙年限与结皮下土壤微生物量碳存在正相关关系;真藓结皮和藻结皮对其下土壤微生物量碳的影响仅限于0~20 cm的土层,随着土层的加深,其影响逐渐减弱,到20~30 cm土层与对照相比已无显著差异（P>0.05）。因此,对生物土壤结皮的干扰可能会造成土壤微生物量碳的损失。     

沙区植被恢复对土壤微生物量及活性的影响

土壤微生物是生态系统功能及养分循环的关键影响因素,对土壤质量变化有重要的指示意义。研究了干旱沙区植被恢复过程中土壤微生物量及微生物活性的变化特征及其季节动态。结果表明：固沙植被区土壤微生物量碳氮和土壤基础呼吸显著大于流动沙丘,总体上表现为同一土层土壤微生物量碳氮和基础呼吸速率随植被恢复年限的延长而增加,而同一年代植被区则随土层深度的增加而减小。土壤微生物代谢熵随固沙年限的延长呈下降趋势,随土层深度的增加而增大。土壤微生物量和基础呼吸呈现出明显的季节变化,表现为夏季 >秋季 >春季 >冬季,且随着恢复年限的延长其变化幅度增大;微生物代谢熵不存在明显的季节变化。土壤微生物属性能够较好地反映沙区植被恢复引发的土壤质量变化。     

Effects of Forest Types and Environmental Factors on Soil Microbial Biomass in a Coastal Sand Dune of Subtropical China

Coastal sand dune ecosystems generally have infertile soil with low water-holding capacity and high salinity. However, many plant species have adapted to the harsh sand environment along the southeastern coast of China. Studying the microbial biomass in such an ecosystem can improve our understanding of the roles that microbes play in soil fertility and nutrient cycling. We investigated the differences in soil microbial biomass carbon (MBC) and nitrogen (MBN) contents and their seasonal dynamics in five forest types (a secondary forest and plantations of Casuarinas, Pine, Acacia, and Eucalyptus). The results indicated that the seasonal variations of soil MBC and MBN contents in all five forest stands were higher in spring and winter, but lower in summer and autumn. The MBC content was lower in the Casuarinas plantation than in the other plantations in the same soil layer. However, no significant differences were observed in MBN contents among the different forest types. The MBC and MBN concentrations were positively correlated with soil moisture, but negatively correlated with soil temperature. The MBC and MBN contents also decreased with increasing soil depth. Across all soil layers, secondary forest had the highest MBC and MBN concentrations. Our study also showed that the MBC and MBN contents were positively affected by total soil carbon (TC), pH, and litter N content, but were negatively impacted by soil bulk density and litter C content. Moreover, the MBN content was positively correlated with root N content. In summary, environmental factors and the differences in litter and fine roots, soil nutrient contents, as well as the soil physical and chemical properties caused by different tree species collectively affected the concentrations of the soil MBC and MBN.     

兴安岭多年冻土退化特征

受气候变暖和人为活动的共同影响,过去数十年来兴安岭山区的多年冻土退化显著.冻土退化南部快于北部、城镇快于田野、农田快于林区、采伐过林区快于原始林区.在局部小范围内,冻土退化顺序为先高后低、先山上后谷地(或盆地中心)、先阳坡后阴坡.冻土退化程序从农田(或裸地)→草地→灌丛→林地→沼泽湿地,依次冻土退化由快到慢.纬度和高度地带性控制冻土退化特征,但局地因素亦对其产生重要影响,造成小范围内冻土特征的突变.人为活动已经、正在并将对兴安岭冻土退化和寒区生态环境产生重要影响.