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非共生固氮是自然生态系统外源氮输入的重要途径,对生态系统结构、过程和功能均具有重要影响。然而,目前对非共生固氮速率随生态演替变化特征及其主控因素的认识非常欠缺。本研究采用乙炔还原法分别在生长季和非生长季测定了桂西北喀斯特山区不同演替阶段生态系统,即草丛、灌丛和次生林中不同组分(土壤、凋落物和苔藓)的非共生固氮速率。结果表明,不同生态系统组分非共生固氮速率随生态演替变化趋势不一。总体来看,土壤和凋落物的非共生固氮速率表现为随生态演替先降低后升高的趋势,而苔藓的非共生固氮速率在演替早期和中期无显著(p 0.05)变化,后期显著(p 0.05)升高。非共生固氮年通量在草丛阶段为(1.21±0.06) kg N/(hm~2·a),显著高于灌丛((0.23±0.03) kg N/(hm~2·a))和次生林((0.65±0.04) kg N/(hm~2·a))。多元线性回归分析结果表明,生态系统各组分含水率、有机碳、全氮和C∶N比的变化是控制非共生固氮速率随生态演替变化的主要因素。研究结果有助于深入认识喀斯特生态系统氮循环特征,并为生态恢复过程中氮累积提供了一种机理解释。 相似文献
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森林演替中的土壤氮素转化是生态系统的关键过程,其相互关系的研究正受到愈来愈多的重视,探讨土壤可溶性有机氮(SON)和酶活性对维持森林生态系统氮循环及植被恢复、森林生态系统管理有重要的意义。在湖南省长沙县大山冲森林公园不同演替阶段三种林地(针叶林、落叶阔叶林和常绿阔叶林)的1 hm~2长期观测样地,采集表层土壤样品,测定SON和葡糖胺糖苷酶、葡萄糖苷酶和木糖苷酶酶活性,分析亚热带常绿阔叶林演替序列森林土壤SON和酶活性特征,探讨其特征及其与土壤理化性质的关系。结果表明:森林土壤SON表现为常绿阔叶林落叶阔叶林针叶林,且针叶林的铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、微生物生物量氮(MBN)、总氮(TN)均低于常绿阔叶林和落叶阔叶林(P0.05);阔叶林土壤葡糖胺糖苷酶、葡萄糖苷酶和木糖苷酶明显高于针叶林,常绿阔叶林土壤与三种酶底物的亲和力最强,而落叶阔叶林土壤酶活性最高;冗余分析显示SON与三种酶活性均存在显著正相关关系,葡糖胺糖苷酶活性和亲和力与土壤TN、NH_4~+-N和MBN呈显著正相关。研究表明,亚热带不同演替阶段森林土壤SON和酶活性差异明显;SON随植被正向演替而增加,SON转化相关的酶活性亦随植被正向演替而增强。亚热带森林植被正向演替伴随着土壤氮素养分快速循环过程。 相似文献
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植树造林是促进退化喀斯特生态系统植被恢复同时提升生态碳汇的重要措施。目前,关于喀斯特峰丛洼地区造林对土壤碳氮组分及其生物化学稳定性的影响认识还很不足。本研究在广西喀斯特峰丛洼地区配对采集了玉米地及其邻近人工林表层(0～15 cm)和亚表层(30～45 cm)土壤样品各14组,采用酸水解法对土壤碳、氮组分(活性碳、氮组分I,活性碳、氮组分II和惰性碳、氮组分)进行了测定。研究表明,农田退耕造林20年后,表层和亚表层土壤总有机碳、全氮、活性碳组分、惰性碳组分、活性氮组分与惰性氮组分含量均有不同程度的增加。与农田相比,人工林土壤碳库活度(活性碳库/惰性碳库)整体降低,碳库稳定性(惰性碳占土壤总有机碳的比例)显著提高。逐步回归分析表明,根系生物量、碳酸钙和交换性钙离子是造林后土壤有机碳、氮及其组分含量增加的主控因子。 相似文献
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大气氮沉降对全球生物多样性和生态系统功能构成严重威胁。过去50多年,由于减排措施的实施,欧美国家率先出现大面积区域的氮沉降降低,中国从2010年开始趋于稳定,氮沉降的未来变化趋势可能因全球各地而异。本研究采用文献检索方法和综合分析方法,综述了国内外氮沉降恢复的方法,分析了森林生态系统土壤(酸化和溶液化学)、结构(植被-微生物多样性)与功能(生产力和碳吸存)对氮沉降降低的响应。随着氮沉降的降低,植被物种组成、土壤微生物群落和土壤过程可能恢复缓慢,而一些土壤参数(如pH、硝酸盐和铵浓度等)对氮输入减少的响应相对较快。当氮沉降降低时,可在某种程度上减轻土壤酸化,促进树木生长,但也可能因环境氮沉降速率依然很高并保持土壤酸化,林木的活力仍在恶化。植被多样性的恢复可能存在恢复障碍并在短期内难以维持富营养化的恢复,但促进了贫营养型物种的增加。森林生态系统恢复响应对减排政策存在延迟,且氮沉降增加存在遗留效应,致恢复相当缓慢,但恢复只是时间问题。因此,高氮负荷生态系统的恢复是一个长期缓慢的过程,进一步加强减排尤为重要。参94 相似文献
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贵州南部喀斯特植被群落变化对小生境土壤养分的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
对贵州南部茂兰喀斯特不同植被群落生态系统中小生境的土壤进行了采样分析,以探讨喀斯特植被群落变化对小生境土壤的影响。结果表明:在喀斯特森林生态系统中,石缝和石坑土壤有机质含量显著高于石沟和土面土壤,土面土壤有机质含量最低。石缝土壤全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾含量明显高于石坑、石沟和土面土壤,石沟土壤有效氮、有效钾的含量显著高于土面土壤。在阔叶林-灌木林-灌草群落演替过程中土面土壤有效氮磷钾含量出现显著下降,其次是石沟土壤,而石缝及石坑土壤氮磷钾含量未出现明显降低。喀斯特不同植被群落土壤养分的变化受森林群落退化演替以及小生境多样性的影响。 相似文献
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《西南农业学报》2017,(11)
【目的】为喀斯特区域的生态政策和生态补偿提供重要的科技支撑。【方法】采用空间代替时间的方法分析人工林和不同森林演替阶段的土壤固碳能力。【结果】与森林演替顶级阶段相比,人工林土壤固碳潜力较大;与年龄相近的演替初期生态系统比较,人工林能够快速地增加较深层(10~50 cm)土壤有机碳的含量;随着森林年龄的增加,表层(0~10 cm)土壤有机碳呈增加趋势,演替初级阶段土壤中的有机碳占37.96%,演替中期的占32.73%,演替顶级的占31.02%;人工林0~10 cm土层有机碳占26.26%。【结论】实施退耕还林进行人工造林能够较快地增加土壤有机碳的含量,而且能够增加较深土层的有机碳的含量。 相似文献
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喀斯特地区退耕还林下不同植被恢复阶段土壤渗透性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
《现代农业科技》2016,(8)
为了研究喀斯特地区退耕还林过程中不同植被恢复阶段土壤的渗透特征,选取喀斯特地区蚂蝗田小流域退耕还林后的5种不同植被恢复阶段样地,以天然林地、天然裸地、玉米地作为对照,研究喀斯特地区植被恢复过程中不同层次土壤的渗透性能的变化。结果表明:在喀斯特地区退耕还林中,随着植被的演替,土壤的渗透性在各层土壤深度中总体呈现乔木人工林乔灌过渡林灌木林乔木疏林地草地的变化趋势,实施乔木人工林和乔灌搭配式的生态恢复措施,可以有效地改善土壤结构,降低土壤渗透能力。土壤渗透速率与土壤非毛管孔隙度成极显著的正相关关系,与土壤容重成显著正相关关系,与土壤毛管孔隙度和总孔隙度关系不显著。 相似文献
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[目的]研究黄土丘陵区植被恢复过程中土壤水分、可溶性碳氮的变化特征。[方法]选择刺槐(乔木)、柠条(灌木)、撂荒地(草地)3种退耕植被为研究对象,以坡耕地为对照,研究不同退耕植被下土壤水分、可溶性碳氮的季节和垂直分布。[结果]土壤水分、可溶性碳氮均受季节变化的影响,其中土壤水分表现为先降低后增加的趋势,可溶性碳氮的趋势相反;此外,与耕地相比,3种退耕植被土壤水分、可溶性碳氮均有较大的提高;随着土层的加深,土壤水分在表层(0~30 cm)整体表现为撂荒地较林地低,而30~200 cm土层,表现为撂荒地大于林地,深层土壤水分变化不显著。可溶性碳氮在0~30 cm土层也表现为随着土层的增加而递减趋势,且显著受土层变化的影响(P0.05)。另外,土壤水分、可溶性碳氮存在着显著相关性(P0.05)。[结论]该研究阐明了黄土丘陵区典型退耕植被的土壤水分、可溶性碳氮的动态变化规律,为进一步分析和评价黄土丘陵区土壤养分状况提供科学依据。 相似文献
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结合野外调查与室内分析,对峡谷型喀斯特水田(ST)、旱地(HD)、草地(CD)、灌丛(GC)、人工林(RGL)、次生林(CSL)6类生态系统进行研究,探讨不同生态系统土壤养分及其生态化学计量特征。结果表明:(1)除全钾含量外,6类生态系统土壤养分含量均随土层增加而减少,土壤pH与之相反;(2)与全球不同生态系统土壤的平均水平相比,峡谷型喀斯特不同生态系统的碳氮比、碳磷比、碳钾比、磷钾比和氮磷比均较低;(3)不同生态系统土壤养分含量差异显著,不同生态系统的化学计量差异也显著,土壤肥力的总体趋势为次生林人工林水田旱地灌丛草地。不同发展阶段、不同生态系统土壤养分的限制因子不同,应制定不同的管理和施肥措施,促进峡谷型喀斯特乃至整个西南喀斯特区域植被的迅速恢复和生态重建。 相似文献
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喀斯特峰丛洼地不同森林土壤微生物量碳在团聚体中的分布 总被引：1，自引：1，他引：0
采用野外调查和室内分析相结合的方法,以喀斯特峰丛洼地森林土壤为研究对象,就土壤各粒径团聚体中有机碳和微生物量碳的分布特征进行了研究,以期反映森林类型对土壤团聚体及其养分循环的影响,为喀斯特地区植被恢复和生态重建的实施提供依据。结果表明:各森林土壤均以>2 mm大粒径团聚体为主,占总团聚体的60%-80%。原生林土壤各粒径团聚体平均有机碳含量较次生林、人工林分别高出48.11%和61.24%,次生林较人工林高出25.29%。各粒径团聚体微生物量碳含量原生林较次生林、人工林分别高出18.13%和42.60%,次生林较人工林高出29.89%。各粒径土壤团聚体微生物熵介于0.26%-1.00%,除桉树林外,土壤各粒径团聚体微生物熵随着森林发展阶段的递进而降低。减少人为干扰有利于喀斯特地区森林土壤碳的固定和积累。团聚体粒径对团聚体中有机碳和微生物量碳的含量影响不显著。侧柏林和枫香林土壤团聚体中有机碳和微生物量碳较其他3种森林土壤的丰富,且微生物熵较低,是喀斯特地区植被恢复和生态重建的适宜树种。 相似文献
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有效微生物菌群在贵州喀斯特地区农业生产中的应用前景展望 总被引：2，自引：1，他引：1
喀斯特石漠化是一种生态系统退化现象,可导致土壤退化、土地养分锐减、土地生产力低下和水体污染等生态环境问题,严重威胁我国喀斯特地区生态环境安全及社会经济发展。以中国西南典型喀斯特地区--贵州喀斯特为例介绍了喀斯特地区农业生产的特点,综述了有效微生物菌群（effective microorganisms,EM）在非常规饲料资源开发、畜牧业、水产养殖及种植业中的应用,并展望了EM在喀斯特地区农业生产中的应用前景,旨在为贵州喀斯特地区生态农业的可持续发展提供一些参考。 相似文献
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研究土壤初级氮转化过程及其调控机制对评估生态系统供氮能力或氮流失潜力具有重要意义,然而目前针对喀斯特生态系统初级氮转化速率及其主控因素的研究非常有限。我们采用15N同位素稀释法研究了桂西北喀斯特和邻近非喀斯特森林0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm三个土层初级氮转化速率,结合土壤理化性质和功能基因丰度分析了两个森林土壤初级氮转化速率的主控因素。结果表明：喀斯特森林土壤初级氮矿化速率、初级硝化速率、自养硝化速率和异养硝化速率均显著高于非喀斯特森林。喀斯特森林土壤自养硝化对初级硝化速率的贡献平均为75.04%,而非喀斯特森林自养硝化的贡献平均为28.51%。喀斯特森林土壤初级氮矿化、初级硝化和自养硝化速率随土层深度增加而下降,但非喀斯特森林仅土壤初级氮矿化速率随土层深度增加而下降。总体而言喀斯特和非喀斯特森林土壤初级氮转化速率存在显著差异,且全氮、微生物量是氮转化过程的主控因素,而功能基因的作用较小。 相似文献
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岩溶与非岩溶区不同林分根际土壤微生物及酶活性 总被引：2，自引：0，他引：2
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[目的]揭示土壤大型动物在喀斯特生态恢复过程中的指示作用,为了解喀斯特生态恢复的土壤学过程机制和构建生态恢复技术体系提供理论依据.[方法]采用空间代替时间的方法,选择系列种植年限(2、4、8和12年)人工林样地,分别编号为F-2a(2年龄人工林)、F-4a(4年龄人工林)、F-8a(8年龄人工林)和F-12a(12年龄人工林),并以石漠化自然生长样地为对照(CK),调查分析土壤表层(0~10 cm)大型动物群落对人工林生态恢复的响应特征及其与土壤基本肥力的关系.[结果]孔隙度、湿度、总有机碳、可溶性有机碳、全氮、速效氮和微生物碳含量等土壤基本肥力指标均随喀斯特生态恢复年限的延长而逐渐增加或升高,其年均恢复速率分别为1.18%、0.63%、0.48 g/kg、33.92 mg/kg、0.05 g/kg、2.77 mg/kg和62.08 mg/kg.从5个样地中共捕获土壤大型动物7621只,鉴定为13个类群,其中优势类群为腹足纲、膜翅目和鞘翅目.除鞘翅目和半翅目外,其余各类群特别是稀有类群的鳞翅目、地蜈蚣科和双翅目数量整体上随生态恢复年限的延长呈增加趋势.人工林生态恢复样地的土壤大型动物类群数(12~13种)、丰富度指数(SR, 1.51~1.63)、Shannon-Wiener指数(H′,1.91~2.02)和均匀度指数(J′,0.77~0.81)均显著高于CK样地(P<0.05,下同).喀斯特生态恢复后土壤大型动物的总数显著增加,且与土壤主要肥力指标呈显著或极显著(P<0.01)正相关;冗余分析结果也表明,鳞翅目、膜翅目、腹足纲、蚁科、直翅目和蜘蛛目等土壤动物的数量与土壤孔隙度和微生物碳含量等肥力指标关系密切.[结论]喀斯特生态恢复下土壤大型动物群落结构与土壤基本肥力的恢复具有一定协同作用,也表明土壤大型动物群落指标对喀斯特地区土壤生态系统恢复效果具有良好的指示作用. 相似文献