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亚热带森林转换对土壤氮转化关键功能微生物群落的影响

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生态学报 2024年第9期44卷 3636-3647页

作者：刘婷雷志刚陈述吴小红欧阳子都闫文德中南林业科技大学生命科学与技术学院长沙410004 南方林业生态应用技术国家工程实验室长沙410004 湖南芦头森林生态系统国家定位观测研究站岳阳414000 湖南省第三测绘院长沙410007 南伊利诺伊大学卡本代尔分校地球系统与可持续发展学院美国629016 中南林业科技大学理学院长沙410004

近年来,由于林地开发和商品林建设等原因,我国亚热带地区大量天然林和次生林经皆伐改造为林分结构简单、树种单一的人工林。氮(N)素是维持森林植被生长和系统初级生产力的重要因子,土壤微生物驱动了森林土壤N转化的关键过程。然而,目前... 详细信息

近年来,由于林地开发和商品林建设等原因,我国亚热带地区大量天然林和次生林经皆伐改造为林分结构简单、树种单一的人工林。氮(N)素是维持森林植被生长和系统初级生产力的重要因子,土壤微生物驱动了森林土壤N转化的关键过程。然而,目前亚热带森林转换对土壤N转化微生物群落的影响仍不清晰。以湖南芦头森林生态系统国家定位观测研究站内典型次生林(CS)及由其转换而成的油茶(YC)、黄桃(HT)、杨梅(YM)和杉木(SM)四种人工林为研究对象,采用实时荧光定量PCR和高通量测序等方法,研究了各林分土壤性质、固N菌和氨氧化微生物功能基因丰度、群落特征及相互关系,旨在探讨亚热带森林转换后土壤N转化关键过程(固N和氨氧化作用)的功能微生物群落变化及驱动因素。结果表明:森林转换显著改变了土壤碳(C)、N含量,降低了土壤nifH基因丰度、固N菌和氨氧化细菌的群落α多样性,但提高了氨氧化微生物amoA基因丰度和氨氧化古菌的群落α多样性;并且,森林转换通过改变各功能微生物优势菌群(如变形菌、蓝细菌、泉古菌和奇古菌等)的相对丰度,显著影响了土壤固N菌和氨氧化微生物的群落组成;冗余分析和结构方程模型表明,土壤有机碳、全氮、铵态氮含量和pH是驱动土壤固N菌和氨氧化微生物群落变化的关键因素。森林转换后,合理的施肥方式有利于人工林土壤固N菌和氨氧化微生物的群落恢复。研究结果为转换后单一人工林土壤养分恢复、生产力的提高和可持续经营提供了科学依据。

关键词：森林转换土壤氮转化固氮菌氨氧化古菌氨氧化细菌

中亚热带森林转换对地表凋落物现存量及其组分的影响

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福建师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期40卷 116-124页

作者：吴捷录张雪王宏宇吴福忠福建师范大学地理科学学院湿润亚热带生态—地理过程教育部重点实验室福建福州350117

依托福建三明森林生态系统国家野外观测研究站森林转换研究平台,在凋落物高峰期选择立地条件相对一致的以米槠为建群种的常绿阔叶林、次生林以及米槠人工林为研究对象,调查森林地表凋落物量及其组分(叶、枝、果、其他)与分解程度(未分... 详细信息

依托福建三明森林生态系统国家野外观测研究站森林转换研究平台,在凋落物高峰期选择立地条件相对一致的以米槠为建群种的常绿阔叶林、次生林以及米槠人工林为研究对象,调查森林地表凋落物量及其组分(叶、枝、果、其他)与分解程度(未分解层与半分解层),并分析米槠凋落叶的物理性状差异。结果表明:天然林转换为次生林和人工林后凋落物现存量分别显著降低了33.03%和63.19%,凋落叶占总现存量的相对比例分别下降了5.72%和4.85%,但凋落枝和其他部分的相对比例略有上升,改变了地表凋落物的组成格局。天然林转换为次生林后未分解层和半分解层凋落物量分别降低了37.49%和37.08%,相对比例基本不变;但转换为人工林后未分解层和半分解层凋落物量分别降低了51.75%和70.12%,半分解层相对比例下降了11.07%,表明人工林可能具有相对快速的凋落物分解过程。此外,森林转换显著改变了建群种米槠凋落叶的面积、周长等物理性状,其中比叶面积和叶组织密度的变异系数最大。可见,天然林转换后凋落量明显减少,半分解层凋落物量相对于未分解层下降更为明显,不利于森林凋落物归还到土壤,形成土壤有机质。

关键词：森林转换凋落物现存量分解程度凋落叶性状人工林

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亚热带森林转换对凋落叶分解过程中土壤无脊椎动物群落结构的影响

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福建师范大学学报（自然科学版） 2024年第3期40卷 12-23页

作者：苏俊朱贵青张雪吴捷录王定一吴福忠福建师范大学湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福建福州350117 福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站福建三明365002

以地带性植被建群种米槠(Castanopsis carlesii)的凋落叶为研究对象,采用不同孔径凋落物袋排除土壤无脊椎动物的方法,分析常绿阔叶林转换为米槠人工林后凋落叶分解过程中土壤无脊椎动物群落结构、多样性和功能群。以米槠凋落叶完全分解... 详细信息

以地带性植被建群种米槠(Castanopsis carlesii)的凋落叶为研究对象,采用不同孔径凋落物袋排除土壤无脊椎动物的方法,分析常绿阔叶林转换为米槠人工林后凋落叶分解过程中土壤无脊椎动物群落结构、多样性和功能群。以米槠凋落叶完全分解为研究期间,共捕获土壤无脊椎动物6417头,隶属3门12纲27目114科,其中白蚁科为优势类群。2种林分凋落叶分解过程中总的、大型土壤无脊椎动物丰度均于30 d到达峰值,而中小型为15 d,类群数均在91 d达到峰值,整体的动态变化规律较为相似。常绿阔叶林转换为人工林后,土壤无脊椎动物丰度和类群数显著降低,其中中小型土壤无脊椎动物丰度的响应更为迅速,降低了33.67%;林型转换后,土壤无脊椎动物各功能群个体数量均有所减少,其中杂食性土壤无脊椎动物对林型转换最为敏感,降幅达37.85%;土壤无脊椎动物群落的多样性指数、丰富度指数、优势度指数和均匀度指数也均有所降低。冗余分析表明,土壤有机碳含量和土壤温度是调控凋落叶分解过程中土壤无脊椎动物群落结构的主要因子,总解释率达22.4%。可见,亚热带常绿阔叶林转换为人工林的森林林型转换会导致森林地表理化特征变化,使得米槠凋落叶分解过程中土壤无脊椎动物的群落结构更为简化,进而可能影响土壤无脊椎动物对凋落叶分解的贡献,最终深刻作用于亚热带森林物质循环和能量流动。

关键词：森林转换凋落叶分解土壤无脊椎动物群落结构

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森林转换对土壤氮相关水解酶活性的影响

亚热带资源与环境学报 2024年第3期19卷 68-75页

作者：陈秋雯杜暄瑜查满丽郞彩芳郭剑芬福建师范大学地理研究所福州350117 福建师范大学福建省植物生理生态重点实验室福州350117

森林转换会对土壤生态过程产生显著影响,其中土壤酶是土壤系统不可缺少的重要组成部分,能表征土壤C,N,P等养分的循环状况,因此研究森林转换对土壤酶活性的影响具有重要意义。此外,不同底物浓度下酶活性差异大,底物浓度如何影响不同森林... 详细信息

森林转换会对土壤生态过程产生显著影响,其中土壤酶是土壤系统不可缺少的重要组成部分,能表征土壤C,N,P等养分的循环状况,因此研究森林转换对土壤酶活性的影响具有重要意义。此外,不同底物浓度下酶活性差异大,底物浓度如何影响不同森林土壤酶活性越来越受到关注。以福建省顺昌县武坊林场常绿阔叶天然林和杉木人工林为研究对象,采用96微孔酶标板荧光分析法,通过设置2种底物浓度研究与氮循环有关的2种水解酶(β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶)活性在不同土层(0~10、10~20和20~40 cm)的分布规律及对森林转换的响应。研究表明:(1)在天然林中高浓度(400μM)和低浓度(200μM)下β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)与亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性随土层加深呈现先减小后增加的趋势,提高底物浓度后,表层和深层土壤NAG酶活性以及深层土壤LAP酶活性增大。(2)在人工林中2种底物浓度下NAG酶活性随着土层的加深而逐渐减少,土层对低浓度(200μM)NAG酶有显著影响(P人工林,不同林分对高浓度(400μM)LAP酶有显著影响(P<0.05)。(4)土壤理化性质(pH、粒径、全碳和全氮)与不同浓度下NAG和LAP酶活性无显著相关,200μM浓度下LAP活性与不同浓度NAG酶活性呈显著负相关(P<0.05)。

关键词：水解酶活性底物浓度森林转换土壤深度

森林转换对地表径流可溶性有机碳输出浓度和通量的影响

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生态学报 2017年第1期37卷 84-92页

作者：胥超林成芳刘小飞熊德成林伟盛陈仕东谢锦升杨玉盛福建师范大学地理科学学院福州350007 福建师范大学湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007

米槠次生林转换成米槠人工幼林和米槠人工促进天然更新幼林(以下简称"人促幼林")后,以这三种森林类型为研究对象,连续监测每次降雨后地表径流量及径流水中可溶性有机碳(DOC)的含量及通量,比较不同森林类型观测结果的差异,并分析降雨对... 详细信息

米槠次生林转换成米槠人工幼林和米槠人工促进天然更新幼林(以下简称"人促幼林")后,以这三种森林类型为研究对象,连续监测每次降雨后地表径流量及径流水中可溶性有机碳(DOC)的含量及通量,比较不同森林类型观测结果的差异,并分析降雨对实验结果的影响。结果表明:米槠人工幼林单次产流量是米槠次生林的1.5—19.0倍,观测期间总径流量为5.9倍;米槠人促幼林单次径流量和总径流量均与米槠次生林无显著差异(P>0.05)。观测期间米槠次生林、人工幼林、人促幼林径流水DOC浓度值范围为5.9—18.4 mg/L,4.3—13.5 mg/L和3.2—9.9 mg/L,米槠次生林径流水浓度均值(12.6 mg/L)分别是米槠人促幼林(7.6 mg/L)和米槠人工幼林(5.3 mg/L)的1.6和2.4倍。回归分析表明,径流水中DOC浓度与降雨前土壤含水率呈显著相关;降雨前土壤含水率20.8%是一个临界值,含水率低于20.8%时,径流水DOC浓度与降雨前含水率呈显著正相关(P0.05)。三种森林类型DOC输出通量均与降雨量呈显著相关(P<0.05)。可见,米槠次生林转变成米槠人工幼林后DOC输出浓度降低,但径流量显著增加,导致DOC输出通量增加;而转变成米槠人促幼林后DOC输出浓度也降低,但径流量并未增加,因而并未增加DOC输出通量。

关键词：森林转换地表径流可溶性有机碳

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森林转换对土壤活性有机碳组分的影响

水土保持研究 2023年第1期30卷 233-240页

作者：王斐马锐豪夏开温正宇徐小牛安徽农业大学林学与园林学院合肥230036

为了研究林型转换对土壤活性有机碳组分的影响,在安徽皖南地区蔡家桥林场选取了马尾松次生林、湿地松人工林以及杉木人工林3种森林类型,分别采集了0—10,10—30,30—50 cm的土壤,测定了土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(... 详细信息

为了研究林型转换对土壤活性有机碳组分的影响,在安徽皖南地区蔡家桥林场选取了马尾松次生林、湿地松人工林以及杉木人工林3种森林类型,分别采集了0—10,10—30,30—50 cm的土壤,测定了土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)以及土壤理化指标,分析了林型转换后土壤活性有机碳组分变化特征及其与土壤理化因子间的相关关系。结果表明:(1)马尾松次生林转换成湿地松人工林和杉木人工林后主要对0—10 cm土壤活性有机碳组分产生影响,其中土壤SOC,POC,EOC含量均在林型转换后出现下降,DOC含量上升,而MBC在林型转换前后无显著差异。(2)林型转换后各土层POC/SOC均出现下降,DOC和EOC占SOC比例总体呈升高趋势,MBC/SOC则未表现出明显规律。(3)土壤有机碳与活性碳组分以及TN,EC,NH+4-N,NO-3-N均呈极显著正相关,各活性碳组分之间也存在极显著正相关关系(p转换成湿地松人工林和杉木人工林主要导致了表层土壤有机碳的流失及其稳定性下降,影响了表层土壤活性有机碳含量,对深层土壤有机碳及其活性组分影响较小,这可能是由于不同林型、微生物活性和管理干扰等多种因素的综合作用。

关键词：森林转换林分类型土壤有机碳活性有机碳

亚热带森林转换对土壤微生物呼吸及其熵值的影响

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生态学报 2020年第3期40卷 800-807页

作者：纪娇娇郑蔚杨智杰王全成熊德成胥超杨玉盛福建师范大学地理科学学院福州350007 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007

土壤微生物呼吸及其熵值是表征土壤质量变化的敏感性指标,不仅能衡量土壤微生物碳利用效率,还能揭示土壤有机碳的变化。通过比较亚热带米槠天然林转换为马尾松人工林和杉木人工林后土壤微生物呼吸速率、土壤微生物生物量碳以及微生物熵... 详细信息

土壤微生物呼吸及其熵值是表征土壤质量变化的敏感性指标,不仅能衡量土壤微生物碳利用效率,还能揭示土壤有机碳的变化。通过比较亚热带米槠天然林转换为马尾松人工林和杉木人工林后土壤微生物呼吸速率、土壤微生物生物量碳以及微生物熵、代谢熵的差异,研究亚热带森林转换对土壤微生物碳利用效率的影响。研究结果显示:(1)与天然林相比,马尾松人工林0-10 cm土壤微生物呼吸速率上升32%(P森林转换导致表层土壤微生物碳利用效率下降,深层土壤易分解碳在总有机碳库中占比下降,有机碳可利用程度降低。

关键词：森林转换微生物呼吸微生物熵代谢熵

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中亚热带森林转换对土壤磷积累的影响

生态学报 2018年第13期38卷 4879-4887页

作者：曾晓敏高金涛范跃新袁萍鲍勇高颖赵盼盼司友涛陈岳民杨玉盛福建师范大学地理科学学院福州350007 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007

磷是植物生长的必需元素之一,是维持亚热带森林生态系统生产力的关键因子。研究森林转换后土壤因素对磷素的影响,对生态系统的稳定和森林经营具有重要意义。选取由亚热带常绿阔叶林转换而成的米槠次生林(SF)、米槠人促林(AR)和杉木人工... 详细信息

磷是植物生长的必需元素之一,是维持亚热带森林生态系统生产力的关键因子。研究森林转换后土壤因素对磷素的影响,对生态系统的稳定和森林经营具有重要意义。选取由亚热带常绿阔叶林转换而成的米槠次生林(SF)、米槠人促林(AR)和杉木人工林(CF)为研究对象,测定了土壤理化性质、铁铝氧化物、各形态磷含量以及酸性磷酸酶活性,旨在探究土壤磷对森林转换的响应和驱动土壤磷变化的影响因子。结果显示:米槠人促林土壤的全磷、有机磷和微生物生物量磷显著高于米槠次生林和杉木人工林;冗余分析(RDA)发现,土壤含水量、总氮和无定型铁是影响淋溶层土壤磷的主要因子,而在淀积层,则是酸性磷酸酶、游离型铁和总氮起主要作用;土壤生物化学属性和微生物特性都会影响着不同形态土壤P的积累,其中土壤中的水分和酸性磷酸酶活性是调控土壤磷的关键因子。研究表明,中亚热带地区天然林转换为人促更新林更有利于森林土壤磷的储存和供应,有助于维持本区域森林生态系统的稳定。

关键词：土壤磷森林转换水分酸性磷酸酶

中亚热带森林转换对凋落物养分归还及养分利用效率的影响

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应用生态学报 2022年第2期33卷 321-328页

作者：张楠杨智杰胥超刘小飞熊德成林成芳福建师范大学福建省植物生理生态重点实验室/地理科学学院福州350007 福建三明森林生态系统与全球变化野外科学观测研究站福建三明365000

为了解中亚热带森林转换对森林生态系统碳及养分循环的影响,以中亚热带米槠天然林、森林转换后的米槠次生林和杉木人工林为对象,对3种林分的凋落物量、养分归还量和养分利用效率进行4年研究。结果表明:米槠天然林转换为米槠次生林和杉... 详细信息

为了解中亚热带森林转换对森林生态系统碳及养分循环的影响,以中亚热带米槠天然林、森林转换后的米槠次生林和杉木人工林为对象,对3种林分的凋落物量、养分归还量和养分利用效率进行4年研究。结果表明:米槠天然林转换为米槠次生林和杉木人工林后,年凋落物量分别下降29.0%和45.7%,凋落物氮归还量分别下降34.0%和72.7%,磷归还量分别减少38.1%和56.4%。米槠天然林的凋落物碳归还量比米槠次生林和杉木人工林分别高25.6%和44.3%。对于杉木人工林、米槠次生林和米槠天然林的养分利用效率,凋落物氮的利用效率分别为175.4、94.8和92.0 kg·kg^(-1),凋落物磷的利用效率分别为3031.0、2791.6和2537.2 kg·kg^(-1),杉木人工林比米槠天然林和次生林受氮限制影响程度更大,3种林分受磷限制的影响程度相近。

关键词：森林转换凋落物次生林养分归还养分利用效率