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高寒草甸退化对祁连山土壤微生物生物量和氮矿化速率的影响

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生态学报 2020年第8期40卷 162-172页

作者：马源杨洁张德罡周恒周会程陈建纲甘肃农业大学草业学院兰州730070

为深入了解高寒草甸退化对草原生态系统中土壤微生物碳氮量、土壤氮矿化及土壤微生物相关酶的变化特征,以祁连山东缘4个不同退化程度(未退化、轻度退化、中度退化和极度退化)的高寒草甸为研究对象,采集了深度为0-10 cm的土壤样品,并对... 详细信息

为深入了解高寒草甸退化对草原生态系统中土壤微生物碳氮量、土壤氮矿化及土壤微生物相关酶的变化特征,以祁连山东缘4个不同退化程度(未退化、轻度退化、中度退化和极度退化)的高寒草甸为研究对象,采集了深度为0-10 cm的土壤样品,并对不同退化程度高寒草甸中植物因子、土壤理化性质、土壤氨化速率、土壤硝化速率、土壤净氮矿化速率以及转化氮素的相关酶和微生物进行了相关研究。结果表明:(1)随退化程度的加剧,高寒草甸土壤中氨化速率和净氮矿化速率逐渐降低,硝化速率逐渐升高;(2)高寒草甸的退化降低了有关氮素转化相关酶,如土壤蛋白酶、脲酶、亮氨酸氨基肽酶的活性,而β-乙酰葡糖胺糖苷酶的活性呈先下降后上升趋势,且在极度退化草地活性最高;(3)随退化程度的加剧,高寒草甸土壤中微生物生物量碳和氮的含量逐渐降低,同时土壤基础呼吸、土壤微生物熵和代谢熵的指数也呈下降趋势。RDA分析表明,高寒草甸中氨化速率和净氮矿化速率与微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤基础呼吸、植物高度、植被盖度、地上生物量、蛋白酶、脲酶以及亮氨酸氨基肽酶呈显著正相关,而硝化速率则表现为负相关性。因此,高寒草甸退化对土壤微生物特性以及氮素转化和循环具有重要影响。

关键词：草地退化高寒草甸土壤微生物氮矿化速率土壤酶冗余分析

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不同类型沙棘人工林对土壤氮矿化速率的影响

土壤通报 2011年第3期42卷 616-621页

作者：陈金泉赵忠李玉新西北农林科技大学陕西杨凌712100

采用离子交换膜埋植培养法,对陕西省永寿县马莲滩流域沙棘纯林、沙棘×刺槐、沙棘×侧柏、沙棘×油松四种类型林分不同深度土壤的氮矿化速率进行了研究。结果表明,用离子交换膜从土壤中提取出的氮量随着其培养时间的增加而增加,且与土... 详细信息

采用离子交换膜埋植培养法,对陕西省永寿县马莲滩流域沙棘纯林、沙棘×刺槐、沙棘×侧柏、沙棘×油松四种类型林分不同深度土壤的氮矿化速率进行了研究。结果表明,用离子交换膜从土壤中提取出的氮量随着其培养时间的增加而增加,且与土壤全氮含量、碱解氮含量及土壤磷酸酶活性三个土壤肥力指标呈极显著相关,培养30 d所得氮矿化速率与这三个土壤肥力指标的相关系数达到了0.850、0.857和0.736,此方法可用来较准确测定土壤的氮矿化速率;经测定,四种类型沙棘人工林氮矿化速率大小顺序为:沙棘纯林>沙棘×油松>沙棘×刺槐>沙棘×侧柏。

关键词：离子交换膜培养法沙棘人工林氮矿化速率

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兴安落叶松林土壤的无机态氮及氮矿化速率

东北林业大学学报 2014年第4期42卷 60-64页

作者：刘星岑魏江生周梅包翔赵鹏武牛香内蒙古农业大学呼和浩特010018 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所

采用野外封顶埋管法对兴安落叶松4种典型林型：草类-兴安落叶松林、赤杨-兴安落叶松林、杜香-兴安落叶松林、柴桦-兴安落叶松林土壤无机态氮及氮矿化速率变化特征进行了对比研究。结果表明：NH4-N是土壤有效氮的主要存在形式。NH4-N在... 详细信息

采用野外封顶埋管法对兴安落叶松4种典型林型：草类-兴安落叶松林、赤杨-兴安落叶松林、杜香-兴安落叶松林、柴桦-兴安落叶松林土壤无机态氮及氮矿化速率变化特征进行了对比研究。结果表明：NH4-N是土壤有效氮的主要存在形式。NH4-N在无机氮中所占比例约为31％～82％，NO3-N在无机氮中所占比例约为18％～69％。4种林型土壤的氨化作用强于硝化作用，二者均是7月份活动最强烈，整个生长季中，氨化速率的变化范围是0．28～1．59μg·g～·d，硝化速率的变化范围是-0．28～1．18μg·g～·d。林型间差异不显著，氨化速率月份和林型之间没有显著的交互作用，硝化速率月份和林型之间有显著的交互作用（P〈0．0001）。4种林型土壤的氮矿化速率存在季节性变化，土壤平均矿化速率从大到小依次为：赤杨林（1．04±0．15）μg·g·d、杜香林（1．03±0．31）μg·g～·d、柴桦林（1．03±0．40）μg·g·d、草类林（1．02±0．22）μg·g～·d～。不同林型之间土壤氮矿化速率差异不显著，林型和月份之间有显著的交互作用（P〈0．02）。

关键词：铵态氮硝态氮氮矿化速率兴安落叶松林

沙棘人工林衰败原因及其对林地土壤氮矿化速率的影响

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沙棘人工林衰败原因及其对林地土壤氮矿化速率的影响

作者：陈金泉西北农林科技大学

学位级别：硕士

沙棘适应性和抗逆性强,是黄土高原水土保持、荒山荒坡绿化和沙地盐碱地改良的主要造林树种,发挥着重要的水土保持和涵养水源作用。近些年来,许多地方出现了大面积沙棘林严重衰败或死亡的现象,对当地的生态建设和经济造成重大损失。迄今... 详细信息

沙棘适应性和抗逆性强,是黄土高原水土保持、荒山荒坡绿化和沙地盐碱地改良的主要造林树种,发挥着重要的水土保持和涵养水源作用。近些年来,许多地方出现了大面积沙棘林严重衰败或死亡的现象,对当地的生态建设和经济造成重大损失。迄今,许多学者对其原因进行了调查和分析,但仍无确定结论。本研究以陕西省永寿县马莲滩流域不同类型沙棘人工林(沙棘×侧柏、沙棘×刺槐、沙棘×油松和沙棘纯林)和不同生长发育阶段(8a、13a和18a)沙棘人工林为对象,研究沙棘林分结构演化动态特征及其对土壤氮矿化速率、全氮含量、碱解氮含量和磷酸酶活性的影响,并结合林分根系活力和天然更新能力的调查,期望从林分结构和功能方面揭示沙棘林衰败的机理,为该区沙棘人工林的健康评价和科学经营提供理论依据。主要研究结果如下： (1)在混交林中,沙棘衰败和死亡主要源于种间竞争。不同类型沙棘人工成林中,沙棘死亡株数密度与混交树种的树高和冠幅呈正相关,沙棘的衰败和死亡与混交树种树冠的遮荫作用密切相关。由于混交树种占据林冠上层,沙棘因生长所需的光照和基本的营养空间得不到满足,在林分郁闭后逐渐衰败,最终死亡。沙棘纯林土壤的氮矿化速率、全氮含量、碱解氮含量及磷酸酶活性均大于混交林。 (2)沙棘人工纯林出现衰败和死亡的主要原因是种内个体间的竞争。沙棘人工林随林龄的增加,树高、地径及冠幅不断增长,加之克隆植株的大量产生,整个林分严重郁闭,个体间竞争不断加剧,高度处于劣势的植株长期的缺乏光照,逐渐衰败和死亡。存活下来的植株枝下高也因此逐渐升高。沙棘的死亡株数随林龄增大急剧增大。8a沙棘林中很少出现死亡植株,植株无枯枝;13a沙棘林中枯立木已占到总株数的19%,平均枝下高为0.77m;18a沙棘林中死亡株数为42.1%,平均枝下高3.67m。径阶分布统计结果显示,8a沙棘林处于生长期,13a生长较稳定,18a处于衰败期。 (3)随着林龄的增加,沙棘根系的活力由盛渐衰。根系活力测定结果显示,在0cm～10cm土层中,8a、13a、18a沙棘吸收根(0.5mm～2mm)活力差异不显著(P>0.05),10cm～30cm土层吸收根活力三个林龄沙棘林之间差异均显著(P8a>18a。沙棘粗根系(10mm～20mm)主要分布在10cm～30cm土层中,8a、13a沙棘林该径级根系的活力极显著高于18a沙棘林该径级根系的活力(P氮矿化量也随之增加,不同土层间氮矿化量差异显著(P氮矿化速率显著(P氮矿化速率显著高于(P矿化速率值与土壤全氮含量、碱解氮含量以及磷酸酶活性土壤肥力指标都呈极显著相关(P氮矿化的动力学特征,且与林分的健康状况基本一致,是一种林地土壤氮矿化速率测定的可靠方法。 (7)不同林龄沙棘人工林0cm～10cm土层土壤氮矿化速率季节性差异较大,表现出与气温相同的变化趋势,即7月>4月>11月,温度是影响土壤氮矿化的主要因素,在土壤氮矿化过程中起主导作用。但各林分10cm～30cm和30cm～50cm土层的氮矿化速率的季节性变化则无规律可循。

关键词：沙棘人工林衰败原因氮矿化速率林分结构根系活力

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柽柳肥岛效应对土壤氮矿化及硝化速率的影响

柽柳肥岛效应对土壤氮矿化及硝化速率的影响

作者：张书亭兰州大学

学位级别：硕士

盐渍化是当前世界范围内所面临严重的环境问题,其不仅影响当地居民的生存和发展,还威胁着整个区域内的生态安全。因此,系统研究荒漠盐渍化环境中植物对土壤的作用机制,对于盐渍化土地的改良、防治具有重要的意义。目前,盐渍化土壤的改... 详细信息

盐渍化是当前世界范围内所面临严重的环境问题,其不仅影响当地居民的生存和发展,还威胁着整个区域内的生态安全。因此,系统研究荒漠盐渍化环境中植物对土壤的作用机制,对于盐渍化土地的改良、防治具有重要的意义。目前,盐渍化土壤的改良途径主要有物理、化学和生物改良法,应用较为广泛的是生物改良法。本研究以甘肃河西走廊西部疏勒河下游不同程度盐渍化区域的多枝柽柳(Tamarix ramosissima)相关土壤为研究对象,分析了冠幅内、外距柽柳主茎不同距离、不同深度的土壤样本的理化性质、酶活性以及土壤氮矿化(Nm)、硝化速率(Nn),旨在阐明:(1)盐渍化环境中肥岛效应及土壤养分、离子的变化特征;(2)肥岛效应下土壤中相关酶,如脲酶(Ure)、蛋白酶(Pro)、硝酸还原酶(Nit)活性变化特征及其与土壤养分之间关系;(3)肥岛效应下盐渍化土壤Nm、Nn的变化特征。主要研究结果如下:(1)荒漠盐渍化环境中,肥岛效应对土壤的改良作用主要体现在增加土壤有机质(SOM)、全氮(TN)和K离子,并显著降低土壤中Na+、Mg2+及Ca2+等盐离子含量。重度盐渍化区域的肥岛效应强于轻度盐渍化区域。(2)土壤Ure、Pro与SOM、TN含量之间呈显著正相关。土壤电导率(EC)与Ure,Pro无显著相关性,但与Nit含量之间呈显著正相关;盐渍化程度及SOM,TN显著影响了土壤酶活性。(3)土壤EC与Nn呈极显著负相关,当土壤EC>20 dS m-1时,土壤Nn几乎完全被抑制;SOM与Nm呈极显著正相关,土壤EC对Nm影响不显著。(4)盐渍化显著降低了群落物种多样性。

关键词：盐渍化肥岛效应酶活性氮矿化速率氮硝化速率

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沙地樟子松人工林土壤氮矿化特征

干旱区研究 2019年第2期36卷 296-306页

作者：孔涛张莹雷泽勇王东丽刘洋于吉吴丹辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁阜新123000

土壤氮(N)的有效性是沙地林生态系统生产力和稳定性的关键限制因子。本研究以科尔沁沙地樟子松人工林为研究对象,分析测定了10～60 a林龄土壤NH_4^+-N,NO_3^--N和矿质N含量、氨化速率、硝化速率和N矿化速率的变化规律。结果表明:樟子松... 详细信息

土壤氮(N)的有效性是沙地林生态系统生产力和稳定性的关键限制因子。本研究以科尔沁沙地樟子松人工林为研究对象,分析测定了10～60 a林龄土壤NH_4^+-N,NO_3^--N和矿质N含量、氨化速率、硝化速率和N矿化速率的变化规律。结果表明:樟子松人工林土壤NH_4^+-N,NO_3^--N和矿质N含量,随着不同林龄在10～60 a内表现出增加的趋势,其中10～30 a增幅较小,40～60 a显著提高;随着土层深度增加而减小,主要集中在0～20 cm,呈现出表聚性。不同林龄樟子松人工林土壤氨化速率、硝化速率和矿化速率均随林龄增加而增加,随土层深度的增加而降低,其中0～40 cm土层明显大于40～100 cm。通过双因素方差分析,得出林龄与土层对各矿化指标影响显著。土壤矿化指标与人工林地上樟子松株高、胸径、冠幅以及土壤有机碳、全氮、碱解氮有显著的正相关关系。通过冗余分析(RDA)表明,影响不同林龄土壤矿化指标的主要环境因子为全氮、全磷、有机碳;影响不同土层土壤矿化指标的主要环境因子为全氮、碱解氮、有机碳。因此,樟子松人工林能够改善沙地土壤N的有效性,幼龄林和中龄林改善效果较小,近成熟林和成熟林改善效果明显;对表层土的改善效果优于深层土;土壤肥力是影响土壤矿化指标的主要环境因子。

关键词：风沙地林龄樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)人工林矿质氮氨化速率硝化速率氮矿化速率

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大兴安岭北部天然针叶林土壤氮矿化特征

生态学报 2019年第8期39卷 2762-2771页

作者：肖瑞晗满秀玲丁令智东北林业大学哈尔滨150040

采用顶盖埋管法对大兴安岭地区天然针叶林(樟子松林、樟子松-兴安落叶松混交林和兴安落叶松林)土壤铵态氮(NH^+_4-N)、硝态氮(NO^-_3-N)、净氮矿化速率进行研究,并探索土壤理化性质与氮矿化之间的相关性,为大兴安岭地区森林生态系统土... 详细信息

采用顶盖埋管法对大兴安岭地区天然针叶林(樟子松林、樟子松-兴安落叶松混交林和兴安落叶松林)土壤铵态氮(NH^+_4-N)、硝态氮(NO^-_3-N)、净氮矿化速率进行研究,并探索土壤理化性质与氮矿化之间的相关性,为大兴安岭地区森林生态系统土壤养分管理及森林经营提供帮助。结果表明:观测期内(5—10月)3种林型土壤无机氮变化范围为31.51—70.42 mg/kg,以NH^+_4-N形式存在为主,占比达90%以上,且与纯林相比混交林土壤无机氮含量较高。3种林型土壤净氮矿化、净氨化、净硝化速率月变化趋势呈V型,7、8月表现为负值,其他月份为正值。净氮矿化速率变化范围樟子松林为-0.54—1.28 mg kg^(-1) d^(-1)、樟子松-兴安落叶松混交林为-0.13—0.55 mg kg^(-1) d^(-1)、兴安落叶松林为-0.80—1.05 mg kg^(-1) d^(-1)。土壤净氨化过程在土壤氮矿化中占主要地位,占比达60%以上。3种林型土壤净氮矿化、净氨化及净硝化速率垂直差异显著,0—10 cm土层矿化作用明显高于10—20 cm土层(P氮矿化速率与土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤C/N、枯落物全氮含量和枯落物C/N均存在显著相关性。不同类型的森林土壤及枯落物的质量也存在差异,进而影响土壤氮矿化特征。

关键词：樟子松林兴安落叶松林铵态氮硝态氮氮矿化速率

三峡支流消落带表层沉积物氮矿化动力学参数估算

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农业环境科学学报 2018年第4期37卷 766-773页

作者：刘丹张帅唐玉姣尹静谭兴伶陈茜于志国林俊杰重庆三峡职业学院农林科技系重庆万州404100 重庆三峡学院三峡库区水环境演变与污染防治重庆高校市级重点实验室重庆万州404155 南京信息工程大学水文气象学院南京210044

为揭示干湿循环过程对消落带沉积物氮矿化动力学特征的影响,以三峡典型支流——澎溪河为例,分别于上、下游两个水文断面采集170 m(高)和150 m(低)水位高程消落带的表层(0~15 cm)沉积物样品。采用厌氧培养法测定其净氮矿化速率,应用One-p... 详细信息

为揭示干湿循环过程对消落带沉积物氮矿化动力学特征的影响,以三峡典型支流——澎溪河为例,分别于上、下游两个水文断面采集170 m(高)和150 m(低)水位高程消落带的表层(0~15 cm)沉积物样品。采用厌氧培养法测定其净氮矿化速率,应用One-pool、Two-pool、Special和有效积温(EATM)四种模型拟合氮矿化过程并建立估算方程。结果表明,沉积物总碳、总氮、碳氮比、有机质、粘粒、粉粒和铵态氮含量随高程降低而增加,而沉积物总磷、砂砾、硝态氮趋势相反(P氮矿化最优拟合模型分别为One-pool和Special,其中易矿化速率常数(kd)分别为0.17、0.12 d-1,易矿化势(fd)分别为4.05%和4.71%。另外,fd与总碳、总氮、碳氮比、有机质、铵态氮、粉粒呈显著负相关,与硝态氮和砂砾呈显著正相关(P<0.05),而kd相反,且两参数可用有机质和碳氮比进行估算。

关键词：三峡库区氮矿化速率水位波动氮矿化模型彭溪河流域

武夷山不同海拔高度土壤氮矿化对温度变化的响应

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生态学杂志 2009年第7期28卷 1298-1302页

作者：徐宪根周焱阮宏华韩勇於华曹慧敏汪家社徐自坤南京林业大学森林资源与环境学院江苏省林业生态工程重点实验室南京210037 福建武夷山国家级自然保护区管理局福建武夷山354300

采集了武夷山4个不同海拔的植物群落(常绿阔叶林、针叶林、亚高山矮林和高山草甸)的土壤样品,在实验室条件下,将含水量调节为田间持水量60%,置于5℃、15℃、25℃和35℃人工气候箱中培养30d,以测定土壤净氮矿化对温度的敏感性。结果表明... 详细信息

采集了武夷山4个不同海拔的植物群落(常绿阔叶林、针叶林、亚高山矮林和高山草甸)的土壤样品,在实验室条件下,将含水量调节为田间持水量60%,置于5℃、15℃、25℃和35℃人工气候箱中培养30d,以测定土壤净氮矿化对温度的敏感性。结果表明:相同海拔植物群落的土壤净氮矿化量和氮矿化速率均随温度的升高显著增加;不同海拔间土壤氮矿化量和氮矿化速率大小均表现为:亚高山矮林>常绿阔叶林>高山草甸>针叶林。土壤氮矿化的Q10在1.03～1.54,并且15℃升高到25℃时的Q10比5℃升高到15℃和25℃升高到35℃时的Q10高,表明土壤氮矿化对温度的敏感性在15℃～25℃较高。

关键词：海拔温度净氮矿化量氮矿化速率 Q_(10)