全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 34 卷 第 2 期摇 摇 2014 年 1 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
连续免耕对不同质地稻田土壤理化性质的影响 龚冬琴,吕摇 军 (239)…………………………………………
下辽河平原景观格局脆弱性及空间关联格局 孙才志,闫晓露,钟敬秋 (247)……………………………………
完全水淹环境中光照和溶氧对喜旱莲子草表型可塑性的影响 许建平,张小萍,曾摇 波,等 (258)……………
赤潮过程中“藻鄄菌冶关系研究进展 周摇 进,陈国福,朱小山,等 (269)……………………………………………
盐湖微微型浮游植物多样性研究进展 王家利,王摇 芳 (282)……………………………………………………
臭氧胁迫对植物主要生理功能的影响 列淦文,叶龙华,薛摇 立 (294)……………………………………………
啮齿动物分子系统地理学研究进展 刘摇 铸,徐艳春,戎摇 可,等 (307)…………………………………………
生态系统服务制图研究进展 张立伟,傅伯杰 (316)………………………………………………………………
个体与基础生态
NaCl胁迫下沙枣幼苗生长和阳离子吸收、运输与分配特性 刘正祥,张华新,杨秀艳,等 (326)………………
不同生境吉首蒲儿根叶片形态和叶绿素荧光特征的比较 向摇 芬,周摇 强,田向荣,等 (337)…………………
小麦 LAI鄄2000 观测值对辐亮度变化的响应 王摇 龑,田庆久,孙绍杰,等 (345)…………………………………
K+、Cr6+对网纹藤壶幼虫发育和存活的影响 胡煜峰,严摇 涛,曹文浩,等 (353)…………………………………
马铃薯甲虫成虫田间扩散规律 李摇 超,彭摇 赫,程登发,等 (359)………………………………………………
种群、群落和生态系统
莱州湾及黄河口水域鱼类群落结构的季节变化 孙鹏飞,单秀娟,吴摇 强,等 (367)……………………………
黄海中南部不同断面鱼类群落结构及其多样性 单秀娟,陈云龙,戴芳群,等 (377)……………………………
苏南地区湖泊群的富营养化状态比较及指标阈值判定分析 陈小华,李小平,王菲菲,等 (390)………………
盐城淤泥质潮滩湿地潮沟发育及其对米草扩张的影响 侯明行,刘红玉,张华兵 (400)…………………………
江苏省农作物最大光能利用率时空特征及影响因子 康婷婷,高摇 苹,居为民,等 (410)………………………
1961—2010 年潜在干旱对我国夏玉米产量影响的模拟分析 曹摇 阳,杨摇 婕,熊摇 伟,等 (421)………………
黑龙江省 20 世纪森林变化及对氧气释放量的影响 张丽娟,姜春艳,马摇 骏,等 (430)…………………………
松嫩草原不同演替阶段大型土壤动物功能类群特征 李晓强,殷秀琴, 孙立娜 (442)…………………………
小兴安岭 6 种森林类型土壤微生物量的季节变化特征 刘摇 纯,刘延坤,金光泽 (451)…………………………
景观、区域和全球生态
黄淮海地区干旱变化特征及其对气候变化的响应 徐建文,居摇 辉,刘摇 勤,等 (460)…………………………
我国西南地区风速变化及其影响因素 张志斌,杨摇 莹,张小平,等 (471)………………………………………
青海湖流域矮嵩草草甸土壤有机碳密度分布特征 曹生奎,陈克龙,曹广超,等 (482)…………………………
基于生命周期评价的上海市水稻生产的碳足迹 曹黎明,李茂柏,王新其,等 (491)……………………………
研究简报
荒漠草原区柠条固沙人工林地表草本植被季节变化特征 刘任涛,柴永青,徐摇 坤,等 (500)…………………
跨地带土壤置换实验研究 靳英华,许嘉巍 ,秦丽杰 (509)………………………………………………………
SWAT模型对景观格局变化的敏感性分析———以丹江口库区老灌河流域为例
魏摇 冲,宋摇 轩,陈摇 杰 (517)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*288*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*29*
室室室室室室室室室室室室室室
2014鄄01
封面图说: 高原盐湖———中国是世界上盐湖分布比较稠密的国家,主要分布在高寒的青藏高原以及干旱半干旱地区的新疆、内
蒙古一带。 尽管盐湖生态环境极端恶劣,但它们依然是陆地特别是高原生态系统中十分重要的组成部分。 微微型
浮游植物通常是指粒径在 0. 2—3 滋m之间的光合自养型浮游生物。 微微型浮游植物不仅是海洋生态系统中生物量
和生产力的最重要贡献者,也是盐湖生态系统最重要的组成部分。 研究显示,水体矿化度是影响微微型浮游植物平
面分布及群落结构组成的重要因子,光照、营养成分和温度等也会影响盐湖水体中微微型浮游植物平面分布及群落
结构组成(详见 P282)。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 34 卷第 2 期
2014年 1月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.2
Jan.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:林业公益性行业科研专项资助项目(201204320);长江学者和创新团队发展计划资助项目(IRT1054)
收稿日期:2013鄄04鄄05; 摇 摇 修订日期:2013鄄09鄄10
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: taxus@ 126.com
DOI: 10.5846 / stxb201304050608
刘纯,刘延坤,金光泽.小兴安岭 6种森林类型土壤微生物量的季节变化特征.生态学报,2014,34(2):451鄄459.
Liu C, Liu Y K, Jin G Z.Seasonal dynamics of soil microbial biomass in six forest types in Xiaoxing忆an Mountains, China.Acta Ecologica Sinica,2014,34
(2):451鄄459.
小兴安岭 6种森林类型土壤微生物量的季节变化特征
刘摇 纯1,刘延坤1,2,金光泽1,*
(1. 东北林业大学生态研究中心, 哈尔滨摇 150040; 2. 黑龙江省森林工程与环境研究所, 哈尔滨摇 150081)
摘要:土壤微生物是森林生态系统的重要调节者和分解者,其微生物量是陆地生态系统碳氮循环的重要组成部分。 采用氯仿熏
蒸浸提法测定了小兴安岭 6种森林类型不同季节的土壤微生物量碳(MBC)和氮(MBN),并分析了其与土壤环境因子的关系,
探讨根系去除对土壤微生物量的影响。 结果表明:MBC和 MBN的季节变化因森林类型的差异而有所不同,但最高值多发生在
8月中旬;MBC和 MBN在根系去除后均有不同程度的减少;MBC和 MBN分别与土壤有机碳、全氮及含水量呈显著正相关(P <
0.05);MBN与土壤温度呈极显著正相关(P < 0.01)。 显然,研究区的土壤微生物量受土壤温度、湿度及土壤有效养分综合作用
的影响。
关键词:小兴安岭; 土壤微生物量碳氮; 季节变化; 根系去除
Seasonal dynamics of soil microbial biomass in six forest types in Xiaoxing忆an
Mountains, China
LIU Chun1, LIU Yankun1,2, JIN Guangze1,*
1 Center for Ecological Research, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China
2 Forest Engineering and Environmental Research Institute of Heilongjiang Province, Harbin 150081,China
Abstract: Soil microbes are the most important regulator and decomposer in the forest ecosystem. Soil microbial biomass is
an important component of the carbon and nitrogen cycles in the terrestrial ecosystem. The Heilongjiang Liangshui Nature
Reserve has full gradient interference, which includes virgin forests, secondary forests, and plantation forests. The reserve
provides a good platform to explore soil microbial biomass and to determine the factors influencing soil microbial biomass in
the Xiaoxing忆an Mountains. We used the chloroform fumigation extraction method to measure and compare the microbial
biomass carbon (MBC), the microbial biomass nitrogen (MBN), and the influencing factors ( i.e., soil organic carbon,
soil total nitrogen, soil water content and soil temperature) throughout the growing season. We also explored the effect of
root removal on soil microbial biomass. The experiment included six typical forest types, namely, virgin mixed broadleaved鄄
Korean pine (Pinus koraiensis) forest, selectively cut mixed broadleaved鄄Korean pine forest, secondary birch ( Betula
platyphylla) forest, artificial larch (Larix gmelinii) plantation, artificial Korean pine forest, and valley spruce鄄fir (Picea鄄
Abies) forest. Each forest type consists of three 20 m 伊 30 m plots, and four 2 m 伊 2 m root trenching subplots and four 2 m
伊 2 m control subplots were randomly chosen in each plot. Soil samples from 0 cm to 10 cm soil layers were randomly
selected monthly from the six forest types from June 2010 to October 2010. The samples in each plot were mixed as one
sample to determine MBC and MBN. Results show that the seasonal changes in the soil microbial biomass of the six forest
types were different during the study period. The maximum soil microbial biomass was mostly obtained in mid鄄August. The
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MBC and MBN generally showed similar seasonal dynamics in the control and root removal plots. The average values of MBC
and MBN for the six forest types varied from 383.5 mg / kg to 1633.6 mg / kg and 47.6 mg / kg to 231.0 mg / kg, respectively,
accounting for 1% to 2% and 2% to 4% of the soil organic carbon and nitrogen content. The average soil microbial biomass
(MBC and MBN, respectively) of each forest type was recorded as follows: secondary birch forest (1318.8 and 215.5 mg /
kg) > artificial Korean pine forest (1137.3 and 169.1 mg / kg) > selectively cut mixed broadleaved鄄Korean pine forest
(980.3 and 153.4 mg / kg) > virgin mixed broadleaved鄄Korean pine forest (948.9 and 143.6 mg / kg) > artificial larch forest
(927.2 and 131.0 mg / kg) > valley spruce鄄fir forest (606.2 and 95.0 mg / kg) . Root removal significantly decreased soil
microbial biomass (P < 0.01). The maximum MBC (44%) and MBN (34%) reductions were found in the valley spruce鄄
fir forest and the artificial larch forest, respectively. The minimum MBC (12%) and MBN (11%) reductions were found in
the selectively cut mixed broadleaved鄄Korean pine forest. MBC and MBN were significantly positively correlated with soil
organic carbon, soil total nitrogen, and soil water content (P < 0.05), and MBN was significantly positively correlated with
soil temperature (P < 0.01). We concluded that the combined effects of soil temperature, soil water content, and soil
nutrients contributed to the differences in the soil microbial biomass found across the six forest types.
Key Words: Xiaoxing忆an Mountains; soil microbial biomass carbon and nitrogen; seasonal variation; root removal
摇 摇 土壤微生物是陆地生态系统的调节者和分解
者,参与生态系统的物质循环和能量流动, 是维护
森林生态系统可持续发展的重要组成部分[1鄄2]。 土
壤微生物量是土壤有机质的活性部分,对土壤环境
因子的变化极为敏感[3],不仅在养分转化中起重要
作用,其本身也是土壤养分的供应源和贮存库[4]。
土壤微生物量碳尽管只占土壤总有机碳的 1%—
5%,但却参与土壤有机质分解、养分循环、污染物的
降解和土壤结构形成等诸多土壤生态过程,是控制
土壤养分周转的主要因素,对全球碳循环有重要
贡献[5鄄7]。
森林生态系统中土壤微生物量具有明显的季节
性波动,其波动模式复杂,受多种生态因子综合作用
的影响[8]。 不同生态系统,即使处于同一气候区域,
土壤微生物量对季节变化的响应也不同,在同一季
节或升高,或下降[9鄄10]。 就某一特定森林生态系统
而言,土壤温湿度、降雨量、土壤理化性质和树种特
性等因素是调控土壤微生物量季节变化的主要因
子[11]。 作为环境因子,土壤有效碳也是调节土壤微
生物量增长变化的驱动因子[5]。 H俟tsch 发现植物根
系分泌物是土壤有效碳的重要来源,土壤微生物活
性随着根系分泌物的增加而增加[12];土壤微生物量
的季节变化与土壤中植物根系分泌物的多少
有关[13鄄14]。
以往对土壤微生物量的研究多集中在典型生态
系统[15]、土地利用方式[16]及退化土壤植被恢复[17]
对土壤微生物量的影响等方面,对同一气候区不同
森林类型的土壤生物量研究还很匮乏。 小兴安岭是
我国主要林区之一,且地处气候变化敏感地区。 本
文选择黑龙江凉水国家级自然保护区内具有代表性
的 6 种森林类型为研究对象,探讨土壤微生物量季
节动态变及其影响因子,分析根系去除对土壤微生
物量的影响,为揭示该区森林碳氮循环过程与机制
提供基础数据与科学依据。
1摇 材料与方法
1.1摇 研究区自然条件
研究样地设在黑龙江凉水国家级自然保护区
(128毅53忆20义 E、47毅10忆50义 N)内。 保护区海拔高度在
280—707.3 m 之间,山地坡度一般在 10—15毅之间,
是典型的低山丘陵地貌。 该区属温带大陆性夏雨季
风气候,春季迟缓,降水少;夏季短促,温凉多雨;秋
季降温快,多出现早霜;冬季漫长且寒冷干燥。 年平
均气温-0.3 益,年均最高气温 7.5 益,年均最低气温
-6.6 益,正值积温在 2200—2600 益之间。 年平均降
水量 676 mm,年平均蒸发量 805 mm,无霜期 100—
120 d,积雪期 130—150 d,地带性土壤为暗棕壤,非
地带性土壤为草甸土、沼泽土和泥炭土。
1.2摇 实验设计与方法
本研究以小兴安岭 6种典型森林类型为研究对
象,分别为:原始阔叶红松(Pinus koraiensis)林 、原始
阔叶红松林经过择伐后形成的阔叶红松择伐林(以
254 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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下简称择伐林)、阔叶红松林皆伐后天然更新形成的
次生白桦(Betula platyphylla)林和阔叶红松林皆伐
后人工造林的落叶松(Larix gmelinii)林和红松林,以
及非地带性顶极植被鄄谷地云冷杉(Picea鄄Abies)林,
其植被概况详见史宝库[18]。
2009年 10月,在每个森林类型内随机设置 3 个
20 m伊30 m的固定样地。 在每个固定样地内随机选
取 4个 2 m伊2 m的对照样方和 4个 2 m伊2 m的去除
根系样方。 采用挖壕法:即在样方四周挖 0.2 m 的
壕,深至基岩或无根系位置(逸60 cm),壕内用双层
细孔井底布隔离样方周围的根系,既可以阻止周围
植物根系的侵入,又保证透气、透水,而后按原土层
回填壕内的土壤。 贴地面剪除小样方内的地面植
被,尽量减少对地表土壤的扰动,在随后的测定中始
终保持样方内没有活体植物。
于 2010 年 6—10 月期间,每月(其中 8 月和 9
月每半个月 1 次)在每块样地采用混合取样法进行
土壤样品采集。 取样前移去土壤表面的凋落物层后
用土钻采集表层(0—10 cm)土壤。 每块样地 2 份混
合土壤样品(对照 1份,去根处理 1 份),6 种林型共
计 36份土壤样品。 样品立即装入保温箱内带回实
验室置于 4 毅C下贮存,并于 1 周内完成土壤微生物
量碳、氮的测定。 同时将一部分土壤样品风干,用于
土壤理化性质测定。
土壤含水率(Ws)采用烘干法((105依2)益,12
h);土壤温度(Ts)采用 LI鄄 6400 便携式 CO2 / H2O 分
析系统(LI鄄COR Inc.,Lincoln,NE,USA)附带的温度
探针测定;土壤总有机碳(SOC)采用 multi N / C 3000
TOC分析仪(Analytik Jena AG,Germany)测定;土壤
全氮 ( TN) 采用 KjeltecTM 2300 凯氏定氮仪 ( Foss
Teactor AB,Sweden)进行测定;土壤微生物量采用氯
仿熏蒸浸提法测定[19],浸提液中有机碳及全氮含量
由 Multi N / C 3000 分析仪测定。 土壤微生物量碳
(MBC) 和土壤微生物量氮 ( MBN) 分别用下式
求得[20鄄21]:
MBC=EC / 0.45
MBN=EN / 0.45
式中,EC、EN分别为熏蒸和未熏蒸土样浸提液有机
碳、全氮的差值;0.45为校正系数。
1.3摇 数据分析
利用 t 检验法检验同一林型对照与处理间的
MBC、MBN 及环境因子的差异;Duncan 多重检验比
较林型间 MBC和 MBN显著性差异;利用 Pearson 相
关系数评价 MBC和 MBN 与 SOC、TN、Ws 和 Ts 之间
的关系。 以上统计分析均使用了 SPSS16.0。
2摇 结果与分析
2.1摇 土壤理化性质
在 6种森林类型中,人工红松林的土壤有机碳
显著高于阔叶红松林、人工落叶松林、谷地云冷杉林
和择伐林(P < 0.05);土壤全氮在次生白桦林和人
工落叶松林间差异显著(P < 0.05),在阔叶红松林、
人工红松林、谷地云冷杉林和择伐林之间差异不显
著(P > 0.05);次生白桦林的土壤湿度显著高于阔
叶红松林、人工红松林、人工落叶松林、谷地云冷杉
林和择伐林(P < 0.05);土壤温度在所有林型差异
不显著(P > 0.05)(表 1)。
与对照样地相比,去根处理后 6 种林型的总有
机碳均有不同程度的减少,其中在谷地云冷杉林和
择伐林显著减少(P < 0.05);全氮含量均显著增加
(P < 0.05);湿度在大部分林型表现为增加,其中在
人工红松林表现为显著增加(P < 0.05);温度在大
部分林型表现为增加,但均没有显著差异 ( P >
0郾 05)(表 1)。
2.2摇 土壤微生物量碳和氮含量及其季节变化
6种林型土壤微生物量碳、氮大小均依次为:次
生白桦林>人工红松林>择伐林>阔叶红松林>人工
落叶松林>谷地云冷杉林。 其中次生白桦林和人工
红松林 2种林型的 MBC 与谷地云冷杉林的差异显
著(P < 0.05),阔叶红松林、人工落叶松林和择伐林
3种林型间的 MBC 差异不显著(P >0.05);MBN 在
次生白桦林、谷地云冷杉林和择伐林之间差异显著
(P < 0.05),在阔叶红松林、人工红松林和人工落叶
松林之间差异不显著(P >0.05)。 阔叶林或阔叶树
比率较高的森林类型(次生白桦林、阔叶红松林和择
伐林)的土壤微生物量(MBC 和 MBN:1082.70 mg /
kg和 170.85 mg / kg)总体上高于针叶林或针叶树比
率较高的森林类型(谷地云冷杉林、人工红松林和人
工落叶松林)(MBC和 MBN:890.23 mg / kg 和 131.70
mg / kg)(表 2)。
与对照样地相比,去根处理后所有林型的土壤
微生物量均有不同程度的减少,其中谷地云冷杉林
354摇 2期 摇 摇 摇 刘纯摇 等:小兴安岭 6种森林类型土壤微生物量的季节变化特征 摇
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表 1摇 6种森林类型的土壤理化性质
Table 1摇 Soil physical and chemical properties of the six forest types
森林类型
Forest type
对照 Control
总有机碳
Total organic
carbon
/ (g / kg)
全氮
Total
nitrogen
/ (g / kg)
含水率
Soil water
content
/ %
温度
Soil
temperature
/ 益
去根 Roots removal
总有机碳
Total organic
carbon
/ (g / kg)
全氮
Total
nitrogen
/ (g / kg)
含水率
Soil water
content
/ %
温度
Soil
temperature
/ 益
次生白桦林
Secondary birch forest 84.20ABa 6.74Aa 93.29Aa 15.68Aa 73.46Aa 8.36Ab 95.30Aa 15.66Aa
阔叶红松林
Mixed broadleaved鄄Korean
pine forest
61.53Ba 6.35ABa 63.34Ba 14.18Aa 53.89Ba 8.24ABb 69.79Ca 14.32Aa
人工红松林
Artificial Korean pine
forest
96.93Aa 5.93ABa 63.86Ba 13.36Aa 77.06Aa 7.96ABCb 89.69ABb 13.51Aa
人工落叶松林
Artificial larch forest 60.04Ba 5.79Ba 56.32Ba 13.86Aa 53.18Ba 6.79Cb 68.84Ca 14.04Aa
谷地云冷杉林
Valley spruce鄄fir forest 59.45Ba 6.02ABa 68.42Ba 13.01Aa 45.34Bb 7.73ABCb 65.55Ca 13.51Aa
择伐林
Selection cutting forest 63.75Ba 5.85ABa 69.63Ba 15.01Aa 56.08Bb 6.99BCb 78.29BCa 15.26Aa
摇 摇 不同大、小写字母分别表示同一处理不同林型间和同一林型不同处理间差异显著(琢= 0.05)
表 2摇 6种森林类型土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)的多重比较
Table 2摇 Multiple鄄range test for the means of soil microbial biomass carbon (MBC) and nitrogen (MBN) of the six forest types
森林类型
Forest type
对照 Control
土壤微生物量碳
Soil microbial
biomass carbon
/ (mg / kg)
土壤微生物量氮
Soil microbial
biomass nitrogen
/ (mg / kg)
去根 Roots removal
土壤微生物量碳
Soil microbial
biomass carbon
/ (mg / kg)
土壤微生物量氮
Soil microbial
biomass nitrogen
/ (mg / kg)
次生白桦林
Secondary birch forest 1318.85Aa 215.52Aa 1118.58Aa 173.41Aa
阔叶红松林
Mixed broadleaved鄄Korean pine forest 948.95ABa 143.62BCa 783.58Ba 95.89BCb
人工红松林
Artificial Korean pine forest 1137.34Aa 169.09ABa 933.48ABa 150.06Aa
人工落叶松林
Artificial larch forest 927.16ABa 130.98BCa 652.86Bb 86.43Cb
谷地云冷杉林
Valley spruce鄄fir forest 606.19Ba 95.03Ca 339.57Cb 68.60Ca
择伐林
Selection cutting forest 980.29ABa 153.42Ba 866.29ABa 135.88ABa
的 MBC(44%)和人工落叶松林 MBN(34%)的减少
量最大,择伐林的 MBC(12%)和 MBN(11%)减少量
最小,MBC 和 MBN 的波动在 275.77—1252.00 mg /
kg和 43.20—175.89 mg / kg之间,均占有机碳和全氮
含量的 1%—2%(表 2)。
研究期间,6种森林类型 MBC 的季节变化趋势
有所不同(图 1)。 次生白桦林、阔叶红松林和择伐
林的 MBC 在 6 月末—8月中旬呈上升趋势,8 月 12
日达到峰值,随后呈下降趋势;而 3 种森林类型的
MBC没有明显的最低值,其中择伐林的季节波动较
小。 人工红松林和人工落叶松林的 MBC 呈先降低
再升高的趋势,8 月 12 日达到峰值,随后逐渐降低,
在 9 月 18 日出现第 2 峰值。 因森林类型的差异
MBC发生最低值的时间不同,人工红松林在 8 月下
旬,人工落叶松林在 9月初;而谷地云冷杉林的 MBC
基本呈“W冶型变化趋势,最低值发生在 8 月下旬,最
454 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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高值发生在 10月初,且季节波动较小。
MBN的季节变化与 MBC 基本一致(图 2),即:
在研究期间呈先升高后降低再升高的变化趋势,人
工落叶松林最高值发生在 10 月初,其他 5 种森林类
型均发生在 8 月 12 日。 根系去除并没有改变土壤
微生物量的季节变化趋势 (除谷地云冷杉林外)
(图 1,图 2)。
图 1摇 6种森林类型土壤微生物量碳(MBC)的季节变化
Fig.1摇 Seasonal dynamics of soil microbial biomass carbon (MBC) of the six forest types (mean依SE)
2.3摇 土壤微生物量与土壤理化性质的关系
Pearson相关分析表明,MBC、MBN 分别与 SOC、
TN及 Ws呈极显著正相关(P < 0.01),MBC 与 Ts 相
关关系不显著(P > 0.05),MBN 与 Ts 呈极显著正相
关(P < 0.01);MBC / MBN与 SOC、TN、Ws 及 Ts 相关
关系均不显著(P > 0.05)(表 3)。
表 3摇 土壤微生物量碳、氮和微生物量碳氮比与土壤理化性质的相关分析
Table 3摇 Correlation between soil microbial biomass carbon (MBC), nitrogen (MBN), soil microbial biomass carbon / nitrogen (MBC / MBN)
and soil physical and chemical properties
总有机碳
Total organic carbon
全氮
Total nitrogen
含水率
Soil water content
温度
Soil temperature
土壤微生物量碳
Soil microbial biomass carbon 0.628
** 0.281** 0.306** 0.068
土壤微生物量氮
Soil microbial biomass nitrogen 0.570
** 0.285** 0.321** 0.242**
土壤微生物量碳氮比
Soil microbial biomass carbon / nitrogen
-0.019 -0.067 -0.066 -0.093
摇 摇 *P < 0.05, **P < 0.01
554摇 2期 摇 摇 摇 刘纯摇 等:小兴安岭 6种森林类型土壤微生物量的季节变化特征 摇
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图 2摇 6种森林类型土壤微生物量氮(MBN)的季节变化
Fig.2摇 Seasonal dynamics of soil microbial biomass nitrogen (MBN) of the six forest types (mean依SE)
3摇 讨论
3.1摇 不同森林类型土壤微生物量的差异
土地利用方式、植被类型以及林分结构的差异
影响着凋落物组成、土壤微生物代谢底物和林内小
气候,导致即使处于同一气候带,土壤微生物量也有
所差异[16,22鄄24]。 本研究中 MBC 和 MBN 的波动分别
在 383.54—1633.65 mg / kg 和 47.56—231.97 mg / kg
之间(图 1,图 2),高于温带其他地区[25鄄26],其差异可
能是由于森林类型和采样周期不同而造成的。 6 种
森林类型 MBC 和 MBN 的大小顺序依次为:次生白
桦林>人工红松林>择伐林>阔叶红松林>人工落叶
松林>谷地云冷杉林。 杨刚等[23]研究发现次生林的
土壤微生物量 (MBC 和 MBN:2931 mg / kg 和 338
mg / kg)显著高于成熟林(MBC 和 MBN:2243 mg / kg
和 236 mg / kg),王国兵等[8]发现次生栎林的 MBC
(278.6—467.8 mg / kg)高于火炬松(Pinus teada)人
工林(267.8—459.8 mg / kg),这些研究结果与本研究
一致。 本研究中次生白桦林是原始阔叶红松林经过
皆伐后自然更新形成的,处于演替的早期阶段,生态
系统代谢旺盛,不同植物根系相互作用,刺激了土壤
微生物的生长和繁殖。 谷地云冷杉林是本地区的非
地带性顶极群落,其土壤微生物所转化的养分不能
满足植被生长所需[23],较低的土壤温、湿度又限制
了土壤微生物的活动,使其生物量相对较低,这种差
异是森林类型和环境因子共同作用的结果。 Thoms
等[22]指出不同植被组成凋落物的质量和数量存在
差异,使输入到土壤中的有机养分不同,进而影响土
壤微生物的活动。 本研究发现阔叶林或阔叶树比率
较高的森林类型(次生白桦林、阔叶红松林和择伐
林)的土壤微生物量总体上高于针叶林或针叶树比
率较高的森林类型(谷地云冷杉林、人工红松林和人
工落叶松林)(表 2),与 Chodak等[27]和 Bohlen等[28]
的研究结果一致,进一步表明了森林类型是影响土
壤微生物量的重要因素。
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3.2摇 不同森林类型土壤微生物量的季节变化特征
众多研究表明土壤微生物量受季节变化影响显
著[9鄄10,29],然而其研究结果并没有统一的规律。 本研
究中 6种森林类型土壤微生物量的季节变化有所差
异(图 1,图 2),最高值多发生在 8月中旬,与以往研
究结果一致[25,30鄄31],可能此时适宜的土壤温、湿度为
微生物提供了良好的代谢环境,有助于其生长和繁
殖;生长末期,较低的土壤温、湿度抑制了土壤微生
物的生长,使其代谢减弱,从而减少土壤微生物量。
Wardle[5]总结发现,在生长季节植物和土壤微生物
对养分的利用存在互相促进和竞争的关系,也可导
致土壤微生物量发生季节变化。
本研究相关分析表明,MBC 和 MBN 分别与
SOC、TN及 Ts呈极显著正相关(P < 0.01),MBN 还
与 Ts呈极显著正相关(P < 0.01) (表 3),与大多数
研究结论相同[32鄄35],表明土壤有机碳、全氮及温度与
湿度是影响本研究区土壤微生物量变化的主要因
子。 然而,土壤微生物量通常受多种因子的交互影
响,由于不同森林生态系统的主要影响因子不同,土
壤微生物量的季节变化存在差异[8]。 例如,在温带
气候条件下,土壤微生物量表现出夏低冬高或夏高
冬低的变化趋势,这可能与土壤温湿度的综合作用
有关[26,31];在热带和亚热带气候区,土壤微生物量不
规则的季节波动主要是由于植物和微生物对养分吸
收的不同步造成的[36鄄37];在干热带森林和农业生态
系统中,水分是最主要的限制因子,在水分的干鄄湿
交替下会造成土壤微生物量发生相应的干-湿循环
变化[9,38],这些研究表明土壤微生物量季节变化及
其复杂,不仅受土壤环境因子和植物生长节律的影
响,还受生态系统和气候类型的影响。
本研究中谷地云冷杉林的季节变化比较稳定,
且峰值发生推迟到 10月初,原因之一可能是云冷杉
林中多为常绿树种,其凋落物的全年输入使土壤微
生物量相对稳定。 Ruan等[36]和吴艺雪等[39]的研究
也证实了这一点,即土壤微生物量和地上凋落物的
季节变化异步发生,可能提前或滞后凋落物 1 个月。
Myers等[11]研究发现不同生态系统土壤微生物量的
季节变化与水热条件和植物的物候变化有很大关
系。 综上,土壤微生物量的季节变化可能受不同机
制的驱动,本研究中 6 种林型土壤微生物量季节变
化的差异,也可能与不同林型组成树种物候及其生
理过程的差异有关。
3.3摇 土壤微生物量与土壤理化性质之间的关系
植被通过根系分泌物和死亡残体向土壤提供碳
氮,影响土壤有机碳的输入,从而影响土壤微生物
量[40]。 土壤微生物对于环境的变化十分敏感,本研
究测定了对照和去除根系样地的土壤有机碳、全氮
及温度与湿度等土壤因子,结果发现根系去除改变
了土壤微生物的理化性质(表 1),使 6 种森林类型
的土壤微生物量有不同程度的减少,具体表现为谷
地云冷杉林、人工落叶松林、人工红松林、阔叶红松
林、次生白桦林和择伐林的 MBC 和 MBN 分别减少
了 44%、30%、18%、17%、15%、12%和 28%、34%、
11%、33%、20%和 12%(表 2),表明土壤微生物的生
长受到土壤中有效碳和养分的限制。 Feng 等[41]研
究地上、地下碳输入对 MBC 的影响时,也发现根系
的去除使其含量降低。 张伟东等[42]研究发现与凋
落物相比,增加杉木根系对土壤微生物量的促进作
用更为显著。 相反,在美国和匈牙利的 3 个 DIRT
(detritus input and removal treatments,DIRT)实验中,
去除根系没有影响土壤微生物量和细菌生物量的变
化[43]。 这些研究表明根系的去除对土壤微生物量
的影响因所处区域和植被类型而存在差异。 此外,
本研究发现人工林 MBC的减少量大于次生林,这与
Li 等[44]的研究结果相反。 可能与本研究未对凋落
物进行处理有关,即大量凋落物的输入,能弥补根去
除导致的养分损失。 也有研究[45]报道针叶凋落物
中存在大量顽抗的化合物,使其分解速率降低,随之
向土壤中转移养分的速率也下降,使土壤微生物活
性减弱。 因此,不同森林类型的土壤微生物量不仅
受地下碳的影响,可能还受地上凋落物的影响,今后
还需对地下根系和地上凋落物进行有效的分离,以
区分其对土壤微生物量的影响。
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954摇 2期 摇 摇 摇 刘纯摇 等:小兴安岭 6种森林类型土壤微生物量的季节变化特征 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 34,No. 2 Jan. ,2014(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
Effects of soil texture on variations of paddy soil physical and chemical properties under continuous no tillage
GONG Dongqin,L譈 Jun (239)
………………………
………………………………………………………………………………………………………
Evaluation of the landscape patterns vulnerability and analysis of spatial correlation patterns in the lower reaches of Liaohe River
Plain SUN Caizhi, YAN Xiaolu,ZHONG Jingqiu (247)……………………………………………………………………………
Effects of light and dissolved oxygen on the phenotypic plasticity of Alternanthera philoxeroides in submergence conditions
XU Jianping, ZHANG Xiaoping, ZENG Bo, et al (258)
……………
……………………………………………………………………………
A review of the relationship between algae and bacteria in harmful algal blooms
ZHOU Jin, CHEN Guofu,ZHU Xiaoshan, et al (269)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Biodiversity and research progress on picophytoplankton in saline lakes WANG Jiali, WANG Fang (282)……………………………
Effects of ozone stress on major plant physiological functions LIE Ganwen, YE Longhua, XUE Li (294)……………………………
The current progress in rodents molecular phylogeography LIU Zhu, XU Yanchun, RONG Ke, et al (307)…………………………
The progress in ecosystem services mapping: a review ZHANG Liwei, FU Bojie (316)………………………………………………
Autecology & Fundamentals
Growth, and cationic absorption, transportation and allocation of Elaeagnus angustifolia seedlings under NaCl stress
LIU Zhengxiang, ZHANG Huaxin, YANG Xiuyan, et al (326)
…………………
……………………………………………………………………
Leaf morphology and PS域chlorophyll fluorescence parameters in leaves of Sinosenecio jishouensis in Different Habitats
XIANG Fen, ZHOU Qiang,TIAN Xiangrong, et al (337)
………………
…………………………………………………………………………
Response of change of wheat LAI measured with LAI鄄2000 to the radiance
WANG Yan, TIAN Qingjiu, SUN Shaojie, et al (345)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of K+ and Cr6+ on larval development and survival rate of the acorn barnacle Balanus reticulatus
HU Yufeng, YAN Tao, CAO Wenhao, et al (353)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Diffusion of colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata, adults in field LI Chao, PENG He, CHENG Dengfa, et al (359)……
Population, Community and Ecosystem
Seasonal variations in fish community structure in the Laizhou Bay and the Yellow River Estuary
SUN Pengfei, SHAN Xiujuan, WU Qiang, et al (367)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Variations in fish community structure and diversity in the sections of the central and southern Yellow Sea
SHAN Xiujuan, CHEN Yunlong, DAI Fangqun, et al (377)
……………………………
………………………………………………………………………
Research on the difference in eutrophication state and indicator threshold value determination among lakes in the Southern Jiangsu
Province, China CHEN Xiaohua, LI Xiaoping, WANG Feifei,et al (390)………………………………………………………
Effection of tidal creek system on the expansion of the invasive Spartina in the coastal wetland of Yancheng
HOU Minghang, LIU Hongyu, ZHANG Huabing (400)
…………………………
……………………………………………………………………………
The spatial and temporal variations of maximum light use efficiency and possible driving factors of Croplands in Jiangsu Province
KANG Tingting, GAO Ping, JU Weimin, et al (410)
……
………………………………………………………………………………
Simulation of summer maize yield influenced by potential drought in China during 1961—2010
CAO Yang,YANG Jie, XIONG Wei,et al (421)
………………………………………
……………………………………………………………………………………
Forest change and its impact on the quantity of oxygen release in Heilongjiang Province during the Past Century
ZHANG Lijuan,JIANG Chunyan,MA Jun,et al (430)
……………………
………………………………………………………………………………
Soil macro鄄faunal guild characteristics at different successional stages in the Songnen grassland of China
LI Xiaoqiang, YIN Xiuqin, SUN Lina (442)
……………………………
………………………………………………………………………………………
Seasonal dynamics of soil microbial biomass in six forest types in Xiaoxing忆an Mountains, China
LIU Chun, LIU Yankun, JIN Guangze (451)
……………………………………
………………………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
Variation of drought and regional response to climate change in Huang鄄Huai鄄Hai Plain XU Jianwen,JU Hui,LIU Qin,et al (460)…
Wind speed changes and its influencing factors in Southwestern China
ZHANG Zhibin,YANG Ying,ZHANG Xiaoping,et al (471)
…………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Characteristics of soil carbon density distribution of the Kobresia humilis meadow in the Qinghai Lake basin
CAO Shengkui, CHEN Kelong, CAO Guangchao, et al (482)
…………………………
……………………………………………………………………
Life cycle assessment of carbon footprint for rice production in Shanghai CAO Liming, LI Maobai, WANG Xinqi, et al (491)………
Research Notes
Seasonal changes of ground vegetation characteristics under artificial Caragana intermedia plantations with age in desert steppe
LIU Rentao, CHAI Yongqing, XU Kun, et al (500)
……
………………………………………………………………………………
The experimental study on trans鄄regional soil replacement JIN Yinghua,XU Jiawei,QIN Lijie (509)…………………………………
Sensitivity analysis of swat model on changes of landscape pattern: a case study from Lao Guanhe Watershed in Danjiangkou
Reservoir Area WEI Chong, SONG Xuan, CHEN Jie (517)………………………………………………………………………
625 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34 卷摇
《生态学报》2014 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
国内邮发代号:82鄄7,国外邮发代号:M670
标准刊号:ISSN 1000鄄0933摇 摇 CN 11鄄2031 / Q
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编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 34 卷摇 第 2 期摇 (2014 年 1 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 34摇 No郾 2 (January, 2014)
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主摇 摇 办摇 中国生态学学会
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