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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 22 期摇 摇 2011 年 11 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
叶冠尺度野鸭湖湿地植物群落含水量的高光谱估算模型 林摇 川,宫兆宁,赵文吉 (6645)……………………
中国水稻潜在分布及其气候特征 段居琦,周广胜 (6659)…………………………………………………………
大豆异黄酮浸种对盐胁迫大豆幼苗的生理效应 武玉妹,周摇 强, 於丙军 (6669)……………………………
黑河中游荒漠绿洲过渡带多枝柽柳对地下水位变化的生理生态响应与适应
张摇 佩,袁国富,庄摇 伟,等 (6677)
……………………………………
……………………………………………………………………………
高寒退化草地甘肃臭草种群分布格局及其对土壤水分的响应 赵成章,高福元,石福习,等 (6688)……………
基于生态足迹思想的皂市水利枢纽工程生态补偿标准研究 肖建红,陈绍金,于庆东,等 (6696)………………
基于 MODIS黄河三角洲湿地 NPP与 NDVI相关性的时空变化特征 蒋蕊竹,李秀启,朱永安,等 (6708)……
高分辨率影像支持的群落尺度沼泽湿地分类制图 李摇 娜,周德民,赵魁义 (6717)……………………………
土壤食细菌线虫对拟南芥根系生长的影响及机理 成艳红,陈小云,刘满强,等 (6727)…………………………
基于网络 K函数的西双版纳人工林空间格局及动态 杨珏婕,刘世梁,赵清贺,等 (6734)……………………
树轮灰度与树轮密度的对比分析及其对气候要素的响应 张同文,袁玉江,喻树龙,等 (6743)…………………
冀北山地阴坡优势树种的树体分维结构 田摇 超,刘摇 阳,杨新兵,等 (6753)……………………………………
帽峰山常绿阔叶林辐射通量特征 陈摇 进,陈步峰,潘勇军,等 (6766)……………………………………………
不同类型拌种剂对花生及其根际微生物的影响 刘登望,周摇 山,刘升锐,等 (6777)……………………………
一种自优化 RBF神经网络的叶绿素 a浓度时序预测模型 仝玉华,周洪亮,黄浙丰,等 (6788)………………
不同种源麻栎种子和苗木性状地理变异趋势面分析 刘志龙,虞木奎,马摇 跃,等 (6796)………………………
黄土丘陵区植物叶片与细根功能性状关系及其变化 施摇 宇,温仲明,龚时慧 (6805)…………………………
干旱区五种木本植物枝叶水分状况与其抗旱性能 谭永芹,柏新富,朱建军,等 (6815)…………………………
火灾对马尾松林地土壤特性的影响 薛摇 立,陈红跃,杨振意,等 (6824)…………………………………………
江苏省太湖流域产业结构的水环境污染效应 王摇 磊,张摇 磊,段学军,等 (6832)………………………………
高温对两种卡帕藻的酶活性、色素含量与叶绿素荧光的影响 赵素芬,何培民 (6845)…………………………
江苏省典型干旱过程特征 包云轩,孟翠丽,申双和,等 (6853)……………………………………………………
黄土高原半干旱草地地表能量通量及闭合率 岳摇 平,张摇 强,杨金虎,等 (6866)………………………………
光质对烟叶光合特性、类胡萝卜素和表面提取物含量的影响 陈摇 伟,蒋摇 卫,邱雪柏,等 (6877)……………
铜陵铜尾矿废弃地生物土壤结皮中的蓝藻多样性 刘摇 梅,赵秀侠,詹摇 婧,等 (6886)…………………………
圈养马麝刻板行为表达频次及影响因素 孟秀祥,贡保草,薛达元,等 (6896)……………………………………
田湾核电站海域浮游动物生态特征 吴建新,阎斌伦,冯志华,等 (6902)…………………………………………
马鞍列岛多种生境中鱼类群聚的昼夜变化 汪振华,王摇 凯,章守宇 (6912)……………………………………
基于认知水平的非使用价值支付动机研究 钟满秀,许丽忠,杨摇 净 (6926)……………………………………
综述
植物盐胁迫应答蛋白质组学分析 张摇 恒,郑宝江,宋保华,等 (6936)……………………………………………
沉积物氮形态与测定方法研究进展 刘摇 波,周摇 锋,王国祥,等 (6947)…………………………………………
野生鸟类传染性疾病研究进展 刘冬平,肖文发,陆摇 军,等 (6959)………………………………………………
鱼类通过鱼道内水流速度障碍能力的评估方法 石小涛,陈求稳,黄应平,等 (6967)……………………………
专论
IPBES的建立、前景及应对策略 吴摇 军,徐海根,丁摇 晖 (6973)…………………………………………………
研究简报
柠条人工林幼林与成林细根动态比较研究 陈建文,王孟本,史建伟 (6978)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*344*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄11
封面图说: 滩涂芦苇及野鸭群———中国的海岸湿地,尤其是长江入海口以北的海岸线,多为泥质性海滩,地势宽阔低洼,动植物
资源丰富,生态类型独特,为迁徙的鸟提供了丰富的食物和休息、庇护的良好环境,成为东北亚内陆和环西太平洋鸟
类迁徙的重要中转站和越冬、繁殖地。 一到迁徙季节,成千上万的各种鸟类飞临这里,尤其是雁鸭类数量庞大,十分
壮观。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 22 期
2011 年 11 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 22
Nov. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:广东省林业局资助项目(4400鄄F09054)
收稿日期:2010鄄09鄄23; 摇 摇 修订日期:2011鄄04鄄21
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: forxue@ scau. edu. cn
薛立,陈红跃,杨振意,吴杨熙,刘斌,许鹏波,潘澜.火灾对马尾松林地土壤特性的影响.生态学报,2011,31(22):6824鄄6831.
Xue Li, Chen H Y, Yang Z Y, Wu Y X, Liu B, Xu P B, Pan L. The effect of fire on soil properties in a Pinus massoniana stand. Acta Ecologica Sinica,
2011,31(22):6824鄄6831.
火灾对马尾松林地土壤特性的影响
薛摇 立*,陈红跃,杨振意,吴杨熙,刘摇 斌,许鹏波,潘摇 澜
(华南农业大学林学院,广州摇 510642)
摘要:通过与马尾松(Pinus massoniana)林(对照)对比的方法,研究了广东河源马尾松火灾 4 a后土壤(0—20 cm)的物理性质、
有机质和养分含量、土壤微生物及酶活性的变化,为了解火灾后的马尾松林土壤退化机理提供依据。 火灾引起的土壤升温和灰
分沉积改变了土壤的物理、化学和生化特性,造成了土壤质量的全面下降。 火灾使土壤变得紧实,恶化了通气透水性。 与对照
相比,火灾的土壤容重显著增加了 11% ,土壤毛管孔隙比例增加了 6% ,非毛管孔隙和总孔隙的比例分别显著减少了 30%和
8% ,土壤毛管持水量下降了 5% ,土壤中<0. 01 mm 粘粒的比例显著下降了 16% 。 火灾通过氧化、挥发、淋溶和侵蚀等途径减少
土壤养分含量。 火灾对土壤 pH影响不显著,仅下降了 3% ,但是土壤有机质、全 N、全 P 和全 K 含量比对照分别减少了 43% 、
29% 、23%和 36% ,水解 N、速效 P和速效 K含量分别比对照减少了 43% 、20%和 47% ,均达到极显著水平。 火灾引起的高温和
环境改变影响了土壤微生物的生存,火灾后的土壤细菌显著下降了 16% ,真菌和放线菌数量分别下降了 3%和 2% ,土壤脲酶、
土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性分别比对照显著下降了 46% 、61%和 19% 。 火灾通过氧化、 挥发、淋溶和侵蚀等途径减少了有
机质和养分含量,导致土壤孔隙减少,保持水分功能减弱,微生物数量减少和酶活性下降,引起地力衰退。
关键词:马尾松;土壤; 物理性质;养分;微生物;酶活性
The effect of fire on soil properties in a Pinus massoniana stand
XUE Li*, CHEN Hongyue, YANG Zhenyi, WU Yangxi, LIU Bin, XU Pengbo, PAN Lan
College of Forestry, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
Abstract: Fire is an important disturbance factor in many terrestrial ecosystems and plays a key role in shaping many forest
systems around the world. Fire influences both above鄄ground and below鄄ground nutrient cycles by burning some of the
vegetation, litter and duff, and therefore leads to nutrient losses. It can also cause important changes in the physical and
chemical properties of forest soils including increased bulk density, and altered physical structure, soil moisture, pH and
microbial populations. The degree of severity of the fire is largely dependent on the depth, moisture content and
flammability of the forest floor material. During burning, nutrients can be lost to the atmosphere through volatilization and
particulate transport. Because of its low volatilization temperature this loss includes most of the N. Fly鄄ash losses of P and K
may be significant, although their volatilization temperatures are often higher. After the fire, nutrients are usually deposited
on the soil surface in the form of ash, which may then be lost by wind or water erosion or leached into the soil. Wildfires are
an important component of the historic disturbance regime of Pinus massoniana stands in south China, which can lead to
important changes in the physical, chemical and biogeochemical properties of the soils under these stands. The effects of a
wildfire on soil physical, chemical and biogeochemical properties (0 — 0. 20 m) were studied in a field鄄scale experiment
on a P. massoniana stand in Heyuan, Guangdong Province, China. We compared soil bulk density, porosity, capillary
water, pH, soil organic matter, N, P, K, microbial populations and enzyme activity in unburned plots and in plots affected
by wildfires burned over a 4鄄yr period, to understand the mechanisms involved in soil degradation in the burned
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P. massoniana stand. Wildfire significantly increased soil bulk density by 11% ; slightly increased capillary porosity by
6% ; and significantly decreased non鄄capillary porosity, total porosity and clay content by 30% , 8% and 16% ,
respectively; whereas the soils爷 capillary water content decreased by only 5% . Wildfire had no significant effect on soil
pH. Lower soil organic matter, N, P and K contents were observed in the wildfire plots compared with the controls, and the
wildfires significantly decreased the soil organic matter content, total N, P, and K, alkalized N, available P, and K with
values of 43% , 29% , 23% , 36% , 43% , 20% and 47% , respectively. High temperature and environmental changes
resulting from the wildfires affected the soil microbial populations. The bacterial counts were significantly lower, in the
wildfire plots whereas numbers of fungi and actinomyces remained unchanged. The wildfires caused a large decrease in
urease, acid phosphatase and catalase activities, reducing them by 36%, 61% and 19%, respectively. Burning also caused
nutrients to be deposited on the soil surface in the form of ash which caused bulk density increases, whereas the size of the
microbial populations and their enzyme activity tended to decrease because of the lower organic matter content present.
Key Words: Pinus massoniana; wildfires; soil physical properties; soil nutrients; microbial populations; enzyme activity
火灾给森林生态系统造成巨大破坏[1],全球平均每年大约有 1%的森林遭受火灾的影响[2]。 土壤是植物
生长的基质,土壤物理性质影响土壤中养分的有效性和供应能力, 土壤养分直接与土壤肥力相关,土壤微生
物群落分解动植物的有机残体,释放无机养分回归土壤[3],而土壤酶在 C、N 和 P 的循环中起重要作用[4鄄5],
研究以上内容对于维持土壤肥力有重要意义。
森林火灾烧毁地表枯落物和林木,引起水土流失[1,6],从而改变了表层土壤的物理性质、养分供应和生化
性质[7鄄8],包括增加土壤容重和改变土壤结构,N被氧化成气态形式进入大气,其它矿质营养元素以灰尘、颗粒
和烟的形式损失,进人土壤表面的营养元素在雨季被淋失[9],直接杀死土壤微生物[3],破坏土壤酶[5],最终减
少表层土壤的 C和 N储量[10],造成森林生态系统矿质营养元素的损失[11]。
马尾松(Pinus massoniana)是我国南方主要工业用材树种之一,广泛分布于 16 个省( 市、区) [12],但是其
树干含松脂,因而是我国森林火灾发生最频繁、火灾损失最严重的森林类型之一[13]。 马尾松林的火灾强度
大,往往导致养分流失和土壤退化。 本研究通过了解火灾对马尾松林土壤理化和生化性质影响,为马尾松林
火烧迹地土壤肥力恢复和管理提供理论依据。
1摇 研究地区与研究方法
1. 1摇 研究区概况
试验地位于东源县,属中亚热带湿润型气候,降雨量充沛,集中在夏季和初秋。 气候温和,夏无酷暑,冬无
严寒,无霜期长。 年平均气温 20益,平均日照 1850h。 平均年降雨量达 1665 mm。 土壤为中低丘陵花岗岩发
育的中腐殖质、中土层酸性赤红壤,土层深达 1 m以上。
试验地原为马尾松(Pinus massoniana Lamb. )火烧迹地。 2006 年 3 月 4 日在东源县的马尾松林发生森林
火灾。 由于马尾松油脂多,树冠大, 燃烧速度很快,0. 5 h后 3 hm2林地被烧毁。 山火过后所有的树木、植被和
凋落物烧为灰烬。 2010 年在火烧马尾松林地、未火烧马尾松林地 (对照) 各设置 3 个样地,每个样地面积为
400 m2。 样地北偏西 35毅,坡度 35毅。 火烧迹地植被以蔓生莠竹(Microstegium vegans (Need ex Steud. ) A.
Camus)、芒草(Miscanthus sinensis Andress)和铁芒箕(Dicranopteris dichotoma (Thunb) Bernh. )为主,马尾松林
的平均胸径和树高分别为 13. 5 cm和 11. 0 m,林下植被以铁芒箕(Dicranopteris dichotoma (Thunb) Bernh. )、
桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa (Ait. ) Hassk. )、岗松(Baeckea frutescens L. )为主。
1. 2摇 研究方法
2000 年 4 月在样地 10—20 cm土层取环刀后带回实验室,进行物理性质分析,包括土壤的容重、总孔隙
度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和毛管持水量田间持水量[14]。 用常规方法采取各处理样地中 0—20cm处的土
样,过 2 mm 筛,然后分成 2 份, 一份土样保存在 4 益冰箱中用于分析微生物指标,1 份在室温(20 益) 下风
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干,研磨后用于土壤有机质、养分和酶的分析。 粘粒含量用比重计法测定。
土壤 pH值用土水比 1颐2. 5 提取, pH计测定; 有机质采用重铬酸钾氧化鄄外加热法;用半微量凯氏法测定
全氮;用氢氧化钠碱熔法将土壤样品溶融后提取待测液,用钼蓝比色法测全磷,用火焰光度计测全钾;用碱解
扩散法测定碱解氮;用 0. 5 mol / L的碳酸氢钠提取土壤样品后,用钼蓝比色法测速效磷;用 1 mol / L的中性醋
酸钠提取土壤样品后,用火焰光度计测速效钾[15]。
土壤微生物计数用稀释平板法测定[16]。 脲酶采用比色法测定, 酶活性以 37 益下培养 24 h 后 1 kg 土释
放的 NH3 鄄H的毫克数表示; 酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定, 酶活性以 37 益下培养 2 h 后 1 kg
土消耗五氧化二磷的毫克数表示; 过氧化氢酶活性采用 0. 1mol / L 高锰酸钾滴定法测定, 酶活性以常温条件
培养 1 h 后 1 g 土消耗 0. 1 mol / L KMnO4的毫升数表示[17]。 每个指标做 3 次重复。
1. 3摇 数据处理
数据测定结果均采用平均值, 统计分析采用 Excel 2003 软件处理。 数据的平均值差异显著性检验用
T鄄test方法进行,显著性水平以 P< 0. 05 表示显著差异,P< 0. 01 表示极显著差异。
2摇 结果与分析
2. 1摇 土壤物理性质
土壤物理性质见表 1 。 火烧迹地的土壤容重显著大于对照的土壤容重(P<0. 05),比后者增加了 11%
(图 1),说明火灾使土壤变得紧实。
表 1摇 土壤物理性质(平均值依标准差)
Table 1摇 Soil physical property (mean value依SD)
林分
Stand
容重
Soil density
/ (g / cm3)
毛管孔隙
Capillary
porosity / %
非毛管孔隙
Non鄄capillary
porosity / %
总孔隙
Total porosity
/ %
土壤毛管持水量
Capillary
moisture
capacity / %
<0. 01 mm细粒
<0. 01 mm
clay / %
火烧 Burned stand 1. 22依0. 05 36. 95依1. 36 16. 04依3. 44 52. 99依2. 09 30. 23依0. 30 20. 17依0. 29
对照 The control 1. 10依0. 03 34. 78依0. 62 23. 00依0. 46 57. 78依1. 08 31. 71依1. 37 24. 07依0. 23
土壤孔隙状况影响土壤通气透水性。 火灾后的土壤毛管孔隙比对照增加了 6% , 没有达到显著水平。 非
毛管孔隙和总孔隙的比例因为火灾分别显著下降了 30%和 8% (P<0. 05),说明火灾造成土壤大孔隙减少,恶
化了土壤结构(图 1)。
a b
0
1
2
F C
a a
0
25
50
F C
b a
0
15
30
F C
b a
0
40
80
F C
a a
0
25
50
F C
b a
0
15
30
F C
毛管
孔隙
度
Capi
llary
poro
sity/%
毛管
水
Capi
llary
mois
ture/
%
<0.01
mm 细
粒
<0.0
1 mm
clay
/%
非毛
管孔
隙度
Non-
capil
lary p
orosi
ty/%
总孔
隙度
Total
poro
sity/%
容重
Bulk
dens
ity/(g
/cm3
)
图 1摇 土壤物理性质
Fig. 1摇 Soil physical properties
土壤水分能反映土壤保持水分的能力。 火灾后的土壤毛管持水量下降 5% (图 1)。 烧毁地表枯落物破
坏了土壤结构,使土壤孔隙减少,储水能力下降。 另外,火灾烧毁了保持土壤水分功能的凋落物层,加速了土
6286 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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壤水分的蒸发。
火灾后的土壤中<0. 01 mm 粘粒的比例极显著小于对照(P<0. 01),比后者下降了 16% (图 1)。
2. 2摇 土壤化学性质
土壤化学性质见表 2。 火灾后的土壤 pH下降了 3% ,与对照无显著差异,二者均呈强酸性。 火灾后的土
壤有机质极显著下降(P<0. 01),幅度达 43% ,原因是火烧致使表土层有机碳大量分解[18]。 土壤全 N、全 P和
全 K含量比对照分别减少了 29% 、23%和 36% ,均达到极显著水平(P<0. 01)(图 2)。
a a
0
4
8
F C
pH b
a
0
20
40
F C
b
a
0
45
90
F C
b
a
0
0.1
0.2
0.3
F C
b
a
0
10
20
F C
ab
0
0.4
0.8
F C
b
a
0
30
60
F C
b
a
0
0.6
1.2
F C
碱解
N
Alka
lized
N/(m
g/kg)
有机
质
Orga
nic m
atter/
(g/kg
)
速效
P
Avai
able
P/(m
g/kg)
全P
Total
P/(g
/kg)
速效
K
Avai
lable
K/(m
g/kg)
全K
Total
K/(g
/kg)
全N
Total
N/(g
/kg)
图 2摇 土壤化学性质
Fig. 2摇 Soil chemical properties
火灾后的林地土壤水解 N、速效 P和速效 K含量分别比对照减少了 43% 、20%和 47% , 达到极显著水平
(P<0. 01) (图 2),说明火灾造成了土壤速效养分的流失。 K在土壤中流动性比较强, 所以受影响最大。 火
灾引起马尾松林完全燃烧,大部分的碳和氮被转化成挥发性物质或颗粒而进入空气[19], P 和 K 被转化成水
溶性物质, 通过地表径流而流失[20]。
表 2摇 土壤化学性质(平均值依标准差)
Table 2摇 The chemical properties of soil (Mean value依SD)
林 分 Stand pH
有机质
Organic matter
/ (g / kg)
全 N
Total N
/ (g / kg)
全 P
Total P
/ (g / kg)
全 K
Total K
/ (g / kg)
碱解 N
Alkalized N
/ (mg / kg)
速效 P
Available P
/ (mg / kg)
速效 K
Available K
/ (mg / kg)
火烧 Burned stand 4. 70依0. 10 16. 26依0. 19 0. 62依0. 01 0. 16依0. 01 11. 04依0. 16 38. 94依0. 45 0. 39依0. 01 26. 18依0. 38
对照 The control 4. 58依0. 10 28. 71依0. 01 0. 88依0. 03 0. 21依0. 01 17. 12依0. 19 68. 29依0. 26 0. 49依0. 02 49. 29依0. 57
2. 3摇 土壤微生物和酶活性
土壤微生物和酶活性见表 3。 火灾后的土壤细菌数量显著下降了 16% (P<0. 05)(图 3),真菌和放线菌
数量分别下降 3%和 2% ,没有到显著水平 (图 3),说明细菌对火灾敏感。 火灾后的土壤细菌、真菌和放线菌
数量分别占其微生物总量的 97. 5% 、1. 1%和 1. 4% ,,而对照分别为 97. 8% 、1. 0%和 1. 2% 。
土壤酶参与了土壤中许多生物化学过程[21],在土壤养分循环和土壤肥力形成及维持中起着重要的作
用[22],是评价土壤肥力的重要指标之一[23]。 火灾后的脲酶、土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性分别比对照下降
了 46% 、61%和 19% ,达到极显著水平(P<0. 01)(图 3)。 脲酶能酶促土壤中的尿素水解生成氨、二氧化碳和
7286摇 22 期 摇 摇 摇 薛立摇 等:火灾对马尾松林地土壤特性的影响 摇
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水,对于氮素的转化有着重要的作用。 脲酶的减少不利于有机分子中肽键的水解,影响了土壤中氮的释放。
土壤磷酸酶可以酶促有机磷转化成为植物可能利用的有效磷,其活性影响着土壤中有效磷的供给水平。 南方
红壤缺磷严重,土壤磷酸酶活性的下降会进一步减少土壤磷的有效性。 过氧化氢酶能促进过氧化氢对各种化
合物的氧化,催化过氧化氢的分解防止其对生物体的毒害作用,其活性的下降将阻碍土壤腐殖质合成和土壤
有机质的积累,不利于分解土壤代谢过程中的有毒物质。 土壤酶活性与土壤养分密切相关[24]。 火灾造成土
壤 N、P 和 K含量的减少,最终导致了土壤酶活性的下降。
表 3摇 土壤微生物和酶活性(平均值依标准差)
Table 3摇 Soil microorganism and enzyme activity (Mean value依SD)
林分
Stands
细菌
Bacteria
/ (106个 / g
干土)
真菌
Fungi
/ (104个 / g
干土)
放线菌
Actinomyces /
(104个 / g
干土)
脲酶
Urease /
(NH3 鄄N
mg / (kg·d))
磷酸酶
Phosphoric
acid enzyme
/ (phenol mg
/ (kg·h))
过氧化氢酶
Catalase
/ (0. 1mol / L KMnO4
Ml / (g·h))
火烧 Burned stand 36. 33依4. 04 42. 33依1. 53 52. 50依1. 32 365. 43依4. 01 305. 30依4. 68 1. 29依0. 03
对照 The control 43. 33依0. 76 43. 67依1. 61 53. 33依2. 08 680. 30依4. 00 792. 27依3. 05 1. 59依0. 01
b a
0
30
60
F C
a a
0
30
60
F C
b
a
0
450
900
F C
b
a
0
450
900
F C
a a
0
40
80
F C
b a
0
1.2
2.4
LR C
磷酸
酶
Phata
ses/(
phen
ol m
g. k g-
1 . h-1 )
过氧
化氢
酶
Cata
lase
/(0.1
mol.
L-1 K
MnO
4 ml. g
-
1 . h-1 )
放线
菌Ac
tinom
yces
/(104
个/
g 干土
)
脲酶
Urea
se/(N
H 3-N
mg.
kg-1 .
d-1 )
细菌
Bact
eria/(
106 个
/g 干
土)
真菌
Fung
i/(10
4 个
/g 干
土)
图 3摇 土壤微生物和酶活性
Fig. 3摇 Soil microorganism and enzyme activities
3摇 讨论
火灾引起的土壤升温和灰分沉积改变了土壤的物理、化学和生化特性[25鄄26],造成了土壤质量的全面下
降。 通常土壤在有机质和粘粒的作用下形成团聚体结构[27]。 火灾引起的地表温度超过 200益时能减少土壤
粘粒含量和改变土壤的矿物学特性,影响有机质和粘粒稳定性[28], 破坏土壤的团聚体结构,导致土壤颗粒缺
乏有机质的胶结, 因此土壤的抗水蚀能力减弱,容易发生粘粒淋溶[29]。 火灾烧毁了林地植被及地表枯落物
层, 雨滴直接降落在裸露的地表,破坏团聚体和引起矿物粘粒堵塞孔隙[30],造成土壤容重的增加和大孔隙减
少[31],使水分下渗受阻,土壤持水能力的下降,增加了地表径流和土壤侵蚀[32]。 另外,火灾在土壤表面引起
疏水层,降低水分入渗速率,增加了地表径流的风险[33鄄34],尽管土壤疏水层对地表径流影响比雨滴动能小[35]。
土壤有机质疏松多孔,吸水能力可达自身重量的几十倍,火灾减少了土壤有机质,造成了土壤保水能力减弱;
火灾烧毁了林地的凋落物保护层,太阳的直射提高了土壤温度,增加了水分蒸发量,使土壤水分含量下降。
火灾后的土壤 pH略有下降。 火灾能增加阳离子和土壤有机物与枯落物氧化对有机酸消耗,短期内使土
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壤的 pH值有所增加[36]。 长期来看,火烧后土壤水、热、 气等微气候条件改变, 光照增强, 加速了表层腐殖质
的分解, 产生的矿质元素离子与土壤胶体表面吸附的氢离子发生交换后进入土壤溶液中, 从而使土壤 pH 值
降低[27]。 森林地表枯落物的有机质是森林生长所需养分的来源,植物可利用的 N和 P大多数存在于地表枯
落物和土壤的有机质中[37]。 本研究的火灾引起森林植物完全燃烧,引起土壤有机质含量大幅度下降。 由于
N的汽化温度低,大部分的氮被转化成挥发性物质而进入空气[27]。 火灾后产生的灰分中的 P 和 K 以颗粒状
形式沉淀地表,其含量大大超过了土壤的交换能力,当地表的灰分随地表径流而迁移时[30,38],灰分中的 P 和
K会溶解在土壤水分中而流失[29,39]。 火灾释放的无机养分也可以包含土壤粗粒或细粒中而被风蚀[40],造成
土壤中 P和 K的损失。 K比 P容易受到雨水的淋溶,使土壤速效 K 下降的比土壤速效 P 快。 火烧迹地较陡
峭的坡度[41]、高强度的降雨[38], 植被缓慢的恢复和土壤疏水性[30,42],加重了土壤侵蚀。 另一方面是火灾后
地表植被稀疏,地面有机物的积累少而使矿质元素总量减少,使土壤贫瘠化。
火灾引起的高温可以直接杀死土壤微生物[43],同时火灾改变了腐殖质的化学组成,间接影响土壤微生物
生存[44],改变土壤微生物种群的组成比例。 火灾烧毁了森林枯落物,有机质和养分含量急剧下降,同时地表
直接受光照和雨淋,可以引起地表温度和土壤湿度的剧烈波动,不利于微生物的生存,使土壤中三大菌的数量
下降,特别是细菌数量显著低于对照,但是没有改变其在在土壤微生物中的优势地位。 一般认为,细菌喜欢湿
润,属于厌氧菌,真菌耐干,放线菌具有喜热耐旱,二者属于好氧菌[45]。 火烧迹地的细菌数量的显著下降与其
土壤有机质和养分含量低和含水量下降有关。 尽管有机质和养分含量低和土壤非毛管孔隙减少不利于真菌
和放线菌生存,土壤变得干燥却有利于其和细菌竞争,所以其数量只是略有下降,在微生物总数中所占比例有
所增加。
森林土壤酶在土壤中和养分含量量密切相关[46], 因此,大的环境变化或其生存基质的养分变化能显著
改变其活性[5]。 火灾后的土壤氮含量和微生物数量的减少,引起脲酶活性下降,不利于土壤有机 N 的分解。
磷酸酶与 P循环相关,受土壤微气候、有机质和可利用 P 的影响[5]。 火灾后有机质和速效 P 含量的显著下
降,造成了磷酸酶活性的下降,这与 Boerner等[47]和 Miesel等[48]的研究结果一致。 过氧化氢酶活性也随着土
壤养分含量和微生物数量的减少而下降,造成分解土壤代谢过程中的有毒物质能力下降,也不利于碳素循环
减弱和土壤腐殖质合成。
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1386摇 22 期 摇 摇 摇 薛立摇 等:火灾对马尾松林地土壤特性的影响 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 22 November,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Hyperspectral estimation models for plant community water content at both leaf and canopy levels in Wild Duck Lake wetland
LIN Chuan, GONG Zhaoning, ZHAO Wenji (6645)
………
………………………………………………………………………………
Potential distribution of rice in china and its climate characteristics DUAN Juqi,ZHOU Guangsheng (6659)…………………………
Effects of seed soaking with soybean isoflavones on soybean seedlings under salt stress
WU Yumei, ZHOU Qiang, YU Bingjun (6669)
………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Ecophysiological responses and adaptation of Tamarix ramosissima to changes in groundwater depth in the Heihe river basin
ZHANG Pei, YUAN Guofu, ZHUANG Wei, et al (6677)
…………
…………………………………………………………………………
Melica przewalskyi population spatial pattern and response to soil moisture in degraded alpine grassland
ZHAO Chengzhang,GAO Fuyuan,SHI Fuxi,et al (6688)
………………………………
……………………………………………………………………………
A study on ecological compensation standard for Zaoshi Water Conservancy Project based on the idea of ecological footprint
XIAO Jianhong, CHEN Shaojin, YU Qingdong, et al (6696)
…………
………………………………………………………………………
Spatial鄄temporal variation of NPP and NDVI correlation in wetland of Yellow River Delta based on MODIS data
JIANG Ruizhu, LI Xiuqi, ZHU Yongan, et al (6708)
……………………
………………………………………………………………………………
Marshclassification mapping at a community scale using high鄄resolution imagery LI Na, ZHOU Demin, ZHAO Kuiyi (6717)………
The impact of bacterial鄄feeding nematodes on root growth of Arabidopsis thaliana L. and the possible mechanisms
CHENG Yanhong, CHEN Xiaoyun, LIU Manqiang, et al (6727)
……………………
…………………………………………………………………
Spatial and dynamic analysis of plantations in Xishuangbanna using network K鄄function
YANG Juejie,LIU Shiliang,ZHAO Qinghe,et al (6734)
………………………………………………
……………………………………………………………………………
Contrastive analysis and climatic response of tree鄄ring gray values and tree鄄ring densities
ZHANG Tongwen, YUAN Yujiang, YU Shulong, et al (6743)
………………………………………………
……………………………………………………………………
Fractal structure of dominant tree species in north鄄facing slope of mountain of northern Hebei
TIAN Chao,LIU Yang,YANG Xinbing,et al (6753)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
Characteristics of radiation fluxes of an evergreen broad鄄leaved forest in Maofeng Mountain, Guangzhou, China
CHEN Jin, CHEN Bufeng, PAN Yongjun, et al (6766)
………………………
……………………………………………………………………………
Effects of seed鄄dressing agents on groundnut and rhizosphere microbes LIU Dengwang,ZHOU Shan,LIU Shengrui,et al (6777)……
Time series prediction of the concentration of chlorophyll鄄a based on RBF neural network with parameters self鄄optimizing
TONG Yuhua, ZHOU Hongliang,HUANG Zhefeng,et al (6788)
……………
……………………………………………………………………
A trend surface analysis of geographic variation in the triats of seeds and seedlings from different Quercus acutissima provenances
LIU Zhilong, YU Mukui, MA Yue, et al (6796)
…
……………………………………………………………………………………
Comparisons of relationships between leaf and fine root traits in hilly area of the Loess Plateau, Yanhe River basin, Shaanxi
Province, China SHI Yu,WEN Zhongming,GONG Shihui (6805)…………………………………………………………………
An analysis on the water status in twigs and its relations to the drought resistance in Five woody plants living in arid zone
TAN Yongqin, BAI Xinfu, ZHU Jianjun, et al (6815)
…………
……………………………………………………………………………
The effect of fire on soil properties in a Pinus massoniana stand XUE Li, CHEN Hongyue, YANG Zhenyi, et al (6824)……………
Water鄄environment effects of industry structure in Taihu Lake Basin in Jiangsu Province
WANG Lei, ZHANG Lei, DUAN Xuejun, et al (6832)
………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effect of high temperature on enzymic activity, pigment content and chlorophyll fluorescence of two Kappaphycus species
ZHAO Sufen, HE Peimin (6845)
……………
……………………………………………………………………………………………………
Analysis on characteristics of a typical drought event in Jiangsu Province
BAO Yunxuan, MENG Cuili, SHEN Shuanghe, et al (6853)
………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Surface heat flux and energy budget for semi鄄arid grassland on the Loess Plateau
YUE Ping,ZHANG Qiang,YANG Jinhu,et al (6866)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of light quality on photosynthetic characteristics and on the carotenoid and cuticular extract content in tobacco leaves
CHEN Wei, JIANG Wei,QIU Xuebai,et al (6877)
………
…………………………………………………………………………………
Cyanobacterial diversity in biological soil crusts on wastelands of copper mine tailings
LIU Mei, ZHAO Xiuxia, ZHAN Jing, et al (6886)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Stereotypic behavior frequency and the influencing factors in captive Alpine musk deer (Moschus sifanicus)
MENG Xiuxiang, GONG Baocao, XUE Dayuan, et al (6896)
…………………………
……………………………………………………………………
Zooplankton ecology near the Tianwan Nuclear Power Station WU Jianxin, YAN Binlun, FENG Zhihua, et al (6902)………………
Diel variations of fish assemblages in multiple habitats of Ma忆an archipelago, Shengsi, China
WANG Zhenhua, WANG Kai, ZHANG Shouyu (6912)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
A novel cognitive鄄based approach to motivation for non鄄use value ZHONG Manxiu, XU Lizhong, YANG Jing (6926)………………
Review
Salt鄄responsive proteomics in plants ZHANG Heng, ZHENG Baojiang, SONG Baohua, et al (6936)…………………………………
Research progress on forms of nitrogen and determination in the sediments LIU Bo, ZHOU Feng, WANG Guoxiang, et al (6947)…
Review of research progress of infectious diseases in wild birds LIU Dongping, XIAO Wenfa, LU Jun, et al (6959)…………………
Review on the methods to quantify fish忆s ability to cross velocity barriers in fish passage
SHI Xiaotao, CHEN Qiuwen, HUANG Yingping, et al (6967)
………………………………………………
……………………………………………………………………
Monograph
Intergovernmental Science鄄Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services: foundation, prospect and response strategy
WU Jun, XU Haigen, DING Hui (6973)
………
……………………………………………………………………………………………
Scientific Note
A comparative study of the spatial鄄temporal patterns of fine roots between young and mature Caragana korshinskii plantations
CHEN Jianwen, WANG Mengben, SHI Jianwei (6978)
………
……………………………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
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(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 22 期摇 (2011 年 11 月)
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Vol郾 31摇 No郾 22摇 2011
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