【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 復(fù)模態(tài)的季節(jié)性波動(dòng) ,是綜合作用的結(jié)果 ,各種生態(tài)因素和目前我們了解的監(jiān)管機(jī)制還很缺乏。一般的觀點(diǎn) ,對(duì)于一個(gè)特定的森林生態(tài)系統(tǒng) ,土壤溫度和土壤水分的季節(jié)變化是調(diào)節(jié)土壤微生物生物量季節(jié)波動(dòng)的主要因素 ,和不同植被的地理分布和植被類型是不同大小的森林生態(tài)系統(tǒng) ,土壤微生物生物量 的變化是 季 節(jié)性差異產(chǎn)生的波型 [20]。 土壤溫度和濕度有很強(qiáng)的季節(jié)性變化在一年 ,季節(jié)性動(dòng)態(tài)變化的土壤微生物生物量有相當(dāng)大的影響力 。 緯度的增加 ,土壤溫度對(duì)土壤微生物生物量季節(jié)性波動(dòng)的主要監(jiān)管作用逐漸加強(qiáng) ,土壤水分對(duì)土壤微生物生物量主導(dǎo)調(diào)節(jié)功能的季節(jié)性波動(dòng)逐漸減弱 。 高溫和高濕度環(huán)境有利于植物的快速增長(zhǎng) ,導(dǎo)致植物對(duì)土壤氮、磷和其他營(yíng)養(yǎng)素需要量很大 ,不利于土壤微生物繁殖 。條件 為 高溫和高濕度的環(huán)境 ,土壤微生物活動(dòng)增加 ,加速分解利用能源物質(zhì) ,維持快速的周轉(zhuǎn)率 ,雖然土壤微生物快速繁殖 ,但往往由于 受 限制的可用資源 ,土壤微1 前言 3 生物生物量是 較小的 ,土壤微生物生物量氮含量可以反映土壤氮能力的大小 ， 對(duì)土壤溫度和土壤濕度除了直接影響土壤微生物 ,主要是通過也影響植物的生長(zhǎng)節(jié)奏和土壤微生物和植物對(duì)土壤養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系來影響季節(jié)性波動(dòng)的土壤微生物生物量 。在溫帶和寒帶地區(qū) ,土壤微生物生物量呈現(xiàn)高夏季低冬季或夏季高冬天淡季波動(dòng)模型 , 土壤溫度和土壤濕度 主要是相關(guān)的交互作 [21]。另外，土壤微生物量氮是土壤有效氮活性庫的主要部分。所以研究森林土壤中微生物生物量氮的季節(jié)動(dòng)態(tài)很有意義。 東北林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 2 研究區(qū)概況 [4] 地理位置 該實(shí)驗(yàn)取樣的地方是涼水實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)，涼水實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)位于黑 龍江省伊春市帶嶺涼水溝原始林地，是小興安嶺紅松闊葉林典型代表之一。地理坐標(biāo)：東經(jīng) 128。 48′ 30〃 ~128。 55′50〃 。北緯 47。 7′ 39〃 ~47。 14′ 22〃 。 氣候 冬季 嚴(yán)寒干燥 ，主要受西伯利亞高冷氣壓影響 ， 夏季溫涼多雨 ，主要受太平洋季風(fēng)影響 ，溫帶大陸性季風(fēng)氣候特征 是很 明顯的。年 均 溫為 。 C,七月為 最高為 。 C，一月為 最低為 。 C， 。 C 為極端最高 溫 ， 。 C 為 極端最低溫 ，年均地溫是。 C， 。 C 為 極端最高地溫， 。 C 為 極端最低地溫。 為 全年蒸發(fā)量，夏季蒸發(fā)量 是冬季的 11 倍。其中林外蒸發(fā)量比林內(nèi)大 %。 為 全年降水量， 夏季是降雨的集中季節(jié) ， 降雪開始 于 十月中旬， 化雪 開始于 五月上旬。河流 有 長(zhǎng)為六個(gè)多月 的 結(jié)冰期 ， 結(jié)冰 開始于 十月下旬， 開凍 始于 四月中旬， 有 100~120d 的 無霜期， 五月中旬 開始 晚霜， 九月下旬 開始早霜 。 五月上旬 為喬木的生長(zhǎng)期 。 喬灌木開始休眠 是在 十月初 ，此時(shí)氣溫為 ，植物 有 120d 的生長(zhǎng)期 。 植被 以紅松為主的溫帶針闊葉混交林生態(tài)系統(tǒng)及其國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)的野生動(dòng)、植物物種是本區(qū)的 最 主要 的 保護(hù)對(duì)象。 據(jù)多年的調(diào)查研究統(tǒng) 計(jì)本區(qū)有動(dòng)、植物種類 20xx 余種 ，森林植被類型豐富 ， 同時(shí)物種也特別多 。 紅松闊葉林是主要 的 森林類型， 紅松、黃菠蘿、水曲柳、榆、楓樺、椴、山楊、白樺 、云杉、冷杉、落葉松 為 主要 的 喬木樹種，紅松 是其中 最多 的 。 這里是 我國(guó)現(xiàn)有保存下來的 較大片原始紅松林基地之一。這里的森林對(duì)進(jìn)一步研究天然林和更好的恢復(fù)森林都 有著 及其 重要 的 意義。 土壤 該實(shí)驗(yàn)區(qū)的地帶性土壤為暗棕壤。非地帶性土壤有草甸土、沼澤土和泥炭土及其亞類構(gòu)成。 暗棕壤：該類土分布面積最廣，是小興安嶺典型的地帶性土壤，該土壤在涼水林場(chǎng)分布各類型的原始紅松林和破環(huán)后次 生林下均有著分布。該類土壤腐殖質(zhì)含量比較高，具團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，含各種營(yíng)養(yǎng)元素，肥力很高，極具潛力。適于林木生長(zhǎng)。 草甸土：該類土壤分布在河流兩岸、山間低平地及沖積地，常與沼澤土呈復(fù)區(qū)存在，分布面積較少。 沼澤土：該類土壤發(fā)育于林區(qū)低濕地段，小溪旁地形平坦，地表經(jīng)常間歇積水，常見植被有小葉草、泥炭蘚、苔草等。 該實(shí)驗(yàn)區(qū)地帶性的暗棕壤，與非地帶性草甸土、沼澤土，三者相互演替。 本章小結(jié) 該地區(qū)極具溫帶森林的特征，極具溫帶森林的代表性，在該實(shí)驗(yàn)區(qū)取樣是很科學(xué)的。 3 研究方法 5 3 研究方法 野外樣地選擇及取樣 在涼水自然保護(hù)區(qū)內(nèi) ,選 擇 紅松楓樺混交林、 紅松椴樹混交林、 紅松純 林 3 種林型 ,在每個(gè)林型中選設(shè) 3 塊 30m*20m 的 標(biāo)準(zhǔn)地 ,在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地中 ,按 “ S” 形選設(shè) 5 個(gè)采樣點(diǎn) 。并在這三種林型中各選大、中、小三個(gè)林隙，在每個(gè)林隙中也按“ S”形選設(shè) 5 個(gè)采樣點(diǎn)。 20xx 年 5 月到 10 月每月分別在 選設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)地以及選設(shè)的林隙中的采樣點(diǎn) ,采集 0—10cm土樣 。土樣立即裝入 冷藏箱 ， 并盡可能快的 帶回實(shí)驗(yàn)室置于 2。 C 低溫保存。 實(shí)驗(yàn)方法 試劑配置 混合催化劑：按照硫酸鉀：五水硫酸銅：硒粉 =100： 10： 1，稱取硫酸鉀 100g、五水硫酸銅 10g、硒粉 1g。均勻 混合后研細(xì)。貯于瓶中。 40%氫氧化鈉：稱 400g 氫氧化鈉于燒杯中，加蒸餾水 600ml，攪拌使之全部溶解。 2%硼酸溶液：稱 20g 硼酸溶于 1000ml 水中，再加入 2ml 混合指示劑。（按體積比100:2 加入混合指示劑） 混合指示劑：稱取溴甲酚綠 和甲基紅 克 ,溶解在 100ml95%的乙醇中 ,用稀氫氧化鈉或鹽酸調(diào)節(jié)使之呈淡紫色，此溶液 pH 應(yīng)為 。 ：取比重 的濃鹽酸 ，用蒸餾水稀釋至1000ml，用基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定之。 ：稱 取 溶解于蒸餾水中，攪拌溶解，（可加熱）定容至 1L。 去乙醇氯仿的配制 方法 ：通風(fēng)柜 量取 一百 毫升 的 氯仿 放到五百 毫升的分液漏斗中，往其中 加 二百 毫升蒸餾水， 把 塞 子加上以后 ， 上下左右 振蕩 它十幾 下 以后 打開塞子放氣， 其 后 蓋上 塞 子繼續(xù) 振蕩 它十幾 下， 就這樣 反復(fù) 至少三 次 后 ， 把 分液漏斗 放到 鐵架臺(tái)上， 等待使 溶液分層 以后 ， 把 分液漏斗下端的閥 打開 ， 把 下層溶液（ 即 氯仿） 倒 入 二百毫升的燒杯 ， 把 剩 下 的溶液倒 到 水槽 中 。將燒杯中的氯仿 倒到 分液漏斗中， 至少 反復(fù) 三次。 最后 將精制后的氯仿倒 到 棕色瓶中，加入無水 CaCl2 10g， 放到陰暗的地方保存起來 。 制樣 稱取新鮮土壤 放置燒杯中，加約等于田間持水量 60%水在 28℃下培養(yǎng)7~15d。 把培養(yǎng)好的土樣連同燒杯一起放到 真空干燥器中，同時(shí)內(nèi)放一小燒杯 （裝有100ml 去乙醇氯仿） ，密封真空干燥器， 把密封好的真空干燥器連到真空泵上，抽真空讓 氯仿沸騰 5 分鐘，靜置 5 分鐘，再抽濾 5 分鐘，同樣操作三次。 把 干燥器放入 26℃培養(yǎng)箱中 一晝夜 后，抽真空 2035 分鐘，目的是把 土壤吸附的氯仿 去掉 。按照土：:4(烘干土算，一般就是濕土： ： 2)，加入 K2SO4 溶液（空白 省去氯仿熏蒸這一步，其他一樣）震蕩 30 分種，過濾。 東北林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 測(cè)定 濾液要是不及時(shí)測(cè)定，需立即在 15℃以下保存，此濾液可用于微生物碳氮的測(cè)定。微生物碳測(cè)定只吸取 2ml，采用重鉻酸鉀 硫酸亞鐵滴定法測(cè)定。微生物氮吸取濾液10ml 于消化管中，加入 2g 催化劑，在再加 5ml 濃硫酸，管口放一彎頸小漏斗， 將消化管置于通風(fēng)櫥內(nèi)遠(yuǎn)紅外消煮爐的加熱孔中 。打開消煮爐上的所有加熱開關(guān)進(jìn)行消化，加熱至微沸，關(guān)閉高檔開關(guān)，繼續(xù)加熱。消煮至溶液呈清徹淡藍(lán)色，然后繼續(xù)消煮 —，最后溶液呈藍(lán)綠色，土呈灰白色，全部消煮時(shí)間約 85 一 90 min。消煮完畢冷卻，同時(shí)做兩個(gè)試劑空白試驗(yàn)。 計(jì)算 a．氮含量計(jì)算 ： 土壤含氮量（ %） =(VV0)*N**100*ts/W （ V— 滴定試樣時(shí)消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積， ml； V0 — 滴定空白時(shí)消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積， ml； N—鹽酸標(biāo)準(zhǔn) 溶液的當(dāng)量濃度 （此處為 ） ； W— 土壤樣品重（用水分系數(shù)換算成烘干土重） g； — 氮的毫克當(dāng)量 ； T3— 為分取倍數(shù)，濾液為 15ml，試驗(yàn)測(cè)定用了 5ml，因此處 ts為 3） b． 微生物氮計(jì)算 ： Nmic =EN／ KEN（ 式中 Nmic— 微生物量氮 質(zhì)量分?jǐn)?shù)， 1； EN— 熏蒸土樣浸提的全 N 與未熏蒸土樣之間的差值， （取上述 A 熏蒸和未熏蒸全氮的差值） ； KEN— 代表被氯仿熏蒸殺死的土壤微生物生物量碳在培養(yǎng)期間礦化為礦質(zhì)態(tài)氮的比例，常取 （ ） ） 本章小結(jié) 在條件允許的情況下，我們充分利用有限的條件，使實(shí)驗(yàn)科學(xué)的進(jìn)行。在培養(yǎng)期間，我們時(shí)刻關(guān)注土壤的水分狀況，讓它始終保持穩(wěn)定。 4 研究結(jié)果及分析 7 4 研究結(jié)果及分析 紅松楓樺 林 Nmic 隨月份的變化 圖 1 紅松楓樺 林 Nmic 隨月份的變化 從 圖 1 中可以看出 紅松楓樺林 在五月份的時(shí)候， 0— 10cm 土壤微生物生物量氮很大，七 月份時(shí)已經(jīng)很小 ，在七月到九月時(shí)，有個(gè)小幅度的上升，之后又開始小幅度的下降。這可能是由于五月到七月時(shí)，紅松楓樺林生長(zhǎng)迅速，奪取微生物的養(yǎng)分，導(dǎo)致土壤微生物生物量氮大量礦化，轉(zhuǎn)化成可供紅松楓樺林吸收的有效氮。 紅松椴樹 林 Nmic 隨月份的變化 圖 2 紅松椴樹林 Nmic 隨月份的變化 從 圖 2 中可以看出 紅松椴樹 林在五月時(shí) 0— 10cm 土壤微生物 Nmic 很大，在五月到十月這個(gè)階段里 紅松椴樹 林中土壤微生物生物量氮逐漸下降，且在七月到九月是降得最快。 這可能由于紅松椴樹林吸收有效氮物質(zhì)比較勻速，沒有紅松楓樺林那樣在短期內(nèi)吸收有效氮物質(zhì)比較快。在七月到九月的時(shí)候，紅松椴樹林生長(zhǎng)加快，導(dǎo)致土壤微生物生東北林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 物量氮快速礦化為可供紅松椴樹林直接吸收的有效氮。 紅松純林 Nmic 隨月份的變化 圖 3 紅松純林 Nmic 隨月份的變化 從圖 3 中可以看出， 紅松純 林在五月份時(shí)， 0— 10cm 土壤微生物生物量氮很大，在五月到十月過程中逐漸減少，在十月份達(dá)到最低。其中，五月到七月土壤微生物生物量氮下降的特別快 ，之后七月到九月緩慢下降，九月到十月更是趨于平衡。這可能由于紅松純林在五月到七月期間吸收有效氮的速率相當(dāng)快，導(dǎo)致土壤微生物生物量氮大量礦化為可供紅松純林直接吸收的有效氮。 三 種林型之間 Nmic 的比較 圖 4 三種林型 Nmic 隨月份變化的比較 從圖 4 中可以看出紅松純林和紅松楓樺林在五月到七月之間土壤微生物生物量氮下降的比紅松椴樹林快。之后七月到十月之間，三林型變化幅度差不多，只是紅松椴樹林4 研究結(jié)果及分析 9 一直呈下降趨勢(shì)，而紅松楓樺林、紅松純林有一個(gè)先小幅度上升，之后又小幅度下降的過程。 表一 紅松楓樺、紅松椴樹林的 方差分析表 差異源 SS df MS F Pvalue F crit 林型 月份 誤差 總計(jì) 表二 紅松椴樹、紅松純林的方差分析表 差異源 SS df MS F Pvalue F crit 林型 月份 誤差 總計(jì) 表三 紅松楓樺、紅松純林的方差分析表 差異源 SS df MS F Pvalue F crit 行