馬尾松林采伐跡地火燒黑炭對土壤活性碳氮庫的影響

王玉哲,劉俊第,嚴(yán) 強(qiáng),方 熊,易志剛,胡亞林,劉 先,*

1 福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院, 福州 350002 2 福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 福州 350002 3 福建農(nóng)林大學(xué)西芹教學(xué)林場, 南平 353000

林火是全球森林生態(tài)系統(tǒng)一個不可忽視的干擾因子[1- 2],在全球氣候變化的背景下,林火發(fā)生的頻率和強(qiáng)度將會增加。在我國南方,煉山是林火的一種,也是一項重要的森林經(jīng)營措施,不但可以經(jīng)濟(jì)、快速和有效地清除森林采伐剩余物,還能抑制植物病害的蔓延[3]。雖然煉山會導(dǎo)致環(huán)境污染,增加土壤中養(yǎng)分流失[4],但是煉山作為一種傳統(tǒng)的森林管理措施一直存在,特別是,在松材線蟲(Bursaphelenchusxylophilus(Steiner & Buhrer)Nickle)病感染的馬尾松(PinusmassonianaLamb.)人工林,煉山仍是控制松材線蟲病蔓延的有效措施。

火燒對森林生態(tài)系統(tǒng)的碳氮循環(huán)有重要影響[5],一方面燃燒過程可以直接導(dǎo)致有機(jī)物質(zhì)中的碳氮以氣態(tài)的形式損失,另一方面火燒引起的土壤、植物和微生物性質(zhì)改變還會對森林生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)產(chǎn)生間接影響[6]。黑炭是火燒過程不完全燃燒的產(chǎn)物,不易被微生物降解,可以在土壤中存留幾千甚至上萬年,對于緩解大氣CO2濃度的增加具有重要貢獻(xiàn)[7]?；馃a(chǎn)生的黑炭能通過靜電吸附作用來增加土壤對銨態(tài)氮的保持能力[8],另一方面在北方森林和干燥溫帶高山森林的研究表明,添加黑炭能增強(qiáng)土壤凈硝化作用,增加土壤硝態(tài)氮的累積[9- 10],這在一定程度上增加了氮素淋溶損失的風(fēng)險。然而,在高溫多雨的亞熱帶地區(qū),黑炭輸入對土壤氮轉(zhuǎn)化過程的影響是否相同還有待研究。

土壤活性碳氮庫主要包括土壤微生物量碳氮和可溶性有機(jī)碳氮,是土壤碳氮庫中的活躍組分,具有很高的生物有效性,可作為土壤有機(jī)質(zhì)改變和養(yǎng)分有效性的評價指標(biāo)[11- 13]。為此,本研究選取福建南平中亞熱帶33年生馬尾松人工林采伐跡地,研究了煉山1年后不同黑炭輸入量處理火燒土壤與未火燒對照土壤理化性質(zhì)(容重、含水率和pH)、全碳和全氮、可溶性有機(jī)碳(Dissolved organic carbon, DOC)、可溶性有機(jī)氮(Dissolved organic nitrogen, DON)、礦質(zhì)氮、土壤微生物量碳(Soil microbial biomass C, MBC)和土壤微生物量氮(Soil microbial biomass N, MBN)含量差異,并探討了煉山及其產(chǎn)物黑炭對土壤活性碳氮庫的影響機(jī)理,旨在為完善煉山管理措施和人工林可持續(xù)經(jīng)營提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于福建省南平市福建農(nóng)林大學(xué)西芹教學(xué)林場(26°33′ N, 118°6′ E),屬中亞熱帶季風(fēng)氣候,海拔200—500 m,年平均氣溫19.4℃,極端最高溫為41℃,最低溫度為-5.8℃,年平均降雨量1817 mm,集中在5—6月,7月常有臺風(fēng)和暴雨,年平均日照1807.8 h,無霜期302 d。土壤主要為黃紅壤[14],由母巖風(fēng)化的殘積母質(zhì)發(fā)育而成,土層較厚,超過1 m。試驗樣地選取33年生馬尾松人工林(8馬尾松+1闊葉樹+1杉木Cunninghamialanceolata(Lamb.) Hook.)采伐跡地,采伐時間為2015年10月,密度為330株/hm2,坡度為25°。林下植被主要有冬青(IlexchinensisSims)、苦竹(Pleioblastusamarus(Keng) Keng)、箬竹(Indocalamustessellatus(Munro) Keng f.)、枇杷葉紫珠(CallicarpakochianaMakino)、粗葉榕(FicushirtaVahl)、山蒼子(Litseacubeba(Lour.) Pers.)、五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus(Lab.) Warb. ex Schum. et Laut.)、鐵芒萁(Dicranopterislinearis(Burm.) Underw.)等。

1.2 樣地設(shè)置

于2016年3月21日對采伐跡地進(jìn)行煉山(圖1),黑炭是煉山過程中采伐剩余物不完全燃燒的產(chǎn)物,在火燒跡地的分布具有異質(zhì)性,為研究煉山及其產(chǎn)物黑炭對土壤性質(zhì)的影響,于2016年3月27日(煉山1周后)在火燒樣地中根據(jù)隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計,在4個區(qū)組中設(shè)置了3個不同黑炭輸入量處理,每個小區(qū)面積為100 m2(10 m×10 m)。3個黑炭處理分別為：①對煉山跡地黑炭不做處理(B1)；②將煉山后產(chǎn)生的黑炭移出該小區(qū)(B0)；③將處理B0處理小區(qū)中移除的黑炭添加到該小區(qū)(B2),添加的黑炭在表面均勻鋪設(shè),并未對土壤進(jìn)行人工平整。由于本研究主要探討不完全燃燒生成的固體組分黑炭對土壤碳氮庫的影響(其在土壤中有較長的存留時間),因此B0處理中移除的黑炭并不包括粉狀黑炭和灰分,在移除過程中盡可能地移出所有塊狀黑炭。黑炭的基本性質(zhì)為：pH 7.98±0.03, 全碳含量(80.1±0.30)%,全氮含量(0.32±0.02)%。同時選擇采伐跡地未火燒區(qū)域作為對照處理(UB,n=4)。2016年4月中旬在火燒跡地和對照區(qū)域同時進(jìn)行造林,新造樹種為閩楠(Phoebebournei(Hemsl.)Yang),造林方式為1年生幼苗移栽,造林密度為2505株/hm2。

圖1 馬尾松人工林采伐跡地?zé)捝角昂驠ig.1 Slash burning in a Pinus massoniana plantation

1.3 土樣采集與分析

于2017年3月21日(煉山1年后)進(jìn)行土壤樣品采集,在3個黑炭處理樣方內(nèi)按“S”型采樣法選8個點,采集0—10 cm和10—20 cm土壤[15],同時在4塊未火燒對照處理(UB)區(qū)域采集土壤樣品,將每個樣方土壤混勻后冷藏運回實驗室。去除土壤中的石塊、根系等雜物后過2 mm篩,之后分成2份,一份風(fēng)干用于測定土壤pH、全碳和全氮含量；另一份在4℃冰箱冷藏,用于土壤DOC、DON、礦質(zhì)氮、MBC和MBN含量測定。采用100 cm3環(huán)刀取0—10 cm和10—20 cm土層原狀土測定土壤容重。

土壤含水率采用重力法(105℃烘干24 h)；土壤pH按土水比1∶2.5混合攪拌后用pH計測定；土壤全碳和全氮含量采用碳氮元素分析儀(Vario MICRO cube,Elementar,德國)測定。用2 mol/L KCl 液浸提土壤后,利用全自動間斷化學(xué)分析儀(SmartChem200,AMS,意大利)測定浸提液中的礦質(zhì)氮(銨態(tài)氮和硝態(tài)氮)含量,用總有機(jī)碳分析儀TOC-LCPH,Shimadzu,日本)測定土壤浸提液的DOC和可溶性總氮含量,可溶性總氮含量與礦質(zhì)氮含量的差值即為土壤DON含量。土壤微生物量碳氮含量測定采用氯仿熏蒸法：分別稱取2份10 g的土壤樣品,其中一份用氯仿熏蒸24 h,另一份不熏蒸,然后往土壤中加50 mL 0.5 M K2SO4溶液,震蕩30 min后過濾,用總有機(jī)碳分析儀(TOC-LCPH,Shimadzu,日本)測定浸提液中的碳氮含量,根據(jù)熏蒸和未熏蒸樣品的差值計算土壤MBC和MBN含量,轉(zhuǎn)換系數(shù)分別選取2.64[16]和2.22[17]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計分析,通過單因素方差(One-way ANOVA)檢驗同一土層不同處理土壤理化性質(zhì)和活性碳氮庫的差異,采用最小顯著性差異法(Least-Significant Difference,LSD)檢驗均值之間差異是否顯著(α=0.05)。采用Pearson法分析土壤活性碳氮庫與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性。利用Origin 8.5軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤基本理化性質(zhì)

煉山1年后,火燒和對照土壤的基本理化性質(zhì)見表1?；馃蛯φ胀寥赖暮蚀嬖陲@著差異(P<0.05),在0—10 cm和10—20 cm土層,火燒土壤含水率均低于對照土壤?；馃寥赖膒H均高于對照土壤,特別是B2處理0—10 cm土壤pH比對照土壤高出24%(P=0.058)。煉山對土壤全碳和全氮沒有顯著影響(P>0.05),而火燒與對照土壤C/N差異因土層而異,在0—10 cm土層,雙倍黑炭輸入量處理土壤C/N要顯著大于對照土壤(P<0.05),10—20 cm土層的火燒和對照土壤C/N沒有顯著差異(P>0.05)。火燒土壤含水率、pH、全碳和全氮均隨著黑炭輸入量的增加而增加,但差異均未達(dá)到顯著性水平(P>0.05)。

表1 馬尾松林采伐跡地?zé)捝?年后土壤基本理化性質(zhì) (n=4)

數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差；不同字母表示同一土層不同處理之間存在顯著差異(P<0.05)

2.2 土壤可溶性有機(jī)碳氮含量

煉山對土壤DOC含量的影響因土層而異(圖2),在0—10 cm土層,火燒土壤DOC含量與對照土壤沒有顯著差異(P>0.05),而10—20 cm土層的火燒土壤DOC含量要顯著低于對照土壤(P<0.05)。同樣,煉山對土壤DON含量的影響因土層而異(圖2),且與煉山后黑炭輸入量有關(guān)(圖2)。火燒后單倍(B1)和移除黑炭(B0)處理中,土壤DON含量顯著低于對照土壤(P<0.05),而雙倍黑炭輸入處理(B2)與對照土壤沒有顯著差異(P>0.05)。煉山及其黑炭輸入量對土壤DOC/DON沒有顯著影響(P>0.05,圖2)。

圖2 煉山黑炭對土壤可溶性有機(jī)碳氮含量的影響Fig.2 Effects of black carbon on soil dissolved organic carbon and nitrogen contentsUB：未火燒對照,unburnt soil；B0：去除黑炭,removal of black carbon；B1：單倍黑炭,single rate of black carbon；B2：雙倍黑炭,double rates of black carbon

2.3 土壤礦質(zhì)氮含量

土壤礦質(zhì)氮以硝態(tài)氮為主,分別占火燒和對照土壤的70.82%—95.95%和48.40%—97.53%(圖3)。土壤銨態(tài)氮含量受火燒和黑炭輸入量的影響較大,特別是10—20 cm下層土壤(圖3),與對照相比,煉山后移除黑炭(B0)顯著降低了土壤銨態(tài)氮含量,而增加黑炭輸入(B2)能顯著增加火燒土壤中的銨態(tài)氮含量(P<0.05)。在0—10 cm和10—20 cm土層中,火燒土壤硝態(tài)氮含量均低于對照土壤,但差異未達(dá)到顯著性水平(P>0.05)。

圖3 煉山黑炭對土壤礦質(zhì)氮含量的影響Fig.3 Effects of black carbon on the contents of soil nitrate and ammonium

2.4 土壤微生物量碳氮含量

煉山1年后火燒土壤MBC和MBN含量均低于對照土壤,且煉山對馬尾松人工林采伐跡地土壤MBN含量的影響因土層而異(圖4)。在0—10 cm土層,煉山后移除黑炭(B0)處理中土壤MBN含量顯著低于對照土壤(P<0.05),而在10—20 cm火燒和對照土壤MBC和MBN含量均未顯著差異(P>0.05)。不同黑炭輸入量處理火燒土壤MBC和MBN含量沒有顯著差異(P>0.05),但隨著黑炭輸入量的增加而增加(0—10 cm土壤MBC含量除外,圖4)。火燒后黑炭輸入量能顯著影響0—10 cm表層土壤的微生物量碳氮比(MBC/MBN),移除黑炭處理(B0)土壤MBC/MBN要顯著高于雙倍黑炭輸入處理(B2)(P<0.05),這與土壤C/N的趨勢相反(表1)。

圖4 煉山黑炭對土壤微生物量碳氮含量的影響Fig.4 Effects of black carbon on soil microbial biomass carbon and nitrogen contents

2.5 土壤活性碳氮庫與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系

如表2所示,土壤DOC含量與土壤含水率之間存在顯著或極顯著的正相關(guān)性；0—10 cm土壤硝態(tài)氮含量與土壤pH呈負(fù)相關(guān),10—20 cm土壤銨態(tài)氮含量與全碳呈正相關(guān)；0—10 cm土壤MBC和MBN含量與土壤含水率呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系,而在10—20 cm下層土壤,土壤MBC和MBN含量與含水率和pH等土壤理化性質(zhì)不存在顯著相關(guān)性。

表2 土壤活性碳氮庫與土壤理化性質(zhì)相關(guān)性分析

3 討論

3.1 火燒黑炭對土壤可溶性碳氮含量的影響

土壤活性有機(jī)質(zhì)是林地物質(zhì)循環(huán)的核心[18]。其中,土壤DOC含量雖然只占土壤全碳的極小部分,但它可以直接參與土壤生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過程,還是土壤微生物活動的能量和養(yǎng)分來源[19]。森林管理措施如森林采伐、施肥和煉山等能通過改變輸入有機(jī)物質(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量,以及土壤微生物的活性來影響土壤DOC含量[20]。本研究中,火燒土壤DOC含量要低于對照土壤(圖2),但在0—10 cm土層差異不顯著,這與孔健健和楊健[17]在大興安嶺落葉林的研究結(jié)果不同,這可能是由于對照處理的選擇不同,本研究中對照區(qū)為采伐跡地未火燒區(qū)域,來自地上部分的有機(jī)物輸入也減少,而在孔健健和楊健[21]的研究中對照區(qū)凋落物輸入并沒有受到顯著影響。然而,10—20 cm土層的火燒土壤DOC含量要顯著低于對照土壤(圖2),從而說明火燒對土壤DOC的影響因土層而異,火燒不僅僅影響表層土壤的DOC含量,也會影響土壤DOC含量的空間分布[22]?；馃龑ν寥繢ON的影響也因土層而異,0—10 cm土層火燒和對照土壤DON含量沒有顯著差異,但在10—20 cm土層火燒土壤的DON含量顯著低于對照土壤,特別是在黑炭輸入量較少的處理(B0和B1),說明黑炭的輸入有助于增加土壤DON的含量,這可能與黑炭的高比表面積和強(qiáng)吸附性能有關(guān)[9,23]。

土壤DOC含量與土壤含水率呈顯著正相關(guān)(表2),與周文君等[22]在熱帶季節(jié)雨林的研究結(jié)果一致,這是由于土壤較高的水分含量提高了微生物活性,從而促進(jìn)了水溶性有機(jī)化合物的形成[24]。本研究土壤DOC含量與土壤pH不存顯著相關(guān)性,一般認(rèn)為土壤pH能通過物理-化學(xué)和生物學(xué)過程來影響影響土壤DOC的移動性,然而室內(nèi)和野外試驗結(jié)果由于時空尺度不同而存在差異[25],野外條件下土壤溶液與原狀土壤達(dá)到平衡狀態(tài)可能是土壤DOC含量與土壤pH缺乏相關(guān)性的原因之一[18]?；馃寥赖膒H高于對照土壤,特別是在雙倍黑炭輸入量處理具有較高的土壤DON含量,然而,土壤DON含量與土壤pH也不存在顯著相關(guān)性,這與林寶平等[26]對濱海沙地人工林火燒土壤的研究結(jié)果相反,該研究發(fā)現(xiàn)土壤DON含量與土壤pH存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3.2 火燒黑炭對土壤礦質(zhì)氮含量的影響

很多研究表明,火燒后短期內(nèi)土壤礦質(zhì)氮含量會增加[6,27],這是由于一方面燃燒過程可以將土壤有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為礦質(zhì)氮,另一方面土壤環(huán)境的改變能增加土壤礦化和硝化作用,而且火后植物和微生物對礦質(zhì)氮的吸收作用也減弱。隨著火后植物和土壤微生物的吸收利用,土壤礦質(zhì)氮會恢復(fù)到火燒前的水平,恢復(fù)時間與火燒類型、土壤深度和氣候條件有關(guān)[27]。Meta-analysis分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),火后土壤硝態(tài)氮的恢復(fù)一般比銨態(tài)氮需要更長的時間[27],本研究中,煉山1年后火燒和對照土壤的礦質(zhì)氮含量沒有顯著差異,在煉山1個月后在火燒樣地和未火燒樣地均種植了1年生閩楠幼苗,且對不同處理樣地的撫育等森林管理措施一致,可以認(rèn)為閩楠幼苗的生長和吸收不會顯著影響不同處理土壤礦質(zhì)氮含量的差異,未來應(yīng)對火燒和對照土壤閩楠幼苗氮吸收特征開展進(jìn)一步研究?；鸷笸寥赖V質(zhì)氮的恢復(fù)可能與研究樣地的氣候和地形條件有關(guān),南方雨熱同季,土壤淋溶現(xiàn)象嚴(yán)重,因而火燒所引起的硝態(tài)氮增加效應(yīng)會在更短的時間內(nèi)消失,甚至出現(xiàn)火燒土壤礦質(zhì)氮含量降低的現(xiàn)象,這與林寶平等在濱海沙地人工林的研究結(jié)果一致[26],而在大興安嶺落葉林中,火燒1年后土壤礦質(zhì)氮含量仍極顯著高于對照土壤[28],可能是因為大興安嶺落葉林中降雨較少,土壤對養(yǎng)分的固持能力強(qiáng),因而礦質(zhì)氮淋失較慢。

黑炭是森林火燒過程中不完全燃燒的產(chǎn)物,與燃燒產(chǎn)生的灰分不同,黑炭可以在土壤中存留上百年甚至上千年的時間[1]。黑炭不僅可以改變土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì),還能影響土壤養(yǎng)分特別是氮循環(huán)過程[9- 10]。一般認(rèn)為,火燒可以增加土壤中的凈硝化作用,這是由于：(1)黑炭具有較強(qiáng)的吸附性能,可以吸附對硝化作用有抑制作用的有機(jī)化合物如單萜等[29],還能吸附增強(qiáng)氮固定作用的含碳化合物如多酚[9]；(2)黑炭能增強(qiáng)氮轉(zhuǎn)化微生物的活性,因為黑炭本身能為土壤微生物提供碳源[30],其多孔性還能為微生物生長提供適宜的棲息環(huán)境[31],如在干燥山地森林的研究發(fā)現(xiàn)[10],火燒產(chǎn)生的黑炭能影響硝化微生物群落的組成和功能,從而增強(qiáng)土壤硝化作用。本研究中,為保證不同黑炭輸入量有足夠時間改善土壤環(huán)境進(jìn)而影響微生物對土壤氮轉(zhuǎn)化的調(diào)控過程,選擇在黑炭布置1年后進(jìn)行土壤采集和分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同黑炭輸入量處理之間土壤硝態(tài)氮含量并沒有顯著差異(圖3),這可能由于本研究樣地屬于濕潤的亞熱帶,相比之前研究的北方森林和溫帶高山森林,濕潤多雨,土壤本身具有較高的硝化活性,之前的研究也發(fā)現(xiàn),添加黑炭對硝化微生物活性較高的草地土壤硝化潛勢并沒有顯著影響[9]。此外,黑炭輸入還可以增加土壤的養(yǎng)分保持能力[8,32],本研究也發(fā)現(xiàn)下層土壤銨態(tài)氮含量隨著黑炭輸入量的增加而增加(圖3),說明黑炭輸入增加了土壤對銨態(tài)氮的固持能力,這是由于黑炭輸入增加了土壤中可以進(jìn)行靜電吸附(Electrostatic adsorption)的位點,從而增加了對銨態(tài)氮的吸附[8]。本研究中,黑炭輸入一方面增加了土壤對銨態(tài)氮的保持能力,另一方面并沒有增強(qiáng)土壤的凈硝化作用,因而減小了火燒后硝態(tài)氮含量增加所導(dǎo)致的淋失風(fēng)險,這對于新造林地的養(yǎng)分特別是氮素保持具有重要意義。

3.3 火燒黑炭對土壤微生物量碳氮含量的影響

土壤微生物生物量能反映土壤微生物活性特征,可以作為土壤質(zhì)量應(yīng)對環(huán)境干擾(如火燒)的敏感評價指標(biāo)[33]?；馃蠖唐趦?nèi)土壤微生物量急劇下降[34-35],這是由于燃燒過程中的高溫可以直接殺死微生物,而且火燒后來自地上部分凋落物的活性有機(jī)物質(zhì)輸入減少[36]。隨著火后植被的恢復(fù)和土壤環(huán)境的改變土壤微生物量會逐漸恢復(fù)到火燒前的水平,這與火后恢復(fù)時間、土壤和植被類型、火燒強(qiáng)度和頻率有關(guān)[37]。本研究中,火燒1年后土壤MBC和MBN含量仍低于對照土壤,特別是受火燒直接干擾的表層土壤(圖4),這是由于本研究樣地為馬尾松人工林的采伐跡地,一方面煉山消耗了大部分的采伐剩余物,另一方面來自新造樹木的凋落物輸入較少。此外,本研究中對照區(qū)域地上部分有機(jī)物質(zhì)輸入量也減少,但土壤并未受到火燒直接干擾,因而火燒與對照土壤微生物量的差異可能是火燒樣地速效養(yǎng)分的淋溶損失導(dǎo)致土壤可利用養(yǎng)分下降引起的[38]。

受氣候和林地條件的影響,火燒時不充分燃燒會形成黑炭等固體產(chǎn)物存留在林地中,而且黑炭在林地的分布有很高的異質(zhì)性[39-41],從而影響土壤理化性質(zhì)如含水率和pH等(表1)。本研究結(jié)果表明,火燒后土壤黑炭輸入量的差異能影響土壤微生物生物量的恢復(fù),特別是土壤MBN含量(圖4)。土壤MBN含量隨著火后黑炭輸入量的增加而增加,移除黑炭后土壤MBN含量顯著低于對照土壤,而有黑炭輸入處理中火燒土壤MBN含量與對照土壤沒有顯著性差異,從而說明黑炭有助于土壤微生物生物量的恢復(fù)?？赡艿脑蛴校?)改善土壤理化性質(zhì),本研究中土壤含水率和pH均隨著黑炭輸入量的增加而增加(表1),而土壤微生物量碳氮含量與土壤含水率呈極顯著正相關(guān)(表2)；2)黑炭具有較高的比表面積和很強(qiáng)的吸附性能,能吸附水分和銨態(tài)氮等養(yǎng)分,從而為微生物生長提供有利的微環(huán)境條件[9,23]。另外,本研究中,火燒土壤MBC/MBN隨著黑炭輸入量的增加而減少(圖4),說明黑炭輸入提高了土壤氮素的有效性?；馃c對照土壤MBC/MBN的差異與黑炭輸入量有關(guān),去除黑炭處理(B0)土壤MBC/MBN要高于對照土壤,說明火后移除黑炭減少了土壤的氮素供應(yīng)能力,可能是移除黑炭減少了對土壤養(yǎng)分的吸附作用,從而增加了土壤中氮素等養(yǎng)分的損失。未來研究應(yīng)該通過高通量測序等分子生物學(xué)手段來研究火燒土壤中的微生物群落(特別是氮轉(zhuǎn)化功能微生物)結(jié)構(gòu)及其豐度變化特征。

4 結(jié)論

(1)煉山對土壤DOC和DON含量的影響因土層而異,煉山1年后,10—20 cm火燒土壤DOC和DON含量顯著低于對照土壤,而在0—10 cm表層土壤沒有顯著差異?；馃寥繫BC和MBN含量均低于對照土壤,說明土壤微生物群落還未恢復(fù)。

(2)土壤C庫、銨態(tài)氮含量和MBN含量與煉山黑炭輸入量成正比,黑炭輸入對火燒土壤的微生物群落恢復(fù)和N素保持具有積極意義,因此亞熱帶人工林管理過程中應(yīng)重視黑炭的利用,建議將一些堆燒后生成的黑炭均勻鋪設(shè)在林地,從而有益于改善土壤環(huán)境和養(yǎng)分固持。

(3)考慮到火燒影響的長效性,未來應(yīng)繼續(xù)關(guān)注土壤碳氮庫和微生物群落特征的時空變化特征。此外,鑒于黑炭對采伐跡地火燒土壤N素保持的重要性,今后應(yīng)從N轉(zhuǎn)化功能微生物角度深入研究黑炭對火燒土壤N素循環(huán)的影響機(jī)理。