10年模拟氮沉降对苦竹林根际与非根际土壤铝组分的影响

长期高速率的氮(N)沉降将大量的活性N输入到陆地生态系统,使得部分森林生态系统的土壤酸化问题日益严重。酸化导致的土壤中交换性铝(Al)的增加直接威胁着植物生长和生态系统安全。为探索长期不同N沉降情形下竹林土壤Al组分的响应,于2007年10月在苦竹(Pleioblastus amarus)林中建立模拟N沉降样地,分别设置对照(CK,N0 g·m~(-2)·a~(-1))、低N(LN,N 5 g·m~(-2)·a~(-1))、中N(MN,N 15 g·m~(-2)·a~(-1))和高N(HN,N 30 g·m~(-2)·a~(-1))4个处理,每个处理设置3个重复。在连续10 a的N添加处理后,于2017年7月采集0—10 cm根际与非根际土壤样品并测定土壤pH和土壤Al组分。结果表明,模拟N沉降显著降低了根际土壤pH,HN处理显著降低了非根际土壤pH。在对照处理下,根际土壤pH比非根际大0.56个单位。模拟N沉降对根际交换态Al组分含量有显著的影响,对碳酸态Al、有机络合态Al、铁锰氧化态Al和残留态Al组分含量无显著影响;模拟N沉降对非根际土壤的各个Al组分含量无显著影响。相关性分析结果表明根际土壤与非根际土壤的pH均与交换态Al组分含量呈极显著的负相关关系,根际土壤pH与有机络合态Al组分含量呈显著的负相关关系,与其余Al组分含量无显著相关性。研究结果表明长期N沉降导致的土壤酸化使得土壤交换态Al显著增加,苦竹根系或将遭受到Al毒害,对竹林生态系统健康存在潜在危害。     

兴安落叶松林球囊霉素相关土壤蛋白含量对年际间模拟氮沉降的响应

球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin-related soil protein,GRSP)的变化情况是评价和指示土壤碳(C)库动态变化的重要指标。了解大气氮(N)沉降增加背景下GRSP的变化机制对于阐明土壤C循环的驱动因素具有重要意义。于2011年5月开始,在大兴安岭进行野外N沉降试验,共设置4个水平N添加处理,分别为对照(Control,0 g·m~(-2)·a~(-1))、低N(LN,2.5 g·m~(-2)·a~(-1))、中N(MN,5 g·m~(-2)·a~(-1))和高N(HN,7.5 g·m~(-2)·a~(-1))处理,探索GRSP对N沉降的影响机制。结果表明,(1)对于易提取球囊霉素(EE-GRSP),所有施N水平都增加了其在土壤中的含量;对于总球囊霉素(T-GRSP),LN和MN表现为显著促进作用(P0.05),HN表现为抑制作用。(2)T-GRSP与EE-GRSP含量与SOM均表现出显著正相关关系(P0.05)。施N使GRSO对土壤有机质(SOM)的贡献率增加了0.59%-1.07%。低中水平N沉降(LN和MN)显著促进了土壤有机质(SOM)的积累(P0.05),高水平N沉降(HN)处理则表现为抑制。此外,大兴安岭兴安落叶松林GRSP对SOM的贡献率相对较低。(3)在气候变化背景下,低中水平N沉降能通过提高GRSP的量促进SOM的累积,而高水平N沉降则通过减少GRSP的量从而降低土壤总SOM。低中水平N沉降可以增加GRSP和SOM含量,进而提高生态系统固C潜力,减缓大气CO_2浓度升高带来的压力。     

氮沉降对贝加尔针茅草原土壤酶活性的影响

草原土壤酶作为土壤中最活跃的组分,影响生态系统的物质循环过程,其活性能快速反映氮沉降对土壤环境的变化。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,于2010年开始实施模拟氮沉降试验,设置对照(N0,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(N30,30 kg·hm~(-2)·a~(-1);N50,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、高氮(N100,100 kg·hm~(-2)·a~(-1);N150,150 kg·hm~(-2)·a~(-1);N200,200 kg·hm~(-2)·a~(-1))6种氮处理,研究不同氮沉降水平对贝加尔针茅草原土壤6种酶(脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)活性影响。结果表明,0~10 cm土层,与对照相比,氮沉降处理均降低了土壤脲酶(1.32%~24.54%)、过氧化氢酶(10.34%~46.41%)、过氧化物酶(40.54%~271.43%)和蔗糖酶(2.88%~7.31%)活性。同一氮处理水平,不同深度土层的脲酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性表现为0~10 cm10~20 cm。相关分析表明,土壤含水量、p H、有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量与酶活性具有显著相关性(P0.05)。以上结果表明,氮沉降通过改变草原土壤的环境因子,影响土壤酶活性。     

华山松林凋落物养分释放及土壤生态化学计量特征对模拟氮沉降的短期响应

研究模拟氮(N)沉降下森林生态系统凋落物-土壤C/N/P化学计量特征,对探究在全球气候变化背景下森林生态系统物质循环内在机理具有重要科学意义。以滇中亚高山华山松林(Pinus armandii forest)为研究对象,采用尼龙网袋法于2018年2月—2019年1月在华山松林开展模拟N沉降下凋落叶、枝原位分解试验,分别设置4个N沉降水平:对照CK(N 0g·m~(-2)·a~(-1))、低氮LN(N 5 g·m~(-2)·a~(-1))、中氮MN(N 15 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮HN(N 30 g·m~(-2)·a~(-1))。结果表明:华山松林凋落叶和枝C元素均为直接释放模式;凋落叶和枝N元素分别为淋溶-富集-释放和富集-释放模式;凋落叶和枝P元素分别为淋溶-富集-释放和富集-释放模式;凋落叶的C、N、P养分释放速率(40.71%、53.83%、47.06%)均高于凋落枝(20.98%、22.04%、13.15%);各N处理下,凋落叶和枝C释放速率均表现为LNMNCKHN;N沉降总体增加了凋落叶C、N含量,但对P含量无显著影响;N沉降显著降低了凋落叶ω_((C))/ω_((N))和ω_((N))/ω_((P))、凋落枝ω_((C))/ω_((N));凋落叶、枝N、P含量与土壤N、P含量密切相关,土壤P对凋落叶化学计量影响最大,土壤N对凋落枝化学计量影响最大,土壤C对凋落物化学计量影响最小。在短期内N沉降能抑制凋落物分解过程中C、N、P的释放,但对土壤化学计量特征无明显影响,滇中华山松林凋落物分解过程中的化学计量变化特征及养分释放的研究有助于了解森林生态系统对N沉降的响应机理,特别是土壤N、P对凋落物分解的影响将为后续研究的重点内容。     

添加秸秆生物质炭对酸化茶园土壤N_2O和CO_2排放的短期影响研究

为明确秸秆生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,采用室内培养试验方法,研究了小麦秸秆生物质炭添加(对照CK:0 g·kg~(-1);低生物质炭B1:8 g·kg~(-1);中生物质炭B2:24 g·kg~(-1);高生物质炭B3:48 g·kg~(-1))对茶园土壤pH值和温室气体排放的影响。结果表明,与对照组CK相比,添加生物质炭显著抑制了酸性茶园土壤N2O的排放(P=0.000),但抑制效应并未随生物质炭添加量的增加而加强,培养期间各处理N2O累积排放量分别为:CK 2.366 mg·kg~(-1),B1 0.444mg·kg~(-1),B2 0.142 mg·kg~(-1),B3 0.207 mg·kg~(-1)。低生物质炭(8 g·kg~(-1))和中生物质炭(24 g·kg~(-1))处理的综合增温潜势(GWP)分别比对照组CK降低了33.45%和25.77%,而高生物质炭处理(48 g·kg~(-1))与对照处理差异不显著。这表明施用中低量生物质炭更有利于茶园土壤的固碳减排。此外,生物质炭显著提高了酸化茶园土壤p H值,生物质炭添加比例越大,p H值越高,故施用作物秸秆生物质炭有利于酸化土壤改良。相关性分析结果表明,土壤N_2O排放与pH值之间呈显著负相关关系,土壤p H值的升高可能是引起N_2O排放量降低的重要原因。     

氮沉降对城市绿地植物及土壤养分的影响初探——以果岭草(Cynodon dactylon)为例

大气氮沉降是近年来全球变化研究的焦点问题之一,大量而持续的氮沉降对陆地生态系统造成了广泛的影响,但关于氮沉降对城市绿地生态系统的影响及其机制仍然缺少足够的研究。通过模拟氮沉降控制试验,以NH_4NO_3作为外加氮源,设置了N0、N1、N2和N3(分别相当于氮沉降0、5、10、15 g·m~(-2)·a~(-1))4个不同处理,历时12个月,探讨不同程度氮沉降增加对典型城市绿化物种果岭草(Cynodon dactylon)生长状况及土壤化学性质的影响。研究结果表明:(1)氮沉降量为5 g·m~(-2)·a~(-1)时,果岭草地上、地下生物量以及植株密度最大;氮沉降量为10 g·m~(-2)·a~(-1)时,株高最高;根冠比随着施氮量的增加呈减小趋势;适量氮沉降处理有利于植株的生长以及生物量的积累;同时,降水的季节变化可能影响植物对氮的吸收利用;(2)城市绿地土壤pH值随施氮量的增加呈减少趋势,低度适量的氮沉降作用于城市碱性土壤可以中和土壤酸碱度,调节土壤pH值;(3)施氮处理使得城市绿地土壤中的有效氮含量和城市绿地生产力得到一定程度提高。本研究结果证明氮沉降将对城市绿地植物及土壤理化性质产生持续的影响,同时一定程度的氮沉降对城市绿地植物生产力的提高具有促进作用。     

模拟氮沉降对高寒草甸土壤纤毛虫群落的影响

为研究大气氮沉降对高寒草甸土壤纤毛虫群落产生的影响,补充氮沉降对生态系统影响的评价内容及为合理施肥提供科学依据,在甘南玛曲县高寒草甸进行人工模拟氮沉降,设置对照组(CK,不施氮肥)、低氮处理组(T_5,5 g·m~(-2)·a~(-1))、中氮处理组(T_(10),10 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮处理组(T_(20),20 g·m~(-2)·a~(-1)),分别采用活体观察法和"3级10倍环式稀释法"对纤毛虫进行定性及定量研究,探讨4个梯度处理组土壤纤毛虫群落的差异,同时测定相关土壤环境因子:含水量、土温、p H和速效氮。结果表明,共鉴定到土壤纤毛虫121种,隶属于9纲16目28科46属。随氮沉降量增大,各处理组土壤纤毛虫群落组成趋于简单化,优势种由高等的腹毛类纤毛虫演替为适应性极强的肾形类纤毛虫,高氮处理对纤毛虫群落组成具有消极影响。纤毛虫物种数和多样性指数均随氮沉降量增大而显著减小(P0.05),各处理组表现为CKT_5T_(10)T_(20);氮沉降处理对纤毛虫密度的影响表现为CKT_(20)T_5T_(10),其中T_(10)纤毛虫密度最大,这表明氮添加对纤毛虫密度的影响具有阈值效应。各土壤环境因子中,氮处理对土壤p H的影响最为显著(P0.05),氮沉降量越高,土壤pH越低。冗余分析及Pearson相关性分析显示,土壤含水量与pH为影响土壤纤毛虫群落组成变化的主导环境因子。综上,在甘肃甘南高寒草甸人工模拟氮沉降后,高氮处理不利于纤毛虫的生长和繁殖,为维持稳定良好的生态系统功能,推荐5~10 g·m~(-2)·a~(-1)氮肥施用量作为高寒草甸最佳施肥水平参考值。     

蚯蚓粪肥输入促进水稻土有机磷矿化的机制研究

采用盆栽试验,以小白菜(Brassica chinensis L.)为试验作物,设置4个蚯蚓粪肥处理,分别为对照(CK,0 g·kg~(-1))、低量(A1,40 g·kg~(-1))、中量(A2,80 g·kg~(-1))、高量(A3,120 g·kg~(-1)),每个处理4次重复,于小白菜移栽后0、7、14、21d和35d采集土壤样品并测定各指标,研究蚯蚓粪肥对水稻土有机磷矿化以及微生物活性的影响。结果表明,(1)蚯蚓粪肥对小白菜根际土和非根际土微生物生物量碳、微生物生物量磷均有显著影响(P0.05),各处理组中非根际土微生物生物量碳磷比均低于根际土1.9-2.0倍。(2)培养期间,蚯蚓粪肥处理的水稻土酸性磷酸酶活性、有效磷及各磷形态含量相比对照组均有显著性提高。(3)处理组土壤各指标相关性分析结果表明:土壤微生物生物量磷、酸性磷酸酶活性均与中稳定性有机磷Na OH-P_o存在显著负相关关系;在A2和A3水平下,微生物生物量磷与活性有机磷Na HCO_3-P_o之间存在显著负相关关系,Na HCO_3-P_o与Na OH-P_o存在显著正相关关系,稳定态有机磷C.HCl-P_o与Na OH-P_o、Na HCO_3-P_o均呈显著负相关关系。研究表明,蚯蚓粪肥极显著提高土壤NaOH-P_o含量和酸性磷酸酶活性,有效促进Na OH-P_o活化的同时提高了微生物对磷的贮存,其中非根际土微生物对磷的固定强于根际土;蚯蚓粪肥在加速土壤Na HCO_3-P_o和Na OH-P_o矿化的同时也促进了C.HCl-P_o生成,其中微生物生物量磷对C.HCl-P_o的合成具有促进作用。     

模拟氮沉降下滇中亚高山森林凋落物养分元素释放特征

凋落物的养分元素释放在森林生态系统养分循环中起到了重要作用。森林生态系统受氮沉降的影响在近几十年内正显著增加,开展氮沉降背景下不同林分凋落物养分释放的研究,可为预测该区域森林生态系统养分循环及对氮沉降增加的响应提供理论依据。采用凋落物分解袋法,以滇中亚高山常绿阔叶林、高山栎(Quercus semicarpifolia)、华山松(Pinus armandii)和云南松(Pinus yunnanensis)4种林分的凋落叶和枝为研究对象,设置不同氮沉降水平,分别为对照(CK,N 0 g·m~(-2)·a~(-1))、低氮(LN,N 5 g·m~(-2)·a~(-1))、中氮(MN,N 15 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮(HN,N 30 g·m~(-2)·a~(-1)),探究4种林分凋落物营养元素释放特征、影响因素以及生态化学计量比对不同氮沉降水平的响应特征。结果表明:氮沉降12个月后,氮沉降抑制凋落叶和枝C、N元素的释放;除华山松外,氮沉降抑制其他3种林分类型P元素的释放;K元素的释放则在各林分中表现为LN促进,MN和HN抑制。各氮沉降水平降低了各林分凋落物的C/N(1.34%—37.15%)以及高山栎林和云南松林的C/P(2.29%—24.34%),LN与MN下华山松林、LN下常绿阔叶林的C/P显著提高(1.26%—7.37%)。双因素和冗余分析表明,4种林分下凋落叶和枝的元素释放受林分类型的影响最大,受施氮水平的影响次之。可见,模拟氮沉降在凋落叶和枝的分解过程中起到了抑制作用,且在不同林分间差异显著。     

氮沉降对长白山白桦山杨天然次生林土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的影响

土壤理化性质易受氮沉降、温度变化、二氧化碳浓度等外界环境因子的影响,其中土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)和可溶性有机碳、氮(DOC、DON)作为土壤中高活性物质,更易受到诸如氮沉降等环境变化的影响,尤其是不同月份的温度和水分变化会对其产生显著影响。长白山白桦山、杨天然次生林对人工模拟氮沉降响应的控制试验始于2006年,共设计3个氮添加处理,即对照CK(N 0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮LN(N 25 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高氮HN(N 50 kg·hm~(-2)·a~(-1)),每个处理重复3次。于2017年植物生长季(5-10月),按照不同土壤深度(上层0-10 cm和下层10-20 cm)分别对土壤pH、DOC、DON和MBC、MBN进行了分析。结果表明,(1)氮添加导致土壤pH显著降低(P0.05),变异系数随氮添加量逐步降低,且上、下层土壤表现一致。(2)氮沉降对上层土壤DOC表现为促进作用,对下层土壤DOC影响不显著(P0.05)。HN处理抑制上层土壤DON,而LN处理对5月和9月的上层土壤DON有促进作用,对6月和8月有抑制作用;LN处理促进下层土壤DON,而HN处理有抑制作用。(3)氮沉降在春季月份对MBC和MBN有抑制作用,秋季月份有促进作用;LN处理降低了夏季月份MBC和MBN,HN处理则差异不显著。(4)氮添加、月份、土壤深度以及三者之间的交互作用对土壤各指标都有显著影响,由此可见,单个月份的研究结果并不能代表整个生长季的总体变化趋势。故建议在开展土壤易发变化组分研究时,应同时关注时空变化对其的影响,并进行综合分析,才能确保研究结果的准确性和完整性。     

模拟氮沉降对武夷山亚热带常绿阔叶林土壤呼吸的影响

大气氮沉降是全球变化的焦点问题之一,为研究大气氮沉降对森林生态系统土壤呼吸的影响,在武夷山亚热带常绿阔叶林进行人工模拟氮沉降,设置对照(N0,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(N1,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、中氮(N2,100 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高氮(N3,150 kg·hm~(-2)·a~(-1)),采用Li-6400分析系统测定土壤呼吸速率,同时测定土壤温度和土壤含水量,探讨氮沉降的背景下土壤温度和土壤含水量与土壤呼吸的关系。结果表明,(1)亚热带常绿阔叶林土壤呼吸速率具有明显的季节动态变化,土壤呼吸速率均为1月最低,8月最高。(2)常绿阔叶林土壤总呼吸存在明显的季节格局,总体呈单峰型,其峰值均出现在8月,重复测量方差分析结果显示,在生长季,氮沉降对土壤总呼吸均无显著影响(P0.05)。(3)常绿阔叶林土壤总呼吸与土壤温度呈显著的指数关系,其响应具体表现在,低高氮(N1,N3)处理和中氮(N2)处理在一定程度上分别提高和降低了土壤呼吸Q_(10)。N0、N1、N2、N3处理下土壤总呼吸的Q_(10)分别为1.52、1.57、1.44、1.56;土壤呼吸速率与0~5 cm和5~10 cm土层土壤含水量之间的关系用二次曲线拟合的效果最好,其决定系数R~2分别为0.156~0.354和0.239~0.387,明显低于土壤呼吸速率与土壤温度关系方程的R~2值,这表明土壤呼吸速率与土壤含水量之间的相关性较弱,由此可知土壤含水量对土壤呼吸的影响远小于土壤温度对土壤呼吸的影响。(4)N0、N1、N2和N3处理的土壤总呼吸年碳排放量分别为5.67、5.98、6.22和4.22 t·hm~(-2)·a~(-1),低氮和中氮处理的排放比对照高出5.46%和9.70%,低氮促进了土壤呼吸年通量,而高氮抑制了土壤呼吸年通量;方差分析结果表明,氮沉降对土壤呼吸、异养呼吸年通量有显著影响,其中N2对土壤呼吸、异养呼吸年通量影响最大(P0.05)。     

模拟氮沉降对云杉人工林土壤有机碳组分及理化性质的影响

大气氮沉降已成为目前全球性的环境问题之一。氮沉降可能影响森林生态系统碳循环的过程,研究氮沉降对森林土壤有机碳库的影响,有利于正确评估森林生态系统碳循环过程及其对全球气候变化的响应。为探究氮沉降对森林生态系统碳循环的影响,以四川云杉Picea asperata人工林为研究对象,研究了氮沉降(N0,N 0 kg·hm~(-2)·a~(-1);N1,N 60 kg·hm~(-2)·a~(-1);N2,N 120 kg·hm~(-2)·a~(-1);N3,N 240 kg·hm~(-2)·a~(-1))对云杉人工林土壤有机碳组分的影响。结果表明,模拟氮沉降处理下,土壤总孔隙度(TPO)与土壤容重(BD)变化趋势相反;土壤pH值变化范围在6.58~7.02之间,随N浓度的增加而降低。土壤养分(有机碳SOC、全氮TN、全钾TK、有效磷AP和有效钾AK)和有效养分均呈现出一致性规律,随着N浓度的增加而增加,模拟氮沉降处理下土壤全磷含量差异均不显著(P0.05)。与对照相比(N0),土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、水溶性有机碳(WSOC)和微生物量碳(SMBC)明显受氮沉降的影响。EOC、POC、轻组有机碳(LFOC)和WSOC均呈现出一致性规律,随N处理水平的增加而增加。EOC/SOC比例和微生物熵(MBC/SOC)均随N浓度的增加而增加。通径分析结果表明:1~0.05 mm粒径和TPO对土壤有机碳组分产生直接效应;0.002 mm和pH对土壤有机碳组分产生间接效应;土壤理化性质对土壤有机碳组分产生的总效应值具体表现为1~0.05 mmpHTPO=(0.002)mmBD0.05~0.002 mm;土壤养分对土壤有机碳组分产生直接和间接负作用,其中SOC、TN和AK对土壤有机碳组分产生直接效应;TK和AP对土壤有机碳组分产生间接效应;总效应值大小依次为SOCTNAKTKTPAP。综合分析表明,氮沉降有利于云杉人工林土壤有机碳组分稳定性的提高,利于土壤有机碳的累积。     

氮素与水分添加对内蒙古温带典型草原生物量的影响

为了解大气氮沉降和降水格局改变对草原生物量的影响,在内蒙古温带典型草原开展氮、水添加控制试验.试验设置对照(CK),氮素添加(10 g m~(-2) a~(-1)),水分添加(60 mm m~(-2) a~(-1)),氮、水同时添加(N 10 g m~(-2) a~(-1)+水60 mm m~(-2) a~(-1))4种处理.经过两年试验处理,结果显示:(1)较对照处理,氮添加处理下总生物量(403.03 g/m~2)、地上生物量(279.97 g/m~2)、地下生物量(123.07 g/m~2)和禾类草地上生物量(165.35 g/m~2)均显著增加,而杂类草地上生物量变化不显著.(2)水添加较对照显著增加了地上生物量(200.93 g/m~2)、杂类草地上生物量(177.82 g/m~2),但显著降低了地下生物量(-110.39 g/m~2),而总生物量与禾类草地上生物量变化不显著.(3)氮添加处理下,水添加显著增加了地下生物量与禾类草地上生物量,但对总生物量、地上生物量、杂类草地上生物量没有显著影响.进一步分析显示,在不添加水分条件下,氮添加较对照显著增加禾类草地上生物量(107.15 g/m~2)与地下生物量(5.43 g/m~2);而在水分添加条件下,氮添加较对照分别增加58.2 g/m~2和117.64 g/m~2.本研究结果表明,禾类草地上生物量与其氮含量呈正相关关系,杂类草地上生物量与土壤含水量呈正相关关系,这可能是氮素添加提高禾类草地上生物量和水分添加提高杂类草地上生物量的重要机制之一;在内蒙古干旱半干旱地区仅氮素添加(10 g m~(-2) a~(-1))的措施可显著增加禾类草的地上生物量,有利饲草产量的增加,如需增加菊科、豆科等其他杂草的生物量,可考虑水分的补给.     

稻秸的不同组分对水稻土甲烷和二氧化碳排放的影响

在水稻土中添加稻秸(稻草)的不同组分后对其甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)的排放特征及土壤的微生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)进行了观测,并分析其相关关系,以探讨稻秸的不同组分对CH_4和CO_2排放的影响,揭示秸秆还田稻田温室气体排放的机制和来源机理,以期为合理进行秸秆还田,减少温室气体排放提供科学依据。采用室内恒温培养试验,向水稻土中添加稻秸的4种不同组分(原稻秸、腐解稻秸、可溶性有机物和去活稻秸),培养期间定期采样分析CH_4和CO_2的浓度及MBC和DOC的动态变化。结果表明:添加稻秸各组分后,在培养的前20 d各处理CO_2排放速率较高并出现排放高峰,在20 d后基本趋于稳定。整个培养期间,CO2排放量高低顺序为:稻秸处理(2.82 g·kg~(-1))可溶性有机物处理(2.24 g·kg~(-1))去活稻秸处理(1.97 g·kg~(-1))腐解稻秸处理(1.86 g·kg~(-1));整个培养期间,各处理CH4排放速率呈现波动变化,CH_4排放量高低顺序为:原稻秸处理(83.58 mg·kg~(-1))去活稻秸处理(75.94 mg·kg~(-1))腐解稻秸处理(57.66 mg·kg~(-1))可溶性有机物处理(20.08 mg·kg~(-1))。CO_2排放速率与DOC、稻秸组分C/N呈显著相关;CH_4排放速率与MBC呈显著相关。稻秸组分施入水稻土后均能显著提高土壤CH_4的排放速率和排放量,对土壤原有有机碳存在激发效应,以原稻秸激发效应最大;不同外源有机物对土壤有机碳的激发效应不同;CO_2的排放主要集中在稻秸中易分解物质的快速分解阶段;在稻秸的易分解物质的快速分解阶段和难分解物质的缓慢分解阶段,均有CH_4产生,缓慢分解阶段产生的CH_4不容忽视。     

模拟氮沉降对常绿阔叶林6种植物氮同化的影响

中国已成为世界第三大氮沉降区,其氮沉降水平会随着工业以及农业的发展继续增加。氮沉降直接影响森林植物氮元素的代谢,进而影响森林生态系统的稳定,但相关研究在热带和亚热带地区较少开展。本研究依托林冠模拟氮沉降野外实验平台,以常绿阔叶林小乔木/灌木粗叶木(Lasianthus chinensis)、柏拉木(Blastus cochinchinensis)、罗伞(Ardisia quinquegona)和大乔木锥栗(Castanea henryi)、荷木(Schima superba)、鸭脚木(Schefflera octophflla)为研究对象,测定其叶片硝态氮和铵态氮含量以及氮同化相关酶活性,分析2种模拟氮沉降方式(林冠喷施和林下喷施)对其产生的影响。结果显示,氮添加处理显著影响植物的氮同化过程,其中CN50(林冠喷氮N 50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、UN50(林下喷氮N kg·hm~(-2)·a~(-1))处理影响相对较大。在CN50、UN50处理下,罗伞叶片硝态氮含量显著降低,粗叶木叶内铵态氮含量显著升高。锥栗叶片的硝态氮含量在CN50、UN50处理下积累大于CN25(林冠喷氮N 25 kg·hm~(-2)·a~(-1))、UN25(林下喷氮N 25 kg·hm~(-2)·a~(-1))处理,硝酸还原酶(NR)活性也显著升高。在CN50下,粗叶木、柏拉木和罗伞的NR活性也显著降低。研究发现,氮添加处理导致植物氮同化水平受到一定程度的干扰,但这6种植物具有一定的抗氮能力,超出一定范围则会影响植物生长,对群落结构产生潜在影响。     

硒对不同品种茶树土壤酶活性及硒含量的影响

为探明硒与不同品种茶树土壤酶活性变化规律之间的关系,采用盆栽试验方法,设置8个处理,分别为:对照(CK,即不添加硒),2、4、8、10、15、20、30 mg·kg~(-1)等7个Se处理水平,研究不同处理水平硒对不同季节茶树(Camellia sinensis)品种(福鼎大白和南江1号)土壤酶活性和硒含量的影响,为不同品种茶树土壤合理施用硒肥提供一定的科学依据。结果表明,春季硒对福鼎大白土壤脲酶活性有刺激作用,在硒处理水平为30 mg·kg~(-1)时表现出最大值(2.77 mg·g~(-1)·d~(-1));低水平硒对春季福鼎大白土壤蔗糖酶活性刺激作用明显,硒处理水平为4 mg·kg~(-1)时,蔗糖酶活性最高,为12.63 mg·g~(-1)·d~(-1),南江1号土壤蔗糖酶活性在硒处理水平为10 mg·kg~(-1)时表现出最大值,为12.18 mg·g~(-1)·d~(-1);夏季硒对2个品种茶树土壤脲酶、蔗糖酶活性抑制作用明显;春、夏两季硒对土壤酸性磷酸酶活性均表现为抑制作用,且均在硒处理水平为30 mg·kg~(-1)时抑制作用明显,春季福鼎大白和南江1号土壤酸性磷酸酶活性分别较对照降低了32.8%和14.7%,夏季分别降低了36.8%和29.5%。南江1号夏季土壤脲酶、蔗糖酶活性与硒处理水平均呈显著负相关(相关系数分别为-0.758和-0.768)。不同水平硒处理均提高了2个品种茶树土壤硒含量,春季福鼎大白和南江1号土壤硒质量分数分别较对照提高了83.2%和83.1%,夏季分别提高了86.3%和85.2%,且春、夏两季福鼎大白土壤硒质量分数均低于南江1号。综上,硒对土壤酶活性的影响随硒处理水平、茶树品种和酶类型的不同而异,土壤硒质量分数也随硒处理水平和茶树品种的不同而异。     

北方森林凋落物动态对长期氮沉降的响应

森林凋落物是生态系统生产力的重要组成成分,对生态系统物质循环和养分平衡起着促进作用。近些年来日益增加的氮(N)沉降对生态系统稳定构成一定威胁,因此了解大气N沉降增加背景下凋落物动态变化对于预测森林碳循环对气候变化的响应具有重要意义。以连续施N 7年的兴安落叶松林(Larix gmelinii)为研究对象,观测4年(2014-2017)森林凋落物的生产量,旨在探求森林凋落物年际动态变化驱动因子及其对N沉降的响应。以NH4NO3为外施氮源,设置对照(CK:0g·m~(-2)·a~(-1))、低氮(LN:2.5g·m~(-2)·a-~(1))、中氮(MN:5g·m~(-2)·a-~(1))和高氮(-HN:7.5g·m~(-2)·a-~(1))等4种处理,每个处理包括3个重复(n=3)。结果表明,(1)凋落物总量和兴安落叶松凋落叶量的年际动态变化驱动因子为生长季月平均温度,而枝、果实及其它繁殖器官凋落量与年最大风速显著相关。(2)年际凋落量的大小顺序为:2015(3.15±0.31)t·hm~(-2)·a-~(1)2016(3.10±0.25)t·hm~(-2)·a-~(1)2014(2.83±0.31)t·hm~(-2)·a-~(1)2017(1.48±0.25)t·hm-2·-a1,各组分凋落量所占比例大小顺序均为兴安落叶松叶阔叶枝果实及其他繁殖器官;施N处理对总凋落量和兴安落叶松凋落叶产生抑制作用,且凋落量随N浓度增加而逐渐降低,然而不同施N处理对枝、果及其它繁殖器官凋落量作用不明显。(3)N沉降对兴安落叶松凋落叶中C、N、P含量及C/N影响不同:凋落叶C含量整体年际动态变化不明显,且施N对凋落叶中C含量无影响;凋落叶N和P含量在不同年份呈现不同的变化趋势,总体上施氮增加了凋落叶N含量却降低了P含量;凋落叶C/N在各个年份对N添加响应有所不同,主要表现为施N降低了凋落叶C/N。(4)凋落叶N归还量在年际间随着N浓度不同呈现一定的波动,N沉降降低了凋落叶C和P的年际归还量,且表现出N浓度越高,归还量越低的趋势。     

亚热带常绿阔叶林土壤微生物量动态变化及其对氮磷添加的响应

土壤微生物是土壤生物化学过程的驱动者,对环境变化极其敏感。为了探讨不同年份气候差异及不同坡位土壤微生物对氮沉降的响应机制,在安徽南部查湾自然保护区选择不同坡位亚热带常绿阔叶林,就氮、磷添加对土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)的影响进行了为期3年的试验研究。选择中坡和坡顶两种立地类型,分别设置3种控制实验,对照(CK,0 kg N?hm~(-2)?a~(-1))、氮添加(N,100 kg N?hm~(-2)?a~(-1))、氮磷添加(N+P,100 kg N?hm~(-2)?a~(-1)+50 kg P?hm~(-2)?a~(-1))。取样后,测试不同处理土壤MBC、MBN及土壤理化性质。结果表明,氮磷添加后,不同坡位MBC和MBN季节变化存在差异。与対照相比,氮磷和氮添加中坡MBC分别降低了14.6%和15.4%,而在坡顶,两种处理MBC分别提高5.8%和2.1%。中坡MBC变化范围为171.94~2 151.35 mg?kg~(-1),MBN变化范围为52.14~203.3 mg?kg~(-1);坡顶MBC变化范围为102.49~2 219.95 mg?kg~(-1),MBN变化范围为38.56~203.3 mg?kg~(-1)。中坡第2年、第3年及坡顶第3年氮磷和氮添加降低了ω(MBC)/ω(MBN)比,不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)比均值为7.88~14.21。土壤微生物量的季节变化显著,土壤MBN在生长季节(5月、7月、9月及11月)较高,最低值出现在休眠期(1月);养分添加改变了土壤MBN季节变化规律。季节、坡位改变了土壤微生物量碳氮和土壤养分的相关性。因此,养分添加对不同立地土壤微生物的影响不同,且不同年份存在差异。长期氮、磷添加降低了ω(MBC)/ω(MBN)比值,但不同坡位反应时间存在差异。土壤MBC、MBN不同年份之间差异显著,主要受不同年份降雨和气温变化控制。冗余分析(RDA)表明,月降水频率、不同年份气温及降水差异、林分因子及土壤理化性质均对土壤微生物量存在显著影响,其季节变化由降水频率(月降水天数)、降水量及气温变化和月降水量及气温波动差异(月标准差)所控制。     

施肥对羊草割草地植物群落和土壤C:N:P生态化学计量学特征的影响

以呼伦贝尔羊草(Leymus chinensis)草甸天然割草场为研究对象,通过设置不同种类肥料和不同施肥量处理,探讨植物群落生产力、植物群落和土壤C:N:P生态化学计量学特征,试图筛选出适合该地区草地生长的施肥种类与施肥量的最优组合。结果表明:随着施肥水平的增加,2014年群落地上生物量呈上升趋势,H3(尿素10.5 g·m~(-2)+过磷酸钙5.1 g·m~(-2))的生物量最高(505.8 g·m~(-2));2015年群落地上生物量先增加后减少,施肥水平H2(尿素7.0 g·m~(-2)+过磷酸钙3.4 g·m~(-2))生物量最高(264 g·m~(-2))。2014年和2015年不同施肥处理下植物群落C、N和P含量差异不显著。2014年不同处理间植物群落C:N差异显著,H3施肥水平的C:N(29.28)显著高于其他水平(P0.05),而2015年C:N随着施肥水平的增加而增加;与C:N变化趋势完全相反,2014年、2015年群落的C:P和N:P均随施肥水平增加而减少。2014年与2015年不同处理下土壤全C、全N和全P中,除2014年0~10 cm土层H2和H3的全N、H1的全P显著高于其他处理(P0.05),其他指标在不同处理间差异均不显著。2014年3层土壤的C:N、C:P和N:P受施肥量的影响相对较小,变化范围分别为18.31~19.42、64.06~102.51、3.38~5.19。2015年3层土壤的C:N、C:P和N:P变化范围为11.33~12.51、25.59~53.49、2.17~4.41。对比2年比值的变化,2015年C:P和N:P较2014分别下降了47.8%~59.7%和15.0%~35.8%。研究结果表明:从植物群落和土壤的化学计量比角度来看,N可能是本地区限制植物生长的一个主要因素,P处于相对平衡的状态,在未来的N、P混施管理中,需降低或不添加磷肥,适量添加N素,才能使群落呈现适中的化学计量比。     

氮添加和干旱对呼伦贝尔草原5种植物性状的影响

植物功能性状能够反映植物对环境变化的响应,但是很少有研究同时考虑多个气候变化因子交互对植物功能性状的影响。基于氮添加(0 g·m~(-2)·a~(-1)和10 g·m~(-2)·a~(-1))和干旱(减少66%生长季(5—8月)降水量)模拟实验,测量了呼伦贝尔草原5种优势植物的叶片形态学特征、叶片化学计量学特征以及植被高度等多个指标,探讨了呼伦贝尔草原植物对于土壤养分和水分变化的响应。结果表明,(1)干旱能够促进氮添加对土壤可利用氮特别是硝态氮含量的提升。(2)氮添加显著增加叶片N含量,降低叶片P含量,增加叶片氮磷比;干旱降低叶片N含量和叶片P含量,对叶片氮磷比影响不显著;植物叶片N、P含量受氮添加和干旱交互作用的显著影响,并在氮添加情况下施加干旱能够进一步增加P素对植物生长的限制作用。(3)氮添加处理下植物倾向于采取资源获取型策略,增加高度和比叶面积(SLA),降低叶片干物质含量(LDMC);干旱处理下植物倾向于资源保守型利用策略,降低高度和SLA,增加LDMC和叶片C含量;而植物高度、SLA、LDMC和叶片C含量不受氮添加和干旱交互作用的显著影响。研究表明,草地生态系统氮、水循环之间存在偶联关系,两者共同影响了植物养分吸收,决定植物叶片化学计量特征;而氮添加对植物资源利用策略影响更多的受到土壤水分调节。该研究强调在未来的气候变化研究中,需要同时考虑多个气候变化因子及其交互作用对植物功能性状的影响,并且需要考虑不同维度的功能性状的响应,才能更全面更准确地评估并预测生态系统功能的变化。