氮沉降增加对土壤微生物的影响

综述了国外氮沉降对土壤微生物的影响研究现状，主要从土壤微生物群落结构组成及功能等方面对氮沉降的响应进行了综述，并从微生物对底物的利用模式及碳分配状况，pH值的变化方面初步探讨了土壤微生物对过量氮沉降的响应机制。研究表明，过量氮沉降会给土壤微生物在以下几个方面带来负影响：首先，改变微生物群落结构组成，表现为土壤真菌细菌相关丰富度发生改变，真菌生物量的减少，真菌／细菌生物量比率的减少，土壤微生物量的减少，微生物群落结构发生改变；其次，改变微生物功能，表现为减少土壤呼吸率，土壤酶活性的降低，改变微生物对底物的利用模式等等。此外，文章还指出出未来该方面研究重点和方向。     

模拟氮沉降对森林土壤化学性质的影响

大气氮沉降的增加对森林土壤的影响是近来生态学研究的重要课题。以鼎湖山季风常绿阔叶林（以下简称为“阔叶林”）、马尾松（Pinus massoniana）林、针阔叶混交林（以下简称为“混交林”）和增城木荷（Schima superba）人工幼林等4种林型土壤为研究对象,采用野外原位模拟大气氮沉降的方法,设置3种模拟氮沉降量,即N0（对照,N：0 g·m-2·a-1）、N5（N：5 g·m-2·a-1）、N10（N：10 g·m-2·a-1）,在模拟氮沉降时间分别为42个月（阔叶林）、31个月（马尾松林）、50个月（混交林）、20个月（人工幼林）后,采集0~20 cm土层的林地土壤,分析土壤的化学性质,探讨不同氮沉降量对不同林型土壤化学性质的影响。结果表明,（1）模拟氮沉降对鼎湖山阔叶林、马尾松林、混交林土壤pH值的影响基本一致,均使pH值下降。其中,当氮沉降量达到N10时,阔叶林土壤pH值降为3.97,与对照相比下降了0.11 pH单位,差异达显著性水平（p〈0.05）。而人工幼林土壤pH值未随着氮沉降量的不同而有明显的变化。（2）模拟氮沉降在近2年至4年的时间内,对阔叶林、混交林、人工幼林的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、水解性氮、速效磷、速效钾含量的影响均不明显,马尾松林土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾含量也没有明显变化,但模拟氮沉降导致了马尾松林土壤水解性氮含量明显下降,从95.12 mg·kg-1降至84.39 mg·kg-1,差异达显著性水平（p〈0.05）。（3）模拟氮沉降对鼎湖山阔叶林、马尾松林、混交林等3种林型土壤盐基饱和度、盐基离子Ca2＋、Mg2＋、K＋含量的影响未达显著水平,而对这3种林型土壤交换性Na＋含量的影响则较明显且影响趋势基本一致,即氮沉降的增加导致了土壤交换性Na＋含量明显下降。在N10处理下,与对照相比,这3种林型的土壤交换性Na＋含量分别下降了40.0%、68.4%、50.0%,差异达显著性水平（p〈0.05）。氮沉降对人工幼林土壤盐基离子含量无明显的影响。由此可得出结论：在近2年至4年的时间内,氮沉降的增加能引起鼎湖山3种林型土壤尤其是阔叶林土壤加速酸化,引起交换性Na＋明显淋失,以及马尾松林土壤水解性氮含量明显下降;但氮沉降的增加对木荷人工幼林土壤化学性质暂无明显的影响。后者可能与该林型模拟氮沉降时间较短、林龄较轻而处于快速生长期等因素有关。     

模拟氮沉降对土壤酸化和土壤盐基离子含量的影响

在温室内对1年生盆栽杉木幼苗进行模拟试验,以研究氮沉降对土壤酸化和土壤盐基离子含量的影响.以NH4NO3为外加氮源,设置5种处理,分别为N0(对照,0 g m-2 a-1,以N计,下同)、N1(6 g m-2 a-1)、N2(12 g m-2 a-1)、N3(24 g m-2 a-1)和N4(48 g m-2 a-1),每处理重复6次.经过18个月的处理后,对盆栽土壤进行取样分析.结果显示,随着氮沉降量的增加,土壤pH值逐渐下降,而土壤交换性酸度和交换性Al3+则不断增加.经N1、N2、N3和N4处理后,土壤交换性盐基总量分别下降6.29%、8.94%、10.07%和10.38%,土壤阳离子交换量分别下降5.07%、7.27%、8.53%和8.83%.随氮沉降量的增加,土壤NH4+-N、NO3--N含量逐渐增加.低氮处理(N1、N2)使土壤交换性K+、Ca2+、Mg2+含量增加,而高氮处理(N3、N4)则呈相反趋势.氮沉降由于增加了土壤活性氮的含量,加速了土壤酸化,从而导致了盐基离子的淋失.图3表3参41     

太岳山华北落叶松林土壤呼吸特征对模拟氮硫沉降的短期响应

为探讨氮硫沉降对华北暖温带森林土壤呼吸的影响规律以及与温度、湿度的关系,在落叶松人工林中开展了野外模拟氮硫沉降试验.结果表明:在生长季,各氮硫水平样地月平均土壤呼吸有明显的季节变化特征,模拟氮硫复合沉降对华北落叶松林土壤呼吸产生显著影响(P0.05).生长季内,氮沉降促进土壤呼吸速率,其中高氮与CK产生显著差异(P0.05).土壤呼吸速率与硫沉降水平呈正相关关系(P0.05).氮硫复合沉降促进了土壤呼吸速率,高氮高硫与CK土壤呼吸速率产生显著差异(P0.05),而中氮中硫水平抑制土壤呼吸速率,但未达到显著水平(P0.05).中氮和中硫对土壤呼吸速率的影响大于二者的共同作用,产生拮抗作用,而高氮高硫产生协同作用.各处理土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈极显著正相关关系.土壤温湿度双因子模型预测土壤呼吸的准确性和稳定性高于单因子模型.模拟氮硫沉降增加了土壤Q_(10)值,而高氮高硫降低了土壤Q_(10)值.试验结果揭示了太岳山华北落叶松林土壤呼吸特征对氮硫复合沉降的响应,即除中氮中硫外,复合沉降不同程度地促进了土壤呼吸速率,其复杂的响应机制仍有待进一步研究.     

模拟氮沉降对木荷人工幼林地土壤氮素、碳素和微生物量垂直分布的影响

以NH4NO3作为氮源,对广州东北郊木荷（Schima superba）人工幼林地进行模拟氮沉降处理,共设置3个氮沉降水平,分别为N0（N：0 g·m-2·a-1）、N5（N：5 g·m-2·a-1）以及N10（N：10 g·m-2·a-1）,每月进行喷施。在连续施氮22个月（当月当次施氮5天后）对土壤氮素（硝氮、氨氮、总氮）、碳素（总碳）以及微生物量（脂磷）在0~60 cm土层中的垂直分布进行研究。结果显示：在3个氮沉降水平下,随着土层加深,pH呈现出下降的趋势,氮沉降存在加剧土壤酸化的风险;在N0、N5、N10水平下,土壤全氮和总碳的垂直分布趋势大体一致,随着土层加深,其含量下降,但在深层土壤（40~60 cm）中,施氮与对照比较,总碳呈现一定的增加趋势;除40~50 cm土层,N5、N10水平下的硝态氮含量在各个深度土壤中都表现为比对照组要高,氮沉降导致土壤一定程度上硝态氮的积累;在浅层土壤（0~20 cm）中,铵态氮水平较低并且其含量明显低于对照组,而在较深的土层中铵态氮有较多的积累,说明存在污染地下水的风险;N5和N10水平下,无机氮比例（无机氮含量与总氮含量之比）在各个深度土壤中总体高于N0水平;用脂磷含量表征土壤微生物含量,结果表明外加氮源对微生物含量有显著性影响,在N5、N10水平下,微生物含量在30~40 cm土层中出现峰值。     

氮沉降下鼎湖山森林凋落物分解及与土壤动物的关系

研究了南亚热带3种森林生态系统凋落物在N沉降下的分解动态及其与土壤动物群落的关系。选取季风常绿阔叶林、针阔混交林和马尾松林建立野外模拟N沉降样地,实施四个处理组,对照(Control)、低氮(50kg·hm-2·a-1,LowN)、中氮(100kg·hm-2·a-1,MediujmN)和高氮处理(150kg·hm-2·a-1,HighN),利用凋落物网袋法,在18个月的时间内调查分析了凋落物分解过程及其中的土壤动物密度特征。研究结果表明,植被演替阶段对凋落物的分解速度存在影响,季风林凋落物降解速度显著性快于混交林和针叶林(P<0.05);18个月后,季风林各处理地凋落物残留率为0.05、0.14、0.13和0.17,混交林为0.64、0.56和0.62,针叶林为0.66、0.63和0.62。N沉降增加对凋落物分解存在一定影响。且这种影响与植被类型之间存在明显的交互作用。N沉降处理对季风林凋落物分解表现出了一定的抑制作用,而且这种差异随时间推移愈益明显,但在混交林和针叶林内,试验后期凋落物分解受到了N沉降处理的促进作用。在试验后期,尤其是12个月后,凋落物网袋土壤动物密度在不同林地和不同水平N处理下体现了差异化发展趋势。在季风林内,N处理地土壤动物密度受到了明显的抑制;在混交林和针叶林内,低N样地动物密度显示了相比对照样地的明显优势,但在较高强度的中N处理地无论在凋落物的降解速率还是在动物密度上都与对照样地没有明显差别。文章认为,N沉降处理所产生的影响可能受环境N饱和程度的调控。文章还提出,在凋落物分解进程中,土壤动物群落具有“后期进入”特征,这对于进一步准确分析森林凋落物分解进程及土壤动物的贡献有重要意义。     

模拟氮沉降对大豆萌发和幼苗生长的影响

氮沉降是当今倍受关注的全球性环境问题.采用大田试验和室内培养的方法,研究大豆种子萌发和幼苗生长对氮沉降的响应.实验设4组处理(CK、T1、T2、T3),所施氮肥为NH4NO3,在室内培养实验中,4组处理的浓度分别为0、0.08、0.16、0.24mol/L.大田实验中,4组处理的氮施入量分别为0,50,100,150 kg·hm-2·a-1.结果表明:过量氮沉降对种子萌发有一定的抑制作用,降低了种子的发芽速度和发芽率;抑制了幼苗的生长速度,降低了植株的株高、叶面积和生物量,并减小了根冠比;随着氮施入量的增加幼苗的蒸腾速率逐渐降低,但叶片叶绿素含量逐渐增加.     

模拟氮沉降对温带森林凋落物分解的影响

森林凋落物的分解是生态系统养分循环的重要过程,以北京西山地带性植被栎树林（辽东栎：Quercus liaotungensis）为对象,主要研究温带森林植物凋落物分解对模拟氮沉降的响应,为更好地了解氮沉降对温带森林地区凋落物的分解过程提供参考.通过模拟氮沉降,研究不同形态氮（硝态氮、铵态氮和混合态氮）和不同水平氮沉降（对照0 kg·hm^-2·a^-1、低氮处理50 kg·hm^-2·a^-1 和高氮处理150 kg·hm^-2·a^-1）对凋落物分解的影响,在2 年的时间内调查分析了凋落物分解过程中质量损失动态和碳（C）、N 含量及w（C）/w（N）比值的变化.研究结果表明,氮沉降均使凋落物分解速率减缓,且随氮沉降剂量增加,凋落物分解速率相比对照分别减慢了9.88%（硝态氮低氮）、15.02%（硝态氮高氮）、11.46%（铵态氮低氮）、14.62%（铵态氮高氮）、13.04%（混合态氮低氮）和16.20%（混合态氮高氮）.且不同氮沉降类型、不同氮沉降水平间差异显著.不同形态、不同水平的氮沉降显著地增加了凋落物N 含量（P=0.061,P=0.087）,其中混合态氮沉降对凋落物中N 素含量增加最显著（P=0.044）.但在分解过程中,各处理均未对凋落物C 含量产生显著影响.不同水平的氮沉降显著降低了凋落物的w（C）/w（N）比值,而且不同类型不同水平氮沉降对凋落物w（C）/w（N）比值具有显著的交互作用（P=0.011）.综上所述,通过对模拟氮沉降后凋落物残留率等的变化分析,得出氮沉降对温带森林凋落物的分解产生了抑制作用.     

模拟氮沉降对入侵植物薇甘菊光合特性的影响

该文将探讨氮沉降对外来植物薇甘菊（Mikania micrantha）光合特性的影响。在广州东北郊薇甘菊生长的木荷（Schima superba）人工幼林地进行模拟氮沉降处理,以NH4NO3作为氮源,设置3个氮沉降水平,分别为N0（N：0 g·m-2·a-1）、N5（N：5 g·m-2·a-1）以及N10（N：10 g·m-2·a-1）。在模拟氮沉降的26个月后,采用LI-6400便携式光合仪对不同氮沉降处理下薇甘菊（Mikania micrantha）光合特性进行了测定,分析了不同氮沉降处理之间薇甘菊光合生理指标的差异。结果表明：在试验时间内,不同氮沉降处理之间的薇甘菊净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和水分利用效率（WUE）日均值的差异不显著（p〉0.05）,但这些光合生理指标的大小均表现为N10？N5？N0,氮沉降一定程度提高了薇甘菊的光合作用,可能加速薇甘菊的生物入侵。光合有效辐射（PAR）是影响薇甘菊净光合速率（Pn）的主导因子,其次为叶片温度（Tl）和大气温度（Ta）,它们均与Pn呈极显著正相关（p〈0.01）,而与空气相对湿度（RH）呈不显著的负相关（p？0.05）。氮处理对薇甘菊最大净光合速率（P′max）、表观量子效率（a）、暗呼吸速率（Rd）、光饱和点（LSP）和光补偿点（LCP）的影响不明显（p？0.05）。P′max、a、LSP和LCP分别介于21.21~22.07、0.058~0.059、1546.0~1653.3和8.0~9.3μmol·m-2·s-1之间,在氮沉降下薇甘菊表现出高光合潜力及强阳性植物的特征。该文可为研究氮沉降下薇甘菊入侵林地的机制提供有价值的参考。     

模拟氮沉降对入侵植物薇甘菊叶绿素荧光参数的影响

大气氮沉降的增加会对某些生态系统造成严重影响。入侵植物薇甘菊的蔓延是近年来威胁我国林业安全的一大难题。氮沉降量的增加可能会对薇甘菊光合作用效率产生影响。为进一步了解两者之间的关系,以NH4NO3（分析纯）为氮源,对生长着薇甘菊（Mikania micrantha）的木荷（Schima superba）人工林试验地进行模拟氮沉降处理。试验设置3个氮沉降试验组,分别为对照组N0（N：0 g·m-2·a-1）,试验组N5（N：5 g·m-2·a-1）和N10（N：10 g·m-2·a-1）,根据当地降水情况计算并定量人工喷施。于2013年6、8和11月分别测定试验地内薇甘菊的各项叶绿素荧光参数指标。结果显示,（1）各月份间,除非光化学猝灭（qN）6月份数值低于11月份外,各指标基本表现为8月份最高,6月份次之,11月份值最低的规律。在低温,相对干旱的11月,薇甘菊生长末期,氮素的增加对薇甘菊光合效率提高的帮助尤为明显。（2）各试验组间,N0组各指标值均低于N5组与N10组,氮沉降量的增加能够促进薇甘菊光合作用效率的提高,会对薇甘菊的生长具有促进作用。（3）试验组N5组与N10组之间无一致规律性,推测过高的氮素可能会抑制薇甘菊的生长。此推论有待于进一步实验证明。（4）在试验地自然条件下,大气氮沉降量的升高会促进薇甘菊光合作用效率的提高。该文可为大气氮沉降增加的生态影响的研究和薇甘菊入侵生态学研究提供一定的理论依据。     

土地利用方式对土壤动物多样性的影响

为了解不同利用方式下土壤动物多样性状况及其演变,对广州市东部郊区的水稻田、蔬菜地、果园旱地和林地4种土地利用类型0～5、5～10、10～15、15～20cm土层进行了土壤动物取样调查,共获得土壤动物24683只,分别隶属于4门10纲23类。统计分析结果表明,土壤动物多样性受土地利用方式的影响明显。果园旱地和林地的个体数显著高于蔬菜地和水稻田,但果园旱地与林地、蔬菜地与水稻田之间无显著差异;果园旱地和林地的土壤动物类群数显著高于水稻田,但果园旱地与林地、林地与蔬菜地、蔬菜地与水稻田之间的差异不显著;林地和果园旱地的复杂性指数显著高于蔬菜地,但林地与果园旱地和水稻田、水稻田与蔬菜地之间的差异不显著（P〈O．05）。土壤动物的个体数和类群数量随着土壤深度的增加而明显减少,但不同土地利用方式下各层土壤动物的丰富度及其随土层加深而递减的程度则有明显不同,其中,林地和果园旱地的土壤动物在不同土层中较丰富,垂直变化比较和缓,水稻田和蔬菜地的类群数和个体数则随土层的加深而急剧减少。     

四川盆地亚热带常绿阔叶林土壤动物对几种典型凋落物分解的影响

亚热带常绿阔叶林土壤动物对植物生长不同关键时期凋落物分解的贡献可能具有显著差异,但一直缺乏必要关注。以四川盆地亚热带常绿阔叶林典型人工林树种马尾松(Pinus massoniana)和柳杉(Cryptomeria fortunei),次生林树种香樟(Cinnamomum camphora)和麻栎(Quercus acutissima)凋落物为研究对象,采用凋落物分解袋试验,根据植物叶片物候规律在非生长季节(秋末落叶期、萌动期和展叶期)和生长季节(叶片成熟期、盛叶期和叶衰期)不同关键时期动态研究土壤动物对凋落物失重率的影响。土壤动物对4种典型物种凋落物分解均表现出明显贡献,其作用的凋落物失重率分别为：17.78%(麻栎)>14.23%(柳杉)>9.61%(香樟)>8.21%(马尾松)。相对于其他时期,四个树种的土壤动物贡献率均在秋末落叶期最小,除马尾松在叶衰期土壤动物贡献率最大以外,其余3个物种均在盛叶期土壤动物的贡献率最大,且土壤动物对阔叶分解的贡献率大于针叶。相关分析表明,除温度显著影响各关键时期土壤动物对凋落物的贡献外,整个第一年土壤动物作用的凋落物失重率及贡献率与纤维素含量和C/N显著相关,但在非生长季节主要与N含量、C/N和木质素/纤维素密切相关,而生长季节主要相关于木质素/N。这些结果为深入理解亚热带常绿阔叶林物质循环及其与植物生长过程的关系提供了一定的基础数据。     

土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应

本研究在北京门头沟龙凤岭水土保持科技示范园内进行,降雨前后连续测定土壤微生物量和土壤呼吸,探讨土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应。结果表明：干旱的土壤降雨后土壤微生物量和土壤呼吸骤升随后逐渐衰减,第1场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的3.08、2.83、2.50倍,第2场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的1.08、1.63、1.68倍,降雨使土壤微生物量和土壤呼吸产生的激增效应仅持续1 d。第3场降雨量仅为0.40 mm,土壤微生物量和土壤呼吸增加的幅度不是很大。     

离子交换树脂袋法研究森林土壤硝态氮及其对氮沉降增加的响应

用离子交换树脂袋法，研究了鼎湖山三种森林（马尾松林、马尾松针叶阔叶混交林和季风常绿阔叶林）土壤硝态氮对外加氮的响应特征。结果表明，土壤硝态氮显著地受森林类型、季节和氮处理的影响。整体而言，阔叶林土壤硝态氮极显著高于马尾松林和混交林，而马尾松林和混交林之间的差异则不显著。三种森林土壤硝态氮的季节变化均表现为春季和夏季极显著高于冬季和秋季，而冬季又显著高于秋季。外加氮处理提高土壤硝态氮水平，其中在马尾松林和阔叶林氮处理效应显著。所得结果与直接采集土壤或土壤水测定的硝态氮含量的结果一致，表明离子交换树脂袋法是评价土壤硝态氮水平行之有效的手段之一。     

红壤旱地湿沉降氮特征及其对马唐-冬萝卜连作系统氮素平衡的贡献

大气湿沉降作为农田生态系统养分的重要来源却一直没有得到足够的重视。文章通过常规农作条件,采用自动降雨收集器结合田间实验方法,重点研究了红壤旱地牧草马唐(Digitaria ischaemum)和蔬菜冬萝卜(Raphanus sativus)连作期间大气湿沉降氮素特征,估算了湿沉降向该生态系统输入的氮量,讨论了其对该生态系统氮素平衡的贡献。结果发现,该研究区域不同月份大气湿沉降T-N平均质量浓度为3.91mg·L-1,其中NH4 -N、NO3--N的分别为1.21、0.61mg·L-1;试验期间,湿沉降输入马唐-冬萝卜连作系统的T-N为34.34kg·hm-2,其中冬萝卜生长期最多,占67.88%,湿沉降T-N对该系统氮素输入、输出、盈余的贡献分别为12.97%、17.65%、48.90%。湿沉降T-N对马唐生态系统氮素输入、输出、盈余的贡献分别为6.45%、16.54%、10.57%;对冬萝卜生态系统氮素输入、输出的贡献分别为24.86%和18.23%。红壤旱地普遍具有"酸瘦黏板"的特点,氮素作为一种重要的生命物质和作物营养的必需元素,对作物产量和人民生活质量的提高具有重要的意义。研究结果表明,湿沉降对农田生态系统的影响不容忽视。     

酸沉降下加速土壤酸化的影响因素

酸沉降对土壤和水域的酸化影响是土壤环境化学研究前沿的热点问题之一。酸沉降的化学组成对酸性土壤的进一步酸化起着催化剂的作用。在酸雨影响下,SO42-、NO-3、有机阴离子是加速土壤酸化和盐基淋溶损失的主要阴离子,外源H+的进入会加速铝离子水解。自然因素与人为因素导致土壤酸化的实际酸化速率差异表明:HCO3-、RCOO-在土壤剖面中的淋失状况可反映自然土壤的酸化速率,而SO42-和NO-3淋溶产生的质子负荷揭示土壤受人为因素影响的酸化速率。通过计算酸沉降的主要化学成分进入土壤前后的质子负荷平衡,与酸中和容量(ANC)相结合,反映酸沉降加速土壤酸化的进程。