模拟氮沉降对天山云杉细根分解及其养分释放的影响

采用野外模拟试验,设计4种氮处理——对照(不施氮,CK)、低氮(施氮5kg·hm-2·a-1,LN)、中氮(施氮10kg·hm-2·a-1,MN)、高氮(施氮15kg·hm-2·a-1,HN),研究氮沉降对天山云杉细根分解及养分释放的影响。结果表明:(1)不同氮处理分解2年后天山云杉细根残留率依次为74.044%(HN)、71.967%(MN)、68.156%(CK)、61.933%(LN),且差异显著。(2)天山云杉的细根月分解速率在试验前期不同氮处理下规律不明显;而在试验后期呈现为对照中氮低氮高氮。(3)4种氮处理下天山云杉细根分解50%需要的时间依次为3.31年(LN)、3.67年(CK)、4.28年(MN)、4.64年(HN),分解95%需要的时间依次为14.39年(LN)、15.93年(CK)、18.58年(MN)和20.17年(HN)。(4)天山云杉细根C元素迁移模式总体表现为直接释放,N元氮为富集-释放模式,残留率呈现波动式下降趋势。(5)不同氮处理下天山云杉细根分解率与C元素浓度间均呈线性负相关关系;对照和低氮处理下,天山云杉细根分解率与N元素浓度间均为线性负相关关系,中氮和高氮处理下,细根分解率随N元素浓度的增加呈先增加后降低的趋势。     

杉木和米槠细根混合分解及其养分释放

在福建省建瓯万木林自然保护区,选取针叶树种杉木(Cunninghamia lanceolata,CUL)细根和常绿阔叶树种米槠(Castanopsis carlesii,CAC)细根,采用网袋法进行了为期720d细根(分0-1mm、1-2mm两个径级)单独分解(在各自细根的起源林分)和混合分解(分别在杉木林和米槠林)干重损失及其养分释放动态的研究。结果表明:杉木和米槠细根混合分解前期(0-270d)曾对干重损失起促进作用,而之后(270-720d),细根混合起了抑制作用。分解过程中的养分释放与干重损失有所不同,混合分解前期(0-360d)出现过促进作用,分解后期(360-720d),除1-2mm径级混合细根P的释放既没有促进也没有抑制作用外,均表现为养分释放的抑制作用。细根混合分解过程中干重损失和养分释放速率变化与分解者生物群落有很大关系。     

氮添加对温带森林细根长期分解的影响

细根分解是森林生态系统碳循环的重要过程之一,其分解速率受到大气氮沉降增加的潜在影响。利用长期模拟氮沉降样地（2009年至今）,采用凋落物分解袋方法,研究了氮添加对温带常见的5个森林树种长期细根分解的影响。结果表明：细根分解呈现先快后慢的趋势,在分解第516天质量损失达30%~50%,之后质量残留率变化较为平缓。总体上,渐近线分解模型可以更准确的反应各处理细根分解速率。氮添加对细根分解具有阶段性影响,分解前期促进细根分解,分解后期抑制分解。在细根分解后期氮添加减缓分解速率,一方面是因为木质素等较难分解的物质所占比例升高所带来的直接影响,另一方面,是因为氮添加改变了微生物活动所带来的间接影响。     

三峡库区马尾松不同直径细根分解动态及其影响因素

在三峡库区秭归县九岭头林场马尾松人工林进行一年的细根分解试验,研究马尾松直径<0.5、0.5～1和1～2 mm细根的分解动态及其影响因素.结果表明: 细根分解速率随直径增大而减小,直径<0.5、0.5～1和1～2 mm细根年分解率分别为34.0%、28.0% 和25.7%.直径<1 mm细根分解速率随时间增加而逐渐减小,直径1～2 mm细根分解速率随时间增加先逐渐增加再减小.在细根分解过程中,N、P和Ca浓度随时间增加而增加,K浓度呈先降低后上升再下降的趋势.细根分解速率与细根初始N、P、K和Ca浓度,以及C/N、C/P均显著相关,细根Ca浓度和土壤温度是影响细根分解的主导因子.     

不同营林措施对马尾松细根分解与养分释放的影响

细根(直径≤2 mm)是森林生态系统重要的碳库之一,其寿命短、代谢活性高,对外界环境变化十分敏感.了解不同营林措施对细根分解和养分释放的影响,对于合理开展森林经营管理具有重要意义.以三峡库区马尾松(Pinus massoniana)飞播林为对象,设置未择伐(NC)、除灌(SC)、伐除非马尾松(NPMC)和伐除优势马尾松(DPMC)等营林措施,在处理3年后,利用分解袋法研究不同营林措施对相同初始基质质量的马尾松细根分解和养分释放的影响.经过1年的分解,不同营林措施明显改变了土壤温湿度、土壤养分以及土壤微生物量碳氮,而对马尾松细根分解速率的影响不显著(P>0.05),细根分解速率与各环境因子间均无显著相关性.在分解过程中,各营林措施的细根C残留率逐渐降低,表现为DPMC>SC>NC>NPMC.N呈现先逐渐累积后释放的状态,P呈现释放-累积-释放的状态,且抚育择伐显著降低了P释放速率.短期来看,不同营林措施造成的林内环境因素变化不足以成为影响马尾松细根分解的主导因素,细根初始基质质量仍是影响细根分解的决定性因素.抚育择伐提高了细根C释放速率,降低了N和P元素的释放速率.     

岩溶地区不同石漠化程度下草地细根对土壤养分的贡献

细根分解和周转是土壤有机质和养分的重要来源。为探明不同石漠化程度天然草地细根对土壤养分的贡献,于2017年3月至次年1月,采用土柱法和分解袋法,研究不同石漠化程度下天然草地的细根生物量、分解和养分释放动态及对石漠化的响应。结果表明:3种不同石漠化程度下草地的细根生物量随季节均呈现先增加后降低的趋势,随石漠化程度的加剧均呈现逐渐降低的趋势,潜在、中度和强度石漠化草地的细根生物量分别为3355.65、2944.02 g/m~2和1806.80 g/m~2。细根分解速率呈现先快后慢的趋势,分解300天后的残留率均低于50%。细根有机碳、全氮、全磷和全钾的释放过程具有显著不同,释放模式最终均表现为"释放",潜在、中度和强度石漠化草地细根的有机碳、全氮、全磷、全钾的年归还量分别为32.46—161.08、0.24—3.88、0.08—0.32、0.15—2.78 g/m~2。随石漠化程度的加剧,细根生物量和分解率呈现逐渐降低趋势,土壤有机碳、全氮归还量呈现逐渐增加趋势。     

外源氮添加对温带荒漠地表凋落物分解及养分释放的影响

采用分解网袋法,在古尔班通古特沙漠南缘设置对照N₀(0 g N·m^-2·a^-1)、N₅(5 g N·m^-2·a^-1)、N₁₀(10 g N·m^-2·a^-1)和N₂₀(20 g N·m^-2·a^-1)4个施N处理,研究外源N添加对多枝柽柳、盐角草及两者混合凋落物分解过程及养分释放的影响,分析氮沉降对荒漠生态系统凋落物分解的影响。结果表明: 各物种凋落物的分解速率存在显著差异,经过345 d的分解,多枝柽柳、盐角草及混合物在不同N处理间的分解速率分别为0.64～0.70、0.84～0.99和0.71～0.81 kg·kg^-1·a^-1。凋落物分解过程中,N、P均表现为养分的直接释放,试验结束时,N₀、N₅、N₁₀和N₂₀处理单种凋落物及其混合物N分别释放60.6%～67.4%、56.7%～62.6%、57.4%～62.3%、46.8%～63.0%,P分别释放51.9%～77.9%、59.9%～74.7%、53.0%～79.9%、52.3%～76.4%。N处理对单种凋落物及其混合物的分解影响不显著,但各种凋落物的养分动态对N添加的响应不同,N处理抑制了盐角草N、P释放及混合凋落物P释放,而对多枝柽柳无影响。在温带荒漠,适量的N输入对凋落物分解速率影响不大,但可能会延缓个别物种养分向土壤系统的归还。     

华西雨屏区苦竹细根分解对模拟氮沉降的响应

森林细根分解是陆地生态系统碳循环的重要过程之一,其分解速率受到大气氮沉降增加的潜在影响.2007年11月至2013年1月,对华西雨屏区苦竹人工林进行每月1次的模拟氮沉降试验,设对照(CK,0 g N·m-2·a-1)、低氮(5 g N·m-2·a-1)、中氮(15 g N·m-2·a-1)和高氮(30 g N·m-2·a-1)4个处理.2011年1月起,采用分解袋法研究苦竹细根分解.结果表明:苦竹细根分解呈现出先快后慢的趋势,在分解第1年质量损失达60%,分解第2年质量残留率变化较为平缓.对照处理细根质量损失50%和95%分别需要1.20和5.17 a.总体上,负指数模型低估了各处理细根分解速率.模拟氮沉降显著抑制了苦竹细根分解,相对于对照,高氮处理细根在分解2 a后残留量增加51.0%.模拟氮沉降显著增加了凋落物碳、氮和磷元素的残留率.与对照相比,模拟氮沉降处理4.5 a后,中氮和高氮处理土壤pH值显著降低,高氮处理土壤有机碳、总氮、铵态氮和硝态氮含量以及苦竹细根生物量显著增加.     

树木细根养分内循环

养分内循环是树木减少养分损失,提高养分利用效率的重要途径。树木细根寿命短、周转快．每年大量凋落死亡,因此,近20多年来树木细根养分内循环的研究逐渐受到人们的重视。关于树木细根养分内循环目前的研究结论比较复杂。本文从细根在树木地下部分养分内循环中的重要地位、细根养分内循环对树木减少养分损失的重要性、细根中各养分元素内循环的研究现状以及细根养分内循环研究方法存在的问题等方面综合论述了国内外的进展情况,并对今后的研究趋势进行了展望。     

氮添加对油松幼苗不同径级细根碳水化合物含量的影响

氮(N)沉降正在对全球森林生态系统产生显著影响。目前关于氮沉降如何通过影响树木不同径级细根碳水化合物含量,进而影响树木生理特征及生长的机制尚不清楚。本文以2年生油松(Pinus tabuliformis)幼苗细根为对象,研究了短期(2年)氮添加(0、3、6、9g N·m~(-2)·a~(-1),分别记为N0、N3、N6、N9)对不同径级(0~0.5、0.5~1和1~2 mm)细根中非结构性碳水化合物(NSC)和结构性碳水化合物(SC)含量的影响。结果表明:(1)0~0.5 mm细根中碳水化合物含量(512.97 mg·g~(-1))显著低于1~2 mm细根中碳水化合物含量(638.83 mg·g-1)。0~0.5 mm细根中NSC、可溶性糖和淀粉含量显著低于0.5~1及1~2mm;(2)随着细根径级的增加,SC含量和纤维素含量呈增加趋势,而木质素含量呈降低趋势。N添加对3个径级细根中不同碳水化合物组分的影响不同。N添加对0~0.5和0.5~1mm细根中NSC、可溶性糖和淀粉含量均无显著影响,但N9处理显著降低了1~2 mm细根中NSC和可溶性糖含量(16.20%和29.90%),对淀粉含量无显著影响。此外,N3处理显著增加了0~0.5 mm细根中可溶性糖含量(69.65%);(3)N添加对细根中SC、木质素含量没有显著影响,但N3处理显著增加了最细两级根(0~0.5和0.5~1 mm)纤维素含量(35.3%和57.0%),N9处理显著降低了1~2 mm细根中纤维素含量(30.39%);(4)N3处理显著增加了0~0.5 mm细根中NSC/SC,而对另两级根系中该比率无显著影响。结果表明,N添加可能通过影响最细两级根(0~0.5和0.5~1 mm)中NSC、可溶性糖含量及NSC/SC影响植物细根的生理功能和生长。     

Response of fine roots to precipitation change: A meta-analysis

细根对土壤水分含量变化十分敏感, 增加和减少降水直接影响土壤水分含量。为探索细根对降水变化的响应, 该文从48篇已发表的国内外研究论文中搜集到202组数据, 通过meta分析的方法揭示细根生物量、生产量、周转率、根长度密度、比根长及细根分解对增加和减少降水的一般响应规律, 用加权响应比评价降水对细根各指标的影响效应, 降水变化对细根分解的影响用土壤微生物生物量碳的响应比衡量。结果表明: 1)不同类型植物的细根对降水变化的响应程度不同, 灌木细根的响应强于乔木。2)细根各指标对降水变化的响应存在土层空间异质性, 并且降水变化量为50%时细根响应最显著。降水增加50%时, 显著增加20-40 cm土层的细根生物量和0-10 cm土层的细根比根长, 降水减少50%时, 显著减少20-40 cm土层的细根生产量和增加0-10 cm土层的细根根长度密度。3)降水变化实验持续时间的长短会影响细根的响应程度, 短期实验中细根通过形态适应对降水变化做出应对, 而长期实验中细根通过重新分配生物量对降水变化做出响应。4)增加降水促进了细根养分归还, 致使土壤微生物得到了充足的底物资源, 提高了自身活性, 使细根分解加快。     

细根对降水变化响应的meta分析

细根对土壤水分含量变化十分敏感, 增加和减少降水直接影响土壤水分含量。为探索细根对降水变化的响应, 该文从48篇已发表的国内外研究论文中搜集到202组数据, 通过meta分析的方法揭示细根生物量、生产量、周转率、根长度密度、比根长及细根分解对增加和减少降水的一般响应规律, 用加权响应比评价降水对细根各指标的影响效应, 降水变化对细根分解的影响用土壤微生物生物量碳的响应比衡量。结果表明: 1)不同类型植物的细根对降水变化的响应程度不同, 灌木细根的响应强于乔木。2)细根各指标对降水变化的响应存在土层空间异质性, 并且降水变化量为50%时细根响应最显著。降水增加50%时, 显著增加20-40 cm土层的细根生物量和0-10 cm土层的细根比根长, 降水减少50%时, 显著减少20-40 cm土层的细根生产量和增加0-10 cm土层的细根根长度密度。3)降水变化实验持续时间的长短会影响细根的响应程度, 短期实验中细根通过形态适应对降水变化做出应对, 而长期实验中细根通过重新分配生物量对降水变化做出响应。4)增加降水促进了细根养分归还, 致使土壤微生物得到了充足的底物资源, 提高了自身活性, 使细根分解加快。     

干旱区人工防护林带不同林分凋落叶分解及养分释放

2007年10月下旬至2008年11月,采用原位模拟分解网袋法,对新疆克拉玛依市区北郊人工防护林新疆杨、紫穗槐及二者混合凋落叶进行为期365 d的分解及养分释放动态试验.结果表明：树种不同,凋落叶质量损失率的动态变化不同;凋落叶组成对质量损失率有显著影响,与单优林凋落叶相比,紫穗槐与新疆杨凋落叶混合后更易于分解.经修正Olson负指数衰减模型分析,新疆杨凋落叶分解系数最低(k=0.167),混合凋落叶分解系数最高(k=0.275),估测3种凋落叶半分解和95％分解所需时间为2.41～4.19 a和10.79～17.98 a.不同的分解时期3种凋落叶中N、P和K的残留率不同,分解1年后,K为净释放,N和P为固持或从周围环境中吸收而富集.分解过程中,除紫穗槐凋落叶在分解中期有机碳分解率下降外,其他处理凋落叶有机碳分解率均不断上升,1年后分解率在35.5%～44.2%之间.C/N值基本呈下降趋势,分解前期和中期下降幅度较小,后期下降较快.     

亚热带米老排和杉木细根分解过程中养分与微生物群落组成的变化

对福建南平峡阳林场19年生米老排和杉木人工林的细根进行为期12个月的分解试验,研究不同树种分解过程中养分和微生物群落组成的动态变化,为理解亚热带不同人工林树种地下养分循环过程提供科学依据.结果表明: 米老排细根养分磷(P)、钾(K)初始含量显著高于杉木.分解过程中,两个树种细根P、K含量均显著降低,而细根氮(N)含量显著增加,且杉木细根N含量变化滞后于米老排.在分解过程中,杉木细根镁(Mg)含量无显著变化;米老排细根Mg含量变化显著,且在分解8个月时显著小于杉木.在分解过程中,真菌与细菌比值均显著表现为先升高后降低,且分解12个月时米老排细根真菌/细菌显著高于杉木.冗余分析表明,N(解释37.2%)、K(解释14.5%)含量和C/N(解释14.8%)是影响杉木细根分解过程中微生物群落组成变化的主要养分因子,而Mg(解释35.9%)和K(解释17.6%)含量则是米老排细根分解时影响微生物群落组成的主要养分因子.研究表明,在不同树种中,除了N之外,Mg等其他养分元素也可能是影响根系分解的重要因子.