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相似文献
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1.
尽管根系分泌物在调控森林土壤功能和土壤生物地球化学循环过程中具有重要作用,但目前关于N沉降下森林根系分泌物输入特征及其介导的根际土壤C、N过程认识还甚为有限。本研究以川中丘陵地区典型柏树人工林为试验对象,通过不同N添加水平模拟N沉降强度,于2020年不同季节对根系分泌物进行原位收集和分析,并同步分析了根际与非根际土壤的微生物生物量和土壤C、N矿化速率的变化,以揭示不同N添加处理对根系分泌物C输入季节动态变化规律及其介导的土壤C、N微生物过程差异。结果表明:(1)N添加显著降低了柏树人工林根系分泌物C输入速率与年通量,且高N处理对分泌物C输入的抑制作用更强烈。(2)N添加显著抑制了柏树人工林土壤C、N矿化速率以及土壤微生物C、微生物N的根际效应,且高N处理对土壤C、N微生物过程根际效应的抑制幅度更大。(3)根系C、N过程根际效应大小呈现春、夏季逐渐升高,秋、冬季逐渐降低的季节动态变化,且夏季根际效应值最高。N沉降显著降低了柏树人工林的根系分泌速率与通量,并明显抑制了根际土壤C、N转化微生物过程,且抑制效应强度与N添加水平有关,证实了森林根系分泌物-微生物特征-土壤养分转化过程之间存在密切...  相似文献   

2.
土壤微生物对气候变暖和大气N沉降的响应   总被引:10,自引:0,他引:10       下载免费PDF全文
 气候变暖和大气N沉降是近一、二十年来人们非常关注的全球变化现象,它们所带来的一系列生态问题已成为全球变化研究的重要议题。它们不 仅影响地上植被生长和群落组成,还直接或间接地影响土壤微生物过程,而土壤微生物对此做出的响应正是生态系统反馈过程中非常重要的环 节。该文分别从气候变化对土壤微生物的影响(土壤微生物量、微生物活动和微生物群落结构)和土壤微生物对气候变化的响应(凋落物分解、 养分利用与循环以及养分的固持与流失)两个角度,综述近期土壤微生物对气候变暖和大气N沉降响应与适应的研究进展。气候变暖和大气N沉降 对土壤微生物的影响更多地反映在微生物群落的结构和功能上, 而土壤微生物量、微生物活动和群落结构的变化又会通过改变凋落物分解、养 分利用和C、N 循环等重要的土壤生态系统功能和过程做出响应,形成正向或负向反馈,加强或削弱气候变化给整个陆地生态系统带来的影响。 然而,到目前为止土壤微生物的响应对陆地生态系统产生的最终结果仍是未决的关键性问题。  相似文献   

3.
殷秀琴  宋博  邱丽丽 《生态学报》2007,27(1):128-134
根据对小兴安岭凉水国家级自然保护区红松阔叶混交林的凋落物、土壤动物和土壤2a的连续采样及测定主要营养元素N、P、K的含量,研究凋落物-土壤动物-土壤系统中主要营养元素在各分室的动态变化,并通过比较主要营养元素在不同分室中的分异,进而分析了土壤动物在该系统营养循环中的作用。结果表明,研究区内不同凋落叶分解过程中元素含量的动态变化比较复杂,阔叶落叶中营养元素含量的变化大于针叶落叶,但不同凋落叶在分解过程中的元素损失量之间的差异不显著。在研究时段,腐殖土层各种营养元素的含量高于土壤层;蚯蚓、蜈蚣和马陆大型土壤动物体内的营养元素含量之间差别较大,其中蚯蚓体内全N含量最高,而马陆体内全P含量最高,蜈蚣则全K含量最高。土壤动物和土壤中营养元素含量的动态变化和凋落叶中的变化趋势不同。N和P在土壤动物分室中表现出一定的富集,而K的富集不明显。土壤动物可以通过其新陈代谢活动加速凋落物-土壤动物-土壤系统中营养元素的循环速率。不同凋落物分解过程中养分含量变化复杂可能是由于不同凋落物种类特性差异造成的。土壤动物在营养元素循环,尤其是N、P元素循环中具有重要意义。  相似文献   

4.
土壤动物对模拟N沉降的响应   总被引:7,自引:0,他引:7  
通过人工喷施 NH4 NO3而建立一个模拟 N沉降梯度系列的方法 ,研究了苗圃试验样地土壤动物群落对 N沉降增加的响应。实验分为 5个处理 :CK对照、T1、T2、T3和 T4 ,分别接受 0、5、10、15和 30 g N/ (m2 · a)的处理。经 6个月的施氮处理后 ,土壤动物个体总数随着 N沉降处理强度的变化 ,在水平尺度和垂直尺度上均产生了相应的变化。在水平分布上 ,由于 F1层 (0~ 5 cm)受到 N沉降处理最直接的影响 ,其动物个体数的变化趋势较明显 ,表现为 T2 >T1>CK>T3>T4 ,其中前两者显著高于其它处理 (P<0 .0 5 ) ,但 F2层 (5~ 10 cm)和 F3层 (10~ 15 cm)的情况变化比较复杂 ,趋势不明显。在垂直分布上 ,T2处理下多数土壤动物集中于 F1层 ,土层越深 ,土壤动物愈少 ,但在最大浓度 T4处理下 ,则完全相反 ,由 F1层向 F3层逐渐增多。总的来说 ,土壤动物在低 N沉降下趋向表层 ,而在高氮沉降下则趋向深层分布。与个体总数的分布格局相类似 ,土壤各层动物类群数总体上呈现明显的单峰变化格局 ,T2处理时类群最丰富 ,并显著高于其它各处理 (P<0 .0 5 ) ;在垂直分布上 ,也表现出先向表层集中后向土壤深层发展的趋势 ,T2处理为其拐点。甲螨随 N沉降强度加大变化的规律性很强 ,它也有个先发展后受遏制的过程 ,T2处理时达到峰值。上  相似文献   

5.
模拟N沉降对森林生态系统的影响是当今全球变化生态学研究的一个热点问题,土壤碳库对N沉降比较敏感,N沉降增加了凋落叶分解过程中外源N含量,间接影响凋落叶分解的化学过程并改变凋落叶分解速率,因此,研究模拟N沉降下凋落叶分解-土壤C-N关系对预测森林C吸存有重要意义。利用原位分解袋法研究了模拟N沉降下三峡库区不同林龄马尾松林(Pinus massoniana)凋落叶分解过程中凋落叶-土壤C、N化学计量响应及其关系;N沉降水平分对照(CK,0 g m~(-2)a~(-1))、低氮(LN,5 g m~(-2)a~(-1))、中氮(MN,10 g m~(-2)a~(-1))和高氮(HN,15 g m~(-2)a~(-1))。结果表明:分解540 d后,N沉降促进20年生和30年生马尾松林凋落叶分解,46年生马尾松林中仅低氮处理促进凋落叶分解,4种处理均是30年生分解最快,说明同一树种起始N含量低的凋落叶对N沉降呈正响应,N沉降处理促进起始N含量低的凋落叶分解,起始N含量高的凋落叶分解过程中易达到"N饱和"。N沉降抑制20年生和46年生凋落叶C释放(低于对照0.62%—6.69%),促进30年生C释放(高于对照0.28%—5.55%);30年生和46年生林分N固持量均高于对照(高于对照0.15%—21.34%),20年生则低于对照(5.70%—13.87%),说明模拟N沉降处理促进起始C含量低的凋落叶C释放和起始N含量低的凋落叶N固持。N沉降处理下仅30年生马尾松林土壤有机碳较对照增加,且土壤有机质与凋落叶C、N和分解速率呈正相关,与凋落叶C/N比呈显著负相关;土壤总氮与凋落叶分解速率、凋落叶N含量呈正相关,土壤有机碳/总氮比与凋落叶C、N含量呈正相关;对照处理中凋落叶分解指标对土壤养分影响顺序是分解速率凋落物C含量凋落物C/N比凋落物N含量,低、中、高氮处理中则是凋落物C含量分解速率凋落物N含量凋落物C/N比。研究表明低土壤养分含量马尾松林对N沉降呈正响应,N沉降促进低土壤养分马尾松林凋落叶分解并提高土壤肥力;凋落叶质量和土壤养分含量低的生态系统土壤C对N沉降响应更显著。  相似文献   

6.
目前缺乏对根系分泌物通量以及相关生态后果对不同氮(N)沉降水平响应方向和幅度的深入理解,该研究以西南亚高山典型的红桦(Betula albosinensis)林为研究对象,通过野外原位N添加试验模拟不同氮沉降水平(对照组,0 kg?hm-2?a-1;低氮处理,25 kg?hm-2?a-1;高氮处理,50 kg?hm-2?a-1),分析了红桦林根系分泌物C输入通量及其介导的根际土壤养分循环过程对不同N添加水平的差异化响应,试图揭示不同N添加处理对红桦根系分泌物C输入通量及其介导的土壤养分转化过程的影响。结果表明:(1)N添加显著抑制了红桦林根系分泌物C输入速率(其中低氮(N25)条件下单位根生物量根系分泌速率均值降低约14.87%)和年C输入通量(低氮条件下降低了约45.01%)(P<0.05),其高氮处理的抑制效应更强。(2)N添加显著抑制了红桦林N矿化速率及其相关的微生物胞外酶活性(P<0.05),并显著降低了其根际效应;N沉降显著抑制了根系分泌物C输入通量及其介导的土壤养分转化过程,并且这种抑制效应随N沉降水平的升高而增强。该研究结果可丰富全球气候变化下森林地下碳养分循环过程的认识和理解。  相似文献   

7.
土壤跳虫是土壤分解者中最重要的类群之一,它们通过营养联系将基础食物资源中的物质和能量传递到更高营养级,在地下食物网中具有不可替代的作用。在全球氮磷沉降日趋严重的背景下,土壤跳虫群落如何响应氮(N)、磷(P)沉降的研究还十分有限,严重阻碍了我们对跳虫群落的生态功能、在地下食物网的物质循环和能量流动以及陆地碳(C)循环中作用的科学认识。跳虫功能群的分类标准不一导致相关研究结果可比性差。本文整理了跳虫功能群的3种分类方法,归纳了4种研究跳虫营养关系的方法,总结了N、P养分添加下土壤跳虫的响应机制。总体上,跳虫对N添加的响应多表现为负效应即种群密度降低,而对P添加的响应则多表现为正效应,N、P混施下,跳虫群落的变化更为复杂。未来土壤跳虫对N、P添加响应的研究应聚焦在跳虫功能群的科学划分、跳虫营养结构研究方法的完善和N、P交互对跳虫群落的作用机制上。  相似文献   

8.
中国森林生态系统N平衡现状   总被引:3,自引:0,他引:3  
郗金标  张福锁  有祥亮 《生态学报》2007,27(8):3257-3267
由于N饱和生态系统的出现,森林生态系统作为环境污染储蓄库的认识受到挑战。收集了近十余年来全国各地森林N素循环的研究资料,通过对目前大气N沉降、森林生物固N、森林生态系统N的流失、淋失、挥发等各项收支参数的分析,借助农田养分收支平衡的估算思路和方法对全国森林生态系统N平衡进行了估算。结果表明,我国森林生态系统N的输入大于输出,全国森林生态系统年容纳大气N约为736万t,其中约176万t来自于大气N沉降,约599万t来自于生物固N。而进入到森林生态系统中的N约16万t固定在木材中用以维持森林蓄积的增加,其余绝大部分则保存于森林土壤,使得森林土壤全N含量大约以每年0.002%的速率增长。但不断增加的N素输入并未导致森林生态系统N饱和,全国的森林蓄积仍保持增长的趋势,森林生态系统在N的生物地球化学循环过程中起着重要的调节作用,仍是环境N的储蓄库,对于调节气候,防治污染具有重大作用。  相似文献   

9.
张淑花  张雪萍 《生态学报》2014,34(11):2892-2899
稳定同位素δ15N是分析生态系统中的营养关系的重要方法。本研究采用该方法分析了人工防护林土壤动物的营养级及它们之间的营养关系。对3个地区人工杨树林12类大型土壤动物及其土壤、细根及植物枯落叶的稳定同位素δ15N分析结果显示,不同环境条件下土壤动物δ15N具有显著差异性(F=38.067,P0.001),土壤动物δ15N值与土壤、植物细根及枯落叶δ15N值之间有明显的相关性,与全氮含量没有明显的相关性;根据不同土壤动物δ15N值的状况,12种土壤动物在土壤生态系统中大都处于第二至第四营养级,处于较低营养级位置的动物主要有大蚊幼虫(Tipulidae larvae)、蚯蚓(Lumbricidae)、金龟甲幼虫(Scarabaeidae larvae)等类群,较高营养级的为蜈蚣(Scolopendromorpha)、隐翅甲成虫(Staphylinidae adult)、叩甲成虫(Elateridae adult)、线蚓(Enchytraeidae)等动物,同类土壤动物在不同样地中营养级位置存在一定的差异。  相似文献   

10.
土壤氮素循环模型及其模拟研究进展   总被引:11,自引:1,他引:10  
N既是植物必需的营养元素,又是造成环境污染的重要元素.正确模拟土壤中N循环已经成为科学家共同关注的热点问题.简述了土壤N循环的基本过程,重点介绍了13种土壤N循环模型和6个土壤N循环过程的模拟,并讨论了模拟中存在的参数化问题.  相似文献   

11.
人类活动加剧了活性氮的生产和排放,并导致氮沉降日益增加并全球化。目前,人类活动对全球氮循环的干扰已经超出了地球系统安全运行的界限。中国已成为全球氮沉降的高发区域,高氮沉降已经威胁到生态系统的健康和安全,并成为生态文明建设过程中亟待理清和解决的热点问题。对国际上和中国森林生态系统模拟氮沉降研究的概况进行了综述,并从生物学和非生物学两大过程重点阐述模拟氮沉降增加对中国主要森林生态系统影响的研究进展。中国自2000年以后才开始重视大气氮沉降产生的生态环境问题,中国科学院华南植物园在国内森林生态系统模拟氮沉降试验研究上做出了开创性的贡献。模拟氮沉降研究表明,持续高氮输入将会显著改变森林生态系统的结构和功能,并威胁生态系统的健康发展,特别是处于氮沉降热点区域的中国中南部。森林生态系统的氮沉降效应依赖于系统的氮状态、土地利用历史、气候特征、林型和林龄等。最后,对未来的研究提出了一些建议,包括加强长期跟踪研究和不同气候带站点之间的联网研究,特别是在森林生态系统对长期氮沉降响应与适应的过程机制、地下碳氮吸存潜力研究、以及与其他全球变化因子的耦合研究等方面,以期为森林生态系统的可持续发展提供理论基础和管理依据。  相似文献   

12.
Field‐scale experiments simulating realistic future climate scenarios are important tools for investigating the effects of current and future climate changes on ecosystem functioning and biogeochemical cycling. We exposed a seminatural Danish heathland ecosystem to elevated atmospheric carbon dioxide (CO2), warming, and extended summer drought in all combinations. Here, we report on the short‐term responses of the nitrogen (N) cycle after 2 years of treatments. Elevated CO2 significantly affected aboveground stoichiometry by increasing the carbon to nitrogen (C/N) ratios in the leaves of both co‐dominant species (Calluna vulgaris and Deschampsia flexuosa), as well as the C/N ratios of Calluna flowers and by reducing the N concentration of Deschampsia litter. Belowground, elevated CO2 had only minor effects, whereas warming increased N turnover, as indicated by increased rates of microbial NH4+ consumption, gross mineralization, potential nitrification, denitrification and N2O emissions. Drought reduced belowground gross N mineralization and decreased fauna N mass and fauna N mineralization. Leaching was unaffected by treatments but was significantly higher across all treatments in the second year than in the much drier first year indicating that ecosystem N loss is highly sensitive to changes and variability in amount and timing of precipitation. Interactions between treatments were common and although some synergistic effects were observed, antagonism dominated the interactive responses in treatment combinations, i.e. responses were smaller in combinations than in single treatments. Nonetheless, increased C/N ratios of photosynthetic tissue in response to elevated CO2, as well as drought‐induced decreases in litter N production and fauna N mineralization prevailed in the full treatment combination. Overall, the simulated future climate scenario therefore lead to reduced N turnover, which could act to reduce the potential growth response of plants to elevated atmospheric CO2 concentration.  相似文献   

13.
Legumes are an important component of plant diversity that modulate nitrogen (N) cycling in many terrestrial ecosystems. Limited knowledge of legume effects on soil N cycling and its response to global change factors and plant diversity hinders a general understanding of whether and how legumes broadly regulate the response of soil N availability to those factors. In a 17‐year study of perennial grassland species grown under ambient and elevated (+180 ppm) CO2 and ambient and enriched (+4 g N m?2 year?1) N environments, we compared pure legume plots with plots dominated by or including other herbaceous functional groups (and containing one or four species) to assess the effect of legumes on N cycling (net N mineralization rate and inorganic N pools). We also examined the effects of numbers of legume species (from zero to four) in four‐species mixed plots on soil N cycling. We hypothesized that legumes would increase N mineralization rates most in those treatments with the greatest diversity and the greatest relative limitation by and competition for N. Results partially supported these hypotheses. Plots with greater dominance by legumes had greater soil nitrate concentrations and mineralization rates. Higher species richness significantly increased the impact of legumes on soil N metrics, with 349% and 505% higher mineralization rates and nitrate concentrations in four‐species plots containing legumes compared to legume‐free four‐species plots, in contrast to 185% and 129% greater values, respectively, in pure legume than nonlegume monoculture plots. N‐fertilized plots had greater legume effects on soil nitrate, but lower legume effects on net N mineralization. In contrast, neither elevated CO2 nor its interaction with legumes affected net N mineralization. These results indicate that legumes markedly influence the response of soil N cycling to some, but not all, global change drivers.  相似文献   

14.
氮沉降对森林生物多样性的影响   总被引:8,自引:0,他引:8  
鲁显楷  莫江明  董少峰 《生态学报》2008,28(11):5532-5548
从3个方面论述了氮沉降对森林生物多样性影响:(1)森林植物多样性,包括乔木层植物、林下层植物和隐花植物;(2)土壤微生物多样性,主要是细菌和真菌;(3)森林动物多样性:主要包括地下土壤动物和地上草食动物。综合来看,氮沉降改变了物种组成,过量氮沉降降低了生物多样性。同时,也对氮沉降影响生物多样性的机理进行了分析。最后,还探讨了当前在氮沉降对森林生物多样性影响的研究方面存在的问题以及今后研究的方向。  相似文献   

15.
全球变化对土壤动物多样性的影   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
吴廷娟 《生态学杂志》2013,24(2):581-588
陆地生态系统由地上和地下两部分组成,二者相互作用共同影响生态系统过程和功能.土壤动物在生物地球化学循环方面起着重要作用.随着人们对土壤动物在生态系统过程中重要性的认识,越来越多的研究表明全球变化对土壤动物多样性产生深刻影响.土地利用方式的改变、温度增加和降雨格局的改变能直接影响土壤动物多样性.CO2浓度和氮沉降的增加主要通过影响植物群落结构、组成和化学成分对土壤动物多样性产生间接影响.不同环境因子之间又能相互作用共同影响土壤动物多样性.了解全球变化背景下不同驱动因子及其交互作用对土壤动物多样性的影响,有助于更好地预测未来土壤动物多样性及相关生态学过程的变化.  相似文献   

16.
Species richness (SR) and functional group richness (FGR) are often confounded in both observational and experimental field studies of biodiversity and ecosystem function. This precludes discernment of their separate influences on ecosystem processes, including nitrogen (N) cycling, and how those influences might be moderated by global change factors. In a 17‐year field study of grassland species, we used two full factorial experiments to independently vary SR (one or four species, with FGR = 1) and FGR (1–4 groups, with SR = 4) to assess SR and FGR effects on ecosystem N cycling and its response to elevated carbon dioxide (CO2) and N addition. We hypothesized that increased plant diversity (either SR or FGR) and elevated CO2 would enhance plant N pools because of greater plant N uptake, but decrease soil N cycling rates because of greater soil carbon inputs and microbial N immobilization. In partial support of these hypotheses, increasing SR or FGR (holding the other constant) enhanced total plant N pools and decreased soil nitrate pools, largely through higher root biomass, and increasing FGR strongly reduced mineralization rates, because of lower root N concentrations. In contrast, increasing SR (holding FGR constant and despite increasing total plant C and N pools) did not alter root N concentrations or net N mineralization rates. Elevated CO2 had minimal effects on plant and soil N metrics and their responses to plant diversity, whereas enriched N increased plant and soil N pools, but not soil N fluxes. These results show that functional diversity had additional effects on both plant N pools and rates of soil N cycling that were independent of those of species richness.  相似文献   

17.
由全球变化和工农业生产引发的大气氮沉降增加已经对生态系统结构和功能产生了不可忽视的影响, 但是氮沉降的组成成分存在多种形态, 不同形态的氮对生态系统的结构与功能的影响是否有差异目前还不清楚。因此, 该研究选择内蒙古草甸草原开展不同形态和不同水平的外源氮添加试验, 每年添加5种不同形态的氮肥, 包括: 尿素、碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、缓释尿素, 添加量分别为: 0 (N0)、2 (N2)、5 (N5)、10 (N10)、20 (N20)及50 (N50) g·m -2·a -1, 均为纯氮添加量。通过野外原位取土、室内控制温度和水分(25 ℃和60%田间持水量)的培养试验测定土壤净氮矿化(mg·kg -1·h -1)潜力、土壤微生物呼吸(μg·g -1·h -1)潜力、土壤微生物生物量碳(氮)(mg·kg -1)的潜力以及土壤碳(g·kg -1)、氮(g·kg -1)、磷(g·kg -1)含量等指标, 研究添加不同形态和不同水平的氮对土壤净氮矿化潜力的影响。试验结果表明: (1)短期内不同形态、不同水平的氮添加改变了土壤中无机氮的含量、铵态氮和硝态氮的累积量, 并且表现出铵态氮肥的促进作用比硝态氮肥更加显著, 铵态氮的累积显著提高了土壤净氮矿化潜力, 短期铵态氮和硝态氮的累积可增加微生物和植物对有效氮的快速固持; (2)不同形态、不同水平氮添加导致土壤微生物活性发生改变, 包括土壤微生物生物量碳(MBC)含量、微生物生物量氮(MBN)含量及其碳氮比(MBC:MBN), 并且在低水平氮添加下显著增强土壤微生物的呼吸速率, 高水平氮添加显著降低微生物呼吸速率和呼吸熵; (3)不同形态、不同水平氮添加短期内对土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤全磷含量、土壤全氮含量无显著影响, 但是高水平氮添加不仅提高了速效磷的含量, 而且导致土壤迅速酸化。室内培养净氮矿化潜力的结果进一步验证了内蒙古草甸草原受氮限制, 添加中低水平的氮可以通过提高土壤微生物的活性而增加该地区草原土壤的净氮矿化潜力, 从而提高草地生产力。  相似文献   

18.
土壤动物多样性及其生态功能   总被引:17,自引:0,他引:17  
土壤无脊椎动物生物量通常小于土壤生物总生物量的10%,但它们种类丰富,取食行为及生活史策略多种多样,且土壤动物之间,土壤动物与微生物之间存在着复杂的相互作用关系。土壤动物的生态功能主要通过取食作用(trophic effect)和非取食作用(non-trophic effect)来实现。原生动物数量大、周转快,故原生动物本身的代谢活动(即取食作用)对碳氮矿化的贡献可以接近甚至超过细菌的贡献;然而大多数中小型土壤动物的本身代谢过程对碳氮矿化的贡献远低于土壤微生物,但它们可以通过取食作用来调节微生物进而影响碳氮的矿化。大型节肢动物中的蜘蛛和地表甲虫等捕食者经常活跃于地表,它们常常会通过级联效应对土壤生态系统产生重要的影响。蚯蚓、白蚁等大型土壤动物除可以通过取食作用以外,还可以通过非取食作用调控土壤微生物,进而显著影响土壤碳氮过程。土壤动物取食行为的多样性和复杂的非营养关系的存在造就了多维度的土壤食物网,给土壤动物的生态功能研究带来了巨大的挑战。介绍了土壤动物的多样性及主要的生态功能,并对研究的热点和前沿问题进行了探讨,以期引起关于土壤动物多样性及其生态功能的深入思考。  相似文献   

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