中国西部3个亚高山森林土壤有机层和矿质层碳储量和生化特性

为了解土壤和植被界面的有机碳库和生化特性,分别将以云杉（Picea purpurea Masters）（SF）、冷杉（Abiesfaxoniana Rehder＆ E．H．Wilson）（FF）和白桦（Betulaplatyphylla Sukaczev）（BF）为优势树种的3个亚高山森林地表有机层（OL）分成新鲜凋落物层（LL）、半分解层（FL）和分解层（HL）,并同步测定了有机层和矿质土壤层（MS）的有机碳（OC）储量、微生物生物量碳（Cmic）、微生物生物量氮（N～）及转化酶、过氧化氢酶、脱氢酶和多酚氧化酶活性。云杉林、冷杉林和白桦林土壤有机层的有机碳储量分别为29．38Mghm^-2±1．28Mghm^-2、22．7Mghm^-2±1．12Mghm^-2和8．63Mghm^-2±0．95Mghm^-2,分别为总有机碳储量的62．2％、53．5％和36．6％。云杉林、冷杉林和白桦林土壤有机层和腐殖质层分别储存了92．8％、99．6％和78．7％的有机碳。所有林型中,HL具有最高的细菌数量、Cmic和Nmic及过氧化氢酶活性,FL具有最高的真菌、放线菌数量及转化酶、脱氢酶和多酚氧化酶活性。微生物数量、微生物生物量和酶活性的垂直分布格局意味着OL是土壤和植被之间最活跃的生态界面之一。     

不同氮处理下速生柳对水体氮的吸收、分配及生理响应

采用水培法,研究了旱柳苗在外源添加不同氮水平(贫氮、中氮、富氮、过氮)的铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)的生长、氮吸收、分配和生理响应。结果表明:一定范围氮浓度的增加能够促进旱柳苗的生长,但过量氮会抑制其生长,且NH+4-N的抑制作用大于NO-3-N;两种氮处理下,旱柳表现出对NH+4-N的吸收偏好,在同一氮水平时,旱柳各部位氮原子百分含量Atom%15N(AT%)、15N吸收量和来自氮源的N%(Ndff%)均为NH+4-N处理大于NO-3-N处理,且随着氮浓度的增加,差异增大,且在旱柳各部位的分布为根﹥茎﹥叶;2种氮素过量和不足均会对旱柳根和叶生理指标产生不同的影响,其中在过氮水平时,NH+4-N和NO-3-N处理下根系活力比对照减少了50.61%和增加了19.53%;在过氮水平时,NH+4-N处理柳树苗根总长、根表面积、根平均直径、根体积和侧根数分别对照下降了30.92%、29.48%、19.44%、27.01%和36.41%,NO-3-N处理柳树苗相应的根系形态指标分别对对照下降了1.66%、5.65%、1.49%、5.06%和25.72%。可见,高浓度NH+4-N对旱柳苗的胁迫影响大于NO-3-N,在应用于水体氮污染修复时可通过改变水体无机氮的比例,削弱其对旱柳的影响,从而提高旱柳对水体氮污染的修复效果。     

小兴安岭原始红松混交林林隙土壤不同形态氮含量

以小兴安岭地区红松混交林(椴树红松混交林、云冷杉红松混交林和枫桦红松混交林)大、中、小3个林隙为研究对象,对林隙和郁闭林分土壤铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、可溶性全氮(TSN)、可溶性有机氮(SON)、微生物氮(MBN)和全氮(TN)含量进行分析,探讨不同混交林林隙中土壤氮形态特征。结果表明:林隙和郁闭林分土壤以有机氮为主,占TN 98%以上。林隙中土壤NO3--N含量高于NH4+-N含量;SON含量高于NH4+-N和NO3--N含量。红松混交林中土壤NH4+-N、NO3--N、SON和MBN含量在大、小林隙之间以及林隙与郁闭林分之间差异显著,尤其是MBN含量表现为郁闭林分小林隙中林隙大林隙,与林隙面积呈极显著负相关;3个林型中NO3--N/TN和MBN/TN随着林隙面积增大而减小;椴树红松混交林和云冷杉红松混交林林隙中NH4+-N/TN、TSN/TN和SON/TN随林隙面积增大而减小,枫桦红松混交林林隙中随林隙面积增大而增大。林隙和郁闭林分中土壤TSN与SON均呈现极显著正相关;林隙土壤NH4+-N与NO3--N和MBN呈显著相关,但在郁闭林中未表现出此关系。     

青藏高原东缘亚高山针叶林碳氮磷生态化学计量特征

为深入理解针叶林生态系统植物叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其内在相互关系,该研究以青藏高原东缘亚高山岷江冷杉(Abies faxoniana)林(针叶林Ⅰ)、云杉(Picea asperata)林(针叶林Ⅱ)、油松(Pinus tabuliformis)林(针叶林Ⅲ)为研究对象,测定了3种林分针叶、灌木、草本和土壤的碳、氮、磷含量及其比值。结果表明：(1)3种针叶林植物叶片C、N含量表现为草叶>针叶>灌叶>土壤;C∶N、C∶P、N∶P表现为灌叶最高、针叶和草叶次之,土壤最低。其中C、N、P含量均表现为云杉林>冷杉林>油松林;同一针叶林不同组分C、N、P含量均表现为草叶>针叶>灌叶。(2)不同针叶林C∶N和C∶P均表现出油松林>冷杉林>云杉林,而叶片C∶N、C∶P均表现为灌叶>针叶>草叶。(3)针叶林植物叶片N与P含量呈显著正相关关系,针叶与灌叶的C含量、针叶 灌叶 草叶之间的N、P含量以及C∶N、C∶P均呈显著正相关关系;针叶的C含量与其自身的N、P含量呈极显著负相关关系,针叶与土壤TP和N∶P、灌叶与土壤TP含量、草叶与土壤N∶P均呈显著负相关关系,体现了营养元素在针叶林针叶、灌叶、草叶和土壤之间的相互循环和转移。研究认为,青藏高原东缘亚高山针叶林植物生长受N限制,该区域土壤有机质的矿化作用较慢,在针叶林的保护和经营过程中,要加大对林下植被的保护,提高土壤肥力,从而达到维护森林长期生产力的作用。     

短期内15N标记的铵盐和硝酸盐在青藏高原高寒草甸中的运移规律

运用15N稳定性同位素示踪技术,对高寒草甸植物和土壤微生物固持沉降氮的能力及沉降氮在小嵩草(Kobresia pygaea)草甸中的运移规律进行了研究.施肥2周后,NO-3-15N和NH+4-15N的总恢复率分别为73.5%和78%.无论是NO-3-15N,还是NH+4-15N,植物所固持的15N总是比土壤有机质或者是土壤微生物固持的多.4周后,70.6%的NO-3-15N和57.4%的NH+4-15N被固持在土壤和植物中.其中,土壤有机质所固持的15N均下降了很多,而植物所固持的15N却变化很小.同前面的结果相比,较多的NO-3-15N为土壤微生物所固持.在施肥6周和8周后,NO-3-15N的总恢复率分别为58.4%和67%,而NH+4-15N的总恢复率分别为43.1%和49%.植物和土壤微生物所固持的NO-3-15N比NH+4-15N多.在整个实验期间,植物固持的NO-3N较多,而且比土壤微生物固持了较多的15N.由于无机氮的含量一直很低,无机氮库所固持的15N一般不超过1%.上述结果意味着短期内植物在高寒草甸中对沉降氮的去向起着决定作用.     

川西亚高山针叶林树种云杉和冷杉土壤酸碱性差异及其机制

比较了川西亚高山针叶林主要树种粗枝云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abies faxoniana)样地各土层(0—5 cm、5—10cm、10—20 cm)土壤pH值差异,并从两树种养分吸收和养分归还相关累积H~+输入方面探究其差异原因。研究结果表明:云杉样地各土层土壤pH值均显著高于冷杉样地(P0.05);云杉样地地被物累积H~+输入显著低于冷杉样地(P0.05);云杉样地凋落物中P、Mg、N、C平均浓度显著低于冷杉(P0.05),而Ca、C/N、木质素/N、C/P显著高于冷杉样地(P0.05),两树种凋落物中木质素、K平均浓度无显著差异。云杉和冷杉凋落物化学特性主成分分析PC_1、PC_2方差贡献率分别为73.7%和15.6%,累积方差贡献率为89.4%,其中PC_1主要综合Ca、C/P、C/N、木质素/N、P、N、Mg的信息;PC_2主要综合木质素、K、C的信息。各土层土壤pH值均与地被物累积H~+输入显著负相关,与PC_1样本分数显著正相关。研究结论:云杉和冷杉样地土壤pH值存在显著树种差异,且云杉使土壤pH值变大,冷杉使土壤pH值变小,这主要与地被物形成以及凋落物化学特性有关,即与凋落物的量和凋落物分解速率、凋落物养分归还率密切相关。     

施加外源稀土元素对土壤中氮形态转化和有效性的影响

通过温室土培试验 ,测定了施加不同剂量农用稀土微肥 (常乐 )后不同采样时间的土壤有效N、NH 4 N、NO-3 N含量和土壤脲酶活性 .结果表明 ,当外源稀土施入量较大时 ,土壤有效N和NH 4 N含量明显降低 ,而土壤NO-3 N的变化不显著 .根据化学品安全性评价方法 ,实验确定外源稀土对土壤NH 4 N和有效N浓度影响的无观察效应浓度 (NOEC)应为 5mg·kg-1风干土 .实验观察到土壤NH 4 N含量的降低与土壤脲酶活性的抑制之间有较好的相关性 (R2 =0 .87) .外源稀土对土壤N形态转化和有效性产生影响的主要原因之一 ,是外源稀土施入量较高时抑制了土壤脲酶参与下的氨化作用 .土壤生态系统可以通过自适应过程进行自我调节 ,恢复N供给的能力 .     

甘南黄河流域4种典型林分土壤C、N、P化学计量特征

土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）是参与植物光合作用和影响生态系统初级生产力的主要元素。甘南高原是黄河流域重要的生态屏障,为了解该区不同林分土壤养分状况的差异,选取该区4种典型林分：云杉林、华北落叶松林、巴山冷杉林以及岷江冷杉糙皮桦混交林为研究对象,研究土壤C、N、P化学计量特征。结果表明：（1）岷江冷杉及糙皮桦混交林土壤C、N含量最高,云杉林土壤N、P含量最低。不同林分间P含量差异显著（P<0.05）,不同土层间C、N含量差异均显著（P<0.05）。（2）云杉林土壤C ： N值显著高于其他林分,岷江冷杉及糙皮桦混交林土壤N ： P及C ： P高于其他林分。（3）海拔、土壤pH、容重与土壤含水量是影响土壤养分的重要因素。土壤C含量与N、P含量均显著相关（P<0.05）。总体来说,不同林分土壤化学计量特征具有显著差异,混交林土壤养分状况较纯林好,未来森林管理和植被建设中,可以通过选择合适的树种和提高树种多样性有效改善森林土壤质量。     

川西亚高山森林凋落物不同分解阶段碳氮磷化学计量特征及种间差异

为了了解亚高山森林凋落物在不同分解阶段的化学计量特征,采用空间代替时间的方法,以自然状态下凋落物的3个层次--新鲜凋落物层（L）、发酵层（F）、腐殖质层（H））模拟凋落物分解的不同阶段,对川西亚高山不同林分类型（岷江冷杉天然林、粗枝云杉人工林、白桦天然林、杜鹃矮曲林）凋落物的碳氮磷（C、N、P）及可溶性碳氮磷（DOC、SN、SP）含量进行研究。结果表明：林分类型及分解阶段将显著影响凋落物分解过程中的碳氮磷含量及其化学计量比。亚高山森林凋落物可溶性有机碳、水溶性磷含量均随着分解过程的不断进行而降低,分解初期快速淋溶,而分解中后期释放变缓。4种林分比较而言,水溶性碳氮磷含量表现为：白桦 > 杜鹃 > 冷杉 > 云杉,阔叶树种凋落物的可溶性碳氮磷普遍高于针叶树种,尤其在分解初期。针叶树种凋落物SN在分解过程中呈现释放模式,而阔叶树种SN呈现先富集后释放模式。凋落物C含量随着分解的不断进行而降低,冷杉、白桦及杜鹃N含量呈现先富集后释放的趋势,分解阶段对云杉与白桦各层P含量影响不显著,但冷杉却呈现先降低后升高的现象,而杜鹃则是在分解后期P含量显著降低。从总体来看,亚高山森林凋落物C/P和N/P均显著小于全球平均水平,凋落物C/N、C/P、N/P、DOC/C、SN/N、SP/P均随着分解的不断进行呈现降低的趋势。分解初期白桦和杜鹃DOC/C显著降低,而冷杉则在分解后期显著降低。冷杉N/P先升高后降低,杜鹃N/P随着分解的不断进行呈现升高趋势。这些研究结果为深入理解亚高山森林生态系统的凋落物分解进程和养分循环提供了依据。     

我国雷州半岛典型农田大气氮沉降

近一个半世纪以来,粮食和能源需求导致活性氮创造的急剧增加,从而导致各种活性氮的排放及其沉降的增加。氮沉降引起土壤酸化,水体富营养化,及敏感生态系统植物多样性的丧失等不良生态效应。因此定量不同生态系统氮沉降量对于确定该地区生态系统安全及氮循环有重要意义。南方地区氮沉降已有较多研究,主要集中于湿沉降的研究,选取雷州半岛地区典型农田综合研究了大气氮素的干湿沉降。结果表明:大气活性氮浓度NH3、HNO3、NO2、pNH+4和pNO-3浓度分别为5.62、0.88、3.16、3.30、2.02μg N/m3。采用欧洲氮沉降监测网的氮干沉降速率估算了大气氮干沉降量为17.6 kg N hm-2a-1。大气降雨NO-3-N浓度为(0.86±0.36)mg N/L,NH+4-N浓度为(1.11±0.68)mg N/L,大气降雨无机氮含量冬季最高,夏季最低。大气无机氮年湿沉降总量为25.3 kg N/hm2。湿沉降NH+4-N和NO-3-N,干沉降NH3、HNO3、NO2、pNH+4、pNO-3分别占沉降量的30.8%、28.0%、23.7%、5.4%、2.8%、3.9%、5.4%。湿沉降NH+4和干沉降NH3在氮沉降中占主导地位显示氮肥施用导致的NH3挥发对大气活性氮浓度及氮沉降的显著贡献。鉴于研究可观的氮沉降量(总沉降量42.9 kg N hm-2a-1),其向农田的养分的输入不容忽视;氮沉降对该地区水体,自然生态系统的环境影响需要受到重视。     

Global nitrogen fertilizer supply and demand outlook

This paper presents a brief overview of the world nitrogen fertilizer demand, high-lights trends in the global and regional developments of production capacity and provides a medium-term perspective of the global nitrogen supply/demand balance.     

Transpiration, and nitrogen uptake and flow in two maize (Zea mays L.) inbred lines as affected by nitrogen supply

BACKGROUND AND AIMS: The influence of two nitrogen (N) levels on growth, water relations, and N uptake and flow was investigated in two different inbred lines of maize (N-efficient Zi330 and N-inefficient Chen94-11) to analyse the differences in N uptake and cycling within a plant. METHODS: Xylem sap from different leaves of the inbred lines cultured in quartz sand was collected by application of pressure to the root system. Plant transpiration was measured on a daily basis by weighing five pots of each of the treatments. KEY RESULTS: N-efficient Zi330 had a higher relative growth rate and water-use efficiency at both high (4 mm) and low (0.08 mm) N levels. At a high N level, the amount of N taken up was similar for the two inbred lines; the amount of N transported in the xylem and retranslocated in the phloem was slight greater in Chen94-11 than in Zi330. At a low N level, however, the total amount of N taken up, transported in the xylem and retranslocated in the phloem of Zi330 was 2.2, 2.7 and 2.7 times more, respectively, than that of Chen94-11. Independent of inbred line and N level, the amounts of N transported in the xylem and cycled in the phloem were far more than that taken up by roots at the same time. Low N supply shifted NO(3)(-1) reduction towards the roots. The major nitrogenous compound in the xylem sap was NO(3)(-1), when plants grew at the high N level, while amino acid-N was predominant when plants grew at the low N level. CONCLUSIONS: The N-efficient maize inbred line Zi330 had a higher ability to take up N and cycle N within the plant than N-inefficient Chen94-11 when grown under N-deficiency.     

Global nitrogen fertilizer supply and demand outlook

This paper presents a brief overview of the world nitrogen fertilizer demand, highlights trends in the global and regional developments of production capacity and provides a medium-term perspective of the global nitrogen supply/demand balance.     

土壤微生物生物量氮及其在氮素循环中作用

简述了土壤微生物生物量氮的含量及其影响因素,阐述了其在土壤氮素循环中的重要作用,着重讨论了其与可矿化氮、矿质氮、有机氮和固定态铵之间的关系,指出土壤微生物生物量氮与供氮因子间的关系在氮素循环研究中有非常重要的作用,可为调控土壤氮素的供应状况,减少氮素损失,提高氮肥利用率提供科学依据,并提出了需要深入研究的问题。     

广东大中型供水水库的氮污染与富营养化分析

20 0 0年丰水期和枯水期对广东大中型水库的氮污染和富营养化现状进行了调查。结果表明 ,在调查的 2 0个大中型供水水库中 ,水质现状总体较好 ,70 %的水库处于中营养状态以下 ,30 %的水库开始出现富营养化现象。水库的总氮浓度普遍偏高 ,氮污染成为水库富营养化的重要原因。水库的总氮和DIN浓度存在地区性差异和季节性差异。枯水期水库的总氮及DIN浓度与叶绿素a的相关性极显著 ,而丰水期则无明显相关性。NO3 N是水体无机氮的主要组成部分 ,平均占DIN的 72 6 % ,而水库的NH3 N含量明显低于NO3 N ,平均占DIN的2 5 5 %。NO2 N的含量一般很低。水库的总氮、DIN和有机氮含量是判断水库营养状态的重要指标 ,而NO3 N和NH3 N在DIN中所占比例则是推测污染物来源的重要依据     

氮、磷和水分供给对羊草枯叶分解质量的影响

研究不同氮(N)、磷(P)和水分梯度上植物枯叶的N和P浓度及C : N和C : P的响应格局, 对于预测N沉降增加和降水格局改变对枯叶分解乃至养分循环的潜在影响具有一定的实践意义。该研究通过3个盆栽控制试验(N、P添加试验: 0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0、64.0和128.0 g N(P)∙m^-210个水平; 控水试验: 3 600、3 900、4 500、5 100、6 000、7 200、9 000、12 000、 18 000和36 000 mL∙pot^-110个水平), 探讨了这些环境因子改变对羊草(Leymus chinensis)枯叶分解质量的影响。结果表明, 在一定范围内, N添加提高了羊草枯叶的N浓度, 降低了C : N, 对P浓度和C : P没有明显的影响; P添加提高了枯叶的N和P浓度, 降低了C : N和C : P; 供水量增加显著降低了枯叶的N和P浓度, 提高了C : N和C : P。这表明, N、P和水分因子的改变影响了植物枯叶的性状, 且不同梯度的影响程度不同。因此, 全球气候变化可能影响植物枯叶的分解质量, 进而可能改变植被-土壤系统的养分循环。     

Simulating nitrogen response of irrigated rice

A dynamic model to simulate the growth and yield of irrigated, transplanted rice in relation to daily solar radiation, mean temperature and shoot nitrogen concentration was applied to rice crops in western Java, Indonesia.Observations of shoot nitrogen concentration throughout the life-cycles of experimental crops were used as input to the simulation. The experiments consisted of 23 treatments representing different forms of nitrogen fertilizer, and different rates, times and methods of application. The model accurately fitted the growth and yield of 12 of these treatments and was successfully tested on the 11 treatments which were not involved in the filting.The parts of the model dealing with nitrogen simulate daily growth as a non-linear function of nitrogen concentration of non-grain shoot tissue relative to upper and lower limits. During the grain-filling phase the model simulates the competition for plant nitrogen between grain and assimilating tissue.The model was used to simulate the effects of increases in nitrogen status of a rice crop in the environmental conditions of western Java. Simulations with the model suggest an interaction between the timing and amount of nitrogen accumulation in plant tissue, with little effect of timing on yield for small increases in nitrogen status, but an advantage for early over late application for large increases in nitrogen status.     

Available soil nitrogen in relation to fractions of soil nitrogen and other soil properties

The available N of 27 soils from England and Wales was assessed from the amounts of N taken up over a 6-month period by perennial ryegrass grown in pots under uniform environmental conditions. Relationships between availability and the distribution of soil N amongst various fractions were then examined using multiple regression. The relationship: available soil N (mg kg^–1 dry soil)=(N_min×0.672)+(N_inc×0.840)+(N_mom×0.227)–5.12 was found to account for 91% of the variance in available soil N, where N_min=mineral N, N_inc=N mineralized on incubation and N_mom=N in macro-organic matter. The N mineralized on incubation appeared to be derived largely from sources other than the macro-organic matter because these two fractions were poorly correlated. When availability was expressed in terms of available organic N as % of soil organic N (N_ao) the closest relationship with other soil characteristics was: N_ao=[N_inc×(1.395–0.0347×CN_mom]+[N_mom×0.1416], where CN_mom=CN ratio of the macro-organic matter. This relationship accounted for 81% of the variance in the availability of the soil organic N.The conclusion that the macro-organic matter may contribute substantially to the available N was confirmed by a subsidiary experiment in which the macro-organic fraction was separated from about 20 kg of a grassland soil. The uptake of N by ryegrass was then assessed on two subsamples of this soil, one without the macro-organic matter and the other with this fraction returned: uptake was appreciably increased by the macro-organic matter.     

供氮水平对落叶松幼苗光合作用的影响

为探讨落叶松光合作用对外界供氮环境变化的响应规律,采用砂培方法在温室内设置了4种供氮浓度(1、4、8mmol/L和16mmol/L),对生长在不同供氮水平下落叶松(Larixgmelinii)1年生幼苗的气体交换参数、叶绿素荧光参数以及一些生化指标进行了测定。结果显示,随供氮水平的提高,落叶松幼苗针叶氮含量、叶绿素含量、类胡罗卜素含量、可溶性蛋白(TSP)含量和光饱和净光合速率(Pmax)均显著增加,同时伴随着叶磷含量和胞间与外界CO2浓度之比(Ci/Ca)的降低。然而,当供氮水平超过8mmol/L增至16mmol/L时,TSP含量及Pmax不再增加,反而略有下降。供氮不足显著降低了幼苗针叶光系统最大光能转换效率(Fv/Fm)、光系统量子效率(ΦPS)和光化学猝灭系数(qP),却增加了非光化学猝灭系数(NPQ)。而增加供氮可使Fv/Fm和ΦPS回升,同时qP升高,NPQ下降,但当供氮水平超过8mmol/L后,各叶绿素荧光参数变化幅度较小。结果表明,增加供氮可显著提高落叶松幼苗的光合能力,增加光系统天线色素捕获的光能用于光化学电子传递的份额,减缓光抑制。然而,16mmol/L已经超过落叶松幼苗最适的供氮水平,过量供氮引起的负面效应可能主要与过低的叶磷含量导致的营养失衡有关。