森林生态系统硅素循环研究进展

硅是植物生长发育的有益元素,其在生态系统内的迁移转化是维持生态系统结构与功能的决定性因素之一。近年来,陆地生态系统硅循环特别森林生态系统硅循环在全球生物地球化学循环中的重要性,受到越来越多的关注。该文总结了国内外森林生态系统硅循环研究的成果,在综述了硅在森林生态系统中的存在形态、分布、循环过程的基础上,总结了森林生态系统硅循环的特点、作用及其影响因素,并指出典型森林生态系统类型中硅循环规律的研究、森林生态系统与其它生态系统硅循环的比较研究、森林生态系统硅循环对全球气候变化的影响和响应研究和人类干扰对森林生态系统硅循环的影响的研究将是今后开展森林生态系统硅循环研究的重点。     

氮沉降对森林土壤磷循环的影响

磷是生物体必需的大量元素之一,也是许多生态系统的主要限制因子。近年来,大气氮沉降日益加剧,已对森林生态系统磷循环产生了不可忽视的影响。关于氮沉降对生态系统磷循环的影响已开展了一系列的研究,然而尚缺少对其整体的认识。因此,通过收集国内外已发表的相关文章,从以下五个方面综述氮沉降对森林生态系统土壤磷循环的影响及其机理:1)阐述了森林生态系统土壤磷循环的概念;2)介绍了氮沉降对森林土壤磷循环影响的研究方法,包括长期定位模拟氮沉降法、自然氮沉降梯度法和同位素示踪法等;3)概述了氮沉降对森林生态系统土壤磷循环的影响。目前的研究结论趋向于认为长期氮沉降使森林土壤磷循环速率加快。长期氮输入易于使土壤中可溶性磷向非活性磷酸盐库迁移而难以被利用。因此,为了满足需求,土壤磷酸酶活性将增加以加速有机磷的矿化,从而加速磷素在土壤-植物-微生物之间的周转。4)探讨了氮沉降影响森林土壤磷循环的机制。氮沉降可通过改变土壤有机质的性质、微生物群落组成、磷酸酶活性以及阳离子的流动性等途径影响森林土壤磷循环;5)指出了当前研究存在的问题及未来的研究方向。     

土壤解磷微生物促进植物磷素吸收策略研究进展

随着全球磷肥需求增加和磷矿资源储量短缺矛盾逐渐加重,土壤解磷微生物在促进磷循环方面的重要性日益突显,因此有必要对其种类和促进植物磷素吸收策略进行全面梳理总结。荟萃分析了土壤解磷微生物种类并构建了系统进化树,重点论述了土壤解磷微生物促进植物磷素吸收主要策略。土壤解磷微生物主要通过矿化和溶解作用直接活化难溶性磷,但其也能与植物根系互作间接活化磷素。其间接途径主要包括解磷微生物与根系分泌物和丛枝菌根真菌互作,它们通过碳磷交换间接活化磷素;其次包括一些解磷微生物可以通过固氮作用使植物生长受到磷的限制,从而调节植物磷酸盐转运系统间接活化土壤磷;解磷微生物也能通过分泌植物激素和生物防治剂促进植物根系生长间接促进植物磷素吸收。解磷微生物还能通过磷素固定减少磷流失,也可以通过加速自身磷素周转促进植物磷素吸收。对完善和发展解磷微生物主导的土壤磷循环和植物磷素吸收利用理论体系具有重要意义。     

沙地土壤磷循环研究

磷素是干旱半干旱地区沙地生态系统的限制性养分因子,沙地土壤磷循环对沙地生态系统生产力维持至关重要,越来越受到人们的关注.本文根据国内外研究成果,对沙地土壤磷的来源、磷库容量、磷循环途径和影响磷循环的因素等关键问题进行综述,认为磷循环研究方向可归纳为以下几个方面:1)影响沙地土壤磷循环各因素的作用机制;2)不同磷循环途径的磷收支通量;3)不同土壤利用状态下,磷平衡状况;4)不同土壤利用状态下,土壤生产力的可持续性;5)维持土壤磷平衡采用的生态恢复手段.上述研究,对于维持沙地生态系统稳定的生产力,解决人与资源和环境的矛盾均有指导作用.     

高效利用土壤磷素的植物营养学研究

论述磷在农业及生态系统中的重要地位,磷资源的危机以及磷土壤中的理化特性,探讨土壤的供磷潜力,不同植物品种以及相同品种不同基因型对土壤潜在磷资源的吸收利用差异,营养机制,遗传特性及其利用不同作物的基因型来活化,吸收利用土壤难溶态磷的可行性对策,从而为充分发挥植物自身潜力,提高土壤难溶态磷的生物有效性,高效利用土壤潜在磷资源,加快土壤磷素有效循环,节省资源,保护环境,真正达到生态系统的稳定与现代化农业     

土壤磷素形态及其分级方法研究进展

磷作为植物必需的大量营养元素,在维持农业的可持续发展和生态系统的平衡中起着重要作用.采用适宜的土壤磷素分级方法研究土壤中磷素形态、转化及其有效性,对揭示土壤磷素供应和流失状况都具有重要意义.本文结合国内外已有研究,从土壤无机磷和有机磷的形态划分、分级方法和传统土壤磷素分级方法的局限性等方面进行了总结.Hedley磷素分级方法在分级过程中兼顾了无机磷和有机磷两种磷素形态,有利于了解土壤磷素的生物有效性和动态变化,是目前应用较广的磷素分级方法.本文介绍了Hedley磷素方法的分级流程和应用范围,并对其改进方法Tiessen磷素分级法进行了详细论述.     

冻融作用对陆地生态系统氮循环关键过程的影响效应及其机制

冻融作用是中、高纬度及高海拔地区土壤普遍存在的一种自然现象,是非生长季陆地生态系统氮循环的重要影响因素.冻融作用主要通过改变土壤的理化性质及生物学性状来影响氮素在土壤中的迁移与转化.目前,冻融作用对陆地生态系统氮循环各个过程影响的研究结果不尽一致,理论机制尚不明晰,研究方法也需进一步地探索与创新,因此有必要对现有成果进行梳理和分析,以更好地把握冻融作用下的氮循环过程.本文结合国内外已有研究成果,论述了冻融作用对陆地生态系统氮循环关键过程（氮矿化、固持、硝化与反硝化过程、氮淋溶及气态损失）的影响效应及其主要机制,对目前研究中存在的不足进行了剖析,并对未来研究中迫切需要关注的重点研究方向进行了探讨与展望.     

东祁连山高寒草甸不同退化阶段植被/土壤磷素特征及其与生物量的关系

磷素是高寒草地生态系统的重要支持元素,高寒草甸退化导致较为严重的生态和生产问题,同时也引起了生态系统物质循环的变化。为揭示高寒草甸退化中土壤磷素特征及其对植被特征的效应,以东祁连山轻度(LD)、中度(MD)、重度退化(SD)高寒草甸退化阶段为研究对象,以多年围封高寒草甸(FG)为对照,在春季和夏季分别对不同高寒草甸阶段样地不同土层深度土壤全磷、有效磷、微生物量磷含量及碱性磷酸酶活性等磷素特征进行了研究,并对夏季植被地上生物量和磷素含量等植被特征进行了调查。结果表明：东祁连山高寒草甸退化导致植被地上生物量和磷含量急剧下降,重度退化高寒草甸地上生物量干重仅是围封草地的35.93%,退化高寒草甸地上部磷含量仅为围封草地的60%,且不同退化阶段地上部磷含量没有明显差异。退化导致高寒草甸表层土壤的全磷、有效磷含量升高,相比FG,土壤有效磷含量春季LD、MD和SD分别升高了16.67%、36.67%和3.33%,夏季分别升高了4.35%、26.09%和4.35%,且有效磷含量具有夏季低于春季的季节差异性。退化导致土壤微生物量磷含量明显降低,而对碱性磷酸酶活性影响没有明显的规律性,但围封草地夏季碱性...     

草原生态系统磷素循环的研究

由于磷素在生命活动中的重要性,对生态系统磷素循环的研究,早就引起了研究者的重视。大量研究集中于森林生态系统和水生生态系统。由于草地的粗放管理,草地植物多为多年生须根植物,使得草地生态系统磷素研究复杂化。鉴于世界大部分干旱地区草地严重缺磷以及大面积施磷无效,致使草原生态系统磷素循环的研究越来越被重视。本文试将目前草地生态系统磷素循环作一概述。     

农业生态系统中磷循环的研究进展

1　引　言能量转化和物质循环是农业生态系统最基本的功能特征。1976年在荷兰召开的第一次农业生态系统矿质养分循环研讨会标志着从系统层次研究物流的开始,但物流仍是系统研究的薄弱环节,特别是较高系统层次准确的物流的数量概念更为缺乏[1,2]。生态系统中营养元素的输入、输出状况反映了一个地区生产发展水平的高低和生态系统功能的强弱;而投入、产出的动态变化,则显示了一定时期内营养元素循环的基本规律[3]。在各种水平(如地球、陆地、国家或生态系统)上的有关磷循环的论文也发表了不少,借以阐述各组成部分中磷的数量及其相互间的转化速…     

环境因素对干旱半干旱区凋落物分解的影响研究进展

凋落物分解是干旱半干旱区重要的生化过程,也是区域内物质周转与能量流动的关键生态环节,主要受气候、凋落物基质质量（简称凋落物质量）和土壤生物群落等因素的综合影响.本文综合评述了非生物因素(温度、降水、光辐射、土壤有机质等)和生物因素(凋落物质量、土壤微生物、种群组成和群落结构等)对干旱半干旱地区凋落物分解的影响的相关研究进展.在诸多影响因素中,降水与光辐射是最重要的限制因素.降水能够在短期内使凋落物分解速率迅速增加,而干旱半干旱区光照强度大、时间长,UV B引起的光矿化效应能较好地解释区域内凋落物分解规律.凋落物质量和群落结构主要受生态系统类型的影响,属于长期效应.今后凋落物生态研究的重点主要为全球气候变化下各环境因素的交互作用,不同尺度下凋落物分解过程与格局的变化,以及多因素交互作用凋落物分解模型的构建等方面.     

土壤呼吸作用时空动态变化及其影响机制研究与展望

测定不同陆地生态系统土壤呼吸速率及其时空波动, 阐明其影响因子, 对于全球碳素平衡预算和全球变化潜在效应估计是最为基本的数据。然而, 有关土壤呼吸作用变异性及其影响因素的知识仍存在局限性, 一些关键的过程和机制还有待阐明。该文综述了近年来土壤呼吸作用时空动态规律、影响机制和模拟方面的研究进展, 指出环境因子和生物因子共同驱动着土壤呼吸作用的时间动态变化; 土壤呼吸作用在不同时间尺度上还具有明显的空间异质性, 这主要是植被覆盖、根系分布、主要的环境因素和土壤特性空间分布的异质性造成的。生物因子是影响土壤呼吸作用时空动态变化的主要因素之一。然而, 目前所使用的土壤呼吸作用经验模型通常利用土壤温度、土壤湿度或者两者的交互作用模拟土壤呼吸作用动态变化, 但没有考虑生物因子的影响, 这可能会导致明显的偏差和错误。因此, 为了精确估算土壤呼吸作用, 必须解决土壤呼吸作用小尺度上的空间变异性; 加强不同时间尺度上生物要素对土壤呼吸作用动态变化的影响研究; 除了气候因子外, 土壤呼吸作用经验模型应该纳入生物因子等其它影响因素作为变量, 用以提高模型模拟的正确性和准确性。     

Toward a general evaluation model for soil respiration (GEMSR)

Soil respiration is an important component of terrestrial carbon budget. Its accurate evaluation is essential to the study of terrestrial carbon source/sink. Studies on soil respiration at present mostly focus on the temporal variations and the controlling factors of soil respiration, but its spatial variations and controlling factors draw less attention. Moreover, the evaluation models for soil respiration at present include only the effects of water and heat factors, while the biological and soil factors controlling soil respiration and their interactions with water and heat factors have not been considered yet. These models are not able to accurately evaluate soil respiration in different vegetation/terrestrial ecosystems at different temporal and spatial scales. Thus, a general evaluation model for soil respiration (GEMSR) including the interacting meteorological (water and heat factors), soil nutrient and biological factors is suggested in this paper, and the basic procedure developing GEMSR and the research tasks of soil respiration in the future are also discussed.     

Toward a general evaluation model for soil respiration (GEMSR)

Soil respiration is an important component of terrestrial carbon budget. Its accurate evaluation is es- sential to the study of terrestrial carbon source/sink. Studies on soil respiration at present mostly focus on the temporal variations and the controlling factors of soil respiration, but its spatial variations and controlling factors draw less attention. Moreover, the evaluation models for soil respiration at present include only the effects of water and heat factors, while the biological and soil factors controlling soil respiration and their interactions with water and heat factors have not been considered yet. These models are not able to accurately evaluate soil respiration in different vegetation/terrestrial ecosystems at different temporal and spatial scales. Thus, a general evaluation model for soil respiration (GEMSR) including the interacting meteorological (water and heat factors), soil nutrient and biological factors is suggested in this paper, and the basic procedure developing GEMSR and the research tasks of soil respiration in the future are also discussed.     

生态化学计量学特征及其应用研究进展

生态化学计量学已成为生态学研究的热点问题。作为一门新兴学科,综观国内外最新研究进展,相关研究目前尚存在着许多不足。基于此,从全球与区域尺度、功能群尺度及个体水平3个方面阐述生态化学计量学特征,从空间、时间、生境和植物类型等生物与非生物因素综述生态化学计量学特征的驱动因素。并讨论生态化学计量学特征在限制性养分判断、生态系统稳定性、生长率与C:N:P关系中的应用。     

干旱半干旱区不同环境因素对土壤呼吸影响研究进展

土壤呼吸是全球陆地生态系统碳循环的重要环节,也是全球气候变化的关键生态过程。阐明和探讨影响土壤呼吸的各类环境因素,对准确评估陆地生态系统碳收支具有重要意义。干旱半干旱区是陆地生态系统的重要组成部分,研究该区域影响土壤呼吸的环境因素有助于深刻了解干旱半干旱区土壤碳循环过程。就土壤温度、土壤水分、降水、土壤有机质等非生物因子及植被类型、地上、地下生物量、土壤凋落物等生物因子两个方面对土壤呼吸的影响进行了综述。以干旱半干旱区的研究进展为主要论述对象,在上述因素中重点阐述了土壤温度、水分及其耦合作用下土壤呼吸的响应,并就土壤呼吸的Q10值及各影响因素间的交互作用进行归纳总结。在此基础上,说明了土壤温度和水分是影响干旱半干旱区土壤呼吸的主要因素。为了更准确的估算干旱半干旱区土壤呼吸速率,综合分析多种因子的交互影响,提出目前土壤呼吸研究存在的问题和今后重点关注的方向:1)不同尺度下干旱半干旱区土壤呼吸的研究;2)荒漠生态系统土壤呼吸研究;3)非生长季土壤呼吸研究;4)多因素协同作用土壤呼吸模型建立;5)测量方法的改进与完善。     

Decoupling the direct and indirect effects of nitrogen deposition on ecosystem function

Elevated nitrogen (N) inputs into terrestrial ecosystems are causing major changes to the composition and functioning of ecosystems. Understanding these changes is challenging because there are complex interactions between 'direct' effects of N on plant physiology and soil biogeochemistry, and 'indirect' effects caused by changes in plant species composition. By planting high N and low N plant community compositions into high and low N deposition model terrestrial ecosystems we experimentally decoupled direct and indirect effects and quantified their contribution to changes in carbon, N and water cycling. Our results show that direct effects on plant growth dominate ecosystem response to N deposition, although long-term carbon storage is reduced under high N plant-species composition. These findings suggest that direct effects of N deposition on ecosystem function could be relatively strong in comparison with the indirect effects of plant community change.     

贺兰山东坡不同海拔梯度土壤酶化学计量特征

土壤胞外酶是生物地球化学循环的主要参与者，与微生物的代谢需求和养分供应密切相关。然而，对干旱区山地生态系统沿海拔梯度土壤微生物养分限制状况及其驱动因素尚不清楚。基于此，以贺兰山海拔1300-2700m范围内7个海拔梯度的土壤为研究对象，揭示贺兰山土壤理化性质、胞外酶活性及微生物养分限制的海拔分布格局，分析影响微生物养分限制的驱动因素。结果表明：随着海拔梯度的升高，土壤含水率（SWC）和有机碳（SOC）含量逐渐增加，容重（BD）和pH整体呈现逐渐降低的趋势。海拔显著影响土壤胞外酶活性，五种参与土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）循环的酶活性随着海拔的升高整体呈现逐渐上升的变化趋势，总体表现出中低海拔酶活性较低，高海拔酶活性较高。胞外酶矢量分析显示，矢量长度在中低海拔处较高，而矢量角度则在高海拔处较高，表明贺兰山土壤微生物在中低海拔和高海拔分别具有相对较强的C和P限制。土壤含水率、容重、C、N、P含量与土壤胞外酶活性及其化学计量比显著相关，是调控土壤胞外酶活性随海拔变化的主要因子，说明胞外酶在旱区山地生态系统土壤物质循环过程中具有重要的作用。该研究结果对揭示土壤微生物和胞外酶之间养分元素循环的耦合机理，为深入探讨贺兰山森林生态系统物质循环和不同海拔梯度植被有效管理提供科学依据。     

Stimulation of grassland nitrogen cycling under carbon dioxide enrichment

 Nitrogen (N) limits plant growth in many terrestrial ecosystems, potentially constraining terrestrial ecosystem response to elevated CO₂. In this study, elevated CO₂ stimulated gross N mineralization and plant N uptake in two annual grasslands. In contrast to other studies that have invoked increased C input to soil as the mechanism altering soil N cycling in response to elevated CO₂, increased soil moisture, due to decreased plant transpiration in elevated CO₂, best explains the changes we observed. This study suggests that atmospheric CO₂ concentration may influence ecosystem biogeochemistry through plant control of soil moisture. Received: 18 December 1995 / Accepted: 19 June 1996