模拟氮沉降凋落物管理对樟树人工林土壤呼吸的影响

以湖南省植物园樟树人工林为对象,研究了模拟氮沉降下,不同凋落物处理对土壤呼吸的影响。设置4个施氮水平,分别为CK(0 kg N hm~(-2)a~(-1))、LN(50 kg N hm~(-2)a~(-1))、NM(150 kg N hm~(-2)a~(-1))以及HN(300 kg N hm~(-2)a~(-1));凋落物处理分别为去除凋落物、添加凋落物以及凋落物对照组。经过为期2年的观测研究,结果表明:(1)模拟氮沉降不同凋落物处理下,土壤温度呈现显著的季节性变化,但不存在显著差异;土壤湿度呈现显著的波动性变化,施氮及凋落物管理对土壤温度无影响。土壤湿度仅受凋落物管理的影响。在不同施氮水平下,去除凋落物的土壤湿度与加倍凋落物的土壤湿度均存在显著差异性。(2)模拟氮沉降不同凋落物处理下,土壤呼吸均呈现显著的季节性变化,最大值出现在6—8月;最小值出现在1月,且在生长季期间(4—8月),不同处理下土壤呼吸存在显著差异。(3)施氮对土壤呼吸表现为抑制作用,添加凋落物对土壤呼吸起促进作用,去除凋落物对土壤呼吸起抑制作用。(4)在凋落物对照组中,LN、MN、HN较CK相比,土壤呼吸速率年均值分别降低了35.4%、30.6%、36.8%,且各施氮水平与CK存在显著差异(P0.05);添加凋落物处理下,LN、MN、HN处理较CK相比,土壤呼吸速率年均值土壤呼吸分别降低了23.2%、15.8%、14.7%。去除凋落物处理下,LN、MN、HN较CK相比,土壤呼吸速率年均值分别降低了3.5%、0.5%、-11.6%。且添加或去除凋落物均能削弱施氮对土壤呼吸的抑制作用,且这种作用随着施氮水平的增加而增大。(5)土壤呼吸与5 cm处土壤温度存在显著相关性(P0.05),土壤温度可解释土壤呼吸变异的47.76%—72.61%;与土壤湿度呈现正相关,但未达到显著相关水平(P0.05)。     

模拟氮沉降下去除凋落物对太岳山油松林土壤呼吸的影响

凋落物是土壤呼吸的重要碳源,氮沉降将改变其输入数量和质量,进而影响土壤呼吸。为揭示氮沉降和去除凋落物对土壤呼吸的影响,以太岳山油松林为研究对象,对林地分别作2种凋落物处理:去除凋落物(LR)、对照(CK1),设计4个施氮水平:不施氮(CK2,0 kg N·hm-2·a-1),低氮(LN,50 kg N·hm-2·a-1),中氮(MN,100 kg N·hm-2·a-1)和高氮(HN,150 kg N·hm-2·a-1),于2010—2012年生长季测定土壤呼吸速率的动态变化,并分析土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、土壤微生物生物量C、N的关系。结果表明:随着观测年限的推移,模拟氮沉降对对照处理的土壤呼吸速率、去凋处理的土壤呼吸速率、凋落物层呼吸速率的促进作用逐渐减弱。去除凋落物使土壤呼吸速率降低了29.0%,施氮减小了去除凋落物后土壤呼吸速率的变化幅度。土壤呼吸速率与土壤温度均呈显著指数相关(P0.05),土壤温度解释了土壤呼吸速率变异的37.3%~62.2%,去除凋落物降低了模型决定系数R2;以土壤温度和土壤水分构建的复合关系方程拟合效果均好于单因子模型,土壤温度和水分共同解释了土壤呼吸季节变化的67.6%~85.6%,并且施氮降低了去凋处理的复合模型决定系数R2,而对对照处理没有显著影响。施氮提高了土壤微生物生物量C、N,并且土壤微生物生物量C、N与土壤呼吸速率呈显著正相关(P0.05)。说明氮沉降、凋落物是影响油松林土壤CO2通量的两个重要因子。     

施氮对湿地松(Pinus elliottii)林土壤呼吸和相关因子的影响

人类活动引起陆地生态系统氮输入水平持续升高,对全球碳循环产生影响。为探究氮素对土壤呼吸的影响,2010年6月至2012年1月,采用氮添加试验对亚热带湿地松林的土壤呼吸进行了研究。试验共设置4种氮添加水平:对照CK,0 g m~(-2)a~(-1);低氮LN,5g m~(-2)a~(-1);中氮MN,15 g m~(-2)a~(-1);高氮HN,30 g m~(-2)a~(-1);每月上、下旬采用Li-cor 8100测定土壤呼吸速率。结果表明:(1)氮添加对土壤呼吸有着显著的抑制作用,LN、MN和HN处理的土壤呼吸年累积量较CK处理分别降低了26.6%、23.7%和29.5%,而施氮处理间的土壤呼吸无显著差异;(2)林分生长期间(6-9月),施氮第1年的土壤呼吸所受抑制作用显著高于第2年同期的水平,显示施氮对土壤呼吸的影响随时间的推移而降低;(3)湿地松林土壤呼吸存在明显的季节动态,最大值出现在8月(356.32 mgCO_2 m~(-2)h~(-1)),最小值出现在1月(99.12 mg CO_2 m~(-2)h~(-1)),施氮处理并不改变土壤呼吸的季节性变化规律;(4)CK处理林分中,土壤呼吸与土壤温度间存在极显著的指数关系,而与土壤湿度无显著相关。施氮处理没有改变土壤呼吸与土壤温度之间的相互关系,但抑制了土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10));(5)施氮处理显著减少了林分凋落物量、土壤微生物碳、氮量,并轻微抑制了细根生物量,这些改变导致了土壤呼吸的下降。上述结果表明施氮会显著抑制亚热带湿地松林的土壤呼吸速率,而这种抑制作用将随着时间的推移而降低。     

氮添加对中亚热带杜鹃灌丛凋落物生产和叶分解的影响

凋落物的生产和分解是生态系统养分循环的重要过程,受到大气氮沉降的深刻影响。但目前相关研究主要集中于森林和草地生态系统,氮沉降对灌丛生态系统凋落物养分归还的影响规律尚不清楚。因此选择亚热带分布广泛的杜鹃灌丛为研究对象,进行了为期两年的模拟氮沉降试验。试验设置4个处理:对照(CK, 0 g m-2 a-1)、低氮(LN, 2 g m-2 a-1)、中氮(MN, 5 g m-2 a-1)和高氮(HN, 10 g m-2 a-1)。结果显示:CK、LN、MN和HN 4种处理下,群落年平均凋落物量分别为(1936.54±358.9)、(2541.89±112.5)、(2342.97±519.8)、(2087.22±391.8) kg/hm²,LN、MN和HN处理样地的凋落量分别比对照样地高出32.68%、21.16%和7.93%;凋落叶、花果、凋落枝和其他组分占总凋落量的比例分别为75.75%、15.09%、7.70%和1.45%,不同浓度氮处理下各组分的凋落量均高于对照样地;凋落物组分表现出明显的季节动态:凋落叶在10—11月份达到峰值,凋落枝在10月份达到峰值,花果凋落物则在5月份凋落量最高,不同氮处理下凋落物的季节动态基本一致;白檀凋落叶分解速率显著高于杜鹃,二者分解95%所需时间分别为5.08—11.11 a和7.69—17.65 a,施氮使白檀凋落叶分解周期比对照样地缩短18.18%—54.28%;凋落叶分解过程中,N元素表现为富集-释放模式,P元素表现为富集模式。研究表明,氮添加能够促进群落中白檀凋落叶分解及N、P元素的释放,说明施氮可以调节凋落叶养分释放模式,对灌丛生态系统的养分循环具有调控作用。     

氮沉降对黄河三角洲芦苇湿地土壤呼吸的影响

2012年6月至2012年10月, 对黄河三角洲芦苇(Phragmites australis)湿地进行了模拟氮沉降试验, 氮沉降水平分别为对照(CK, 0 kg N·hm^-2·a^-1)、低氮(LN, 50 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(HN, 100 kg N·hm^-2·a^-1)。利用LI-8100土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸速率。结果表明, 氮沉降促进了芦苇湿地土壤呼吸作用, LN和HN处理使芦苇生长季(6-10月)平均土壤呼吸速率比CK分别提高19%和58%。积水改变了芦苇湿地土壤呼吸日动态。地面无积水时, 各处理土壤呼吸日动态均呈单峰型曲线; 地面有积水时, 土壤呼吸日动态峰值推后或无单峰型波动规律。积水影响土壤呼吸作用对温度的响应。地面无积水时, 各处理土壤呼吸速率均与气温呈极显著的正指数相关关系, 气温分别解释了CK、LN和HN处理下土壤呼吸季节变化的69.9%、64.5%和59.9%; 地面有积水时, 各处理土壤呼吸与气温相关性不显著。CK、LN和HN处理下土壤呼吸温度敏感性系数Q₁₀值分别为1.68、1.75和1.68, 表明LN处理增强了土壤呼吸温度敏感性, HN处理对其影响不显著。     

施氮对亚热带樟树林土壤呼吸的影响

人类活动引起全球范围内大气氮沉降量的升高,增加了陆地生态系统氮输入,从而影响土壤CO2排放.为揭示生态系统氮输入升高对土壤呼吸的影响,2010年6月至2012年1月,对亚热带樟树林(Cinnamomum camphora)进行模拟氮添加试验,每月上、下旬采用红外分析法测定4种氮输入水平(CK,0 gm-2a-1;低氮LN,5gm-2a-1;中氮MN,15 g m-2 a-1;高氮HN,30gm-2a-1)下的土壤呼吸速率.结果表明:(1)樟树林土壤呼吸存在明显的季节动态,最高值出现在6月,最小值出现在1月.氮添加处理显著抑制了樟树林的土壤呼吸,LN、MN、HN处理土壤呼吸年累积量分别较对照CK下降37.66％、30.62％、38.95％,各施氮处理间无显著差异,施氮对土壤呼吸的抑制作用随时间推移而减弱;(2)氮添加不影响土壤呼吸昼夜波动特征,但显著抑制土壤呼吸速率;(3)土壤呼吸与土壤温度间存在极显著的指数关系,与土壤湿度相关性不显著,CK、LN处理Q10相近,MN处理最小:(4)氮添加处理促进了土壤中氮的淋失,且随施氮水平的升高而增大.     

氮添加对红锥不同序级细根形态和化学性状的影响

细根作为植物养分获取和能量运输的重要器官,是根系中最活跃和最敏感的部分,其功能属性沿环境梯度的变化规律能够反映植物对资源的利用策略及对环境变化的适应性。该研究旨在解析不同氮(N)添加水平对红锥(Castanopsishystrix)细根形态、化学性状的影响,探究红锥细根对短期N添加的可塑性,为阐明和预测全球气候变化背景下植物根系生理功能变化提供理论支撑。2020年1月,在红锥林内设置4个N添加水平样地:对照(CK, 0 kg·hm–2·a–1)、低氮(LN, 50 kg·hm–2·a–1)、中氮(MN, 100 kg·hm–2·a–1)、高氮(HN, 150 kg·hm–2·a–1),每个处理3个重复。利用挖掘法挖取红锥根系,测定其1–5级根在不同N添加水平处理下细根比根长(SRL)、比表面积(SRA)、组织密度(RTD)、平均直径(RD)和化学计量的变化。结果表明,与CK相比,MN、HN显著降低了土壤pH,HN显著增加了土壤硝态氮(NO3–-N)和全磷(P)含量;N添加显著增加了1级细根的碳(C)含量;HN显著增加了2级细根C含量; MN和HN显著增加了1、2级细根的N含量,但显著降...     

长期施氮对太岳山油松林凋落物量的影响

为揭示长期施氮对油松林凋落物量的影响,在山西省太岳山油松天然林和人工林中进行了长达7年的氮添加控制试验,包括对照(CK)、低氮(LN)、中氮(MN)和高氮(HN)4个水平,分别为0、50、100、150 kg N·hm~(-2)·a~(-1)。于2015—2016年对不同处理的凋落物产量组分的月动态进行监测。凋落物产量组分主要分为叶、枝、果、花、皮、杂物(动物残体、芽鳞、碎屑等统称)。结果表明,施氮显著提高了天然林年均凋落物量:HN(3.69 t·hm~(-2)·a~(-1))MN(3.12 t·hm~(-2)·a~(-1))LN(3.02 t·hm~(-2)·a~(-1))CK(2.68 t·hm~(-2)·a~(-1));而人工林年均凋落物量随N添加水平呈现出先升后降的趋势:LN(3.11 t·hm~(-2)·a~(-1))CK(3.08t·hm~(-2)·a~(-1))MN(2.92 t·hm~(-2)·a~(-1))HN(2.60 t·hm~(-2)·a~(-1))。这表明过量的氮输入会降低人工林凋落物的产量。年均叶凋落量所占比重最大,达总凋落量的68.3%～75.4%,果凋落量占总凋落量的6.7%～17.8%。方差分析表明,氮添加处理对叶、果和皮凋落量具有显著影响。凋落物月动态表现为双峰型,高峰期在6月份和10月份。总之,在天然林中,凋落物产量随着施氮浓度的增加显著升高(P0.001);在人工林中,施氮处理未对凋落物产量产生显著影响(P0.05)。     

北京东灵山地区常见灌丛生长及凋落物生产对氮添加的响应

我国北方灌丛土壤瘠薄,近几十年来的氮沉降显著提高了北方灌丛土壤的可利用氮水平。灌木生长是灌丛碳吸存的重要组成部分,凋落物在土壤和植物间充当着至关重要的纽带作用,是陆地生态系统养分与能量循环的关键,灌丛生长和凋落物生产受氮添加的影响很大。然而,大气氮沉降对灌丛碳吸存和凋落物生产的影响人们知之甚少。该研究以荆条(Vitex negundo var.heterophylla)和绣线菊(Spiraea salicifolia)灌丛为例,通过0(N0)、20(N1)、50(N2)、100(N3)kg N·hm~(–2)·a~(–1)施氮实验,研究了短期(2012~(–2)013年)氮添加对东灵山地区典型灌丛生长及凋落物生成的影响。研究结果显示:在4种氮添加处理中,荆条灌丛灌木基径年增长率分别为1.69%、2.78%、2.51%和1.80%,相应处理中,绣线菊灌丛灌木基径年增长率分别为1.38%、1.37%、1.59%和2.05%;与之对应的株高年增长率分别为8.36%、8.48%、9.49%和9.83%(荆条灌丛)和2.12%、2.86、2.36%、2.52%(绣线菊灌丛)。虽然处理之间的差异没有达到显著性水平,但N沉降在一定程度上促进了灌木的生长。不同处理间,荆条地上生物量增加了0.19、0.23、0.14、0.15 t C·hm~(–2)·a~(–1),绣线菊灌丛地上生物量增加了0.027、0.025、0.032、0.041 t C·hm~(–2)·a~(–1)。在自然条件下,荆条和绣线菊灌丛2013年凋落物的年产量分别为135.7和129.6 g·m~(–2)。短期氮沉降对凋落物及组分的年产量有一定的促进作用,但处理之间的差异没有达到显著性水平。研究结果表明施肥时间短、土壤含水量低等因素导致土壤可利用氮的利用效率很低,从而使灌丛对施肥的响应比较缓慢。     

氮肥对玉米生长季土壤呼吸的影响

在玉米生长季,采用温室盆栽试验,利用分根箱法和根去除法,研究了氮肥对土壤呼吸、土壤基础呼吸、根系呼吸和根际微生物呼吸的影响.试验设4个处理:不种植玉米不施氮肥(CKO)、不种植玉米施氮肥(CKN)、种植玉米不施氮肥(MO)和种植玉米施氮肥(MN).结果表明:不种植玉米处理(CKN和CKO)土壤呼吸速率(土壤基础呼吸)为13.41～77.27 mg C·m-2·h-1,施用氮肥对土壤基础呼吸没有显著影响;种植玉米条件下,施氮处理(MN)的平均土壤呼吸速率为138.54 mg C·m-2·h-1,显著高于不施氮处理(MO),增幅达17.7%,尤其在玉米的抽穗期和开花期增幅明显.施氮肥处理土壤基础呼吸、根系呼吸和根际微生物呼吸对土壤呼吸的贡献率分别为36.2%、45.9%和17.9%,而不施氮肥处理分别为35.5%、36.9%和37.6%.     

氮添加和凋落物去除对黔中喀斯特地区柳杉人工林土壤呼吸的影响

凋落物是土壤呼吸的主要碳源,日益增加的大气氮沉降通过改变森林凋落物的输入与分解影响土壤呼吸。为揭示氮沉降及凋落物管理对森林土壤呼吸及其组分的影响,以贵州省国有扎佐林场15年生柳杉人工林为研究对象,设置4个氮添加处理:对照(CK,0 gN m^-2 a^-1)、低氮(LN,15 gN m^-2 a^-1)、中氮(MN,30 gN m^-2 a^-1)和高氮(HN,60 gN m^-2 a^-1),并在每种氮添加处理下设置去除凋落物和保留凋落物两种处理,于2021年3月-2022年2月利用LI-8100测定土壤呼吸速率,并分析氮添加及凋落物处理对土壤呼吸速率影响,确定影响土壤呼吸速率变化的主要因子。结果表明:氮添加和去除凋落物处理没有改变土壤呼吸速率的时间变化,土壤呼吸速率月均最大值出现在7月,月均最小值出现在2月。氮添加对土壤呼吸速率无显著影响(P > 0.05),除CK外,去除凋落物处理会显著降低土壤呼吸速率(P < 0.05)。凋落物对土壤总呼吸速率的贡献率为8.6%-28.5%,且LN处理下凋落物对土壤呼吸速率的贡献率最大。土壤呼吸速率与5 m土壤温度呈显著指数相关(P < 0.01),与5 cm土壤湿度呈显著负线性相关(P < 0.01)。土壤温度解释了土壤呼吸速率变异的58.5%-79.5%,土壤湿度解释了土壤呼吸速率变异的26.4%-39.5%,以土壤温度和湿度构建的双变量模型拟合效果均好于单因子模型,土壤温湿度共同解释土壤呼吸速率变异的59.1%-85.8%。结论表明在大气氮沉降增加的背景下,温度是影响土壤呼吸的主要因素,凋落物管理是调控土壤呼吸的关键过程。     

樟树人工林凋落物养分含量及归还量对氮沉降的响应

氮沉降的持续增加对陆地生态系统的健康发展构成严重威胁,森林是陆地生态系统中重要的组成部分,大量的氮沉降对其结构和功能造成严重影响。凋落物是森林生态系统养分循环的重要组成部分,它对土壤肥力、森林生态系统养分循环等方面具有重要作用。为了探讨亚热带常绿阔叶森林凋落物对氮沉降增加的响应,在湖南省森林植物园以樟树人工林为研究对象进行模拟氮沉降的实验,实验设置4种氮添加水平CK(0g N m~(-2)a~(-1),对照)、LN(5g N m~(-2)a~(-1)),MN(15g N m~(-2)a~(-1)),HN(30g N m~(-2)a~(-1)),研究氮沉降对樟树林年凋落物量、凋落物养分含量以及归还量的影响。结果表明:不同施氮水平下(CK、LN、MN、HN),樟树林凋落物的年凋落量分别为(4.53±0.32)t hm~(-2)a~(-1)、(3.95±0.28)t hm~(-2)a~(-1)、(3.56±0.41)t hm~(-2)a~(-1)、(4.46±0.48)t hm~(-2)a~(-1),施氮抑制了樟树林的凋落量,且低、中氮处理下差异显著(P0.05);施氮处理后凋落物的养分含量大小顺序为:CNCaKMg,凋落物的碳含量没有显著变化,但氮含量都有所增加,因此,施氮降低了樟树凋落物各组分的C/N比;凋落物中元素的年归还量大小顺序表现为:CNCaKMg,施氮处理对凋落物C、K、Ca、Mg归还量有抑制作用,但对凋落物N归还量表现为促进作用。     

氮素富集对青藏高原东缘窄叶鲜卑花灌丛根系分泌物碳输入的影响

为探究高寒灌丛生态系统根系分泌物碳(C)输入通量对大气氮(N)沉降的响应规律,该文以青藏高原东缘窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)灌丛为研究对象,采用根系分泌物野外原位收集法,分析了不同施N水平(对照N0=0 g·m~(–2)·a~(–1);低N处理N5=5 g·m~(–2)·a~(–1);高N处理N10=10 g·m~(–2)·a~(–1))对根系分泌物C输入速率与通量季节动态变化规律的影响。结果表明:(1)窄叶鲜卑花灌丛单位根生物量、单位根长、单位根表面积根系分泌物C输入速率均表现出明显的季节性动态变化,具体表现为8月6月10月,并呈现出与5 cm土壤温度相一致的变化趋势。(2)施N降低了窄叶鲜卑花灌丛单位根生物量、单位根长和单位根表面积根系分泌物C输入速率,但仅N10处理与对照(N0处理)间存在显著差异(p0.05)。(3)N5和N10处理下,窄叶鲜卑花灌丛细根生物量与N0处理相比分别降低了23.36%和33.84%。(4)由于施N导致根系分泌物C输入速率与细根生物量二者均显著降低,使得施N对窄叶鲜卑花灌丛根系分泌物C输入通量(g·m~(–2)·a~(–1))有显著的抑制作用,并随着施N浓度的增加抑制作用增大。推测其可能的原因是N素富集在一定程度上缓和了植物根系对养分的微生物驱动需求,从而降低了植物根系分泌物C输入通量,即N素富集条件下植物采取了低N收益-低C投入的生理策略。该研究结果对于进一步认知不同环境变化下高寒灌丛生态系统根系分泌物C输入及其介导的土壤生物C-养分循环过程具有重要的理论意义。     

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。     

亚热带常绿阔叶林凋落物生产及季节动态对模拟氮沉降增加的响应

通过野外模拟试验,研究了亚热带常绿阔叶林凋落物量对氮沉降的初期响应。试验设计4种处理,分别为对照(CK)、低氮(LN,50 kg·hm-2·a-1)、高氮(HN,100kg·hm-2·a-1)和高氮加磷(HN+P,100 kg N·hm-2·a-1+50 kg P·hm-2·a-1),每个处理重复3次。通过2年的试验观测,甜槠林对照林分年总凋落物量为7.78 t·hm-2,经LN、HN、HN+P处理后,年总凋落物量分别为8.81、9.08、9.41 t·hm-2,不同处理间没有显著差异,表明氮沉降增加没有显著提高凋落物产量,但高氮处理林分,叶凋落物量表现出抑制效果,低于低氮处理;高氮+磷处理的林分凋落物总量及落叶、落枝量均明显高于高氮、低氮处理,磷添加呈现凋落物量增加的效应。甜槠林分总凋落物量表现出明显的季节动态,在春季4—5月以及秋季11月出现2个明显的峰值,不同处理趋势一致。凋落物组成中,落叶的比例占总凋落物量的53.78%~58.84%,花果杂物占28.29%~33.66%,落枝占10.79%~12.87%。研究表明,高氮处理可能引起了土壤氮素过剩,造成氮、磷失衡。     

中亚热带天然林土壤CH_4吸收速率对模拟N沉降的响应

陆地森林土壤是重要的大气甲烷(CH4)汇,大气氮(N)沉降增加对森林土壤CH4吸收速率影响突出。运用静态箱-气相色谱法对中亚热带天然林土壤CH4吸收速率对模拟N沉降的响应进行连续3a的观测;试验作3种N处理,分别为对照(CK,0 kg N·hm-2·a-1)、低氮(LN,50 kg N·hm-2·a-1)和高氮(HN,100 kg N·hm-2·a-1),每种处理重复3次,每个月采集气体1次,同时测定0—5 cm土壤温度和0—12 cm土壤含水量;分析不同N沉降水平土壤CH4吸收速率的差异、动态变化以及对土壤含水量和土壤温度响应,并探讨N沉降对土壤理化性质的影响。结果显示:天然林土壤(CK)平均CH4吸收速率为(-62.78±14.39)μg·m-2·h-1,LN和HN土壤平均CH4吸收速率分别下降了30.21%、7.24%,CK、LN和HN处理土壤CH4吸收速率季节变化趋势相似;观测期间土壤CH4吸收速率对LN响应达到显著水平(P0.05),对HN响应则不显著(P0.05);LN、HN处理前两年对土壤CH4吸收速率抑制作用均不显著(P0.05),但在第3年LN极显著降低了土壤CH4吸收速率(P0.01),HN处理对土壤CH4吸收速率的影响则在第3年表现为显著抑制作用(P0.05),表明土壤CH4吸收速率对N沉降的响应随着N沉降时间的持续呈抑制效应加剧的趋势。相关分析表明:CK与HN土壤CH4吸收速率与土壤温度和土壤含水量均有显著相关性(P0.05),但LN土壤CH4吸收速率仅与土壤含水量显著相关(P0.05),表明土壤含水量是控制各N沉降处理土壤CH4吸收速率动态的主要环境因子。此外,LN、HN处理下土壤pH均极显著降低(P0.01),但LN土壤pH极显著低于HN(P0.01);LN处理极显著提高了土壤C/N比(P0.01),HN处理则相反;LN和HN处理对土壤NH+4-N、NO-3-N、可溶性总N(TDN)、可溶性有机碳(DOC)、地面凋落物量、地下0—10 cm细根生物量影响均不显著(P0.05),表明一定时期内N沉降首先引起了土壤pH和土壤C/N比的显著变化。     

滇中亚高山人工林凋落物分解对模拟氮沉降的响应

2018年2月至2019年1月,利用尼龙网袋法对滇中亚高山华山松和云南松两种人工林开展模拟氮(N)沉降下凋落叶和凋落枝原位分解试验,N沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低N(LN, 5 g N·m^-2·a^-1)、中N(MN, 15 g N·m^-2·a^-1)和高N(HN, 30 g N·m^-2·a^-1)。结果表明: 华山松凋落叶和凋落枝年分解率分别为34.8%和18.0%,分别高于云南松凋落叶的32.2%和凋落枝的16.1%。模拟N沉降下,LN处理使华山松凋落叶、枝分解95%所需时间较对照分别减少0.202和1.624年,MN处理分别减少0.045和1.437年,HN处理则分别增加0.840和2.112年;LN处理使云南松凋落叶、枝分解95%所需时间较对照分别减少0.766和4.053年,MN处理分别增加0.366和0.455年,HN处理分别增加0.826和0.906年。经过1年的分解,低N处理促进了华山松和云南松凋落物(叶、枝)的分解,而高N处理表现为抑制作用;N沉降对两种林型凋落物分解的影响与凋落物中纤维素和木质素含量密切相关。可见,凋落物基质质量在一定程度上决定了凋落物分解对N沉降的响应情况,尤其是纤维素和木质素含量。     

模拟氮沉降对落叶松人工林土壤呼吸的影响

在东北林业大学帽儿山实验林场26年生落叶松人工林中,连续2年(2013~2014年)施加NH_4NO_3模拟氮沉降试验((对照(CK,0 g·m~(-2)·a~(-1)N)、低氮(N1,5 g·m~(-2)·a~(-1)N)、中氮(N2,10 g·m~(-2)·a~(-1)N)、高氮(N3,15 g·m~(-2)·a~(-1)N)),研究不同氮沉降水平对土壤呼吸的影响。结果表明:(1)2013年模拟氮沉降处理均促进年平均土壤呼吸速率(P0.05);(2)2014年中氮和高氮处理抑制年平均土壤呼吸和异养呼吸速率(P0.05),低氮处理促进年均土壤呼吸速率(P0.05),对异养呼吸速率影响不显著(P0.05);(3)土壤微生物生物量碳在低氮处理下显著提高(P0.05),在中氮和高氮处理下与对照间差异不显著(P0.05);(4)土壤呼吸速率与5和10 cm土壤温度呈指数正相关关系(P0.01),相比对照,各土层土壤呼吸温度敏感系数(Q_(10))均在低氮处理下增加,在中氮和高氮处理下则降低。不同水平的模拟氮沉降改变了土壤呼吸速率及其温度敏感性,表明短期内低水平氮沉降可加快土壤碳排放过程,相对较高水平氮沉降则减缓土壤碳排放过程。     

中国北方温带灌丛生物量的分布及其与环境的关系

目前对植物生物量分布格局和分配的研究多集中在森林和草地生态系统,对灌丛的相关研究较少。灌丛是中国北方广泛分布的植被。研究灌丛生物量分布格局及其分配是对估算我国陆地生态系统碳库的重要补充。该文通过对中国北方温带灌丛的大范围野外调查和采样,计算中国北方433个典型灌丛样地的生物量及其在各器官间的分配,并研究它们与气候和土壤营养等环境因子的关系。结果表明:中国北方温带灌丛平均生物量为12.5 t·hm~(–2),其中灌木层地上、地下生物量分别为4.5和5.4 t·hm~(–2),草本层地上、地下生物量分别为0.8和1.8 t·hm~(–2);凋落物量为2.5 t·hm~(–2)。不同类型中,温带落叶灌丛、亚高山落叶阔叶灌丛、荒漠灌丛平均生物量分别为14.4、28.8和5.0 t·hm~(–2)。东西部生物量分布差异较大,东部温带落叶灌丛总生物量高于西部的荒漠灌丛。东部温带落叶灌丛中,东北地区的灌丛生物量稍低于华北地区。灌木的地下-地上生物量比不随水分和土壤养分变化,而叶-枝生物量比受水分影响,在干旱区域叶-枝生物量比较低。     

氮添加对北京东灵山地区灌丛土壤呼吸的影响

土壤呼吸是陆地生态系统碳收支的重要组成部分。与森林相比,自然或半自然的灌丛主要分布在养分贫瘠的地区,通常认为它们对环境变化较为敏感。外源氮输入可能会显著影响灌丛的土壤呼吸。迄今为止,人们对大气氮沉降对灌丛土壤呼吸的影响知之甚少。该文通过氮添加试验,研究了北京东灵山荆条(Vitex negundo var.heterophylla)和绣线菊(Spiraea salicifolia)灌丛土壤呼吸及其对不同氮添加水平(对照(0)、低氮(20 kg N·hm~(–2)·a~(–1))、中氮(50 kg N·hm~(–2)·a~(–1))和高氮(100 kg N·hm~(–2)·a~(–1)))的响应。结果表明:自然条件下,荆条和绣线菊灌丛的土壤总呼吸年通量为5.91和4.23 t C·hm~(–2)·a~(–1),异养呼吸通量为5.76和3.53 t C·hm~(–2)·a~(–1),荆条和绣线菊灌丛的总呼吸和异养呼吸均与土壤温度呈显著的指数关系。荆条和绣线菊灌丛土壤总呼吸温度敏感性系数(Q_(10))的变化范围分别为1.44–1.58和1.43–1.98,异养呼吸Q10的变化范围分别为1.38–2.11和1.49–1.88。短期氮添加抑制了荆条灌丛的自养呼吸,而对土壤总呼吸和异养呼吸影响不明显;氮添加促进了绣线菊灌丛的异养呼吸,而对土壤总呼吸和自养呼吸均无显著影响;氮添加对两种灌丛土壤呼吸年通量及土壤总呼吸Q10均无显著影响。