模拟氮沉降对克氏针茅草原土壤有机碳的短期影响

为更好地了解天然草地土壤有机碳对氮沉降增加的响应,2011年在内蒙古太仆寺旗的克氏针茅(Stipa krylovii)草原上开展了模拟氮沉降的控制实验,设置对照(CK)和5个模拟氮沉降(NO-3)处理,分别为2(N1)、5(N2)、10(N3)、25(N4)和50 g N m-2a-1(N5)。生长季末,采集每个样地中0—2 cm和2—10 cm深度土壤进行有机碳含量及组成的分析,并进行实验室矿化培养。结果表明,土壤颗粒态有机碳(POC)对氮添加响应敏感,N1和N2处理下的POC含量高于CK,N3、N4和N5处理则低于CK。5个模拟氮沉降处理下的矿质结合态有机碳(MOC)含量均高于对照,但差别不显著。不同氮沉降水平下0—2 cm土层的碳矿化潜势为N2N1N4N3CKN5,且N1,N2,N3和N4处理均显著高于CK和N5;2—10 cm土层的碳矿化潜势为N2N1N3CKN4N5,N1、N2和N3显著高于CK、N4及N5。不同施氮处理对群落净第一性生产力有明显影响,N5的净第一性生产力和地上生物量显著低于对照和其它施氮处理,N1的0—10 cm地下生物量显著高于对照和其它处理,N5的凋落物量显著高于对照。模拟氮沉降短期内对土壤总有机碳(SOC)含量无显著影响。     

华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤可培养微生物数量对模拟氮沉降的响应

为了解氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物数量的影响,从2013年11月至2014年12月,通过野外模拟N(NH_4NO_3)沉降,氮沉降水平分别为对照(CK 0 kg N hm~(-2)a~(-1))、低氮沉降(L 50 kg N hm~(-2)a~(-1))、中氮沉降(M 150 kg N hm~(-2)a~(-1))和高氮沉降(H 300 kg N hm~(-2)a~(-1)),研究了氮沉降对天然常绿阔叶林0—10cm和10—20cm土层土壤可培养微生物数量的影响。结果表明:华西雨屏区天然常绿阔叶林0—10cm土层的细菌、真菌和放线菌数量均显著大于10—20cm土层,氮沉降未改变原有垂直分布格局。L处理对0—10cm和10—20 cm土层土壤微生物总量无显著影响,M和H处理则显著降低了土壤微生物总量。氮沉降降低了0—10cm和10—20cm土层的细菌数量,且抑制作用随氮沉降量的增加而增强。氮沉降降低了0—10cm土层的真菌数量,但下降幅度与氮沉降量之间无明显规律;在10—20cm土层,M和H处理在夏季显著增加了真菌数量,表明适量氮沉降能有效缓解夏季土壤真菌的氮限制状态。氮沉降对0—10cm土层放线菌数量的影响表现为先促进再抑制,L和M处理增加了放线菌数量,H处理降低了放线菌数量;氮沉降增加了10—20cm土层的放线菌数量,其中M处理的促进作用最大。氮沉降对土壤微生物数量的影响随土壤深度的增加而减弱。     

青藏高原草地不同利用方式下土壤碳氮与土壤性状的关系

以青藏高原草地为例, 探讨草地不同利用方式下(T1: 夏季放牧; T2: 秋季放牧; T3: 冬春放牧; T4: 全年放牧), 表层(0—30 cm)土壤性状、碳氮含量及其两者之间的关系。结果显示: (1)土壤有机碳、全氮含量和碳氮储量从大到小为T1>T2>T3>T4, 差异主要集中在0—10 cm。(2)T1处理和T3处理的土壤粘粒和粉粒显著高于T2和T4处理, 而砂粒则相反; 为T1处理的土壤容重显著低于其它处理, 而土壤含水率则表现出相反的趋势; , T3处理的土壤pH显著低于其它处理。(3)土壤pH均与土壤碳氮含量呈现显著地负相关关系; 土壤含水率与土壤碳氮仅在T1和T3处理中存在显著地正相关关系; 除T4处理外, 其余处理均与土壤容重呈现出显著地负相关关系结论: 一方面, 草地不同利用方式下土壤碳氮含量存在明显的差异; 另一方面, 土壤性状和碳氮含量之间的关系对草地不同利用方式的响应是存在显著差异的。上述研究可以减少评估土壤碳氮储量时不确定性, 也为制定科学合理的草地利用方式、维持草地生态系统生态服务功能和保障区域生态系统功能稳定均具有重要意义。     

川南天然常绿阔叶林土壤酶活性特征及其对模拟N沉降的响应

通过原位进行低氮(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)处理,研究了川南天然常绿阔叶林土壤酶活性特征及其对模拟N沉降的响应.结果表明,森林土壤过氧化氢酶、脲酶、纤维素酶和蔗糖酶的活性在垂直分布上均表现为0～10 cm土层高于10～20 cm土层;各种土壤酶活性的季节变化明显,但土壤酶活性还因取样时间和土层不同而异.其中,0～10 cm和10～20 cm土层中过氧化氢酶活性高峰均出现在秋季(92 d);0～10 cm土层中脲酶活性高峰出现在秋季,而10～20 cm土层中脲酶活性高峰出现在冬季(183 d);0～10 cm和10～20 cm土层中土壤纤维素酶活性高峰则出现在翌年春季(274 d);0～10 cm土层中蔗糖酶活性有两个高峰,分别出现在秋季和翌年春季;而10～20 cm土层中蔗糖酶活性只有一个高峰,出现在翌年春季.总体上,常绿阔叶林中不同土壤酶活性对N沉降的响应有所差异.其中,N沉降降低了常绿阔叶林土壤纤维素酶和过氧化氢酶活性,增加了土壤脲酶和蔗糖酶活性.不同浓度N处理间酶活性表现出了不同程度的差异性,但其变化的规律还不明显.     

古尔班通古特沙漠土壤酶活性和微生物量氮对模拟氮沉降的响应

本文以新疆古尔班通古特沙漠为研究区,原位设定0 (N0)、0.5 (N0.5)、1.0 (N1)、3.0 (N3)、6.0 (N6)和24.0 (N24) g N m?2 a-1 6个模拟施氮浓度,研究氮沉降对土壤酶活性和微生物量N的影响。结果表明：不同浓度的氮增加未改变土壤酶活性和微生物量N原有的垂直分布格局,0 ~ 5 cm土层土壤多酚氧化酶和过氧化物酶活性分别比5 ~ 10 cm土层低11.5 ~ 29.1%和1.4 ~ 14.2%,而该土层的蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性和微生物量N则分别比5 ~ 10 cm土层高4.3 ~ 98.1%、45.3 ~ 119.0%、76.1 ~ 138.1%和77.5 ~ 162.3%。氮增加后,0 ~ 5 cm土层的土壤酶活性和微生物量N比5 ~ 10 cm土层受影响更大。低氮和中氮(N0.5～N3)增加对0 ~ 5 cm土层氧化酶活性影响较小,各处理间差异不显著;高氮(N6,N24)对该层氧化酶活性有明显抑制作用。与对照相比,N24处理下土壤多酚氧化物活性和过氧化物酶活性分别降低了22.4%和12.1%;5 ~ 10 cm土层氧化酶活性对氮增加响应不敏感,各施氮量之间差异不显著;两层土壤的蔗糖酶和碱性磷酸酶活性随氮的增加具有先增加再减少的趋势,而两层土壤的脲酶活性和土壤微生物量N随着施氮量增加分别降低和增加;随着土壤酶活性变化,土壤有效氮和微生物量N增加,有效磷先增加后减少。这些响应表明,氮增加可以改变该荒漠土壤系统的土壤酶活性和微生物量并影响土壤相关营养元素循环。     

多年模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹人工林土壤节肢动物的影响

土壤动物在生态系统养分循环中扮演着重要角色,其中土壤节肢动物在凋落物破碎和土壤团聚体形成中起着决定性作用。为探究多年模拟氮沉降对苦竹人工林土壤节肢动物的影响,于2007年11月起在华西雨屏区苦竹人工林进行了每月1次的模拟氮沉降试验,以硝酸铵为氮源,设对照(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。在施氮6.5年后分别于2014年1月、10月,2015年1月采集凋落物层和0～15 cm土层样品带回实验室分离鉴定。结果显示:本试验共观察到土壤节肢动物1852只,隶属于3门7纲18目;凋落物层土壤节肢动物个体数和类群数随施氮浓度的升高而增加,且高氮处理显著高于对照;土壤层土壤节肢动物个体数和类群数随施氮浓度的升高而减少,但与对照相比均不显著;模拟氮沉降对凋落物层和土壤层土壤节肢动物多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均无显著影响。     

模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物生物量碳和氮的影响

为理解模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)的影响,通过一年野外模拟氮(NH₄NO₃)沉降试验,氮沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低氮沉降(L, 5 g N·m^-2·a^-1)、中氮沉降(M, 15 g N·m^-2·a^-1)和高氮沉降(H, 30 g N·m^-2·a^-1),研究了氮沉降对天然常绿阔叶林土壤MBC和MBN的影响.结果表明: 氮沉降显著降低了0～10 cm土层MBC和MBN,且随氮沉降量的增加,下降幅度增大;L和M处理对10～20 cm土层MBC和MBN无显著影响,H处理显著降低了10～20 cm土层土壤MBC和MBN;氮沉降对MBC和MBN的影响随土壤深度的增加而减弱.MBC和MBN具有明显的季节变化,在0～10和10～20 cm土层均表现为秋季最高,夏季最低.0～10和10～20 cm土层土壤微生物生物量C/N分别介于10.58～11.19和9.62～12.20,表明在华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物群落中真菌占据优势.     

天童常绿阔叶林五个演替阶段凋落物中的土壤动物群落

为探讨森林凋落物中土壤动物群落的结构特征以及土壤动物群落随植被演替而发生的变化 ,于 2 0 0 3年冬季 ,对浙江天童常绿阔叶林 5个演替阶段凋落物中的土壤动物群落 ,按代表不同分解阶段的新鲜凋落物层、腐叶层和腐殖土层进行了调查研究。共获得土壤动物 13381只 ,分别隶属于 2门 8纲 2 0目。优势类群为蜱螨目 (Arcarina)和弹尾目 (Collem bola) ,二者共占总数的 94 .2 4 % ,A/ C为 7.6 6 ;常见类群为双翅目 (Diptera)。研究结果表明 :(1)凋落物中的土壤动物群落存在明显的有别于真土层的垂直分布 ,类群数和个体数总体表现为向下递增的趋势。共有 19类、5 9.0 3%的土壤动物分布在底部腐殖土层 ,仅 8类、5 .35 %的土壤动物分布在新鲜凋落物层 ,其余共 8类分布在中间腐叶层。而且 ,不同类群在各演替阶段的分布表现出一定的差异 ;(2 )凋落物中土壤动物群落随植物群落的演替而发生明显的变化 :个体总数和类群总数在演替顶极阶段最高 ,其次为中期阶段 ,演替初期最低。但是 ,在目这一分类等级上 ,各演替阶段凋落物中土壤动物群落的主要类群基本一致 ,均为蜱螨目、弹尾目、双翅目和鳞翅目 (L epidoptera) ;(3)相似性分析表明 ,演替中期凋落物中土壤动物群落与顶极阶段最为相似 ;但它们的Shannon- Wiener多样性     

模拟氮沉降对长江滩地杨树林土壤呼吸温度敏感性的影响

研究氮沉降量增加对土壤呼吸温度敏感性的影响,对于研究土壤呼吸在气候变化中的作用有重要意义。以长江中下游滩地杨树人工林为对象,通过定位模拟氮沉降实验的方法,研究了滩地杨树人工林生态系统土壤呼吸的变化特征和土壤呼吸各组分的温度敏感性对几种氮沉降量浓度的短期响应。结果表明:(1)各处理土壤总呼吸、土壤微生物呼吸、根系呼吸与各层次土壤温度均呈显著正相关关系,和5cm层土壤温度相关性最大。5cm层土壤温度可以解释土壤总呼吸、土壤微生物呼吸和根系呼吸季节变化的比例分别为50.5%—71.0%、51.5%—73.9%、35.7%—63.2%;(2)对照组(CK,0g N m-2a-1)土壤总呼吸、土壤微生物呼吸与根呼吸的Q10值分别为2.54、2.72和1.94;(3)在各氮添加水平中,中氮水平(MN,10g N m-2a-1)促进了土壤总呼吸、土壤微生物呼吸和植物根呼吸的温度敏感性。高氮水平(HN,20g N m-2a-1)都降低了土壤总呼吸、土壤微生物呼吸和植物根呼吸的温度敏感性,低氮水平(LN,5g N m-2a-1)降低了土壤总呼吸和土壤微生物呼吸的温度敏感性,促进了根呼吸的敏感性。     

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。     

土壤微生物数量对模拟氮沉降增加的早期响应

通过以南亚热带森林三种主要树种即荷木、锥栗和黄果厚壳桂为主的苗圃试验地的苗圃控制实验,初步探讨土壤微生物数量对模拟氮沉降增加的响应。结果表明,施氮增加对土壤微生物数量的影响根据类群和氮处理水平不同而异。总的来说,施氮增加对土壤微生物数量具有促进作用,这种促进作用对放线菌数量仅在一定(中氮)处理水平以下,超过此水平施氮增加则表现为抑制作用,而施氮对真菌数量则始终表现为抑制作用,尤其以中N处理水平的抑制作用最强。但目前细菌仍占微生物总量的绝对优势,放线菌次之,真菌则占微生物总量的比例最小。分析结果还表明,有效氮与放线菌、有效氮与细菌数量变化呈显著相关关系。     

模拟氮沉降增加对寒温带针叶林土壤 CO2排放的初期影响

研究大气氮沉降增加情景下北方森林土壤CO2排放通量及其相关控制因子至关重要。在大兴安岭寒温带针叶林区建立了大气氮沉降模拟控制试验,利用静态箱-气相色谱法测定土壤CO2排放通量,同时测定土壤温度、水分、无机氮和可溶性碳含量等相关变量,分析寒温带针叶林土壤CO2排放特征及其主要驱动因子。结果表明:氮素输入没有显著改变森林土壤含水量,但降低了有机层土壤溶解性无机碳(DIC)含量,并增加有机层和矿质层土壤溶解性有机碳(DOC)含量。增氮短期内不影响土壤NH+4-N含量,但促进了土壤NO-3-N的累积。增氮倾向于增加北方森林土壤CO2排放。土壤CO2通量主要受土壤温度驱动,其次为土壤水分和DIC含量。虽然土壤温度整体上控制着土壤CO2通量的季节变化格局,但在生长旺季土壤含水量对其影响更为明显。在分析增氮对土壤CO2通量的净效应时,除了土壤温度和水分外,还要考虑土壤有效碳、氮动态的影响。     

A three-year increase in soil temperature and atmospheric N deposition has minor effects on the xylogenesis of mature balsam fir

Tree growth in most boreal forests is strongly regulated by temperature and nitrogen (N) availability. The expected increases in soil temperature and N deposition over the next decades have the potential to affect the phenology of tree growth and xylogenesis. To test for these changes on xylogenesis of balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill), 12 mature trees were subjected to a combination of experimentally increased soil temperature (+4 °C) with an earlier snowmelt (2–3 weeks) and N deposition (3 × ambient rain N concentrations using NH₄–NO₃ in artificial precipitation) over a 3-year period. Increased soil temperature and atmospheric N deposition had no significant effect on the number of tracheids produced (38–51), tracheid diameter (27.2–29.0 μm) and cell wall thickness (2.5–3.1 μm). For the 3 years of treatment, xylogenesis was initiated at minimum and average daily air temperatures of 0.6 ± 0.5 and 6.5 ± 0.6 °C, respectively, with inter-annual differences of 17 days in the onset of xylogenesis. The earlier snowmelt induced by soil warming did not hasten resumption of xylogenesis, and the time dynamics of xylogenesis was not affected by higher N deposition. Our results suggest that soil temperature and the timing of snowmelt have no direct influence on the breaking of cambium dormancy in balsam fir. The short-term effects of increased soil temperature and N deposition on xylogenesis of mature balsam fir appear to be small compared with the effects of air temperature and are likely to be associated with a persistent N limitation.     

Asynchronous responses of soil microbial community and understory plant community to simulated nitrogen deposition in a subtropical forest

Atmospheric nitrogen (N) deposition greatly affects ecosystem processes and properties. However, few studies have simultaneously examined the responses of both the above- and belowground communities to N deposition. Here, we investigated the effects of 8 years of simulated N deposition on soil microbial communities and plant diversity in a subtropical forest. The quantities of experimental N added (g of N m⁻² year⁻¹) and treatment codes were 0 (N0, control), 6 (N1), 12 (N2), and 24 (N3). Phospholipid fatty acids (PLFAs) analysis was used to characterize the soil microbial community while plant diversity and coverage were determined in the permanent field plots. Microbial abundance was reduced by the N3 treatment, and plant species richness and coverage were reduced by both N2 and N3 treatments. Declines in plant species richness were associated with decreased abundance of arbuscular mycorrhizal fungi, increased bacterial stress index, and reduced soil pH. The plasticity of soil microbial community would be more related to the different responses among treatments when compared with plant community. These results indicate that long-term N deposition has greater effects on the understory plant community than on the soil microbial community and different conservation strategies should be considered.     

Temperature sensitivity of soil carbon and nitrogen mineralization: impacts of nitrogen species and land use type

Background and aims

Climate warming, nitrogen (N) deposition and land use change are some of the drivers affecting ecosystem processes such as soil carbon (C) and N dynamics, yet the interactive effects of those drivers on ecosystem processes are poorly understood. This study aimed to understand mechanisms of interactive effects of temperature, form of N deposition and land use type on soil C and N mineralization.

Methods

We studied, in a laboratory incubation experiment, the effects of temperature (15 vs. 25 °C) and species of N deposition (NH₄ ⁺-N vs. NO₃ ^?-N) on soil CO₂ efflux, dissolved organic C (DOC) and N (DON), NH₄ ⁺-N, and NO₃ ^?-N concentrations using intact soil columns collected from adjacent forest and grassland ecosystems in north-central Alberta.

Results

Temperature and land use type interacted to affect soil CO₂ efflux, concentrations of DON, NH₄ ⁺-N and NO₃ ^?-N in most measurement times, with the higher incubation temperature resulted in the higher CO₂ efflux and NH₄ ⁺-N concentrations in forest soils and higher DON and NO₃ ^?-N concentrations in grassland soils. Temperature and land use type affected the cumulative soil CO₂ efflux, and DOC, DON, NH₄ ⁺-N and NO₃ ^?-N concentrations. The form of N added or its interaction with the other two factors did not affect any of the C and N cycling parameters.

Conclusions

Temperature and land use type were dominant factors affecting soil C loss, with the soil C in grassland soils more stable and resistant to temperature changes. The lack of short-term effects of the deposition of different N species on soil C and N mineralization suggest that maybe there was a threshold for the N effect to kick in and long-term experiments should be conducted to further elucidate the species of N deposition effects on soil C and N cycling in the studied systems.     

Soil cadmium toxicity and nitrogen deposition differently affect growth and physiology in <Emphasis Type="Italic">Toxicodendron vernicifluum</Emphasis> seedlings

To ultimately determine whether different levels of soil nitrogen (N) deposition can modify the detrimental effects of cadmium (Cd), the seedlings of Toxicodendron vernicifluum (Strokes) F. A. Barkley were exposed to soil Cd stress (0, 5 and 15 mg kg^?1 dry soil), N deposition (0, 13 and 40 mg kg^?1 dry soil) and their combinations. Soil Cd stress caused damage in plant growth, photosynthesis and other physiological indexes, and in the ultrastructure of mesophyll cells. The effects of N deposition on growth, lipid peroxidation and enzyme activities depended on the relative amounts of N supplied. The combination of low N deposition and Cd stress was positive to plant growth, photosynthesis and enzyme activities, and it caused lower levels of Cd accumulation and lipid peroxidation compared with the effect of Cd stress alone. The combination of high N deposition and Cd stress led to a higher Cd accumulation and lipid peroxidation, and to lower enzyme activities, as compared with the effect of Cd stress alone. T. vernicifluum was found to be sensitive to soil Cd stress. Soil Cd had detrimental effects on T. vernicifluum seedlings, but the tolerance of T. vernicifluum to Cd increased under low N deposition.     

模拟大气氮沉降对中国森林生态系统影响的研究进展

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。     

鼎湖山森林土壤渗透水酸度和无机氮含量对模拟氮沉降增加的早期响应

在林地分别喷加0、50、100和150kg N hm^-1a^-1,研究鼎湖山马尾松林、马尾松针阔混交林和季风常绿阔叶林中土壤20cm深渗透水酸度和无机氮含量在开始9个月的变化。结果表明,3种森林对照样方土壤渗透水pH值为3．82—4．24,外加氮处理使其平均降低了0．08—0．18。3个森林对照样方土壤渗透水无机氮平均含量分别为6．14、6．66和11．64mg L^-1,铵态氮占15．0％、11．9％和3．0％。外加氮处理使3种森林土壤渗透水铵态氮和硝态氮含量均有不同程度的提高,这表明外加氮处理不但增加了无机氮从森林土壤流失的潜力,而且使土壤进一步酸化。     

生物炭对岩溶区石灰土性质及作物生长的影响

以玉米(迪卡008)和大豆(开鲜9号)为供试材料,通过野外盆栽实验,设置5个处理,每个处理蔗渣生物炭材料分别以土壤质量百分比0(CK)、0.5%(T1)、1%(T2)、2%(T3)、5%(T4)添加,研究蔗渣生物炭对岩溶区石灰土性质及农作物生长的影响。结果表明:生物炭对石灰土p H和碱解氮均无显著影响,土壤容重显著降低,提高了土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾的含量;与对照相比,玉米组和大豆组T2、T3、T4处理的土壤有机碳含量分别显著增加了53.01%、96.77%、237.03%和32.66%、107.84%、256.46%,速效磷分别显著增加了32.26%、34.78%、85.37%和34.85%、35.60%、81.71%,速效钾分别显著增加了41.93%、82.49%、155.15%和69.77%、116.58%、206.91%;T3、T4处理土壤全氮分别显著增加了5.68%、25.57%和9.04%、19.77%,T3、T4处理玉米棒干重分别显著增加了11.51%、16.41%;T1、T2、T3、T4处理大豆豆荚干重分别显著增加了11.07%、11.24%、35.14%、24.89%。可见,蔗渣生物炭作为土壤改良剂,在一定程度上改善了石灰土的养分状况,促进了玉米和大豆生长。     

华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及酶活性对模拟氮沉降的响应

在森林土壤中，无机氮的垂直移动速率较快，因此大气氮沉降极有可能对下层森林土壤造成较大影响，且表层土壤往往与下层土壤的物理化学特性和所处环境差异较大，因此土壤剖面中不同深度的土壤对大气氮沉降的响应可能存在较大差异。以往研究表明，"华西雨屏"区的年均氮湿沉降量高达95 kg N hm^-2 a^-1，处于中国最高水平，该森林生态系统出现一定氮饱和特征。基于以上背景，研究华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及相关酶活性对模拟氮沉降的响应，从2014年1月起进行野外定位模拟氮沉降试验，分别设置对照（CK，+0 g N hm^-2 a^-1）、低氮（LN，+5 g N hm^-2 a^-1）和高氮（HN，+15 g N hm^-2 a^-1）3个氮添加水平。在氮沉降进行5年后进行土壤采样，测定不同深度土壤（上层0-15 cm、中层15-30 cm、下层30-45 cm）全氮（TN）、硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）含量及氮矿化相关酶活性。结果表明：（1）该常绿阔叶次生林不同深度土壤TN有显著差异；（2）模拟氮沉降对该系统土壤氮矿化总体表现出极显著抑制作用，其中中层土壤抑制作用最为强烈，净氮矿化速率主要受硝化过程的影响；（3）氮矿化相关酶活性均随土壤深度的加深而降低，模拟氮沉降对土壤脲酶活性有极显著促进作用，对土壤硝酸还原酶活性有显著抑制作用。由于无机氮在土壤剖面中的高度可移动性，深层土壤氮循环和特征对氮沉降的响应需要更加密切的关注。