川西亚高山森林土壤呼吸和微生物生物量碳氮对施氮的响应

随着全球大气氮沉降的明显增加,将有可能显著影响我国西部地区受氮限制的亚高山森林生态系统。土壤微生物是生态系统的重要组成部分,是土壤物质循环和能量流动的重要参与者。由于生态系统类型、土壤养分、氮沉降背景值等的差异,土壤呼吸和土壤生物量碳氮对施氮的响应存在许多不确定性。而施氮会不会促进亚高山森林生态系统中土壤呼吸和微生物对土壤碳氮的固定?基于此假设,选择了川西60年生的四川红杉(Larix mastersiana)亚高山针叶林为研究对象,通过4个水平的土壤施氮控制试验(CK:0 g m~(-2) a~(-1)、N1:2 g m~(-2)a~(-1)、N2:5 g m~(-2) a~(-1)、N3:10 g m~(-2)a~(-1)),监测了土壤呼吸及土壤微生物生物量碳氮在一个生长季的动态情况。结果表明:施氮对土壤呼吸各指标和土壤微生物碳氮都有极显著的影响,施氮能促进土壤全呼吸、自养呼吸、异养呼吸通量和土壤微生物生物量碳氮的增长,施氮使土壤呼吸通量提高了11%—15%,土壤微生物量碳提高了5%—9%,土壤微生物量氮提高了23%—34%。在中氮水平下(5 g m~(-2) a~(-1))对土壤呼吸的促进最显著。相关分析发现,土壤呼吸与微生物生物量碳氮和微生物代谢商极呈显著正相关,微生物量碳氮与土壤温度呈极显著的正相关,与土壤湿度呈极显著负相关。通过一般线性回归拟合土壤呼吸速率与土壤10 cm温湿度的关系,发现土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著的正相关,与土壤湿度极显著负相关(P0.001),中氮水平下土壤温度敏感性系数Q_(10)值(7.10)明显高于对照(4.26)。     

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)。     

东北地区4种林分土壤呼吸及温、湿度敏感性对氮添加的短期响应

全球变化中氮沉降日益严重,已对森林生态系统的各个过程产生了重要影响。因此,通过研究氮添加对森林生态系统土壤碳输出的影响,对分析全球变化背景下土壤碳吸存具有重要意义。对黑龙江省帽儿山实验林场白桦(Betula platyphylla)次生林,以及水曲柳(Fraxinus mandschurica)、红松(Pinus koraiensis)、长白落叶松(Larix olgensis)人工林通过2年氮添加(对照(0 kg N hm~(-2) a~(-1)),低氮(50 kg N hm~(-2) a~(-1)),中氮(100 kg N hm~(-2) a~(-1))和高氮(150 kg N hm~(-2) a~(-1)))试验,测定根生物量密度、土壤微生物量碳浓度、土壤呼吸速率及温、湿度敏感性等指标,旨在探讨森林生态系统土壤呼吸对氮添加的短期响应。结果表明:(1)低氮处理对白桦和水曲柳林土壤呼吸速率影响不显著,但显著提高了红松和长白落叶松林土壤呼吸速率;水曲柳林分中高氮处理土壤呼吸速率显著降低于低氮和中氮处理,而其他林分高氮处理土壤呼吸速率仅显著低于低氮处理。(2)氮添加处理下,4种林分中林分土壤呼吸速率与根生物量密度呈极显著正相关,Pearson相关系数为0.81。(3)低氮处理下5 cm和10 cm处土壤呼吸温度敏感性系数Q_(10)值较CK处理分别提高了2.65%和3.12%,高氮处理较CK处理分别降低了6.29%和5.46%。但氮添加处理对土壤呼吸和土壤湿度间的相关性无影响。综上所述,阔叶林与针叶林土壤呼吸速率对氮添加的响应存在差异。根生物量密度是影响不同林分土壤呼吸对短期氮添加响应的主要因素,同时氮添加处理显著改变了土壤温度敏感性系数。     

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。     

蚂蚁筑巢对高檐蒲桃热带森林群落土壤呼吸的影响

蚂蚁筑巢能够改变热带森林土壤微生物与土壤理化性质的状况,从而对土壤呼吸时间动态产生重要影响。本研究以西双版纳高檐蒲桃热带森林群落为研究对象,采用Li-6400-09便携式土壤呼吸测定仪对蚂蚁筑巢地与非筑巢地土壤呼吸进行测定。研究结果表明:(1)高檐蒲桃群落土壤呼吸呈明显的单峰型季节变化趋势,且土壤呼吸速率蚂蚁筑巢地(4.96μmol CO_2m~(-2)s~(-1))高于非筑巢地(4.42μmol CO_2m~(-2)s~(-1))。(2)土壤温度和土壤水分显著影响土壤呼吸的时间动态(P0.01);蚂蚁筑巢显著改变巢内温度与水分(P0.05),进而影响土壤呼吸动态。土壤温度对土壤呼吸动态的贡献:蚁巢(83.8%—91.8%)大于非巢地(81.2%—83.1%),但由于筑巢地土壤湿度低于非巢地,土壤水分对土壤呼吸动态的贡献率表现为蚁巢低于非筑巢地。(3)蚂蚁筑巢显著增加土壤微生物生物量(P0.05),从而对土壤呼吸速率产生极显著的影响(P0.01)。蚂蚁筑巢引起微生物生物量碳的增加能够解释76.9%—71.1%的土壤呼吸变化。(4)蚂蚁筑巢引起土壤理化性质变化对土壤呼吸产生一定的影响。土壤容重与土壤呼吸速率呈显著负相关;土壤呼吸速率与土壤微生物量碳、有机质、易氧化有机碳、全氮、硝氮和铵氮显著正相关(P0.05或P0.01)。因此,蚂蚁筑巢显著改变土壤微生物(如微生物生物量碳)、土壤物理性质(如土壤温度与水分)、土壤化学性质(如碳和氮养分),进而对热带森林土壤呼吸产生重要影响。     

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。     

氮添加对高寒草甸土壤微生物呼吸及其温度敏感性的影响

土壤氮素的可利用性是控制土壤微生物呼吸的重要因素之一,大量研究已经表明增加土壤活性氮的含量可以降低微生物呼吸,但是土壤氮输入对土壤微生物呼吸温度敏感性的影响还不清楚。以青藏高原高寒草甸为研究对象,通过野外施氮试验和室内控制试验相结合的方式,在5℃、15℃和25℃条件下对3种施氮水平的土壤(对照,0g N m~(-2)a~(-1);低氮,5g N m~(-2)a~(-1);高氮,15g N m~(-2)a~(-1))进行培养,探讨土壤微生物呼吸及其温度敏感性对不同氮添加水平的响应情况。结果表明:(1)3个温度培养下的土壤微生物呼吸速率和累积碳释放量均随施氮量的增加而显著降低(P0.05);(2)氮添加对5℃和15℃培养条件下的微生物呼吸温度敏感性没有显著影响,但显著地增加了15℃和25℃培养条件下的微生物呼吸温度敏感性(P0.05);(3)线性相关分析表明,土壤累积碳释放量与土壤有机碳的难降解性显著负相关(P0.05),而15℃和25℃培养条件下的微生物呼吸温度敏感性与土壤有机碳的难降解性显著正相关(P0.05)。结果表明,在全球气候变暖的背景下,土壤氮输入将增加预测青藏高原高寒草甸地区土壤碳排放的不确定性。     

施肥对杉木林土壤酶和活性有机碳的影响

以中亚热带地区的5年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,探讨施肥对土壤酶活性和活性有机碳含量的影响,实验包括对照(CK)、施氮肥(200 kg N·hm~(-2)·a~(-1))、施磷肥(50 kg P·hm~(-2)·a~(-1))、施氮磷肥(200 kg N·hm~(-2)·a~(-1)和50 kg P·hm~(-2)·a~(-1))等4个处理。结果表明:在表层(0~10 cm)土壤中,施NP肥处理的土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别比CK降低了40.2%和36.5%,β-葡萄糖苷酶活性比施P肥处理降低了31.1%;亚表层(10~20 cm)土壤中,施N肥处理的脲酶活性显著低于CK;施N肥、P肥和NP肥处理的蔗糖酶活性分别比CK降低了46.9%、37.8%和42.4%;施NP肥处理的过氧化氢酶活性比施P肥处理降低了22.6%;在表层土壤中,施N肥、P肥处理的土壤水溶性有机碳含量分别比CK降低24.1%和29.4%;施NP肥处理的微生物生物量碳显著低于CK;土壤活性有机碳组分在不同土层之间差异显著,均表现为表层土壤活性有机碳含量高于亚表层土壤。相关性分析结果显示:蔗糖酶活性与硝态氮含量呈极显著负相关,表明施NP肥增加了硝态氮含量,一定程度上抑制了蔗糖酶的活性;水溶性有机碳与脲酶活性呈显著正相关,土壤微生物生物量碳与脲酶、过氧化氢酶和β-葡萄糖苷酶活性呈显著正相关。研究表明,水溶性有机碳、微生物生物量碳和土壤酶活性的降低可能会抑制土壤碳的释放,从而增加土壤碳的固定。     

N添加对油松幼苗土壤酶活性和微生物生物量的影响

通过连续6年对盆栽油松(Pinus tabuliformis)幼苗进行不同水平N添加(0、2.8、5.6、11.2、22.4和44.8 g N·m~(-2)·a~(-1)),研究了N添加对土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶)和微生物生物量碳、氮的影响。结果表明:N添加水平低于11.2 g N·m~(-2)·a~(-1)时,对油松幼苗土壤蔗糖酶和脲酶活性均有促进作用,但过量N添加,尤其超过22.4 g N·m~(-2)·a~(-1)时,蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均不再提高,甚至表现为抑制作用;N添加为5.6 g N·m~(-2)·a~(-1),微生物生物量碳显著增加,微生物生物量氮无显著变化,而当N添加达到11.2 g N·m~(-2)·a~(-1)时,微生物生物量氮呈显著增加的趋势;土壤蔗糖酶、脲酶活性与微生物生物量碳和微生物生物量氮间均有显著相关关系,而3种酶活性间、微生物生物量碳、氮间均无显著相关性;土壤酶活性和微生物生物量与地上生物量、土壤有机碳和全氮含量显著相关。油松在5.6~11.2 g N·m~(-2)·a~(-1)水平下生长达到最佳。目前黄土高原地区N沉降水平(2.06 g N·m~(-2)·a~(-1))有利于该地区油松林生长;可以通过适当增施N肥的方式提高油松生长。     

亚热带森林转换对土壤微生物呼吸及其熵值的影响

土壤微生物呼吸及其熵值是表征土壤质量变化的敏感性指标,不仅能衡量土壤微生物碳利用效率,还能揭示土壤有机碳的变化。通过比较亚热带米槠天然林转换为马尾松人工林和杉木人工林后土壤微生物呼吸速率、土壤微生物生物量碳以及微生物熵、代谢熵的差异,研究亚热带森林转换对土壤微生物碳利用效率的影响。研究结果显示:(1)与天然林相比,马尾松人工林0—10 cm土壤微生物呼吸速率上升32%(P0.05),马尾松人工林和杉木人工林10—20 cm土壤微生物呼吸速率分别下降26%和24%(P0.05);但在20—40 cm土层和40—60 cm土层,天然林土壤微生物呼吸速率比马尾松人工林分别高50%和43%;(2)马尾松人工林和杉木人工林0—10 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)比天然林分别下降19%和40%(P0.05),但马尾松人工林10—20 cm土壤MBC上升29%(P0.05);(3)人工林表层土壤微生物熵与天然林没有显著差异,但与天然林相比,杉木人工林和马尾松人工林20—40 cm土层土壤微生物熵分别下降51%和71%(P0.05),40—60 cm分别下降52%、66%(P0.05)。土壤微生物代谢熵的变化主要发生在0—10 cm土层,马尾松人工林和杉木人工林分别比天然林增加38%和29%(P0.05),在深层土壤,3种林分微生物代谢熵没有显著差异。亚热带森林转换导致表层土壤微生物碳利用效率下降,深层土壤易分解碳在总有机碳库中占比下降,有机碳可利用程度降低。     

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。     

呼伦贝尔沙地樟子松林净初级生产力对气候变化的响应

以呼伦贝尔沙地樟子松人工林为研究对象，利用树木年轮学和解析木法，推算过去41年樟子松林的生物量和年净初级生产力，并分析年净初级生产力与气温、降水、湿度等气象因子的关系。研究表明：随着林龄的增加，樟子松林生物量变化符合逻辑斯蒂生长方程；樟子松林生物量从1977年的4.83 t/hm²到2017年的167.95 t/hm²。樟子松林净初级生产力年际差异较大，呈先增加后减小、最后趋于稳定的趋势，多年平均净初级生产力为4.08 t hm^-2 a^-1，最高达到6.13 t hm^-2 a^-1，最低为2.63 t hm^-2 a^-1。气候因子与樟子松林净初级生产力关系较为密切，并具有一定的"滞后效应"；樟子松林净初级生产力与上一年8月、12月和当年3月的降水量显著相关；净初级生产力与上一年和当年8-9月的月均湿度极显著正相关；净初级生产力与各月温度均呈不同程度的负相关，尤其是上一年和当年的6-9月温度显著影响着净初级生产力。研究表明，樟子松林净初级生产力受温度和降水的综合影响，净初级生产力与气候因子的关系属于温度敏感型，未来该地区持续升温的条件下樟子松林净初级生产力可能会降低。     

模拟氮沉降和降雨对华西雨屏区常绿阔叶林土壤呼吸的影响

从2013年12月至2014年11月,通过野外原位试验,对华西雨屏区常绿阔叶林进行了模拟氮沉降和降雨试验,采用LI-8100土壤碳通量分析系统(LI-COR Inc.,USA)测定了对照(CK)、氮沉降(N)、减雨(R)、增雨(W)、氮沉降+减雨(NR)、氮沉降+增雨(NW)6个处理水平的土壤呼吸速率,并通过回归方程分析了温度和湿度与土壤呼吸速率间的关系。结果表明:(1)氮沉降和增雨抑制了常绿阔叶林土壤呼吸速率,减雨促进了常绿阔叶林土壤呼吸速率。(2)减雨使华西雨屏区常绿阔叶林土壤呼吸年通量增加了258 g/m~2,而模拟氮沉降和增雨使华西雨屏区常绿阔叶林土壤呼吸年通量分别减少了321g/m~2和406g/m~2。(3)减雨增加了土壤呼吸的温度敏感性,模拟氮沉降和增雨降低了土壤呼吸的温度敏感性。(4)模拟温度和湿度与土壤呼吸速率间回归方程分析表明,土壤水分对土壤呼吸速率的影响较小。(5)模拟氮沉降和增雨处理减少土壤微生物生物量碳、氮的含量,减雨处理增加了土壤微生物生物量碳、氮的含量。(6)模拟氮沉降和降雨对华西雨屏区土壤CO_2释放的影响未表现出明显的交互作用。     

重庆缙云山两种林分土壤呼吸对模拟氮沉降的季节响应差异性

氮沉降对土壤呼吸的影响仍然存在着争论,需要进一步研究。选择重庆缙云山的马尾松林和柑橘林开展了氮添加实验,分别设置3个氮添加水平(低氮T_5:20 g N m~(-2)a~(-1),中氮T_(10):40 g N m~(-2)a~(-1)和高氮T_(15):60 g N m~(-2)a~(-1))和对照(T_0:0 g N m~(-2)a~(-1))共4个水平的处理,各林分每个处理各9次重复,每个处理量分4次,在每个季度开始各施1次。采用ACE(Automated Soil CO_2 Exchange Station,UK)自动土壤呼吸监测系统测定两林分土壤表层(0—10 cm)的呼吸、温度和湿度,分别在当年的7月、9月、11月、第2年的1月、2月、3月、5月、6月各连续测定4d,每天(8:00—18:00)4次,以揭示两种林分土壤呼吸对模拟氮沉降的季节动态响应及其差异性。结果表明:(1)柑橘林与马尾松林林下土壤表层呼吸表现出一致的季节变化动态趋势:夏季春季秋季冬季,但柑橘林土壤呼吸显著高于马尾松林(P0.05)。(2)总体上氮沉降抑制了2种林分土壤表层呼吸,而N沉降量大抑制程度越高。只在冬季土壤湿度低的马尾松林下氮沉降促进了土壤呼吸。(3)土壤温度与土壤呼吸有极显著的正相关指数关系(P0.01),而土壤水分与土壤呼吸有显著的二次模型拟合关系,但均受到氮沉降量处理的影响。综合分析表明,在亚热带山区2类森林下的典型案例结果支持氮沉降抑制土壤呼吸的认识。     

模拟N沉降下三种林分土壤营养动态分析

通过模拟N沉降实验,设置对照(CK,0 g N m~(-2)a~(-1));低氮(LN,5 g N m~(-2)a~(-1));中氮(MN,10 g N m~(-2)a~(-1));高氮(HN,15 g N m~(-2)a~(-1))4种N处理,以NH_4NO_3为外源N来研究福建省三明格氏栲自然保护区内板栗人工林、观光木人工林及米槠天然林0—10 cm土层养分变化动态。结果表明:N沉降会使板栗人工林土壤显著酸化,P含量降低,在一些时间段内,中高水平的N沉降会显著降低有机C、全N和速效N含量,中或低水平N沉降会显著降低土壤全P和速效P含量,而从第6个月起只有LN处理会显著降低土壤K含量。N沉降总体上会不同程度地提高观光木人工林土壤p H值、有机C、全N和速效N含量,有时影响会达显著或极显著水平;比较而言,LN和HN处理更会造成土壤全P的富集,而MN处理对速效P的影响更显著;LN和HN处理也会显著增加K含量,且以LN处理的效果更稳定。总体上N沉降量越大米槠天然林土壤酸化越显著;N沉降会使其有机C和速效P量显著波动;实验期间,HN处理会显著降低土壤全N和速效N量,而LN与MN处理则会使速效N和K含量增加;在4种处理下全P含量会呈相同趋势波动,差异不显著。     

凋落物添加和模拟氮磷沉降对红松凋落物木质素降解和碳释放的影响

通过对阔叶红松林和红松人工林2种林型凋落物处理（分别为不添加凋落物（原样组）、添加凋落物（双倍组）和去除凋落物（去除组）等3个处理）与模拟氮磷沉降（分别为对照CK （0 g N m^-2 a^-1、0 g P m^-2 a^-1）、低浓度氮磷（5 g N m^-2 a^-1、5 g P m^-2 a^-1）、中浓度氮磷（15 g N m^-2 a^-1、10g P m^-2 a^-1）和高浓度氮磷（30 g N m^-2 a^-1、20 g P m^-2 a^-1）等4个强度）原位培养试验,研究凋落物质量的增加与氮磷沉降及两种处理的耦合作用对碳（C）和木质素分解释放的影响。结果表明：凋落物添加在试验前期（6月）抑制人工林L层的C释放,促进H层的C释放;试验后期（10月）促进人工林L层C释放,而抑制H层的C释放。凋落物添加在前期（6月）是促进天然林L层C释放的,但在后期（10月）产生抑制作用。与L层相反,凋落物添加持续促进天然林H层的C释放。低、中浓度氮磷沉降显著促进了红松人工林和阔叶红松林L、H层C释放和木质素降解,但高浓度的氮磷添加会抑制C释放和木质素的降解,两种处理之间无交互作用。     

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。     

氮添加对樟子松人工林氮转化及相关功能基因丰度的影响

土壤氮(N)的有效性是影响土壤微生物群落结构以及土壤氮循环的重要因子。为探索N添加对樟子松人工林氮素转化及N功能基因(NFGs)表达的影响及其作用机制,该文以塞罕坝千层板林场的樟子松人工林为研究对象,进行了2年的氮添加处理,设置4个不同氮添加水平0、1、5、10 g N·m^-2·a^-1,分别记作N0、N1、N5、N10,采用功能基因微阵GeoChip 5.0系统及室内土壤培养法,探讨了土壤NFGs对氮添加的反应及其对氮转化过程的影响。结果表明:(1)与N0相比,中低N添加处理(N1、N5)促进了氨化(ureC、nirA、nrfA)、硝化(amoA)和反硝化(norB)相关基因的相对丰度,高N处理(N10)则抑制了所有NFGs的表达。(2)相关分析表明,N1、N5的促进作用与土壤有机碳(SOC)、硝态氮(NO₃^--N)和微生物生物量碳(MBC)显著相关,N10处理显著降低了所有氮转化过程NFGs的相对丰度,这种负面影响与溶解性有机碳(DOC)、MBC含量的减少有关。(3)与氮转化基因丰度规律趋势相似,N1和N5处理显著增加了净N硝化、净N矿化以及N₂O的排放速率,但N10促进作用不明显,表明氮添加对氮转化的促进作用存在阈值。(4)多元回归分析进一步表明,amoA-AOB和MBC是影响净N硝化的关键因素,ureC、nirK和MBC是影响净氮矿化的关键因素,narG、nirS是影响N₂O排放的关键因素。综上,N添加可提高促进樟子松人工林的氮转化及提高部分特定酶功能基因的相对丰度,但氮添加水平存在阈值,当施用10 g N·m^-2·a^-1时,氮转化受到抑制,添加5 g N·m^-2·a^-1是促进樟子松人工林土壤N转化的较佳水平。     

华南地区5种人工幼林的土壤呼吸及其季节性变化

为了解华南人工林的碳固存机制,对广东鹤山的尾叶桉(Eucalyptus urophylla)纯林、30种树种混交林、10种树种混交林、红椎(Castanopsis hystrix)纯林、厚荚相思(Acacia crassicarpa)纯林5种人工林(林龄2–5 a)的土壤总呼吸(Rs)和自养呼吸(Ra)的季节变化进行了研究。结果表明,从2007年到2012年,5种人工林的Rs为81.3~103.9 mg C m–2h–1,Ra为11.2~22.3 mg C m–2h–1,自养呼吸贡献率(RC)为12.4%~26.9%,且5种人工林间的Rs、Ra及RC差异不显著。5种人工林湿季的Rs均显著大于干季的,平均高出311.4%;Ra、RC的季节性差异不显著。湿季土壤温度与Rs具有显著相关性,土壤温度解释了90.2%的变异,而两者关系在干季不显著。人工林间的微环境和土壤条件差异不明显,可能是由于造林时间短,土壤还处于干扰的恢复过程中,导致人工林间土壤呼吸差异不显著。