四翅滨藜叶片C、N、P生态化学计量特征对N添加的响应

以宁夏平罗西大滩四翅滨藜人工林为研究对象,通过设置N添加的野外实验,研究四翅滨藜叶片C、N、P化学计量比的季节动态及其对N添加的响应特征。结果显示:(1)四翅滨藜叶片C、N、P化学计量比在生长季初期和末期较高,在生长季旺期(8～9月)较低。(2)N添加提高了绿叶N浓度和N∶P比,降低了绿叶C∶N、N回收度(NRP)和P回收度(PRP),对其他指标的影响无明显的规律性。(3)N回收效率(NRE)和NRP均与枯叶C∶N比显著正相关;P回收效率(PRE)与绿叶P浓度显著正相关,与枯叶P浓度显著负相关;PRP分别与绿叶P浓度和枯叶C、N、P化学计量比显著正相关,与枯叶C浓度显著负相关。研究表明,N添加促进了四翅滨藜绿叶N摄取,降低了叶片从枯叶中回收N和P的能力,改善了枯叶N分解质量;未来大气N沉降增加会改变干旱半干旱区植物N吸收、分配和回收等策略,促进枯叶中N的释放速率,直接影响N循环,进而间接影响到植被-土壤系统C和P的循环过程。     

亚热带湿地松叶片多元素化学计量与养分回收对氮添加的短期响应

在我国南方亚热带湿地松人工林设置了3个水平的野外氮添加控制试验(0、40、120 kg N·hm^-2·a^-1),于2014和2015年生长季高峰期(7月底)和末期(10月底)采集湿地松成熟绿叶和落叶,分析外源氮添加对湿地松叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铝(Al)、铁(Fe)、锰(Mn)9种元素浓度及其养分回收的影响.结果表明: N添加显著增加了湿地松绿叶中N、Al、Mn浓度,降低了P和2014年的Ca浓度,而对C、K、Mg、Fe 浓度无显著影响.N添加显著提高了绿叶N/P,且该比值及绿叶养分浓度(N、P、Mn)对N添加的响应依赖于N的剂量(高N条件下响应更强).N添加显著降低了2015年N的回收效率,提高了2014年K的回收效率.相比于养分回收效率,回收能力对增加的可利用氮响应更强.N添加显著降低了N的回收能力,提高了P、K的回收能力,降低了枯叶中的Fe浓度,而对枯叶中Ca、Mg、Al、Mn浓度无显著影响.这表明,N添加对叶片化学计量的影响因不同元素而异,植物会通过调整自身的养分内循环(养分回收)来应对环境变化.N添加提高了绿叶N/P和K/P,说明氮添加条件下植物生长可能由N、P共同限制转变为P限制.氮添加增加了绿叶中Al、Mn浓度,表明N添加下湿地松面临潜在的金属离子毒性风险升高.     

羊草绿叶氮、磷浓度和比叶面积沿氮、磷和水分梯度的变化

全球气候变化包括氮沉降增加和降水格局改变, 影响着生态系统的生物地球化学循环, 进而可能会对植物的养分保持特性产生影响。研究不同氮、磷和水分梯度上植物叶片养分特性的响应格局, 对于预测氮沉降增加和降水格局的改变对植物养分策略的潜在影响, 具有一定的理论与实践意义。该研究通过3个盆栽控制实验 (施氮肥实验:0、0.5、1、2、4、8、16、32、64和128g·m-2等10个水平;施磷肥实验:梯度同施氮肥实验;控水实验:3600、 4000、4500、5143、6000、7200、9000、12000、18000和36000ml-pot-1等10个水平), 探讨了羊草 (Leymuschinensis) 绿叶氮、磷浓度和比叶面积 (Specificleafarea, SLA) 对这些环境因子改变的响应。结果表明, 在一定范围内, 施氮肥提高了羊草绿叶比叶面积和绿叶氮浓度, 但对绿叶磷浓度没有明显的影响;施磷肥显著提高了绿叶比叶面积、绿叶氮浓度和绿叶磷浓度;供水量增加提高了羊草绿叶比叶面积, 降低了绿叶氮浓度, 但对绿叶磷浓度无显著影响。这表明, 氮、磷和水分因子的改变影响了植物叶片的养分保持能力, 且不同梯度的影响程度也不同。因此, 全球气候变化可能影响植物养分利用策略, 进而可能对植被-土壤系统养分循环产生影响。     

氮磷添加对呼伦贝尔草甸草原4种优势植物根系和叶片C∶N∶P化学计量特征的影响

近年来大量的氮添加实验表明,持续氮沉降往往会造成植物生长由氮限制转变为磷限制或氮磷共限制,但目前还很少有报道涉及磷添加或氮磷共同添加以研究氮磷元素之间的平衡/失衡的生态后果。本研究依托额尔古纳氮磷添加平台,研究了草甸草原4种优势植物羊草(Leymus chinensis)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、狭叶柴胡(Bupleurum scorzonerifolium)和披针叶黄华(Thermopsis lanceolata)根系及叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量与计量特征的变化。结果表明:氮添加或磷添加对4种植物根、叶部的C含量均无显著影响;磷添加对羊草、贝加尔针茅和狭叶柴胡的根、叶部N含量和C∶N无显著影响,对羊草根部、狭叶柴胡叶部的P含量和C∶P也无显著影响,但显著增加了羊草叶、狭叶柴胡根以及贝加尔针茅根和叶部的P含量,降低了其C∶P;氮添加显著提高了羊草、贝加尔针茅和狭叶柴胡根、叶部的N含量,降低了其C∶N,对羊草和狭叶柴胡根、叶部的P含量和C∶P无显著影响,但显著增加贝加尔针茅根、叶部的P含量和降低其C∶P,同时显著提高了羊草、贝加尔针茅和狭叶柴胡根、叶部的N∶P;氮添加和磷添加对豆科植物披针叶黄华根、叶部的养分含量与计量特征均无显著影响;氮磷添加对4种植物根、叶部养分含量与计量特征的影响均不存在显著交互作用。研究结果说明,物种属性在决定植物养分和化学计量特征对养分富集的响应方面发挥着重要作用。不同物种养分含量和计量特征发生的改变对于预测未来养分富集情况下植物群落组成的改变将具有重要参考意义。     

羊草的地上-地下功能性状对氮磷施肥梯度的响应及关联

羊草(Leymus chinensis)是我国北方典型草原群落的主要建群种和优势种, 由于长期的过度放牧, 羊草草原生态系统的结构和功能严重退化。养分添加作为恢复草地生态系统的一种管理措施, 其应用目前还处于实验性研究阶段。关于羊草的地上-地下功能性状对养分添加, 尤其是P添加的响应研究较少, 相关机制尚不十分清楚。为此, 该文以羊草为研究对象, 通过温室栽培进行N (50, 100, 250 mg N·kg^-1)和P (5, 10, 25 mg P·kg^-1)各3个水平的养分添加实验, 研究羊草的地上-地下功能性状对N、P添加的响应及适应机制。主要研究结果表明: 1)羊草的地上生物量和总生物量主要受N添加的影响, N添加显著提高了羊草的地上生物量, 而地下生物量主要受P添加的影响, 尤其在中N和高N水平, P添加显著降低了羊草的地下生物量。羊草的根冠比受N、P添加的共同影响, 随着N、P添加梯度加大, 根冠比显著降低, N、P添加促进了羊草生物量向地上部分的分配和N、P向叶片的分配。2)在低N和高N水平, 羊草对P添加的响应与适应机制不同。低N水平, 羊草主要通过增加光合速率和比根长(SRL), 提高光合能力和根系对N的获取能力促进地上部分的生长, 而根系对P的吸收有利于地下部分的生长; 在高N水平, P添加对羊草的个体生长无明显促进作用, 甚至地下生物量明显受到P素抑制, 羊草主要通过保持较高的比叶面积(SLA)和SRL, 提高对光资源的截获能力和根系对N的获取和吸收能力, 维持地上部分的生长。3)相对于地上性状, P添加对羊草的地下性状影响更大, 羊草的SLA与SRL呈较弱的正相关关系, 表明叶片与根系在资源获取和利用方面具有相对独立性。     

长期N添加对典型草原几个物种叶片性状的影响

通过一个连续4 a(2003—2006年)N添加的野外控制试验(0、1、2、4、8、16、32、64 g/m2等8个水平),探讨了N供给改变对内蒙古典型草原几个常见物种叶片性状的影响。结果表明,沿施N水平,冷蒿(Artemisia frigida)、星毛委陵菜(Potentillaacaulis)和砂韭(Allium bidentatum)比叶面积(SLA)呈指数增加,而克氏针茅(Stipa krylovii)和糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)SLA无明显变化规律;5个物种绿叶N浓度和枯叶N浓度均呈增加趋势,而绿叶P浓度和枯叶P浓度的变化趋势呈明显的物种差异性。物种间,冷蒿具有较高的SLA和叶片养分浓度,克氏针茅具有较低的SLA和叶片养分浓度。以上结果表明,N供给增加降低了植物保持N的能力,对植物P保持能力的影响随物种不同而异,反映了植物P策略对N供给改变的弹性适应。因此,大气N沉降增加改变着植物N和P利用策略,进而影响着植被-土壤系统N和P循环,而其物种差异性将对群落结构产生深远影响。     

水分对敦煌阳关湿地芦苇叶片与土壤C、N、P生态化学计量特征的影响

土壤水分是影响干旱区植物养分吸收和利用策略的关键因子之一。研究不同水分梯度叶片与土壤生态化学计量特征,有助于揭示植物对环境变化的响应特征及生态适应性。通过野外调查与实验分析,对敦煌阳关不同水分梯度芦苇叶片与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其关系进行了研究。结果表明:(1)随土壤含水率升高,叶片C、N、P含量降低,叶片C/N、C/P、N/P升高。(2)随土壤含水率升高,土壤有机碳(OC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量及土壤N/P升高,土壤C/N降低,土壤C/P先升后降。(3)低水分梯度叶片N、C/N与土壤N、C/N显著负相关(P0.05),叶片C、P、C/P、N/P与土壤C、P、C/P、N/P无显著相关性(P0.05);高、中水分梯度叶片C、N、P与土壤C、N、P化学计量特征相关性均不显著(P0.05)。低水分梯度叶片受干旱胁迫和土壤养分制约,且能够保持较高的叶养分含量,体现了干旱区湿地植物异质生境下独特的养分调节机制。     

镉胁迫对桂花生长和养分积累、分配与利用的影响

桂花(Osmanthus fragrans var. thunbergii)是长江流域镉污染地区普遍栽植兼具绿化、观赏和净化环境等重要价值的园林树种之一。为了解镉胁迫条件下桂花生长适应特性, 采用盆栽试验研究了不同镉浓度处理下(CK: 0 mg·kg^-1; I: 25 mg·kg^-1; II: 50 mg·kg^-1; III: 100 mg·kg^-1; IV: 200 mg·kg^-1)一个生长季节内一年生桂花生物量生产、生物量分配格局以及C、N、P积累、分配与利用特征。植物各器官生物量生产及C、N和P积累量均表现出随镉处理浓度的增加而降低的趋势, 较高浓度镉处理(II、III、IV)明显抑制了桂花的生物量生产、C、N和P的积累, 显著改变了生物量及其C、N和P积累量的分配格局, 但相对较低浓度镉处理(I)对桂花生物量生产以及C、N和P的积累与分配特征影响并不显著。一定浓度的镉胁迫处理(I、II、III)表现出提高桂花N的利用效率而降低P的利用效率的趋势, 但重度镉胁迫(IV)均降低了桂花N和P的利用效率。结果表明桂花具有一定的抗镉胁迫能力, 但较高程度的镉胁迫显著影响了桂花生长及养分格局。     

水分和养分添加对羊草功能性状和地上生物量的影响

研究水分和养分添加对植物功能性状的影响, 对于揭示植物对环境变化的响应和适应规律至关重要。该文采用盆栽试验的方法, 进行不同水平水分处理(增水50%, 减水50%, 以498 mm降水量作为对照)和养分添加(无养分添加, 单施氮肥, 单施磷肥, 氮磷共施), 研究羊草(Leymus chinensis)的10种功能性状和地上生物量对水分和养分添加的响应。得出以下结论: (1)双因素方差分析结果表明, 水分主效应对羊草株高、分蘖数、茎生物量、叶生物量、叶面积、叶质量、净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率存在显著影响; 养分主效应对羊草分蘖数、茎生物量、净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率存在显著影响; 水分和养分的交互作用对羊草分蘖数、茎生物量、蒸腾速率、水分利用效率存在显著影响。(2)各功能性状对降水量的响应在不同养分添加水平是不同的, 分蘖数和叶面积在单施氮肥和氮磷共施条件下随降水量增加而增加, 而在无养分添加和单施磷肥条件下无显著变化; 茎生物量在无养分添加、单施氮肥和单施磷肥条件下随降水量增加而增加, 而在氮磷共施条件下无增加趋势; 比叶面积在单施氮肥条件下增水处理显著低于对照组, 而在其他养分添加条件下无明显变化。(3)短期氮磷处理显著影响羊草叶片光合生理性状, 而对叶形态性状影响不显著。(4)羊草地上生物量随降水量的增加呈现上升趋势, 并且在单施氮肥条件下, 增水处理使地上生物量达到最高, 为522.55 g·m ^-2。总之, 羊草的功能性状对降水量增加表现出明显的响应, 响应格局在不同养分条件下不同, 反映了其对水肥环境变化的适应。     

Can the scaling of plant nitrogen to phosphorus be altered by global change? An empirical test

全球变化可能引起土壤中各种养分的供应失衡,进而导致陆地植物中氮(N)和磷(P)元素化学计量学的不平衡。前人的研究报道了全球变化因子对植物N、P含量和N:P的影响,但鲜有研究探讨全球变化因子是否影响以及如何影响这两种元素之间的异速关系。本研究利用改变降水(增雨和干旱)、增温和N添加处理的野外控制试验,结合异速函数 N = βP^α (或对数转换后的线性关系：Log N = Log β + α Log P),检验了中国西北地区黄土高原半干旱草原植物N和P化学计量特征及N和P之间的异速关系对这些全球变化因子的响应。研究结果表明,干旱和增温均降低了植物P浓度,N添加增加了植物N浓度,这些都导致植物N:P增加。干旱、增温和N添加没有显著改变植物N和P浓度之间异速关系的斜率(即N和P浓度对数转换后的线性关系斜率α),但是显著增加了其截距(Log β)。这些结果表明,全球变化因子可能不会影响植物N和P之间的协同变化关系,植物中N和P之间可能存在着紧密的耦合关系。这些结果将有助于我们更好地理解全球变化背景下的植物养分动态和元素平衡。     

华西雨屏区亮叶桦凋落叶分解对模拟氮沉降的响应

从2008年1月至2009年2月, 对华西雨屏区亮叶桦(Betula luminifera)人工林进行了模拟氮(N)沉降试验, N沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低N (5 g N·m^-2·a^-1)、中N (15 g N·m^-2·a^-1)和高N (30 g N·m^-2·a^-1)。利用凋落袋法对亮叶桦凋落叶进行原位分解试验, 并在每月下旬定量地对各处理施N (NH₄NO₃)。结果表明, 虽然华西雨屏区大气N沉降量较高, 但模拟N沉降试验表明: 在N沉降继续增加的情况下, 凋落叶分解这一碳(C)循环和养分循环过程仍会受到显著影响。在1年的分解试验中, 模拟N沉降显著抑制了亮叶桦凋落叶的分解, N沉降处理使得凋落叶质量损失95%的时间在2.65年的基础上增加了1.14-1.96年。N沉降抑制凋落叶分解的原因在于无机N的富集对木质素和纤维素的分解造成阻碍。N沉降处理也导致C、N、磷、钾和镁元素在凋落物中的残留量增加, 但N沉降加速了钙元素的释放。凋落物基质化学特性在很大程度上决定了凋落物分解对N沉降的响应方向, 以及凋落物分解过程中各元素的动态变化。     

Insect biological control accelerates leaf litter decomposition and alters short‐term nutrient dynamics in a Tamarix‐invaded riparian ecosystem

Insect herbivory can strongly influence ecosystem nutrient dynamics, yet the indirect effects of herbivore‐altered litter quality on subsequent decomposition remain poorly understood. The northern tamarisk beetle Diorhabda carinulata was released across several western states as a biological control agent to reduce the extent of the invasive tree Tamarix spp. in highly‐valued riparian ecosystems; however, very little is currently known about the effects of this biocontrol effort on ecosystem nutrient cycling. In this study, we examined alterations to nutrient dynamics resulting from beetle herbivory in a Tamarix‐invaded riparian ecosystem in the Great Basin Desert in northern Nevada, USA, by measuring changes in litter quality and decomposition, as well as changes in litter quantity. Generally, herbivory resulted in improved leaf litter chemical quality, including significantly increased nitrogen (N) and phosphorus (P) concentrations and decreased carbon (C) to nitrogen (C:N), C:P, N:P, and lignin:N ratios. Beetle‐affected litter decomposed 23% faster than control litter, and released 16% more N and 60% more P during six months of decomposition, as compared to control litter. Both litter types showed a net release of N and P during decomposition. In addition, herbivory resulted in significant increases in annual rates of total aboveground litter and leaf litter production of 82% and 71%, respectively, under the Tamarix canopy. Our finding that increased rates of N and P release linked with an increased rate of mass loss during decomposition resulting from herbivore‐induced increases in litter quality provides new support to the nutrient acceleration hypothesis. Moreover, results of this study demonstrate that the introduction of the northern tamarisk beetle as biological control to a Tamarix‐invaded riparian ecosystem has lead to short‐term stimulation of nutrient cycling. Alterations to nutrient dynamics could have implications for future plant community composition, and thus the potential for restoration of Tamarix‐invaded ecosystems.     

氮素添加对黄土高原典型草原长芒草氮磷重吸收率及C:N:P化学计量特征的影响

 为了解氮素沉降对草地群落的影响, 通过人工氮肥添加模拟试验, 研究了黄土高原天然草地优势植物长芒草(Stipa bungeana)在不同施氮水平下叶片和立枯物碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量的变化特征, 探讨了N素增加对N、P重吸收率和C : N : P化学计量比的影响及其内在联系。结果表明: 氮素添加显著增加了长芒草叶片的C、N和立枯物的N、P含量, 对叶片P和立枯物C含量无显著影响; 氮素添加显著降低了长芒草的N、P重吸收率, 对照处理的N、P重吸收率最高, 分别为60.35%和
71.75%, 并且, 在相同氮素处理条件下P的重吸收率显著大于N重吸收率; 随着氮素添加量的增大, 叶片的C : N降低, N : P和C : P增加, N : P为18.25–29.01。研究表明, 黄土高原天然草地群落主要受P限制, 随氮素沉降增加, P限制进一步加剧; 长芒草较高的N、P重吸收率是保证其在贫瘠的土壤中生存的重要机制。     

Endogenous versus exogenous nutrient affects C, N, and P dynamics in decomposing litters in mid-subtropical forests of China

The effect of nutrient availability on litter decomposition has been a major focus of global change ecology. The relative impacts of endogenous (litter) and exogenous (soil) nutrient availability remain unclear. We studied the nutrient dynamics of decomposition in litter from two species with contrasting litter nutrient contents and stoichiometry: Pinus massoniana and Castanopsis sclerophylla. During a 540-day field incubation, we manipulated exogenous nutrient levels by adding microbially available C (+C), N (+N), P (+P), and all three (+CNP) at 90-day intervals. Relative to the no-nutrient control (CK), nutrient additions decreased organic C retention in C. sclerophylla, with the greatest effect observed in +CNP. Nitrogen content in P. massoniana litter similarly increased with nutrient addition, particularly +P and +CNP. The P addition treatments also increased P content in the litter of both species. Nitrogen content in C. sclerophylla and organic C content in P. massoniana were unaffected by nutrient additions. The C/N and C/P ratios in decomposing C. sclerophylla litter were significantly lower in the CK treatment, while those of P. massoniana litter were influenced by the interaction of nutrient addition and decomposition time. Increased availability of C, N, and P individually and collectively alters nutrient release dynamics in decomposing foliar litter. Litter quality, as determined by source species, is a key determinant of the impact of exogenous nutrient inputs. A stronger effect of P addition than N addition indicates a relatively N-rich and P-poor ecosystem.     

Combined effects of nitrogen addition and litter manipulation on nutrient resorption of Leymus chinensis in a semi‐arid grassland of northern China

Plant growth in semi‐arid ecosystems is usually severely limited by soil nutrient availability. Alleviation of these resource stresses by fertiliser application and aboveground litter input may affect plant internal nutrient cycling in such regions. We conducted a 4‐year field experiment to investigate the effects of nitrogen (N) addition (10 g N·m^?2·year^?1) and plant litter manipulation on nutrient resorption of Leymus chinensis, the dominant native grass in a semi‐arid grassland in northern China. Although N addition had no clear effects on N and phosphorus (P) resorption efficiencies in leaves and culms, N fertilisation generally decreased leaf N resorption proficiency by 54%, culm N resorption proficiency by 65%. Moreover, N fertilisation increased leaf P resorption proficiency by 13%, culm P resorption proficiency by 20%. Under ambient or enriched N conditions, litter addition reduced N and P resorption proficiencies in both leaves and culms. The response of P resorption proficiency to litter manipulation was more sensitive than N resorption proficiency: P resorption proficiency in leaves and culms decreased strongly with increasing litter amount under both ambient and enriched N conditions. In contrast, N resorption proficiency was not significantly affected by litter addition, except for leaf N resorption proficiency under ambient N conditions. Furthermore, although litter addition caused a general decrease of leaf and culm nutrient resorption efficiencies under both ambient and enriched N conditions, litter addition effects on nutrient resorption efficiency were much weaker than the effects of litter addition on nutrient resorption proficiency. Taken together, our results show that leaf and non‐leaf organs of L. chinensis respond consistently to altered soil N availability. Our study confirms the strong effects of N addition on plant nutrient resorption processes and the potential role of aboveground litter, the most important natural fertiliser in terrestrial ecosystems, in influencing plant internal nutrient cycling.     

杉木人工林凋落物分解对氮沉降的响应

凋落物分解是陆地生态系统养分循环的关键过程,是全球碳（C）收支的一个重要主要组成部分,正受到全球大气氮（N）沉降的深刻影响。探讨大气氮沉降条件下森林凋落物的分解,有利于揭示森林生态系统C平衡和养分循环对全球变化的响应。选择福建沙县官庄林场1992年栽种的杉木（Cunninghamia lanceolata）人工林为研究对象,自2004年开始野外模拟氮沉降试验,至今12年。氮沉降处理分4个水平,N0、N1、N2和N3分别为0、60、120、240 kg N hm^-2 a^-1。2015年12月开展分解袋试验,对经过氮沉降处理12年的凋落物（叶、枝、果）进行模拟原位分解,每3个月收回一次分解袋样品,为期2年,同时测定凋落物干物质残留量及其C、N和磷（P）含量。结果表明,经2年分解后,氮沉降条件下凋落物叶、枝和果的干物质残留率平均值分别为27.68%、47.02%和43.18%,说明分解速率大小依次为叶 > 果 > 枝。凋落物叶、枝和果的分解系数平均为0.588、0.389和0.455,周转期（分解95%年限）分别为4-5年、6-8年和5-7年。低-中氮处理（N1和N2）均促进凋落物叶、枝和果的分解,以N1的效果更明显,而N3起到抑制作用。N1处理的凋落物叶、枝和果的周转期分别为：4.50年、6.09年和5.85年,N2处理的分别为4.95年、8.16年和6.19年。模拟氮沉降在一定程度上增加了凋落物叶、枝和果分解过程中的N和P含量,但降低了C含量。凋落物叶、枝和果分解过程中C元素呈现释放-富集-释放模式,N和P元素呈现释放与富集交替,除枝的N元素外,其他均表现为释放量大于富集量。     

A closeup study of early beech litter decomposition: potential drivers and microbial interactions on a changing substrate

Aims

Litter decomposition and subsequent nutrient release play a major role in forest carbon and nutrient cycling. To elucidate how soluble or bulk nutrient ratios affect the decomposition process of beech (Fagus sylvatica L.) litter, we conducted a microcosm experiment over an 8 week period. Specifically, we investigated leaf-litter from four Austrian forested sites, which varied in elemental composition (C:N:P ratio). Our aim was to gain a mechanistic understanding of early decomposition processes and to determine microbial community changes.

Methods

We measured initial litter chemistry, microbial activity in terms of respiration (CO₂), litter mass loss, microbial biomass C and N (C_mic and N_mic), non purgeable organic carbon (NPOC), total dissolved nitrogen (TDN), NH₄ ⁺, NO₃ ^- and microbial community composition (phospholipid fatty acids – PLFAs).

Results

At the beginning of the experiment microbial biomass increased and pools of inorganic nitrogen (N) decreased, followed by an increase in fungal PLFAs. Sites higher in NPOC:TDN (C:N of non purgeable organic C and total dissolved N), K and Mn showed higher respiration.

Conclusions

The C:N ratio of the dissolved pool, rather than the quantity of N, was the major driver of decomposition rates. We saw dynamic changes in the microbial community from the beginning through the termination of the experiment.     

Nutrient resorption response to fire and nitrogen addition in a semi-arid grassland

Fire and nitrogen (N) addition, both widely used grassland restoration strategies, strongly influence community composition and ecosystem functioning. However, little is known about their effects on plant nutrient resorption from senescing leaves, especially in semi-arid ecosystems. We evaluated the effects of fire, N addition (5.25 g N m⁻² yr⁻¹) and their potential interactions on nutrient resorption in five plant species in a semi-arid grassland in northern China. Foliar nutrient concentrations and resorption proficiencies and efficiencies varied substantially among species and functional groups. Fire increased green leaf N concentration ([N]g) and decreased N resorption proficiency (N RP), P resorption proficiency (P RP) and P resorption efficiency (P RE). N addition led to higher [N]g and lower N resorption, whereas it did not affect P related responses. There was no interaction between fire and N addition to affect all response variables except for green leaf P concentration ([P]g). These results suggest that fire and N addition can influence ecosystem nutrient cycling directly by changing resorption patterns and litter quality. Given the substantial interspecific variations in nutrient content and resorption and the potentially changing community composition, both fire and N addition may have indirect impacts on ecosystem nutrient cycling in this semi-arid grassland.     

Litter age interacted with N and P addition to impact soil N2O emissions in Cunninghamia lanceolata plantations

凋落物年龄和氮、磷添加交互作用对杉木林土壤N₂O排放的影响 氧化亚氮(N₂O)是一种重要的温室气体，增温潜势较大，其浓度增加影响全球气候变化。由于凋落物分解影响碳和养分循环，土壤N₂O排放受凋落物分解作用，而凋落物年龄和氮、磷添加影响凋落物分解，潜在影响土壤N₂O的排放。然而，凋落物年龄和养分添加对土壤N₂O排放的交互作用及其机制目前还没有报道，这限制了凋落物分解对N₂O排放的影响评价。本研究以杉木(Cunninghamia lanceolata)不同年龄凋落物为研究对象，通过氮、磷添加处理，研究了养分和凋落物年龄对N₂O排放的影响及其机制。研究结果显示，幼龄凋落物主要通过调节碳氮比来影响N₂O排放。氮添加主要通过调节凋落物碳氮比、土壤pH以及与N₂O产生相关的微生物功能基因所编码的土壤酶活性来影响N₂O排放，整体上促进N₂O排放。磷添加显著降低凋落物碳氮比，进而作用于N₂O排放，该途径促进N₂O排放。同时，磷添加提高土壤有效磷水平，潜在降低N₂O排放，整体上降低土壤N₂O排放。凋落物年龄和养分添加交互作用于土壤N₂O排放。因此，在森林经营管理中，评价不同管理措施，尤其是间伐和选择性砍伐等导致不同凋落物输入的管理活动对土壤N₂O排放的影响时，应同时考虑养分输入和凋落物年龄的潜在影响。     

长白山苔原带凋落物生态化学计量特征及其对模拟氮沉降的响应

长白山苔原是我国乃至欧亚大陆东部独有的高山苔原,根据前人调查植被以灌木苔原为主要类型。在全球变暖背景下,近30年来,长白山岳桦林下的草本植物侵入苔原带,原生灌木苔原分化为灌木苔原、灌草苔原和草本苔原,形成了灌木、灌草混合和草本3种不同类型的凋落物,凋落物数量和质量发生显著改变。与此同时长白山苔原氮沉降量也在逐年增加,导致了土壤中氮的累积,势必影响凋落物的分解。凋落物作为连接植物和土壤的纽带,其分解过程中碳（C）、氮（N）、磷（P）等化学组分和化学计量比的变化直接和间接影响着土壤养分有效性和植物养分利用策略。为揭示氮沉降增加对长白山苔原带不同类型凋落物化学组分及生态化学计量特征早期变化的影响,开展了为期8个月的模拟氮沉降室内凋落物分解实验。在苔原带采集灌木优势种牛皮杜鹃和草本优势种小叶章的凋落物带回实验室,模拟灌木牛皮杜鹃群落、灌草混合的牛皮杜鹃-小叶章群落和草本小叶章群落的3种不同类型凋落物,设置三个施氮处理：对照（CK,0 g N m^-2 a^-1）、低氮（LN,10 g N m^-2 a^-1）、高氮（HN,20 g N m^-2 a^-1）。研究表明：（1）不施氮处理时,3种凋落物的C、P均呈释放状态,木质素（Li）呈先累积再略有降解趋势;牛皮杜鹃凋落物的N元素富集而其余两种凋落物N元素呈释放状态;灌草混合和草本凋落物比原生的灌木凋落物C和N元素释放快、Li累积少;而灌木凋落物的P释放略快于灌草和草本凋落物。3种植被类型凋落物的C/N、C/P、Li/N大小表现为：牛皮杜鹃凋落物>牛皮杜鹃-小叶章混生群落凋落物>小叶章凋落物;N/P表现为：小叶章凋落物>牛皮杜鹃凋落物>牛皮杜鹃-小叶章混生群落凋落物。（2）氮沉降促进3种类型凋落物分解过程中C、N和P化学组分的释放,且氮浓度越高促进作用越显著。在牛皮杜鹃凋落物分解过程中,氮素添加到达某一阈值后,其C/N、C/P、N/P、Li/N的降幅最大,后续若再增加氮素,其对化学计量比的影响均会减弱;本实验中的氮素添加量增加促进了小叶章凋落物的C/N、Li/N下降。（3）草本植物入侵引起凋落物类型的变化带来凋落物分解加快,将导致长白山苔原带养分循环的变化;氮沉降增加对小叶章凋落物化学组分的释放及C/N、Li/N的下降更为促进,小叶章凋落物内难分解化合物减少,分解受到促进。高氮沉降加快了小叶章凋落物与土壤、草本植物之间的养分循环。因此,随着未来苔原带氮沉降量的增加,将更有利于小叶章在与牛皮杜鹃的竞争中获胜,使苔原带呈现草甸化趋势。