草原土壤N2O释放及全球变暖影响下土壤养分变化的反馈效应

对草原土壤Ｎ２Ｏ释放及其受全球变暖土壤养分变化的影响研究表明,以沼泽泥炭土Ｎ２Ｏ释放量最大,生长季节为１３～１２．２ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１,其次灰壤土,为１．５～２．４ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１,酸性棕壤最小,为０～３．２ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１;Ｎ２Ｏ的释放层灰壤土在０～５ｃｍ,其它２种土壤为０～１０ｃｍ;施肥试验表明,Ｎ、Ｐ肥在生长季节对土壤Ｎ２Ｏ释放量影响不显著,但在生长季末期,Ｎ肥对酸性棕壤及灰壤土Ｎ２Ｏ影响显著,施肥后第３天酸性棕壤由对照的１．３提高到４４．２ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１,灰壤土则由对照的１．９提高到３１．１ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１,说明全球变暖对土壤有机质分解的影响不会诱发Ｎ２Ｏ释放量的大幅度增加．     

草原土壤N2O释放及全球变暖影响下土壤养分变化的反馈效应

对草原土壤N₂O释放及其受全球变暖土壤养分变化的影响研究表明,以沼泽泥炭土N₂O释放量最大,生长季节为1.3～12.2kgN·hm^-2·a^-1,其次灰壤土,为1.5～2.4kgN·hm^-2·a^-1,酸性棕壤最小,为0～3.2kgN·hm^-2·a^-1;N₂O的释放层灰壤土在0～5cm,其它2种土壤为0～10cm;施肥试验表明,N、P肥在生长季节对土壤N₂O释放量影响不显着,但在生长季末期,N肥对酸性棕壤及灰壤土N₂O影响显着,施肥后第3天酸性棕壤由对照的1.3提高到44.2kgN·hm^-2·a^-1,灰壤土则由对照的1.9提高到31.1kgN·hm^-2·a^-1,说明全球变暖对土壤有机质分解的影响不会诱发N₂O释放量的大幅度增加.     

海拔梯度变化对中亚热带黄山松土壤微生物生物量和群落结构的影响

全球变暖对陆地生态系统造成一系列生态问题,使这些问题将随着全球平均气温的升高而进一步加剧。海拔梯度变化是研究气候变暖对陆地生态系统影响的一种重要手段。目前为止利用海拔梯度对微生物影响的研究尚未定论,其主要原因是忽略了植被类型的影响。因此,以中亚热带戴云山的3个海拔(1300、1450、1600 m)的黄山松(Pinus taiwanensis)林为研究对象,探究沿海拔梯度的变化,森林土壤微生物生物量和微生物群落结构的响应变化。结果表明:土壤碳氮磷养分(SOC、TN、TP)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)和丛枝菌根真菌(AMF)、革兰氏阴性菌(GN)、真菌(Fungi)、总磷脂脂肪酸(T_(PLFA)),细菌∶真菌(F∶B)均随海拔升高显著下降,而革兰氏阳性菌∶革兰氏阴性菌(GP∶GN)随海拔升高呈相反的趋势。冗余分析(RDA)表明,温度(T)和可溶性有机氮(DON)是影响微生物群落结构的最重要的环境因子。研究表明:与1600 m海拔相比,1300 m海拔温度较高,土壤有机质矿化作用较强,土壤速效养分及微生物生物量随之增加,从而提高(Fungi)、细菌(Bacteria)等。因此,未来气候变暖将通过改变土壤碳氮磷养分来影响本区域微生物群落组成结构。这对进一步深入了解气候变化对山地生态系统土壤养分循环过程具有重要意义。     

基于物种多样性与生物量关系的草地群落稳定性对全球变暖的响应研究进展

全球变暖背景下物种多样性和生物量的空间变化格局及其对温度升高的响应是生态学研究的热点内容,是探究群落稳定性响应全球变暖的关键。物种分布是多个生态过程相互作用的产物,温度升高通过改变群落关键种的作用影响物种多样性,从而改变群落稳定性。关于草地群落稳定性对全球变暖的响应过程,国内外学者的相关研究存在很大差异。该文作者结合自己研究团队在青藏高原和黄土高原的研究成果,对近年来国内外有关草地群落物种多样性和生物量的空间变化格局及其对温度升高的响应、以及二者的相互作用关系等方面的研究进展进行了综述,并提出了草地群落稳定性对全球变暖响应研究的重点方向。     

土壤呼吸的温度敏感性——全球变暖正负反馈的不确定因素

基于模型模拟结果表明,全球变暖与大气CO2浓度增加将形成正反馈关系,这种正反馈效应将明显加速21世纪的气候变暖。然而,这些模拟模型都基于一个重要假设,即不同平均驻留时间的土壤有机质分解具有相同的温度敏感性(Q10)。这一假设与酶动力学理论相悖,而且不同学者对不同质量土壤有机质分解温度敏感性的差异的认识存在严重分歧,所以,全球变暖与大气CO2浓度增加的正反馈关系的显著性仍值得商榷。围绕土壤呼吸的温度敏感性问题进行了讨论和评述,涉及1)土壤有机质分解温度敏感性争论的焦点问题;2)通过经验模型曲线拟合估计Q10值存在的分歧及Q10变异的机理解释;3)实验室土壤培养实验估计Q10值存在的问题;4)土壤培养实验中Q10值计算方法的改进。进一步深化有关土壤有机质分解温度敏感性不确定性的认识,将为今后土壤呼吸及其对气候变化响应的相关研究提供参考。     

全球气候变暖对凋落物分解的影响

凋落物分解作为生态系统核心过程,参与生态系统碳的周转与循环,影响生态系统碳的收支平衡,调控生态系统对全球气候变暖的反馈结果。全球气候变暖通过环境因素、凋落物数量和质量以及分解者3个方面,直接或间接地作用于凋落物分解过程,并进一步影响土壤养分周转和碳库动态。气候变暖可通过升高温度和改变实际蒸散量等环境因素直接作用于凋落物分解。气候变暖可引起植物物种短期内碳、氮和木质素等化学性质的改变以及群落中物种组成的长期变化从而改变凋落物质量。在凋落物分解过程中,土壤分解者亚系统作为主要生命组分(土壤动物和微生物)彼此相互作用、相互协调共同参与调节凋落物的分解过程。凋落物分解可以通过改变土壤微生物量、微生物活动和群落结构来加快微生物养分的固定或矿化,以形成新的养分利用模式来改变土壤有机质从而对气候变化做出响应。未来凋落物分解的研究方向应基于大尺度跨区域分解实验和长期实验,关注多个因子交互影响下,分解过程中碳、氮养分释放、地上/地下凋落物分解生物学过程与联系、分解者亚系统营养级联效应等方面。     

巴郎山高山及亚高山草甸花卉植物生物量海拔梯度格局

采用野外调查方法,研究卧龙巴郎山高山及亚高山草甸不同海拔梯度下花卉植物生物量的变化格局,并进行土壤因子分析,结果表明:花卉植物地上生物量随海拔的升高呈单峰曲线变化,在3500 m处达到峰值,花-果、茎、叶生物量的变化趋势与地上生物量一致;地下生物量随海拔的升高呈U型曲线变化.随海拔的升高,土壤酸性增强,水解氮和全钾含量显著升高,土壤有机质、全氮和有效磷的含量显著降低,花卉植物地上生物量随土壤pH值及全氮、速效钾含量的升高显著增大;地下生物量随土壤有机质、有效磷含量的升高显著增大,随全钾、水解氮含量的升高显著减小.     

环境因子对巴山冷杉-糙皮桦混交林物种分布及多样性的影响

对太白山巴山冷杉(Abies fargesii)-糙皮桦(Betula utilis)混交林及其环境因子进行了调查,采用CCA排序法分析了环境因子与物种分布的关系,偏CCA评估了各个环境因子的重要程度,GAM拟合了物种丰富度对各个环境因子的响应。结果显示,土壤pH、海拔、岩石盖度对物种分布有显著影响(P<0.05),其影响强度为:海拔>岩石盖度>pH,其它环境因子(土壤有机质、全N、全P含量和坡度)影响不显著(P>0.05)。GAM拟合结果表明,土壤pH、岩石盖度、海拔和全N含量是影响物种丰富度的主要环境因子(P<0.01),物种丰富度随pH值升高而增加,随岩石盖度和海拔升高而减小,而随全N含量的变化较为复杂;土壤有机质、全P含量和坡度对物种丰富度没有显著影响(P>0.05)。巴山冷杉-糙皮桦混交林物种分布及多样性是由海拔、岩石盖度和土壤pH值为主的多种环境因子综合作用的结果。     

海拔对辽东栎林地土壤微生物群落的影响

以北京东灵山辽东栎林地土壤为对象,运用氯仿熏蒸-浸提法及磷脂脂肪酸分析(PLFA)法,研究林木生长季节土壤微生物群落随海拔梯度的变化特征.结果表明:随着海拔升高,辽东栎林土壤微生物生物量碳、氮,以及微生物各类群含量均有差异但不显著;土壤细菌/真菌升高,而革兰氏阳性菌(G+)/革兰氏阴性菌(G-)降低.土壤微生物生物量碳、氮以及细菌、真菌、G+细菌、G-细菌的含量与土壤含水量、有机碳、全氮呈显著正相关,土壤真菌含量与土壤碳氮比值呈正相关.土壤微生物群落组成结构(细菌/真菌和G+细菌/G-细菌)的变化主要受土壤温度和土壤含水量的显著影响,说明土壤微生物群落结构对环境条件的变化敏感.随着全球变暖的加剧,暖温带辽东栎林地土壤真菌和G+细菌的比例有升高的趋势.     

不同海拔对福建戴云山黄山松林土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响

温度、水分等多种环境因子随海拔梯度发生变化,会直接或间接影响土壤微生物生物量、群落结构以及土壤酶活性。然而关于中亚热带地区山地森林生态系统土壤酶活性变化响应的研究还是相对匮乏。戴云山山脉是中国最大的黄山松种质基因基地,本研究以中亚热带戴云山1300 m (L)、1450 m(M)、1600 m(H)的黄山松(Pinus taiwanensis)为研究对象,探究不同海拔下土壤微生物生物量和土壤酶活性如何变化及驱动土壤酶活性变化的主要的环境因子。结果表明:海拔梯度对淀积层(B)土壤的酶活性影响整体较小,在淋溶层(A)土壤中,随海拔升高,纤维素水解酶(β-葡糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH))显著降低,因此使土壤可溶性碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)随海拔升高有下降趋势。尽管酸性磷酸酶活性(ACP)随海拔升高显著增加,然而有效磷(AP)无显著变化。此外随海拔升高,微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)显著降低。冗余分析(RDA)结果发现,MBP和碳/氮比(C/N)是影响A层中土壤酶活性变化最重要的因子,而在B层中,土壤含水量(WC)和MBP对土壤酶活性起主要作用。研究表明,磷限制的亚热带地区,无机磷很容易被铁铝固定,MBP可以对土壤中的有效磷进行补充,成为影响本地区酶活性的主要因素。随海拔海拔降低,土壤有机碳、氮分解相关酶活性较高,从而加速了土壤碳、氮周转。因此,探究不同海拔梯度酶活性变化为预测中亚热带亚山地森林生态系统土壤碳、氮、磷养分循环提供了重要的理论依据,也为戴云山自然保护区黄山松林管理提供一定的科学依据。     

暖温带落叶阔叶林碳循环的初步估算

 森林生态系统碳循环过程与大气中二氧化碳含量有密切的关系,直接影响着大气成分的组成,进而对全球气候变化有重要影响。以我国暖温带落叶阔叶林生态系统近10年的定位研究为基础,初步建立了该类生态系统碳循环数值模式。结果表明：暖温带落叶阔叶林典型生态系统每年从外界主要是大气中吸收的碳是10.3 t·hm-2·a-1,植物呼吸释放到大气中的碳通量为5.5 t·hm-2·a-1。森林植物干物质积存的碳量为4.8 t·hm-2·a-1,通过凋落物分解释放到大气中的碳通量为2.46 t·hm-2·a-1。森林同化的碳绝大部分以活生物呼吸和凋落物分解的形式释放到大气中去了,存留在活生物体和凋落物中的很少。通过对碳现存量的研究发现,所研究的森林生态系统碳现存量为165.05 t·hm-2,其中活生物体碳现存量为61.2 t·hm-2,死生物体碳现存量为104.05 t·hm-2 (包括土壤中碳),土壤碳现存量为96 t·hm-2。土壤碳储量占总碳储量的58%,土壤是该地区森林生态系统主要的碳库,森林生态系统土壤中碳储量的变化必然引起整个区域碳储量整体动态的变化。     

Carbon accumulation in soils of forest and bog ecosystems of southern Valdai in the Holocene

Carbon stocks and accumulation rates in humus and peat horizons of the contiguous soil series of forest and bog ecosystems have been studied in the Central Forest State Biosphere Reserve, Tver Region. Upland soil types (soddy podzolic, brown, and white podzolic) have been compared to paludified (peat-enriched gley podzolic and peaty gley) and bog soils differing in trophic status, including those of upland, transitional, and lowland bogs. The results show that carbon stocks in mineral soils are many times smaller than in waterlogged soils and an order of magnitude smaller than in bog soils. Mineral and bog soils are characterized by similar rates of carbon accumulation averaged over the entire period of their existence. The highest rate of carbon accumulation has been noted for the soils of waterlogged habitats, although this process may be periodically disturbed by fires and other stress influences.     

尖峰岭热带森林土壤C储量和CO2排放量的初步研究

 本文根据定位观测数据和有关历史资料,研究了海南岛尖峰岭林区主要森林土壤的有机C储量、热带山地雨林和半落叶季雨林凋落物的C储量和林地CO2的排放量、以及“刀耕火种”和砍伐森林等人类活动对土壤C的影响,对于进一步认识热带林的生态功能,弄清我国温室气体的排放量,正确评价中国森林在全球生物圈C平衡中的作用,具有一定的参考价值。     

西双版纳热带季节雨林生态系统氮的生物地球化学循环研究

 用小流域集水区和物质平衡方法,于1999年对西双版纳热带季节雨林生态系统的氮素循环进行了初步研究。西双版纳季节雨林生态系统的氮库总储量为6 481.2 kg·hm-2,其中活体生物量、凋落物层和土壤（0～30 cm）中的氮储量分别为970.9、37.7、5 481.2 kg·hm-2。土壤中的氮占生态系统氮总储量的84.4%,活体生物量占15.0%,凋落物层仅占0.6%。结果表明季节雨林的氮主要分布在土壤中,而在生物量中只占很少部分。大气降水、林内穿透水、树干流及地表径流的氮含量分别为0.565、0.828、0.983和1.042 mg·dm-3,氮通量则分别为8.89、10.97、3.57、5.95 kg·hm-2·a-1。大气降水输入氮8.89 kg·hm-2·a-1,径流输出氮5.95 kg·hm-2·a-1, 收支平衡（输入—输出）为2.94 kg·hm-2·a-1。氮的生物循环：吸收为149.86 kg·hm-2·a-1,存留为69.30 kg·hm-2·a-1,归还为80.56 kg·hm-2·a-1,循环系数为0.54。结果表明未受干扰的季节雨林生态系统处于氮积累的状态,有利于该生态系统的稳定与持续发展。     

鼎湖山南亚热带森林细根生产力与周转

 报道了鼎湖山季风常绿阔叶林和针阔叶混交林群落0～40cm土层中细根(≤2mm和2～5mm)的现存量、死亡量、生产力和周转率,并比较了用“连续钻取土芯法”和“埋无根土柱法”来估算表层土(0～20cm)细根生产力的差异。结果表明：在0～40cm土层中,季风常绿阔叶林≤2mm和2～5mm细根现存量分别为6.59t·hm-2和4.81t·hm-2,死根比率各为29.9％和22.9％;针阔叶混交林≤2mm和2～5mm细根现存量分别为5.35t·hm-2和4.24t·hm-2,死根比率各为34.4％和24.0％。细根现存量的季节性变化不显著。季风常绿阔叶林细根年分解量、年死亡量和年净生产力分别为0.90,1.59,2.65t·hm-2·a-1 (≤2mm)和0.41,0.63,1.25t·hm-2·a-1(2～5mm),针阔叶混交林的相应数值各为0.80,1.4l,2.42t·hm-2·a-1(≤2mm)和0.37,0.62,1.21t·hm-2·a-1(2～5mm)。季风常绿阔叶林细根年周转率为0.57 (≤2mm)和0.34次·a-1(2～5mm),针阔叶混交林分别为0.69(≤2mm)和0.38次·a-1(2～5mm)。     

Effect of lime,phosphorus and mycorrhizal fungi on growth,nodulation and nitrogen fixation by white clover (Trifolium repens) grown in UK hill soils

Summary The responses of white clover (cv NZ Grasslands Huia grown in four UK hill soil types) to additions of lime and P, to inoculation with Rhizobium and mycorrhizal fungi, and to differences in soil water status were assessed in pot and field experiments. With a deep peat soil in pots, shoot production, nodulation and N fixation by clover were increased by 160, 130 and 85% respectively following inoculation with mycorrhiza, but in the field, despite a doubling of root infection, there was no response in growth. On a brown earth soil in the field inoculation with one endophyte (Glomus mosseae L1) out of four tested depressed production of white clover shoots by 42% but enhanced that of leeks (Allium porrum) by 50%; the others were without effect. With dry peaty podzol and brown earth soils in pots, clover shoot production was highest with added P when a water holding capacity of 80% was maintained, but roots from the latter had only 2.6 compared to 68 nodules per plant from the former. Further work is required to explain poor nodulation in the brown earth soils.     

Root production, turnover and respiration under two grassland types along an altitudinal gradient: influence of temperature and solar radiation

 We have measured the rates of root production and death and of root respiration in situ under two grasslands along an altitudinal gradient in the northern Pennines, UK, represented by a lowland site at 171 m in an agricultural setting, and three upland sites between 480 and 845 m. One grassland was dominated by Festuca ovina and was on a brown earth soil; the other was dominated by Juncus squarrosus and Nardus stricta and occurred on a peaty gley. The natural altitudinal gradient was extended by transplantation. Although root biomass and root production (estimated using minirhizotrons) both showed pronounced seasonal peaks, there was no simple altitudinal gradient in either variable, and neither root production nor root death rate was a simple function of altitude. Increased root accumulation in summer was a function of change in the length of the growing season, not of soil temperature. Root populations in winter were similar at all sites, showing that increased production at some sites was accompanied by increased turnover, a conclusion confirmed by cohort analyses. Respiration rate, measured in the field by extracting roots and measuring respiration at field temperature in an incubator, was unrelated to temperature. The temperature sensitivity of respiration (expressed as the slope of a plot of log respiration rate against temperature) showed no simple seasonal or altitudinal pattern. Both root growth (under Festuca) and respiration rate were, however, closely related to radiation fluxes, averaged over the previous 10 days for growth and 2 days for respiration. The temperature sensitivity of respiration was a function of soil temperature at the time of measurement. These results show that root growth and the consequent input of carbon to soil in these communities is controlled by radiation flux not temperature, and that plants growing in these upland environments may acclimate strongly to low temperatures. Most carbon cycle models assume that carbon fluxes to soil are powerfully influenced by temperature, but that assumption is based largely on short-term studies and must be reassessed. Received: 11 August 1997 / Accepted: 25 October 1997     

中国杉木林生物生产力格局及其数学模型

 根据大量的样地材料,从宏观上阐明了杉木林生物生产力的地理分布格局和水热相关规律,建立的生产力地理分布模型客观地反映了杉木高产林区的地理分布规律。根据限制因子作用律建立了杉木林生物生产力水热优化模型,模型显示杉木林生长最适宜的水热组合环境为：年均气温16～17℃,年降水量1700～1900mm,温暖指数145—150℃月,潜在蒸散量920～930mm,这时杉木林乔木层的生产力达17～18t·hm-2·a-1,全林生产力达21～22t·hm-2·a-1。     

任豆林的生物量和光能利用率

 本文研究了粤北石灰岩地区以任豆(Zenia insignis)为主的自然林(萌生34年)的生产能力,并与任豆人工林(6年生)作对照。结果表明,在1992年7月调查时,自然林和人工林的现存生物量分别是125.38和10.34t·hm-2;平均增长量为3.69和1.72t·hm-2·a-1;木材蓄积量为86.35和9.93m3·hm-2;其乔木层总生产力为84284和21510kJ·m-2·a-1;对光合有效辐射能的利用效率为5.43％和1.39％。反映了任豆自然林现存生物量和生产力比鼎湖山南亚热带常绿阔叶林(同龄萌生林,在1991年11月调查)现存生物量196t·hm-2低,而比热带和亚热带半干早区森林植物量分别107和98.7t·hm-2高。任豆人工林因盖度和叶面积指数比自然林低,故总生产力和光能利用率也比较低,说明任豆人工林尚有较高的生产潜力。