模拟N沉降下不同林龄马尾松林凋落叶分解-土壤C、N化学计量特征

模拟N沉降对森林生态系统的影响是当今全球变化生态学研究的一个热点问题,土壤碳库对N沉降比较敏感,N沉降增加了凋落叶分解过程中外源N含量,间接影响凋落叶分解的化学过程并改变凋落叶分解速率,因此,研究模拟N沉降下凋落叶分解-土壤C-N关系对预测森林C吸存有重要意义。利用原位分解袋法研究了模拟N沉降下三峡库区不同林龄马尾松林(Pinus massoniana)凋落叶分解过程中凋落叶-土壤C、N化学计量响应及其关系;N沉降水平分对照(CK,0 g m~(-2)a~(-1))、低氮(LN,5 g m~(-2)a~(-1))、中氮(MN,10 g m~(-2)a~(-1))和高氮(HN,15 g m~(-2)a~(-1))。结果表明:分解540 d后,N沉降促进20年生和30年生马尾松林凋落叶分解,46年生马尾松林中仅低氮处理促进凋落叶分解,4种处理均是30年生分解最快,说明同一树种起始N含量低的凋落叶对N沉降呈正响应,N沉降处理促进起始N含量低的凋落叶分解,起始N含量高的凋落叶分解过程中易达到"N饱和"。N沉降抑制20年生和46年生凋落叶C释放(低于对照0.62%—6.69%),促进30年生C释放(高于对照0.28%—5.55%);30年生和46年生林分N固持量均高于对照(高于对照0.15%—21.34%),20年生则低于对照(5.70%—13.87%),说明模拟N沉降处理促进起始C含量低的凋落叶C释放和起始N含量低的凋落叶N固持。N沉降处理下仅30年生马尾松林土壤有机碳较对照增加,且土壤有机质与凋落叶C、N和分解速率呈正相关,与凋落叶C/N比呈显著负相关;土壤总氮与凋落叶分解速率、凋落叶N含量呈正相关,土壤有机碳/总氮比与凋落叶C、N含量呈正相关;对照处理中凋落叶分解指标对土壤养分影响顺序是分解速率凋落物C含量凋落物C/N比凋落物N含量,低、中、高氮处理中则是凋落物C含量分解速率凋落物N含量凋落物C/N比。研究表明低土壤养分含量马尾松林对N沉降呈正响应,N沉降促进低土壤养分马尾松林凋落叶分解并提高土壤肥力;凋落叶质量和土壤养分含量低的生态系统土壤C对N沉降响应更显著。     

模拟N沉降和埋土对黄顶菊凋落物分解及养分释放的影响

生物入侵和氮沉降加剧作为两种全球变化因子,可能共同影响入侵植物凋落物分解过程。了解入侵植物和氮沉降单独或二者对凋落物分解的复合影响,有助于揭示全球变化背景下的植物入侵机理,并为降低入侵植物危害提供理论依据。本试验以入侵植物黄顶菊(Flaveria bidentis)和共生本地植物狗尾草(Setaria viridis)叶片凋落物为对象,采用凋落袋法研究了氮添加和埋土处理对其残留率,C、N含量和C/N的影响,本试验共有4个处理,分别是:模拟N沉降处理、埋土处理、模拟N沉降和施氮共同处理以及对照。结果显示,模拟N沉降明显降低了黄顶菊叶凋落物分解速率,分解常数k值为1.68,显著小于对照的2.26,而对狗尾草叶片凋落物分解无显著影响。埋土以及埋土和模拟N沉降共同处理对两种植物凋落物分解均具有显著促进作用。特别地,单一倍增氮沉降因素并未影响黄顶菊叶片凋落物N释放,而埋土和二者综合作用显著促进其N释放。未来氮素沉降水平倍增情形下,以及凋落物不同管理方式(埋土或土表)均可影响入侵种凋落物的分解速率和养分动态,但存在物种差异,这种差异主要由于凋落物质量的差别。     

降水变化和氮沉降对荒漠草原两种多年生禾草凋落物分解的影响

凋落物分解是陆地生态系统养分循环的重要过程,在生物地球化学循环过程中发挥着重要作用。全球变化是影响凋落物分解的重要因子,其对生态系统养分循环的影响存在诸多不确定性。研究荒漠草原凋落物分解对氮沉降和降水变化及其二者交互作用的响应,是揭示这些不确定性、保护草原生态系统结构和功能的科学基础。以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,选取建群种短花针茅和优势种无芒隐子草两种植物凋落物,开展为期4年的长期分解实验,探究两种植物凋落物分解特征及养分释放规律。实验采用裂区设计,主区为自然降水（C）、增雨30%（W）和减雨30%（R）3个水分梯度,副区为0（N0）、30（N30）、50（N50）和100（N100） kg hm^-2 a^-1 4个氮素梯度。结果表明：（1）增雨和氮沉降促进荒漠草原凋落物分解,减雨反之,降水对两种凋落物影响具有差异,而氮沉降的作用不依赖于物种;（2）氮沉降缩短凋落物分解周期5.12%-14.82%,增雨与氮沉降交互缩短凋落物分解周期3.69%-28.75%;（3）降水始终有利于凋落物中碳、纤维素和木质素释放,而分解后期氮沉降对其影响不显著,凋落物分解后期主要受木质素分解速率控制。综上所述,影响荒漠草原凋落物分解的主要因素为降水,其次是氮素,二者对凋落物分解具有协同作用。     

短期内15N标记的铵盐和硝酸盐在青藏高原高寒草甸中的运移规律

运用15N稳定性同位素示踪技术,对高寒草甸植物和土壤微生物固持沉降氮的能力及沉降氮在小嵩草(Kobresia pygaea)草甸中的运移规律进行了研究.施肥2周后,NO-3-15N和NH+4-15N的总恢复率分别为73.5%和78%.无论是NO-3-15N,还是NH+4-15N,植物所固持的15N总是比土壤有机质或者是土壤微生物固持的多.4周后,70.6%的NO-3-15N和57.4%的NH+4-15N被固持在土壤和植物中.其中,土壤有机质所固持的15N均下降了很多,而植物所固持的15N却变化很小.同前面的结果相比,较多的NO-3-15N为土壤微生物所固持.在施肥6周和8周后,NO-3-15N的总恢复率分别为58.4%和67%,而NH+4-15N的总恢复率分别为43.1%和49%.植物和土壤微生物所固持的NO-3-15N比NH+4-15N多.在整个实验期间,植物固持的NO-3N较多,而且比土壤微生物固持了较多的15N.由于无机氮的含量一直很低,无机氮库所固持的15N一般不超过1%.上述结果意味着短期内植物在高寒草甸中对沉降氮的去向起着决定作用.     

Soil burial has a greater effect on litter decomposition rate than nitrogen enrichment in alpine grasslands

高寒草地土壤掩埋对凋落物分解速率的影响大于氮素富集 由于高寒草地退化、鼠害严重、大风频繁等原因,凋落物被频繁掩埋在土壤中。但凋落物的位置变化和氮富集对高寒草原凋落物分解速率和养分动态影响的认识尚不清楚。为了研究凋落物 位置变化(地表、掩埋10 cm和悬空60 cm)和氮富集对高寒草原优势植物凋落物分解的影响,本研究依托2009年在新疆天山巴音布鲁克高寒草原设置的长期模拟氮沉降研究平台,以对照和氮富集处理样方的优势植物羊茅(Festuca ovina)和赖草(Leymus tianschanicus)凋落物为试验材料,测定分解过程中凋落物质量损失和碳氮磷含量的变化特征。研究结果表明,掩埋凋落物分解速率显著快于地表凋落物,悬空处理凋落物分解速率慢于地表凋落物。氮富集显著影响凋落物质量,进而影响凋落物分解。而凋落物质量残留在对照与氮富集土壤掩埋之间无显著差异。这些结果表明,氮富集通过凋落物质量而不是通过土壤环境因素,影响短期凋落物分解。不同处理的所有试验凋落物均有碳和磷的释放现象。对照处理的凋落物,凋落物氮以累积为主,而氮富集处理的凋落物,凋落物氮以释放为主。这表明凋落物分解可能受到氮元素限制,氮富集改变了凋落物分解调控的氮循环过程。本研究提供了直接证据,掩埋处理的凋落物有更快的质量损失和碳元素释放,土壤掩埋是旱地凋落物分解速率比模型预测的快的一个候选解释。     

土壤及凋落物源氮对中亚热带森林土壤SON的影响

土壤可溶性有机氮(SON)含量虽低,却是土壤氮库中最活跃的组分之一;主要来源于凋落物分解和土壤氮素转化。但是它们各自对土壤的影响还不清楚。通过添加杉木和~(15)N标记的阔叶凋落物于土壤表面,研究针阔叶凋落物分解对土壤SON的影响,及与土壤氮的关系。结果表明:由于没有降水的淋溶影响,培养期间,凋落物SON的显著降低,并没有直接增加土壤SON。与对照比较,杉木凋落物添加显著增加了土壤无机氮的含量,而较高C/N比的阔叶凋落物在其分解初期首先需要吸收更多的土壤氨态氮。添加~(15)N标记的阔叶凋落物提高了土壤SON在培养90—210天来自凋落物的比例,在第210天高达74.8%;来自凋落物的氨态氮比例在实验30天开始增加,到第210天高达39.8%;但是对硝态氮的影响不大。结果表明,土壤SON在培养初期因受凋落物的影响,主要来自土壤有机质的分解,而来自凋落物的SON更容易矿化;且土壤源的氮更容易发生硝化作用。可见,土壤中的SON是与凋落物分解动态、以及对土壤的影响有关。     

外来入侵植物对土壤氮转化主要过程及相关微生物的影响

外来入侵植物不仅影响植物群落组成、生物多样性以及生态系统的结构和功能, 而且显著影响土壤氮(N)的转化过程。外来入侵植物对N循环影响的研究已成为入侵生态学的研究热点。N循环与凋落物的分解和养分释放有关, 外来入侵植物能够改变凋落物的组成与结构, 进而影响土壤的N转化过程。另外, 外来入侵植物的化感作用也会影响土壤N转化过程, 这些作用与土壤微生物的结构与功能变化密不可分。该文主要从凋落物分解与养分释放及外来入侵植物化感作用两个方面综述了外来入侵植物对土壤N转化的影响, 总结了外来入侵植物对土壤N转化相关土壤微生物(尤其是氨氧化细菌与氨氧化古菌)的影响, 探讨了土壤N转化对外来植物入侵的反馈, 并探讨了丛植菌根真菌与外来入侵植物的互相影响。     

秸秆在土壤内分解初期氮素矿化与固持的模拟测定

利用模拟软件Modelmaker对3种作物秸秆在土壤内分解初期氮素循环转化过程进行了模拟,取得了土壤铵态氮、硝态氮、微生物氮及其¹⁵N丰度等个变量模拟值和测定值的良好一致性.模型模拟对氮转化速率测定的结果表明,土壤微生物主要固持铵态氮,对硝态氮固持非常微弱.氮矿化主要发生于作物秸秆,腐殖质氮的矿化极其微弱.一级动力学方程对秸秆氮素矿化过程的描述优于零级动力学方程.微生物固持氮的再矿化过程落后于氮固持过程,假定再矿化不发生或认为再矿化与固持化同时进行可导致氮矿化与固持速率测定的严重误差.忽略氮硝化过程和挥发损失将导致氮矿化和固持速率的测定值偏低.净固持或净矿化的产生不仅与秸秆碳氮比有关,而且与秸秆在土壤内分解时间有关.     

Nitrogen addition overrides the effects of Stellera chamaejasme litter on the growth of Leymus chinensis and its associated mycorrhizal fungi

氮添加掩盖了狼毒凋落物对羊草生长及其菌根真菌的影响 退化草地上迅速蔓延、生长的有毒植物能产生大量的凋落物,而氮输入能促进有毒植物的生长, 并改变其根际微生物特别是丛枝菌根真菌(AMF)的特征。然而,有毒植物的凋落物如何影响可食牧草的生长及其根际AMF,N沉降是否以及如何介导这些影响,目前尚不清楚。本文在中国东北的草甸草原上进行了温室实验以检验添加狼毒(Stellera chamaejasme)凋落物和氮素对优势植物羊草(Leymus chinensis) 的生长、AMF和土壤特征的影响。结果表明,添加凋落物显著增加了羊草分株数、地上生物量和土壤速效磷(AP)浓度,并降低了AMF孢子密度。然而,凋落物与氮素的交互作用并未显著影响羊草和AMF。狼毒凋落物通过提高AP对羊草产生正效应,并结合土壤养分平衡与凋落物诱导的化感成分的变化对AMF产生负效应。另外,高氮添加能缓解土壤的氮限制并抑制凋落物分解,从而减缓凋落物对羊草和AMF的影响。上述结果表明,除了关注有毒植物对家畜的有害作用外,还应客观地、全面地评价有毒植物的生态功能;同时,氮沉降应作为预测退化草地有毒植物与可食植物的种间关系的一项重要指标。     

森林土壤氮素转换及其对氮沉降的响应

近几十年人类活动向大气中排放的含氮化合物激增 ,并引起大气氮沉降也成比例增加。目前 ,氮沉降的增加使一些森林生态系统结构和功能发生改变 ,甚至衰退。近 2 0 a欧洲和北美有关氮沉降及其对森林生态系统的影响方面的研究较多 ,而我国少有涉及。森林土壤氮素转换是森林生态系统氮素循环的一个重要的组成部分 ,而矿化、硝化和反硝化作用是其核心过程 ,氮沉降作为驱动因子势必改变森林土壤氮素转换速度、方向和通量。根据国外近 2 0 a有关研究 ,首先介绍了森林土壤氮素转换过程和强度 ,论述森林土壤氮素在生态系统氮素循环中的作用 ,然后在此基础上 ,介绍了氮沉降对森林土壤氮素循环的研究途径 ,探讨了氮沉降对森林土壤氮素矿化、硝化和反硝化作用的影响及其机理