中亚热带植被恢复阶段植物叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征

为揭示植被恢复过程中生态系统的养分循环机制及植物的生存策略, 根据亚热带森林群落演替过程, 采用空间代替时间方法, 以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致的檵木(Loropetalum chinensis) +南烛(Vaccinium bracteatu) +杜鹃(Rhododendron mariesii)灌草丛(LVR)、檵木+杉木(Cunninghamia lanceolata) +白栎(Quercus fabri)灌木林(LCQ)、马尾松(Pinus massoniana) +柯(Lithocarpus glaber) +檵木针阔混交林(PLL)、柯+红淡比(Cleyera japonica) +青冈(Cyclobalanopsis Glauca)常绿阔叶林(LCC)作为一个恢复系列, 设置固定样地, 采集植物叶片、未分解层凋落物和0-30 cm土壤样品, 测定有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)含量及其化学计量比, 运用异速生长关系、养分利用效率和再吸收效率分析植物对环境变化的响应和养分利用策略。结果表明: (1)随着植被恢复, 叶片C:N、C:P、N:P显著下降, 而叶片C、N、P含量和土壤C、N含量、C:P、N:P显著增加, 其中LCC植物叶片C、N含量, 土壤C、N含量及其N:P, PLL植物叶片P含量, 土壤C:P显著高于其他3个恢复阶段, 各恢复阶段植物叶片N:P > 20, 植物生长受P限制; 凋落物C、N、P含量及其化学计量比波动较大。(2)凋落物与叶片、土壤的化学计量特征之间的相关关系较弱, 叶片与土壤的化学计量特征之间具有显著相关关系, 其中叶片C、N、P含量与土壤C、N含量、C:N (除叶片C、N含量外)、C:P、N:P呈显著正相关关系; 叶片C:N与土壤C、N含量、C:P、N:P, 叶片C:P与土壤C含量、C:N、C:P, 叶片N:P与土壤C:N呈显著负相关关系。(3)植被恢复过程中, 叶片N、P之间具有显著异速生长关系, 异速生长指数为1.45, 叶片N、P的利用效率下降, 对N、P的再吸收效率增加, LCC叶片N利用效率最低, PLL叶片P利用效率最低而N、P再吸收效率最高。(4)叶片N含量内稳态弱, 而P含量具有较高的内稳态, 在土壤低P限制下植物能保持P平衡。植被恢复显著影响叶片、凋落物、土壤C、N、P含量及其化学计量比, 叶片与土壤之间C、N、P含量及化学计量比呈显著相关关系, 植物通过降低养分利用效率和提高养分再吸收效率适应土壤养分的变化, 叶片-凋落物-土壤系统的N、P循环随着植被恢复逐渐达到“化学计量平衡”。     

氮肥添加对青藏高原高寒草甸6个群落优势种生态化学计量学特征的影响

以青藏高原高寒草甸为研究对象, 通过人工氮肥添加试验, 研究6个群落优势种在不同施氮(N)水平下叶片碳(C)、N、磷(P)元素含量的变化以及生态化学计量学特征。结果表明: 自然条件下, 6个物种叶片N、P质量浓度存在显著的差异, 表现为: 黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)最高, 为24.5和2.51 g·kg^-1, 其叶片N含量低于而P含量高于我国其他草地的豆科植物; 其余5个物种叶片N、P质量浓度分别为11.5-18.1和1.49-1.72 g·kg^-1, 嵩草(Kobresia myosuroides)叶片N含量最低, 垂穗披碱草(Elymus nutans)叶片P含量最低, 与我国其他区域的研究结果相比, 其叶片N和P含量均低于我国其他草地非豆科植物。随氮素添加量的增大, 6种群落优势种叶片的C和P含量保持不变; 其他5种植物叶片N含量显著增加, 黄花棘豆叶片N含量保持不变。未添加氮肥时, 6种植物叶片N:P为7.3-11.2, 说明该区植物生长更多地受N限制。随N添加量的增加, 除黄花棘豆外, 其他5种植物叶片N:P大于16, 表现为植物生长受P限制。综合研究表明, 青藏草原高寒草甸植物叶片N含量较低, 植物受N影响显著, 但不同物种对N的添加反应不同, 豆科植物黄花棘豆叶片对N添加不敏感, 其他5个物种叶片全N含量随着N添加量的升高而增加, 该研究结果可为高寒草甸科学施肥提供理论依据。     

Effects of N addition on ecological stoichiometric characteristics in six dominant plant species of alpine meadow on the Qinghai-Xizang Plateau,China

以青藏高原高寒草甸为研究对象, 通过人工氮肥添加试验, 研究6个群落优势种在不同施氮(N)水平下叶片碳(C)、N、磷(P)元素含量的变化以及生态化学计量学特征。结果表明: 自然条件下, 6个物种叶片N、P质量浓度存在显著的差异, 表现为: 黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)最高, 为24.5和2.51 g·kg^-1, 其叶片N含量低于而P含量高于我国其他草地的豆科植物; 其余5个物种叶片N、P质量浓度分别为11.5-18.1和1.49-1.72 g·kg^-1, 嵩草(Kobresia myosuroides)叶片N含量最低, 垂穗披碱草(Elymus nutans)叶片P含量最低, 与我国其他区域的研究结果相比, 其叶片N和P含量均低于我国其他草地非豆科植物。随氮素添加量的增大, 6种群落优势种叶片的C和P含量保持不变; 其他5种植物叶片N含量显著增加, 黄花棘豆叶片N含量保持不变。未添加氮肥时, 6种植物叶片N:P为7.3-11.2, 说明该区植物生长更多地受N限制。随N添加量的增加, 除黄花棘豆外, 其他5种植物叶片N:P大于16, 表现为植物生长受P限制。综合研究表明, 青藏草原高寒草甸植物叶片N含量较低, 植物受N影响显著, 但不同物种对N的添加反应不同, 豆科植物黄花棘豆叶片对N添加不敏感, 其他5个物种叶片全N含量随着N添加量的升高而增加, 该研究结果可为高寒草甸科学施肥提供理论依据。     

氮磷复合肥添加对高寒草甸金露梅灌丛中豆科植物的影响

以高寒草甸金露梅灌丛为研究对象,通过添加不同量的氮磷复合肥NH₄H₂PO₄(0、40、80、120g·m^-2),测定了花苜蓿(Medicago ruthenica Linn.)、异叶米口袋(Gueldenstae dtiadiversifolia Maxim)、甘肃棘豆(Oxytropis kansuensis Bunge.)的地上生物量、叶片氮磷含量和土壤氮磷含量,探讨了添加氮磷之后豆科植物的叶片氮磷含量、N:P比值在处理间和种间的差异以及它们与土壤养分之间的关系。结果表明,添加氮磷使花苜蓿和异叶米口袋叶片中的磷含量和N:P比值发生显著变化,而对叶片氮含量的影响不显著。氮磷的添加对甘肃棘豆的氮磷含量无显著影响。就总的豆科植物而言,不论种内还是种间,平均可变性都是磷变化最大,氮变化最小,N:P比值居中。植物叶片的氮磷含量以及N:P比值与土壤速效氮磷没有显著相关性。比较不同处理下的数据可知,添加氮磷复合肥主要增加了豆科植物对磷素的养分吸收。三个物种对氮磷的吸收能力不同,叶片的氮磷含量比N:P比值更能反映植物对氮磷的吸收利用情况。一次性施用氮磷复合肥不能提高第二年的氮供应能力,但是会提高土壤的有效磷供应。为保护豆科牧草的产量,对于金露梅灌丛草地施用磷酸二氢铵的量不应超过80g·m^-2。     

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.     

滇池流域富磷区不同土壤磷水平下植物叶片的养分化学计量特征

滇池流域是我国典型的富磷区, 分析该区域内不同土壤磷含量下主要植物的化学计量特征, 有助于理解该区域的生态环境特点和生态恢复的特殊性。该研究测定了滇池流域滇中地区75种常见植物叶片的碳(C)、氮(N)、磷(P)及钾(K)含量, 综合分析了该区域不同土壤磷水平(富磷和正常)下不同生活型植物叶片的C、N、P和K的计量特征。结果表明, 研究区域植物叶片C、N和K含量的算术平均数分别是441.42、16.17和13.57 mg·g^-1, P含量的几何平均数为1.92 mg·g^-1, 植物叶片的N、P和K含量之间呈显著的正相关; 富磷区域植物叶片的P和K含量显著高于正常区域, N/P、K/P显著低于正常区域。无论是富磷还是正常区域, 草本植物的N、P和K含量均高于木本植物, 乔木与灌木差异不明显。植物叶片的P含量及N/P与土壤磷水平呈显著相关; 叶片N/P分析结果表明, N是影响滇池流域植物生长和群落恢复的主要限制元素。研究指出, 在滇池流域增加陆地植物群落及生态系统的氮素来源是进行生态修复和面源污染防治的重要切入点。     

重庆石灰岩地区主要木本植物叶片性状及养分再吸收特征

以重庆石灰岩地区15种常绿木本植物和14种落叶木本植物为研究对象,对两种生活型植物叶片衰老前后叶干物质含量(LDMC)、比叶面积(SLA)和叶片厚度(LT)进行了比较,并采用不同的计算方法(单位质量叶片养分含量、单位面积叶片养分含量)分析了两类植物叶片衰老前后养分含量及再吸收特征,最后对养分再吸收效率与其他叶性状因子之间的关系进行了相关分析。结果表明:常绿植物成熟叶LDMC、LT及衰老叶LT显著低于落叶植物,落叶植物成熟叶和衰老叶SLA均显著高于常绿植物(P0.05);基于单位质量叶片计算的养分含量,常绿植物成熟和衰老叶N、P量均低于落叶植物,而基于单位面积叶片计算的N、P含量则表现出相反的趋势;基于不同方法计算的N、P再吸收效率差异不明显,其中常绿植物基于单位质量叶片养分含量计算的N、P平均再吸收效率为39.42%、43.79%,落叶植物的为24.08%、33.59%;常绿和落叶植物N、P再吸收效率与LDMC、SLA、LT和成熟叶N、P含量之间没有显著相关性,但与衰老叶养分含量存在显著负相关(P0.05)。研究发现,无论是常绿植物还是落叶植物,衰老叶N、P含量均较低,表明石灰岩地区植物具有较高的养分再吸收程度。     

杭州湾滨海湿地3种草本植物叶片N、P化学计量学的季节变化

动态平衡理论是生态化学计量学的理论基础, 各种有机体是否存在一个固定的化学计量比是生态学研究的热点问题。该文研究了杭州湾滨海湿地3种优势物种海三棱藨草(Scirpus mariqueter)、糙叶薹草(Carex scabrifolia)和芦苇(Phragmites australis)叶片N、P生态化学计量特征的季节变化。结果发现, 3种植物叶片N含量范围分别是7.41-17.12、7.47-13.15和6.03-18.09 mg·g^-1, 平均值(±标准差)分别为(11.69 ± 2.66)、(10.17 ± 1.53)和(11.56 ± 3.19) mg·g^-1; 叶片P范围分别是0.34-2.60、0.41-1.10和0.35-2.04 mg·g^-1, 平均值为(0.93 ± 0.62)、(0.74 ± 0.23)和(0.82 ± 0.53) mg·g^-1; N:P范围分别是7.19-30.63、11.58-16.81和8.62-21.86, 平均值为16.83 ± 8.31、14.53 ± 3.91和16.49 ± 5.51, 可见不同植物其生态化学计量值范围存在一定差异, 但经方差分析发现3种草本植物间生长季节内N、P元素含量差异并不显著(p > 0.05)。各物种叶片N、P含量均表现出在生长初期显著大于其他生长季节(p < 0.05), 生长旺季(6、7月)随着叶片生物量的持续增加, N、P含量逐渐降低并达到最小值, 随后8-9月叶片不再生长而N、P含量逐渐回升, 在10月叶片衰老时N、P含量再次下降; 叶片N:P则在生长初期较小, 在生长旺季先升高后降低, 随后叶片成熟不再生长时又逐渐增加并趋于稳定。     

中国主要湿地植被氮和磷生态化学计量学特征

研究湿地植物氮(N)和磷(P)的生态化学计量学特征对揭示植物与生境的耦合关系具有重要意义。通过收集中国52个采样区湿地植物不同器官和全株样本的N和P含量, 对其进行分类和统计分析, 探讨植物器官、生长期、植物类型、湿地类型和气候带对湿地植物N和P生态化学计量学特征的影响。结果表明: 1)湿地植物各器官N、P和N:P的几何平均值均表现为叶片(N, 16.07 mg·g^-1; P, 1.85 mg·g^-1; N:P, 8.67) >地上部分(N, 13.54 mg·g^-1; P, 1.72 mg·g^-1; N:P, 7.96) >茎(N, 7.86 mg·g^-1; P, 1.71 mg·g^-1; N:P, 4.58); 2)叶片N含量随时间变化呈现“三峰”型变化, 峰值分别出现在5月、7月和9月; 茎的N含量随时间变化表现为“双峰”型, 峰值出现在5月和9月; 成熟期之前, 植物叶片的N:P与N趋同波动, N:P主要受N含量控制; 衰老期N:P受P含量控制。3)湿地类型是影响植物叶片N和P生态化学计量特征的关键因素, N和P含量最高值出现在河流, 最低值出现在沼泽湿地, N:P的变化趋势大致与之相反。4)植物叶片N、P和N:P的几何平均值都表现为热带>温带>亚热带, 但总体差异不显著(p > 0.05)。5)中国大部分湿地植物叶片N:P < 14, 表现为N限制。     

桂西北喀斯特森林植物-凋落物-土壤生态化学计量特征

探明我国西南喀斯特生态脆弱区植被恢复重建背景下, 森林植物、凋落物与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征有助于深入地认识喀斯特森林生态系统养分循环规律和系统稳定机制。该文选取桂西北典型喀斯特地区域3个原生林群落和3个自然恢复28年的次生林群落, 研究其“植物-凋落物-土壤”连续体的C、N、P化学计量学特征及其内在关联。结果表明: 1)圆果化香树(Platycarya longipes)、伞花木(Eurycorymbus cavaleriei)和青檀(Pteroceltis tatarinowii)以及圆叶乌桕(Sapium rotundifolium)、八角枫(Alangium chinense)和黄荆(Vitex negundo) 6种植物的C、N、P平均含量分别为427.5、21.2、1.2 mg·g^-1; 凋落物C、N、P平均含量分别为396.2、12.7、0.9 mg·g^-1, 而表层土壤(0-10 cm) C、N、P平均含量分别为92.0、6.35和1.5 mg·g^-1。2)原生林N再吸收率(平均值为42.7%)高于次生林(平均值为36.5%), P再吸收率(20.4%)显著低于次生林(32.3%) (p < 0.05); 6个森林群落N的再吸收率均大于P的再吸收率。3)不同群落凋落物的C:N值差异不显著, 原生林植物的C:N值小于次生林、土壤C:N显著大于次生林; 原生林土壤C:P与次生林无显著差异, 植物与凋落物C:P小于次生林; 原生林凋落物与土壤N:P值小于次生林, 植物N:P比平均值均为17.4。4)研究区典型森林群落植物中N和P含量呈显著的正相关关系, 植物C:N与N:P、C:P与N:P比值均无明显相关关系; 经过对数变换后的土壤C:N与N:P呈显著负相关关系, 凋落物的C:P与N:P值呈极显著正相关关系。研究结果可为我国西南典型喀斯特脆弱生态区的生态功能恢复与植被重建提供科学依据。     

外源氮添加对温带荒漠地表凋落物分解及养分释放的影响

采用分解网袋法,在古尔班通古特沙漠南缘设置对照N₀(0 g N·m^-2·a^-1)、N₅(5 g N·m^-2·a^-1)、N₁₀(10 g N·m^-2·a^-1)和N₂₀(20 g N·m^-2·a^-1)4个施N处理,研究外源N添加对多枝柽柳、盐角草及两者混合凋落物分解过程及养分释放的影响,分析氮沉降对荒漠生态系统凋落物分解的影响。结果表明: 各物种凋落物的分解速率存在显著差异,经过345 d的分解,多枝柽柳、盐角草及混合物在不同N处理间的分解速率分别为0.64～0.70、0.84～0.99和0.71～0.81 kg·kg^-1·a^-1。凋落物分解过程中,N、P均表现为养分的直接释放,试验结束时,N₀、N₅、N₁₀和N₂₀处理单种凋落物及其混合物N分别释放60.6%～67.4%、56.7%～62.6%、57.4%～62.3%、46.8%～63.0%,P分别释放51.9%～77.9%、59.9%～74.7%、53.0%～79.9%、52.3%～76.4%。N处理对单种凋落物及其混合物的分解影响不显著,但各种凋落物的养分动态对N添加的响应不同,N处理抑制了盐角草N、P释放及混合凋落物P释放,而对多枝柽柳无影响。在温带荒漠,适量的N输入对凋落物分解速率影响不大,但可能会延缓个别物种养分向土壤系统的归还。     

细根对竹林-阔叶林界面两侧土壤养分异质性形成的贡献

土壤养分异质性是竹林-阔叶林界面(bamboo and broad-leaved forest interface, 以下简称竹阔界面)的重要特征, 细根生长、周转和分解影响土壤养分供应能力, 但其在竹阔界面养分异质性形成中的贡献尚不清楚。该文选取竹阔界面两侧的毛竹(Phyllostachys pubescens)林和常绿阔叶林为研究对象, 开展土壤养分(C、N、P)含量、细根生物量及周转、细根分解及养分回归等指标的对比研究。结果表明: (1)竹阔界面两侧毛竹林和常绿阔叶林土壤养分差异明显, 毛竹林0-60 cm土壤有机碳(SOC)和土壤总氮(STN)含量分别为20.51和0.53 g·kg^-1, 常绿阔叶林0-60 cm土壤有机碳(SOC)和土壤总氮(STN)含量分别为13.42和0.26 g·kg^-1, 前者比后者分别高出34.53%和50.35%, 但毛竹林土壤全磷(STP)含量低于常绿阔叶林25.54%; (2)竹阔界面两侧细根生物量、养分密度及养分回归量差异明显, 毛竹林细根生物量高达1201.60 g·m^-2, 是常绿阔叶林的5.86倍; 养分密度分别为591.42 g C·m^-2、5.44 g N·m^-2、0.25 g P·m^-2, 分别是常绿阔叶林的6.12倍、3.77倍和3.11倍; 年均养分回归量分别为278.54 g C·m^-2·a^-1、2.36 g N·m^-2·a^-1、0.11 g P·m^-2·a^-1, 是常绿阔叶林的6.93倍、4.29倍和3.67倍; (3)细根对界面两侧土壤SOC、STN异质性形成的年均潜在贡献分别为76.79%和28.33%, 但对STP异质性形成起减缓作用, 贡献率为6.17%。这些结果说明毛竹扩张可以改变常绿阔叶林土壤的养分状况, 且细根对不同养分的异质性形成贡献不一致, 是土壤SOC、STN异质性形成的重要原因。     

滇中常绿阔叶林凋落物养分释放及生态化学计量特征对模拟N沉降的响应

为研究N沉降下凋落物养分释放及生态化学计量特征,以滇中磨盘山常绿阔叶林为研究对象,利用尼龙网袋法布设凋落物(凋落叶、凋落枝)原位分解试验,设置不同施N处理:对照(CK,0 g N·m^-2·a^-1)、低氮(LN,5 g N·m^-2·a^-1)、中氮(MN,15 g N·m^-2·a^-1)和高氮(HN,30 g N·m^-2·a^-1)。结果表明: 模拟N沉降1年后,凋落叶、凋落枝和土壤的C、N含量均表现为随着N沉降量的增加而逐渐升高,增幅分别为0.3%～8.2%、4.9%～69.0%;C/N则表现为随着N沉降量的增加逐渐降低,降幅为0.8%～37.8%;凋落枝P含量、C/P、N/P在各处理下差异均不显著。处理时间与施N水平均显著影响凋落叶、凋落枝及土壤的N、P含量及C/N、C/P、N/P;1年分解过程中,凋落物C、N、P残留率依次呈释放、淋溶-富集-释放、淋溶-富集的模式,外源N显著抑制了凋落物C、N、P释放过程;土壤C、P含量与凋落物N、P含量呈显著正相关,土壤N含量与凋落物C、N含量呈显著正相关。N沉降下常绿阔叶林凋落物与土壤生态化学计量具有显著相关性,研究滇中常绿阔叶林凋落物分解和生态化学计量特征有助于了解森林生态系统凋落物分解过程对N沉降的响应机理。     

氮添加对黄河三角洲高潮滩芦苇生长和土壤理化性质的短期效应

氮富集会影响到全球生态系统的植物生长繁殖和土壤理化性质。然而, 目前关于氮富集对潮汐湿地生态系统植物生长和土壤理化性质的影响研究相对较少。通过氮添加野外控制实验, 研究了4个氮添加水平(CK: 0 g·m-2·a-1、N1: 5 g·m-2·a-1、N2: 20 g·m-2·a-1、N3: 50 g·m-2·a-1)对黄河三角洲高潮滩芦苇植被区的芦苇生长和土壤理化性质短期效应。结果表明: N1添加水平显著增加芦苇高度, 增长节间长和叶片宽度, 但减短穗长; N2添加水平显著增加芦苇高度, 增长节间长和叶片长度, 增大叶片宽度, 但减少叶片数; N3添加水平则对芦苇生长繁殖无显著影响。但氮添加对芦苇密度、叶片全碳、全氮和碳氮比的影响不显著。而除了N3添加水平增加了NO3--N (0-10 cm)含量外, 其他土壤理化性质均不受氮添加的影响。因此, 在短期内适量氮输入可促进黄河三角洲高潮滩芦苇的生长, 过量的氮则对其生长没有作用, 保护区应控制对高潮滩芦苇植被过量的氮输入。     

接种丛枝菌根真菌对模拟大气氮沉降下灌木铁线莲根系形态及养分承载的影响

为了解菌根化处理的灌木铁线莲（Clematis fruticosa）苗木根系形态及养分承载对氮沉降的应激响应,以1年生盆栽灌木铁线莲为对象,分别采用单接种和混合接种,即：单接种根内根孢囊霉（Rhizophagus intraradices,以下简称+R）,单接种摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae,以下简称+F）;混合接菌（上述2菌种菌剂按体积1∶1混合,以下简称+RF）的菌根苗。以非菌根苗（未接菌,以下简称-M）为对照。氮沉降处理设置4个梯度（不施氮（0N,0 g·m^-2·a^-1）、低氮（LN,3 g·m^-2·a^-1）、中氮（MN,6 g·m^-2·a^-1）、高氮（HN,9 g·m^-2·a^-1））,1年后测定各处理细根形态（直径≤0.5 mm的总根长、总表面积、总体积、根尖数量）、菌根侵染率、土壤孢子密度及根、茎、叶各器官的养分（碳、氮、磷）含量等指标。①在+R和+RF处理下,LN处理的苗木菌根侵染率和孢子密度达到最大,且LN处理的苗木菌根侵染率显著高于HN处理;而+F处理的苗木菌根侵染率随氮沉降递增无显著差异。②0N处理下,+F和+R处理的灌木铁线莲苗木细根（直径≤0.5 mm）的总根长、总表面积、总体积和根尖数量均显著高于-M处理。然而,+F和+R处理的灌木铁线莲苗木上述根系形态指标随着氮沉降量的增加均呈下降的趋势。③+F和+R处理下,苗木养分承载量随氮沉降量增加呈增加的趋势。氮沉降处理下,接菌处理的苗木碳、氮、磷养分含量显著高于-M处理,其中+F处理下苗木碳氮磷养分含量最高。④直径≤0.5 mm细根形态指标与养分含量指标均呈正相关关系。综上,接菌处理可改变灌木铁线莲苗木细根形态对氮沉降的响应规律,接种摩西斗管囊霉有效增强苗木对氮沉降的适应能力,提高了高氮沉降处理下苗木的养分承载量。     

氮添加诱导的磷限制改变了亚热带黄山松林土壤微生物群落结构

土壤微生物在陆地生态系统的生物地球化学循环中起着重要作用。然而目前尚不清楚氮(N)添加量及其持续时间如何影响土壤微生物群落结构,以及微生物群落结构变化与微生物相对养分限制状况是否存在关联。本研究在亚热带黄山松林开展了N添加试验以模拟N沉降,并设置3个处理:对照(CK, 0 kg N·hm^-2·a^-1)、低N(LN, 40 kg N·hm^-2·a^-1)和高N(HN, 80 kg N·hm^-2·a^-1)。在N添加满1年和3年时测定土壤基本理化性质、磷脂脂肪酸含量和碳(C)、N、磷(P)获取酶活性,并通过生态酶化学计量分析土壤微生物的相对养分限制状况。结果表明: 1年N添加对土壤微生物群落结构无显著影响,3年LN处理显著提高了革兰氏阳性菌(G⁺)、革兰氏阴性菌(G^-)、放线菌(ACT)和总磷脂脂肪酸(TPLFA)含量,而3年HN处理对微生物的影响不显著,表明细菌和ACT对N添加可能更为敏感。N添加加剧了微生物C和P限制,而P限制是土壤微生物群落结构变化的最佳解释因子。这表明,N添加诱导的P限制可能更有利于部分贫营养菌(如G⁺)和参与P循环的微生物(如ACT)的生长,从而改变亚热带黄山松林土壤微生物群落结构。     

杨树幼苗非结构性碳水化合物对增加降水和氮添加的响应

设置3个水分梯度,即自然降水(W₁)、自然降水增加50%(W₂)和增加100%(W₃)以及4个施氮梯度,即模拟氮沉降添加0(N₁)、5(N₂)、10(N₃)和15(N₄) g N·m^-2·a^-1,研究增加降水和氮添加对杨树幼苗非结构性碳水化合物(NSC)的影响.结果表明: 增加降水和氮添加对杨树幼苗NSC含量具有显著的交互作用.随着降水的增加,N₁水平叶片和枝条可溶性糖含量不变,叶片、枝条、主干、粗根和细根淀粉含量下降;N₂和N₃水平各器官可溶性糖含量下降或保持不变,淀粉含量降低或先升高后降低;N₄水平各器官可溶性糖和淀粉含量升高或先降低后升高.随着氮沉降的增加,W₁处理叶片可溶性糖含量不变,淀粉含量增加,细根可溶性糖含量增加,淀粉含量不变;W₂处理各器官可溶性糖含量不变或先增加后减少,淀粉含量降低或先增加后降低;W₃处理各器官可溶性糖、淀粉和NSC含量均增加.各水分和施氮梯度处理下,杨树幼苗可溶性糖含量为39.1～88.3 mg·g^-1,叶片中最高,细根中最低,淀粉含量为23.3～46.8 mg·g^-1,粗根中最高,细根中最低.     

天然次生林植物叶片生态化学计量特征及光合特性对长期N沉降的响应

2006年5月于吉林省抚松县露水河林业局实验林场布设了人工模拟氮沉降控制试验,共设置3个氮（N）添加梯度,分别为对照（CK 0 g·N·m^-2·a^-1）、低N（LN 2.5 g·N·m^-2·a^-1）和高N（HN 5.0 g·N·m^-2·a^-1）,旨在探讨N沉降对天然次生林先锋树种白桦（Betula platyphylla）和山杨（Populus davidiana）鲜叶、凋落叶化学计量特征、养分重吸收的影响,以及鲜叶光合特性的变化和各性状之间的相互关系。结果表明：（1）模拟N沉降处理下白桦、山杨鲜叶的C含量较对照均无显著影响,LN处理显著降低了山杨鲜叶N、P含量（P<0.05）,显著增加了C：N、C：P和N：P（P<0.05）;HN处理显著增加了白桦鲜叶N含量和N：P,显著降低了C：N（P<0.05）。（2）白桦、山杨鲜叶N、P重吸收率在两个梯度N添加下均显著下降（P<0.05）,且均为负值。山杨鲜叶N重吸收率与P重吸收率呈显著正相关关系（P<0.05）,与鲜叶C：N呈显著负相关关系（P<0.05）。（3）N添加可以提高2种树木叶片氮素光合利用效率（PNUE）（P<0.05）、净光合速率（P_n）（P<0.05）。白桦鲜叶N含量与P_n、PNUE呈显著正相关（P<0.05）;白桦、山杨鲜叶比叶重（LMA）与N含量呈显著负相关（P<0.05）;P_n与PNUE呈显著正相关（P<0.05）。本试验研究表明：在生长季,白桦、山杨鲜叶中N、P均表现为富集状态,土壤养分及外源N可供林木较快吸收并促进其生长,无需从凋落叶中吸收养分。N添加可以增强白桦、山杨鲜叶的光合性能,进而促进植物养分吸收和叶片发育。HN对长白山天然次生林的生长有促进作用。     

氮添加对盐渍化草地根际土壤理化性质的影响

为探究氮输入和根际效应对盐渍化草地土壤理化性质的影响,对8个水平氮添加处理下(0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m^-2·a^-1)晋北盐渍化草地根际和非根际土壤理化性质进行研究。结果表明: 氮添加显著降低根际土壤pH,显著增加根际和非根际土壤Ca²⁺、NO₃^--N和无机氮含量;随氮添加量的增加,根际和非根际土壤Ca²⁺、NO₃^--N、无机氮含量以及根际土壤全氮含量呈逐渐升高的趋势,而根际土壤Na⁺、K⁺、Mg²⁺、NH₄⁺-N和氨基酸含量以及非根际土壤全氮含量呈先升高后降低的趋势。主成分分析表明,根际土壤理化性质对低氮(≤8 g·m^-2·a^-1)和高氮添加(>8 g·m^-2·a^-1)的响应具有明显差异。根际土壤pH、有机酸和氨基酸含量分别比非根际土壤低0.71、44.3%和9.8%,而K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺-N、无机氮、全碳和全氮含量分别比非根际土壤高51.0%、47.6%、20.8%、215.5%、139.3%、31.7%和65.3%,表明根际效应对盐渍化草地土壤理化性质的影响大于氮输入的影响。     

氮添加对内蒙古温带典型草原土壤的酸化效应及水分的影响

氮(N)沉降增加带来的土壤酸化问题已经得到广泛的关注,然而土壤酸化是否受到未来降水格局改变的影响研究相对匮乏.本研究基于内蒙古温带典型草原5年(2013—2017年)的N添加(10和40 g N·m^-2·a^-1)和增雨(增雨量80 mm,分2 mm×40次、5 mm×16次、10 mm×8次、20 mm×4次、40 mm×2次5种处理)控制试验分析了水分对N添加后土壤酸化的影响.结果表明: 40 g N·m^-2·a^-1 N添加在土壤酸化出现的时间、酸化程度以及酸化随时间的变化速率上均大于10 g N·m^-2·a^-1 N添加.40 g N·m^-2·a^-1 N添加一年后即在各层土壤中观测到了显著的土壤pH降低,而10 g N·m^-2·a^-1 N添加只有土壤表层(0～5 cm)在N添加一年后出现显著的土壤pH降低,5～10和10～20 cm土层显著的土壤pH降低分别出现在氮添加4年和5年后.氮添加后土壤pH的降低幅度随氮添加年限的延长而增加,40 g N·m^-2·a^-1 N添加土壤pH随时间的降低速率大于10 g N·m^-2·a^-1 N添加.增雨不改变氮添加后土壤pH降低的结果,但中小强度增雨方式(2～20 mm)在干旱年份有缓解10 g N·m^-2·a^-1 N添加处理土壤酸化的趋势,而所有增雨方式在湿润年份均有加剧氮添加(10和40 g N·m^-2·a^-1)后土壤酸化的趋势,尤其是表层土壤,但缓解和加剧的程度均不显著.高强度增雨方式后(10～40 mm)土壤无机氮的淋溶可能是增雨加剧氮添加后土壤酸化的一个重要原因.本研究将为预测草原生态系统对未来氮沉降和降水格局改变的响应提供科学依据.