土壤可溶性有机氮研究进展

可溶性有机氮(SON)和无机氮是陆地生态系统氮循环过程中重要的氮素形态,互为“源”和“汇”。陆地生态系统中氮素和其他营养元素的矿化、固持、淋溶和植物吸收均与SON有密切的联系。SON在土壤物质循环和养分流动等动态过程中的作用越来越受到关注,已成为生态学、环境学、土壤学、水文学等研究领域的热点之一。本文综述了国内外对土壤SON的研究进展,包括SON的定义和测定、SON库容大小和组成、植物和微生物对SON的吸收利用、SON来源及其影响因素、SON在土壤中的转化运移和淋失等。综合国内外研究结果发现,土壤SON是一个复杂的多组分可溶性有机物的混合物,主要为难降解的物质(惰性成分),能快速矿化分解的物质(活性成分)占比较低。由于惰性成分和活性成分在周转速率上的差异,SON在生态系统氮循环中的地位不能完全通过SON的容量特征来反映。因此,为了更准确地反映SON在氮周转、氮吸收和氮流失中的作用,未来需要创新研究方法并对SON组分加以区分:研究SON在氮转化和氮吸收中的作用时,重点关注SON中的活性成分;研究SON在氮淋溶径流损失中的贡献时,则重点关注SON中的惰性成分。     

外来植物对陆地生态系统氮循环的影响途径

外来植物的引种和入侵已成为一个全球性的重要问题.许多外来植物不仅可以改变陆地生态系统的氮输入、输出,而且还可以通过改变氮素吸收、再利用,凋落物质量,土壤环境,土壤生物等因子影响陆地生态系统内都氮循环.在概述陆地生态系统氮循环基础上,系统综述了外来植物对陆地生态系统氮循环的影响方式和途径以及可能造成的生态后果,并对将来研究方向进行了展望:应更多考虑外来植物影响机制的复杂性、不同养分元素循环的相互作用和新技术手段的应用.     

陆地生态系统氮沉降增加的生态效应

 人类活动在全球范围内极大地改变着氮素从大气向陆地生态系统输入的方式和速率,人为固定的氮素正在不断积累,并对生态系统的结构和功 能产生显著影响。该文从以下几个方面综述了大气氮沉降增加对陆地生态系统的影响：1)氮输入增加可能影响植物生产力和生态系统碳蓄积能 力,生态系统响应的方向和程度取决于系统的初始氮状况(氮限制或氮饱和)以及当地的植被和土壤特征;2)持续氮输入有可能改变土壤氮循环 过程,降低土壤固持氮的能力,甚至导致土壤酸化、盐基离子损耗,进而影响到土壤有机碳的分解;3)高的氮沉降速率和持续氮输入都可能加 速含氮痕量气体的释放,但其影响程度受生态系统初始状态的影响(例如磷限制和氮限制);4)氮沉降增加会影响生态系统的物种丰富度、植物 群落结构和动态,促进森林扩张,改变菌根真菌的物种多样性;5)持续氮输入带来的植物群落结构和植物生理特征的变化可能影响昆虫取食特 性,进而通过食物链改变生态系统的营养结构;6) 氮沉降增加对生态系统的影响并不是孤立存在的,它与CO₂浓度升高和O₃浓度变化有协同作 用,但难以从其协同效应中区分出各自的影响。最后,该文总结了我国的氮沉降研究现状,并对今后的研究前景提出了展望。     

冻融作用对陆地生态系统氮循环关键过程的影响效应及其机制

冻融作用是中、高纬度及高海拔地区土壤普遍存在的一种自然现象,是非生长季陆地生态系统氮循环的重要影响因素.冻融作用主要通过改变土壤的理化性质及生物学性状来影响氮素在土壤中的迁移与转化.目前,冻融作用对陆地生态系统氮循环各个过程影响的研究结果不尽一致,理论机制尚不明晰,研究方法也需进一步地探索与创新,因此有必要对现有成果进行梳理和分析,以更好地把握冻融作用下的氮循环过程.本文结合国内外已有研究成果,论述了冻融作用对陆地生态系统氮循环关键过程（氮矿化、固持、硝化与反硝化过程、氮淋溶及气态损失）的影响效应及其主要机制,对目前研究中存在的不足进行了剖析,并对未来研究中迫切需要关注的重点研究方向进行了探讨与展望.     

城市污泥应用于陆地生态系统研究进展

随着城市化进程加快和人口剧增,城市污泥已成为世界许多城市面临的主要环境问题之一,且不合理的管理可引发严重的环境污染.城市污泥含有大量、微量元素和有机质,可能对土壤及其生产力有利,特别对退化土壤能进行有机修复,并改善土壤理化特性,譬如土壤结构和营养含量.目前,污泥作为一种有机肥料已成为普遍措施.但来自工业及生活污水的污泥常含有重金属、病原物及有毒有机物等,潜在的毒性可能对生态系统构成危险,因此必须经过污泥预处理才可安全施用.评述了近年来国内外污泥应用于陆地生态系统4个方面的主要研究进展:(1)污泥处理与处置方法;(2)污泥应用于农田、草地及森林生态系统;(3)污泥对土壤生态系统的影响,包括污泥对土壤理化性质、土壤酶及微生物的影响;(4)污泥应用的环境效应.提出未来我国污泥处置及利用需要重视的研究领域和方向.     

有机肥中可溶性有机碳、氮含量及其特性

测定了7种不同种类、不同腐熟程度有机肥中可溶性有机氮（SON）和可溶性有机碳（SOC）的含量,结果表明：有机肥的水和0．01mol／LCaCl2溶液提取液中SON含量分别平均为105．2mg／L和91．6mg／L;每千克干样平均含SON分别为1188mg和1037mg;SON占可溶性总氮（TSN）和全氮（TN）的比例分别在70．5％～74．7％和4．3％～4．9％之间。水和0．01mol／LCaCl2溶液提取液中SOC含量分别平均为695mg／L和622mg／L;每千克干样平均含SOC分别为7873mg和7054mg;SOC占有机肥有机碳（TOC）比例分别平均为2．1％和1．9％;SOC／SON平均分别为6．7和6．9。SON与SOC间的相关性较高,SON与NO3^--N含量呈现负相关关系。有机肥料中的可溶性氮素绝大部分以SON形式存在,如此高的SON和SOC含量可能会成为氮、碳养分流失和环境污染的潜在来源。     

万木林自然保护区不同林分土壤可溶性有机氮含量

对福建建瓯万木林自然保护区内细柄阿丁枫天然林(ALG)、米槠天然林(CAC)和35年生杉木人工林(CUL)土壤可溶性有机氮含量(SON)进行了研究.结果表明:3种林分中,ALG0～5cm、5～10cm和10～20cm层土壤SON含量最高,分别为95.3、78.3和72.5mg.kg-1,且与其余林分差异显著(P0.05);而CAC与CUL各土层SON含量分别为74.5、70.1、65.6mg.kg-1和78.6、68.9、69.1mg.kg-1.CAC、CUL和ALG在0～20cm土层的SON含量分别占可溶性总氮(TSN)组分的79.17%～80.78%、68.64%～74.51%和59.97%～69.66%,随着土层加深,3种林分SON含量占土壤TSN和全氮(TN)含量的比例不断增大;SON与土壤有机碳含量极显著相关(r=0.982,P0.01),与TSN、TN、铵态氮和硝态氮等土壤养分也存在不同程度的相关性.土壤SON含量与森林类型、地形、海拔以及树龄等因素有关.     

陆地生态系统中水溶性有机质的环境效应

目前水溶性有机质（Dissolved Organic Matter)已逐步成为陆地生态系统中的一个研究热点。系统地评述了陆地生态系统中DOM的组成特点及其环境效应。尽管关于陆地生态系统中DOM的研究还不完善,至今对其性质,组成和分类方法等问题看法不一,但现有结果已经表明DOM是一种十分活跃的重要化学组分,它对陆地生态系统中污染物质的溶解,吸附,解吸,吸收,迁移和生物毒性,微生物活动以及土壤形成过程等均有显著的影响。影响DOM在地生态系统中的环境效应的主要因素包括：DOM与污染物的络合作用,污染物溶解／沉淀作用,土壤对DOM的吸附作用,土壤质地,酸碱缓冲作用等。     

森林生态系统DOM的来源、特性及流动

可溶性有机物质（Dissolved Organic Matter)是森林生态系统主要的可移动碳库及重要的养分库。系统综述了森林生态系统DOM的来源,组成,性质,季节动态;DOM释放与存留机制及影响因素,森林生态系统DOM的流动及干扰对DOM动态影响等,已有研究表明DOM的森林生态系统C、N、P循环,成土作用,污染物迁移等方面起着重要作用。今后森林生态系统DOM的研究应集中于以几方面：（1）确定森林生态系统中DOM源和汇;（2）评价森林水文条件对DOM释放与存留的调节作用;（3）探讨全球气候变化对森林生态系统DOM的影响;（4）可溶性有机氮（Dissolved Organic Nitrogen),可溶性有机磷（Dissolved Organic Phosphorus)动态与可溶性有碳（Dissolved Organic Carbon）动态的差别。     

Yield of nitrogen from minimally disturbed watersheds of the United States

Watersheds of the US Geological Survey's Hydrologic Benchmark Network program were used in estimating annual yield of total nitrogen and nitrogen fractions (ammonium, nitrate, dissolved organic N, particulate N) in relation to amount of runoff, elevation, and watershed area. Only watersheds minimally disturbed with respect to the nitrogen cycle were used in the analysis (mostly natural vegetation cover, no point sources of N, atmospheric deposition of inorganic N < 10 kg ha^–1 y^–1). Statistical analysis of the yields of total nitrogen and nitrogen fractions showed that elevation and watershed area bear no significant relationship to nitrogen yield for these watersheds. The yields of total nitrogen and nitrogen fractions are, however, strongly related to runoff (r ² = 0.91 for total N). Annual yield increases as runoff increases, but at a rate lower than runoff; annual discharge-weighted mean concentrations decline as annual runoff increases. Yields of total nitrogen and most nitrogen fractions bear a relationship to runoff that is nearly indistinguishable from a relationship that was documented previously for minimally disturbed watersheds of the American tropics. Overall, the results suggest strong interlatitudinal convergence of yields and percent fractionation for nitrogen in relation to runoff.     

Nitrogen yields from undisturbed watersheds in the Americas

Yields of total fixed nitrogen and nitrogen fractions are summarized for thirty-one watersheds in which anthropogenic disturbance of the nitrogen cycle, either through land use or atmospheric deposition, is negligible or slight. These yields are taken as representative of background conditions over a broad range of watershed areas, elevations, and vegetation types. The data set focuses on watersheds of the American tropics, but also includes information on the Gambia River (Africa) and some small watersheds in the Sierra Nevada of California. For the tropical watersheds, total nitrogen yield averages 5.1 kg ha^–1 y^–1. On average, 30% of the total is particulate and 70% is dissolved. Of the dissolved fraction, an average of 50% is organic and 50% is inorganic, of which 20% is ammonium and 80% is nitrate. Yields are substantially lower than previously estimated for background conditions. Yields of all nitrogen fractions are strongly related to runoff, which also explains a large percentage of variance in yield of total nitrogen (r²=0.85). For total nitrogen and nitrogen fractions, yield increases at about two-thirds the rate of runoff; concentration decreases as runoff increases. There is a secondary but significant positive relationship between elevation and yield of DIN. Ratios DON/TDN and PN/TN both are related to watershed area rather than runoff; DON/TDN decreases and PN/TN increases toward higher stream orders. The analysis suggests for tropical watersheds the existence of mechanisms promoting strong homeostasis in the yield of N and its fractions for a given moisture regime, as well as predictable downstream change in proportionate representation N fractions. Yields and concentrations for small tropical watersheds are much larger than for the few temperate ones with which comparisons are possible.     

转Bt水稻对土壤可溶性有机碳氮及微生物学性质的影响

研究了3种转Bt水稻［克螟稻（KMD）、华恢1号（HH1）和Bt汕优63（BtSY63）］及对应亲本在2年大田条件下对土壤可溶性有机碳（DOC）和可溶性有机氮（DON）及微生物学性质的影响.结果表明：测定指标均随采样时间发生显著变化.与对应亲本相比,转Bt水稻对土壤DOC、DON和微生物生物量氮（MBN）的影响不显著,而对土壤微生物生物量碳（MBC）、基础呼吸（BR）和微生物代谢熵（qCO₂）的影响在大田种植第1年某些时段达到显著水平（P<0.05）,但这种影响没有持续到第2年;3种亲本水稻土壤DOC、DON及微生物学性质差异均不显著,但相应转Bt水稻土壤MBC、BR、qCO₂差异显著,BtSY63土壤MBC和BR显著高于KMD及HH1,而qCO₂显著低于KMD及HH1.转Bt水稻2年的大田种植对土壤DOC和DON及微生物学性质的影响较小,但3种转Bt水稻之间微生物学性质的差异比亲本之间的差异大,表明长期监测可能有助于发现转Bt水稻对土壤生态系统结构和功能的影响.     

Transformation and retention of nitrogen in a coastal forest ecosystem

Transformations and fluxes of N were examined in three forested sites located along a gradient of soil texture in the coastal forests of the Waquoit Bay watershed on Cape Cod. Total N leaching losses to ground water were 0.5 kg ha^-1 yr^-1 in the loamy sand site and 1.5 kg ha^-1 yr^-1 in the fine sand site. Leaching loss to groundwater was not measured in the coarse sand site due to the prohibitive depth of the water table but total N leaching loss to 1m depth in the mineral soil was 3.9 kg ha^-1 yr^-1. DON accounted for most of the leaching losses below the rooting zone (77–89%) and through the soil profile to ground water (60%–80%). Differences in DON retention capacity of the mineral soil in the sites along the soil texture gradient were most likely related to changes in mineral soil particle surface area and percolation rates associated with soil texture. Forests of the watershed functioned as a sink for inorganic N deposited on the surface of the watershed in wet and dry deposition but a source of dissolved organic N to ground water and adjoining coastal ecosystems.     

气候变化对陆地生态系统土壤有机碳储量变化的影响

通过研究气候变化对土壤有机碳储藏的影响,对预测未来气候变化下土壤有机碳动态变化与深入理解陆地生态系统变化和气候变化之间的相互作用有着极其重要的意义。本文归纳了土壤类型法、模型模拟法等途径对土壤有机碳储量估算的结果并分析它们各自的不确定性,综述了气候变化对土壤碳贮藏影响机理的研究与相应过程模拟的模型研究进展,并综合分析了当前研究中还存在的问题与不足。     

氮添加对中国陆地生态系统植物-土壤碳动态的影响

近年来,中国大气氮沉降水平不断增加,过量的活性氮输入深刻影响了我国陆地生态系统碳循环。虽然已有大量的研究报道了模拟氮添加实验对我国陆地生态系统碳动态的影响,但是由于复杂的地理条件和不同的施氮措施,关于植物和土壤碳库对氮添加的一般响应特征和机制仍存在广泛争议。因此,采用整合分析方法,收集整理了172篇已发表的中国野外氮添加试验结果,在全国尺度上探究氮添加对我国陆地生态系统植物和土壤碳动态的影响及其潜在机制。结果表明,氮添加显著促进了植物的碳储存,地上和地下生物量均显著增加,且地上生物量比地下生物量增加得多。同时,氮添加显著增加了凋落物质量,但对细根生物量没有显著影响。氮添加显著降低了植物叶片、凋落物和细根的碳氮比。总体上,氮添加显著增加了土壤有机碳含量并降低了土壤pH值,但对可溶性有机碳、微生物生物量碳和土壤呼吸的影响并不显著。在不同的地理条件下,土壤有机碳含量对氮添加的响应呈现增加、减少或不变的不同趋势。回归分析表明,地上生物量与土壤有机碳含量之间,以及微生物生物量碳与土壤有机碳含量之间呈负相关关系。虽然氮添加通过增加凋落物质量显著促进了植物碳输入,但同时也会通过刺激微生物降解来增加土...