火烧对草地土壤氮总矿化、硝化及无机氮消耗速率的影响

采用同位素^15N库稀释技术结合扰动较小的管型取样法,测定了羊草草地火烧区与未烧区不同季节土壤氮的总矿化速率、总硝化速率、无机氮消耗速率．结果表明,火烧地的氮总矿化与硝化速率在牧草返青后的4、5月份均高于未烧地,7月份差异不显著,到生长季末的9月份又低于未烧地;火烧地NH^4-N的消耗速率7月份以前均高于未烧地,9月份低于未烧地,N03^--N的消耗4、5份火烧地要高于未烧地,7、9月份又低于未烧地;火烧地土壤NH4^ -N含量在4、5和7月份均高于未烧地,9月份基本没有差别,而N03^--N在4、5月份无大差别,7、9月份高于未烧地．     

硝化抑制剂DCD、 DMPP对褐土氮总矿化速率和硝化速率的影响

采用15N库稀释-原位培养法研究了硝化抑制剂DCD、DMPP对华北盐碱性褐土氮总矿化速率和硝化速率的影响.试验在山西省运城市种植玉米的盐碱性土壤上进行,设单施尿素、尿素+DCD、尿素+DMPP 3个处理.结果表明:施肥后2周,DCD、DMPP分别使氮总矿化速率和氮总硝化速率减少了25.5％、7.3％和60.3％、59.1％,DCD对氮总矿化速率的影响显著高于DMPP,两者对氮总硝化速率的影响无显著差异;而在施肥后7周,不同硝化抑制剂对氮总硝化速率的影响存在差异.施肥后2周,3个处理的土壤氮总矿化速率和硝化速率分别是施肥前的7.2 ～10.0倍和5.5 ～21.5倍;NH4+和NO3-消耗速率分别是施肥前的9.1 ～12.2倍和5.1 ～8.4倍,这是由氮肥对土壤的激发效应所致.硝化抑制剂使氮肥更多地以NH4+形式保持在土壤中,减少了NO3-的积累.土壤氮总矿化速率和总硝化速率受硝化抑制剂的抑制是N2O减排的主要原因.     

硝化抑制剂DCD、DMPP对褐土氮总矿化速率和硝化速率的影响

采用¹⁵N库稀释-原位培养法研究了硝化抑制剂DCD、DMPP对华北盐碱性褐土氮总矿化速率和硝化速率的影响.试验在山西省运城市种植玉米的盐碱性土壤上进行,设单施尿素、尿素+DCD、尿素+DMPP 3个处理.结果表明：施肥后2周,DCD、DMPP分别使氮总矿化速率和氮总硝化速率减少了25.5%、7.3%和60.3%、59.1%,DCD对氮总矿化速率的影响显著高于DMPP,两者对氮总硝化速率的影响无显著差异;而在施肥后7周,不同硝化抑制剂对氮总硝化速率的影响存在差异.施肥后2周,3个处理的土壤氮总矿化速率和硝化速率分别是施肥前的7.2～10.0倍和5.5～21.5倍;NH₄⁺和NO₃^-消耗速率分别是施肥前的9.1～12.2倍和5.1～8.4倍,这是由氮肥对土壤的激发效应所致.硝化抑制剂使氮肥更多地以NH₄⁺形式保持在土壤中,减少了NO₃^-的积累.土壤氮总矿化速率和总硝化速率受硝化抑制剂的抑制是N₂O减排的主要原因.     

水分对林地和草地土壤氮初级转化速率的影响

水分含量是与土壤氮转化相关微生物活性的重要影响因素。本研究以黑龙江省北安市的草地和林地土壤为对象,通过室内培养试验,利用¹⁵N同位素标记技术和FLUAZ数值优化模型研究60%和100%田间持水量(WHC)条件下土壤氮初级矿化速率、初级固定速率、初级硝化速率和初级反硝化速率,以探讨土壤氮初级转化速率对水分含量变化的响应,阐明不同水分条件下土壤中氮的产生、消耗、保存机制及其生态环境效应。结果表明: 土壤水分变化不影响草地和林地土壤氮初级矿化速率和铵态氮固定速率,水分含量由60% WHC增加至100% WHC后显著增加了林地土壤的初级硝化速率,但对草地土壤的初级硝化速率没有显著影响。60% WHC条件下草地和林地土壤的初级反硝化速率可以忽略不计,水分含量增加至100% WHC后土壤初级反硝化速率显著提高,且草地土壤的初级反硝化速率显著低于林地土壤。100% WHC条件下林地土壤初级硝化速率与铵态氮固定速率比值(gn/ia)和N₂O排放量均显著高于60% WHC;100% WHC条件下草地土壤的N₂O排放量显著高于60% WHC,但两个水分条件下的gn/ia值无显著差异。表明短期内水分含量的增加可能会增加草地和林地土壤氮转化的负面环境效应,且对林地土壤的影响尤为显著。     

天山林区土壤总氮矿化过程对季节性冻融的响应

森林土壤总氮矿化对冻融过程的响应机制尚不明确,氮矿化速率和转化情况尚缺乏定量刻画。通过土壤原位法与室内培养分析相结合,利用~(15)N同位素稀释技术,研究冻融期间天山林区乔木林地、灌丛、草地3种群落类型土壤总氮矿化及转化累积量的动态,分析土壤总氮矿化速率与土壤温度、含水率及微生物量氮(MBN)的相互关系。结果表明:(1)冻融过程及群落类型对总氮矿化速率和MBN含量有极显著的影响(P0.01),秋、春季冻融期的总氮矿化速率相比冻结期更高;(2)季节性冻融期间,乔木林地土壤总氨化累积量在3种群落类型中最高(163.9 kg N hm~(-2) a~(-1)),秋、春冻融期占整个时期的比值约为66%;而总硝化累积量在3种群落类型中相差较小,秋、春冻融期占比均约为77.4%;(3)土壤温度和含水率显著影响总氮矿化速率、净氮矿化速率和MBN速率,随土壤温度增加,总氨化速率(林地和灌丛)显著升高(P0.05);随土壤含水率增加,净氨化速率(灌丛)和净硝化速率(灌丛)显著降低(P0.05)。通过揭示天山林区土壤总氮矿化速率(总氨化速率和总硝化速率)及转化累积量对冻融过程的响应情况,本研究为天山森林土壤中氮的生物地球化学过程提供了有价值的基础数据。     

西双版纳不同热带森林土壤氮矿化和硝化作用研究

1998年7月,用埋袋法对西双版纳热带季节雨林、崖豆藤（Mellettialeptobotrya）次生林、季节雨林内林窗和轮歇地土壤的氮矿化和硝化作用进行了研究。研究结果表明季节雨林和崖豆藤次生林的格局基本相同,氮净矿化速率分别为6．55mgN·kg－1·30d-1和6．37mgN·kg-1·30d-1,硝化速率分别为16．28mgN·kg－1·30d-1和16．38mgN·kg-1·30d-1。而林窗下和轮歇地土壤的氮净矿化速率和硝化速率均为负值,氮净矿化速率分别为-7.85mgN·ks-1·30d-1和-10．69mgN·kg-1·30d-1,硝化速率分别为-2．78N·kg-1·30d-1和-3．69mgN·kg-1·30d-1。从实验结果看,在30d的培养过程中,NH4－N消耗较多,导致硝化速率大于氮净矿化速率。     

西双版纳不同热带森林下土壤氮矿化和硝化作用研究

 1998年7月,用埋袋法对西双版纳热带季节雨林、崖豆藤(Mellettia leptobotrya)次生林、季节雨林内林窗和轮歇地土壤的氮矿化和硝化作用进行了研究。研究结果表明季节雨林和崖豆藤次生林的格局基本相同,氮净矿化速率分别为6.55mgN·kg-1·30d-1和6.37mgN·kg-1·30d-1,硝化速率分别为16.28mgN·kg-1·30d-1和16.38mgN·kg-1·30d-1。而林窗下和轮歇地土壤的氮净矿化速率和硝化速率均为负值,氮净矿化速率分别为–7.85mgN·kg-1·30d-1和–10.69mgN·kg-1·30d-1,硝化速率分别为–2.78N·kg-1·30d-1和–3.69mg N·kg-1·30d-1。从实验结果看,在30d的培养过程中,NH4–N消耗较多,导致硝化速率大于氮净矿化速率。     

不同管理措施对川西北草地土壤氮和碳特征的影响

川西北地区是我国的主要牧区之一。草地承包后, 草地建设中出现了各种草地经营管理方式———围栏、翻耕和完全的人工建设。采用常规化学分析和气压过程分离 (BarometricProcessSeparation, BaPS) 法, 对不同类型草地 (天然放牧草地、围栏草地、翻耕草地和人工草地 ) 的土壤氮、碳库以及反硝化速率、总硝化速率、N2 O和CO2 排放速率进行了研究。结果表明 :研究地点土壤有机质、全氮含量分别为 10 1.8和 5.1g·kg-1, 比典型的亚高山土壤有机质和全氮含量 (分别是 181.3和 7.4 g·kg-1) 明显低, 而且, 与通常的观念不同的是, 土壤NO3 - N含量是NH4+ N含量的 3~11倍。这可能是由于研究地过度的人为干扰造成的。研究还发现, 不同管理措施对土壤氮、碳库, 氮转化速率和土壤呼吸有显著影响。天然放牧草地围栏后, 土壤有机质和全氮含量明显升高, 比如, 围栏草地和翻耕草地的有机质、全氮含量分别比天然放牧草地高 6 1%、5 8%和 4 6 %、5 1%。氮转化速率和土壤呼吸大大加快, 尤其是在翻耕草地, 比如, 翻耕草地的总硝化速率和N2 O排放速率分别是天然放牧草地的 5.1和 2.4倍。因此, 虽然春季翻耕可能提高作物 (包括牧草 ) 产量, 但它同时也承担了巨大的生态学风险, 包括增加排放到大气中的CO2 和N2 O的量以及淋溶到地下水的NO3 -的量。因此, 建议在川西北亚高山区的人工草地建设中慎重选择翻耕措施。研究还发现, 研究地土壤的总硝化速率是净硝化速率的 2 0~ 93倍, 净硝化速率不能反映高海拔地区土壤硝化的准确状况。     

水分状况与不同形态氮添加对亚热带森林土壤氮素净转化速率及N2O排放的影响

通过室内模拟试验,研究40%、70%和110%土壤饱和持水量(WHC)下,不同形态氮(硝态氮和铵态氮)添加对亚热带森林红壤氮素转化的影响.结果表明:70%WHC下土壤净矿化和氨化速率最高,40%WHC下最低;与对照相比,70%WHC下添加硝态氮使土壤净矿化和氨化速率分别降低56.1%和43.0%,110%WHC下分别降低68.2%和19.0%,但提高了氨化速率占矿化速率的比例,表明添加硝态氮抑制了硝化.110%WHC下,添加硝态氮后,土壤净硝化速率最低,但氧化亚氮(N2O)浓度最高,最大值出现在第3~7天,表明N2O产生自反硝化途径,硝态氮也在同时段降低;而40%WHC和70%WHC下,N2O浓度在培养初期最大,即使在铵态氮和硝态氮添加处理下,试验后期N2O浓度也没有显著变化,表明自氧硝化是试验前期N2O产生的主要途径.40%WHC下,土壤可溶性有机碳含量增加最多,且在铵态氮添加处理下增加最多,可见添加铵态氮促进土壤有机质矿化,增加可溶性有机碳,但是土壤水分含量增多不利于有机质矿化.在40%WHC和110%WHC下,铵态氮添加处理土壤可溶性有机氮(SON)变化速率分别显著高于对照73.6%和176.6%,而在硝态氮添加处理下,只有40%WHC下显著高于对照78.7%,表明高水分条件和添加铵态氮有利于SON的形成.     

土地利用方式和培养温度对土壤氮转化及温室气体排放的影响

在好氧条件下研究土地利用方式(林地、草地)及培养温度(10、15 ℃)对加拿大和中国土壤的硝化作用、氮矿化作用以及N2O和CO2排放的影响.结果表明:草地土壤中的硝化作用和N2O排放量大于林地土壤,中国草地土硝化作用最强.10和15℃下中国草地土硝化速率分别为2.10和2.86 mg N·kg-1·d-1,15 d的N2O累积排放量分别为10.2和15.4μg N2O-N·kg-1.pH是影响土壤硝化作用强度和N2O排放的主要因素,与两者均呈显著正相关.林地土壤的矿化作用和CO2排放量高于草地,中国林地土壤的矿化作用最强,其平均矿化速率在10和15℃时分别为3.08和2.87mgN·kg-1 ·d-1.加拿大林地土壤CO2排放量最高,其15 d的累积排放量在10和15℃时分别为314和370 mg CO2-C·kg-1,土壤有机碳和水溶性有机碳含量分别与有机氮矿化作用和CO2排放量呈显著正相关.温度增加促进草地土壤硝化作用及林地和草地土壤中N2O的排放,也显著促进林地土壤中CO2的排放.     

氮素对内蒙古典型草原羊草种群的影响

为了研究氮素对内蒙古典型草原植物种群的影响, 在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站, 实施了长期的氮素添加试验。就两年来不同梯度氮素处理对羊草 (Leymuschinensis) 种群的影响进行了分析。结果表明, 氮素对羊草种群具有显著的调节效应, 随着氮素梯度的增加, 羊草种群密度、种群高度、地上生物量、地下生物量、总生物量均显著增加, 羊草种群地下生物量 /地上生物量比值逐渐降低。氮素对羊草种群构件的生物量分配有显著影响, 随着氮素梯度的增加, 羊草种群生物量向根茎的分配比例显著降低, 向叶片和根系的分配比例显著提高。羊草种群的相对密度和相对生物量也随着氮素梯度的增加而显著提高。     

Divergent changes in plant community composition under 3-decade grazing exclusion in continental steppe

An understanding of the factors controlling plant community composition will allow improved prediction of the responses of plant communities to natural and anthropogenic environmental change. Using monitoring data from 1980 to 2009, we quantified the changes in community composition in Leymus chinensis and Stipa grandis dominated grasslands in Inner Mongolia under long-term grazing-exclusion and free-grazing conditions, respectively. We demonstrated that the practice of long-term grazing exclusion has significant effects on the heterogeneity, the dominant species, and the community composition in the two grasslands. The community composition of L. chinensis and S. grandis grasslands exhibited directional changes with time under long-term grazing exclusion. Under free grazing, the L. chinensis community changed directionally with time, but the pattern of change was stochastic in the S. grandis community. We attributed the divergent responses to long-term grazing exclusion in the S. grandis and L. chinensis grasslands to litter accumulation and changes in the microenvironment after grazing exclusion, which collectively altered the growth and regeneration of the dominant species. The changes in the grazed grasslands were primarily determined by the selective feeding of sheep during long-term heavy grazing. Overall, the responses of the community composition of the Inner Mongolian grasslands to long-term grazing exclusion and heavy grazing were divergent, and depended primarily on the grassland type. Our findings provide new insights into the role of grazing in the maintenance of community structure and function and therefore have important implications for grassland management.     

放牧后羊草和芦苇叶组织转化的比较

运用组织转化理论与分析方法,对羊草与芦苇在放牧后的叶组织转化进行了比较研究。结果表明,整个生长季内,除5月份外,芦苇的绿叶数大于羊草,羊草的绿叶长大于芦苇;2种禾草的叶片发生率和伸长率均在生长初期最大,以后逐渐降低,萎蔫率正好相反;芦苇叶片寿命短,叶组织转化快、叶组织物质积累呈抛物线型增长,如果不及时利用,会造成资源的浪费,羊草叶片寿命较长,叶组织转化慢。可以通过不同的利用方式和时间来改善羊草草地的质量。     

羊草不同地理种群的同工酶研究

对我国从内蒙古到吉林的荒漠草原、典型草原、草甸草原、盐碱地草原的５个样点上羊草的６种同工酶进行了研究,通过聚类分析发现羊草种群随着地理生态环境的不同,在同工酶水平上发生着不同程度的种内分化．羊草在同工酶水平上的分化受多个环境因子的综合影响,而且与羊草耐寒性能存在一定的内在联系．     

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。     

嗅觉和视觉在中华微刺盲蝽对马缨丹定向行为中的作用

对马缨丹(Lantana camara)、黄花马缨丹(Lantana camara cv.‘Flava')和紫花马缨丹(Lantanamontevidensis)花序上中华微刺盲蝽(Campylomma chinensis)的密度调查结果表明,中华微刺盲蝽在3种颜色马缨丹花序上的分布与花序颜色无关(偏相关系数为0.240,P=0.147,n=40),但与花序中的黄胸蓟马数量和花序中小花数的偏相关系数分别为0.512(P＜0.0001,n=0)和0.451(P＜0.0001,n=40),达到极显著水平.中华微刺盲蝽对不同颜色粘卡的试验也表明,该盲蝽寻找植物寄主时,视觉刺激并不起作用.四臂嗅觉仪的试验结果表明,中华微刺盲蝽对马缨丹的气味有强烈的趋向作用.采用固相微萃取和气相-质谱联用技术分析表明,3种马缨丹花序的挥发物有7种相同的化学成分.     

射干和鸢尾的挥发性成分

射干和鸢尾的挥发性成分秦民坚王强徐珞珊徐国钧（中国药科大学,南京２１００３８）田中俊弘（岐阜药科大学,日本国岐阜市５０２）ＶｏｌａｔｉｌｅｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓｏｆＢｅｌａｍｃａｎｄａｃｈｉｎｅｎｓｉｓａｎｄＩｒｉｓｔｅｃｔｏｒｕｍＱｉｎＭｉｎＪ...     

气候变化对内蒙古草原典型植物物候的影响

自然物候期是气候变化最直观的植物信号记录,自然物候变化是气候与自然环境变化的综合指标。基于1983—2009年内蒙古草甸草原、典型草原和荒漠草原区典型植物马兰草、霸王、贝加尔针茅和羊草生长期物候观测资料和同时段的气象观测资料,利用数理统计等方法,分析了不同草原区典型植物物候期与气候要素间的相互关系,结果表明:(1)1983—2009年内蒙古草原区植物物候期总体呈提前趋势,但地域差异明显,典型草原区植物萌芽返青、开花及黄枯期等物候提早趋势最为明显,说明不同草原区植物物候对气候变暖的区域响应不同。(2)内蒙古草原区植物物候期与气候变化密切相关。春季3—5月累积气温与植物萌芽返青期和开花期呈显著负相关,与日照时数为正相关,降水量对其影响不同草原区差异较大。荒漠草原和典型草原区植物黄枯期早晚与黄枯前1—2个月平均气温呈显著负相关,草甸草原区植物黄枯期与前1—2个月的降水量和日照时数有关,与气温关系不显著。(3)随着气候变暖,马兰草生长期缩短,霸王、贝加尔针茅和羊草生长期延长,其中典型草原区主要植物针茅生长季延长趋势最为明显,荒漠草原次之,草甸草原延长最少。     

放牧和围封条件下羊草碱化草地中斑发布格局研究

应用分形方法对松嫩平原羊草碱化划地中斑块分布格局进行定量估计,分析了放牧干扰和围封条件下斑块分布特征及动态。结果表明：随放牧强度增加,羊草斑块的斑块化指数增大,斑块面积范围的上下限变小,分布趋于破碎化和不均匀,斑块公布格局趋于复杂,自相似规律发生转折的尺度增多。围封后,１９８９～１９９３年羊草斑块总面积增加,斑块数目减少,斑块化指数降低,１９９４年后羊草斑块分布格局基本稳定。羊草斑块分布的双对数曲     

Distribution of Soil Microorganism in the Soil of L. chinensis Grass-lands in Northeastern China Plain and Their Relations with Soil Factors

The distribution laws of soil microorganism in the soil of L. chinensis grasslands were investigated in Northeastern China Plain, and the effects of soil features on them were analyzed. The results showed that the amount and the net biomass of microorganism was the biggest in the soils under L. chinensis community and weed community, the smallest in the soil covered by the Puccinejjia tenuifora community, and moderate in the soil of Cleistogenes squarrosa community. Among the measured 11 soil factors, the interactions between pairs of soil total N-total P, active organic matter-total P, pH- total P, pH-total K, total K-total P, active organic matter-total N, active organic matter-total K, organic matter-total N were distinct, with the correlation coefficients of 2.90--5.94. The direct effects of total P,N, K, pH and active organic matter on the microbial biomass were significant, with the path coefficient of 2.02--6.15.