模拟氮沉降对南亚热带两种乔木幼苗生物量及其分配的影响

 探讨了南亚热带季风常绿阔叶林两种优势树种荷木（Schima superba）和黄果厚壳桂（Cryptocarya concinna）幼苗的生物量及其分配对氮沉降增加的响应。实验分为对照（CK）、T5、T10、T15和T30　5个处理,每个处理设置3次重复。所施氮肥为NH4NO3,以溶液方式喷施,5个处理浓度分别为0、0.12、0.24、0.36、0.72 mol N·L-1。每月喷施2次,5个样方1年喷施的总氮量分别相当于氮沉降率0、5、10、15、30 g N·m-2·a-1。经过11个月的施氮处理,两种幼苗对氮沉降的响应存在差异,其中黄果厚壳桂幼苗的基径、株高、全株生物量和相对生长速率除最高处理T30外,均高于对照,但荷木幼苗的基径、全株生物量和相对生长速率除T10外,均小于对照。氮处理也对生物量的分配产生了明显的影响,两种幼苗的叶重比以T30最低,表明高氮处理不利于幼苗叶片的生长;枝重比均以T30最高,反映了高氮处理的幼苗生物量分配到枝干的比例最高;根重比和根冠比均以对照样方幼苗的最高,表明氮处理抑制根的生长,分配到根部分的生物量下降。总的来看,经过11个月的处理,除最高处理T30外,氮处理仍对黄果厚壳桂幼苗的生长有促进作用,而对荷木幼苗的生长则趋向于一定程度的抑制效应,表明黄果厚壳桂幼苗更能耐受高氮条件。     

模拟氮沉降对三种南亚热带树苗生长和光合作用的影响

探讨了 3种南亚热带优势树种荷木 (Schima superba)、锥栗 (Castanopsis chinensis)和黄果厚壳桂 (Cryptocarya concinna)的幼苗对模拟氮沉降增加的响应。实验分为对照组 A和处理组 B、C、D和 E,分别以 NH4 NO3形式人为喷施 0、5、10、15和 30g N/ (m2 · a)。研究结果表明 ,高氮处理组的幼苗生长逐渐受到抑制 ,而中氮处理则大大促进了幼苗的生长。经过 7个月的处理 ,3种树苗的净光合速率呈现出随氮处理水平增加而先增加后减小的特点 ,即 C组的净光合速率最高 ,而 D组则开始下降。荷木幼苗的水分利用效率和锥栗幼苗的气孔导度的变化趋势与净光合速率一样 ,但黄果厚壳桂幼苗的气孔导度和水分利用效率及荷木幼苗气孔导度各处理间差异不明显。荷木和黄果厚壳桂幼苗的光合色素含量随处理水平增加而增加 ,锥栗幼苗的 Chl a和 Chl(a b)含量以 B组最高 ,总体趋势呈现出随处理水平先增加后减小的特点 ,但类胡萝卜素随处理水平增加而增加     

NaCl胁迫过程中喷施ALA对菘蓝幼苗生长及主要活性成分含量的影响

以来源于安徽亳州和山西运城的菘蓝（Isatis indigotica Fort.）幼苗为实验材料,对100 mmol·L-1NaCl胁迫条件下喷施50.0、25.0、16.7、12.5和0.0 mg·L-15-氨基乙酰丙酸（ALA）后幼苗部分生长指标、叶片中靛蓝和靛玉红含量以及根中表告依春含量的变化进行了研究。结果表明：在100 mmol·L-1NaCl单一胁迫条件下,来源于安徽亳州的幼苗单株叶鲜质量和叶片中靛蓝和靛玉红含量均低于对照,单株根鲜质量、根冠比以及根中表告依春含量均高于对照;来源于山西运城的幼苗单株叶和根鲜质量、叶片中靛玉红含量和根中表告依春含量均低于对照,根冠比和叶片中靛蓝含量均高于对照。在NaCl胁迫过程中喷施ALA对菘蓝幼苗生长和有效成分的积累均有不同效应。其中,喷施25.0 mg·L-1ALA后安徽亳州产幼苗单株叶和根鲜质量均最高且显著高于NaCl单一胁迫处理组;喷施16.7 mg·L-1ALA后山西运城产幼苗单株叶和根鲜质量均较高但与NaCl单一胁迫处理组无显著差异。喷施50.0 mg·L-1ALA后安徽亳州产幼苗叶片中靛蓝含量最高（0.376 mg·g-1）,喷施25.0 mg·L-1ALA后其叶片中靛玉红含量最高（9.977 mg·g-1）,喷施16.7 mg·L-1ALA后其根中表告依春含量最高（0.229 mg·g-1）,且均显著高于NaCl单一胁迫处理组;喷施16.7 mg·L-1ALA后山西运城产幼苗叶片中靛蓝含量最高（0.282 mg·g-1）,喷施12.5 mg·L-1ALA后其叶片中靛玉红含量和根中表告依春含量均最高（分别为4.526和0.301 mg·g-1）,且均显著高于NaCl单一胁迫处理组。研究结果表明：喷施适宜浓度ALA能够有效减轻NaCl胁迫对菘蓝幼苗生长的影响、提高其体内药用活性成分的含量;总体上看,产自安徽亳州的菘蓝幼苗的耐盐性较强,且不同种源适宜的ALA浓度也有一定差异。     

不同施肥处理对甜菊生长及糖苷含量和积累量的影响

采用盆栽法,以甜菊( Stevia rebaudiana Bertoni)品种‘中山4号'(‘Zhongshan No.4')当年生扦插苗为研究对象,研究不同形态氮肥(硫酸铵、硝酸钠和尿素)及不同施氮量(纯氮)、施磷量( P2 O5)和施钾量( K2 O)对幼苗生长及糖苷含量和单株积累量的影响。结果显示：随氮肥、磷肥和钾肥施用量的提高,甜菊幼苗的株高、茎粗、叶长、叶宽、单株叶干质量和单株茎干质量均呈先升后降的变化趋势,且总体上与对照无显著差异,仅施磷量300 mg·kg-1处理组的叶长显著高于对照;根据施肥量与单株叶干质量的回归方程,确定硫酸铵、硝酸钠、尿素、磷肥和钾肥的施用量分别为64.87、660.21、735.84、211.54和775.92 mg·kg-1时,幼苗单株叶干质量最高。在硫酸铵处理组中,300 mg·kg-1处理组甜菊叶片中的莱鲍迪苷A( R-A)含量及甜菊苷( St)、R-A和总苷的单株积累量以及600 mg·kg-1处理组的St单株积累量高于对照,多数处理组的St、R-A和总苷含量及单株积累量均低于对照;在硝酸钠处理组中,1200 mg·kg-1处理组的R-A和总苷含量、600和900 mg·kg-1处理组的St单株积累量以及300~900 mg·kg-1处理组的R-A和总苷单株积累量高于对照,其他处理组的St、R-A和总苷含量及单株积累量均低于对照;在尿素处理组中,1500 mg·kg-1处理组的R-A和总苷的含量和单株积累量以及600和900 mg·kg-1处理组的R-A和总苷单株积累量高于对照,其他处理组的St、R-A和总苷含量及单株积累量均低于对照;各施氮处理组中,仅1500 mg·kg-1处理组的R-A含量与对照差异显著,其他指标均与对照无显著差异。在施磷处理组中,100 mg·kg-1处理组的R-A含量以及100和200 mg·kg-1处理组的St、R-A和总苷的单株积累量高于对照,多数处理组的St、R-A和总苷含量及单株积累量低于对照且与对照均无显著差异。在施钾处理组中,各处理组的St、R-A和总苷含量及单株积累量均高于对照,其中仅900 mg·kg-1处理组的St、R-A和总苷含量与对照显著差异。各施肥处理组的St含量占总苷含量的百分率均低于对照、R-A含量占总苷含量的百分率均高于对照,且总体上与对照无显著差异。经过综合分析,建议在甜菊生育期内的施肥量为纯氮600~900 mg·kg-1、P2 O5200~300 mg·kg-1和K2 O 600~900 mg·kg-1,其中氮肥以尿素为宜。     

芽孢杆菌ZJM-P5与氮配施对红小豆幼苗生长和氮吸收的影响

以红小豆品种‘晋红小豆5号’和促生芽孢杆菌ZJM-P5为材料,设置不同氮素用量和菌液浓度处理,采用盆栽试验,测定各菌氮处理下红小豆幼苗农艺性状、生理特性及含氮量等指标,研究促生芽孢杆菌ZJM-P5与氮配施对红小豆幼苗生长发育的影响,并筛选出最佳促生菌液浓度水平,为提高红小豆幼苗的养分吸收利用效率及其高产优质栽培提供理论依据。结果表明:(1)在同一菌液浓度下,红小豆苗期株高、茎粗、叶面积、地上部干重、根系干重、根表面积、根系体积、根系平均直径均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,而最大根长随着施氮量增加有所下降;根系可溶性糖及MDA含量随施氮量增加均呈先降后升的趋势;根系SOD、POD活性及根系活力均随施氮量增加先升高后降低;根系可溶性蛋白含量、NR活性和植株含氮量均随施氮量增加而增加。(2)在相同施氮量条件下,除根系可溶性糖和MDA含量随着菌浓度的增加先下降后升高外,其余各指标均呈先升后降的变化趋势;各指标除低氮(50mg·kg~(-1))水平下在10~8 cfu·mL~(-1)菌液浓度达到最大值外,其它氮水平均在10~7 cfu·mL~(-1)菌液浓度达到最大值。研究发现,芽孢杆菌ZJM-P5与氮合理配施有利于红小豆植株的氮素吸收和生长发育,并以100mg·kg~(-1)为最佳施氮(纯氮)水平,10~7 cfu·mL~(-1)为最佳菌浓度,且两者组合处理的幼苗农艺性状、根系活力及保护酶活性、氮素含量均达到较高水平;过量施氮、施菌或菌氮比例不合理则会导致幼苗干物质积累及氮素提升受限,进而抑制植株正常生长。     

4种阔叶幼苗对PEG模拟干旱的生理响应

研究了PEG模拟干旱胁迫环境下的火力楠(Michelia macclurel)、尾叶桉(Eucalyptus urophylla)、枫香(Liquidambar formosana)、荷木(Schima superba)幼苗的生理变化。结果表明,干旱胁迫下,4种幼苗叶片的相对含水量小于对照,其中,尾叶桉和枫香下降明显;不同干旱胁迫条件下,4种树种幼苗叶片的相对电导率均显著大于对照,其中尾叶桉和枫香上升幅度大;干旱胁迫下的火力楠和荷木幼苗叶片的脯氨酸含量呈现波动,尾叶桉和枫香幼苗则显著大于对照;不同干旱胁迫时间下的幼苗叶片的叶绿素含量小幅波动;4个树种幼苗的过氧岐化酶(SOD)活性随胁迫时间增加而呈现先升后降的趋势,其中火力楠和荷木的幼苗的SOD活性持续维持在较高水平;荷木叶片的丙二醛(MDA)含量先升后降,最后和对照水平相近,其余幼苗的MDA含量均大于对照;干旱胁迫下4种幼苗叶片的可溶性糖含量增加幅度较大。主成分分析表明,4种幼苗的抗旱能力排序为荷木>火力楠>尾叶桉>枫香。     

不同氮浓度对兔眼蓝浆果不同品种幼苗生长和光合生理的影响

为确定兔眼蓝浆果( Vaccinium ashei Reade)不同品种苗期的适宜施氮量,以兔眼蓝浆果早熟品种‘阿拉帕哈’(‘Alapha’)、中熟品种‘园蓝’(‘Gardenblue’)和晚熟品种‘芭尔德温’(‘Baldwin’)的组培苗为实验材料,采用水培法研究了不同氮浓度(0、1、2和4 mmol·L-1)对幼苗生长、根和叶中全氮含量、叶片光合生理特性的影响。结果表明：与对照(0 mmol·L-1氮)相比,经1、2和4 mmol·L-1氮处理后3个兔眼蓝浆果品种的单株茎叶干质量显著增加,根冠比显著降低;但品种‘园蓝’的单株根干质量显著高于对照,另2个品种的单株根干质量与对照无显著差异。随着营养液中氮浓度的提高,3个兔眼蓝浆果品种根的全氮含量及品种‘阿拉帕哈’叶的全氮含量均逐渐增加,且在4 mmol·L-1氮处理下最高;品种‘园蓝’和‘芭尔德温’叶的全氮含量呈先升高后降低的趋势,且均在2 mmol·L-1氮处理下最高;各处理组根和叶的全氮含量均显著高于对照。经1、2和4 mmol·L-1氮处理后,3个兔眼蓝浆果品种叶片的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量以及PSⅡ最大光化学效率( Fv/Fm )均呈先升高后降低的趋势,且均显著高于对照。各处理组中,品种‘园蓝’叶片的净光合速率( Pn)、气孔导度( Gs)、胞间CO2浓度( Ci)和蒸腾速率( Tr)均显著高于对照;品种‘芭尔德温’叶片的Pn值在4 mmol·L-1氮处理下显著低于对照,Gs和Tr值在2 mmol·L-1氮处理下显著高于对照,Ci值与对照无显著差异;与对照相比,品种‘阿拉帕哈’叶片的Pn值在1和4 mmol·L-1氮处理下显著提高,Gs值在1 mmol·L-1氮处理下显著提高,Tr值在1和2 mmol·L-1氮处理下显著提高,而Ci值则在4 mmol·L-1氮处理下显著降低。综合分析结果显示：适度增施氮肥可提高兔眼蓝浆果不同品种幼苗的茎叶生长、改善其光合性能,但对根系生长无明显的促进作用。在营养生长期兔眼蓝浆果不同品种的需氮量存在差异,其中品种‘园蓝’更适宜高氮环境,而施用少量氮肥即可促进品种‘芭尔德温’和‘阿拉帕哈’幼苗地上部分生长。     

指数施肥对美国山核桃幼苗生物量及氮积累的影响

为探究施肥对美国山核桃(Carya illinoensis)幼苗生长和氮素积累的影响,以一年生美国山核桃实生苗为试验材料,共设置0(CK)、100、200、400、600和800 mg·株~(-1)6个供氮水平,运用指数施肥法研究了6个供氮水平处理下美国山核桃生物量和氮积累的变化。结果表明:美国山核桃幼苗茎生物量、叶生物量和总生物量均随施氮量的增加而呈现先增后减的趋势,均在600 mg·株~(-1)达到最大值,分别为2.30、4.39和9.33 g,是CK组的2.30、4.99和2.17倍,而根生物量随着施氮量的增加呈现递减的趋势;与CK组相比,各指数施肥处理的美国山核桃幼苗根、茎、叶氮质量分数分别提高了0.79~6.40、1.01~3.52和0.43~1.03倍,而根、茎、叶氮积累量分别提高了1.84~6.66、2.40~9.35和4.02~8.23倍;当施氮量为≤600 mg·株~(-1)时,美国山核桃幼苗的总生物量和总氮累积量均随施氮量的增加而增加,而当施氮量达到800 mg·株~(-1)时,其幼苗的总生物量和总氮累积量出现明显下降,总氮质量分数始终保持上升趋势。因此,施氮量600 mg·株~(-1)左右为美国山核桃幼苗温室培育的最适施氮量。     

模拟氮沉降对杉木幼苗养分平衡的影响

为研究氮沉降对植物养分平衡的影响,对1a生杉木（Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook.）幼苗进行了室内模拟试验。以NH4NO3作为外加氮源,设计了N0（0 g N m-2?a-1）、N1（6 g N m-2?a-1）、N2（12 g N m-2?a-1）、N3（24 g N m-2?a-1）和N4（48g N m-2?a-1）等5种氮沉降水平,每处理重复6次。通过1a的试验发现,杉木幼苗叶、茎、粗根和细根中的N、K、Mg含量随氮处理水平的增加而上升,但Ca在各器官中的含量则呈下降趋势;中低氮（N1,N2）对叶、茎和粗根中P的含量表现为促进作用,而高氮（N3,N4）则表现为抑制作用。幼苗各器官中的N与其他养分元素的比值随氮处理水平的增加而普遍升高,但粗根中的N/K、N/Mg则表现为下降。与对照（N0）相比,在N1、N2、N3、N4处理中,幼苗对外加氮素的表观利用率分别为60.7%、57.9%、43.3%和27.9%,随氮处理水平增加,利用率呈明显下降趋势。随着氮处理水平的增加,幼苗体内的氮分配到叶和细根中的比例增加,而分配到茎和粗根中的比例下降。因此,氮沉降明显增加了杉木幼苗各器官的氮含量,影响了幼苗的养分平衡。     

活性炭对苦荞幼苗根系和叶片生理特性的影响

以山西省主栽苦荞品种‘黑丰1号’温室盆栽幼苗为材料,设置土壤活性炭含量分别为0(CK)、2.5(B2.5)、5.0(B5.0)、7.5(B7.5)、10(B10)g/kg共5个水平,研究土壤中施加活性炭后对苦荞幼苗根系及碳氮代谢、保护酶活性等指标的影响.结果显示:(1)随着活性炭施用比例的增加,苦荞幼苗根系生长指标和根系活力指标均呈先增后减的趋势,根平均直径呈先减后增的趋势,其中B5.0、B7.5处理的幼苗根系总长度、总表面积、总体积、活跃吸收面积、根尖数均显著高于对照,但B10处理的根系发育减弱.(2)随活性炭施用比例的增加,苦荞幼苗叶片蔗糖酶活性变化呈先增后减的趋势,同一处理水平条件下随苦荞的生长而逐渐下降;B2.5、B5.0处理苦荞幼苗叶片蔗糖酶活性和可溶性糖含量均比CK极显著增加,B7.5处理略有提高,B10处理差异不显著.(3)苦荞幼苗叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性随活性炭的增加基本呈上升趋势,而同一处理水平下随苦荞的生长而下降;叶片GS活性在B5.0、B7.5处理时比CK极显著提高,可溶性蛋白质含量在B7.5处理时也显著提高.(4)叶片保护酶SOD、POD、CAT活性随活性炭浓度的升高呈先升后降的变化趋势,而同一处理水平下各时期间变化不大;B2.5处理叶片的SOD、POD和CAT活性比对照显著增强.研究发现,适量施用活性炭(2.5～7.5g/kg)能有效促进苦荞幼苗碳氮代谢和保护酶活性,增强其根系活力.     

模拟降水变化和土壤施氮对浙江古田山5个树种幼苗生长和生物量的影响

为了探讨古田山地区5个树种—秃瓣杜英(Elaeocarpus glabripetalus)、枫香(Liquidambar formosana)、木荷(Schima superba)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)和马尾松(Pinus massoniana)幼苗的生长和生物量及其分配对添加氮肥和减少降水的响应, 在野外设置了双因素氮肥(对照和施氮)和降水(自然降水(对照)和减少降水)控制试验, 氮肥的施入量为10 g·m^-2·a^-1 NH₄NO₃, 分别于每年5月初和7月初各施5 g·m^-2·a^-1, 减少降水处理是减少自然降水的30%。经过3个生长季的处理发现: 1)施氮显著促进了秃瓣杜英、枫香和木荷的苗高和基径的生长, 并且对秃瓣杜英和枫香的促进作用经过1个生长季的处理就表现出来, 而木荷在经过2个生长季后才表现出来; 2)施氮显著促进了秃瓣杜英、枫香和木荷的全株生物量以及各部分生物量的增长, 而只增加了马尾松的侧枝和叶片生物量以及青冈的侧枝生物量; 3) 2个生长季的施氮处理提高了秃瓣杜英和木荷的叶重比以及枫香和青冈的枝重比, 3个生长季的施氮处理促进了秃瓣杜英、枫香和木荷的茎重比以及青冈和马尾松的枝重比, 地上干物质分配比例的增加以地下干物质分配比例减小为代价, 施氮后显著降低了秃瓣杜英、枫香、木荷和青冈的根重比和根冠比; 4) 降水减少30%对各树种的生长均无显著影响。     

氮沉降对热带亚热带森林土壤氮循环微生物过程的影响研究进展

近年来,高速的城市化和工业化建设导致全球大气氮沉降量逐年递增,其中热带亚热带地区氮沉降量显著高于全球平均水平,而大部分热带亚热带森林土壤趋近氮饱和状态,氮沉降增加将持续向土壤输入外源活性氮,极易导致土壤氮过剩,进而破环整个森林生态系统氮循环的平衡。我国热带亚热带地区经济发展快速,氮沉降增加导致的土壤养分失衡和林地退化等生态问题日益凸显,森林土壤氮循环对大气氮沉降的响应及适应机制已引起了学术界的广泛关注。研究表明氮循环各环节均由特定的功能微生物驱动完成,明确氮沉降增加对热带亚热带森林土壤氮循环功能微生物及其介导的关键过程的影响,对评价未来氮沉降增加背景下全球森林土壤氮循环的响应及驱动机制有重要作用,可为促进我国热带亚热带地区森林修复、生态环境的改善与提升提供科学支撑。鉴于此,本文综述了热带亚热带森林土壤氮循环主要过程（如固氮、硝化、反硝化、厌氧氨氧化等）及其功能微生物群落丰度、活性、组成等对氮沉降增加的响应,同时分析了这些功能微生物的群落特征与主要环境因子（如NH₄⁺、NO₃^-、有机碳、pH、含水量等）的关联性。在此基础上探讨了氮沉降增加下功能微生物对热带亚热带森林土壤氮循环的调控作用,重点探讨了功能微生物如何通过改变丰度与群落组成而影响氮循环过程,并对目前研究中存在的主要问题与未来研究重点进行了简要剖析。     

亚热带米槠天然林土壤氨氧化微生物对模拟氮沉降的响应

我国亚热带地区是全球氮沉降的热点区域。氮沉降会影响氨氧化微生物的丰度和群落结构,进而改变土壤微生物驱动的养分循环。目前对新近发现的完全氨氧化菌认识不足,极大地制约了对森林土壤氨氧化微生物响应氮沉降的整体认识。本研究以福建省三明市辛口镇格氏栲自然保护区长期模拟氮沉降处理土壤为研究对象,利用实时定量PCR方法,研究氨氧化微生物(包括氨氧化细菌AOB、氨氧化古菌AOA和完全氨氧化菌comammox Nitrospira),尤其是完全氨氧化菌的amoA基因丰度。模拟氮沉降处理包括:不添加N(CK)、低氮(添加40 kg N·hm^-2·a^-1,LN)和高氮(添加80 kg N·hm^-2·a^-1,HN)。结果表明: 8年的氮添加降低了土壤pH值和有机碳含量,提高了土壤硝态氮含量。供试土壤的AOB丰度低于检测限,无法获得目的片段。高氮处理显著提高了AOA丰度,但对完全氨氧化菌clade A和clade B丰度无显著影响。两种氮添加处理均降低了完全氨氧化菌/AOA值,表明氮添加降低了完全氨氧化菌在亚热带森林土壤氨氧化微生物类群中的相对竞争力。针对完全氨氧化菌clade A和clade B的扩增都存在非特异性产物,表明针对森林土壤的高特异性和覆盖度设计引物的必要性。Clade A和clade B丰度与总氮和铵态氮含量呈显著正相关,clade B丰度还与有机碳含量呈显著正相关。总之,模拟氮沉降提高了AOA在亚热带米槠天然林土壤硝化过程中的相对重要性,这些发现可为该地区应对全球变化和氮沉降的风险评估提供理论依据。     

CO2浓度升高和氮沉降对南亚热带主要乡土树种及群落生物量的影响

选取荷木、海南红豆、肖蒲桃、红鳞蒲桃和红锥5种南亚热带乡土树种构建混交群落,通过5年人为提高CO₂浓度和氮输入试验,研究碳-氮交互作用对南亚热带主要乡土树种及群落的生物量积累与分配的影响.结果表明：CO₂浓度升高及氮沉降对植物生物量的积累和分配的影响因树种不同而有显著差异.CO₂浓度升高和氮沉降对豆科植物生物量积累相对提高了49.3%和71.0%,且促进了阳生植物生物量的积累;氮沉降能显著提高偏阴生植物生物量积累,但在CO₂浓度升高条件下,其生物量积累低于对照.CO₂浓度升高抑制了阳生植物地下生物量的分配,但促进偏阴生植物地下生物量的分配.CO₂浓度升高、氮沉降以及碳-氮交互作用对南亚热带植物群落生物量积累均具有促进作用;CO₂浓度升高促进群落地下生物量积累,氮沉降显著提高其地上部分生物量分配.在全球变化背景下,南亚热带林业固碳树种适宜选用海南红豆和红锥.     

南亚热带森林不同演替阶段植物与土壤中N、P的化学计量特征

选择南亚热带森林演替过程3个阶段(初期、中期和后期)的典型森林生态系统为研究对象,在测定植物与土壤中全N、全P含量的基础上,阐明了森林演替过程中植物与土壤的N、P化学计量特征。结果显示:1)土壤中全N含量随演替进行而增加,马尾松(Pinus massoniana)林(初期)、混交林(中期)和季风林(后期)0–10cm土层中全N含量分别为0.440、0.843和1.023g·kg–1;混交林0–10cm土层中全P的含量最为丰富,为0.337g·kg–1,马尾松林和季风林土壤全P含量分别为0.190和0.283g·kg–1。2)植物叶片中全N、全P的含量随演替呈减少的趋势,但根系中全N、全P的含量都以马尾松林为最多,混交林和季风林含量彼此相当。3)各土层中N:P随演替的进行呈现明显增加趋势,马尾松林、混交林和季风林0–10cm土层中N:P分别为2.3、2.5和3.6;植物各器官中N:P随演替的进行也呈增加趋势,且叶片和根系中的N:P相近,马尾松林、混交林和季风林叶片中N:P分别为22.7、25.3和29.6。基于上述结果,探讨了南亚热带森林生态系统植物与土壤中N:P特征、森林演替过程中植物与土壤中N:P变化规律以及P对南亚热带森林生态系统的限制作用。结果表明,P已经成为南亚热带森林生态系统生物生长和重要生态过程的限制因子。     

杉木人工林土壤微生物生物量和碳源利用能力对模拟氮沉降和干旱的响应

杉木林是我国亚热带地区最主要的人工林和重要的碳汇。本研究以杉木人工林为对象,通过设置氮素添加(40 kg N·hm^-2·a^-1)和隔离降雨(-50%)试验分别模拟氮沉降和干旱,在夏季(7月)和冬季(1月)采集表层土壤,通过磷脂脂肪酸、平板计数、Biolog等方法综合分析土壤微生物生物量、数量及碳源利用能力。结果表明: 土壤微生物生物量及微生物组成在两季节间存在显著差异;氮添加和隔离降雨可在一定程度上减少可培养细菌和真菌的数量,细菌数量较真菌数量对氮添加和隔离降雨的响应更敏感。隔离降雨显著抑制了土壤中微生物的碳源利用能力,而氮添加无显著影响。土壤细菌数量与微生物碳源利用能力呈显著正相关,表明可培养细菌是介导微生物碳转化的关键组分。本研究强调了氮沉降和干旱对亚热带杉木人工林表层土壤微生物的影响,可为评估未来全球变化情景下亚热带森林生态系统的土壤微生物生态功能提供科学依据。     

森林土壤微生物对干旱和氮沉降的响应

干旱和氮沉降深刻影响着人类世森林生态系统的生命活动与物质循环,进而影响全球碳平衡、并反馈作用于气候变化。土壤微生物驱动元素的生物地球化学循环和关键土壤生态过程,在气候变化生物学研究方面具有核心地位和全球重要性。本文综述了干旱和氮沉降对森林土壤细菌和菌根真菌的影响。提出未来应加强全球变化多因子交互作用对土壤微生物多样性、活性与生态功能的研究;建立野外长期定位站,强化亚热带森林生态系统与全球变化研究;注重土壤生物之间互作及网络研究;利用微生物大数据建立相关的机理模型等。从认识微生物多样性和群落组成对全球变化的响应与适应,逐步发展为调控利用微生物群落服务于森林的优化管理、生态资源的合理保护与可持续利用,为充分发挥微生物减缓全球气候变化的作用提供理论基础。     

CO_2浓度升高和氮沉降对南亚热带主要乡土树种及群落生物量的影响

选取荷木、海南红豆、肖蒲桃、红鳞蒲桃和红锥 5 种南亚热带乡土树种构建混交群落,通过 5 年人为提高 CO2 浓度和氮输入试验,研究碳-氮交互作用对南亚热带主要乡土树种及群落的生物量积累与分配的影响. 结果表明: CO2 浓度升高及氮沉降对植物生物量的积累和分配的影响因树种不同而有显著差异. CO2 浓度升高和氮沉降对豆科植物生物量积累相对提高了 49. 3%和 71. 0%,且促进了阳生植物生物量的积累; 氮沉降能显著提高偏阴生植物生物量积累,但在 CO2 浓度升高条件下,其生物量积累低于对照. CO2 浓度升高抑制了阳生植物地下生物量的分配,但促进偏阴生植物地下生物量的分配. CO2 浓度升高、氮沉降以及碳-氮交互作用对南亚热带植物群落生物量积累均具有促进作用; CO2 浓度升高促进群落地下生物量积累,氮沉降显著提高其地上部分生物量分配. 在全球变化背景下,南亚热带林业固碳树种适宜选用海南红豆和红锥.     

氮添加促进丛枝菌根真菌和根系协作维持土壤磷有效性

磷是亚热带地区植物生长的主要限制营养元素, 而氮沉降量的增加会降低土壤磷的有效性。该研究以微生物和植物细根为重点探究土壤磷转化, 揭示氮沉降背景下低磷有效性土壤的磷供应及生产力维持。通过在福州长安山模拟氮沉降实验, 设置对照(0 kg·hm^-2·a^-1)、低氮(40 kg·hm^-2·a^-1)和高氮(80 kg·hm^-2·a^-1) 3个处理, 收集杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗的土壤和根系样本, 综合分析土壤磷组分和养分含量、土壤微生物特征和植物根系特征。结果显示, 与对照处理相比, 低氮处理显著增加土壤易分解态有机磷、中等易分解态无机磷和闭蓄态磷含量, 但是显著降低原生矿物态磷和中等易分解态有机磷含量; 而高氮处理对土壤磷组分无显著影响。冗余分析表明, 土壤酸性磷酸酶活性、丛枝菌根真菌的相对丰度、土壤微生物生物量磷含量和根系生物量是解释土壤磷组分变化的重要微生物和植物因子。方差分解分析发现植物根系特征-土壤微生物特征共同解释了土壤磷组分变化的57%, 并且通过相关分析发现丛枝菌根真菌的相对丰度和根系生物量呈显著正相关关系。综上所述, 低水平的氮输入促进土壤丛枝菌根真菌的定殖, 丛枝菌根真菌和杉木根系通过协作促进中等易分解态有机磷和原生矿物态磷向易分解态磷的转换, 维持了杉木幼苗的生长。     

氮沉降对杉木人工林土壤可溶性有机质数量和结构的影响

氮沉降作为现在乃至未来气候变化的趋势之一,其可能深刻影响土壤可溶性有机质的数量和结构。选取我国中亚热带杉木人工林不同深度土壤（0-10 cm和10-20 cm）进行氮沉降试验,利用光谱技术研究氮沉降对土壤可溶性有机质数量和结构的影响。试验设对照（CT,0 kg hm^-2 a^-1）、高氮（HN：80 kg hm^-2 a^-1）、低氮（LN：40 kg hm^-2 a^-1）3种处理。结果表明：（1）在0-10 cm和10-20 cm土层,HN、LN处理的土壤可溶性有机碳和可溶性有机氮含量显著高于CT。（2）在0-10 cm和10-20 cm土层,1月时HN、LN处理的芳香性指数和腐殖化程度都显著高于CT,而4月时HN、LN处理的芳香性指数和腐殖化程度都显著低于CT。除了氮含量的直接影响外,RDA （冗余分析）表明,两土层中土壤含水量、pH和土壤有机碳是驱动氮沉降对土壤DOM数量和结构的重要环境因子。因此,氮沉降对土壤DOM的影响是复杂的,未来尤其应该注重氮沉降对生态系统影响的季节模式。