帽儿山干扰系列次生林碳密度恢复

干扰作为森林恢复和生态演替的重要影响因子,通过其改变植被群落的组成和微环境,进而影响森林生态系统碳动态及固碳潜力。针对帽儿山地区阔叶红松原始林不同时期皆伐后形成的次生林干扰系列,包括林木采伐一次(NS,林龄56a)、采伐两次(MS,林龄25a)和采伐两次且扰动表层土壤(YD,林龄15a)的次生林,采用森林清查和异速生长方程结合的方法,旨在量化干扰方式对温带森林恢复进程中生态系统碳密度及分配格局的影响。结果表明：YD、MS和NS的0—50 cm各层次土壤有机碳含量的波动范围依次分别为10.46—29.27 mg/g、6.37—108.40 mg/g、5.21—114.34 mg/g;且随土层的加深土壤有机碳含量显著降低。表层土壤(0—20 cm)有机碳含量在各干扰处理间存在显著差异(P<0.01),而深层土壤有机碳含量差异不显著;土壤有机碳含量与容重呈显著负相关关系。表层土壤有机碳密度占土壤总有机碳密度(0—100 cm)的50%以上,YD的表层土壤有机碳密度(30.91 t/hm²)显著低于MS(54.09 t/hm²)和NS(55.1...     

植被类型变化对土壤微生物碳利用效率的影响研究进展

植被类型变化强烈影响着土壤碳循环。土壤微生物碳利用效率（CUE）是微生物将从环境中获取的碳分配给自身生长的比例,是土壤碳循环的综合指标。研究植被类型变化对CUE的影响有助于从微生物视角理解该过程中的土壤碳动态,可以为评估植被类型变化对土壤质量及生态系统碳循环的影响提供基础,具有重要的理论及实际价值。通过系统查阅相关文献,综述了植被类型变化导致的CUE变化情况,以及该过程中影响CUE的因子与机制。目前,相关研究主要涉及以林地、草地和农业用地为起点或终点的植被变化类型。天然林（原生林、次生林）变化为人工林、林地变化为草地后CUE普遍下降,随终点植被的发展CUE可能恢复至起点水平。植被成熟度越高,发生转变时CUE变化越剧烈。植被类型变化以农业用地为起点或终点时,CUE变化方向的不确定性及幅度的变异性均增加。植被类型变化导致的CUE变化主要受到植被、土壤、微生物因子及其交互作用的驱动,指示CUE的指标、采样季节和土层也会一定程度上影响CUE的变化。今后相关研究应采用直接的CUE测定方法,拓宽研究气候区及植被变化类型,关注植被变化过程中CUE变化的土层差异及动态监测,深入对植被类型变化导致的生态环境因子变化与CUE的关系及作用机制的研究。     

气候、植被及土壤因素交互作用对宁夏土壤有机碳的影响机制

基于宁夏全区121个土壤剖面样点,研究不同深度(0—30、30—80、80—120cm)土壤有机碳的空间分布特征,通过相关性、方差分解和构建结构方程模型,分析气候、植被和土壤因素对宁夏不同深度土壤有机碳的影响及其作用途径。结果表明：(1)宁夏不同深度土壤有机碳含量均呈现中间低南北高的空间分布趋势,0—120cm剖面土壤有机碳含量随着土壤深度的增加而降低,土壤有机碳含量均值为5.49g/kg,变异系数达90.71%,含量偏低且空间异质性强。(2)各土层土壤有机碳与年均气温、干燥度、碳酸钙、pH均呈现极显著的负相关性(P<0.01),与年均降水量、相对湿度、植被净初级生产力、全氮、全磷、全钾、钙离子、阳离子交换量、粘粒含量均呈现极显著的正相关性(P<0.01)。(3)各因素对不同土层土壤有机碳的作用方式和影响程度有差异。土壤全氮、全磷、碳酸钙、阳离子交换量均能直接影响土壤有机碳,年均气温和植被净初级生产力对土壤有机碳的直接影响效应不显著,主要通过土壤属性间接影响土壤有机碳含量。随着土层深度的增加,气候和植被因素作用明显减弱,土壤因素作用增强并成为主要影响因素。该结果有助于宁夏土...     

生物炭-牛粪堆肥中产β-葡聚糖苷酶微生物群落应答碳代谢抑制效应

【背景】在高浓度葡萄糖引起的碳代谢抑制效应下,产β-葡聚糖苷酶(β-glucosidase)功能微生物群落为适应碳代谢压力的变化,会差异化表达糖耐受和非糖耐受的功能基因。在堆肥中添加生物炭可以改变微生物生存的环境,进而影响微生物群落的组成与功能。【目的】分析在不同碳代谢压力下添加生物炭对产β-葡聚糖苷酶功能微生物群落的结构组成与功能的影响。【方法】在生物炭牛粪-稻草堆肥中添加葡萄糖、纤维二糖及β-葡聚糖苷酶抑制剂,构建不同的碳代谢压力。以细菌来源GH1家族的β-葡聚糖苷酶基因为分子标记基因构建基因克隆文库。同时测定羧甲基纤维素酶酶活和β-葡聚糖苷酶酶活。【结果】放线菌、变形菌和拟杆菌是功能微生物群落中的优势菌群。其中,CL处理组变形菌数量有所下降,在添加了抑制剂的处理组中,拟杆菌的数量明显上升。高浓度葡萄糖显著抑制了羧甲基纤维素酶酶活,但对β-葡聚糖苷酶酶活影响不大,其中低浓度纤维二糖的处理可以显著诱导β-葡聚糖苷酶活性。GHCH处理组中β-葡聚糖苷酶表现出高浓度葡萄糖激活特性。【结论】添加生物炭未明显影响参与纤维素降解的功能微生物群落对碳代谢抑制效应的应答。与自然堆肥相比,在添加了生...     

长白山亚高山针叶林沼泽湿地碳源/汇沿水分环境梯度变化规律

高纬度和高海拔区为气候变化敏感区,该区域湿地碳循环与气候反馈关系倍受关注。为探究在全球变暖背景下高海拔区沼泽湿地碳源/汇功能是否发生了转化,以长白山高海拔区沿水分环境梯度分布的5种沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、落叶松泥炭藓沼泽-LN、落叶松藓类沼泽-LX、落叶松苔草沼泽-LT)为对象,采用静态箱-气相色谱法和相对生长方程法,同步测定各沼泽类型全年尺度上的土壤异养呼吸碳排放量(CO₂和CH₄)、植被年净固碳量及相关环境因子(温度、水位和土壤有机碳等),并依据生态系统净碳收支平衡,量化各沼泽类型的碳源/汇作用,揭示其沿水分环境梯度变化规律及形成机制。结果表明：(1)5种沼泽类型土壤CO₂年均通量((97.68±8.64)—(291.01±18.31)mg m^-2 h^-1)沿水分环境梯度呈阶梯式递增规律性(环境梯度上部生境地段的落叶松苔草沼泽和落叶松藓类沼泽最高,中部生境地段的落叶松泥炭藓沼泽和灌丛沼泽居中,草丛沼泽最低);(2)CH₄年均通量((-0....     

7年穿透雨减少对锐齿槲栎光合固碳及生物量碳储量的影响

气候变化背景下不断加剧的干旱事件对树木的生长及碳积累产生显著影响。然而,树木光合固碳能力及生物量碳储量对相对长期干旱的连续响应机制的研究仍然有限。选择70年生的天然锐齿槲栎(Quercus aliena var.acuteserrata)林,探究长期模拟穿透雨减少对锐齿槲栎光合固碳潜力和生物量碳储量的影响。研究结果表明,连续7年的穿透雨减少处理显著降低了锐齿槲栎的光合固碳能力,其叶片净光合速率(A)、最大羧化速率(V_cmax)、最大电子传递速率(J_max)、最大光化学效率(F_v/F_m)均明显降低,且穿透雨减少处理增强了A与气孔导度(g_s)、J_max、F_v/F_m之间的相关性。在适应长期干旱过程中,锐齿槲栎通过增加比叶面积(SLA)、叶片栅栏组织与海绵组织的比值、气孔密度等叶片形态及结构特性变化,降低冠层叶面积(LAI)指数和蒸腾水分散失及提高水分利用效率(WUE)缓解和适应干旱胁迫的不利影响。但是,长期穿透雨减少仍...     

中国省域旅游业碳中和时空分异与模拟

旅游业碳中和的实现对于旅游业的绿色高质量发展和可持续发展至关重要。基于全国尺度以30个省份为分析单元,在承接团队前期关于旅游业碳达峰研究成果的基础上,借助土地利用数据、碳吸收系数和灰色预测模型分别测算与模拟了近20年和未来40年各省旅游业碳汇,通过旅游业碳中和指数反映旅游业碳排放和旅游业碳汇之间的动态变化,并利用空间自相关探索旅游业碳中和指数的时空差异。结果表明：（1）未来40年,我国省域旅游业碳汇总体呈现出"南北高,中间低"的空间分布特征,大多数省份的旅游业碳汇不断增长。东北部地区和长江流域以南各地区的旅游业碳汇较为富余,华东地区的山东、江苏和上海等省份的旅游业碳汇则相对匮乏。（2）不同情景中,低碳情景下的旅游业碳中和实现情况最好,有云南、四川和青海等7个省份在2060年之前实现了旅游业碳中和,而中等情景和基准情景下均仅有黑龙江和云南2个省份能够如期或提前实现。其中,西部和北部沿边省份的旅游业碳中和实现情况都要优于其它地区。（3）各省旅游业碳中和指数在未来40年的等级分区大致呈现出从Ⅰ级区逐步向Ⅴ级区转变的趋势,我国总体旅游业碳赤字率由2030年的96.67%逐渐降至2060年的76.67%。（4）未来40年,我国省域旅游业碳中和指数在空间上总体处于集聚态势,热点和冷点的空间分布特征较为明显,且演化趋势较为稳定。其中,热点区和次热点区主要分布在西北、西南、华南和东北地区,冷点区和次冷点区集中分布在华北、华中和华东地区。研究有效探讨了旅游业碳中和研究的理论与范式,并为中国旅游业碳中和的实现提供了一定的现实参考。     

黄土高原次生林演替对团聚体有机碳含量及化学稳定性的影响

次生林演替过程中土壤团聚体有机碳的积累机制和化学稳定性研究较少。为探明次生林演替对土壤团聚体有机碳含量及其化学组成稳定性的影响,选取黄土高原次生白桦林(演替初期),山杨辽东栎混交林(演替中期)和辽东栎林(演替后期)为研究对象,分析演替过程中不同粒径土壤团聚体有机碳含量变化特征。采用傅里叶红外光谱技术(FTRI)测定活性(AC)和非活性(IC)有机碳化学组成,以(IC/AC)作为有机碳化学组成稳定性指标,并分析其影响因素。结果表明:次生林演替过程中土壤团聚体有机碳含量表现出逐渐增加的趋势且各群落间差异显著(P<0.05),以演替后期的中等粒径团聚体为最高(37.63 g/kg)。土壤团聚体AC中多糖体有机碳含量最高(55.87%),而IC中芳香族有机碳含量最高(94.45%),演替过程中IC与AC总体变化趋势均呈现先降后增。IC/AC随着演替的进行呈先降低后升高的趋势,其中演替后期微团聚体有机碳化学组成稳定性最强达到了3.95。微团聚体含量(WM)与土壤全氮、全磷、全钾一起,显著促进了团聚体有机碳化学组成稳定性(P<0.05)。综上,次生林演替有利于促进土壤团聚体有机碳的积累以及有机碳化学稳定,其中微团聚体起到了关键性作用。     

喀斯特11种典型生态恢复树种凋落叶分解及其对土壤碳排放的激发效应

旨在探究喀斯特地区退化生态系统植被恢复树种凋落叶分解过程及其对土壤碳排放的激发效应,为选择合适的树种进行植被恢复提供数据支持。以中国林科院热带林业实验中心大青山石山树木园11种适应性强、耐干旱贫瘠的优良石山树种为研究对象,利用¹³C自然丰度法区分凋落叶和土壤来源CO₂并量化土壤激发效应,比较不同生态恢复树种凋落叶分解及其激发效应的差异,探讨凋落物分解及其激发效应与凋落物性状之间的关联。结果表明:(1)11个生态恢复树种凋落叶在碳相关化学性质(水溶性碳、半纤维素和单宁含量等)、养分含量(磷和镁含量等)及化学计量特征(碳磷比和氮磷比)等方面均表现出较高程度变异。(2)不同生态恢复树种凋落叶分解及其诱导的土壤激发效应具有极显著差异(P<0.001);在整个培养实验期间,11个生态恢复树种凋落叶平均分解了35.3%,其中海南椴分解最快,达到50%,而青冈栎分解最慢,仅分解16.5%。(3)总体上看,凋落叶处理的土壤呼吸速率(5.1 mg C kg^-1 土壤 d^-1)是对照土壤呼吸速率(2.3 mg C kg^-1土壤d^-1)的2.2倍,凋落叶添加显著促进土壤有机碳分解,平均达到37.6%;其中海南椴、割舌树和任豆凋落叶输入则抑制土壤有机碳分解(抑制程度分别为-13.2%、-6.9%和-22.5%),产生负激发效应。(4)凋落叶分解与非结构性碳(r=0.63,P=0.04)和水溶性碳(r=0.91,P<0.001)呈显著正相关,与叶干物质含量(r=0.64,P=0.03)、纤维素(r=0.62,P=0.04)和锰含量(r=-0.63,P=0.04)呈显著负相关。多元回归分析结果表明,水溶性碳、钾和钙含量相结合可以解释生态恢复树种凋落叶分解变异的98%;然而,凋落叶性状与土壤激发效应强度之间并没有显著相关性。从土壤养分归还角度考虑,喀斯特退化生态系统恢复树种可以选择光皮梾木、海南椴、顶果木和降香黄檀等凋落叶分解较快的树种,以促进土壤养分循环和植被恢复;另一方面,从土壤碳固持角度来看,海南椴、任豆和割舌树等凋落叶输入会抑制土壤有机碳分解,从而有利于提高退化生态系统土壤碳封存能力。     

微塑料对稻田土壤温室气体排放和微生物群落的影响

微塑料因在土壤环境中广泛存在及其潜在的生态风险而受到越来越多的关注。微塑料的赋存会改变土壤理化性质,并对土壤微生物群落及其驱动的生物地球化学过程产生影响,而相关研究尚处于起步阶段。可生物降解塑料作为传统塑料的替代品,越来越多地应用于农业活动,并释放到土壤中。然而,可生物降解微塑料对土壤微生物特性产生影响的研究鲜有报道。基于此,本试验以我国三江平原水稻田土壤为研究对象,选取了2种常见的微塑料为试验材料,分别为传统型微塑料聚丙烯(Polypropylene,PP)和可降解微塑料聚乳酸(Polylactic acid,PLA),进行了为期41d的微宇宙培养实验,旨在分析不同浓度与类型的微塑料对土壤可溶性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)含量及官能团特征、温室气体排放以及微生物群落结构的差异性影响。结果表明,传统型微塑料PP与可降解微塑料PLA添加均对土壤理化性质与微生物群落产生显著影响。其中,微塑料添加大体上增加了土壤DOC含量,PLA的促进作用较为明显,且增加含量与微塑料添加量呈正相关;PP和PLA均影响土壤DOC分子结构,削弱了土壤团聚化程度并促进了大分子量DOC化合物的生成;微塑料的添加促进土壤CH₄排放,而有效抑制了土壤CO₂排放;微塑料显著改变了土壤细菌和真菌群落的丰富度与多样性。相关分析结果表明,土壤CO₂累计排放量与芳香族化合物结构及疏水性等官能团特征、变形菌门(Proteobacteria)与放线菌门(Actinobacteria)均呈显著正相关关系。以上结果表明,微塑料添加改变了土壤DOC含量及官能团特征与微生物环境,进而影响土壤温室气体排放。本研究为今后微塑料对土壤地球化学和微生物特性的影响研究提供了科学的思路,同时也有助于评估微塑料对土壤生态系统的生态风险。