沙地樟子松人工林叶片-枯落物-土壤氮磷化学计量特征

为揭示沙地樟子松人工林N、P分配格局及化学计量特征,以呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地、毛乌素沙地不同龄组(中龄林、近熟林和成熟林)沙地樟子松人工林为研究对象,测定分析其叶片、枯落物和土壤N、P含量及化学计量比.结果表明: 研究区3个龄组沙地樟子松人工林叶片、枯落物和土壤N、P含量分别为0.17～49.02和0.11～3.01 g·kg^-1,N/P为0.51～19.74,均表现为叶片＞枯落物＞土壤,且N含量和N/P在3个组分间存在显著差异,叶片P含量显著高于枯落物和土壤.不同地区或林龄对沙地樟子松人工林各组分N、P含量及N/P有一定的影响,但地区和林龄的交互作用对沙地樟子松人工林各组分N/P无显著影响.随着林龄的增加,沙地樟子松各组分N、P含量也增加,在成熟林达到最大值,而N/P没有表现出明显的规律.沙地樟子松人工林N、P含量及N/P在3个组分间呈显著正相关关系.呼伦贝尔沙地和科尔沁沙地樟子松叶片N/P在14.53～15.57,说明这两个地区沙地樟子松人工林的生长可能受N、P的共同限制;毛乌素沙地樟子松叶片N/P在18.56～19.71,说明该地樟子松人工林生长可能受P限制,且林龄对沙地樟子松N、P养分限制的影响不显著.建议在沙地樟子松人工林抚育管理时,依据当地实际情况适当添加N肥或P肥,以提高沙地樟子松林的生产力.研究结果有助于进一步了解N、P在沙地樟子松人工林叶片-枯落物-土壤系统中的相互作用与制约规律,并为沙地樟子松人工林经营管理提供科学依据.     

滇西北高原湿地植物凋落物在不同分解界面的质量衰减及其微生物驱动

研究植物凋落物分解及其微生物的驱动机制,对于掌握湿地生态系统物质循环特征及其关键生态过程具有重要意义。该研究以滇西北高原典型湿地纳帕海湖滨带的优势植物茭草和杉叶藻为研究对象,通过凋落物袋法和Biolog GenⅢ技术,研究其凋落物在大气界面、水界面和土界面的质量衰减特征以及微生物的碳源利用和代谢的变化规律。结果表明:(1)通过一年的分解,茭草凋落物在大气界面、水界面和土界面的质量残留率分别为77.7%、42.2%、25.3%,显著高于杉叶藻凋落物的相应质量残留率(41.6%、32.5%、12.4%);但同一物种不同分解生境下质量残留率则表现为大气界面水界面土界面。(2)2种植物不同界面的平均吸光度值上升快慢存在差异,茭草土界面和杉叶藻大气界面中的微生物碳源代谢强度最大;土界面下茭草植物微生物碳源利用率最高,且醇类和胺类的碳源利用率达到0.26和0.24。(3)2种植物的微生物群落结构存在一定的差异,茭草凋落物土界面中微生物群落对各类碳源有较强的利用能力,其微生物群落所含物种比较丰富、群落均匀性和多样性更加明显,与茭草凋落物质量残留率季节性变化结果较为一致。研究认为,研究区域内凋落物质量衰减和微生物的关系,可以为生态系统的稳定与发展及凋落物分解的微生物学机理提供科学依据。     

降解畜禽养殖废水污泥的优势菌株筛选及其性能研究

为了实现畜禽养殖废水处理过程中污泥的减量化,从不同样品中筛选得到8株污泥降解菌。以污泥作为唯一的碳源和能源来验证8株菌的污泥降解效果,最终得到3株污泥降解优势菌株,分别为嗜线虫沙雷氏菌Serratia nematodiphila H1、产吲哚金黄杆菌Chryseobacterium indologenes B4和苍白杆菌Ochrobactrum thiophenivorans D7。其中嗜线虫沙雷氏菌H1对污泥的可挥发性悬浮固体(volatile suspended solids,VSS)去除率最高,达52. 9%,比对照组的41. 6%提高27. 2%;产吲哚金黄杆菌B4和苍白杆菌D7对污泥的VSS去除率次之,分别为48. 6%和47. 5%,比对照组提高16. 8%和14. 2%,均有显著的污泥降解效果。     

凋落物分解及其影响机制

为系统了解中国凋落物分解及其影响机制的研究进展, 基于当前常用的4个学术期刊数据库(中国知网、ISI Web of Science、ScienceDirect和Springer Link), 检索1986-2018年的相关文献并进行计量分析。中国凋落物分解研究以森林生态系统为主(占65%), 且多集中于易于观测的地上凋落物部分, 未来应加强地下部根系凋落物分解研究。凋落物分解研究对象通常选取当地优势种或主要组成物种(约占68%), 考虑到混合效应的存在, 仅依据单一凋落物分解研究结果来反映自然界中混合凋落物的实际分解特征具有局限性。目前中国凋落物分解研究主要集中在碳、氮、磷3种元素上, 应更多关注影响分解的重要化学组分(如钾、铁、锰、木质素、单宁等)和环境污染相关重金属元素的迁移转化及调控机理。未来需将植物-凋落物-土壤作为一个整体, 结合生态化学计量学, 系统研究各元素的生物地球化学循环过程、机制及耦合关系。氮沉降和气候变化对凋落物分解的影响是当前研究热点, 特别是氮、磷等多因子交互作用对凋落物分解的影响, 以及气候变暖背景下凋落物分解的温度敏感性、冻土区凋落物分解驱动机制的研究。     

开窗补植银木对柏木低效林分生态化学计量特征的影响

川中丘陵区柏木纯林存在生物多样性降低、水土保持能力减退、生产力低下、地力衰退等问题,已成为亟待改善的低产低效林分。通过开窗补植银木进行乡土阔叶树种的针阔混交,以柏木纯林和银木林窗区域林分的植物-凋落物-土壤为研究对象,对比分析C、N、P元素含量及比值,讨论阔叶树种引入后林分生态化学计量特征的变化情况。结果表明:(1)柏木叶片C∶N在12月份为132.79,而在次年的4月下降到了84.91,银木叶片年均C∶N为52.6,低的C∶N体现出银木在幼龄阶段快速生长的特点。(2)柏木与银木叶片N∶P分别为10.77,10.64都明显处于N限制的阈值以下,生长过程主要受到了N元素的限制。(3)林窗中银木凋落物N含量高于柏木,C∶N、N∶P小于柏木,土壤与"植物-凋落物"间的相关性增加。因此,阔叶树种的引入有利于提高分解的相对速率,触发森林土壤养分循环过程。     

闽江口秋茄凋落叶分解碳氮磷元素动态特征与水解酶活性

凋落物水解酶活性和环境要素对凋落物的分解有重要影响。为研究秋茄凋落叶分解过程中碳(C)、氮(N)、磷(P)元素动态特征及水解酶活性变化,采用凋落物分解袋法,以闽江口粗芦岛红树林湿地20年生秋茄(Kandelia obovata)为研究对象,探讨秋茄凋落叶在秋茄(主场)和互花米草(Spartina alterniflora Loisel.)(客场)生境分解的差异。结果表明:①整个分解期间,主场生境秋茄凋落叶累计质量损失率显著高于客场生境(P0.05),两生境下累计质量损失率和分解速率随分解时间变化差异性明显(P0.01)。主客场生境对比下,凋落叶C、N、P含量及其化学计量比没有显著性差异(P0.05),但均随分解时间推移发生显著性变化(P0.01)。②凋落物累计质量损失率与TC含量、C/N、酸性磷酸酶(AP)活性呈显著负相关关系(P0.01)、与TN显著正相关(P0.01),分解速率与TP呈显著正相关关系(P0.01)。③AP活性与凋落物C、N、P含量及C/N、C/P显著相关(P0.05),与土壤温度呈显著正相关关系(P0.01)。β-葡萄糖苷酶(βG)和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)均与N/P呈显著正相关关系(P0.01)、与土壤电导率负相关关系明显(P0.05),纤维素水解酶(CBH)与TC呈显著正相关关系(P0.05)。说明秋茄凋落叶的分解与部分水解酶活性和自身养分含量相关,并受到土壤环境因子的影响较大;凋落物分解过程中,水解酶活性会受到分解底物和土壤环境因子环境限制。     

添加混合凋落物对沙丘草地土壤有机碳矿化的影响

土壤有机碳矿化是调节温室气体排放、土壤有机质形成以及土壤生物和植物营养供应的重要过程,植物残体分解释放CO_2对土壤有机碳矿化有着重要影响。通过对科尔沁沙地沙丘草地4种优势植物叶凋落物的混合培养试验,测定了凋落物培养过程中CO_2释放速率及其累积释放量,比较了混合凋落物CO_2释放量实测值与预测值的差异,分析了凋落物化学成分和物种多样性(包括物种丰富度和物种组成)与土壤有机碳矿化的相关关系,以期解释添加混合凋落物对土壤有机碳矿化的影响。结果表明,混合凋落物物种丰富度对土壤有机碳矿化的影响不显著,而凋落物一些化学性质与土壤有机碳矿化紧密相关;所有混合组合处理中,80%的凋落物组合处理对土壤有机碳矿化产生显著(P0.05)的非加和效应;氮含量较高的豆科植物达乌里胡枝子凋落物与禾本科植物凋落物混合后土壤有机碳矿化表现极显著(P0.001)的协同非加和效应,而禾本科植物凋落物交互混合后土壤有机碳矿化产生显著拮抗非加和效应,这可能是凋落物化学成分相似或凋落物叶片的空间异质性引起的。     

中亚热带常绿阔叶林凋落物分解过程中汞的动态变化及迁移机理

森林凋落物对于汞在林地土壤的生物地球化学循环中起到重要作用,为研究森林凋落物分解过程中汞的迁移转化特征,以重庆四面山风景名胜区典型林分(常绿阔叶林)作为研究对象。于2014年3月—2015年3月连续监测典型林分凋落物中各形态汞浓度和有机质变化量,同时监测周围土壤中汞浓度变化。结果表明:四面山典型林分凋落物分解过程中汞浓度整体上升,总汞浓度(初始浓度:78 ng/g)的增幅最高达53%,甲基汞浓度(初始浓度:0.32 ng/g)最高增幅达138%;在春季和夏季,水溶态和酸溶态两种活性态汞含量分别增加了851%和96%,在分解前期和末期,凋落物汞的中惰性汞比例最高,占比达75%。土壤腐殖质层中总汞和甲基汞浓度比较稳定。凋落物中活性态汞通过雨水淋洗进入土壤与有机质络合并发生甲基化/去甲基化过程,通过地表径流、地下径流进入水体。凋落物中C含量减少了22%,N含量增加了15%,总汞浓度与C/N比呈负相关,与N含量呈正相关。凋落物中微生物C、N含量整体增加,与汞浓度峰值同步,且夏季含量显著高于冬季含量(P0.05),说明微生物与凋落物固定汞和汞的甲基化过程密切相关。